硫氰酸鉀法在出口烤煙煙堿檢測(cè)中的適用性研究

蔡 斌，黃維棣*，左聞?dòng)?，曾小偉，高煥?/p>

(1.貴州煙葉復(fù)烤有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550005;2.貴州大學(xué)貴州省煙草品質(zhì)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽 550025)

煙草行業(yè)中的植物堿指的是煙草及煙草制品中全部生物堿的總稱，主要有煙堿、降煙堿、新煙草堿和假木賊堿等［1－2］，其中以煙堿(既尼古丁)含量最高，達(dá)到94%以上［3］。在煙葉含有的很多化合物中，煙堿是最有影響的成分，它與嗅覺一結(jié)合就產(chǎn)生刺激作用(煙堿通過肺的吸收到達(dá)腦部的時(shí)間只有7秒鐘)，同時(shí)形成一種使人愉悅、滿足和依賴感的絡(luò)合物［4］。將煙堿相關(guān)化合物作為香料來利用也是近幾年來新出現(xiàn)的動(dòng)向［5］。因此植物堿尤其是煙堿作為煙草及煙草制品中重要的檢測(cè)指標(biāo)越來越受到加工企業(yè)以及客戶的重視。

長(zhǎng)期以來，對(duì)國(guó)際客戶煙堿的分析按照Y/CT 160－2002《煙草及煙草制品總植物堿的測(cè)定連續(xù)流動(dòng)法》［6］進(jìn)行檢測(cè)。這種方法雖然檢測(cè)的結(jié)果穩(wěn)定，但是存在重大安全隱患和局限性:實(shí)驗(yàn)需要的氰化鉀屬于劇毒物質(zhì)，使用劇毒物質(zhì)不但需要擁有專業(yè)知識(shí)的人員進(jìn)行操作，對(duì)操作人員造成了潛在的使用危險(xiǎn)，對(duì)企業(yè)來說是重大危險(xiǎn)源;國(guó)家和地方對(duì)氰化鉀的購(gòu)買、使用、保管、廢液的處理都有非常嚴(yán)格的規(guī)定［7］。隨著我國(guó)安全管理的規(guī)范性提高，相應(yīng)制度越來越嚴(yán)格，氰化鉀的使用將會(huì)受到更加嚴(yán)格的限制。2009年，CORESTA常規(guī)分析化學(xué)分組審議了一個(gè)更安全的煙堿測(cè)定方法，該方法用NaOCl和KSCN反應(yīng)產(chǎn)生CNCl。處理硫氰酸鉀時(shí)，無需特殊的預(yù)防措施。2010年經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室間對(duì)比測(cè)試，結(jié)果令人滿意［8］。2010年，Mehta等［9］提出了一種改進(jìn)的步驟，用二氯異氰尿酸(DCIC)替代NaOCl，其優(yōu)點(diǎn)是提供了一種比NaOCl更加穩(wěn)定的氯源。2011年，CORESTA化學(xué)常規(guī)分析組研究了這種方法，發(fā)現(xiàn)雖然其靈敏度小于等于50%，但依然能夠滿足數(shù)據(jù)分析的要求。2013年2月28日，國(guó)家煙草專賣局頒布了YC/T 468－2013《煙草及煙草制品 總植物堿的測(cè)定 連續(xù)流動(dòng)(硫氰酸鉀)法》［10］，規(guī)定了試劑制備、設(shè)備要求、實(shí)驗(yàn)室條件等一系列指標(biāo)。

貴州打葉復(fù)烤企業(yè)的國(guó)際客戶一般要求多等級(jí)多部位配方混打，且等級(jí)跨度比較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，因此對(duì)煙草制品化學(xué)成分，尤其是煙堿檢測(cè)準(zhǔn)確度要求較高;同時(shí)，國(guó)際客戶還要求每周用客戶提供的標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)試結(jié)果對(duì)設(shè)備分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證，而近紅外光譜分析達(dá)不到其準(zhǔn)確度的要求。針對(duì)貴陽復(fù)烤廠長(zhǎng)期加工出口烤煙過程中，國(guó)際客戶對(duì)于植物堿數(shù)據(jù)檢測(cè)的準(zhǔn)確性要求較高的特點(diǎn)，本實(shí)驗(yàn)采用硫氰酸鉀法和氰化鉀法進(jìn)行比對(duì)測(cè)試，并與客戶提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，驗(yàn)證硫氰酸鉀法對(duì)于出口烤煙煙堿檢測(cè)中的實(shí)用性及準(zhǔn)確性，促進(jìn)國(guó)際客戶對(duì)此方法的認(rèn)可。

