CN102841158A - 一种用氨基酸分析仪测定卷烟主流烟气中的氨的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用氨基酸分析仪测定卷烟主流烟气中的氨的方法，根据氨与茚三酮显色反应的选择专一性，利用氨基酸分析仪的设计原理，通过对氨基酸分析方法的改进，建立了使用氨基酸分析仪及其柱后自动衍生装置测定卷烟主流烟气中氨的分析方法，并成功避免了困扰离子色谱分析的钠离子干扰问题，简便、快速、准确，适用于实际卷烟烟气样品的分析检测。

Description

一种用氨基酸分析仪测定卷烟主流烟气中的氨的方法

技术领域

本发明属于分析化学领域，具体涉及一种用氨基酸分析仪测定卷烟主流烟气中的氨的方法。

背景技术

氨是一种无色、具有刺激性的碱性气体。因其在建筑设计、空调设计等方面的广泛使用，使其和甲醛一样成为室内空气重要污染物。氨对所接触的皮肤组织都有腐蚀和刺激作用，可以吸收皮肤组织中的水分，使组织蛋白变性，并使组织脂肪皂化，破坏细胞膜结构。环境中低含量的氨气（10μg/m³）就会引起上呼吸道敏感的人咽喉刺激感、呼吸急促，高含量的氨气（750 mg/m³）甚至可能引发慢性阻塞性肺病，长期吸入会对人体造成较严重的危害甚至死亡。我国早在2002 年就已将氨列入室内空气监测指标。

卷烟烟气中的氨主要来源于烟叶中的氨基酸、蛋白质、硝酸盐和铵盐，是控制卷烟吃味、劲头的重要物质。氨作为烟气中的一种主要有害物质被列入了霍夫曼清单，也是国内烟草行业卷烟安全性质量评价的重要指标之一。

 氨的测定主要有分光光度法，容量法，电极法，气相色谱法，离子色谱法等。其中，比色法及容量法过程繁琐费时，干扰较为严重；氨电极法样品前处理较复杂，测量易受环境影响；气相色谱法操作繁琐，线性范围窄。而离子色谱法因具有选择性好，灵敏、快速、简便等优点，在氨的测定方面得到了广泛的应用。

    但该方法极易受到与其保留时间相近的钠离子的干扰。尤其当钠离子含量相对铵离子较高时，钠离子的拖尾将直接影响铵离子定量准确性(王希琴等在2005年分析测试学报中曾报道当Na⁺与NH₄ ⁺浓度比大于3时，氨的回收率小于80%，只有当Na⁺与NH₄ ⁺浓度比小于1.5时回收率才能大于95%。所以该方法在遇到高钠低氨的样品时分析结果就会不理想。由于玻璃器皿及剑桥滤片中本身钠离子的普遍存在，钠离子的干扰很难避免。

氨基酸分析仪作为一种氨基酸分析的经典专用仪器，采用阳离子交换柱将具有不同pKa值的氨基酸逐一分离。分离后的氨基酸进入仪器的柱后衍生反应检测单元，与茚三酮在高温下(130℃)快速反应生成显示物质对其进行检测。其中伯胺基酸被氧化脱去氨基和羧基，生成相应的醛，茚三酮本身则被还原成还原茚三酮，后者在与另一个分子的茚三酮和氨作用生成兰紫色物质，其最大吸收波长为570nm。

本发明利用氨与茚三酮衍生化试剂反应的特殊性质，采用氨基酸分析仪，在原有氨基酸分析方法基础上，通过优化色谱分析条件，实现了使用氨基酸分析仪及其柱后自动衍生反应检测装置对卷烟主流烟气中的氨的全自动分离、衍生分析测定，该方法简便、快速、准确，重复性好，并且避免了离子色谱分析中常见钠离子的干扰，适用于实际卷烟样品的分析检测。

