Пропіленгліколь: властивості, застосування

Пропіленгліколь (або PG) – це термін, про який ви, ймовірно, чули, якщо ви вейпер. Він використовується для різних цілей, у тому числі в електронних рідинах! Так що таке PG, для чого він використовується і чи справді він безпечний?

Що таке пропіленгліколь?

Пропіленгліколь – в’язка безбарвна рідина. Він практично не має запаху, але має трохи солодкуватий смак. PG здатний дуже добре розчиняти певні речовини і дуже добре утримувати вологу, що робить його чудовою добавкою до певних продуктів.

Загалом, PG – це синтетична рідка добавка, яка використовується в різних продуктах для забезпечення різних позитивних ефектів.

Для чого використовується пропіленгліколь?

Список застосувань пропіленгліколю насправді досить довгий. Найчастіше його використовують як добавку до харчових продуктів. Наприклад, його можна використовувати для продовження терміну зберігання харчових продуктів, захищаючи їх від псування через вплив кисню. Це також може запобігти висиханню продуктів та запобіганню відділення інгредієнтів.

Пропіленгліколь також можна використовувати в косметиці, ін’єкційних препаратах, кремах для місцевого застосування та інших продуктах особистої гігієни.

Нарешті – і це причина, через яку ми знаємо про пропіленглікол – він використовується в рідинах для вейпінгу. PG у поєднанні з рослинним гліцерином (VG) становить основу всіх електронних рідин. PG добре працює як емульгатор, щоб інгредієнти рідини для електронних сигарет перемішувалися. Крім того, він добре працює як продукт, який можна випаровувати та вдихати. VG діє як загусник – якщо рідина для електронних сигарет містить більше VG, вона вироблятиме більше пари та більш інтенсивний аромат.

Чи безпечний пропіленгліколь?

Деякі люди турбуються про PG, тому що це інгредієнт, який використовується в антифризах, які у разі вживання є високотоксичним продуктом. Отже, ця асоціація змушує деяких людей вважати, що PG сам собою є токсичним продуктом, але це просто не так.

А як щодо побічних ефектів пропіленгліколю? Їх немає. Звичайно, як і більшість інших речей, ви не можете споживати його у величезних токсичних кількостях, але це дуже малоймовірно.

Отже, чи безпечно вживати пропіленгліколь? Так, він використовується як харчова добавка в багатьох, багатьох продуктах, тому ви, ймовірно, вже споживаєте його щодня.

Чи безпечний пропіленгліколь для ширяння? Так, щоб було ясно, він вважається надзвичайно безпечним, нетоксичним і не викликає раку, на відміну від тютюну!

Де придбати пропіленгліколь для вейпінгу

Кращий пропіленгліколь для вейпінгу буде поставлятися у шановному магазині – переконайтеся, що він призначений для рідин для електронних сигарет, і ви не купуєте його на сумнівних сайтах. Ви можете купити пропіленгліколь для вейпінгу на сайті cloudy.com.ua та створювати свої власні рідини для електронних сигарет. Але переконайтеся, що ви робите це правильно та безпечно.

Все що потрібно знати про пропіленгліколь

Пропіленгліколь – ключовий компонент у складі рідини для електронних сигарет. Хоча ця речовина добре відома і науково задокументована, вейперам все ще іноді важко знайти сбірну інформацію про неї і повністю зрозуміти її роль у парінні. Саме тому ми у VapeJoy зібрали для вас всю потрібну інформацію!

Загальні характеристики пропіленгліколю (PG)

Фізико-хімічні властивості PG

При кімнатній температурі PG має вигляд злегка сиропоподібної рідини. Він не має запаху, смаку та кольору. Молекулярна формула PG C3H8O2 має температуру кипіння 187°C, температуру плавлення -60°C і густину 1,036 кг/л при 20°C.

PG – полярна молекула, її негативні та позитивні заряди, які несуть атоми, розподілені нерівномірно. Він змішується у воді та спирті, але не в оліях або дуже неполярних розчинниках (гексані, октані тощо). Висока полярність дозволяє йому розчиняти багато ароматичних сполук (полярні молекули, такі як ванілін, мальтол тощо), що виправдовує його використання як ароматичного субстрату. Однак це непридатний субстрат для ароматизаторів, що містять високу концентрацію неполярних молекул, таких як терпени (лімонен, пінен тощо).

