CN111610174A - 一种含重金属的烟草基体标准物质制备方法 - Google Patents

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保志娟
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Abstract

本发明提供一种含重金属的烟草基体标准物质制备方法，包括：(1)前处理：将烟叶抽去主脉后，用剪刀将烟叶剪成碎片或细丝；(2)烘烤：将剪碎的烟叶烘烤2～3小时；(3)粉碎和筛分：将烘干的烟叶碎片用粉碎机粉碎后倒入40目筛子筛分；(4)二次粉碎和筛分：所有通过40目筛子的样品再反复粉碎2～4次，并用80目和100目筛子筛分；(5)混匀；(6)辐照；(7)分装；(8)均匀性和稳定性检验；(9)定值。本方法制备含重金属的烟草基体标准物质，可最大程度地保证了标准曲线基体和被测样品基体的一致性，减小基体效应带来的误差干扰，该标准物质具有良好的均匀性和稳定性，量值准确，使用方便。

Description

一种含重金属的烟草基体标准物质制备方法
技术领域
本发明涉及基体标准物质制备技术领域，尤其涉及一种含重金属的烟草基体标准物质制备方法。
背景技术
烟草是一种特殊的食品，因其对健康的影响而饱受争议。由于环境因素的普遍性，如同众多农产品一样，烟草种植过程中很有可能由于土壤污染，造成烟叶中重金属含量过高。第九届亚太烟草和健康会议上，一份科研报告称中国产的13个品牌卷烟检测出含有重金属，烟草中铅、砷和镉等重金属成分含量与加拿大产香烟相比最高超出三倍以上。
随着烟草生产和科研的发展，特别是吸烟与健康影响研究的深入，烟草中重金属分析研究工作受也到高度重视，欧、美、日等发达国家早在上个世纪就已经对烟草中重金属分析进行了研究。1987年美国报道的107种卷烟烟气有害成分中，砷(As)、铜(Cu)、铬(Cd)、铅(Pb)、汞(Hg)、镍(Ni)等赫然在列。1990年Hoffman清单也将砷(As)、铜(Cu)、铬(Cd)、铅(Pb)、汞(Hg)、镍(Ni)列入烟草44种有害成分中，严格控制其中含量。
多年来烟草中重金属的含量、检测方法、迁移特征及控制一直是我国广大烟草科技者关注的热点问题，也越来越为消费者、烟草企业和政府部门所关注。国内有关科研单位也积极开展了烟叶重金属分布状况和重金属检测等方面的研究，不少单位还引进了国际上较先进的自动分析检测设备开展烟草中重金属含量的检测工作。但由于各单位采用的仪器装备不同，采用的分析方法不完全统一，国内又缺乏含重金属的烟草基体标准物质对检测方法和设备进行评价和校准，致使系统之间分析数据差异大，结果可比性不强，无法为监管部门提供可靠的数据，所以准确测定烟草中重金属元素含量对于提高烟草安全性、改善质量品质乃至维护消费者身体健康都具有重要意义。
目前在对烟草样本的重金属检测过程中，也有采用重金属(镉、铬、砷、铅、汞、铜等)单元素标准溶液或混标溶液，或其他基体重金属标准物质，作为计量标准进行溯源或者校准的情况，但是由于溶液标准物质或其他基体重金属标准物质不具有烟草基体匹配程度，所以检测结果的准确性和可靠性仍值得怀疑。
使用仪器分析法检测烟草样品中的重金属含量时，必须消除由于标准溶液和样品待测液之间基体不一致所产生的基体效应干扰，基体效应干扰会使测得的样品待测元素含量存在误差。所以，在进行样品待测元素检测时，应确保标准曲线基体和待测样品基体的一致性，以减小基体效应干扰带来的误差。
标准物质(RM)(reference material)：是具有足够均匀和稳定的特定特性的物质，其特性适用于测量或标称特性检查中的预期用途，即可作为分析测量行业中的“量具”，在校准测量仪器和装置、评价测量分析方法、测量物质或材料特性值和考核分析人员的操作技术水平，以及在生产过程中产品的质量控制等领域起着不可或缺的作用。
目前该烟草中重金属成分分析的标准物质已研制成功，并于2017年获得国家二级标准物质编号，并入选国家的标准物质库。该标准物质的成功研制可确保相关烟草的重金属含量测量结果的准确、可比、可溯源，对烟草产品质量安全检测工作有着重大意义。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的基体效应干扰的缺陷，采用使用含重金属的烟草基体的标准物质，将保证烟草样品检测过程中标准曲线和待测样品基体的一致性，最大程度地减少基体效应干扰带来的误差。
一种含重金属的烟草基体标准物质制备方法，包括以下步骤：
(1)前处理：将烟叶抽去主脉后，用剪刀将烟叶剪成碎块或细丝；
(2)烘烤：将剪碎的烟叶置于35℃～45℃的低温烘箱内烘烤2～3小时，烘至用手能捻碎为止；
