煙草中氯的AAⅢ連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定改進(jìn)

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(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心,鄭州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)楓楊街2號(hào) 450001

2.中國煙草總公司鄭州煙草研究院,鄭州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)楓楊街2號(hào) 450001

3.河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司駐馬店卷煙廠,河南省駐馬店市金橋開發(fā)區(qū)南區(qū)翠柏路6號(hào) 463000

目前,煙草中氯的測(cè)定無國際標(biāo)準(zhǔn),我國煙草行業(yè)發(fā)布了3個(gè)標(biāo)準(zhǔn):YC/T 153—2001[1],YC/T 162—2002[2]和YC/T 248—2008[3]。與其他2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)相比,YC/T 162—2002(連續(xù)流動(dòng)法)測(cè)定的煙草中氯含量普遍偏高6%～20%[4]。主要是因?yàn)閅C/T 162—2002規(guī)定的測(cè)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(zhì)去除,而這類物質(zhì)在氯的測(cè)定波長(zhǎng)下也有吸收[5]。孔浩輝等[4]也曾對(duì)測(cè)定煙草中氯含量的連續(xù)流動(dòng)分析儀進(jìn)行了改進(jìn),但其改進(jìn)的是Skalar自動(dòng)分析儀,而煙草行業(yè)普遍應(yīng)用的AAⅢ連續(xù)流動(dòng)分析儀的改進(jìn)鮮見報(bào)道;因此,進(jìn)行了本實(shí)驗(yàn),旨在通過改進(jìn)使AAⅢ連續(xù)流動(dòng)分析儀能夠準(zhǔn)確地測(cè)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(xù)流動(dòng)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(jì)(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?jǐn)?shù),下同)硝酸(AR,洛陽市化學(xué)試劑廠);冰乙酸(AR,天津北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠);1000μg/mL氯離子標(biāo)準(zhǔn)溶液[GBW(E)080268,國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)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(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)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(zhǔn)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(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定其氯含量,測(cè)定管路見圖1。

2 結(jié)果與討論

2.1 煙草萃取液基質(zhì)的影響

圖1 改進(jìn)的測(cè)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(cè)定,萃取液與顯色劑反應(yīng)后,在顯色產(chǎn)物到達(dá)檢測(cè)器之前分別定時(shí)截取,以顯色劑作為空白,用紫外及可見分光光度計(jì)在390～600 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)對(duì)其進(jìn)行掃描,結(jié)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(zhǎng)減小而上升,400 nm以上雖然曲線經(jīng)歷1個(gè)小的上升區(qū)間,但相對(duì)于400 nm以上仍為下降,無法辨別最大吸收點(diǎn)所處的位置。YC/T 162—2002規(guī)定的測(cè)定波長(zhǎng)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(yīng)產(chǎn)物掃描圖譜發(fā)生了變形,影響了儀器測(cè)定的信噪比。因此,煙草萃取液在與顯色劑反應(yīng)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(cè)定,結(jié)果見圖2。由圖2可知,當(dāng)稱樣量為0.25 g時(shí),在390～600 nm范圍內(nèi),從曲線2可以辨別出最大吸收點(diǎn)。稱樣量為0.5 g的曲線4最大吸收點(diǎn)更為清晰,在最大吸收點(diǎn)左右側(cè),曲線呈較為對(duì)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(dòng)分析儀測(cè)定的信噪比,測(cè)定結(jié)果將更為準(zhǔn)確。

2.3 測(cè)定波長(zhǎng)的選擇

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

2.4 管路配置的選擇

2.4.1 顯色劑濃度與進(jìn)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(zhǎng)下的吸光度值

分析管路中添加透析槽后,煙草萃取液經(jīng)過透析,與顯色劑反應(yīng)的量比實(shí)際進(jìn)樣量小,如果仍沿用YC/T 162—2002采用的進(jìn)樣量0.1 mL/min,會(huì)對(duì)氯含量較低的樣品測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生影響。AAⅢ連續(xù)流動(dòng)分析儀使用說明書推薦常用進(jìn)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(jìn)樣管進(jìn)行試驗(yàn)。同時(shí)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(duì)標(biāo)準(zhǔn)曲線的影響。結(jié)果見表2。

