连续流动−分光光度法测定加热不燃烧卷烟专用新型薄片中甲醛含量

王春琼 陈丹 蔡洁云 张轲 李苓 张燕 顾健龙 孙浩巍 曾天宝 彭丽娟

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连续流动−分光光度法测定加热不燃烧卷烟专用新型薄片中甲醛含量

    作者简介: 王春琼(1990−),女,云南人,硕士,工程师,主要研究烟草化学. E-mail:584759865@qq.com;
    通讯作者: 彭丽娟, 849164145@qq.com

Continuous flow-spectrophotometer determination of formaldehyde in a new type of reconstituted tobacco for heating non-combustion cigarettes

    Corresponding author: PENG Li-juan, 849164145@qq.com
  • 摘要: 应用连续流动−分光光度法测定加热不燃烧卷烟专用新型薄片中甲醛. 称取剪碎的薄片样品(0.5 cm×0.5 cm)0.5000 g,加入0.01 mol/L的氢氧化钠溶液50 mL和1.5 g活性炭,振荡1 h,过滤,收集滤液. 采用连续流动−分光光度法,薄片中甲醛经0.01 mol/L氢氧化钠溶液萃取后,甲醛的醛基进一步与乙酰丙酮在线反应生成420 nm处有吸收的显色复合物,通过监测420 nm处吸光度的变化,可推算得到薄片中的甲醛含量. 结果表明,①该方法仪器流路最佳配制为样品溶液和去离子水均用用红/红泵管,乙酰丙酮用黑/黑泵管,反应混合圈为20匝,流路添加透析器;②在优化的实验条件下,该方法检出限为1.05 mg/kg,定量限为3.50 mg/kg,加标回收率为95.5%~110.0%,相对标准偏差为0.18%~0.71%;③该方法较高效液相色谱法成本低廉、前处理简单、测定快速、定量准确、检出限低,非常适合薄片企业生产质量监管的需要.
  • 图 1  分析流路图

    Figure 1.  Flow chart of determination

    图 2  活性炭用量的优化

    Figure 2.  Optimization of activated carbon dosage

    图 3  振荡时间的优化

    Figure 3.  Optimization of oscillation time

    图 4  显色剂加入量的优化

    Figure 4.  Optimization of the dosage of chromogenic agent

    表 1  流动相洗脱梯度

    Table 1.  Elution gradient of mobile phase

    t/minφ(A)/%φ(B)/%
    06040
    86040
    99010
    149010
    156040
    206040
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    表 2  连续流动分析仪主要试剂的管路配置

    Table 2.  Piping arrangement of main reagents for continuous flow analyzer

    泵管(流速/(mL·min−1))连续流动分析仪响应
    样品溶液去离子水乙酰丙酮峰形分离度线性最高ρ(甲醛)/(mg·L−1线性相关系数
    黄/蓝(1.40)红/红(0.80)黑/黑(0.32)多杂峰不好
    黄/黄(1.20)红/红(0.80)黑/黑(0.32)多杂峰不好
    灰/灰(1.00)红/红(0.80)黑/黑(0.32)多尖峰一般0.820.8687
    红/红(0.80)红/红(0.80)黑/黑(0.32)多平头峰0.960.9965
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    表 3  显色反应时间的优化

    Table 3.  Optimization of color reaction time

    反应混合圈
    总匝数
    出峰时间/min峰形分离度线性相关系数
    5 7.60 肩峰 不好 0.7532
    10 8.90 肩峰 不好 0.8663
    15 9.86 肩峰 不好 0.8849
    20 11.50 平头峰 0.9966
    25 12.12 平头峰 0.9968
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    表 4  流路添加透析器前/后加标回收率的对比(n=5)

    Table 4.  Comparison of standard recovery rate before and after adding dialyzer to flow path(n=5)

    透析器添加情况加标回收率/%
    1#2#
    不添加134.6137.8
    添加79.8576.75
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    表 5  振荡提取温度的优化(n=5)

    Table 5.  Optimization of oscillating extraction temperature (n=5)

    温度加标回收率/%
    常温87.80
    30 ℃138.6
    40 ℃
    50 ℃
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    表 6  缓冲溶液加入量的优化

    Table 6.  Optimization of buffer solution concentration

    添加量V(乙酰丙酮)/mLm(乙酸铵)/gV(氨水)/mLR2RSD/%
    添加量10.529.401.000.99683.2
    添加量236.751.250.99711.2
    添加量344.101.500.99461.7
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    表 7  缓冲溶液pH的优化

    Table 7.  Optimization of buffer solution pH

    pHV(乙酰丙酮)/mLm(乙酸铵)/gV(氨水)/mLR2RSD/%
    水平10.5036.751.000.9861
    水平2 1.250.99710.8
    水平31.500.9889
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    表 8  方法重复性

