微波消解-ICP-MS法快速測定卷煙煙絲中鉀?鈣和鎂的含量

楊金龍 朱萍 程利俠 郝華玲 呂長平

摘要 [目的]快速分析卷煙煙絲中鉀（K）、鈣（Ca）和鎂（Mg）的元素含量。[方法]建立微波消解-電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）法同時測定煙絲中K、Ca和Mg含量的方法。[結果]該方法對卷煙煙絲中K、Ca和Mg元素的校準曲線相關系數r>0.999，回收率依次為97.84%、95.43%和89.80%，相對標準偏差（RSD）分別為1.19%、1.46%和1.82%。[結論]該方法能快速準確地測定卷煙煙絲中K、Ca和Mg的含量。

關鍵詞 ICP-MS;卷煙煙絲;鉀;鈣;鎂

中圖分類號 TS41+1文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2018）34-0164-02

眾多研究報道顯示，煙草中的鉀（K）、鈣（Ca）和鎂（Mg）含量是調節卷煙燃燒性能的一個重要參數。這是因為鉀的存在不僅能有效降低卷煙燃燒溫度和提高燃燒效率，而且還能減少CO和焦油在煙氣中的釋放量;鈣是煙草中的主要礦物元素之一，它對于鉀離子的吸收有促進作用;而鎂鹽則對于煙支的包灰性能有作用[1-4]。目前，煙草及煙用材料中K、Ca和Mg含量的測定方法主要有火焰原子吸收光譜法、連續流動法和離子色譜法等[5-7]，但是這些方法往往前處理過程麻煩，檢測速度慢等。因此，如何更加準確快速地測定煙草和煙草制品中的K、Ca和Mg含量就成為一項重要的工作。

電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）作為20世紀80年代發展起來的一種新技術，具有靈敏度高、檢出限低、光譜干擾小和快速準確等優點，已經廣泛應用在食品安全、環境監測、農產品和煙草等領域[8-10]。同時發現微波消解作為化學元素分析中最常用的前處理方式之一，其相對于濕法消解，具有能夠迅速加熱樣品，還能有效地防止樣品中元素的揮發和污染[11]。但是，目前采用ICP-MS法測定煙草中K、Ca和Mg含量的研究鮮見報道。鑒于此，筆者建立了微波消解-ICP-MS法快速測定卷煙煙絲中的K、Ca和Mg含量的方法，以期達到快速、準確測定的目的，也為科學合理地評價卷煙的理化特性提供參考。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

Agilent 7900電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS），美國Agilent公司;Milli-Q超純水機，美國Millipore公司;微波消解儀（Multiwave 3000型），Anton Paar公司;電子分析天平（MSA224S-CE型），德國Sartorius公司。

硝酸（65%，質量分數，優純級），德國默克公司;雙氧水（35%，質量分數，優純級），美國Acros公司;多元素混合標準儲備液（1 000 mg/L）購于國家標準物質中心;超純水（電阻率18.2 MΩ·cm）;高純氬氣（純度≥99.999%）。所有器皿均用20%硝酸浸泡24 h后用超純水沖洗備用。

1.2 分析方法

1.2.1 儀器工作條件。

采用10 μg/L的調諧液調試儀器，使電感耦合等離子體質譜儀達到最佳工作條件，即靈敏度、氧化物、雙電荷、分辨率等各項參數都達到檢測要求，經優化的ICP-MS工作參數為：測量模式為He碰撞模式;射頻功率為1 550 W;等離子氣體流量為15.0 L/min;載氣流量為1.0 L/min;輔助氣流量為1.0 L/min;霧化室溫度為2 ℃;獲取模式為全定量分析;重復次數為3次。

1.2.2 樣品的制備與測定。

參考行業標準方法《YC/T 380—2010 煙草及煙草制品鉻、鎳、砷、硒、鎘、鉛的測定 電感耦合等離子體質譜儀法》[12]進行分析測試。準確稱取0.2 g（精確至0.000 1 g）煙草樣品放置于微波消解罐中，依次加入5 mL 65%硝酸和2 mL 35%雙氧水，旋緊密封后進行微波消解。消解程序如表1所示。冷卻至室溫后，將消解罐內的試樣溶液用超純水沖洗2次，所得洗液一起合并于50 mL容量瓶中，超純水定容至50 mL，混合搖勻。用同樣的方法制備試劑空白溶液。

定容后的樣品經電感耦合等離子體質譜儀測定，K、Ca和Mg元素選擇豐度較高、干擾較少的同位素為測量對象，對應分別為39K、44Ca和24Mg。同時選擇45Sc為內標。通過內標法定量，以待測元素與相應內標元素響應值之比對待測元素濃度用最小二乘法進行標準工作曲線擬合，再計算出卷煙煙絲樣品中的K、Ca和Mg元素的濃度。

2 結果與分析

2.1 測試過程的干擾

ICP-MS在測試過程中的干擾主要有質譜干擾和非質譜干擾。質譜干擾通常多有雙電荷離子和多原子等造成，多通過采用碰撞/反應池技術，氦碰撞模式、干擾校正方程以及優化儀器條件來消除，如雙電荷和氧化物干擾降到3%以下。在該試驗中，雙電荷為1.24%，氧化物為0.9%，以及用純度達到99.999%的高純度氬氣作為ICP-MS的碰撞反應氣體。而針對ICP-MS測定過程中由樣品基體造成的非質譜干擾，通常采用在線加入內標和樣品稀釋的方法來改善由信號漂移和基體效應對測定產生的影響[13]。

2.2 工作曲線和檢出限

分別移取一定量的多元素混合標準儲備液，以5%硝酸稀釋，配制濃度梯度分別為0.5、1、10、20、50、100 mg/L的K、Ca和Mg的多元素混合標準工作溶液。在線加入內標溶液，然后用ICP-MS測定，測得K、Ca和Mg元素的線性回歸方程和相關系數，詳細結果見表2。同時，取最低濃度的標準溶液進行分析，重復測定10次，以測定結果的3倍標準偏差計算方法的檢出限，結果見表2。

2.3 精密度和回收率

稱取同一樣品6份，采用該方法進行微波消解和ICP-MS分析測定，計算其相對標準偏差（RSD）。如表3顯示，各元素測定結果的精密度RSD在1.19%～1.82%，滿足分析要求，說明該方法重復性較好，精密度較高。

以已知K、Ca和Mg含量的樣品為本底，在樣品中準確加入一定濃度的標準溶液進行回收率試驗。然后根據樣品原含量、加標量和加標后樣品含量計算回收率。結果表明，K、Ca和Mg的加標回收率分別為97.84%、95.43%、89.80%，能夠滿足分析要求。

2.4 應用

任意選取市面2種牌號（標記為A和B）的卷煙，采用該方法進行卷煙煙絲中K、Ca和Mg含量的測定，結果見表4。從表4可以看出，不同牌號卷煙的煙絲中K、Ca和Mg含量都有差異，這主要是由于不同牌號卷煙的葉組配方不同造成的。

3 結論

采用了微波消解-電感耦合等離子體質譜法同時測定卷煙煙絲中K、Ca和Mg的含量。經方法精密度和回收率試驗證明，該方法具有操作簡單、分析快速、重復性好等優點，適合卷煙煙絲中K、Ca和Mg含量的同時測定。

參考文獻

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