Процес виробництва PG

PG походить з хімії вуглецю і, загалом, з нафтохімії. Він синтезується шляхом реакції гідратації оксиду пропілену в кислому середовищі, як показано в наступній реакції

Хімічна реакція, що дозволяє виробляти пропіленгліколь [1].

Ця реакція відбувається при 200°C під тиском 12 бар. В результаті утворюється суміш PG, дипропіленгліколю (DiPG), трипропіленгліколю (TriPG) і меншої кількості більш довголанцюгових гліколів. Отриману суміш зневоднюють випарюванням, потім кожен з отриманих гліколів очищають дистиляцією.

Слід зазначити, що наразі тривають дослідження, спрямовані на досягнення органічного синтезу. Однак, “органічний” PG – це екстраполяція, оскільки він не існує в природному стані. Його можна отримати лише в деяких випадках з органічної сировини.

Застосування пропіленгліколю

Багато галузей промисловості використовують PG завдяки його різноманітним фізико-хімічним властивостям, деякі приклади яких наведені нижче :

• Тютюнова та косметична промисловість використовують його як антибактеріальний зволожувач, щоб запобігти передчасному зневодненню продукції. Його гігроскопічність дозволяє йому вловлювати навколишні молекули води. У 2009 році дослідження показало, що з понад 30 000 протестованих засобів особистої гігієни (гель для душу, шампунь, крем, косметика, зубна паста, піна для гоління тощо) PG виявлено у понад 28% випадків (концентрація коливається від 0,0008 до 99%).
• В агропродовольчій промисловості використовується в низьких дозах, як емульгатор (E1520) і як субстрат для певних ароматизаторів або барвників.
• В авіаційній промисловості його поєднують з етиленгліколем для виробництва антифризу, який використовується в системах опалення та кондиціонування повітря літаків. Важливо зазначити, що хоча PG входить до складу антифризів, його не слід плутати з етиленгліколем (ЕГ). Ці дві молекули дуже відрізняються, і на відміну від PG, EG вважається токсичним для людини. Більше того, існують записи про випадки отруєння або навіть смерті внаслідок вживання EG (добровільного чи ні), тоді як після вживання високих доз PG не було зафіксовано жодного серйозного випадку .
• Фармацевтична промисловість використовує його як субстрат для деяких активних речовин. Наприклад, PG міститься в спреях (назальних, оральних) та в деяких лікарських засобах, що вводяться внутрішньовенно .
• Індустрія розваг використовує його як аерозоль для імітації натурального диму.
• Нарешті, він використовується в індустрії вейпінгу як ароматизатор і розріджувач для електронних рідин.

Метаболізм пропілену

Метаболізм молекули в організмі визначається послідовністю хімічних реакцій, яких сполука зазнає після поглинання з метою її утилізації або виведення.

PG потрапляє в організм при прийомі всередину, вдиханні або ін’єкціях (підшкірних та внутрішньовенних). Метаболізується в основному в печінці і, меншою мірою, в нирках. Потім він перетворюється на молочну та піровиноградну кислоти. Ці елементи, природно присутні в організмі, необхідні для виробництва енергії, якої потребує організм (цикл Кребса). У здорової дорослої людини більшість PG метаболізується або виводиться з організму через 2-4 години після прийому. Від 12 до 45% неметаболізованого PG виводиться з сечею.

PG здебільшого походить з нафтохімії. Він використовується в багатьох промислових галузях завдяки своїм різноманітним хімічним властивостям і, зокрема, відносній безпеці. Він став невід’ємною частиною вашого повсякденного життя: від зубної пасти до фарби, включаючи продукти харчування та лікарські засоби, ми споживаємо його щодня, навіть не усвідомлюючи цього .

Токсикологія

У науковій літературі не повідомлялося про випадки смерті, пов’язані з надмірним впливом PG . Як харчова добавка, він вважається малотоксичним, про що свідчить його класифікація FDA як “речовини GRAS” (Generally Recognised As Safe – загальновизнана безпечна речовина). Відомство зазначає, що немає підстав підозрювати небезпеку для населення у разі споживання PG , зважаючи на кількість, яку він споживає .