    Table 8.  Repeatability of the method

    样品
    编号
    w(甲醛)/
    (mg·kg−1
    w(甲醛)平均值/
    (mg·kg−1
    变异系数/
    %
    1#50.6,50.4,50.850.60.40
    2#45.2,45.1,45.645.30.58
    3#55.9,55.8,55.755.80.18
    4#50.6,50.5,50.850.60.30
    5#47.3,47.6,47.147.30.53
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    表 9  方法稳定性

    Table 9.  Stability of the method

    样品
    编号
    w(甲醛)/
    (mg·kg−1
    平均w(甲醛)/
    (mg·kg−1
    变异系数/
    %
    1#50.7,50.4,50.950.70.50
    2#45.1,45.3,45.745.40.67
    3#55.6,55.3,55.555.50.28
    4#50.7,50.2,50.950.60.71
    5#47.4,47.6,47.347.40.32
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    表 10  样品测定及加标回收率(n=3)

    Table 10.  Results of determination of formaldehyde in samples (n=3)

    样品原值w/
    (mg·kg−1
    加入量w/
    (mg·kg−1
    测定平均值w/
    (mg·kg−1
    平均回收率/
    %
    1# 50.6 5 56.1 110.0
    20 71.6 105.0
    40 92.2 104.0
    2# 45.3 5 50.6 106.0
    20 65.9 103.0
    40 86.2 102.2
    3# 55.8 5 60.6 96.0
    20 74.9 95.5
    40 95.2 98.5
    4# 50.6 5 55.4 96.0
    20 70.2 98.0
    40 91.3 101.8
    5# 47.3 5 52.6 106.0
    20 68.4 105.5
    40 88.2 102.2
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    表 11  本方法与高效液相色谱法的比对实验结果(n=5)

    Table 11.  Results of comparison experiment between this work and HPLC(n=5)

    样品w(甲醛)/(mg·kg−1
    本方法HPLC法
    1#50.649.4
    2#45.344.2
    3#55.855.3
    4#50.649.6
    5#47.346.9
    PTt0.050.75
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  • [1] 董高峰, 田永峰, 尚善斋, 等. 用于加热不燃烧(HnB)卷烟的再造烟叶生产工艺研究进展[J]. 中国烟草学报, 2020, 26(1): 109-117. Dong G F, Tian Y F, Shang S Z, et al. Production technology of reconstituted tobacco for heat-not-burn (HnB)cigarettes: A review[J]. Acta Tabacaria Sinica, 2020, 26(1): 109-117.
    [2] 张园园, 唐婷婷, 张佳琳, 等. 加热不燃烧烟草薄片成形技术研究[J]. 中华纸业, 2019, 40(24): 44-47. Zhang Y Y, Tang T T, Zhang J L, et al. A research on forming technology for heating non-burning reconstituted tobacco[J]. China Pulp & Paper Industry, 2019, 40(24): 44-47.
    [3] 陈茂深. 针叶木浆纤维对再造烟叶主流烟气中挥发性羰基化合物的影响机制研究[D]. 无锡: 江南大学, 2015.

    Chen M S. Study on the effect mechanism of softwood on volatile carbonyl compounds in reconstituted tobacco mainstream smoke[D]. Wuxi: Jiangnan University, 2015.
    [4] 王莉, 许丽, 张定邦. 造纸法再造烟叶涂布率对烟气中羰基化合物含量的影响[J]. 中华纸业, 2019, 40(4): 30-35. DOI:  10.3969/j.issn.1007-9211.2019.04.006. Wang L, Xu L, Zhang D B. Influence of coating coverage rate of reconstituted tobacco on content of carbonyl compounds in smoke o[J]. China Pulp & Paper Industry, 2019, 40(4): 30-35.
    [5] 杨继, 杨帅, 段沅杏, 等. 加热不燃烧卷烟烟草材料的热分析研究[J]. 中国烟草学报, 2015, 21(6): 7-13. Yang J, Yang S, Duan Y X, et al. Investigation of thermogravimetry and pyrolysis behavior of tobacco material in two heat-not-burn cigarette brands[J]. Acta Tabacaria Sinica, 2015, 21(6): 7-13.
    [6] 毕艳玖, 刘鸿, 戚大伟, 等. 口含烟中羰基化合物检测[J]. 中国烟草学报, 2017, 23(5): 1-8. Bi Y J, Liu H, Qi D W, et al. Determination of carbonyl compounds in tobacco products for oral use[J]. Acta Tabacaria Sinica, 2017, 23(5): 1-8.
    [7] Hoffmann D, Hoffmann I. The changing cigarette, 1950−1995[J]. Journal of Toxicology and Environmental Health, 2010, 50(4): 307-364.
    [8] Meckley D R, Hayes J R, Van Kampen K R, et al. Comparative study of smoke condensates from 1R4F cigarettes that burn tobacco versus ECLIPSE cigarettes that primarily heat tobacco in the SENCAR mouse dermal tumor promotion assay[J]. Food & Chemical Toxicology, 2004, 42(5): 851-863.
    [9] 理查德·富伊斯兹. 无烟烟草产品[P]. 中国, CN l01877975A. 2011-11-23.

