CN108508100B - 同时测定再造烟叶中Li+、Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+含量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同时测定再造烟叶中Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺含量的方法，涉及色谱分析技术领域，具体涉及一种再造烟叶中阳离子的检测方法。本发明的方法包括以下步骤：(1)样品提取；(2)样品离子色谱检测；(3)定量分析。本发明的方法首次采用离子色谱法(IC法)同时测定再造烟叶中的6中阳离子的含量，具体为Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺离子的含量，并且样品前处理简便、快捷，样品分析通量大，准确性、重复性好。

Description

同时测定再造烟叶中Li+、Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+含量的 方法

技术领域

本发明涉及色谱分析技术领域，具体涉及一种再造烟叶中多种阳离子的检测方法。

背景技术

造纸法再造烟叶的生产以烟叶碎片、烟末和烟梗为主要原料，综合应用化工医药技术中浸提工艺和造纸技术中制浆、抄造等关键工艺，并采取机械及物理方法加工出拥有类似复烤叶片物理参数和含水率等的再造烟叶。造纸法再造烟叶来源于烟草，但又不同于天然烟叶，是卷烟配方不可或缺的重要原料组成部分。

再造烟叶在国外应用于卷烟配方已有60多年的历史。我国再造烟叶的工业化研究与开发，始于上世纪90年代后期。近年来，造纸法再造烟叶技术取得了长足发展，并发挥着越来越重要的作用。随着再造烟叶建设项目的不断实施和竣工投产以及国内卷烟企业陆续将再造烟叶应用于卷烟配方并不断增加比例，国内再造烟叶的产量和使用量逐年增加。目前几乎所有卷烟品牌均已使用再造烟叶，部分知名品牌使用比例已达到较高水平。从全国总的需求量来看，仍呈现不断增加的趋势。

在未来，再造烟叶不局限于作为填充型原料，还要将其视为具有减害降焦、突出某种风格等特定作用的功能型原料。再造烟叶的原料来源要不局限于用烟梗、烟末和残次烟叶，还可根据产品风格需要选用一部分优质烟叶。

再造烟叶飞速发展，使用范围越来越广。再造烟叶，作为卷烟、口含烟等烟草制品的除去烟草之外的重要原料，再造烟叶的成分及其含量的研究，对卷烟等烟草制品的配方设计数字化和原料成分数字化具有重要意义。但相应对，对再造烟叶成分的研究尚且不足。

烟叶、香精香料等生产再造烟叶的主辅料中含有Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、 Mg²⁺、Ca²⁺等多种阳离子，但烟草行业目前还没有任何标准指导再造烟叶中阳离子含量的检测。因此，有必要开发一种操作简便快捷，前处理简单的检测方法，测定再造烟叶中多种阳离子的含量。

同时，开发一种操作简便快捷，前处理简单的检测方法，测定再造烟叶中多种阳离子的含量，是卷烟产品设计数字化、配方技术数字化的需要，顺应了《世界卫生组织烟草控制框架公约》(WHO FCTC)力度不断增强的现状，为监控更多的再造烟叶制品相关成分进行技术储备，也体现烟草作为有责任心的企业，对消费者负责的态度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的方法，能快速简便地捕集再造烟叶中的6种阳离子成分(Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺)，完成样品前处理，并进行含量检测。

本发明中关注Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺在烟草中的含量，并首次在再造烟叶中发现了锂的存在，为探索在烦躁时很多人习惯性吸烟或消费烟草制品的行为，与烟草及再造烟叶的成分及其含量之间的关系，提供了一种方向。

本发明筛选了一系列不同配方组成的萃取剂，既能完全让再造烟叶中多种阳离子成分萃取完全；同时，加入的稳定剂，能使样品中的氨在室温下稳定存在，样品制备后的0-24hr内含量测定结果稳定，延长了有效样品溶液的保存时间，大大地提高了每日样品检测数量。

本发明同时测定再造烟叶中Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺含量的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)样品提取：取再造烟叶置于收集容器中，加入萃取剂，超声萃取或振荡萃取后，萃取液过滤膜，收集过滤后的萃取液作为样品置于色谱瓶中，待检测；