Виходячи з принципу обережності, Всесвітня організація охорони здоров’я (ВООЗ) встановила рекомендовану максимальну добову дозу споживання на рівні 25 мг/кг. Для людини вагою 70 кг це становить приблизно 1,7 г PG /добу. Однак дослідження з використанням значно вищих доз не виявили жодних незворотних негативних побічних ефектів.

Тим не менш, багаторазовий щоденний вплив великої кількості PG протягом декількох місяців може призвести до ниркової недостатності або молочнокислого ацидозу. Останній фактично викликається надлишком молочної кислоти (продукту метаболізму) в організмі, що спричиняє порушення кислотно-лужного балансу. Симптоми, пов’язані з молочнокислим ацидозом, не є специфічними і в основному характеризуються дифузним болем у грудях або животі, нудотою або проблемами з диханням. Крім того, деякі пацієнти можуть бути схильні до побічних ефектів. Захворювання печінки або специфічне лікування (лікарські засоби на основі PG ), як видається, посилюють накопичення PG , а отже, молочної та піровиноградної кислоти. Однак у більшості випадків стан пацієнтів повертався до норми, як тільки прийом PG припинявся. Повторна надмірна експозиція також може мати вплив на центральну нервову систему .

У жодному дослідженні не згадується летальна пероральна доза PG для людини. У рідкісних випадках нелетального передозування токсичність PG не була клінічно продемонстрована. Дослідження, що стосуються впливу PG , введеного через зонд на різні види тварин, відзначають незначну кількість побічних ефектів (може бути виявлено зниження активності).

Надмірне споживання PG може спричинити розлади нервової системи (споживання 228 мг/кг/добу протягом 13 місяців). Аналогічно, надлишок молочної кислоти внаслідок метаболізму надмірно високої повторної дози PG може спричинити молочнокислий ацидоз.
Передозування також може призвести до осмотичної дерегуляції (зневоднення клітин) та індукувати серцеву токсичність.

Слід зазначити, що ці ефекти спостерігаються лише в контексті наукових досліджень, де суб’єкти піддавалися впливу дуже високих концентрацій PG , які, таким чином, значно перевищують рекомендовані дози. Ці дози жодним чином не можна порівняти з тими, що містяться в агропродовольчих продуктах або продуктах для вейпінгу. Для порівняння, вейпер, який вдихає 5 мл рідини, що містить 50% PG , отримує 2,5 г PG на день. Як сказав Парацельс у 1537 році, “доза робить отруту”.

Всі речі є отрутою, і немає нічого без отрути; лише дозування робить так, що річ не є отрутою – Sieben defensiones (1537), Парацельс.

Застосування шляхом інгаляції

У науковій літературі є дослідження токсикологічних ефектів вдихання PG , проведені на тваринах і людях.

Щодо тварин, можна згадати два дослідження, в яких пари PG вдихали примати і щури щодня протягом декількох місяців. Спостерігалися деякі несерйозні побічні ефекти, такі як: втрата або збільшення ваги, носові кровотечі, незначне зниження рівня лейкоцитів тощо. Посмертний розтин тварин не виявив жодних пошкоджень органів. Схожий, але більш пізній експеримент показав подібні результати.

Випробування на людях проводяться рідше. Тим не менш, можна згадати одне дослідження, в якому брали участь 93 пацієнти, що страждають на хронічні респіраторні захворювання. Протягом 15 хвилин, використовуючи дихальну маску, випробовувані вдихали аерозоль, отриманий з 40% розчину PG . Автори цього дослідження повідомляють, що пацієнти добре переносили вдихання аерозолю, без будь-яких побічних ефектів під час тесту і в наступні дні. Ці дослідники навіть рекомендують використовувати PG як “транспортний засіб” для введення бронхолітичних аерозольних препаратів.

Таким чином, очевидно, що при вдиханні PG не виявляє жодної токсичності для будь-яких органів, включаючи легені. Єдиним несприятливим ефектом, що спостерігається, є подразнення дихальних шляхів після повторних експозицій. Це явище стосується лише частини населення, що свідчить про його суб’єктивність.

Введення через контакт зі шкірою

PG використовується у складі численних фармацевтичних і косметичних продуктів, призначених для нанесення на шкіру. Наразі існує велика кількість досліджень, присвячених вивченню цих ефектів при контакті зі шкірою.