(3)粉碎和筛分：将烘干的烟叶碎片用粉碎机粉碎后倒入40目筛子筛分；
(4)二次粉碎和筛分：所有通过40目筛子的样品再反复粉碎2～4次，并用80目和100目筛子筛分；
(5)混匀：把全部通过100目筛子的烟草粉末置于实验室粉体混匀机中连续混匀3小时；
(6)辐照：采用放射性同位素钴-60产生的γ射线对烟草粉末样品进行辐照杀菌；
(7)分装：上述样品用预先清洗干净、晾干后的5mL透明玻璃瓶分装，每瓶5g。
(8)均匀性和稳定性检验；
(9)定值。
进一步地，如上所述的含重金属的烟草基体标准物质制备方法，在步骤(1)之前，还包括对所述烟叶的预处理，所述预处理的方法为：将采集的初烤或晾晒烟叶先用软毛刷轻轻刷净粘附于叶片上的沙粒、细土、灰尘，剪去病斑和枯焦部分。
有益效果：
本方法制备的含有重金属的烟草基体标准物质可最大程度确保校准曲线或标准溶液基体和待测样品基体的一致性，减小基体效应干扰带来的误差，该标准物质均匀性和稳定性良好，可确保相关烟草重金属含量检测结果的准确、可比、可溯源，对烟草产品质量检测工作有重要意义。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
基体效应是指在样品检测过程中，样品本身的物理、化学状态和化学组成等对被测元素的仪器特征响应值所造成的影响，简单说，就是样品内的其他共存元素对被测元素的影响，基体效应产生的原因可能是样品中不同元素间吸收、增强效应或者物理、化学效应，以及待测样品的颗粒度、不均匀性、共存元素等等，总之，基体效应的原因是复杂的，因此，在测定重金属含量时，为消除基体效应干扰，应当确保校准曲线或标准溶液的基体与待测样品的基体尽量相同或一致。
实施例：
一、制备
本实施例中，首先需要获取标准物质候选物，也就是含有重金属成分的烟草样品。
来源：采集了云南云烟87烟叶等样品，所采样品品种经过当地烟站鉴定，并根据烟叶的类型对烟叶进行晾晒和烘烤处理。采样方法按照取相同部位、相同等级的烟叶组成混合样品，并按国家等级标准进行挑选，仔细平衡。
云南烟草样品的制备：
(1)将采集的烟叶样品进行编号，登记入册。
(2)将采集样品经过初烤(或晾晒)后烟叶先用软毛刷轻轻刷净粘附于叶片上的沙粒、细土(尤其是下部叶)、灰尘，剪去病斑和枯焦部分。
(3)前处理：将烟叶抽去主脉后，用剪刀将烟叶剪成碎块或细丝；
(4)烘烤：将剪碎的烟叶置于35℃～45℃的低温烘箱内烘烤2～3小时，烘至用手能捻碎为止；
(5)粉碎和筛分：将烘干的烟叶碎片用粉碎机粉碎后倒入40目筛子筛分；
(6)二次粉碎和筛分：所有通过40目筛子的样品再反复粉碎2～4次，并用80目和100目筛子筛分；
(7)混匀：把全部通过100目筛子的烟草粉末置于实验室粉体混匀机中连续混匀3小时；
(8)辐照：采用放射性同位素钴-60产生的γ射线对烟草粉末样品进行辐照杀菌；
(9)分装：上述样品用预先清洗干净、晾干后的5mL透明玻璃瓶分装，每瓶5g。
二、均匀性和稳定性检验
(一)均匀性检验
随机抽取20瓶样品，每瓶分别称取一定质量的样品，湿法消解定容后，用电感耦合等离子体光谱(ICP-OES)和原子荧光光谱法(AFS)测定重金属元素含量，运用标准曲线法来进行均匀性检查，每瓶独立测量3次，取3次测量的平均值作为均匀性评价的测量结果。
采用单因素方差分析均匀性检验，将样品瓶间不均匀性所产生的标准偏差与方法测量的标准偏差进行比较，如不显著，则标准物质视为均匀，完成均匀性检验，并将不均匀性引入的不确定度分量计入标准物质总的不确定度中。
均匀性检验结果如表1、表2所示：
表1
Figure BDA0002524731100000061
表2方差分析结果：
Figure BDA0002524731100000062
由表中数据可得：
Figure BDA0002524731100000063
Figure BDA0002524731100000071
Figure BDA0002524731100000072
Fα(ν1,ν2)＝1.853,α＝0.05
F<Fα表明样品间不存在明显差异。
瓶间方差用下式计算：
Figure BDA0002524731100000073
式中
Figure BDA0002524731100000074
—组间方差；
Figure BDA0002524731100000075
—组内方差；n—组内测量次数。
因
Figure BDA0002524731100000076
均匀性引入的不确定度分量：u均匀性＝sbb，样品估计得到的瓶间标准偏差
Figure BDA0002524731100000077
本标准物质不均匀性引入的不确定度为0.0103mg/kg。
(二)稳定性检验
