王永梅，張昌壯，劉麗竹，張玉璞，高文全

(吉林省煙草產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站，長(zhǎng)春 130033)

氨是卷煙煙氣中一種主要化學(xué)成分，對(duì)控制卷煙吃味和勁頭有重要作用，但過(guò)量的氨會(huì)刺激人體的呼吸系統(tǒng)。氨既是霍夫曼清單44種煙氣有害成分之一，也是我國(guó)煙草行業(yè)評(píng)價(jià)卷煙危害性的重要指標(biāo)［1］。我國(guó)煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) YC／T 377–2010 采用離子色譜法測(cè)定卷煙主流煙氣中的氨，但在實(shí)際樣品測(cè)試過(guò)程中，銨離子峰存在拖尾現(xiàn)象。馬雁軍等［2］采用CS16分析柱代替CS12A柱進(jìn)行測(cè)定，實(shí)現(xiàn)了實(shí)際樣品中銨離子與甲胺、乙胺離子峰的真正分離，得到了滿意的分析結(jié)果。煙堿是煙草中特有的物質(zhì)之一，卷煙煙氣中的煙堿與吸煙成癮性有重要關(guān)系［3］。目前國(guó)內(nèi)外測(cè)定煙堿主要采用液相色譜法［4–5］和氣相色譜法［6–7］，GB／T 23355–2009 采用氣相色譜法測(cè)定卷煙總粒相物中煙堿的含量。因?yàn)闊焿A由一個(gè)吡啶環(huán)和一個(gè)氫化吡咯環(huán)構(gòu)成，屬二級(jí)弱堿，可以捕獲兩個(gè)質(zhì)子［8–9］。Ayers等［10］采用離子色譜法測(cè)定了水中煙堿的含量，利用紫外檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)。目前還沒(méi)有采用離子色譜和電導(dǎo)檢測(cè)器測(cè)定煙堿的報(bào)道，筆者首次采用離子色譜法同時(shí)測(cè)定卷煙主流煙氣中氨和煙堿的含量，不僅解決了氨測(cè)定中峰拖尾的問(wèn)題，同時(shí)為煙堿的測(cè)定提供了一種新的參考方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1．1 主要儀器與試劑

離子色譜儀：ICS 5000型，配有自動(dòng)進(jìn)樣器，電導(dǎo)檢測(cè)器，陽(yáng)離子抑制器，美國(guó)Dionex公司；

吸煙機(jī)：SM 450型，英國(guó)Cerulean公司；超純水器：Synergy UV型，法國(guó)Millipore公司；電 子 天 平：BS124S型，感 量 0.1 mg，德 國(guó)Sartorius公司；

回旋式振蕩器：HY–5型，江蘇省金壇市金城國(guó)勝實(shí)驗(yàn)儀器廠；

鹽酸：優(yōu)級(jí)純，北京化工廠；

銨離子標(biāo)準(zhǔn)溶液：1 000 μg／mL，國(guó)防科技工業(yè)應(yīng)用化學(xué)一級(jí)計(jì)量站；

煙堿標(biāo)準(zhǔn)品：20 mg／支，國(guó)家煙草質(zhì)檢中心；卷煙樣品：市場(chǎng)隨機(jī)抽樣；

實(shí)驗(yàn)用水為超純水(電阻率為18 MΩ·cm)。

1．2 樣品處理方法

使用直線型吸煙機(jī)，每孔道抽吸4支卷煙，在捕集阱內(nèi)加入20 mL的10 mmol／L鹽酸，按照GB／T 19609規(guī)定要求進(jìn)行抽吸。抽吸完后，將44 mm濾片放入50 mL萃取瓶中，使用四分之一濾片(44 mm)擦拭捕集器，一起置于萃取瓶中，加入20 mL 的 10 mmol／L 鹽酸。以 160 r／min振蕩萃取30 min。萃取完成后，從捕集阱和萃取瓶中各移取5 mL溶液置于容量瓶中，定容至25 mL，取定容液過(guò)0.45 μm的水相濾膜，裝入色譜瓶待離子色譜分析?？瞻讟悠吠耆凑涨笆龇椒ㄖ苽?，抽吸時(shí)卷煙不點(diǎn)燃。