У більшості з них автори виявили, що PG може викликати реакцію на обробленій ділянці у деяких суб’єктів. Було проведено кілька тестів на сенсибілізацію або подразнення шкіри з використанням дезодоранту, що містить високі дози PG (до 86%). У цих різних дослідженнях лише в кількох випадках спостерігалася видима реакція подразнення.

Аналогічно, дослідження, проведене на 886 особах, які контактували з чистим PG у формі пластиру (дані про частоту контакту відсутні), показало, що у 16% суб’єктів спостерігалися ознаки подразнення. З цих 16% 65% суб’єктів повідомили про регулярні проблеми зі шкірою, що зменшує причинно-наслідковий зв’язок між подразнювальною реакцією та впливом PG . Отже, явища подразнення, спричинені впливом PG , пов’язані з фізіологією людини і, як видається, не є закономірністю, застосовною до всієї популяції.

Більше того, огляд, заснований на вивченні понад 45 000 суб’єктів, схильних до алергії на PG (реакція екземи, спричинена застосуванням пластиру, що містить 20% PG ), виявив, що лише незначна частина населення може мати побічні ефекти, пов’язані з PG.

У 1991 році Catanzaro J.M. і Smith J.G. підготували огляд досліджень, що стосуються впливу PG на шкіру. У перелічених дослідженнях повідомлялося, що до 12,5% суб’єктів, чутливих до PG, виявляли алергічні реакції. Аналогічно, чим вища частка PG , на яку впливає досліджувана популяція, тим більше зростає відсоток осіб, чутливих до подразнення від PG. Це демонструє концепцію “порогу”, нижче якого реакція на подразник не виникає. Цей поріг, як видається, є специфічним для кожної людини, що підкреслює суб’єктивний характер реакції на вплив PG.

Загалом, дані літератури суперечливі щодо іритантної чи алергенної природи цієї сенсибілізації. Питання залишається відкритим, але більшість досліджень класифікують PG як помірний подразник шкіри.

Пропіленгліколь у вейпінгу (електронних сигаретах)

Роль в рідині

PG є складовою розріджувача, що використовується в більшості комерційних рідин. Історично він також є основним інгредієнтом рідин для електронних сигарет. Випробуваний і схвалений фармацевтичною промисловістю як носій активних речовин для бронхолітиків (наприклад, Вентолін), він є ідеальною основою для електронних рідин завдяки своїм фізико-хімічним властивостям.

Випаровується при відносно низькій температурі. У газоподібному стані він конденсується в дрібні краплі (зазвичай за наявності потоку повітря), захоплюючи деякі сусідні молекули (наприклад, нікотин, ароматичні сполуки, воду тощо). Цей швидкий ефект призводить до утворення аерозолю, який візуально імітує дим.

Рідкі частинки або “краплі” PG, що утворюють аерозоль, слугують для дифузії інших молекул, що знаходяться всередині. Завдяки своєму розміру ці частинки PG (від 0,1 мкм до 2 мкм ) проникають глибоко в дихальні шляхи, забезпечуючи таким чином майже оптимальну доставку та поглинання нікотину, що міститься всередині.

Його низька в’язкість корисна при використанні персонального пристрою для вейпінгу. Дійсно, коли електронна рідина випаровується, гніт, що знаходиться в основі випарювального елементу, може висихати локально (на нагрівальному елементі). Якщо зволоження відбувається занадто повільно, може виникнути явище перегріву, що викликає неприємні смакові відчуття, відомі як “гарік”. Маючи низьку в’язкість (а отже, хорошу капілярність), PG обмежує місцеве висихання гніту і, таким чином, знижує ризик виникнення “сухого удару”.

Його хімічні властивості дозволяють йому ідеально розчиняти нікотин, а також численні ароматичні сполуки, що містяться в ароматизаторах, які використовуються для виробництва рідин для паріння. Його термічна стабільність означає, що він не піддається значній деградації при випаровуванні рідини (за нормальних умов використання). Нечисленні токсичні сполуки, що утворюються в результаті його розпаду (в основному з родини альдегідів), якщо і присутні то в сотні раз менших кількостях, ніж у тютюновому димі.

