Das Center for Drug Evaluation and Research ( Zentrum für Arzneimittelbewertung und Forschung) hat über das Office of Compliance (Bewertungsstelle) die Division of Pharmaceutical Analysis (Abteilung für Pharmazeutische Analytik) beauftragt, 2 Marken von elektronischen Zigaretten (eZigaretten) auf Nikotingehalt und Verunreinigungen zu testen. Untersucht wurden dabei nur eZigaretten, die nach dem Zerstäubungsprinzip funktionieren.
Das Center brachte die Sorge zum Ausdruck, dass neben dem Nikotin dem Nutzer von eZigaretten auch andere, potentiell schädliche Stoffe mit dem erzeugten Dampf zugeführt werden. Daher lautete die Aufgabenstellung zum einen, die Menge an Nikotin in den untersuchten Patronen festzustellen, sowie diese auf das Vorhandensein von tabakspezifischen Verunreinigungen wie Diethylenglykol, Ethylenglykol und tabakspezifische Nitrosamine (TSNAs) zu untersuchen.
Getestete Produkte
- Produkt 1: Njoy-eZigarette mit verschiedenen Patronen
- Produkt 2: Smoking everywhere eZigarette mit verschiedenen Patronen
- Produkt 3: Ein medizinischer Nikotininhalator zur Rauchentwöhnung als Kontrollgröße bei einigen Tests
Verwendete Messmethoden
Der Gehalt an Nikotin wurde per Hochdruckflüssigkeitschromatographie im UV-Spektrum zum einen aus einer Lösung in Methanol und zum zweiten aus einer Lösung von 10% Acetonitril und 1% Phosphorsäure in Wasser sowie gaschromatographischer Massenspektrokopie gemessen.
Die Anwesenheit von TSNAs und den tabakspezifischen Verunreinigungen wurde mittels gaschromatographischer Massenspektroskopie gemessen. Für den Nachweis der TSNAs wurde die Betriebstemperatur des Verdampfers simuliert, und mittels eines Rauchsimulationsapparates die Benutzung der eZigarette simuliert.
Diethylenglycol wurde über NMR-Spektroskopie nachgewiesen.
Die Ergebnisse der Untersuchungen können den Tabellen 1 und 2 im Anhang entnommen werden.
Kommentar zu Tabelle 1
1.) Untersuchung auf Vorhandensein der TSNAs
Nitrosamine sind Stoffe, die unter dem starken Verdacht stehen, krebsauslösend zu sein. Diese kommen in einer Vielzahl von Produkten vor, wie z. B. Pöckelfleisch, Bier und anderen Lebensmittel und werden von uns täglich in kleinsten Mengen mit diesen Produkten konsumiert.
Auch Tabak enthält eine große Menge dieser Nitrosamine.
„Bei einem Konsum von 40 Zigaretten werden 40-160µg Nitrosamine aufgenommen.“
Quelle:Thieme Taschenatlas der Toxikologie, S. 120, Franz-Xaver Reichl, Georg Thieme Verlag, 2002
Dies entspricht dem ca. 80 bis 300fachen dessen, was der durchschnittliche Mensch pro Tag über die Nahrung aufnimmt.
In der Studie wurde explizit nur nach Nitrosaminen gesucht, die nur im Tabak zu finden (tabakspezifisch) sind.
„Tabakspezifische Nitrosamine werden vom Raucher mit dem Hauptstromrauch inhaliert (1-4µg N-Nitrosodimethylamin pro filterloser Zigarette) und entweichen in 20- bis 100fach höheren Konzentrationen mit der Gasphase des Nebenstromrauches!“
Quelle:Thieme Taschenatlas der Toxikologie, S. 120, Franz-Xaver Reichl, Georg Thieme Verlag, 2002
Aus der Veröffentlichung der FDA geht leider nicht hervor, wie viel Nitrosamine bei den 16 positiv auf TSNAs getesteten Proben (von insgesamt 40 Proben) enthalten waren. Jedoch zeigt die unter der Tabelle aufgeführte Messgenauigkeit (LOQ= limit of quantitativ analysis) von welchen Größen ausgegangen werden kann.
Für eine Bestimmung des Gehaltes an Nitrosaminen sind laut Veröffentlichung je nach TSNA 21-75 ppb (=Anteile pro Milliarde) notwendig. Für den einfachen Nachweiß des Vohandenseins benötigt man häufig in etwa die Hälfte dieser Menge, also 10-38 ppb. Umgerechnet auf eine Talsperre wie den Mertsee in Niederbayern bei Vollstand entspricht dies etwa einem bis vier Eimern Wasser. Die als maximale Tagesdosis durch Nahrung angenommenen 0,5µg Nitrosamine entsprechen 500ppb.
Trotz dieser hochentwickelten Messtechnik ist die FDA in dieser Veröffentlichung nicht in der Lage, hier einen konkreten Zahlenwert anzugeben, da der Gehalt an Nitrosamin zu gering war, um diesen zu ermitteln (siehe Bemerkung „A“). Dies unterstützt die Aussage vieler Händler, dass der Konsum solcher eZigaretten zwar nicht gesund ist, aber bei weitem nicht die Mengen an Schadstoffen dem Körper zuführt, wie es beim Rauchen von Tabakzigaretten der Fall ist. Deren Nitrosamingehalt liegt um ein Vielfaches über der hier genannten Mindestmenge zur Mengenerfassung.