1 材料與方法

1.1 材料、設(shè)備與試劑

供試樣品:客戶提供出口烤煙原煙樣品和配方打葉成品片煙樣品，貴陽復(fù)烤廠加工配方打葉成品片煙樣品，所有樣品均粉碎過1mm篩。

設(shè)備:德國(guó)SEAL牌連續(xù)流動(dòng)分析儀全套，包括分光光度計(jì)(配460 nm濾光片)和三維進(jìn)樣器;電子稱(型號(hào)AB104為梅特勒·托利多、感量0.1 mg);調(diào)速多用振蕩器(上海雙捷實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司、HY －8)。

試劑:二氯異氰尿酸鈉(C3Cl2N3NaO3)(阿法埃莎(天津)化學(xué)有限公司、純度＞97%)，硫氰酸鉀(KSCN)、無水對(duì)氨基苯磺酸(NH2C6H4SO3H)(天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司、分析純)十二水磷酸氫二鈉(Na2HPO4·12H2O)(西隴化工股份有限公司、分析純)檸檬酸［COH(COOH)(CH2COOH)2·H2O］(重慶川東化工(集團(tuán))有限公司、分析純)冰乙酸(CH3COOH)(重慶市東方試劑研究所、分析純)brij－35(聚乙氧基月桂醚、北京拜爾迪生物公司)，尼古丁(C5NH4－C4H7NCH3、英國(guó)BDH實(shí)驗(yàn)室)，烤煙標(biāo)準(zhǔn)樣(國(guó)家煙草總公司青州煙草研究所)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)分為3組，前2組分別使用氰化鉀法和硫氰酸鉀法，在同樣的試驗(yàn)條件下進(jìn)行測(cè)試。第1組為客戶提供出口烤煙原煙樣品，每個(gè)樣品測(cè)試3次，使用3次平均數(shù)。第2組為配方打葉成品等級(jí)，進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，每次試驗(yàn)隨機(jī)抽取不同配方成品片煙等級(jí)3個(gè)，每個(gè)等級(jí)隨機(jī)抽取3個(gè)不同號(hào)段的來自每100箱成品的混合樣，共27個(gè)樣品，每個(gè)樣品測(cè)試1次。第3組為客戶提供樣品，每個(gè)樣品使用硫氰酸鉀法進(jìn)行測(cè)試3次，使用3次平均數(shù)，同時(shí)此樣品在不同國(guó)家實(shí)驗(yàn)室用氰化鉀法進(jìn)行測(cè)試。

1.2.2 試劑配制 (1)硫氰酸鉀法試驗(yàn)試劑配置按照YCT468－2013要求進(jìn)行配制［10］。

緩沖溶液A:

稱取65.5 g磷酸氫二鈉、10.4 g檸檬酸至燒杯中，用水溶解，然后轉(zhuǎn)入1000mL容量瓶中，用水定容至刻度，加入1mL brij 35溶液，混勻。使用前用定性濾紙過濾;

緩沖溶液B:

稱取222 g磷酸氫二鈉、8.4 g檸檬酸、7.0 g對(duì)氨基苯磺酸至燒杯中，用水溶解后轉(zhuǎn)入1000mL容量瓶中，加用水定容至刻度，加入1mL Brij 35溶液混勻。使用前用定性濾紙過濾;

硫氰酸鉀溶液:

稱取2.88 g硫氰酸鉀至燒杯中，用水溶解后轉(zhuǎn)入250mL容量瓶中，用水定容至刻度。

二氯異氰尿酸鈉溶液:

稱取2.20 g二氯異氰尿酸鈉至燒杯中，用水溶解，然后轉(zhuǎn)入250 mL容量瓶中，用水定容至刻度。該溶液現(xiàn)配現(xiàn)用。

(2)氰化鉀法試驗(yàn)試劑配制按照Y/CT 160－2002 要求進(jìn)行配制［6］。

1.2.3 系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液制作 標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度范圍應(yīng)覆蓋預(yù)計(jì)檢測(cè)到的5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣的樣品含量，其尼古丁濃度分別為6.25%、5.00%、3.75%、2.5%、1.25%。配制方法如下:1.首先配置尼古丁儲(chǔ)備液:精確稱取1.923 g純尼古丁固體，在用5%醋酸溶液在燒杯中溶解后移入1000mL容量瓶，定容至刻度;2.準(zhǔn)備5個(gè)100mL的容量瓶，分別標(biāo)注1到5號(hào);按照順序，用移液器分別轉(zhuǎn)移50 mL、40 mL、30mL、20 mL、10 mL尼古丁儲(chǔ)備液，再分別用5%醋酸定容至刻度［11］。

1.2.4 試驗(yàn)樣品萃取液制作 將樣品準(zhǔn)確稱取0.2 g(精確到小數(shù)點(diǎn)后3位)，加入三角瓶中，用移液器量取20mL 5%冰乙酸，在室溫(23攝氏度)下震蕩30min。并同時(shí)制作標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照樣:用已知尼古丁含量的青州煙樣作為對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)，青州標(biāo)準(zhǔn)樣萃取液的制作方法與樣品萃取液的制作方法相同。

1.2.5 分析條件 比色計(jì)波長(zhǎng):460 nm;進(jìn)樣時(shí)間:90 s;樣品清洗時(shí)間:60 s;加熱槽溫度:37℃

使用流動(dòng)分析管路如下:

圖1 流動(dòng)分析管路示意圖Fig.1 Diagram of flowing analysis pathway

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

統(tǒng)計(jì)軟件為DPS7.05數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，將本研究中氰化鉀法和硫氰酸鉀法兩種方法測(cè)定的樣品煙堿含量視為兩組樣本，兩組數(shù)據(jù)以組平均數(shù)進(jìn)行相互比較，來檢驗(yàn)其差異顯著性，判斷兩種方法在煙堿測(cè)定結(jié)果上的差異是否顯著。兩處理方差齊性檢驗(yàn)用F檢驗(yàn)，兩處理均值差異檢驗(yàn)用成組設(shè)計(jì)t檢驗(yàn)法。

2 結(jié)果

2.1 原煙樣品使用兩種不同方法進(jìn)行比對(duì)測(cè)試

對(duì)客戶提供的原煙樣品使用兩種不同方法進(jìn)行測(cè)試，檢測(cè)結(jié)果見表1，統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見表2。其兩處理方差齊性均值差異檢驗(yàn)p=0.9473，大于0.05，表明兩種測(cè)試方法無顯著性差異。

表1 原煙兩種不同測(cè)試法對(duì)比Tab.1 Comparison of two detection methodswith raw tobacco

表2 原煙兩種檢測(cè)方法數(shù)據(jù)分析Tab.2 Data analysis of two detection methodswith raw tobacco

2.2 配方打葉成品等級(jí)使用兩種不同方法進(jìn)行比對(duì)測(cè)試

對(duì)配方打葉成品等級(jí)使用兩種不同方法進(jìn)行測(cè)試，檢測(cè)結(jié)果見表3，統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見表4。上部煙兩處理方差齊性均值差異檢驗(yàn)p=0.9979，中部煙兩處理方差齊性均值差異檢驗(yàn)p=0.7195，下部煙兩處理方差齊性均值差異檢驗(yàn)p=0.7268，均大于0.05，表明兩種測(cè)試方法對(duì)于不同部位煙葉的檢測(cè)無顯著性差異。