Роль пропіленгліколю у феномені “удару по горлу” є більш гіпотетичною. Курці прагнуть до цього скорочення гортані, яке викликане реакцією трійчастого нерва на подразник або больове відчуття. Нікотин викликає це явище. Можна зробити ряд припущень щодо ролі PG : оскільки він є слабким подразником, він може сприяти виникненню відчуття скорочення. Крім того, завдяки своїм фізико-хімічним властивостям PG є більш текучим і випаровується легше (за нижчої температури), ніж рослинний гліцерин (VG), який є іншим субстратом, що часто використовується у вейпіндустрії. Таким чином, за однакових умов (однакове обладнання, однакова поведінка при парінні) споживання рідини, що містить 100% PG, буде приблизно вдвічі більшим, ніж рідини, що містить 100% VG. Таким чином, більше споживання рідини природно призводить до більшого споживання нікотину, що збільшує подразнення горла, а отже, і першіння в горлі.

Обмеження та рекомендації щодо використання PG

Одне з головних обмежень щодо використання PG як компонента субстрату для розрідження рідини для вейпів пов’язане з його подразнювальною дією. Дійсно, для високочутливих або непереносимих суб’єктів вдихання може бути ускладнене: відчуття дискомфорту в задній частині горла, потенційно сильне подразнення дихальних шляхів, сильний і повторюваний кашель. У цьому конкретному випадку єдиним рішенням є повна відмова від споживання PG шляхом вилучення його зі складу рідини.

Чутливі до PG користувачі, не страждаючи на непереносимість, повинні знайти баланс у складі рідини. PG може викликати подразнення з певного порогу – тому вейперам рекомендується тестувати кілька рівнів концентрації, поки вони не знайдуть дозування, яке їм підходить.

Не існує “ідеального” складу матриці хімічних розчинників. Фізіологія вейпера та суб’єктивність відчуттів вимагають індивідуальної адаптації на основі критеріїв, які він вважає важливими: задоволення, сприйняття смаків, чутливість/нечутливість до подразнення PG, доставка нікотину тощо. Важливо, щоб кожен користувач знайшов дозування, яке підходить саме йому, щоб допомогти йому відмовитися від вживання тютюну.

Слід зазначити, що у випадку інтенсивного паріння, пов’язаного з високим споживанням пропіленгліколю, його гігроскопічність може спричинити проблеми зі зневодненням, такі як сухість слизової оболонки або відчуття сухості в роті. З цієї причини рекомендується добре зволожувати організм не тільки під час паріння, але й після нього.

Крім того, оскільки PG метаболізується в організмі в молочну кислоту (як показано вище), надмірне споживання може сприяти появі більш інтенсивних, ніж зазвичай, спазмів або болю в м’язах після високих фізичних навантажень.

Примітка: PG часто використовується як субстрат для розведення певних ароматизаторів, що застосовуються в дизайні рідин для паріння. Використання цих ароматизаторів вносить значну кількість PG в кінцевий склад рідини. Тому у більшості випадків, ароматизатор враховується у співвідношенні компотентів рідини, як пропіленгліколь.

Доступні альтернативи використанню пропіленгліколю

Рослинний гліцерин (VG)

Основною альтернативною сполукою до PG для використання в якості субстрату розріджувача електронної рідини є 1,2,3-пропанетріол, більш відомий як рослинний гліцерин (VG).

Під час паріння VG перетворюється на густу, щільну пару. Він має злегка солодкуватий смак, який маскує сприйняття ароматичних сполук, що містяться в рідині.

VG має вищу температуру кипіння, ніж PG (290°C). Як наслідок, чим більша частка VG в рідині, тим вища температура необхідна для її випаровування. Варто зазначити, що підвищення температури рідини під час паріння може сприяти утворенню елементів деградації. З цієї причини аналіз викидів парів є ключовим питанням для майбутнього вейпінгу. Одна з цілей LFEL – зрозуміти це явище, щоб виміряти його наслідки.

Крім того, VG приблизно в 30 разів в’язкіший за PG. Тому йому буде складніше просочити гніт персонального пристрою для вейпінгу, ніж PG . Тому існує більший ризик локального висихання. Щоб компенсувати це, необхідно почекати, поки рідина належним чином просочить пристрій, і зачекати кілька секунд між двома затяжками. Вейпери також можуть адаптувати свій пристрій, використовуючи котушки опору та гніти, придатні для в’язких речовин. Наприклад, для високов’язких рідин краще підходять кремнеземні гніти, ніж бавовняні.

