Managing Diacetyl Substitutes: The Safety Profile of Acetoin and Acetyl Propionyl

作者： Команда исследований и разработок, CUIGUAI Flavoring

Опубликовано: 广东独特风味有限公司

最后更新：17 декабря 2025

1. The Hazards of Diacetyl in E-Liquid Flavoring

Диацетил (2,3-бутандион) — это простой дикетон, используемый за его маслянистый или сливочный вкус в продуктах питания и жидкостях для электронных сигарет. Он придает насыщенный сливочный аромат, но славится своей опасностью при вдыхании. Профессиональное воздействие диацетила в индустрии попкорна и ароматизаторов связано с развитием бронхиолита облитеранса — тяжелого, необратимого заболевания легких, часто называемого «попкорновой легочной болезнью». У пострадавших работников мельчайшие дыхательные пути покрываются рубцами и блокируются, вызывая хронический кашель, сильное одышку, хрипы и усталость. Это состояние является постоянным и инвалидизирующим. В конце 1990-х и начале 2000-х годов многочисленные случаи среди работников фабрик попкорна подчеркнули токсичность паров диацетила. Исследования на животных подтвердили: вдыхание паров сливочного аромата вызывает смерть клеток дыхательных путей и воспаление у крыс. К началу 2000-х годов такие организации, как NIOSH и OSHA, начали предупреждать о рисках диацетила, а производители ароматизаторов научились контролировать воздействие с помощью вентиляции и средств защиты дыхания, чтобы защитить работников.

Анализ химической безопасности электронных жидкостей

2. Why Diacetyl was Replaced

Given the serious health risks, reputable e-liquid manufacturers have moved away from diacetyl. After 2010 many companies adopted “diacetyl-free” flavoring policies. For consumers and regulators, the story of popcorn lung made an impact. The American Lung Association notes that related flavoring chemicals, like acetoin, can break down into diacetyl (the harmful compound) and that acetyl propionyl (2,3-pentanedione) – often used as a “safe” substitute – actually has similar health riskslung.orgИными словами, простая замена одного дикетона другим не устраняет опасности. Отрасль реагирует активно: многие производители регулярно проверяют исходные ароматизаторы и готовые жидкости на наличие следовых количеств дикетонов. Появились предупреждения на упаковках электронных сигарет и регулирующие рекомендации. Например, некоторые штаты США уже регулируют использование этих химикатов при производстве ароматизаторов. В целом, отказ от диацетила основан на принципе предосторожности и новых научных данных.

3. Ацетоин: распространенная альтернатива диацетилу

Ацетоин (3-гидрокси-2-бутанон) — это природное соединение с мягким маслянистым сливочным ароматом. Он содержится в молочных продуктах, сливочном масле и различных ферментированных продуктах, а также может синтезироваться. Химически ацетоин — это α-гидроксикетон (C₄H₈O₂), а не дикетон, как диацетил. Он бесцветен, растворим в воде и обладает сладким, мягким запахом. В ароматической композиции ацетоин добавляет кремовый или йогуртовый оттенок, часто используется для легкого маслянистого акцента без полного насыщения диацетилом.

Критически важно, что ацетоин значительно менее летуч, чем диацетил. Его точка кипения около 150°C, а парциальное давление при комнатной температуре (20°C) очень низкое — примерно 1,4 мм рт.ст.femaflavor.orgДля сравнения, парциальное давление диацетила при 20°C составляет примерно 55 мм рт.ст.femaflavor.orgчто означает, что диацетил легче испаряется в воздух. Ацетилпропиониль обладает средней парциальной давлением паров (~24 мм рт.ст.)femaflavor.orgЭта разница в летучести означает, что при обычных условиях в воздухе содержится значительно меньше паров ацетоина для вдыхания, что соответствует его более низкой токсичности.

Для справки, ацетоин одобрен для использования в продуктах питания. В США FDA разрешает его как ароматизатор (21 CFR 182.60). В качестве пищевой добавки он считается GRAS (Общепризнанно безопасным), и его используют в маргарине, конфетах, мороженом и фруктовых ароматах. Однако безопасность при проглатывании не означает автоматической безопасности при вдыхании. В легких ацетоин обрабатывается совершенно иначе, чем при пищевом употреблении.

Laboratory studies have evaluated acetoin’s effects on the respiratory system. In controlled inhalation experiments, groups of rats and mice were exposed to acetoin vapor (6 hours per day, 5 days/week) at concentrations up to 800 ppm over periods of 2 weeks or even 3 monthsindustrialchemicals.gov.auindustrialchemicals.gov.auУдивительно, что эти исследования сообщили “no significant exposure-related adverse effects” in any of the animals at any tested doseindustrialchemicals.gov.auindustrialchemicals.gov.auЖивотные оставались здоровыми, без значительных изменений массы тела или патологии легочной ткани по сравнению с контролями. Иными словами, при реальных рабочих дозах ацетоин не вызывал фиброза или воспаления дыхательных путей, характерных для диацетила.

