不同消解方法對卷煙煙絲及濾嘴中Mｎ和Cu含量的影響

2011-12-31 00:00:00管仕栓楊明峰劉丁偉程傳玲汪文良劉艷芳姚二民

湖北農業科學 2011年8期

摘要：采用火焰原子吸收光譜法（ＦＡＡＳ）對３６種國內不同檔次卷煙和進口卷煙中的煙絲（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文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）08－1689-04

ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＤｉｆｆｅｒｅｎｔＤｉｇｅｓｔｉｏｎｏｎ the Content of ＭｎａｎｄＣｕｉｎＣｉｇａｒｅｔｔｅｓａｎｄｔｈｅｉｒＦｉｌｔｅｒｓ

ＧＵＡＮＳｈｉ－ｓｈｕａｎ１，２，ＹＡＮＧＭｉｎｇ－ｆｅｎｇ３，ＬｉｕＤｉｎｇ－ｗｅｉ４，ＣＨＥＮＧＣｈｕａｎ－ｌｉｎｇ１，ＷＡＮＧＷｅｎ－ｌｉａｎｇ１，

ＬＩＵＹａｎ－ｆａｎｇ１，ＹＡＯＥｒ－ｍｉｎ１

（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＦｏｏｄａｎｄＢｉｏｌｏｇｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＺｈｅｎｇｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＬｉｇｈｔＩｎｄｕｓｔｒｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５０００２，China；２．ＣｈｉｎａＴｏｂａｃｃｏＳｈａｎｄｏｎｇＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ２５００１３，Ｃｈｉｎａ；３．ＣｈｉｎａＴｏｂａｃｃｏＳｈａｎｄｏｎｇＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Qingdao ２６６１０１，Ｓｈａｎｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ；

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

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆＭｎａｎｄＣｕｉｎｔｈｅ３６ｂｒａｎｄｓｏｆｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄｉｍｐｏｒｔｅｄｃｉｇａｒｅｔｔｅｓｗｅｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂｙｆｌａｍｅａｔｏｍｉｃａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ（ＦＡＡＳ），ａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｗｅｔｄｉｇｅｓｔｉｏｎ，ｄｒｙｄｉｇｅｓｔｉｏｎａｎｄｍｉｃｒｏｗａｖｅｄｉｇｅｓｔｉｏｎｏｎ the content of ＭｎａｎｄＣｕｗｅｒｅａｌｓｏｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｍｉｃｒｏｗａｖｅｄｉｇｅｓｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗａｓｓｕｉｔｆｏｒｄｉｇｅｓｔｉｎｇｓａｍｐｌｅｓ and ａｎａｌｙｚｉｎｇＭｎａｎｄＣｕｉｎｃｉｇａｒｅｔｔｅｓｓｉｍｐｌｙａｎｄｒａｐｉｄｌｙ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｉｇａｒｅｔｔｅ；ｆｌａｍｅａｔｏｍｉｃａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ（ＦＡＡＳ）；ｈｅａｖｙｍｅｔａｌｅｌｅｍｅｎｔｓ；ｍｉｃｒｏｗａｖｅｄｉｇｅｓｔｉｏｎ

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注的熱點問題［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入體內，卷煙的品質，將直接關系消費者的健康。濾嘴是現代卷煙的主要過濾環節，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，其有害成分同樣可以進入體內，威脅消費者身體健康。銅、錳作為重要的金屬元素，過量高積將會危害健康，例如：機體中過量銅的蓄積將產生惡心、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，制定相關衛生標準，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，系統開展相關研究，將有助于制定國產卷煙中重金屬的限量標準［５－１４］，也為卷煙的品質控制提供一定的參考依據。

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），購買于國藥集團試劑有限公司；去離子水；Ｍｎ和Ｃｕ的標準儲備液（１０００ｍｇ／Ｌ，國家標準溶液）。

卷煙由（具體地點）市場購買。按照四檔不同的價格區間，在市場上抽取３６份樣品，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）；混合型和進口卷煙（Ｏ），（Ｏ１－Ｏ８）。

ＡＡ２４０型火焰原子吸收分光光度計；微波消解系統；ＤＨＧ９１４５Ａ型電熱恒溫鼓風干燥箱；ＡＢ２６５－Ｓ電子天平。

１．２實驗方法

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，準確稱量，置于１００ｍＬ三角燒瓶中，加２０ｍＬ濃硝酸和５ｍＬ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％雙氧水繼續消解，有黃煙可補加濃硝酸至溶液變為無色或淡黃色為止（實驗中一般補加濃硝酸和３０％雙氧水各５次，每次３～４ｍＬ）。溶液蒸至近干時取下冷卻，然后加２０ｍＬ水，再煮沸除去殘余酸至產生白煙為止。重復兩次，放冷。用定量濾紙進行過濾，濾液用去離子水定容在５０ｍＬ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驗。