表3 配方煙葉兩種不同測(cè)試法對(duì)比Tab.3 Comparison of two testmethodswith threshed strips

2.3 同一樣品在不同國(guó)家實(shí)驗(yàn)室用兩種不同方法比對(duì)測(cè)試

將硫氰酸鉀法測(cè)定結(jié)果與約旦和德國(guó)實(shí)驗(yàn)室采用氰化鉀法測(cè)定的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比(表5)，三個(gè)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果的相對(duì)偏差都在2%以內(nèi)，表明硫氰酸鉀法與不同國(guó)家實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果的一致性較好。

3 討論與結(jié)論

本試驗(yàn)采用硫氰酸鉀法和氰化鉀法，分別對(duì)出口烤煙的原煙和配方打葉成品片煙進(jìn)行煙堿比對(duì)檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果表明，在對(duì)原煙與成品片煙配方的檢測(cè)中，兩種方法沒有顯著性差異。通過將硫氰酸鉀法測(cè)定結(jié)果與不同國(guó)家實(shí)驗(yàn)室采用氰化鉀法檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，其測(cè)試結(jié)果的相對(duì)偏差都在可接受范圍(2%)以內(nèi)。表明硫氰酸鉀法在出口烤煙的檢測(cè)中能夠達(dá)到檢測(cè)復(fù)雜配方成品片煙的出口準(zhǔn)確度要求，檢測(cè)結(jié)果符合國(guó)際客戶的要求。硫氰酸鉀法與氰化鉀法相比更加安全可靠，可以取代氰化鉀法，作為貴州省出口烤煙煙堿的測(cè)定方法。

表4 成品片煙兩種方法數(shù)據(jù)分析Tab.4 Data analysis of two detection methods with refined tobacco

表5 同一樣品在不同國(guó)家實(shí)驗(yàn)室測(cè)試對(duì)比Tab.5 The comparison of same sample using different test methods in different state key laboratories

本試驗(yàn)在配置緩沖液B時(shí)，因硫酸二氫鈉25℃時(shí)的溶解度為77 g/L，配置溶液時(shí)配置的量為222 g/L，加熱溶解后，容易在恢復(fù)實(shí)驗(yàn)室溫度(20℃ －25℃)時(shí)析出晶體。實(shí)驗(yàn)前需用快速濾紙進(jìn)行過濾。溶質(zhì)的減少是否對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有影響，還需要試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

［1］王瑞新，煙草化學(xué)［M］.北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2003.

［2］史宏志，張建勛.煙草生物堿［M］.北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2004.

［3］史宏志，Bush L P，Wan J，等.中國(guó)不同類型煙葉煙堿向降煙堿轉(zhuǎn)化研究［J］.中國(guó)煙草科學(xué)，2001，7(4):6－8.

［4］周正紅，高孔榮，張水華，等.煙草中化學(xué)成分對(duì)卷煙色香味品質(zhì)的影響及其研究進(jìn)展［J］.煙草科技，1997(2):22－25.

［5］H.Matsushita et al.Nornicotine derivatives as tobacco flavorants［P］.Japan，Japan Kokai Patent，J801976.

［6］YC/T 160－2002煙草及煙草制品 總植物堿的測(cè)定連續(xù)流動(dòng)法［S］.

［7］中華人民共和國(guó)國(guó)務(wù)院令第344號(hào)(2002年1月26日公布，2013年12月7日修訂).《危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理?xiàng)l例》.

［8］中國(guó)煙草學(xué)會(huì)網(wǎng)站，2012年 CORESTA大會(huì)論文文摘，http://www.tobacco.org.cn/html/14/1403/140335/43649_n.html，2013－10－12.

［9］Mehta SK，Rajesh B J，Dhalewadikar SV.Determination of total alkaloids as nicotine in tobacco by continuous flow analyzer using stable and safer reagents［采用穩(wěn)定、安全的試劑和連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定煙草中的總植物堿(以煙堿計(jì))］［C］.CORESTA Congress，Edinburgh，2010，Smoke Science/Product Technology Groups，abstr SSPT19.

［10］YC/T 468－2013煙草及煙草制品 總植物堿的測(cè)定 連續(xù)流動(dòng)(硫氰酸鉀)法［S］.

［11］李智勇，主編.貴州省煙草商業(yè)打葉復(fù)烤企業(yè)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)［M］.貴陽:2009.