    Fuyisizi R. Smokeless tobacco products[P]. CN 101877975A. 2011-11-23.
    [10] Stabbert R, Voncken P, Rustemeier K, et al. Toxicological evaluation of an electrically heated cigarette. Part 2: Chemical composition of mainstream smoke[J]. J Appl Toxicol, 2003, 23: 329-339. DOI:  10.1002/jat.924.
    [11] Werley M S, Freelin S A, Wrenn S E, et al. Smoke chemistry, in vitro and in vivo toxicology evaluations of the electrically heated cigarette smoking system series K[J]. Regulatory Toxicology and Pharmacology, 2008, 52: 122-139. DOI:  10.1016/j.yrtph.2008.05.014.
    [12] 戴路, 史春云, 卢昕博, 等. 加热不燃烧制品与传统卷烟再造烟叶物理特性及化学成分差异分析[J]. 中国烟草学报, 2017, 23(1): 20-26. Dai L, Shi C Y, Lu X B, et al. Difference analysis on physical characteristics and chemical components of reconstituted tobacco used in traditional cigarettes and heat not burn tobacco products[J]. Acta Tabacaria Sinica, 2017, 23(1): 20-26.
    [13] 周顺, 宁敏, 王孝峰. 等. 基于可控等值比法实时分析低温加热状态下烟草CO的释放量[J]. 烟草科技, 2015, 48(3): 23-27. Zhou S, Ning M, Wang X F, et al. A controlled equivalence ratio method for real-time analysis of CO emission from tobacco heated at low temperature[J]. Tobacco Science & Technology, 2015, 48(3): 23-27.
    [14] 刘珊, 唐培培, 曾世通, 等. 加热状态下烟叶烟气的释放特征[J]. 烟草科技, 2015, 48(4): 27-31. Liu S, Tang P P, Zeng S T, et al. Smoke release characteristics of tobacco leaves under heating[J]. Tobacco Science & Technology, 2015, 48(4): 27-31.
    [15] 刘珊, 崔凯, 曾世通, 等. 加热非燃烧型烟草制品剖析[J]. 烟草科技, 2016, 49(11): 56-65. Liu S, Cui K, Zeng S T, et al. Analysis of blend and aerosol composition of two heat-not-burn tobacco products[J]. Tobacco Science & Technology, 2016, 49(11): 56-65.
    [16] 赵龙, 刘珊, 曾世通, 等. 甘油对烟丝加热状态下烟气中挥发性和半挥发性成分的影响[J]. 烟草科技, 2016, 49(4): 53-60. Zhao L, Liu S, Zeng S T, et al. Influence of glycerol on release of volatile and semi-volatile chemical components in cut tobacco under heating[J]. Tobacco Science & Technology, 2016, 49(4): 53-60.
    [17] 曹婷. 高效液相色谱测定甲醛的新衍生方法研究[D]. 西安: 西北大学, 2014.
    [18] 李俊, 刘永翔, 王辉, 等. 高效液相色谱法定量测定果蔬中甲醛含量[J]. 食品科学, 2016, 37(22): 198-204. DOI:  10.7506/spkx1002-6630-201622030. Li J, Liu Y X, Wang H, et al. Determination of formaldehyde in fruits and vegetables by HPLC[J]. Food Science, 2016, 37(22): 198-204.
    [19] 李乌云塔娜, 夏远, 赵灵燕, 等. 柱前衍生高效液相色谱法测定5种常见食用菌中的甲醛含量[J]. 食品安全质量检测学报, 2019, 10(11): 3 569-3 573. DOI:  10.3969/j.issn.2095-0381.2019.11.054. Li W Y T N, Xia Y, Zhao L Y, et al. Determination of formaldehyde in 5 kinds of common edible fungi by pre-column derivatization-high performance liquid chromatography[J]. Journal of Food Safety & Quality, 2019, 10(11): 3 569-3 573.
    [20] 彭丽娟, 张威, 司晓喜, 等. 连续流动法测定卷烟纸和造纸法再造烟叶中碳酸钙含量[J]. 理化检验(化学分册), 2018, 54(8): 932-937. Peng L J, Zhang W, Si X X, et al. Determination of calcium carbonate in cigarette paper and reclaimed tobacco leavesmade by the paper-making progress by continuous flow method[J]. Physical Testing and Chemical Analysis Part B: Chemical Analysis, 2018, 54(8): 932-937.