发明内容

要解决的技术问题：

本发明的目的在于克服上述现有技术之不足，利用氨与茚三酮显色反应的选择专一性，避免了常见离子色谱分析中钠离子的干扰；建立了一种使用配备有茚三酮柱后衍生系统的氨基酸分析仪测定卷烟主流烟气中氨的分析方法，实现了氨与茚三酮衍生反应的自动化，确保了方法的重复性。通过调节一系列色谱分析条件，将在氨基酸分析中作为杂质峰出现的峰型不规整、难以准确定量、且出峰时间较晚的氨峰(游离氨基酸分析在40min左右，水解分析在90min)进行了准确定量分析，方法简便快速，无钠离子的干扰现象，适用于实际烟气样品分析。

技术方案：

本发明用氨基酸分析仪测定卷烟主流烟气中的氨的方法，包括以下步骤：

（1）主流烟气中氨气样品的捕集、制备

     将样品卷烟在22±1℃、相对湿度60%±2%条件下平衡48h，在温度22±2℃、相对湿度60%±5%条件下，用SM450型直线型吸烟机，抽吸的条件为每口抽吸2s，体积35 mL，每口间隔58s，按照YC/T 377-2010规定的标准条件，收集主流烟气和空白样品，每个孔道抽吸4支卷烟，在滤片夹持器和抽气口之间连接装有20 mL 0.01mol/L HCl 吸收液的吸收瓶，用1张剑桥滤片和吸收瓶捕集卷烟主流烟气；

     吸烟结束后，把捕集有粒相成分的滤片及擦拭捕集器用的1/4滤片一起放入100mL磨口三角瓶中，准确加入 20 mL 吸收液；将盖好瓶塞的磨口三角瓶放在振荡器上，室温下震荡萃取40min，用滤纸过滤提取液，分别准确移取澄清滤液与吸收瓶中的烟气吸收液各5mL，合并置入25mL容量瓶中，用吸收液定容至刻度；摇匀后用0.22μm的水系滤膜过滤后装入色谱瓶后准备上机分析；

（2）用配备有茚三酮柱后衍生系统的氨基酸分析仪自动分离、衍生，测定烟气样品中的氨。

氨基酸分析仪色谱条件为：色谱柱：SYKNM LCAK06/Na；衍生化试剂茚三酮溶液流速：0. 25mL/ min，流入起止时间：2-8 min；检测波长：570nm；反应温度：138℃ ，进样量：50μL；进样前空闲时间：8min；

洗脱条件为：0-5min 用0.45 ml/min缓冲液B洗脱，5-8.5min 用0.45 ml/min 再生液D洗脱，8.5-15.5 min 用0.45 ml/min缓冲液A洗脱；

柱温程序为：0-4min ，从58℃升至74℃，保持6min，10-14min，从74℃升至58℃，再保持1.4min；

其中缓冲液A为pH=3.45 ，0.12N的柠檬酸钠溶液，缓冲液B为pH=10.85 ,0.20N的柠檬酸钠溶液，再生液D为0.5N的氢氧化钠溶液。

本发明与现有技术相比，达到的有益效果：

（1）建立了一个使用配备有茚三酮柱后衍生系统的氨基酸分析仪测定卷烟主流烟气中氨的分析方法，此方法具有准确性、灵敏度高及重现性好等特点，可以快速检测主流烟气中氨的含量。

    用系列标准溶液及样品吸收液作为标准样品空白进行氨基酸分析仪上机分析，采用扣除试剂空白，标准曲线过原点的方式对峰面积（Y）与浓度（X，μg/mL）进行线性回归，得NH₄ ⁺的回归方程。实验结果表明，该方法在0.1001~1.2019 μg/mL浓度范围内有良好的线性关系(Y=3444.76985X，r²=0.99958)。将最低浓度标准品平行测定11次，所得测定结果标准偏差的3倍作为测定结果的检出限，检测限为0.145μg/cig，远低于实际样品中氨的含量，说明本发明方法的灵敏度较高。