Dies wird in dem folgenden Diagramm verdeutlicht, in dem die Erfassungsgrenze der FDA (blau) mit dem durchschnittlichen Gehalt von den untersuchten TSNAs in Kautabaken (rot) (vom Bayrischen Landesamt für Gesundheit und Verbraucherschutz unter http://www.lgl.bayern.de/produkte/tabak/tabakerzeugnisse/ue_2005_tabakerzeugnisse.htm veröffentlicht) verglichen werden:
2.) Nikotingehalt in der der Flüssigkeit pro Patrone
Hier wurde nun die unverdampfte Flüssigkeit auf ihren Nikotingehalt gemessen. Hierbei fällt auf, dass auch einige jener Liquids geringe Mengen an Nikotin enthalten, die als nikotinfrei („NO“) gelabelt sind. Hierbei handelt es sich höchstwahrscheinlich um Produktionsfehler bei der Liquidherstellung, die durch die Qualitätskontrolle es Herstellers ausgeschlossen werden müssen. Um ein systemisches Problem der eZigarette handelt es sich hingegen nicht.
3.) Gehalt an tabakspezifischen Verunreinigungen
Wie die Bezeichnung dieser Stoffe in dieser Veröffentlichung schon erkennen lässt, handelt es sich hierbei um Substanzen, die zum Teil ungewollt auch in Tabakprodukten vorkommen, und zwar als Verunreinigungen durch Produktion und Lagerung. Zum besseren Verständnis seien hier nun die einzelnen Stoffe aufgeführt, inkl. einer Beschreibung dessen, was über ihre physiologische Wirkung und deren Gefahren veröffentlicht wurde.
I. Diethylenglykol
Die Etherverbindung findet unter anderem als Feuchthaltemittel in Korken, Tinte und Klebstoff Verwendung, ist dabei allerdings nicht so harmlos wie beispielsweise Propylenglykol (Dampfern unter dem Kürzel PG sicherlich ein Begriff). So kam es in den vergangen 100 Jahren immer wieder zu Fällen von DEG verursachten Nierenversagen, insbesondere 1937 in den USA, als über 100 Personen starben, nachdem sie ein Medikament mit hohen Mengen dieser Substanz einnahmen.
Mittlerweile hat das BfR einen Grenzwert von 0,5mg DEG pro kg Körpergewicht festgelegt.
Quelle: http://www.bfr.bund.de/cm/343/diethylenglykol_deg_in_zahnpasta.pdf (Nicht mehr verfügbar)
Die FDA schreibt in ihrer Veröffentlichung, das der Gehalt in der einzigen positiven Probe ca. 1% beträgt (Seite 2 Absatz 5). Bei einem durchschnittlichen Konsum von 2ml Liquid entspricht dies einem Volumen von 0,02ml oder 2,2mg DEG.
Für einen erwachsenen Menschen mit einem Gewicht von 60 kg liegt dieser Wert um das ca. 13,5fache unter dem als unbedenklich eingestuften Grenzwert.
II.Cotinin
Hierbei handelt es sich um das natürliche Abbauprodukt des Nikotins. Es ist weit weniger toxisch als dieses, kann allerdings in hohen Dosen Atemnot auslösen. Die Erfassungsgrenze in dieser Untersuchung liegt jedoch um das Hundertfache unter den Werten, die für Raucher als typisch gelten und etwa tausend mal niedriger als der Gehalt von Cotinin in klassischen Tabakprodukten.
Quelle: Peter H Whincup et al. Passive smoking and risk of coronary heart disease and stroke: prospective study with cotinine measurement BMJ 2004;329(7459):200 (24 July) http://www.bmj.com/content/329/7459/200
III. Anabasin
Das Nebenalkaloid des Nikotins wird als ähnlich giftig wie Nikotin selbst angesehen und kann vergleichbare Vergiftungserscheinungen auslösen.
Quelle: http://www.toxcenter.de/stoff-infos/a/-anabasin.pdf
Es kommt natürlich in der Tabakpflanze vor und findet sich bei Untersuchungen des Instituts für Rechtsmedizin an der Berliner Charité vom August 2005 in Konzentrationen von 0,5-1,5 mg/g in Zigaretten.
Quelle: http://www.aramis.admin.ch/Dokument.aspx?DocumentID=22
Die von der FDA in der Veröffentlichung angelegten Messinstrumente haben eine um das hunderttausendfache empfindlichere Erfassungsgrenze.
IV. Myosmin
Ein weiterer Begleiter des Nikotins ist in Spuren auch in Mais und Nüssen nachweisbar. In Tabak finden sich erheblich größere Konzentrationen (bis zu 0,04 mg/g).
Quelle: http://www.aramis.admin.ch/Dokument.aspx?DocumentID=22
Verglichen mit Nikotin und Anabasin ist es toxikologisch relativ harmlos.
