<abstract xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">

The new pod devices like JUULTM, Vuse AltoTM, mybluTM, and other “pod-mod” related products had a huge impact on the e-cigarette market, especially among teens and young adults due in particular to aggressive marketing on social media, wide availability, and discrete use due to their special design. These pod devices are designed to deliver nicotine levels per puff comparable to combustible cigarettes while producing smaller amounts of visible exhaled aerosol from the heating of e-liquids. Some of these liquids contain high concentrations of acids, such as benzoic acid, to allow higher nicotine deliveries with less harshness and throat irritation. Benzoic acid is a potential source of the human carcinogen benzene and a chemical of concern. Besides acids, flavoring agents such as benzyl alcohol, a local anesthetic that could facilitate tobacco smoke inhalation are also common in these devices. Both benzoic acid and benzyl alcohol in e-liquids might be of relevance for the health risk of vapers.
An isotope dilution high-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry (ID-HPLC-MS/MS) method has been developed for the detection of benzoic acid and benzyl alcohol in the JUULTM brand e-liquids. The sample preparation consisted of a simple dilution followed by a mechanical stirring process. ID-HPLC-MS/MS was used to separate, identify, and quantify the benzoic acid and/or benzyl alcohol in diluted extracts. Detection limits were 0.11 and 9.05 ng/μL for benzyl alcohol and benzoic acid, respectively. Product variability estimated from the analysis of seven different e-liquids in triplicates (n = 21) yielded relative standard deviations ranging from 4.3% to 16.0% for benzyl alcohol and 6.3% to 11.1% for benzoic acid. The amount of benzoic acid (32.8 ± 2.8 mg/g; 3.3 ± 0.3%, w/w) and the nicotine-benzoic acid molar ratio (1.15 ± 0.02) remained relatively consistent among pod flavors. [Contrib. Tob. Nicotine Res. 30 (2021) 212–220]
</abstract>

The new pod devices like JUULTM, Vuse AltoTM, mybluTM, and other “pod-mod” related products had a huge impact on the e-cigarette market, especially among teens and young adults due in particular to aggressive marketing on social media, wide availability, and discrete use due to their special design. These pod devices are designed to deliver nicotine levels per puff comparable to combustible cigarettes while producing smaller amounts of visible exhaled aerosol from the heating of e-liquids. Some of these liquids contain high concentrations of acids, such as benzoic acid, to allow higher nicotine deliveries with less harshness and throat irritation. Benzoic acid is a potential source of the human carcinogen benzene and a chemical of concern. Besides acids, flavoring agents such as benzyl alcohol, a local anesthetic that could facilitate tobacco smoke inhalation are also common in these devices. Both benzoic acid and benzyl alcohol in e-liquids might be of relevance for the health risk of vapers.
An isotope dilution high-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry (ID-HPLC-MS/MS) method has been developed for the detection of benzoic acid and benzyl alcohol in the JUULTM brand e-liquids. The sample preparation consisted of a simple dilution followed by a mechanical stirring process. ID-HPLC-MS/MS was used to separate, identify, and quantify the benzoic acid and/or benzyl alcohol in diluted extracts. Detection limits were 0.11 and 9.05 ng/μL for benzyl alcohol and benzoic acid, respectively. Product variability estimated from the analysis of seven different e-liquids in triplicates (n = 21) yielded relative standard deviations ranging from 4.3% to 16.0% for benzyl alcohol and 6.3% to 11.1% for benzoic acid. The amount of benzoic acid (32.8 ± 2.8 mg/g; 3.3 ± 0.3%, w/w) and the nicotine-benzoic acid molar ratio (1.15 ± 0.02) remained relatively consistent among pod flavors. [Contrib. Tob. Nicotine Res. 30 (2021) 212–220]

Determination of Benzoic Acid and Benzyl Alcohol in E-Liquids (JUULTM Pods) by Isotopic Dilution High-Performance Liquid Chromatography and Tandem Mass Spectrometry

Centers for Disease Control and Prevention, Tobacco Volatiles Branch

<trans-abstract xml:lang="de" xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">