    [21] 彭丽娟, 王春琼, 王惠平, 等. 连续流动法测定烟草中水溶性总糖和还原糖的不确定度评定[J]. 计量与测试技术, 2019, 46(1): 105-110. Peng L J, Wang C Q, Wang H P, et al. Evaluation of uncertainty in determination of water-soluble total sugar and reducing sugar in tobacco by continuous flow method[J]. Metrology & Measurement Technique, 2019, 46(1): 105-110.
    [22] 杜瑞华, 周明松. 连续流动分析法在烟草分析中的应用[J]. 中国测试技术, 2007, 33(3): 76-78. Du R H, Zhou M S. Summary of continuous flow analytical method used in tobacco analysis[J]. China Measurement Technology, 2007, 33(3): 76-78.
    [23] 林樱楠, 郭承芳, 王暖春, 等. 连续流动分析仪在烟草分析领域的应用[J]. 安徽农业科学, 2012, 40(3): 1 452-1 478. DOI:  10.3969/j.issn.0517-6611.2012.03.068. Lin Y N, Guo C F, Wang N C, et al. Application of continuous flow analyzer in tobacco chemical analysis[J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2012, 40(3): 1 452-1 478.
  • [1] 杜娟杨涛曾亚文杨树明普晓英孙丹吕宏斌王江民 . 分光光度法检测不同地区和类型稻种功能性成分的初步研究. 云南大学学报(自然科学版), 2011, 33(2): 232-237, .
    [2] 王琳琳王俊芳张媛丁中涛曹秋娥 . 偶氮胭脂红G分光光度法测定蛋白质的研究. 云南大学学报(自然科学版), 2008, 30(1): 83-86.
    [3] 陈建华缪恩铭李晶耿永勤魏玉玲杨叶昆黄海涛周岚李雪梅徐济仓 . HPLC法测定食品用包装纸中甲醛与乙醛的含量. 云南大学学报(自然科学版), 2015, 37(4): 569-576. doi: 10.7540/j.ynu.20140610
    [4] 李晓梅孙珮石邹平王杰李湘刘明家莫永涛贺锋荆碧杜霞 . 亚硫酸钠对甲醛净化用生物膜填料塔中优势菌的影响. 云南大学学报(自然科学版), 2011, 33(6): 723-726,734.
    [5] 何蓉程雪斌胡秋芬尹家元 . 云南12种豆科灌木饲料中主要磷形态分析. 云南大学学报(自然科学版), 2003, 25(6): 528-530.
    [6] 李欣陈立仁 . 柠檬酸纳米金与丙烯酸纳米金修饰的金-海藻酸钙-几丁聚糖微胶囊渗透性比较. 云南大学学报(自然科学版), 2009, 31(2): 191-194 .
    [7] 李德蕾戴坤张茜张坤蕾白茹燕胡蓉杨云慧 . 基于纳米多孔铂检测细胞中多巴胺. 云南大学学报(自然科学版), 2017, 39(3): 447-453. doi: 10.7540/j.ynu.20160455
    [8] 毛绍春李竹英李聪 . 山蚂蝗属3种植物的抗氧化性能研究. 云南大学学报(自然科学版), 2007, 29(4): 393-397.
    [9] 方云山杨雪琼刘劲芸杨明惠太志刚丁中涛 . 32种云南蕨类植物中的总黄酮测定. 云南大学学报(自然科学版), 2008, 30(4): 401-404.
    [10] 杜娟杨涛曾亚文杨树明普晓英孙丹吕宏斌王江民 . 分光光度法检测不同地区和类型稻种功能性成分的初步研究. 云南大学学报(自然科学版), 0, -1978(0): 0- .
    [11] 乔莉李晓梅孙珮石王洁杨常亮 . 高浓度甲醛废气的生物法处理实验研究. 云南大学学报(自然科学版), 2009, 31(1): 80-83 .
    [12] 阮琼迟绍明王锐李毅 . SBDR显色剂固相萃取光度法测烟草中的铅. 云南大学学报(自然科学版), 2008, 30(1): 79-82,86.
    [13] 吴玉萍高云才徐昭梅张丽鲜赵立红孔光辉 . 连续流动法测定新鲜烟叶中的直链淀粉和支链淀粉. 云南大学学报(自然科学版), 2018, 40(2): 315-320. doi: 10.7540/j.ynu.20170068
    [14] 保志娟戴琳苗兆涛马志刚丁中涛 . 紫外吸光光度法测定厚朴酚及和厚朴酚的解离常数. 云南大学学报(自然科学版), 2004, 26(1): 66-69.
    [15] 叶灵李超李颖张承明吴佳许江海孙桂芬芮晓东毕玉波李向珍胡燕 . 钾盐对烟草燃烧特性及烟气成分的影响研究. 云南大学学报(自然科学版), 2016, 38(1): 105-111. doi: 10.7540/j.ynu.20150360
    [16] 姚庆六 . 一类不连续三阶两点边值问题的变号解. 云南大学学报(自然科学版), 2010, 32(2): 136-139, .
    [17] 冯雷张承聪扬艳杨金辉 . 流动注射-冷蒸汽发生AAS法测定烟草样品中的痕量汞. 云南大学学报(自然科学版), 2002, 24(6): 454-456.
    [18] 郭丽红陈善娜龚明 . 根癌农杆菌法转化烟草的条件探索. 云南大学学报(自然科学版), 2003, 25(2): 148-152.
    [19] 梁林巧郭俊明杨灵艳苏长伟段开娇向明武白玮 . 固相燃烧法合成LiNi0.10ZnxMn1.90-xO4(x≤0.15)正极材料及其电化学性能研究. 云南大学学报(自然科学版), 2020, 42(1): 119-126. doi: 10.7540/j.ynu.20190433
    [20] 张珂胡新丽 . 壁湍流标度律与流动结构实验分析. 云南大学学报(自然科学版), 2015, 37(6): 837-844. doi: 10.7540/j.ynu.20150313
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-11-23
  • 录用日期:  2021-03-18
  • 网络出版日期:  2021-07-09
  • 刊出日期:  2021-09-15

