不同消解方法對卷煙煙絲及濾嘴中Mｎ和Cu含量的影響

摘要：采用火焰原子吸收光譜法（ＦＡＡＳ）對３６種國內(nèi)不同檔次卷煙和進(jìn)口卷煙中的煙絲（含卷煙紙）及濾嘴（含接裝紙）中的Ｍｎ和Ｃｕ含量進(jìn)行了測定，分別比較了濕法消解、干法消解和微波消解對卷煙中重金屬含量的影響。結(jié)果表明，微波消解法操作簡便快速，能夠滿足卷煙的Ｍｎ和Ｃｕ含量分析。

關(guān)鍵詞：卷煙；火焰原子吸收光譜法；重金屬元素；微波消解

中圖分類號：ＴＳ４７文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）08－1689-04

Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ ｏｎ the Content of Ｍｎ ａｎｄ Ｃｕ ｉｎ Ｃｉｇａｒｅｔｔｅｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ Ｆｉｌｔｅｒｓ

ＧＵＡＮ Ｓｈｉ－ｓｈｕａｎ１，２，ＹＡＮＧ Ｍｉｎｇ－ｆｅｎｇ３，Ｌｉｕ Ｄｉｎｇ－ｗｅｉ４，ＣＨＥＮＧ Ｃｈｕａｎ－ｌｉｎｇ１，ＷＡＮＧ Ｗｅｎ－ｌｉａｎｇ１，

ＬＩＵ Ｙａｎ－ｆａｎｇ１，ＹＡＯ Ｅｒ－ｍｉｎ１

（１． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｆｏｏｄ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｌｉｇｈｔ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ， Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５０００２，China；２． Ｃｈｉｎａ Ｔｏｂａｃｃｏ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ， Ｓｈａｎｄｏｎｇ ２５００１３，Ｃｈｉｎａ； ３． Ｃｈｉｎａ Ｔｏｂａｃｃｏ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Qingdao ２６６１０１，Ｓｈａｎｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ；

4. China Tobacco Henan Industrial Corporation， Zhengzhou 450000，China）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ Ｍｎ ａｎｄ Ｃｕ ｉｎ ｔｈｅ ３６ ｂｒａｎｄｓ ｏｆ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ａｎｄ ｉｍｐｏｒｔｅｄ ｃｉｇａｒｅｔｔｅｓ ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ ｆｌａｍｅ ａｔｏｍｉｃ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ （ＦＡＡＳ）， ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｗｅｔ ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ， ｄｒｙ ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ ｏｎ the content of Ｍｎ ａｎｄ Ｃｕ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｓｕｉｔ ｆｏｒ ｄｉｇｅｓｔｉｎｇ ｓａｍｐｌｅｓ and ａｎａｌｙｚｉｎｇ Ｍｎ ａｎｄ Ｃｕ ｉｎ ｃｉｇａｒｅｔｔｅｓ ｓｉｍｐｌｙ ａｎｄ ｒａｐｉｄｌｙ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｃｉｇａｒｅｔｔｅ； ｆｌａｍｅ ａｔｏｍｉｃ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ （ＦＡＡＳ）； ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ｅｌｅｍｅｎｔｓ； ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ

卷煙是一種特殊的食品，其吸食安全問題越來越受到人們的重視，特別是煙草中重金屬的含量、遷移及控制一直是廣大煙草科技工作者關(guān)注的熱點(diǎn)問題［１］。在卷煙的燃吸過程中，卷煙紙和煙葉中重金屬、煙用香精香料及黏合劑會隨著氣溶膠吸入口腔，而卷煙接裝紙中的有害成分也會直接通過嘴唇和唾沫進(jìn)入體內(nèi)，卷煙的品質(zhì)，將直接關(guān)系消費(fèi)者的健康。濾嘴是現(xiàn)代卷煙的主要過濾環(huán)節(jié)，可以在一定程度上降低吸煙危害，但如果濾嘴絲束中有害成分超標(biāo)，其有害成分同樣可以進(jìn)入體內(nèi)，威脅消費(fèi)者身體健康。銅、錳作為重要的金屬元素，過量高積將會危害健康，例如：機(jī)體中過量銅的蓄積將產(chǎn)生惡心、嘔吐、上腹疼痛、急性溶血和腎小管變形等中毒癥狀［２］，而過量錳的蓄積則易引起帕金森氏癥癥狀［３］。