所述萃取剂包括水，所述萃取剂还包括稳定剂、醇类、酸类中的一种或多种；

所述稳定剂为液体稳定剂或固体稳定剂；

所述液体稳定剂为醇类、酮类、醛类中的一种或多种；

所述固体稳定剂为多聚甲醛；

当稳定剂为液体稳定剂时，所述萃取剂中稳定剂、醇类、酸类和水体积比为0～1000:0～1000:0～100:1000；

当稳定剂为固体稳定剂时，所述萃取剂中醇类、酸类和水体积比为0 ～1000:0～100:1000，稳定剂与水的质量体积比为0～5:1000(g/mL)；

(2)样品离子色谱(IC)法检测：用离子色谱仪对样品进行分离检测；

(3)定量分析：采用外标法对检测结果进行定量分析，计算得到再造烟叶中Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺的含量。

其中，再造烟叶包括：包含了烤烟、白肋烟、香料烟等类型。测定前所有再造烟叶样品均密封储存在冰箱中(4℃)。分析前将待分析样品在室温下解冻放置常温，剪成细小的碎片，备用。

优选地，所述酮类包括丙酮或丁酮；所述醛类包括甲醛、乙醛或丙醛。

优选地，所述醇类包括甲醇、乙醇或丙三醇；所述酸类包括硝酸、盐酸、硫酸或高氯酸。

优选地，所述步骤(1)中收集容器的材质为耐酸耐碱的塑料。

优选地，所述收集容器为具塞容器。

优选地，所述具塞容器包括具塞三角瓶或具塞柱形瓶。

优选地，所述具塞容器的材质为聚乙烯(PE)或聚四氟乙烯(PETT)。

优选地，所述步骤(1)中再造烟叶的称取量为0.01～10g，所述收集容器容量为50～500mL；所述萃取剂的用量为5～100mL，萃取时间为 10～60min。

优选地，步骤(1)中萃取与过滤之间间隔时间不大于10min。

优选地，所述步骤(1)中滤膜为水相滤膜；所述滤膜孔径为0.22或 0.45μm。

优选地，所述步骤(1)中滤膜为聚醚砜(PES)滤膜、亲水型聚偏氟乙烯(PVDF)滤膜或尼龙66滤膜。

优选地，所述步骤(2)中采用的色谱仪为ICS-5000或ICS-3000等离子色谱仪；

色谱柱为CS12A或CS16或CS19阳离子分析柱，并配备其对应的保护柱(预柱)：CG12A或CG16或CG19阳离子保护柱；

流速为0.5-2.0mL/min；

进样量为25～100μL；

柱温为20～39℃；

检测池温度为20-39℃；

检测器为电导检测器；

抑制器为CSRS-II；

抑制器电流为2-300mA；

洗脱梯度为(MSA)0.001-0.035mol/L MAS(甲烷磺酸)等度洗脱或合适的梯度洗脱程序。即以甲烷磺酸与水的混合溶液作为洗脱液进行洗脱，混合溶液中甲烷磺酸的浓度为0.001-0.035mol/L。

优选地，所述色谱柱为CS19分析柱，配备CG19保护柱(预柱)；

流速为0.8～1.0mL/min；

柱温为30℃或35℃；

检测池温度为35℃。

优选地，所述步骤(3)定量分析包括以下步骤：

①配制一系列含有不同浓度目标物的标准物的标准溶液，采用IC法建立标准工作曲线，用于样品的定量检测；所述目标物为Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、 K⁺、Mg²⁺和Ca²⁺；

②样品中的阳离子含量按式(1)计算，式(1)如下：

C_i＝C_i测*V/n.................................................(1)

式中，C_i为每克待测再造烟叶中阳离子物质i的质量，单位为μg/g，结果精确到0.1μg/g；

C_i测为IC测定所得的阳离子物质i的含量，单位为μg/mL；

V为萃取溶剂体积，单位为mL；

n为进行本次分析的再造烟叶的重量，单位为g；

③取两个平行样品的算术平均值作为测试结果，即得到待测再造烟叶中Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺的含量。

本发明同时测定再造烟叶中多种阳离子含量的方法具有如下优点：

1、本发明填补了现有技术空白，首次测定了再造烟叶中锂含量，并首次同时测定再造烟叶中的6种多种碱金属、碱土金属等成分的含量，具体为Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺离子的含量。