连续流动−分光光度法测定加热不燃烧卷烟专用新型薄片中甲醛含量

    作者简介:王春琼(1990−),女,云南人,硕士,工程师,主要研究烟草化学. E-mail:584759865@qq.com
    通讯作者: 彭丽娟, 849164145@qq.com
  • 1. 云南省烟草质量监督检测站,云南 昆明 650106
  • 2. 深圳市一正科技有限公司,广东 深圳 518101

摘要: 应用连续流动−分光光度法测定加热不燃烧卷烟专用新型薄片中甲醛. 称取剪碎的薄片样品(0.5 cm×0.5 cm)0.5000 g,加入0.01 mol/L的氢氧化钠溶液50 mL和1.5 g活性炭,振荡1 h,过滤,收集滤液. 采用连续流动−分光光度法,薄片中甲醛经0.01 mol/L氢氧化钠溶液萃取后,甲醛的醛基进一步与乙酰丙酮在线反应生成420 nm处有吸收的显色复合物,通过监测420 nm处吸光度的变化,可推算得到薄片中的甲醛含量. 结果表明,①该方法仪器流路最佳配制为样品溶液和去离子水均用用红/红泵管,乙酰丙酮用黑/黑泵管,反应混合圈为20匝,流路添加透析器;②在优化的实验条件下,该方法检出限为1.05 mg/kg,定量限为3.50 mg/kg,加标回收率为95.5%~110.0%,相对标准偏差为0.18%~0.71%;③该方法较高效液相色谱法成本低廉、前处理简单、测定快速、定量准确、检出限低,非常适合薄片企业生产质量监管的需要.

English Abstract

  • 采用造纸法工艺并添加多种添加剂制备的加热不燃烧卷烟专用新型薄片,能够改变烟草中的化学组分,实现烟草原料有序加工,调控加热不燃烧卷烟烟气组分[1-2]. 作为加热不燃烧卷烟芯基材的专用原料,该新型薄片虽具有诸多优点,但在烟叶原料本身及调制加工过程中,纸基中的半纤维素、纤维素和木质素,涂布液中的水溶性糖、果胶和淀粉等前体物质会发生化学变化,产生大量甲醛,使得加热不燃烧卷烟在抽吸过程中甲醛的释放量升高[3-5]. 甲醛是一类重要有害物质,挥发性强,反应活性大,具有致癌、吸入危险、成瘾性,在加热不燃烧卷烟的抽吸过程中会不同程度地刺激人体的呼吸系统和感觉器官,危害人体健康,已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸性物质[6]. 因此,对加热不燃烧卷烟中甲醛的控制,尤其是对其进行有效检测的技术研究,对保护消费者健康安全、提升加热不燃烧卷烟质量和烟草企业的利益均有着重要意义.

    目前国外烟草公司对加热不燃烧卷烟的研究大多集中在烟气成分、毒理学评价等方面[7-11],而国内目前研究重点是通过热重和热裂解分析等方法对加热不燃烧卷烟中加热段烟草基体的热行为进行研究[12-16],但对加热不燃烧卷烟的有害成分及其含量的研究较少,新型薄片中甲醛的测定更是未见任何公开报道. 据调研,只有一家中烟企业内部标准用高效液相色谱法测定甲醛,但该方法前处理需衍生化,操作繁琐,且仪器昂贵、检测成本高、分析周期长,较难普及,也难以满足大规模检测的需要[17-19]. 连续流动分析仪不仅设备便宜,维护成本低,且具有前处理简单,上机操作简便,检测快速,定量准确等优势[20-21]. 国内烟草行业自20世纪80年代引进连续流动分析仪以来,已进行了烟草及烟草制品中水溶性糖、总植物碱、总氮、总挥发酸、淀粉、游离态烟碱等化学成分的检测,也有采用连续流动分析仪进行卷烟纸中氯、钾、硝酸盐等的检测[22-23],但目前还未见有运用连续流动分析仪检测新型薄片中甲醛的报道.

