《煙草及煙草制品 氯的測(cè)定 連續(xù)流動(dòng)法》試驗(yàn)報(bào)告

PAGEPAGE1《煙草及煙草制品氯的測(cè)定連續(xù)流動(dòng)法》（修訂）標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)報(bào)告1研究背景人們對(duì)于卷煙的吸食，主要通過(guò)燃燒來(lái)完成的。煙草中的氯是對(duì)煙葉的燃燒性最不利的非金屬元素，氯含量高的煙葉吸濕性強(qiáng)，燃燒性差，易熄火[1]。因此，要對(duì)煙葉的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，就要對(duì)煙草中的氯進(jìn)行測(cè)定?，F(xiàn)存標(biāo)準(zhǔn)YC/T162-2002《煙草及煙草制品氯的測(cè)定-連續(xù)流動(dòng)法》在使用過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)與YC/T153-2001煙草及煙草制品氯含量的測(cè)定－電位滴定法和YC/T248-2008煙草及煙草制品無(wú)機(jī)陰離子的測(cè)定－離子色譜法測(cè)定結(jié)果有一定偏差。主要原因是煙草浸提液中基質(zhì)的影響?，F(xiàn)存標(biāo)準(zhǔn)YC/T162-2002中，前處理和分析過(guò)程中均沒(méi)有去除干擾測(cè)定的大分子物質(zhì)。而煙草中含有的少量水溶性色素和單寧類(lèi)物質(zhì)在氯的測(cè)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)也有一定的吸收[2]。這必然會(huì)造成測(cè)定結(jié)果偏高。早期煙葉生產(chǎn)氯的含量較高，使用現(xiàn)存標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定，偏差不大；隨著煙葉生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化，現(xiàn)在煙葉氯含量普遍較低，干擾的存在，對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響已經(jīng)不容忽視。氯含量指標(biāo)作為對(duì)于煙葉質(zhì)量評(píng)價(jià)的一個(gè)關(guān)鍵因素，不但要對(duì)其進(jìn)行測(cè)定，并且還非常有必要實(shí)現(xiàn)不同標(biāo)準(zhǔn)方法的結(jié)果一致，進(jìn)一步對(duì)煙草制品檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行完善。2原理用水萃取煙草中的氯，氯離子與硫氰酸汞反應(yīng)產(chǎn)生氯化汞及硫氰酸根離子，該離子與硝酸鐵中鐵離子結(jié)合生成紅色的硫氰酸鐵，在480nm波長(zhǎng)條件下測(cè)定。注:用5％醋酸水溶液萃取也可得到相同結(jié)果。3儀器設(shè)備3.1B＋LAAⅢ連續(xù)流動(dòng)分析儀(德國(guó)布朗盧比公司)；3.2HP8453型紫外一可見(jiàn)分光光度計(jì)(美國(guó)HP公司)；3.3電子天平(感量0.0001g，德國(guó)賽多利斯公司)；3.4Milli一Element超純水裝置(美國(guó)Millipore公司)；3.5BRAN＋LUEBBE“C”型透析膜4試劑及溶液的配制4.1Brij35溶液（聚乙氧基月桂醚）將250gBrij35加入到1L水中，加熱攪拌直至溶解。4.2顯色劑4.2.1稱(chēng)取硫氰酸汞Hg（SCN）22.1g4.2.2稱(chēng)取硝酸鐵[Fe（NO3）3·9H2O]101.0g于燒杯中，加入15.8mL硝酸HNO3，用水溶解，轉(zhuǎn)入500mL容量瓶中，用水定容至刻度。4.2.3各取硫氰酸汞儲(chǔ)備液和硝酸鐵儲(chǔ)備液60mL于250mL容量瓶中，用水定容至刻度。4.2.4取1000mL水，加入1mLBrij35。