離子色譜法測(cè)定再造煙葉中的鈉·氨·鉀·鎂·鈣

李國政， 張峻松， 邱建華， 宋金勇， 郝 輝， 周 浩

(1.鄭州輕工業(yè)學(xué)院食品與生物工程學(xué)院，河南鄭州 450002；2.河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，河南鄭州 450000)

離子色譜(IC)作為一種快速、高效、靈敏的檢測(cè)工具，不斷地被應(yīng)用于各種樣品的分析測(cè)試。此項(xiàng)技術(shù)在環(huán)境樣品、試劑、飲料等的成分分析中均有應(yīng)用[1]。煙草中的鈉、鉀、氨、鎂、鈣含量一直為煙草界所重視，鈉和鉀可以增加煙葉的持火力，促進(jìn)卷煙煙支燃燒，鎂和鈣是煙草中重要的灰分元素，氨離子主要影響吃味和刺激性[2]。造紙法再造煙葉是利用卷煙過程中廢棄的煙梗、煙末、煙片等作為原料制成接近煙葉的薄片再用于卷煙生產(chǎn)。目前造紙法再造煙葉已經(jīng)占卷煙比重的10%左右，在歐美國家的卷煙產(chǎn)品中，造紙法再造煙葉的平均摻配量已超過20%[3]。因此，對(duì)煙草中游離氨、鉀及鈉、鎂的含量準(zhǔn)確測(cè)定具有重要意義[4]。目前，測(cè)定煙草中鉀的方法主要有原子吸收光譜法、火焰光度法、流動(dòng)注射分析法、四苯硼鈉比濁法以及示波極譜法[5-6]等。筆者在DIONEX ICS-3000 型離子色譜儀中采用甲烷磺酸溶液作為流動(dòng)相，IonPac CS12A 陽離子交換色譜柱進(jìn)行分離，用電導(dǎo)檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，在20 min內(nèi)完成對(duì)煙草制品中鈉、氨、鉀、鎂的同時(shí)測(cè)定。試驗(yàn)結(jié)果表明，此方法具有快速、重復(fù)性好、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。

1 材料與方法

1.1材料供試樣品為某品牌卷煙再造煙葉。主要試劑：37%(W/W)鹽酸(AR)，煙臺(tái)雙雙化工有限公司；鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液[GBW(E)080974，1 000 μg/ml]、鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液[GBW(E)080132，100 μg/ml]、鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液[GBW(E)080118，1 000 μg/ml],國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心。主要儀器：ICS3000免試劑型離子色譜儀(配電導(dǎo)檢測(cè)器)、IonPac CSl2A陽離子分析柱(4 mm×250 mm)、IonPac CGl2A陽離子保護(hù)柱(4 mm×50 mm)、甲烷磺酸(MSA)罐，美國Dionex公司；Milli Q超純水儀，美國Millipore公司。

1.2樣品測(cè)定方法

1.2.1樣品前處理。樣品在100 ℃條件下烘干2 h，然后用旋風(fēng)磨粉碎，過40目篩網(wǎng)。準(zhǔn)確稱取0.1 g樣品(精確到0.1 mg)，加入50 ml濃度為0.05 mol/L的鹽酸溶液，超聲波條件下提取30 min。靜止后，取上清液10 ml,超純水定容至50 ml，過0.45 μm的水相濾膜，由離子色譜儀進(jìn)行測(cè)試。

1.2.2測(cè)定條件。色譜柱：Dionex IonPac CSl2A(4 mm×250 mm)；保護(hù)柱：Dionex IonPac CGl2A(4 mm×50 mm)；淋洗液：MSA；濃度：20 mmol/L；流速：1．2 ml/min；進(jìn)樣量：25 μl；采集時(shí)間：30 min；洗脫方式：等度；檢測(cè)器：電導(dǎo)檢測(cè)器；抑制器：CSRS-II；電流：71 mA。