    鉴于此,本文基于甲醛的醛基与乙酰丙酮在线反应生成420 nm处有吸收的显色复合物的原理,建立了测定加热不燃烧专用新型薄片中甲醛含量的连续流动−分光光度法,该方法成本低廉、前处理简单、测定快速、定量准确、检出限低,非常适合薄片企业生产质量监管的需要.

    • 样品1#、2#为云南某再造烟叶有限公司产品,样品3#、4#和5#为云南中烟技术中心加热不燃烧卷烟芯基材.

    • 乙酸铵(国药集团化学试剂有限公司),氨水(国药集团化学试剂有限公司),乙酰丙酮(汕头市西陇化工厂),盐酸(汕头市西陇化工厂),氢氧化钠(汕头市西陇化工厂),37%甲醛(国药集团化学试剂有限公司). 以上试剂均为分析纯. 活性炭颗粒(中国医药(集团)上海化学试剂公司). 乙酰丙酮试剂配制:将36.75 g乙酸铵置于200 mL去离子水中,待乙酸铵全部溶解后添加1.25 mL氨水搅匀,再添加0.5 mL乙酰丙酮,然后用去离子水稀释定容到250 mL;去离子水试剂配制:在250 mL去离子水中加入 0.25 mL的Brij-35,混匀.

    • METLER AE200分析天平(感量:0.0001 g,瑞士METLER TOLEDO公司);BRAN LUEBBE AA3连续流动分析仪(德国BRAN LUEBBE公司);Agilent1260高效液相色谱仪(美国安捷伦科技有限公司)JA5002天平(感量0.01 g,上海天平仪器厂);HS501往复振荡器(上海化科实验器材有限公司);Millipore AQUELIX5纯水机(美国MERCK Millipore公司).

    • 称取薄片样品1.0000 g,加入7 mL水浸润后,再加入55 mL乙腈,振荡萃取30 min,取萃取液加衍生化试剂(按体积比1∶4比例添加)进行衍生,再经0.45 μm 有机相滤膜过滤,按下述色谱条件进行测定.

      色谱条件:C18柱(150 mm×φ4.6 mm,5 µm),流速0.7 mL/min,进样量10 µL,检测波长365 nm,柱温为30 ℃,流动相A为乙腈,流动相B为水,洗脱梯度见表1.

      t/minφ(A)/%φ(B)/%
      06040
      86040
      99010
      149010
      156040
      206040

      表 1  流动相洗脱梯度

      Table 1.  Elution gradient of mobile phase

    • 称取剪碎的薄片样品0.5000 g(0.5 cm×0.5 cm),加入0.01 mol/L的氢氧化钠溶液50 mL和1.5 g活性炭,振荡1 h,过滤,收集滤液待用. 用连续流动分析仪进行分析,流路图见图1.

      图  1  分析流路图

      Figure 1.  Flow chart of determination

      分析条件为:检测速度为30个/h;进样与清洗时间比为1∶1;基线校正开通;漂移校正开通.

    • 新型薄片中甲醛质量分数按公式(1)计算:

      $w = \frac{{\rho \times V}}{m},$

      式中:w为待测薄片中的甲醛质量分数,mg/kg;ρ为样品溶液所对应的仪器测定甲醛质量浓度,mg/L;V为萃取液体积,mL;m为碎片样品质量,g.

    • 通过比较样品溶液、乙酰丙酮试剂和去离子水3种试剂的不同管路配置对系列标准工作液的影响选择适宜的管路配置. 用0.01 mol/L的NaOH溶液逐级稀释37%甲醛溶液,依次得到0.2、0.4、0.6、0.8 mg/L和1.0 mg/L的甲醛标准工作液. 如表2所示,综合考察峰形、分离度、线性所对应的最高甲醛质量分数、线性相关系数等,选择如下管路配置:样品溶液和去离子水均用用红/红泵管(流速为0.80 mL/min),乙酰丙酮用黑/黑泵管(流速为0.32 mL/min).

      泵管(流速/(mL·min−1))连续流动分析仪响应
      样品溶液去离子水乙酰丙酮峰形分离度线性最高ρ(甲醛)/(mg·L−1线性相关系数
      黄/蓝(1.40)红/红(0.80)黑/黑(0.32)多杂峰不好
      黄/黄(1.20)红/红(0.80)黑/黑(0.32)多杂峰不好
      灰/灰(1.00)红/红(0.80)黑/黑(0.32)多尖峰一般0.820.8687
      红/红(0.80)红/红(0.80)黑/黑(0.32)多平头峰0.960.9965

      表 2  连续流动分析仪主要试剂的管路配置

      Table 2.  Piping arrangement of main reagents for continuous flow analyzer

    • 显色反应在乙酰丙酮试剂加入后发生,因此通过改变乙酰丙酮试剂加入后的反应混合圈总匝数对出峰情况的影响以确定显色反应时间. 如表3所示,当反应混合圈匝数为5、10和15匝时,峰的分离度不好,且线性相关系数较差. 而当反应混合圈匝数为20、25匝时,峰的分离度都挺好,线性相关系数差异也不大,说明乙酰丙酮试剂加入后,添加20匝反应混合圈足以完成显色反应,从缩短检测时间,提高检测效率的角度看,选择20匝.