2、本发明具有样品前处理简便、快捷，样品分析通量大，且准确性、重复性好的特点。

3、常规检测所用的萃取容器为玻璃具塞三角瓶，本发明中，由于萃取的具塞容器材质优选为耐酸耐碱的塑料，优选为聚乙烯(PE)、聚四氟乙烯(PETT)等，可避免在实验过程中由于容器材质的因素，引入Na⁺离子等干扰物质，影响检测的准确性，导致再造烟叶中的Na⁺离子的含量检测值偏高的系统误差。

4、本发明提供了多种萃取剂的配方组成选择。现行烟草行业标、文献、专利报道的氨的离子色谱法检测方法中，多用盐酸水溶液作为萃取剂，但盐酸和硫酸属于易制毒化学品，供应商、使用者在资质上有一定限制。本发明中，可以用硝酸来配制萃取剂，在检测试剂的可获得性上，提供了便利。

5、通常，再造烟叶中的NH₄ ⁺离子的含量检测值会随着样品在空气中放置时间的增加而上升，导致检测结果不准确。本发明中，选用的萃取剂的配方组成，有可以稳定样品中NH₄ ⁺离子的作用，24hr内，样品中NH₄ ⁺离子的含量检测值稳定性较好。

附图说明

图1为实施例1中同时测定再造烟叶中Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺和Ca²⁺含量的方法中标准溶液的色谱图。

图2为实施例2中同时测定再造烟叶中Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺和Ca²⁺含量的方法中再造烟叶A的色谱图。

图3为实施例2中同时测定再造烟叶中Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺和Ca²⁺含量的方法中再造烟叶A的部分放大色谱图。

图4为实施例3中同时测定再造烟叶中Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺和Ca²⁺含量的方法中再造烟叶B的色谱图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

本实施例的再造烟叶中Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺的含量的方法中标准样品溶液的检测按以下步骤进行：

(1)标准溶液样品制备条件：

使用聚乙烯(PE)容量瓶，用萃取剂配制Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺、 Ca²⁺离子浓度均为2μg/mL的标准溶液。

萃取剂为：

乙醇：硝酸：水，按200mL：0.5mL：1000mL混合。

室温振荡10min后，萃取液通过0.45μm亲水型聚偏氟乙烯 (PVDF)滤膜，收集过滤后的萃取液作为样品置于离子色谱瓶中，待检测。

(2)样品离子色谱IC检测条件：

色谱柱：CS12A分析柱配备CG12A保护柱；流速：0.8mL/min；进样量：100μL；柱温：35℃；检测池温度：35℃；检测器：电导检测器；抑制器：CSRS-II；抑制器电流：80mA；洗脱程序：如表1所示；所得色谱图如图1所示。

表1 本实施例的标准溶液检测的梯度洗脱程序

实施例2

本实施例的同时测定再造烟叶中Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺含量的方法按以下步骤进行：

(1)样品准备：再造烟叶A，测定前所有再造烟叶样品均密封储存在冰箱中(4℃)。分析前将待分析样品在室温下解冻放置常温，剪成细小的碎片，备用。

(2)样品提取：准确称取0.3g再造烟叶A，放入250mL具塞聚四氟乙烯三角瓶中，加入50mL萃取剂，室温振荡萃取40min，放置5min后，萃取液通过0.22μm亲水型聚偏氟乙烯(PVDF)滤膜过滤，收集过滤后的萃取液作为样品置于离子色谱瓶中，待检测。

其中，萃取剂为：

多聚甲醛：乙醇：盐酸：水，按0.3g：1000mL：1.7mL：1000mL 混合。

(3)样品离子色谱检测：色谱柱：CS12A分析柱配备CG12A保护柱；流速：1.0mL/min；进样量：100μL；柱温：30℃；检测池温度： 35℃；检测器：电导检测器；抑制器：CSRS-II；抑制器电流：18mA；梯度洗脱程序：如表2所示；所得色谱图如图2、图3所示。

采用实施例1中标准溶液样品制备条件制备标准溶液样品，并采用本实施例步骤(3)中离子色谱检测的同样参数绘制标准曲线。

表2 本实施例中梯度洗脱程序

(4)定量分析：采用式(1)对所得结果进行计算，式(1)如下：

C_i＝C_i测*V/n.................................................(1)