4.2.5氯標(biāo)準(zhǔn)工作溶液氯離子標(biāo)準(zhǔn)溶液，1000μg/mL（以cl計(jì)）。氯離子工作溶液，分別移取10mL、8mL、4mL、2mL、0.4mL氯離子標(biāo)準(zhǔn)溶液至100mL容量瓶中，用水定容至刻度。得到濃度分別為100μg/mL、80μg/mL、40μg/mL、20μg/mL、4μg/mL的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液。5采樣及試樣制備5.1抽樣按GB/T5606.1或YC0005抽取樣品。5.2按YC/T31制備試樣，測(cè)定水份含量。5.3稱(chēng)取0.25g試料于50mL磨口三角瓶中，精確至0.0001g，加入25mL水（5%醋酸），蓋上塞子5.4用定性濾紙過(guò)濾，棄去前幾毫升濾液，收集后續(xù)濾液作分析之用。5.5上機(jī)運(yùn)行工作標(biāo)準(zhǔn)液和樣品液。如樣品液濃度超出工作標(biāo)準(zhǔn)液的濃度范圍，則應(yīng)稀釋。6結(jié)果的計(jì)算與表述氯含量的計(jì)算以干基計(jì)的氯含量，由下式得出：式中：C——樣品液氯的儀器觀測(cè)值，mgm——試料的重量，mgW——試樣的水份含量。7結(jié)果的表述以?xún)纱螠y(cè)定的平均值作為測(cè)定結(jié)果。結(jié)果精確至0.01%。8精密度兩次平行測(cè)定結(jié)果絕對(duì)值之差不應(yīng)大于0.05%。9結(jié)果與討論9.1煙草萃取液基質(zhì)的影響連續(xù)流動(dòng)法測(cè)定煙草中氯的原理為：氯離子與硫氰酸汞反應(yīng)產(chǎn)生氯化汞及硫氰酸根離子，該離子與硝酸鐵中鐵離子結(jié)合生成紅色的硫氰酸鐵，在480nm波長(zhǎng)條件下測(cè)定。但是，該反應(yīng)的最終產(chǎn)物紅色的硫氰酸鐵最大吸收波長(zhǎng)在460nm[3-5]，見(jiàn)圖2。如果煙草萃取液本底在此波長(zhǎng)范圍內(nèi)沒(méi)有吸收，那么采用較近波長(zhǎng)測(cè)定，結(jié)果不會(huì)有較大差異。采用YC/T162-2002中所述的管路（圖3），在460nm和480nm的波長(zhǎng)條件下分別進(jìn)行測(cè)定，得到的結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知，隨著樣品中氯含量的增加，不同波長(zhǎng)測(cè)定結(jié)果偏差逐漸減小。但是，最大結(jié)果偏差仍可以達(dá)到17%左右。煙草本身成分較為復(fù)雜，由此判斷經(jīng)過(guò)水相萃取的煙草萃取液中所含有的物質(zhì)如少量色素，單寧類(lèi)等物質(zhì)等在480nm波長(zhǎng)下也有吸收，而圖1中并無(wú)去除這些物質(zhì)的設(shè)施，因此，需要在測(cè)定管路中添加透吸槽，其原理是使大分子的物質(zhì)不能夠通過(guò)，使待測(cè)的小分子物質(zhì)透過(guò)。圖1即為加透吸槽后的管路配置。表1YC/T162-2002條件下不同測(cè)定波長(zhǎng)煙草氯含量460nm480nm(g/g)相對(duì)偏差I(lǐng)C測(cè)定結(jié)果(g/g)（％）(g/g)烤煙0.350.3014.30.28白肋煙1.071.024.71.03香料煙0.580.5013.80.42烤煙卷煙10.520.4317.30.40混合型卷煙0.700.682.90.63烤煙卷煙20.460.4013.00.33圖1改進(jìn)測(cè)定煙草中的氯管路圖圖3YC/T162-2002煙草中氯的測(cè)定管路圖圖2高鐵法測(cè)氯不同濃度標(biāo)液的紫外吸收9.2添加透析前后樣品紫外譜圖分別取烤煙，白肋煙，香料煙0.25g和0.5g，采用加透析與不加透析的管路進(jìn)行測(cè)定，加入25mL5%醋酸振蕩半個(gè)小時(shí)后過(guò)濾。除去進(jìn)樣管，所有的試劑管均放置于活化水中。在AACE工作站上點(diǎn)擊單點(diǎn)進(jìn)樣，樣品從進(jìn)樣點(diǎn)到流至檢測(cè)器的時(shí)間為8分鐘，樣品在到達(dá)檢測(cè)器之前分別進(jìn)行截取，以顯色劑作為空白，使用紫外分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定。下圖為烤煙，白肋煙，香料煙的光譜圖。