由表2可知,在進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)曲線的一次曲線和二次曲線的相關(guān)系數(shù)均相應(yīng)增加,而二者之差則相應(yīng)減小。移取體積較小的情況下,反應(yīng)為二次反應(yīng),標(biāo)準(zhǔn)曲線為二次曲線。移取體積各達(dá)50 mL時(shí),一次與二次標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)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(dá)60 mL時(shí),進(jìn)樣管流量為0.23和0.32 m L/min,反應(yīng)均為一次反應(yīng),標(biāo)準(zhǔn)曲線為一次曲線;但當(dāng)移取體積達(dá)到Y(jié)C/T 162—2002規(guī)定的用量各75 mL時(shí),顯色劑在保存過程中極易出現(xiàn)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(shí)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(gè)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(diào)節(jié)萃取液的pH,阻止萃取液中的離子在透析膜上富集,提高測(cè)定的靈敏度[8]。ISO15682[9]采用0.10 mo l/L硝酸作反應(yīng)的透析液。表3列出了ISO15682與改進(jìn)管路(圖1)的進(jìn)樣量與透析液量的對(duì)比。由表3可知,透析液流量同為0.8 mL/min,改進(jìn)管路樣品的流量比ISO15682的增大了一倍多,對(duì)應(yīng)的透析液濃度也應(yīng)當(dāng)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(jìn)樣管配比

ISO 15682中透析槽下部也加入了硝酸。為了考察改進(jìn)后管路透析槽下部硝酸對(duì)于測(cè)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(duì)標(biāo)準(zhǔn)曲線、儀器的基線和增益的影響,結(jié)果見表4。

由表4可知,隨著透析槽下部硝酸濃度的增大,標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)的靈敏度。但是,當(dāng)透析槽下部硝酸濃度增大到0.22 mol/L以上時(shí),靈敏度的提高已經(jīng)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(cè)限

移取0.4,2,4,8,10 mL 1000μg/mL氯離子標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)工作溶液。用AAⅢ連續(xù)流動(dòng)分析儀按照改進(jìn)后的測(cè)定方法對(duì)這5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行分析,并對(duì)氯峰的高度與其濃度進(jìn)行回歸分析,得到標(biāo)準(zhǔn)曲線及相關(guān)系數(shù):y=0.0026376x-8.1093,相關(guān)系數(shù)0.9999。

采用改進(jìn)管路連續(xù)10次測(cè)定4μg/mL氯離子標(biāo)準(zhǔn)溶液。計(jì)算測(cè)定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)管路6次平行測(cè)定烤煙、白肋煙、香料煙樣品中的氯,測(cè)定結(jié)果見表5。由表5可得,3種樣品的RSD<5%,說明改進(jìn)管路的精密度良好。

表3 ISO 15682和改進(jìn)管路的進(jìn)樣與透析流量配比

表4 透析槽下部硝酸濃度對(duì)測(cè)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(jìn)管路測(cè)定萃取液中的氯含量,并根據(jù)加標(biāo)量、加標(biāo)和不加標(biāo)的測(cè)定量計(jì)算回收率,結(jié)果見表6。由表6可知,烤煙,白肋煙和香料煙樣品的氯加標(biāo)回收率94.2%～98.1%,103.1%～106.5%,98.0%～104.4%,說明改進(jìn)管路測(cè)氯的準(zhǔn)確性較高。

2.7 與離子色譜法測(cè)定結(jié)果的對(duì)比

采用本方法和離子色譜法[3]分別測(cè)定了6個(gè)煙草樣品中的氯含量,結(jié)果見表7。對(duì)表7中的測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn)(α=0.05)。結(jié)果表明,d平均值=-0.01167,Sd=0.026394,t=1.083

表5 3種煙草樣品測(cè)定精密度(n=6)(%)

表6 3種煙草樣品氯的加標(biāo)回收率(%)

表7 改進(jìn)的AAⅢ連續(xù)流動(dòng)法與離子色譜法測(cè)定結(jié)果(%)

3 結(jié)論

通過在AAⅢ連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定管路中添加透析槽和調(diào)整測(cè)定管路的管徑配比,去除了煙草萃取液本底對(duì)氯含量測(cè)定的干擾,大大提高了煙草中氯含量測(cè)定的準(zhǔn)確性,其測(cè)定結(jié)果與離子色譜測(cè)定結(jié)果較為吻合。

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

[2] YC/T 162—2002煙草及煙草制品 氯的測(cè)定 連續(xù)流動(dòng)法[S].

[3] YC/T 248—2008煙草及煙草制品 無機(jī)陰離子的測(cè)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(xù)流動(dòng)分析法的改進(jìn)[J].煙草科技,2008(2):28-30.

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

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

[7] 北京化學(xué)試劑公司.化學(xué)試劑目錄手冊(cè)[M].北京:北京工業(yè)大學(xué)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].