煙草中氯的AAⅢ連續流動分析儀測定改進

王 穎,張 威,王洪波,劉惠民,唐綱嶺,胡清源,范國民

1.國家煙草質量監督檢驗中心,鄭州高新技術產業開發區楓楊街2號 450001

2.中國煙草總公司鄭州煙草研究院,鄭州高新技術產業開發區楓楊街2號 450001

3.河南中煙工業有限責任公司駐馬店卷煙廠,河南省駐馬店市金橋開發區南區翠柏路6號 463000

目前,煙草中氯的測定無國際標準,我國煙草行業發布了3個標準:YC/T 153—2001[1],YC/T 162—2002[2]和YC/T 248—2008[3]。與其他2個標準相比,YC/T 162—2002(連續流動法)測定的煙草中氯含量普遍偏高6%～20%[4]。主要是因為YC/T 162—2002規定的測定方法沒有添加透析處理,不能將煙草中含有的水溶性色素和單寧類物質去除,而這類物質在氯的測定波長下也有吸收[5]。孔浩輝等[4]也曾對測定煙草中氯含量的連續流動分析儀進行了改進,但其改進的是Skalar自動分析儀,而煙草行業普遍應用的AAⅢ連續流動分析儀的改進鮮見報道;因此,進行了本實驗,旨在通過改進使AAⅢ連續流動分析儀能夠準確地測定煙草中氯的含量。

1 材料與方法

1.1 儀器和材料

B+L AAⅢ連續流動分析儀、“C”型透析膜(德國B ran+Luebbe公司);HP8453型紫外-可見分光光度計(美國HP公司);BSA 2245-CW電子天平(感量0.0001 g,德國賽多利斯公司);M illi-Elem ent超純水裝置(美國M illipore公司)。

硫氰酸汞(純度>99.9%,美國ACROS公司);甲醇(純度>99.9%,美國TED IA公司);硝酸鐵(AR,美國M erck公司);65%(體積分數,下同)硝酸(AR,洛陽市化學試劑廠);冰乙酸(AR,天津北方天醫化學試劑廠);1000μg/mL氯離子標準溶液[GBW(E)080268,國家標準物質中心];烤煙、白肋煙、香料煙、烤煙型卷煙、混合型卷煙和再造煙葉樣品(國家煙草質量監督檢驗中心提供)。

1.2 樣品的處理和分析

參照YC/T 31—1996制備煙葉(粉)樣品。準確稱取0.25 g樣品,加入25 mL 5%醋酸,室溫下振蕩30 min,過濾,收集濾液,用AAⅢ連續流動分析儀測定其氯含量,測定管路見圖1。

2 結果與討論

2.1 煙草萃取液基質的影響

圖1 改進的測定煙草中氯的管路圖

取0.25和0.5 g白肋煙煙末樣品各1份,其萃取液采用不加透析的管路(YC/T 162—2002)測定,萃取液與顯色劑反應后,在顯色產物到達檢測器之前分別定時截取,以顯色劑作為空白,用紫外及可見分光光度計在390～600 nm波長范圍內對其進行掃描,結果見圖2和表1。由圖2可知,化曲線1和曲線3在400 nm以下隨波長減小而上升,400 nm以上雖然曲線經歷1個小的上升區間,但相對于400 nm以上仍為下降,無法辨別最大吸收點所處的位置。YC/T 162—2002規定的測定波長為480 nm,表1中曲線1和曲線3在480 nm及其附近并沒有最大吸收值。由此推斷,煙草萃取液中存在干擾物,使反應產物掃描圖譜發生了變形,影響了儀器測定的信噪比。因此,煙草萃取液在與顯色劑反應前需要透析。