Neue Geräte mit Pod-System wie JUULTM, VuseTM AltoTM, mybluTM sowie andere mit den sogenannten “Pod Mods” verwandte Produkte haben den Markt für E-Zigaretten enorm geprägt, insbesondere in der Gruppe der Teenager und jungen Erwachsenen. Dies ist vor allem auf das aggressive Marketing in den sozialen Netzwerken, die große Verfügbarkeit sowie die Möglichkeit der diskreten Nutzung aufgrund des besonderen Designs der Produkte zurückzuführen. Die Pod-Geräte sind so konstruiert, dass bei ihnen mit jedem Zug Nikotinkonzentrationen abgeben werden, die mit denen einer herkömmlichen Zigarette vergleichbar sind. Bei der Erwärmung der E-Liquids entstehen jedoch geringere Mengen an sichtbarem ausgeatmetem Aerosol. Einige Liquids weisen hohe Konzentrationen an Säuren wie z.B. Benzoesäure auf, die eine höhere Nikotinabgabe bei weniger Halsirritationen und einer geringeren Schärfe ermöglichen. Aus Benzoesäure kann potenziell Benzol entstehen, das als für den Menschen krebserregend und daher als bedenklich gilt. Neben den Säuren sind Aromastoffe wie das Lokalanästhetikum Benzylalkohol, das die Inhalation des Tabakrauchs erleichtern soll, in diesen Liquids gebräuchlich. Sowohl die Benzoesäure als auch der Benzylalkohol in den E-Liquids könnten für das gesundheitliche Risiko der Konsumenten von E-Zigaretten relevant sein.
Es wurde eine Methode zum Nachweis von Benzoesäure und Benzylalkohol in den E-Liquids der Marke JUULTM mittels Isotopenverdünnung gekoppelt mit Hochleistungsflüssigchromatographie und Tandem-Massenspektrometrie (IDHPLC-MS/MS) entwickelt. Die Vorbereitung der Probe erfolgte durch einfache Verdünnung gefolgt von einem mechanischen Rührprozess. Im Anschluss wurden Benzoesäure und/oder Benzylalkohol in den verdünnten Extrakten mit der ID-HPLC-MS/MS-Methode getrennt, identifiziert und quantifiziert. Die Nachweisgrenze lag für Benzylalkohol und Benzoesäure jeweils bei 0,11 bzw. 9,05 ng/μL. Die auf der Grundlage der Analyse von sieben verschiedenen E-Liquids als Triplikate (n = 21) geschätzte Produktvariabilität ergab relative Standardabweichungen von 4,3% bis 16,0% bei Benzylalkohol und 6,3% bis 11,1% bei Benzoesäure. Die Menge an Benzoesäure (32.8 ± 2.8 mg/g; 3,3 ± 0,3 %, w/w) und das Stoffmengenverhältnis Nikotin/Benzoesäure (1,15 ± 0,02) blieben bei den unterschiedlichen Pod-Aromen relativ konstant. [Contrib. Tob. Nicotine Res. 30 (2021) 212–220]
</trans-abstract>