1．3 色譜條件

色譜柱：IonPac CS17陽(yáng)離子分析柱(250 mm×4 mm，美國(guó)Dionex公司)，IonPac CG17陽(yáng)離子保護(hù)柱(50 mm×4 mm，美國(guó)Dionex公司)；抑制電流：74 mA；流速：1.0 mL／min；流動(dòng)相：梯度洗脫，0～13.5 min，1.5 mmol／L 甲磺酸 –0.5% 乙腈混合溶 液 (99.5∶0.5)，13.5～28 min，25 mmol／L甲 磺酸 –0.5% 乙腈 混合 溶 液 (99.5∶0.5)，28～30 min，1.5 mmol／L 甲 磺 酸 –0.5% 乙 腈 混 合 溶 液(99.5∶0.5)；柱溫：40℃；檢測(cè)器溫度：40℃；進(jìn)樣體積：25 μL。

2 結(jié)果與討論

2．1 樣品處理方法的優(yōu)化

2.1.1 煙氣捕集效率

為驗(yàn)證主流煙氣中氨和煙堿的捕集效率，串聯(lián)三只捕集瓶，每瓶中加入20 mL的10 mmol／L鹽酸，抽吸結(jié)束后，分別取三只捕集瓶中溶液，用離子色譜法測(cè)定銨和煙堿含量。由于分布在氣相中的氨比例很低，而煙堿主要存在于粒相物中［11］，因此不經(jīng)稀釋直接對(duì)捕集液進(jìn)行測(cè)定，平行測(cè)定了3個(gè)樣品，均只在第一個(gè)捕集瓶中有氨檢出，含量分別為0.28，0.30，0.27 μg／cig，而煙堿在所有捕集瓶中含量均低于檢測(cè)限。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在系統(tǒng)中串接1個(gè)捕集瓶能夠完全捕集主流煙氣氣相中的氨和煙堿。

2.1.2 鹽酸濃度對(duì)萃取效率的影響

使用酸性溶液提取時(shí)，萃取液中煙堿存在狀態(tài)更為穩(wěn)定［4］，而 YC／T 377–2010 中使用鹽酸溶液提取主流煙氣粒相物中的銨，因此選擇鹽酸溶液作為銨和煙堿的萃取試劑。分別用濃度為1，5，10，15，20 mmol／L的鹽酸溶液進(jìn)行試驗(yàn)，考察其對(duì)氨和煙堿萃取效率的影響，其它條件不變，每種鹽酸濃度下平行測(cè)定3次，結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知，鹽酸濃度對(duì)煙堿的萃取效率無(wú)明顯影響，而鹽酸濃度從1 mmol／L增大到10 mmol／L時(shí)，氨萃取效率呈增大趨勢(shì)，鹽酸濃度進(jìn)一步增加時(shí)，氨萃取效率無(wú)明顯改善，因此本方法采用10 mmol／L鹽酸作為萃取液。2.1.3 萃取時(shí)間對(duì)萃取效率的影響

表1 不同濃度鹽酸對(duì)萃取效率的影響

總粒相物中氨和煙堿的萃取一般采用振蕩萃取的方式，其含量隨萃取時(shí)間增大而升高。分別考察了 10，20，30，60，120 min 振蕩萃取時(shí)間下，氨和煙堿濃度的變化情況，結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，氨和煙堿萃取量隨時(shí)間增加而升高，但在20 min以后變化趨于平緩，故選擇萃取時(shí)間為30 min。

表2 不同萃取時(shí)間對(duì)萃取效率的影響

2．2 色譜條件優(yōu)化

2.2.1 色譜柱和淋洗液的選擇

卷煙煙氣組成成分復(fù)雜，常見(jiàn)陽(yáng)離子鈉、鉀、鈣含量較高且響應(yīng)靈敏，容易干擾氨和煙堿測(cè)定，烷基胺如甲胺、乙胺等干擾銨離子測(cè)定。根據(jù)文獻(xiàn)［12］，選擇IonPac CS17陽(yáng)離子分析柱，在甲磺酸梯度淋洗條件下，能有效分離銨、烷基胺、生物堿和堿金屬、堿土金屬離子。由于銨離子保留較弱，淋洗液濃度較低時(shí)分離度較好，煙堿離子保留較強(qiáng)，需要較高的淋洗液濃度，因此選用梯度洗脫，為改善色譜峰形，在淋洗液中添加0.5%乙腈作為基體改進(jìn)劑，同時(shí)乙腈還具有清洗色譜柱的作用。