式中，C_i为每克待测再造烟叶中阳离子物质i的质量，单位为μg/g，结果精确到0.1μg/g；

C_i测为IC测定所得的阳离子物质i的含量，单位为μg/mL；

V为萃取溶剂体积，单位为mL；

n为进行本次分析的再造烟叶的重量，单位为g。

取两个平行样品的算术平均值作为测试结果，即得到待测再造烟叶中Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺的含量，本实施例的测定结果见表3。

表3 再造烟叶中Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺离子含量测定结果

上述表3中的测定结果为步骤(2)样品提取后立即进行步骤(3) 离子色谱检测所得到的，按照上述操作步骤，步骤(2)样品提取所得样品室温放置24hr后，在进行步骤(3)离子色谱检测，所得结果与上述测定结果无显著性差异(p＞0.05)。

实施例3

本实施例的同时测定再造烟叶中Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺含量的方法按以下步骤进行：

(1)样品准备：再造烟叶B，测定前所有再造烟叶样品均密封储存在冰箱中(4℃)。分析前将待分析样品在室温下解冻放置常温，剪成细小的碎片，备用。

(2)样品的提取：准确称取0.05g再造烟叶B，放入250mL具塞聚乙烯三角瓶中，加入20mL萃取剂，室温振荡萃取50min，放置2min 后，萃取液通过0.22μm聚醚砜(PES)滤膜过滤，收集过滤后的萃取液作为样品置于离子色谱瓶中，待检测。

其中，萃取剂为：

甲醛：甲醇：乙醇：硫酸：水，按0.5mL：100mL：100mL：2mL： 1000mL混合。

(3)样品离子色谱IC检测：色谱柱：CS12A分析柱配备CG12A 保护柱；流速：2.0mL/min；进样量：100μL；柱温：35℃；检测池温度：39℃；检测器：电导检测器；抑制器：CSRS-II；抑制器电流：80mA；梯度洗脱程序：(MSA)0.020mol/L MAS等度洗脱；所得色谱图如图4 所示。

采用实施例1中标准溶液样品制备条件制备标准溶液样品，并采用本实施例步骤(3)中离子色谱检测的同样参数绘制标准曲线。

(4)定量分析：采用式(1)对所得结果进行计算。

取两个平行样品的算术平均值作为测试结果，即得到待测再造烟叶中Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺的含量，本实施例的测定结果见表3。

上述表3中的测定结果为步骤(2)样品提取后立即进行步骤(3)离子色谱检测所得到的，按照上述操作步骤，步骤(2)样品提取所得样品室温放置12hr后，在进行步骤(3)离子色谱检测，所得结果与上述测定结果无显著性差异(p＞0.05)。

实施例4

本实施例的同时测定再造烟叶中Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺含量的方法与实施例2的不同之处在于：

萃取剂为：丁酮：甲醛：丙三醇：硫酸：水，按4mL：20mL：1000 mL：0.5mL：1000mL混合；

使用的色谱柱为CS16，保护柱为CG16；流速：1.2mL/min；

洗脱梯度：如表4所示。

采用实施例1中标准溶液样品制备条件制备标准溶液样品，并采用本实施例步骤(3)中离子色谱检测的同样参数绘制标准曲线。

表4 本实施例中梯度洗脱程序

实施例5

本实施例的同时测定再造烟叶中Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺含量的方法，与实施例2的不同之处在于：

萃取剂为：丁酮：甲醛：丙三醇：硫酸：水，按4mL：20mL：1000 mL：0.5mL：1000mL混合；

使用的色谱柱为CS19，保护柱为CG19；流速：1.5mL/min；

洗脱梯度为0.008mol/L MAS等度洗脱。

实施例6

本实施例的同时测定再造烟叶中Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺含量的方法，与实施例2的不同之处在于：

萃取剂为：丙酮：甲醇：丙三醇：硫酸：水，按5mL：1000mL： 0.1mL：10mL：1000mL混合。

实施例7

本实施例的同时测定再造烟叶中Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺含量的方法，与实施例2的不同之处在于：

萃取剂为：甲醇：丙三醇：高氯酸：水，按500mL：1mL：0.1mL： 1000mL混合。

实施例8

本实施例的同时测定再造烟叶中Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺含量的方法，与实施例2的不同之处在于：