      反应混合圈
      总匝数
      出峰时间/min峰形分离度线性相关系数
      5 7.60 肩峰 不好 0.7532
      10 8.90 肩峰 不好 0.8663
      15 9.86 肩峰 不好 0.8849
      20 11.50 平头峰 0.9966
      25 12.12 平头峰 0.9968

      表 3  显色反应时间的优化

      Table 3.  Optimization of color reaction time

    • 新型薄片样品溶液偏黄色,而黄色在420 nm也会有吸收,从而影响420 nm处的吸光度测定,因此实验考虑在流路中添加透析器,稀释样品溶液,过滤大分子杂质,降低黄色干扰. 表4为添加透析器前后1#、2#样品的加标回收率情况,结果表明流路中添加透析器后,样品与去离子水混合后从透析槽的上部进入,仅有30%的样品液能通过透析膜,进入透析槽下部流出后与显色剂反应,可有效地降低黄色样品溶液对420 nm处的吸光度造成的假阳性干扰.

      透析器添加情况加标回收率/%
      1#2#
      不添加134.6137.8
      添加79.8576.75

      表 4  流路添加透析器前/后加标回收率的对比(n=5)

      Table 4.  Comparison of standard recovery rate before and after adding dialyzer to flow path(n=5)

    • 专用薄片样品颜色深,造成样品溶液背景存在假阳性干扰,需采用活性炭对样品萃取液进行脱色处理. 取1#样品0.5 g,按1.2.2实验方法进行样品处理,仅更改活性炭用量,考察其对样品溶液响应值的影响. 图2表明,活性炭用量在1.5 g以内时,随着活性炭用量的增加,仪器响应值逐渐降低,大于1.5 g后响应值趋于稳定,故选择活性炭用量为1.5 g.

      图  2  活性炭用量的优化

      Figure 2.  Optimization of activated carbon dosage

    • 取1#样品0.5 g,按实验方法进行样品处理,仅更改振荡时间,考察其对样品溶液响应值的影响. 从图3可知,随着振荡时间的增加,甲醛不断被0.01 mol/L氢氧化钠溶液溶出,当振荡时间在1 h以内时,随着振荡时间的增加,响应值逐步升高,大于1 h后响应值趋于稳定,说明薄片中的甲醛被萃取完全,考虑到样品检测效率,振荡时间确定为1 h.

      图  3  振荡时间的优化

      Figure 3.  Optimization of oscillation time

    • 平行称取1#样品3份,进行相同质量浓度加标后,分别在常温、水浴30 ℃、40 ℃和50 ℃条件下振荡1 h,其余条件相同,考察加标回收率的情况. 表5表明,提取条件为常温时,测定结果最为准确,当温度超过30 ℃,薄片中的复杂基质溶出,造成测定波长处假阳性干扰,甚至直接超过测定上限,故实验选择为常温振荡提取.

      温度加标回收率/%
      常温87.80
      30 ℃138.6
      40 ℃
      50 ℃

      表 5  振荡提取温度的优化(n=5)

      Table 5.  Optimization of oscillating extraction temperature (n=5)

    • 显色反应是连续流动法准确定量的关键,不同浓度显色剂对显色反应的影响也不一致,因此实验考察了不同浓度显色剂的乙酰丙酮试剂对甲醛检测的影响. 固定乙酸铵和氨水的量分别为29.4 g和1.00 mL,改变乙酰丙酮试剂中乙酰丙酮加入量分别为0.3、0.4、0.5、0.6、0.7 mL,绘制标准曲线,考察出峰时间和线性相关系数. 结果表明,不同条件下出峰时间均为11.5 min,但对线性相关系数影响较大,乙酰丙酮加入量为0.5 mL时,线性相关系数为0.9991,其余加入量条件下,线性相关系数略低(图4).

      图  4  显色剂加入量的优化

      Figure 4.  Optimization of the dosage of chromogenic agent

    • 实验依据标准工作曲线的线性相关系数、6次标准溶液(0.4 mg/L)检测值的RSD,考察了乙酰丙酮试剂中乙酸铵−氨水缓冲体系的添加量及其pH对检测的影响. 由表6可知,添加量2的乙酰丙酮试剂得到的标准曲线线性相关系数最好,且标准溶液检测值的RSD最小,因此确定乙酸铵和氨水的加入量分别为36.75 g和1.25 mL. 由表7可知,pH对显色反应的影响很大,乙酰丙酮试剂中乙酸铵−氨水缓冲体系为pH=2时,得到的标准曲线线性相关系数最好. 说明在此条件下,显色反应效果最佳,其余pH条件下的线性相关系数,不能达到定量检测的要求.