分析研究卷煙中銅、錳含量，制定相關(guān)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，將有效保障卷煙的食用安全［４］。目前，我國開展卷煙中重金屬分析的報道較少。因此，系統(tǒng)開展相關(guān)研究，將有助于制定國產(chǎn)卷煙中重金屬的限量標(biāo)準(zhǔn)［５－１４］，也為卷煙的品質(zhì)控制提供一定的參考依據(jù)。

１材料與方法

１．１試劑與儀器

濃硝酸（分析純）；３０％（Ｖ／Ｖ，下同）雙氧水；高氯酸（分析純），購買于國藥集團(tuán)試劑有限公司；去離子水；Ｍｎ和Ｃｕ的標(biāo)準(zhǔn)儲備液（１ ０００ ｍｇ／Ｌ，國家標(biāo)準(zhǔn)溶液）。

卷煙由（具體地點(diǎn)）市場購買。按照四檔不同的價格區(qū)間，在市場上抽?。常斗輼悠?，具體編號如下：低檔（Ｌ），１０元以下（Ｌ１－Ｌ９）；中檔（Ｍ），１０－２０元（Ｍ１－Ｍ１０）；高檔（Ｈ），２０元以上（Ｈ１－Ｈ９）；混合型和進(jìn)口卷煙（Ｏ），（Ｏ１－Ｏ８）。

ＡＡ ２４０型火焰原子吸收分光光度計(jì)；微波消解系統(tǒng)；ＤＨＧ９１４５ Ａ型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱；ＡＢ２６５－Ｓ 電子天平。

１．２實(shí)驗(yàn)方法

將卷煙煙絲（含卷煙紙）與濾嘴（含接裝紙）分開，分別剪碎，用不同消解方法處理。

１．２．１濕法消化卷煙煙絲（含卷煙紙）取三支卷煙樣品的煙絲，剪碎混勻，準(zhǔn)確稱量，置于１００ ｍＬ三角燒瓶中，加２０ ｍＬ濃硝酸和５ ｍＬ高氯酸浸潤試樣，浸泡過夜，然后置于電熱板上微火加熱，如消解不完全，可加少量３０％雙氧水繼續(xù)消解，有黃煙可補(bǔ)加濃硝酸至溶液變?yōu)闊o色或淡黃色為止（實(shí)驗(yàn)中一般補(bǔ)加濃硝酸和３０％雙氧水各５次，每次３～４ ｍＬ）。溶液蒸至近干時取下冷卻，然后加２０ ｍＬ水，再煮沸除去殘余酸至產(chǎn)生白煙為止。重復(fù)兩次，放冷。用定量濾紙進(jìn)行過濾，濾液用去離子水定容在５０ ｍＬ容量瓶中。取同樣量的濃硝酸、高氯酸、３０％雙氧水、去離子水，按上述方法做空白實(shí)驗(yàn)。

１．２．２濕法消化濾嘴（含接裝紙）取三支卷煙樣品濾嘴剪碎混勻，準(zhǔn)確稱量，置于１００ ｍＬ三角燒瓶中，加入２０ ｍＬ濃硝酸、５ ｍＬ高氯酸。接裝紙和成型紙樣品會產(chǎn)生大量泡沫，滴加３～５滴辛醇至泡沫消除，其后處理方法與煙絲相同。如有固體沉渣繼續(xù)加濃硝酸，若不能消解完全，可加入２ ｍＬ的高氯酸，直至變成無色透明的液體，蒸至近干。如果樣品碳化，應(yīng)補(bǔ)加濃硝酸消解直至無黃色煙。盡量趕盡高氯酸，以減少分析干擾。