表2烤煙樣品添加透析前后的吸光值稱(chēng)樣量390nm420nm460nm480nm500nm10.2552g0.690.340.160.100.0720.2546g*0.010.040.060.040.0430.5009g1.020.580.280.200.1640.5012g*0.440.240.140.110.09*：為加透吸槽的測(cè)定結(jié)果圖4烤煙樣品添加透吸前后的紫外譜圖由圖4可以得知，由于樣品本身氯含量較低，即使增大了稱(chēng)樣量，在紫外譜圖上仍看不出來(lái)添加透析前后樣品反應(yīng)物峰型的改變。這與此方法的靈敏度不夠高有一定的聯(lián)系。表3白肋煙樣品添加透析前后的吸光值稱(chēng)樣量390nm420nm460nm480nm500nm10.2578g0.720.580.580.510.4120.2551g*0.440.410.460.410.3330.5014g1.151.021.030.910.7440.5326g*0.500.640.780.720.59*：為加透吸槽的測(cè)定結(jié)果圖5白肋煙樣品添加透吸前后的紫外譜圖由圖5可以看到，白肋煙樣品在增大稱(chēng)樣量后，添加透析前后的峰型變化顯著，信噪比明顯提高。

表4香料煙樣品添加透析前后的吸光值稱(chēng)樣量390nm420nm460nm480nm500nm10.2532g0.710.470.330.270.2220.2518g*0.450.280.220.190.1530.5656g1.210.860.620.510.4240.5002g*0.490.380.360.320.26*：為加透吸槽的測(cè)定結(jié)果圖6香料煙樣品添加透吸前后的紫外譜圖由圖6可以得知，當(dāng)香料煙稱(chēng)樣量達(dá)到0.5g左右時(shí)，在不添加透析的管路上，還是不能夠看到明顯的峰型，當(dāng)添加了透析之后，信噪比增加，峰型較為明顯。9.3管路配置的選擇在管路中添加透析，樣品與透析液混合，從透吸槽上部進(jìn)入，經(jīng)過(guò)透析膜時(shí)，僅有10%～50%的樣品能夠通過(guò)透析膜，與顯色劑進(jìn)行反應(yīng)。透析率的確切數(shù)值和透吸槽的尺寸、透析膜的種類(lèi)以及透析液的物化性質(zhì)相關(guān)。本方法設(shè)定透吸槽為12英寸，透析膜采用BRAN＋LUEBBE公司提供的C型透析膜，根據(jù)ISO15682－2002[5]，此反應(yīng)的透析液設(shè)為稀硝酸。由圖1可知，整個(gè)流路的總液流量為2.3mL/min，其中進(jìn)樣管0.1mL/min，顯色劑的管1.0mL/min，稀釋水的管1.2mL/min。為了便于研究，在改進(jìn)的管路中，維持液體總流量大致相同。又由于透吸槽上部的液體不會(huì)影響下部的流量，設(shè)透吸槽下部的液流量為1.0mL/min，顯色劑管設(shè)為1.2mL/min。9.3.1顯色劑濃度與進(jìn)樣管徑的配比由于樣品經(jīng)過(guò)透析后，與顯色劑反應(yīng)的有效濃度減小，而這種減小的量并不確定（即透析率），因此，需要找到與進(jìn)樣相匹配的顯色劑濃度條件。顯色劑的配制參照YC/T162-2002，其中硝酸鐵和硫氰酸汞溶液分別配制，設(shè)為溶液1和溶液2。原標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的顯色劑配制為溶液1和溶液2各取75mL，定容至250mL。在此試驗(yàn)中，設(shè)最終定容體積不變（250mL），通過(guò)改變?nèi)芤?和溶液2的移取體積，來(lái)改變顯色劑的濃度。下表列出了不同進(jìn)樣管徑與顯色劑濃度配比條件下，標(biāo)準(zhǔn)曲線和基線的表現(xiàn)情況。