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，準確稱量，置于１００ｍＬ三角燒瓶中，加入２０ｍＬ濃硝酸、５ｍＬ高氯酸。接裝紙和成型紙樣品會產生大量泡沫，滴加３～５滴辛醇至泡沫消除，其后處理方法與煙絲相同。如有固體沉渣繼續加濃硝酸，若不能消解完全，可加入２ｍＬ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，應補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１００ｍＬ三角燒瓶中（少量去離子水洗滌坩堝），加入濃硝酸１０ｍＬ，于電爐上加熱分解，蒸至近干，冷卻，然后加１０ｍＬ水，再煮沸除去殘余酸至產生白煙為止。如此處理兩次，放冷。用定量濾紙進行過濾，濾液用去離子水定容在５０ｍＬ容量瓶中。按上述方法同時做空白試驗。

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，稱取０．２５０ｇ，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，向罐內分別加入５ｍＬ濃硝酸和２ｍＬ３０％雙氧水。然后把消解罐放入微波消解系統中，放入前要在消解罐口蓋上一鋁片，防止消解過程中發生爆炸。按表１中的條件設定微波消解程序。

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５０ｍＬ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設定的條件為多次優化后的方案。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，在最優條件下，儀器功率接近儀器的額定功率。

２結果與分析

首先選取Ｌ１～Ｌ４、Ｍ１～Ｍ４、Ｈ１～Ｈ２共１０種品牌卷煙進行對比。

２．１實驗結果

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行Ｍｎ的測定，結果如表２所示。由表２可以看出，不同消解方法測得Ｍｎ含量大小順序為：微波消解＞濕法消解＞干法消解（除了樣品Ｌ２和Ｌ４中濕法消解稍微小于干法消解），由于微波消解法穩定性高，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。剩余樣品經微波消化處理后，結果如表３所示。

２．２．２Ｃｕ的測定將樣品用常規方法處理后，采用原子吸收分光光度法測定Ｃｕ含量，結果如表４所示。由表4可知，不同消解方法測得樣品中Ｃｕ含量的大小順序為：微波消解＞干法消解＞濕法消解，雖然有個別樣品的干法消解樣品效果優于微波消解，但微波消解法總體上優于干法消解。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，影響檢測結果。

總之，上表表明微波消解效果最好，在后續實驗中全部采用微波消解處理樣品。Ｃｕ測定結果如表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的含量根據表２和表３中的測定結果（微波消解法），按類別取所有煙絲中Ｍｎ的平均值。結果表明，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；進口卷煙混合Ｏ類均值為１５６．１ μｇ／支、變幅為１１８．９~２１６．４ μｇ／支。總體含量趨勢為：混合及進口卷煙＞低檔≥中檔＞高檔。

２．２．２不同品牌卷煙濾嘴（含接裝紙）中Ｍｎ的含量根據表２和表３中Ｍｎ的測定結果（微波消解法），按類別取所有濾嘴中Ｍｎ的平均值。結果表明，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的含量根據表４和表５中Ｃｕ的測定結果（微波消解），按照類別取所有煙絲中Ｃｕ的平均值。結果表明，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的含量根據表４和表５中的測定結果（微波消解），按照類別取所有濾嘴中Ｃｕ的平均值。結果表明，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；進口卷煙混合Ｏ類均值為３０．９ μｇ／支，變幅０．２~２２３．６ μｇ／支。總之，Ｃｕ含量變幅增大主要歸結于兩個原因：可能和濾嘴接裝紙、黏合劑、印刷油墨的選材有關；也可能由于儀器的誤差所導致。

３結論

在實驗初期我們比較了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。混合型及進口卷煙煙絲中Ｍｎ含量較高。濾嘴中Ｍｎ含量整體波動幅度較小，混合型及進口卷煙類中含量較小；國產卷煙煙絲中Ｃｕ的含量波動不大，結合卷煙分類對比無明顯規律。混合型及進口卷煙類波動幅度小，含量稍低。濾嘴中的Ｃｕ無明顯規律，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，結果較為穩定，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安全衛生標準提供有益借鑒。

參考文獻：

［１］張艷玲，周漢平．煙草重金屬研究概述［Ｊ］．煙草科技，２００４.（１２）：２０－２３．

［２］張奶玲，劉景華，孫鳳春．銅與人體健康的關系［Ｊ］．世界元素醫學，２００７，１４（１）：１５－１７．

［３］蘇斌，李青仁，李春梅，等．微量元素錳與人體健康［Ｊ］．世界元素醫學，２００８，１５（４）：１７－２０．

［４］佟英．提高卷煙安全性促進煙草業健康發展［Ｊ］．世界農業，２００６（３）：４６－４７，５１．

［５］梁文君，曹紅，旦有明，等．火焰原子吸收光譜法測定卷煙用紙中Ｐｂ和Ｃｕ［Ｊ］．光譜實驗室，２００５，２２（３）：５６８－５７０．

［６］王艷，姚孝元，李棟，等．卷煙濾嘴材料中汞、砷的ＨＧ－ＡＦＳ測定［Ｊ］．煙草科技，２００７（９）：４１－４５．

［７］王艷，姚孝元，范黎，等．８種卷煙材料中鉛的ＧＦ－ＡＡＳ測定［Ｊ］．中國衛生檢驗雜志，２００７，１７（１２）：２１９１－２１９３．

［８］陳慶華，陳玉成．吸煙過程中的重金屬來源解析及預防［Ｊ］．微量元素與健康研究，２００５，２２（５）：４７－４９．

［９］馬名揚，張朝陽，畢鴻亮．吸煙過程中重金屬揮發量的測定［Ｊ］．光譜實驗室，２００５，２２（４）：８５１－８５４．