1,3-пропандіол

1,3-пропандіол є енантіомером 1,2-пропандіолу (PG); ці дві сполуки мають однакову молекулярну формулу (вони утворені з одних і тих же атомів), але мають різну молекулярну структуру.

Більш відомий у світі вейпінгу як “вегетол”, 1,3-пропандіол має проміжні фізико-хімічні властивості між PG і VG. Він має температуру кипіння 215°C (PG: 188°C і VG: 290°C).

Крім того, це полярна молекула, яка здатна розчиняти майже всі компоненти, що містяться в електронних рідинах. Здається, що він є підходящим вектором як з точки зору доставки нікотину, так і з точки зору сприйняття смаку рідини.

Бібліографічний пошук показав, що існує дуже мало досліджень токсичності вегетолу при вдиханні. Однак у публікації, датованій 2005 роком (що стосується дослідження щодо інгаляції), повідомляється, що суб’єкти, які вдихали 1,8 г вегетолу по 6 годин на день протягом 10 днів, не виявили жодних незворотних побічних ефектів.

У світлі цього єдиного дослідження вегетол може виявитися придатним для використання в інгаляціях. Він термічно стабільний (використовується у виробництві поліестеру) і його термічна деградація відбувається лише при температурі вище 200°C. При випаровуванні утворює аерозоль, подібний до того, що отримують з PG.

Пропіленгліколь має фізико-хімічні властивості, які роблять його ідеальним субстратом для дифузії таких сполук, як нікотин або ароматичні сполуки. Він допомагає доставити нікотин, сприяючи скороченню гортані (удару по горлу), дотримуючись при цьому ароматичного балансу рідини. Однак у деяких людей може бути реакція на PG або непереносимість. У такому випадку його слід замінити на VG або вегетол, які мають схожі фізико-хімічні властивості з PG. Через суб’єктивну природу відчуттів, яких прагнуть вейпери, не існує ідеального або універсального складу матриці розріджувачів. Споживачі рідини повинні протестувати кілька субстратів і дозувань (PG, VG, вегетол), щоб знайти суміш, яка підходить їм найкраще.

Висновок

Пропіленгліколь використовується в багатьох повсякденних продуктах вже дуже давно. Хоча досліджень, що стосуються вдихання PG людьми в контексті використання, пов’язаного з вейпінгом, небагато, існує багато досліджень, присвячених іншим способам вживання. У деяких випадках дози, що вводяться (90 г/день), значно перевищують ті, які потенційно може вдихати щодня вейпер. Незважаючи на кількості, що використовувалися в цих дослідженнях, було виявлено небагато побічних ефектів, жоден з яких не був незворотнім. У контексті використання в індустрії вейпінгу, PG має ряд якостей, які роблять його відмінним субстратом для електронних рідин:

• Він не токсичний.
• У газоподібному стані він конденсується в дрібні частинки, утворюючи ефективний аерозоль.
• Це хороший субстрат для нікотину та ароматизаторів.
• У світлі рекомендацій Європейського хімічного агентства (ECHA), PG не вважається подразником дихальних шляхів, навіть якщо іноді спостерігається непереносимість.
• Низька в’язкість забезпечує хорошу гідратацію гніту і, відповідно, легше випаровування.

Важливо, щоб споживач знайшов суміш, яка дозволить йому назавжди відмовитися від вживання тютюну. Незалежно від того, чи базується вона на PG та/або VG та/або вегетолі, склад рідини буде визначатися вимогами вейпера щодо таких критеріїв, як толерантність до PG, щільність та кількість пари, інтенсивність попадання в горло або сприйняття ароматичних смаків.

Тому склад основи розріджувача для рідини можна вважати суб’єктивним параметром, який слід адаптувати до кожного користувача. Тим не менш, рекомендується адаптувати свою поведінку і пристрій до характеристик використовуваної рідини, щоб запобігти утворенню токсичних елементів розпаду у викидах пари. Ця тема є одним з ключових викликів для майбутнього вейпінгу і вивчається командою вчених LFEL з 2014 року.

Своєю чергою ми у VapeJoy, маємо дві варіації співвідношення PG\VG у наших рідинах, для того щоб наші клієнти змогли підібрати для себе ідеальну рідину. І використовємо тільки USP пропіленгліколь (макисмальний рівень чистоти)!