萃取剂为：硝酸：水，按1.7mL：1000mL混合。

实施例9

本实施例的同时测定再造烟叶中Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺含量的方法，与实施例2的不同之处在于：

萃取剂为：丙酮：盐酸：水，按1mL：3mL：1000mL混合。

实施例10

本实施例的同时测定再造烟叶中Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺含量的方法，与实施例2的不同之处在于：

萃取剂为：乙醇：水，按100mL：1000mL混合。

采用上述实施例的方法均能够同时有效检测到上述六种离子(Li⁺、 Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺)，方便简洁。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种同时测定再造烟叶中Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺含量的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

(1)样品提取：取再造烟叶置于收集容器中，加入萃取剂，超声或振荡萃取后，萃取液过滤膜，收集过滤后的萃取液作为样品置于色谱瓶中，待检测；

所述收集容器的材质为耐酸耐碱的塑料；

所述萃取剂为：多聚甲醛：乙醇：盐酸：水，按0.3g：1000mL：1.7mL：1000mL混合；

或所述萃取剂为：丁酮：甲醛：丙三醇：硫酸：水，按4mL：20mL：1000mL：0.5mL：1000mL混合；

或所述萃取剂为：丙酮：甲醇：丙三醇：硫酸：水，按5mL：1000mL：0.1mL：10mL：1000mL混合；

萃取剂为：丙酮：盐酸：水，按1mL：3mL：1000mL混合；

(2)样品离子色谱检测：用离子色谱仪对样品进行分离检测；

(3)定量分析：采用外标法对检测结果进行定量分析，计算得到再造烟叶中Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺的含量；

所述步骤(2)中采用的色谱仪为ICS-5000离子色谱仪或ICS-3000离子色谱仪；

色谱柱为CS12A或CS16或CS19阳离子分析柱，并配备其对应的保护柱：CG12A或CG16或CG19阳离子保护柱；

流速为0.5-2.0mL/min；

进样量为10～100μL；

柱温为20～39℃；

检测池温度为20～39℃；

检测器为电导检测器；

抑制器为CSRS-II；

抑制器电流为2-300mA；

洗脱梯度为0.001-0.035mol/L甲烷磺酸等度洗脱或合适的梯度洗脱程序。

2.根据权利要求1所述的同时测定再造烟叶中Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺含量的方法，其特征在于：所述步骤(1)中收集容器为具塞容器。

3.根据权利要求1所述的同时测定再造烟叶中Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺含量的方法，其特征在于：所述步骤(1)中再造烟叶的称取量为0.01～10g，所述收集容器容量为50～500mL；所述萃取剂的用量为5～100mL，萃取时间为10～60min。

4.根据权利要求1所述的同时测定再造烟叶中Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺含量的方法，其特征在于：所述步骤(1)中滤膜为水相滤膜；所述滤膜孔径为0.22或0.45μm。

5.根据权利要求1所述的同时测定再造烟叶中Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺含量的方法，其特征在于：所述步骤(1)中滤膜为聚醚砜滤膜、亲水型聚偏氟乙烯滤膜或尼龙66滤膜。

6.根据权利要求1所述的同时测定再造烟叶中Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺含量的方法，其特征在于：所述色谱柱为CS19分析柱，配备CG19保护柱；

流速为0.8～1.0mL/min；

柱温为30℃或35℃；

检测池温度为35℃。

7.根据权利要求1所述的同时测定再造烟叶中Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺含量的方法，其特征在于：所述步骤(3)定量分析包括以下步骤：

①配制一系列含有不同浓度目标物的标准物的标准溶液，采用IC法建立标准工作曲线，用于样品的定量检测；所述目标物为Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺和Ca²⁺；

②样品中的阳离子含量按式(1)计算，式(1)如下：

C_i＝C_i测*V/n.................................................(1)

式中，C_i为每克待测再造烟叶中阳离子物质i的质量，单位为μg/g，结果精确到0.1μg/g；

C_i测为IC测定所得的阳离子物质i的含量，单位为μg/mL；

V为萃取溶剂体积，单位为mL；

n为进行本次分析的再造烟叶的重量，单位为g；

③取两个平行样品的算术平均值作为测试结果，即得到待测再造烟叶中Li⁺、Na⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺的含量。

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