Mit 69ppb liegt die von der FDA gewählte Erfassungsgrenze erneut weit unter dem, was in Tabakprodukten üblich ist und liegt damit deutlich näher am Bereich dessen, was man bei Mais und Nüssen erwarten darf.
V. Nicotyrin
Das letzte der unter „Verunreinigungen“ gelisteten und untersuchten Begleitalkaloide des Nikotins. Die Giftigkeit wird ebenfalls als eher gering betrachtet. Im Tabak sind bis zu 0,4mg/g enthalten.
Quelle: http://www.aramis.admin.ch/Dokument.aspx?DocumentID=22
Auch hier liegt die Erfassungsgrenze der von der FDA gewählten Messmethode mit 170ppb um Etliches unterhalb dieser Werte.
Auch hier lassen sich die von der FDA angelegten Messgrenzen mit den für eine Tabakzigarette üblichen Werten graphisch vergleichen:
Deutlich erkennbar ist, dass im Vergleich zu den Werten in Zigarettentabak die von der FDA angelegten Messgrenzen kaum wahrnehmbar sind.
Deshalb hier noch eine Grafik mit einer geänderten Bezugsgröße zu Tabak.
Hier sind die Messgrößen in Bezug auf 1/1000 der Werte einer Tabakzigarette dargestellt:
Zur besseren Veranschaulichung möge dieses Beispiel dienen:
Um die gleiche Menge des hochgiftigen Anabasins aus Liquids zu erhalten wie in einer Zigarette enthalten ist muss man ein Schwimmbecken von 10×5 Metern und einer Tiefe von 2 Metern mit Liquid füllen. (also: 100 m³ = 100.000 Ltr.)
4. Vergleich mit dem zur Rauchentwöhnung zugelassenen Inhalator:
Der Gehalt von Cotinin, Myosmin und Nicotyrin wurde mit den Herstellerangaben des als Arzneimittel zugelassenen Inhalators verglichen.
Obwohl hier ebenfalls belastbare Zahlenwerte fehlen, kann man in der Fußnote unter der Tabelle lesen, dass die Konzentration in den untersuchten Liquids geringer ist, als die Herstellerangaben es Inhalators.
Kommentar zu Tabelle 2
Die FDA kommentiert die Ergebnisse der simulierten Benutzung der eZigarette folgender Weise:
- Die gemessenen Mengen an Nikotin entsprachen der auf dem Etikett der Liquids aufgeführten Mengen (high, medium, low)
- Die als Nikotinfrei (NO) bezeichnete Patrone setzte allerdings ebenfalls etwas Nikotin frei.
- Die mit „high“ bezeichneten Patronen setzten mehr Nikotin frei als der als Medizinprodukt zugelassene Inhalator.
- 3 Patronen mit gleicher Beschriftung (Menthol „high“) setzten unterschiedliche Mengen an Nikotin frei, von 26,8-43,2 µg/100ml
Eigene Betrachtung hierzu
Gerade im Hinblick auf die zur Zeit geführte Diskussion um eZigaretten und den von Gegnern häufig ins Felde geführte „unbekannte Nikotingehalt“ widerspricht Punkt eins der Ergebnisse.
Die auf dem Etikett angegebenen Nikotinmengen sind wahrheitsgemäße Angaben.
Die Tatsache, dass das NO-Liquid ebenfalls geringe Mengen Nikotin freisetzte, ist ein Problem der Qualitätskontrolle des Herstellers.
Da die Menge des konsumierten Liquids durch den Benutzer selber bestimmt wird, ist der höhere Nikotingehalt in den High-Liquids im Vergleich zum Inhalator nur bedingt problematisch.
Der Grund für die ungewöhnlichen Werte bei der Untersuchung des Menthol-High-Liquids lässt sich aus der Veröffentlichung nicht erschließen.
Kommentar zur vollständigen Studie
Die Studie untermauert 3 Fakten:
- eZigaretten sind nicht gesund oder gesundheitsfördernd. Auch geringe Spuren von Nitrosaminen und bestimmten Alkaloiden aus der Tabakpflanze können negative Auswirkungen auf die Gesundheit haben.
- Vergleicht man sie jedoch mit den frei erhältlichen Tabakprodukten, so fällt auf, dass die stoffspezifischen Mengen der untersuchten Schadstoffe abseits des Nikotins erheblich reduziert sind. Also handelt es sich bei der eZigarette um eine schadstoffärmere und damit weniger schädliche Alternative zu gängigen Tabakprodukten.
- Durch die unterschiedlichen Nikotinkonzentrationen der angebotenen Liquids ist es dem Anwender durchaus möglich, seine Nikotinsucht und den Gewohnheitsdrang in Einklang zu bringen. Wer eine starke Nikotinabhängigkeit hat und nur geringe Inhalationskonditionierung aufweist, kann seine Sucht mit vergleichsweise wenigen Zügen eines Liquids mit hohem Nikotinanteil befriedigen. Jemand mit einer eher durch das Ritual geprägte Sucht kann dieser nachgehen und dabei nur relativ geringe Mengen von Nikotin aufnehmen.