2 結(jié)果與分析

2.1樣品前處理?xiàng)l件的選擇由于再造煙葉中陽離子目前還沒有成熟的測(cè)定方法，所以如何選擇樣品的前處理方法對(duì)測(cè)定結(jié)果影響重大。筆者分別對(duì)振蕩和超聲2種提取方式進(jìn)行比較，同時(shí)對(duì)水和稀鹽酸2種提取溶液進(jìn)行比較；進(jìn)而探討了鹽酸提取液體積和超聲波提取時(shí)間對(duì)再造煙葉中鈉、氨、鉀、鎂、鈣含量的影響。結(jié)果表明，超聲提取方式總體效果明顯好于振蕩提取方式；采用酸提取的效果明顯優(yōu)于水提取的效果，特別是對(duì)于鈣離子和鎂離子的提取，因?yàn)樗崛芤菏箻悠分械拟}和鎂形成離子態(tài)而進(jìn)入溶液中。 而相對(duì)于0.1 g樣品，優(yōu)化加入0.05 mol/L鹽酸提取液的體積和超聲波提取時(shí)間對(duì)提取的各陽離子的影響分別見圖1和圖2。由圖1、2可知，最佳的提取液體積為50 ml，超聲波提取的最佳時(shí)間是30 min。最終確定的提取條件為： 0.1 g卷煙再造煙葉樣品中加入50 ml濃度為0.05 mol/L的鹽酸溶液，超聲波提取30 min。

圖1 所加提取劑體積對(duì)再造煙葉中鈉、氨、鉀、鎂、鈣含量的影響

2.2方法評(píng)價(jià)對(duì)建立起來的離子色譜儀同時(shí)測(cè)定鈉、鉀、氨、鎂、鈣5種陽離子的分析方法進(jìn)行了評(píng)價(jià)，所得數(shù)據(jù)如表1所示。其中，最低濃度的標(biāo)樣連續(xù)進(jìn)樣10次，所得數(shù)值的標(biāo)準(zhǔn)偏差3倍作為方法的檢測(cè)限，標(biāo)準(zhǔn)偏差的10倍作為定量限。

圖2 超聲提取時(shí)間對(duì)再造煙葉中鈉、氨、鉀、鎂、鈣含量的影響

元素工作曲線相關(guān)系數(shù)R檢測(cè)限μg/ml定量限μg/ml鈉Y=0.278 4x+0.027 099.78 0.0010.005氨Y=0.332 6x+0.012 499.31 0.0060.019鉀Y=0.187 0x+0.010 899.95 0.0030.012鎂Y=0.539 0x-0.012 199.997 0.0040.013鈣Y=0.342 1x+0.163 399.95 0.0150.048

為了考察數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，分別分為低濃度、中等濃度和高濃度3個(gè)不同級(jí)別的濃度對(duì)樣品進(jìn)行加標(biāo)試驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。從表2可知，3個(gè)加標(biāo)濃度的回收率范圍均在90%～110%，說明此方法準(zhǔn)確度能滿足測(cè)定需求。

表2 3個(gè)濃度加標(biāo)樣品回收率

2.3樣品測(cè)定結(jié)果應(yīng)用建立的方法對(duì)目前市場(chǎng)上的8個(gè)生產(chǎn)廠家的再造煙葉樣品進(jìn)行測(cè)試，測(cè)定結(jié)果見表3。從表3中測(cè)定結(jié)果可知，各再造煙葉中幾種陽離子的含量偏差范圍較大，其中低含量的氨離子和鈉離子的標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為51.17%和51.96%，而較高含量的鎂離子、鉀離子和鈣離子在各牌號(hào)再造煙葉樣品中含量標(biāo)準(zhǔn)偏差均在20%以內(nèi)。

表3 8個(gè)廠家再造煙葉中幾種陽離子含量

3 結(jié)論

該試驗(yàn)建立了超聲波輔助條件下，鹽酸提取30 min，離子色譜法測(cè)定再造煙葉中的鈉、氨、鉀、鎂、鈣5種陽離子的方法。優(yōu)化了樣品提取的各個(gè)參數(shù)，確定了最優(yōu)提取條件。對(duì)建立的方法進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示，該方法具有操作簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確度高、重復(fù)性好、適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于大批量樣品分析。

對(duì)收集到的國內(nèi)市場(chǎng)上常用的8個(gè)廠家的造紙法再造煙葉樣品進(jìn)行了檢測(cè)，測(cè)定結(jié)果顯示，低含量的氨離子和鈉離子在各牌號(hào)件中含量的偏差分別為51.17%和51.96%，而高含量的鎂、鉀和鈣離子在各牌號(hào)件中含量偏差均在20%以內(nèi)。這些離子含量的偏差是否會(huì)對(duì)卷煙的品質(zhì)產(chǎn)生影響，接下來將會(huì)進(jìn)一步進(jìn)行此類研究。

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