 抽吸相同卷烟样品10份，4支/份，分成2组，一组5份。其中一组按照1.2.1的实验条件平行测定5次，计算方法的重复性，另外一组样品分别加入40.0664 ug的NH₄ ⁺对照品，根据标样加入量、加标前后样品的测定量计算回收率，通过在卷烟抽吸过程中进行空白试验的方法排除环境中氨的干扰。结果表明茄尼醇的精密度测定RSD为1.25%，回收率为97.6%，说明本发明方法的准确性较高，重复性好。

（2）本发明利用氨与茚三酮显色反应的选择专一性，避免了常见离子色谱分析中钠离子的干扰，无高钠低氨样品测定不理想的局限性。

（3）采用氨基酸分析的专业仪器对卷烟主流烟气中的氨进行定量分析，可以实现氨与茚三酮衍生反应的自动化，保证了分析的准确性和良好的重现性。

附图说明

图1 吸烟系统连接方式示意图；

图2为本发明茚三酮和氨的反应原理图；

图3为本发明实施例1中的标样(a)、烟样氨离子(b)色谱图。

具体实施方式

    本发明通过以下具体实例作进一步描述，但并不限制本发明。

实施例1：

不同类型卷烟样品主流烟气中氨的氨基酸分析仪测定

一、测定仪器和实施条件：

1.1 氨基酸分析仪色谱条件

  S-433D氨基酸分析仪-双波长紫外检测器，配Clarity Amino软件(德国SYKNM公司)；色谱柱：SYKNM LCAK06/Na（4.6×150mm）；茚三酮溶液流速：0. 25mL/ min，流入起止时间：2-8min；检测波长：570nm；反应温度：138℃ 进样量：50μL；进样前空闲时间：8min，洗脱条件和柱温程序见表1和表2所示。

辅助类仪器：

SM450直线型吸烟机（英国CERULEAN公司）；电子天平（瑞士Merrier Toledo公司，AB104-S，max 220 g，d=0.1 mg）；KS多用调速摇床振荡器(北京科伟科技仪器有限公司)；超纯水系统(美国Millipore公司,Milli-Q Element)；

1.3 试剂和样品：

氯化铵（成都金山化学试剂有限公司，纯度＞99.8%）；异丙醇（德国默克公司，色谱纯）；盐酸(昆山金城试剂有限公司，质量分数36-38% )；聚醚砜针式滤头(天津市津腾实验设备有限公司，0. 22 μm)；

缓冲液A 为pH=3.45 ，0.12N的柠檬酸钠溶液，缓冲液B 为pH10.85 0.20N的柠檬酸钠溶液，再生液D 为0.5N的氢氧化钠溶液；茚三酮试剂及其还原剂(德国SYKNM公司)，使用前将茚三酮试剂与配备的还原剂在充氮气排除氧气的情况下充分混合，放置过夜后作为衍生化反应需要的茚三酮溶液使用；卷烟为烤烟型、混合型商品卷烟。

二、卷烟样品主流烟气中氨的分析方法

2. 1 样品制备

    将样品卷烟在(22±1)℃、相对湿度60%±2%条件下平衡48h，在温度(22±2)℃、相对湿度60%±5%条件下，用SM450型直线型吸烟机按照YC/T 377-2010规定的标准条件，抽吸收集主流烟气和空白样品。每个孔道抽吸4支卷烟，在滤片夹持器和抽气口之间连接装有20 mL 吸收液(0.01mol/L HCl)的吸收瓶，用1张剑桥滤片和吸收瓶捕集卷烟主流烟气。

     吸烟结束后，把捕集有粒相成分的滤片及擦拭捕集器用的1/4滤片一起放入100mL磨口三角瓶中，准确加入 20 mL 吸收液。将盖好瓶塞的磨口三角瓶放在振荡器上，室温下震荡萃取(160r/min)40min；用滤纸过滤提取液，分别准确移取澄清滤液与吸收瓶中的烟气吸收液各5ml合并置入25mL容量瓶中，用吸收液定容至刻度；摇匀后用0.22μm的水系滤膜过滤后装入色谱瓶后准备上机分析。