Несмотря на благоприятный профиль безопасности, разработчикам формул все равно следует обращаться с ацетоинами с осторожностью. Основная проблема — химическая стабильность: ацетоин может окисляться в диацетил, особенно при контакте с воздухом, светом или при длительном хранении. Научные оценки указывают, что “in e-cigarette liquids, acetoin degrades to diacetyl”industrialchemicals.gov.auПрактически это означает, что жидкость с ацетоино может со временем медленно накапливать следовые количества диацетила. При последующем парении образовавшийся диацетил будет вдыхаться. Для снижения риска производители могут добавлять антиоксиданты (например, BHT), использовать янтарную упаковку для защиты от света или часто производить свежие партии. В целом, сам по себе ацетоин демонстрирует низкую опасность при вдыхании, однако важно сохранять его чистоту и контролировать наличие побочных продуктов диацетила.

Диаграмма рисков диацетила, ацетоина и ацетилпропиониля

4. Ацетилпропиониль (2,3-пентанедион): осторожный заменитель

Ацетилпропиониль, известный в химии как 2,3-пентанедион, — это еще один ароматизатор, используемый за его маслянистый карамельный запах. Его химическая формула — C₅H₈O₂, он структурно похож на диацетил (по сути, диацетил с одним дополнительным углеродом в цепи). Он обладает более длинным, чуть менее сладким ароматом. В жидкостях для электронных сигарет ацетилпропиониль часто выбирают для имитации кремовых нот диацетила. В отличие от ацетоина, он является α-дикетоном (как и диацетил) и испаряется умеренно легко (его парциальное давление около 23,8 мм рт.ст. при 20°C).femaflavor.orgгораздо выше, чем у ацетоина).

Из-за этих сходств токсикологи относятся к ацетилпропионилю с осторожностью. Исследования ингаляций показывают, что 2,3-пентанедион может повреждать дыхательные пути. Основной вывод — 2,3-pentanedione has shown potency similar to diacetyl in causing airway damagencbi.nlm.nih.govВ трехмесячном исследовании NTP, при вдыхании высоких концентраций 2,3-пентадиона у грызунов наблюдались явные негативные эффекты: при 50–100 ppm у крыс и мышей развивались нарушения дыхания и чихание во время воздействияncbi.nlm.nih.govПосле смерти у самок крыс, подвергшихся воздействию 100 ppm, отмечалось значительно увеличенное легочное вес и легкое воспаление. Эти физиологические изменения свидетельствуют о реакции легких на токсическое воздействие. В целом, данные на животных указывают, что ацетилпропиониль почти так же опасен для дыхательных путей, как и диацетил.

There is limited human exposure data specifically for acetyl propionyl. However, given its chemical kinship to diacetyl, experts advise treating it as potentially hazardous. The American Lung Association explicitly notes that “acetyl propionyl… often used as a substitute for diacetyl, has similar health risks”lung.orgНа практике многие компании теперь маркируют ацетилпропиониль так же осторожно, как и диацетил. Некоторые бренды электронных жидкостей полностью исключили его из своих формул в последние годы.

To compare at a glance:

• Acetoin– An α-hydroxyketone, low volatility and low toxicity by inhalation studiesgov.auindustrialchemicals.gov.auБезопасен для пищевого применения, в целом не вреден для легких, но со временем может окисляться в диацетил.
• Acetyl Propionyl (2,3-Pentanedione)– An α-diketone, moderate volatility and demonstrated inhalation toxicity similar to diacetylnlm.nih.govncbi.nlm.nih.govДолжен рассматриваться как серьезная опасность при вдыхании.

Thus, acetoin is the milder alternative and is widely used for creamy notes, but even it requires care. Acetyl propionyl, while effective for flavor, demands strict handling and minimization, just as diacetyl does.

Контроль качества электронных жидкостей

5. Strategies for Safe Flavor Management

Managing the safety of flavoring chemicals in e-liquids requires a comprehensive approach:

• Use High-Purity Ingredients:Source flavors from reputable suppliers who guarantee “diacetyl-free” and test for diketones. Demand Certificates of Analysis showing non-detectable levels of diacetyl and 2,3-pentanedione. If using acetoin-based flavors, verify their purity and storage recommendations.
• Rigorous Testing:Implement laboratory testing of raw flavors and finished e-liquids. Analytical methods like gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) can detect diacetyl and acetyl propionyl at parts-per-billion levels. Test each batch of flavor concentrate for unintended diketones. Test finished e-liquids both as liquids and as vapor condensates to catch any byproducts formed during vaping.
• Controlled Manufacturing Practices:Проводите смешивание и наполнение ароматизаторов в хорошо проветриваемых помещениях или вытяжных шкафах. Обеспечьте работников подходящими средствами индивидуальной защиты (перчатки, очки, респираторы), если существует риск вдыхания концентрированных паров. Используйте закрытые емкости для смешивания по возможности и минимизируйте открытое обращение с ароматическими концентратами.
• Prevent Oxidation:Store flavor stocks and finished e-liquids properly to minimize acetoin conversion. For example, keep them in amber glass bottles to block light, flush containers with nitrogen or argon to remove oxygen, and hold them at stable temperatures. Mark and rotate inventory; do not use aged acetoin flavors that may have oxidized.
• Employee Training and Hazard Communication:Обеспечьте обучение всего персонала, работающего с ароматизаторами, по рискам для дыхательных путей, связанным с диацетилом, ацетилпропионилем и подобными соединениями. Обновите паспорта безопасности (SDS), чтобы отразить риски при вдыхании. Четко сообщайте, что опасности «ароматизирующих смесей» могут скрывать следовые количества дикетонов, и будьте осторожны со всеми сливочными и маслянистыми ароматами.
• Reduce Exposure:Maintain good HVAC ventilation with filtered exhaust. Consider periodic air monitoring for volatile organic compounds if laboratory-grade sensors are available. If exposure cannot be fully controlled, implement administrative controls such as limiting the time a worker spends in high-flavor-concentration tasks.
• Quality Assurance:Проводите исследования стабильности и срока годности. Например, храните образец каждой формулы жидкости при ускоренном старении (тепло, свет) и повторно тестируйте через определенные промежутки, чтобы убедиться, что диацетил не появился. Такие меры контроля помогают выявить скрытые риски до поступления продукта к потребителю.
• Customer Transparency:Many leading e-liquid brands now publicly share lab reports verifying no diketones in their products. Clearly label products or marketing materials as “Diacetyl-free, 2,3-pentanedione-free” or similar. Educating consumers – even niche hobbyists – about these issues builds trust and demonstrates responsibility.

Exposure reduction best practices include: high-efficiency ventilation (local exhaust hoods), closed system processing, and wearing suitable respirators if working with heated or aerosolized flavors.

Quality control steps include: thorough vendor qualification (audits, documentation), batch sampling of incoming flavors, and ongoing analytical verification of finished goods. Our company can assist clients by providing testing guidance and recommended instrument methods.

6. Regulatory Guidance and Industry Consensus

Текущие нормативы по этим ароматическим веществам различаются в регионах, однако тенденция — к ужесточению контроля. В некоторых местах (например, в Калифорнии) правила производства ароматизаторов явно регулируют заменители диацетила. На международном уровне Европейский союз уже полностью запрещает диацетил и 2,3-пентанедион в жидкостях для электронных сигарет. Регуляторы (например, FDA в США) заявляют, что следят за содержанием ароматических компонентов, даже если официальных лимитов для ацетоина или ацетилпропионилю пока не установлено.

Industry organizations also guide best practices. The Flavor and Extract Manufacturers Association (FEMA) and the International Fragrance Association (IFRA) maintain safety assessments of flavor chemicals. For example, the latest National Toxicology Program report (2023) confirms that acetoin, at high inhaled doses in animals, showed no adverse effectsindustrialchemicals.gov.auЭти официальные выводы внушают оптимизм для разработчиков формул с использованием ацетоина. В то же время, IFRA рекомендует наносить предостерегающие ярлыки на ингаляционные продукты, содержащие известные раздражители дыхательных путей.

In summary, the professional consensus is clear: avoid diacetyl and 2,3-pentanedione in e-liquid flavors; use acetoin with transparency about its limits; and treat acetyl propionyl as a potential hazard. By adhering to published guidance and staying informed on new research, manufacturers stay ahead of regulations. For instance, after the EU’s 2022 flavor ban, many companies had already shifted away from diketones. Our team continuously monitors such developments to keep our customers compliant.

7. Summary and Recommendations

Репутация диацетила как опасного для легких вещества побудила индустрию ароматизаторов искать альтернативы. Ацетоин и ацетилпропиониль — два наиболее распространенных заменителя в маслянистых вкусах для электронных жидкостей. Научные данные показывают, что acetoin is comparatively safe for inhalationне вызывает токсичности легких у животных в исследованияхindustrialchemicals.gov.auОднако ацетоин может медленно окисляться в диацетил при неправильной обработке.industrialchemicals.gov.auпоэтому контроль за хранением и обновлением веществ является обязательным. Acetyl propionyl (2,3-pentanedione)В отличие от этого, он почти как диацетил в легких. Токсикологические исследования показывают, что он вызывает изменения в дыхательных путях при умеренных дозахncbi.nlm.nih.govncbi.nlm.nih.govСоответственно, его следует минимизировать или полностью исключить, где это возможно.

Key recommendations: Source only high-purity, certified flavor ingredients; analytically verify that your final e-liquids are free of diacetyl and acetyl propionyl; use engineering and administrative controls to limit any inhalation exposure; and maintain full transparency (e.g. label declarations, SDS) about flavor contents. This careful approach allows manufacturers to deliver rich creamy flavors while safeguarding worker and consumer health.

Precision E-Liquid Flavor Blending

8. Призыв к действию:

Для дальнейшего технического обмена или получения бесплатных образцов высококачественных ароматизаторов обращайтесь к нам. Наши эксперты всегда готовы помочь.

 We look forward to collaborating with you on safe and innovative e-liquid formulations.