2.2 干擾的去除

取0.25和0.5 g白肋煙煙末樣品各1份,其萃取液采用加透析的管路(圖1)測定,結果見圖2。由圖2可知,當稱樣量為0.25 g時,在390～600 nm范圍內,從曲線2可以辨別出最大吸收點。稱樣量為0.5 g的曲線4最大吸收點更為清晰,在最大吸收點左右側,曲線呈較為對稱的下降。這說明分析管路中添加透析后,去除了樣品萃取液中的干擾物,提高了流動分析儀測定的信噪比,測定結果將更為準確。

2.3 測定波長的選擇

為選擇適宜的測定波長,又考察了圖2中曲線2和曲線4在390,420,460,480,500 nm波長下的吸光度,結果見表1。由表1可知,460 nm下的吸光度最大。因此,選擇測定波長460 nm。

2.4 管路配置的選擇

2.4.1 顯色劑濃度與進樣管徑的配比

圖2 添加透析前后的吸光譜圖

表1 曲線1～4不同波長下的吸光度值

分析管路中添加透析槽后,煙草萃取液經過透析,與顯色劑反應的量比實際進樣量小,如果仍沿用YC/T 162—2002采用的進樣量0.1 mL/min,會對氯含量較低的樣品測定結果產生影響。AAⅢ連續流動分析儀使用說明書推薦常用進樣管流量有0.10,0.23,0.32 mL/min[6],故選擇流量0.23或0.32 mL/min的進樣管進行試驗。同時通過改變顯色劑(等體積的202 m g/mL硝酸鐵溶液和4.2 m g/mL硫氰酸汞溶液混合,定容至250 mL)硝酸鐵溶液和硫氰酸汞溶液的移取體積考察顯色劑濃度的改變對標準曲線的影響。結果見表2。

由表2可知,在進樣管流量0.23 mL/min下,隨著硝酸鐵溶液和硫氰酸汞溶液移取體積的增大,標準曲線的一次曲線和二次曲線的相關系數均相應增加,而二者之差則相應減小。移取體積較小的情況下,反應為二次反應,標準曲線為二次曲線。移取體積各達50 mL時,一次與二次標準曲線的相關系數之差為0.0001,說明采用一次曲線和二次曲線擬合均比較合適。移取體積各達60 mL時,進樣管流量為0.23和0.32 m L/min,反應均為一次反應,標準曲線為一次曲線;但當移取體積達到YC/T 162—2002規定的用量各75 mL時,顯色劑在保存過程中極易出現沉淀。可能是由于硫氰酸汞在水中是微溶的[7],外界溫度和光照等一些條件的變化降低了其溶解性。考慮到方法的適用性,選擇硝酸鐵溶液和硫氰酸汞溶液的移取體積各為60 mL,此時硝酸鐵溶液和硫氰酸汞溶液在顯色劑中的濃度各為48.5和1.0 m g/mL。

2.4.2 硝酸濃度的選擇

在分析管路中添加透析槽后,整個分析管路可以分為透析槽上部管路和透析槽下部管路。上部管路除了煙草萃取液外,還有一路與萃取液相混合的透析液。加透析液主要是調節萃取液的pH,阻止萃取液中的離子在透析膜上富集,提高測定的靈敏度[8]。ISO15682[9]采用0.10 mo l/L硝酸作反應的透析液。表3列出了ISO15682與改進管路(圖1)的進樣量與透析液量的對比。由表3可知,透析液流量同為0.8 mL/min,改進管路樣品的流量比ISO15682的增大了一倍多,對應的透析液濃度也應當增加一倍左右。參照ISO 15682,選擇0.22 mo l/L硝酸作為透析液。

表2 不同顯色劑濃度與進樣管配比

ISO 15682中透析槽下部也加入了硝酸。為了考察改進后管路透析槽下部硝酸對于測定靈敏度的影響,固定透析槽上部硝酸的量,又考察了透析槽下部硝酸濃度的改變對標準曲線、儀器的基線和增益的影響,結果見表4。