１．２．３干法消化卷煙煙絲（含卷煙紙）取三支卷煙樣品煙絲，剪碎混勻，準(zhǔn)確稱量，置于坩堝中，放在電爐上緩慢加熱，趕凈白色煙霧，防止樣品顆粒被逸出的氣體帶出。初步灰化后，將坩堝移入高溫灰化爐內(nèi)灼燒，于８００℃灰化２ h，直至樣品呈灰白色或稍帶灰色為止，把樣品移入１００ ｍＬ三角燒瓶中（少量去離子水洗滌坩堝），加入濃硝酸１０ ｍＬ，于電爐上加熱分解，蒸至近干，冷卻，然后加１０ ｍＬ水，再煮沸除去殘余酸至產(chǎn)生白煙為止。如此處理兩次，放冷。用定量濾紙進(jìn)行過濾，濾液用去離子水定容在５０ ｍＬ容量瓶中。按上述方法同時做空白試驗(yàn)。

１．２．４干法消化濾嘴（含接裝紙）取三支卷煙樣品濾嘴剪碎混勻，準(zhǔn)確稱量，置于坩堝中。處理方法見１．２．３。

１．２．５微波消化取一支卷煙的煙絲樣品（含卷煙紙）剪碎混勻，稱?。埃玻担?ｇ，放入消解罐中。取一支卷煙的濾嘴（含接裝紙）剪碎，稱量后放入消解罐中，向罐內(nèi)分別加入５ ｍＬ濃硝酸和２ ｍＬ ３０％雙氧水。然后把消解罐放入微波消解系統(tǒng)中，放入前要在消解罐口蓋上一鋁片，防止消解過程中發(fā)生爆炸。按表１中的條件設(shè)定微波消解程序。

由于卷煙濾嘴纖維很難消解完全，所以濾嘴樣品需要用定量濾紙過濾到５０ ｍＬ容量瓶中，分別用去離子水沖洗消解罐３~５次，然后定容。

表１設(shè)定的條件為多次優(yōu)化后的方案。樣品消解完全與否主要取決于步驟２的消解溫度、時間和功率，在最優(yōu)條件下，儀器功率接近儀器的額定功率。

２結(jié)果與分析

首先選取Ｌ１～Ｌ４、Ｍ１～Ｍ４、Ｈ１～Ｈ２共１０種品牌卷煙進(jìn)行對比。

２．１實(shí)驗(yàn)結(jié)果

２．１．１Ｍｎ的測定采用原子吸收分光光度法對三種消解方法處理的卷煙進(jìn)行Ｍｎ的測定，結(jié)果如表２所示。由表２可以看出，不同消解方法測得Ｍｎ含量大小順序?yàn)椋何⒉ㄏ猓緷穹ㄏ猓靖煞ㄏ猓ǔ藰悠罚蹋埠停蹋粗袧穹ㄏ馍晕⑿∮诟煞ㄏ猓?，由于微波消解法穩(wěn)定性高，樣品損失少，因此分析誤差較小。另外，不同處理方法對濾嘴中Ｍｎ含量的影響與煙絲相似。煙絲中Ｍｎ的含量大約是濾嘴中的５０倍，三種消解方法對煙絲的影響小于對濾嘴。剩余樣品經(jīng)微波消化處理后，結(jié)果如表３所示。

２．２．２Ｃｕ的測定將樣品用常規(guī)方法處理后，采用原子吸收分光光度法測定Ｃｕ含量，結(jié)果如表４所示。由表4可知，不同消解方法測得樣品中Ｃｕ含量的大小順序?yàn)椋何⒉ㄏ猓靖煞ㄏ猓緷穹ㄏ?，雖然有個別樣品的干法消解樣品效果優(yōu)于微波消解，但微波消解法總體上優(yōu)于干法消解。另外，部分樣品干法消解處理后比濕法消解和微波消解處理后Ｃｕ的含量小很多，這主要是由于在干法消解過程中，濾嘴熔化后易沾在坩堝上殘留，影響檢測結(jié)果。

總之，上表表明微波消解效果最好，在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中全部采用微波消解處理樣品。Ｃｕ測定結(jié)果如表５所示。

２．２不同品牌卷煙中Ｍｎ和Ｃｕ的含量對比分析

２．２．１不同品牌卷煙煙絲（含卷煙紙）中Ｍｎ的含量根據(jù)表２和表３中的測定結(jié)果（微波消解法），按類別取所有煙絲中Ｍｎ的平均值。結(jié)果表明，Ｌ類卷煙均值為１２１．５ μｇ／支，變幅為８５．４~１７４．２ μｇ／支；Ｍ類均值為１１９．６ μｇ／支，變幅為９９．８~１４２．８ μｇ／支；Ｈ類均值為１１３．８ μｇ／支，變幅為８８．２~１２９．６ μｇ／支；進(jìn)口卷煙混合Ｏ類均值為１５６．１ μｇ／支、變幅為１１８．９~２１６．４ μｇ／支?？傮w含量趨勢為：混合及進(jìn)口卷煙＞低檔≥中檔＞高檔。