表5不同顯色劑濃度與進(jìn)樣管配比移取的體積標(biāo)準(zhǔn)曲線R（mL）溶液1溶液2進(jìn)樣管徑一次曲線二次曲線基線增益(mL/min)25250.100.98570.9991不穩(wěn)4730300.100.99520.9993不穩(wěn)4335350.100.99920.9995不穩(wěn)4140400.230.99880.9998穩(wěn)定3845450.230.99950.9999穩(wěn)定3550500.230.99991.0000穩(wěn)定3260600.231.00001.0000穩(wěn)定3060600.320.99990.9999穩(wěn)定26由上表可知，在進(jìn)樣管的大小不變的條件下，隨著顯色劑濃度的增加，標(biāo)準(zhǔn)曲線的一次曲線和二次曲線擬合相似程度增加。當(dāng)進(jìn)樣管選擇0.1mL/min時(shí)，顯色劑的濃度達(dá)到35mL＋35mL—250mL時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)溶液一次曲線和二次曲線相關(guān)系數(shù)較為一致的情況，當(dāng)增大進(jìn)樣體積，采用0.23mL/min的進(jìn)樣管時(shí)，顯色劑的濃度達(dá)到50mL＋50mL—250mL時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)曲線一次曲線和二次曲線相關(guān)系數(shù)才較為一致。在顯色反應(yīng)條件的設(shè)置中，顯色劑的量相對(duì)于樣品要過(guò)量，以保證反應(yīng)的充分完成，也就是說(shuō)，涵蓋測(cè)定范圍的標(biāo)準(zhǔn)曲線盡量采用一次曲線；而另一方面，顯色劑的量也不能太大。在此反應(yīng)中，顯色劑如果采用75mL＋75mL—250mL的濃度（YC/T162-2002），由于硫氰酸汞在水中是微溶的，在保存過(guò)程中溫度等一些條件的變化會(huì)使其在混合溶液中產(chǎn)生沉淀，影響測(cè)定?？紤]到方法的適用性，最終顯色劑采用60mL＋60mL—250mL的濃度。如上表所示，在此濃度條件下，不僅能夠滿(mǎn)足0.23mL/min進(jìn)樣管對(duì)于測(cè)定的需求，也可以滿(mǎn)足0.32mL/min進(jìn)樣管對(duì)于測(cè)定的需求。9.3.2稀硝酸濃度的選擇根據(jù)ISO15682中所述，此反應(yīng)的透析液采用稀硝酸，并且透析槽上下部均添加了稀硝酸的管路，稀硝酸濃度：上部>下部。由于ISO15682中所使用的顯色劑濃度比我們實(shí)驗(yàn)中的低一倍。因此，在圖1所示的管路中，設(shè)定經(jīng)過(guò)透析槽上部的稀硝酸濃度為ISO15682中的兩倍，為0.25mol/L。那么，在這個(gè)試驗(yàn)中，改變透析槽下部的稀硝酸濃度，考察標(biāo)準(zhǔn)曲線和增益的表現(xiàn)情況。表6硝酸濃度改變對(duì)測(cè)定的影響稀硝酸濃度(mol/L)標(biāo)準(zhǔn)曲線R基線增益0.050.9995-22215360.100.9986-21210350.150.9972-19861320.200.9991-17682320.250.9998-16698300.300.9998-1653730由上表可知，隨著透析槽下部稀硝酸濃度的增加，標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性程度也變得更好。而基線也在逐漸提高，增益在逐漸降低，這說(shuō)明，硝酸濃度的增加，可以提高此反應(yīng)的靈敏度。但是，當(dāng)硝酸濃度增加到0.25mol/L及以上時(shí)，對(duì)靈敏度的提高已經(jīng)非常有限。因此，本實(shí)驗(yàn)選擇透析槽下部硝酸的濃度也為0.25mol/L。9.3.3測(cè)定波長(zhǎng)的選擇在管路中添加透析槽后，能將煙草萃取液中的一些本底干擾物質(zhì)去除，但是，還需要考察透析去除本底是否徹底。按照?qǐng)D1所示管路，在460nm和480nm波長(zhǎng)條件分別進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表7。