采用经典稳定性评估方案，对烟草中重金属成分分析标准物质的稳定性进行了考察。稳定性检验的试验方法采用电感耦合等离子体质谱方法，应用标准曲线分析规则(内标法)，考察标准物质在规定保存条件下，在不同的时间间隔(0,0.5,1,2,3,6,12,18个月)内样品的稳定性。
采用趋势分析法对标准物质的稳定性检测数据进行计算，判断样品的稳定性，并评估标准物质的稳定性引入的不确定度。
稳定性评价结果见表3、表4：
表3
Figure BDA0002524731100000078
Figure BDA0002524731100000081
表4数据回归分析：
Figure BDA0002524731100000082
数据分析结果表明，在18个月内，烟草中重金属成分分析标准物质回归均是不显著的，即可以有效地保证烟草基体标准物质中重金属元素量值的稳定性。
稳定性引入的不确定度为：uIts＝sb·t＝sb×18＝0.012mg/kg。
三、定值
1.方法
采用多家实验室多种方法协作定值，定值采用星形式比对路线，定值方法为电感耦合等离子体质谱法、原子荧光光谱法。
定值过程中，各个实验室从全部样品中随机抽取3个包装，从每瓶中任意取出1～3个子样，采用内标法或外标法测定所研制标准物质样品中重金属元素的含量。
2.数据分析
各个协同定值实验室数据回收后，首先进行组间可疑数据剔除，按照事先约定剔除个别实验室的个别数据；其次采用格拉布斯(Grubbs)法剔除组间可疑数据；再次采用狄克逊(Dixon)法进行组内可疑值检验，确定保留的数据；再次检验数据是否符合正态分布，最后采用科克伦(Cochran)法进行等精度检验，确定定值数据。定值结果如表5：
表5
Figure BDA0002524731100000091
除去标准物质含水率的影响，标准物质的某重金属元素的定值结果为：x＝1.03mg/kg
(四)不确定度评估
该标准物质标准值的总不确定度由三部分组成。第一部分为A类标准不确定度(ua)，第二部分是B类不确定度(ub)，第三部分是不均匀和不稳定产生的不确定度。
1.十家实验室协作定值产生的不确定度：采用方差分析来进行估算，
Figure BDA0002524731100000092
2.加样回收率引入的不确定度：
Figure BDA0002524731100000093
3.样品含水率引入的不确定度分量为：
Figure BDA0002524731100000094
4.定值引入的总不确定度：
Figure BDA0002524731100000095
5.标准溶液引入的不确定度u(w)＝0.05％。
6.标准曲线校准引入的不确定度(u校准)＝0.0159(mg/kg)
7.样品不均匀性引入的不确定度，样品稳定性引入的不确定度如前所述，都计入总的不确定度中。
合成总不确定度
Figure BDA0002524731100000101
UX＝k×u元素
表6
Figure BDA0002524731100000102
烟草中重金属成分标准物质的某元素定值结果x＝1.03±0.12(mg/kg)(p＝95％)
综上所述，本方法制备的含有重金属的烟草基体标准物质可最大程度确保标准曲线基体和待测样品基体的一致性，减小基体效应干扰带来的误差。该标准物质均匀性和稳定性良好，可确保相关烟草重金属含量测量结果的准确、可比、可溯源，对烟草产品质量检测工作有重要意义。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.一种含重金属的烟草基体标准物质制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)前处理：将烟叶抽去主脉后，用剪刀将烟叶剪成碎片或细丝；
(2)烘烤：将剪碎的烟叶置于35℃～45℃的低温烘箱内烘烤2～3小时，烘至用手能捻碎为止；
(3)粉碎和筛分：将烘干的烟叶碎片用粉碎机粉碎，倒入40目筛子筛分，反复多次；
(4)二次粉碎和筛分：所有通过40目筛子的样品再反复粉碎2～4次，并用80目和100目筛子筛分；
(5)混匀：把全部通过100目筛子的烟草粉末置于实验室粉体混匀机中连续混匀3小时；
(6)辐照：采用放射性同位素钴-60产生的γ射线对烟草粉末样品进行辐照杀菌；
(7)分装：上述样品用预先清洗干净、晾干后的5mL透明玻璃瓶分装，每瓶5g；
(8)均匀性和稳定性检验；
(9)定值，得到含重金属的烟草基体标准物质。
2.根据权利要求1所述的含重金属的烟草基体标准物质制备方法，其特征在于，在步骤(1)之前，还包括对所述烟叶的预处理，所述预处理的方法为：将采集的初烤或晾晒烟叶先用软毛刷轻轻刷净粘附于叶片上的沙粒、细土、灰尘，剪去病斑和枯焦部分。
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