２．２．２不同品牌卷煙濾嘴（含接裝紙）中Ｍｎ的含量根據(jù)表２和表３中Ｍｎ的測定結(jié)果（微波消解法），按類別取所有濾嘴中Ｍｎ的平均值。結(jié)果表明，Ｌ類均值為３．２ μｇ／支，變幅２．１~３．９ μｇ／支；Ｍ類均值為３．０ μｇ／支，變幅２．３~３．８ μｇ／支；Ｈ類均值為３．１ μｇ／支，變幅２．１~３．９ μｇ／支；進(jìn)口卷煙混合Ｏ類均值為２．２ μｇ／支，變幅１．８~２．８ μｇ／支。不同品牌卷煙濾嘴中Ｍｎ的含量較低，總體波動較小，煙絲中Ｍｎ的含量是濾嘴中近５０倍，相對來說濾嘴中Ｍｎ對人的危害較小。

２．２．３不同品牌卷煙煙絲（含卷煙紙）中Ｃｕ的含量根據(jù)表４和表５中Ｃｕ的測定結(jié)果（微波消解），按照類別取所有煙絲中Ｃｕ的平均值。結(jié)果表明，Ｌ類均值為１５．０ μｇ／支，變幅９．０~２５．９ μｇ／支；Ｍ類均值為１６．６ μｇ／支，變幅１１．０~２３．１ μｇ／支；Ｈ類均值為１８．２ μｇ／支，變幅１３．６~２２．８ μｇ／支；進(jìn)口卷煙混合Ｏ類均值為１４．３ μｇ／支，變幅１１．８~１６．４ μｇ／支。總體上講，低檔波動幅度較大，進(jìn)口卷煙及混合類含量稍低。

２．２．４不同品牌卷煙濾嘴（含接裝紙）中Ｃｕ的含量根據(jù)表４和表５中的測定結(jié)果（微波消解），按照類別取所有濾嘴中Ｃｕ的平均值。結(jié)果表明，Ｌ類均值為４１．８ μｇ／支，變幅０~１１１．４ μｇ／支；Ｍ類均值為１５．８ μｇ／支，幅度０~８７．９ μｇ／支；Ｈ類均值為１３．５ μｇ／支，變幅０~１０７．１ μｇ／支；進(jìn)口卷煙混合Ｏ類均值為３０．９ μｇ／支，變幅０．２~２２３．６ μｇ／支?？傊?，Ｃｕ含量變幅增大主要?dú)w結(jié)于兩個原因：可能和濾嘴接裝紙、黏合劑、印刷油墨的選材有關(guān)；也可能由于儀器的誤差所導(dǎo)致。

３結(jié)論

在實(shí)驗(yàn)初期我們比較了１０個品牌卷煙樣品的消化效果，得出微波消解是最佳消解方法。因此，全部樣品選擇微波消解來處理樣品。

另外，國產(chǎn)卷煙煙絲中Ｍｎ的含量隨價格提高有下降趨勢，波動幅度也隨之減小?；旌闲图斑M(jìn)口卷煙煙絲中Ｍｎ含量較高。濾嘴中Ｍｎ含量整體波動幅度較小，混合型及進(jìn)口卷煙類中含量較??；國產(chǎn)卷煙煙絲中Ｃｕ的含量波動不大，結(jié)合卷煙分類對比無明顯規(guī)律?；旌闲图斑M(jìn)口卷煙類波動幅度小，含量稍低。濾嘴中的Ｃｕ無明顯規(guī)律，大部分低于儀器檢出限。

上述的分析表明，微波消解法對卷煙中Ｍｎ的含量影響較小，結(jié)果較為穩(wěn)定，但對卷煙中Ｃｕ的含量影響較大，對濾嘴分析時尤為明顯。

總之，本研究的開展，將為完善我國煙草行業(yè)安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)提供有益借鑒。

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