由表7可得，采用改進(jìn)后的管路進(jìn)行測(cè)定，在460nm和480nm波長(zhǎng)條件下測(cè)定結(jié)果還是具有一定的差異，但是相比不添加透析時(shí)的差異已經(jīng)降低很多(表1)。這說(shuō)明，透析的添加，有助于降低煙草萃取液本底的影響，但是，并沒(méi)有將本底去除完全。與離子色譜測(cè)定結(jié)果相比較，480nm測(cè)定結(jié)果與離子色譜測(cè)定結(jié)果偏差較小。因此，最終的實(shí)驗(yàn)條件選擇480nm波長(zhǎng)作為測(cè)定波長(zhǎng)。表7改進(jìn)管路不同波長(zhǎng)測(cè)定結(jié)果名稱(chēng)460nm(g/g)480nm(g/g)不同波長(zhǎng)偏差（％）IC測(cè)定結(jié)果(g/g)480nm與IC偏差（％）烤煙0.300.2613.30.253.8白肋煙1.081.043.71.031.0香料煙0.460.428.70.420.0烤煙卷煙10.440.3911.40.40-2.6混合型卷煙0.660.651.50.633.1烤煙卷煙20.370.3213.50.313.19.4方法的回收率與精密度分別稱(chēng)取烤煙0.25g，白肋煙0.07g，香料煙0.20g，每種樣品稱(chēng)取6份，精確至0.1mg，加標(biāo)量分別為10μg/mL，30μg/mL，30μg/mL。采用25mL5％的醋酸溶液萃取，振蕩30min后過(guò)濾，采用圖1所示的管路進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果見(jiàn)表5。由表5可知，烤煙氯加標(biāo)回收率在94.2～98.1％，白肋煙加標(biāo)回收率在103.1～106.5％，香料煙加標(biāo)回收率在98.0～104.4%。三種樣品平行性測(cè)定RSD烤煙為2.98％，白肋煙為1.58％，香料煙為3.08％，符合測(cè)定需求。表8三種類(lèi)型煙草樣品測(cè)定精密度（n＝6）(g/g)123456RSD（％）烤煙0.300.310.310.290.290.302.98白肋煙1.051.041.031.051.011.021.58香料煙0.430.450.410.430.440.433.08表9三種煙草樣品中氯的測(cè)定加標(biāo)回收率烤煙白肋煙香料煙原含量加標(biāo)量測(cè)定值回收率原含量加標(biāo)量測(cè)定值回收率原含量加標(biāo)量測(cè)定值回收率(μg/mL)(μg/mL)(μg/mL)(%)(μg/mL)(μg/mL)(μg/mL)(%)μg/mL)(μg/mL)(μg/mL)(%)30.1321039.77696.429.0903060.849105.934.1593065.368104.030.75640.57098.130.19261.719105.134.46963.86098.030.33640.10397.728.92760.664105.834.58964.596100.030.19240.00098.129.05060.439104.634.41765.023102.030.60040.02494.230.64161.564103.134.65865.986104.430.40840.01196.029.49861.439106.534.9564.56298.79.5不同類(lèi)型煙葉和卷煙樣品氯含量的比較下表列出了不同類(lèi)型煙葉和卷煙樣品的氯含量測(cè)定結(jié)果。表10不同煙葉和卷煙氯含量(g/g)樣品含量樣品含量烤煙10.15烤煙20.29白肋煙11.02白肋煙20.96香料煙10.36香料煙20.38烤煙型卷煙10.43烤煙型卷煙20.51混合型卷煙10.65混合型卷煙20.70薄片11.81薄片21.929.6方法的定量限和檢出限采用最低杯標(biāo)準(zhǔn)溶液，連續(xù)進(jìn)樣10次，測(cè)定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.307mg/L,因此方法的檢出限為3SD＝0.92mg/L，定量限為10SD＝3.07mg/L。9.7不同實(shí)