      添加量V(乙酰丙酮)/mLm(乙酸铵)/gV(氨水)/mLR2RSD/%
      添加量10.529.401.000.99683.2
      添加量236.751.250.99711.2
      添加量344.101.500.99461.7

      表 6  缓冲溶液加入量的优化

      Table 6.  Optimization of buffer solution concentration

      pHV(乙酰丙酮)/mLm(乙酸铵)/gV(氨水)/mLR2RSD/%
      水平10.5036.751.000.9861
      水平2 1.250.99710.8
      水平31.500.9889

      表 7  缓冲溶液pH的优化

      Table 7.  Optimization of buffer solution pH

    • 在最优条件下,精确配制得到0.2、0.4、0.6、0.8 mg/L和1.0 mg/L的标准工作液,所得标准工作曲线方程为:y=21.04x+0.13,相关系数r2=0.9954;采用0.2 mg/L标准溶液,连续进样10次,测定结果的标准偏差为0.35 mg/kg,因此方法的检出限为3SD=1.05 mg/kg,定量限为10SD=3.5 mg/kg.

    • 对5个专用薄片样品由同一操作员按照本实验方法,在同一时段内分别平行测定3次,结果见表8. 结果表明,本方法测定甲醛质量分数的RSD值分别为0.40%、0.58%、0.18%、0.30%和0.53%,均小于1%,重复性较好.

      样品
      编号
      w(甲醛)/
      (mg·kg−1
      w(甲醛)平均值/
      (mg·kg−1
      变异系数/
      %
      1#50.6,50.4,50.850.60.40
      2#45.2,45.1,45.645.30.58
      3#55.9,55.8,55.755.80.18
      4#50.6,50.5,50.850.60.30
      5#47.3,47.6,47.147.30.53

      表 8  方法重复性

      Table 8.  Repeatability of the method

    • 对5个专用薄片样品由同一操作员按照本实验方法,分别在不同时段内测定3次,每次平行测定2次,取平均值,结果见表9. 结果表明,本方法测定甲醛质量分数的RSD值分别为0.50%、0.67%、0.28%、0.71%和0.32%,均小于1%,稳定性较好.

      样品
      编号
      w(甲醛)/
      (mg·kg−1
      平均w(甲醛)/
      (mg·kg−1
      变异系数/
      %
      1#50.7,50.4,50.950.70.50
      2#45.1,45.3,45.745.40.67
      3#55.6,55.3,55.555.50.28
      4#50.7,50.2,50.950.60.71
      5#47.4,47.6,47.347.40.32

      表 9  方法稳定性

      Table 9.  Stability of the method

    • 将5个薄片样品用该实验方法进行甲醛的检测,并进行加标回收实验. 结果表明(表10),连续流动法测定结果的加标回收率为95.5%~110.0%,初步说明测定结果准确、可靠.

      样品原值w/
      (mg·kg−1
      加入量w/
      (mg·kg−1
      测定平均值w/
      (mg·kg−1
      平均回收率/
      %
      1# 50.6 5 56.1 110.0
      20 71.6 105.0
      40 92.2 104.0
      2# 45.3 5 50.6 106.0
      20 65.9 103.0
      40 86.2 102.2
      3# 55.8 5 60.6 96.0
      20 74.9 95.5
      40 95.2 98.5
      4# 50.6 5 55.4 96.0
      20 70.2 98.0
      40 91.3 101.8
      5# 47.3 5 52.6 106.0
      20 68.4 105.5
      40 88.2 102.2

      表 10  样品测定及加标回收率(n=3)

      Table 10.  Results of determination of formaldehyde in samples (n=3)

      为进一步验证连续流动的测定结果,采用HPLC法测定5个薄片样品中的甲醛,结果见表11. 通过T检验比较两组数据,P>0.05,说明在95%置信度下,两种方法测定结果无显著性差异. 可见,本方法与HPLC法的一致性较好.

      样品w(甲醛)/(mg·kg−1
      本方法HPLC法
      1#50.649.4
      2#45.344.2
      3#55.855.3
      4#50.649.6
      5#47.346.9
      PTt0.050.75

      表 11  本方法与高效液相色谱法的比对实验结果(n=5)

      Table 11.  Results of comparison experiment between this work and HPLC(n=5)

    • 随着加热不燃烧卷烟风靡市场,薄片企业生产厂都纷纷增加了新型薄片生产线,各种类型的新型薄片产品问世,国内外市场对薄片安全指标也提出了更高要求. 甲醛沸点低,易挥发,在加热不燃烧卷烟抽吸时,对人体的安全隐患不容忽视. 本工作建立的方法具有成本低廉、前处理简单、测定快速、定量准确、检出限低等优点,具有较高的实用价值,样品只需加入水和活性炭振荡提取后过滤,便可直接上机测定,每小时可测30个样品,非常适合薄片企业生产质量监管的需要.

参考文献 (23)

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