标准溶液的配制及定量

 采用氯化铵做标准品，按照标准YC/T 377-2010方法，用样品吸收液(0.01mol/L的HCl溶液)配置NH₄ ⁺浓度为：0.1 μg/mL，0.3 μg/mL，0.5μg/mL，0.7 μg/mL，1.0μg/mL，1.2 μg/mL的标准曲线。采用比较标准与样品保留时间和标样添加法定性，外标法定量，标样和样品的谱图如附图2所示。

不同类型卷烟样品主流烟气中氨的分析

用氨基酸分析仪对10种国产市售混合型及烤烟型卷烟主流烟气中氨含量进行了测定，结果见表3。

实施例2：

方法的重复性、回收率测定

    抽吸相同卷烟样品10份，4支/份，分成2组，一组5份。其中一组按照1.2.1的实验条件平行测定5次，计算方法的重复性，另外一组样品分别加入40.0664 ug的NH₄ ⁺对照品，根据标样加入量、加标前后样品的测定量计算回收率，通过在卷烟抽吸过程中进行空白试验的方法排除环境中氨的干扰。结果表明茄尼醇的精密度测定RSD为1.25%，回收率为97.6%，说明本发明的方法的准确性高，重复性好。

Claims (2)

1.一种用氨基酸分析仪测定卷烟主流烟气中的氨的方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）主流烟气中氨气样品的捕集、制备

     将样品卷烟在22±1℃、相对湿度60%±2%条件下平衡48h，在温度22±2℃、相对湿度60%±5%条件下，用SM450型直线型吸烟机，抽吸的条件为每口抽吸2s，体积35 mL，每口间隔58s；

按照YC/T 377-2010规定的标准条件，收集主流烟气和空白样品，每个孔道抽吸4支卷烟，在滤片夹持器和抽气口之间连接装有20 mL 0.01mol/L HCl 吸收液的吸收瓶，用1张剑桥滤片和吸收瓶捕集卷烟主流烟气；

     吸烟结束后，把捕集有粒相成分的滤片及擦拭捕集器用的1/4滤片一起放入100mL磨口三角瓶中，准确加入 20 mL 吸收液，将盖好瓶塞的磨口三角瓶放在振荡器上，室温下震荡萃取40min，用滤纸过滤提取液，分别准确移取澄清滤液与吸收瓶中的烟气吸收液各5mL，合并置入25mL容量瓶中，用吸收液定容至刻度；摇匀后用0.22μm的水系滤膜过滤后装入色谱瓶后准备上机分析；

（2）用配备有茚三酮柱后衍生系统的氨基酸分析仪自动分离、衍生，测定烟气样品中的氨。

2.根据权利要求1所述的一种用氨基酸分析仪测定卷烟主流烟气中的氨的方法，其特征在于：氨基酸分析仪色谱条件为：色谱柱：SYKNM LCAK06/Na；衍生化试剂茚三酮溶液的流速：0. 25mL/ min，流入起止时间：2-8 min；检测波长：570nm；反应温度：138℃ ，进样量：50μL；进样前空闲时间：8min；

洗脱条件为：0-5min 用0.45 ml/min缓冲液B洗脱，5-8.5min 用0.45 ml/min 再生液D洗脱，8.5-15.5 min 用0.45 ml/min缓冲液A洗脱；

柱温程序为：0-4min ，从58℃升至74℃，保持6min，10-14min，从74℃升至58℃，再保持1.4min；

其中缓冲液A为pH=3.45 ，0.12N的柠檬酸钠溶液，缓冲液B为pH=10.85 ，0.20N的柠檬酸钠溶液，再生液D为0.5N的氢氧化钠溶液。

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