Neue Geräte mit Pod-System wie JUULTM, VuseTM AltoTM, mybluTM sowie andere mit den sogenannten “Pod Mods” verwandte Produkte haben den Markt für E-Zigaretten enorm geprägt, insbesondere in der Gruppe der Teenager und jungen Erwachsenen. Dies ist vor allem auf das aggressive Marketing in den sozialen Netzwerken, die große Verfügbarkeit sowie die Möglichkeit der diskreten Nutzung aufgrund des besonderen Designs der Produkte zurückzuführen. Die Pod-Geräte sind so konstruiert, dass bei ihnen mit jedem Zug Nikotinkonzentrationen abgeben werden, die mit denen einer herkömmlichen Zigarette vergleichbar sind. Bei der Erwärmung der E-Liquids entstehen jedoch geringere Mengen an sichtbarem ausgeatmetem Aerosol. Einige Liquids weisen hohe Konzentrationen an Säuren wie z.B. Benzoesäure auf, die eine höhere Nikotinabgabe bei weniger Halsirritationen und einer geringeren Schärfe ermöglichen. Aus Benzoesäure kann potenziell Benzol entstehen, das als für den Menschen krebserregend und daher als bedenklich gilt. Neben den Säuren sind Aromastoffe wie das Lokalanästhetikum Benzylalkohol, das die Inhalation des Tabakrauchs erleichtern soll, in diesen Liquids gebräuchlich. Sowohl die Benzoesäure als auch der Benzylalkohol in den E-Liquids könnten für das gesundheitliche Risiko der Konsumenten von E-Zigaretten relevant sein.
Es wurde eine Methode zum Nachweis von Benzoesäure und Benzylalkohol in den E-Liquids der Marke JUULTM mittels Isotopenverdünnung gekoppelt mit Hochleistungsflüssigchromatographie und Tandem-Massenspektrometrie (IDHPLC-MS/MS) entwickelt. Die Vorbereitung der Probe erfolgte durch einfache Verdünnung gefolgt von einem mechanischen Rührprozess. Im Anschluss wurden Benzoesäure und/oder Benzylalkohol in den verdünnten Extrakten mit der ID-HPLC-MS/MS-Methode getrennt, identifiziert und quantifiziert. Die Nachweisgrenze lag für Benzylalkohol und Benzoesäure jeweils bei 0,11 bzw. 9,05 ng/μL. Die auf der Grundlage der Analyse von sieben verschiedenen E-Liquids als Triplikate (n = 21) geschätzte Produktvariabilität ergab relative Standardabweichungen von 4,3% bis 16,0% bei Benzylalkohol und 6,3% bis 11,1% bei Benzoesäure. Die Menge an Benzoesäure (32.8 ± 2.8 mg/g; 3,3 ± 0,3 %, w/w) und das Stoffmengenverhältnis Nikotin/Benzoesäure (1,15 ± 0,02) blieben bei den unterschiedlichen Pod-Aromen relativ konstant. [Contrib. Tob. Nicotine Res. 30 (2021) 212–220]

<trans-abstract xml:lang="fr" xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">

Les nouveaux dispositifs à capsule tels que JUULTM, Vuse AltoTM, mybluTM et autres produits proches des “pod-mods” ont profondément transformé le marché des cigarettes électroniques, notamment sur le segment des adolescents et des jeunes adultes, en raison, notamment d’une campagne de marketing agressive sur les médias sociaux, d’une grande disponibilité et d’un usage discret rendu possible par un design spécifique. Ces dispositifs incorporant une capsule sont conçus pour administrer, à chaque bouffée, des niveaux de nicotine comparables aux cigarettes combustibles, tout en libérant une moindre quantité d’aérosols exhalés visibles lors de la chauffe des liquides à vapoter. Certains de ces liquides contiennent de hautes concentrations en acides tels que de l’acide benzoïque afin de permettre un apport plus important en nicotine tout en atténuant l’irritation de la gorge et l’âpreté. L’acide benzoïque constitue une source potentielle de benzène cancérigène pour les êtres humains et donc une substance chimique préoccupante. En plus de ces acides, des agents aromatisants tels que l’alcool benzylique (un anesthésique local susceptible de faciliter l’inhalation de la fumée de tabac) sont communément utilisés dans ce type de dispositifs. Tant l’acide benzoïque que l’alcool benzylique présents dans les liquides à vapoter pourraient s’avérer pertinents en termes de risque de santé pour les vapoteurs.
Une méthodologie fondée sur une spectrométrie de masse en tandem à dilution isotopique couplée à une chromatographie liquide à haute performance (ID-HPLC-MS/MS) fut mise au point afin de détecter l’acide benzoïque et l’alcool benzylique dans les liquides à vapoter de la marque JUULTM. La préparation des échantillons consista en une simple dilution suivie d’un processus de brassage mécanique. La méthodologie par ID-HPLC-MS/MS fut utilisée pour séparer, identifier et quantifier l’acide benzoïque et/ou l’alcool benzylique dans les extraits dilués. Les seuils de détection furent respectivement observés à 0,11 ng/μL pour l’alcool benzylique et 9,05 ng/μL pour l’acide benzoïque. La variabilité des produits estimée sur la base d’une analyse de sept liquides à vapoter différents en triple exemplaires (n = 21) afficha des écarts types relatifs allant de 4,3% à 16,0% pour l’alcool benzylique et de 6,3% à 11,1% dans le cas de l’acide benzoïque. La quantité d’acide benzoïque (32,8 ± 2,8 (mg/g) (3,3 ± 0,3%, p/p) ainsi que le rapport molaire nicotine-acide benzoïque (1,15 ± 0,02) demeurèrent relativement constants indépendamment de la saveur des capsules. [Contrib. Tob. Nicotine Res. 30 (2021) 212–220]
</trans-abstract>