由表4可知,隨著透析槽下部硝酸濃度的增大,標準曲線的線性程度也變得更好,而基線逐漸提高,增益逐漸降低。這說明,透析槽下部硝酸濃度的增大,也可以提高此反應的靈敏度。但是,當透析槽下部硝酸濃度增大到0.22 mol/L以上時,靈敏度的提高已經非常有限。因此,選擇透析槽下部硝酸的濃度也為0.22 mo l/L。

2.5 工作曲線和檢測限

移取0.4,2,4,8,10 mL 1000μg/mL氯離子標準溶液,分別傾入100 mL容量瓶中,用5%醋酸定容,搖勻,得4,20,40,80,100μg/m L的氯離子標準工作溶液。用AAⅢ連續流動分析儀按照改進后的測定方法對這5個標準溶液進行分析,并對氯峰的高度與其濃度進行回歸分析,得到標準曲線及相關系數:y=0.0026376x-8.1093,相關系數0.9999。

采用改進管路連續10次測定4μg/mL氯離子標準溶液。計算測定結果的標準偏差(SD)為0.307μg/mL,因此方法的檢出限3SD為0.92μg/mL(等同煙葉氯含量為0.0092%),定量限10SD為3.07μg/m L(等同煙葉氯含量為0.0307%)。

2.6 方法的回收率與精密度

采用改進管路6次平行測定烤煙、白肋煙、香料煙樣品中的氯,測定結果見表5。由表5可得,3種樣品的RSD<5%,說明改進管路的精密度良好。

表3 ISO 15682和改進管路的進樣與透析流量配比

表4 透析槽下部硝酸濃度對測定的影響

稱取烤煙樣品0.25 g,白肋煙樣品0.07 g,香料煙樣品0.20 g,每種樣品6份,烤煙、白肋煙、香料煙樣品中分別加入25mL 10,30,30μg/mL氯離子的5%醋酸溶液萃取,采用改進管路測定萃取液中的氯含量,并根據加標量、加標和不加標的測定量計算回收率,結果見表6。由表6可知,烤煙,白肋煙和香料煙樣品的氯加標回收率94.2%～98.1%,103.1%～106.5%,98.0%～104.4%,說明改進管路測氯的準確性較高。

2.7 與離子色譜法測定結果的對比

采用本方法和離子色譜法[3]分別測定了6個煙草樣品中的氯含量,結果見表7。對表7中的測定數據進行配對t檢驗(α=0.05)。結果表明,d平均值=-0.01167,Sd=0.026394,t=1.083

表5 3種煙草樣品測定精密度(n=6)(%)

表6 3種煙草樣品氯的加標回收率(%)

表7 改進的AAⅢ連續流動法與離子色譜法測定結果(%)

3 結論

通過在AAⅢ連續流動分析儀測定管路中添加透析槽和調整測定管路的管徑配比,去除了煙草萃取液本底對氯含量測定的干擾,大大提高了煙草中氯含量測定的準確性,其測定結果與離子色譜測定結果較為吻合。

[1] YC/T 153—2001煙草及煙草制品 氯含量的測定 電位滴定法[S].

[2] YC/T 162—2002煙草及煙草制品 氯的測定 連續流動法[S].

[3] YC/T 248—2008煙草及煙草制品 無機陰離子的測定離子色譜法[S].

[4] 孔浩輝,郭璇華,沈光林,等.煙草中氯含量連續流動分析法的改進[J].煙草科技,2008(2):28-30.

[5] 閆克玉.煙草化學[M].鄭州:鄭州大學出版社,2002:167-187.

[6] AAⅢ連續流動分析儀硬件手冊(英文版)[M].德國:布朗-盧比公司,2004:165-166,102.

[7] 北京化學試劑公司.化學試劑目錄手冊[M].北京:北京工業大學出版社,2004:159.

[8] Marek Trojanowicz.Advances in Flow Analysis[M].Germ any:WILEY-VCH Verlag Gm bH&Co.KGaA,2008:50.

[9] ISO 15682-2002 Water quality-determination of chloride by flow analysis(CFA and FIA)and photometric or potention metric detection[S].