Les nouveaux dispositifs à capsule tels que JUULTM, Vuse AltoTM, mybluTM et autres produits proches des “pod-mods” ont profondément transformé le marché des cigarettes électroniques, notamment sur le segment des adolescents et des jeunes adultes, en raison, notamment d’une campagne de marketing agressive sur les médias sociaux, d’une grande disponibilité et d’un usage discret rendu possible par un design spécifique. Ces dispositifs incorporant une capsule sont conçus pour administrer, à chaque bouffée, des niveaux de nicotine comparables aux cigarettes combustibles, tout en libérant une moindre quantité d’aérosols exhalés visibles lors de la chauffe des liquides à vapoter. Certains de ces liquides contiennent de hautes concentrations en acides tels que de l’acide benzoïque afin de permettre un apport plus important en nicotine tout en atténuant l’irritation de la gorge et l’âpreté. L’acide benzoïque constitue une source potentielle de benzène cancérigène pour les êtres humains et donc une substance chimique préoccupante. En plus de ces acides, des agents aromatisants tels que l’alcool benzylique (un anesthésique local susceptible de faciliter l’inhalation de la fumée de tabac) sont communément utilisés dans ce type de dispositifs. Tant l’acide benzoïque que l’alcool benzylique présents dans les liquides à vapoter pourraient s’avérer pertinents en termes de risque de santé pour les vapoteurs.
Une méthodologie fondée sur une spectrométrie de masse en tandem à dilution isotopique couplée à une chromatographie liquide à haute performance (ID-HPLC-MS/MS) fut mise au point afin de détecter l’acide benzoïque et l’alcool benzylique dans les liquides à vapoter de la marque JUULTM. La préparation des échantillons consista en une simple dilution suivie d’un processus de brassage mécanique. La méthodologie par ID-HPLC-MS/MS fut utilisée pour séparer, identifier et quantifier l’acide benzoïque et/ou l’alcool benzylique dans les extraits dilués. Les seuils de détection furent respectivement observés à 0,11 ng/μL pour l’alcool benzylique et 9,05 ng/μL pour l’acide benzoïque. La variabilité des produits estimée sur la base d’une analyse de sept liquides à vapoter différents en triple exemplaires (n = 21) afficha des écarts types relatifs allant de 4,3% à 16,0% pour l’alcool benzylique et de 6,3% à 11,1% dans le cas de l’acide benzoïque. La quantité d’acide benzoïque (32,8 ± 2,8 (mg/g) (3,3 ± 0,3%, p/p) ainsi que le rapport molaire nicotine-acide benzoïque (1,15 ± 0,02) demeurèrent relativement constants indépendamment de la saveur des capsules. [Contrib. Tob. Nicotine Res. 30 (2021) 212–220]

Contributions to Tobacco & Nicotine Research

This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

Determination of Benzoic Acid and Benzyl Alcohol in E-Liquids (JUUL Pods) by Isotopic Dilution High-Performance Liquid Chromatography and Tandem Mass Spectrometry

The new pod devices like JUULTM, Vuse AltoTM, mybluTM, and other “pod-mod” related products had a huge impact on the e-cigarette market, especially among teens...

Determination of Benzoic Acid and Benzyl Alcohol in E-Liquids (JUUL^TM Pods) by Isotopic Dilution High-Performance Liquid Chromatography and Tandem Mass Spectrometry

Published Online: Jan 02, 2022

Page range: 212 - 220

Received: Mar 30, 2021

Accepted: Oct 14, 2021

DOI: https://doi.org/10.2478/cttr-2021-0016

© 2021 Roberto Bravo Cardenas et al., published by Sciendo

This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.