2．2．2 色譜分離和檢測(cè)溫度

溫度對(duì)離子色譜分離選擇性有明顯影響，IonPac CS17陽(yáng)離子分析柱推薦在較高溫度下(40℃)使用。固定淋洗液濃度及淋洗程序，改變柱溫和檢測(cè)溫度，進(jìn)樣測(cè)定混合標(biāo)準(zhǔn)溶液中銨和煙堿的保留時(shí)間、峰面積、峰寬和塔板數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)檢測(cè)溫度從20℃升高到40℃時(shí)，銨和煙堿的保留時(shí)間、峰寬和峰面積均有減小的趨勢(shì)，銨和鈉離子的分離度明顯增大，煙堿峰的理論塔板數(shù)明顯增大。這說(shuō)明升高溫度會(huì)改善色譜分離情況，但會(huì)犧牲目標(biāo)峰響應(yīng)靈敏度，因此本實(shí)驗(yàn)未對(duì)40℃以上情況進(jìn)行考察，最終選擇柱溫和檢測(cè)溫度均為40℃條件下進(jìn)行分離測(cè)定。

2．2．3 干擾試驗(yàn)

分別在樣品中添加了5.0 μg／mL的Na+，K+，Ca2+，Mg2+，其中Na+在氨之前出峰，K+在煙堿之前出峰，Ca2+和Mg2+均在煙堿之后出峰，均不干擾測(cè)定。根據(jù)文獻(xiàn)［12］，在選定的色譜條件下，甲胺、乙胺均在銨離子以后出峰，不影響檢測(cè)。標(biāo)準(zhǔn)溶液、典型樣品溶液色譜圖分別見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)溶液離子色譜圖

圖2 樣品溶液離子色譜圖

2．3 方法學(xué)考察

2.3.1 方法的線性范圍、檢出限和定量限

銨系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的質(zhì)量濃度分別為0.1，0.3，0.5，0.7，1.0 μg／mL，煙堿系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的質(zhì)量濃度分別為 20，60，100，140，200 μg／mL。用色譜峰面積(Y)對(duì)濃度(x，μg／mL)進(jìn)行線性擬合，結(jié)果見(jiàn)表3。依據(jù)YC/T377-2010，以濃度最低的標(biāo)準(zhǔn)溶液，重復(fù)進(jìn)樣10次，計(jì)算測(cè)定值的標(biāo)準(zhǔn)偏差，以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差作為方法的檢出限、以10倍標(biāo)準(zhǔn)偏差作為方法的定量下限，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，方法的線性和檢出限完全滿足卷煙主流煙氣中氨和煙堿釋放量的檢測(cè)要求。

表3 銨、煙堿的線性方程、相關(guān)系數(shù)和檢測(cè)限、定量限

2.3.2 方法的回收率

方法的回收試驗(yàn)采用基質(zhì)加標(biāo)法，以10 mmol／L HCl做溶劑，配制銨含量分別為0.5，1.0，1.5和煙堿含量分別為60，120，180 μg／mL的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液作為加標(biāo)萃取液，將標(biāo)樣加在樣品萃取液中進(jìn)行回收試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可知，方法的加標(biāo)回收率為96.7%～104.9%，說(shuō)明該方法具有良好的準(zhǔn)確度。

表4 方法的加標(biāo)回收率

2.3.3 精密度試驗(yàn)

按照1.2方法對(duì)樣品進(jìn)行前處理，按1.3色譜條件直接在離子色譜儀上進(jìn)樣分析，外標(biāo)法定量。對(duì)典型的卷煙樣品溶液重復(fù)處理5次，分別進(jìn)樣測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表5。由表5可知，銨和煙堿相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為1.86%和2.23%，表明方法具有良好的重現(xiàn)性。

表5 精密度試驗(yàn)結(jié)果

2．4 實(shí)際樣品測(cè)試結(jié)果

選用10種市售卷煙，涵蓋了烤煙型和混合型及不同焦油含量，采用本方法(N)和標(biāo)準(zhǔn)方法(S)同時(shí)進(jìn)行測(cè)定，其中，卷煙主流煙氣中氨的測(cè)定采用YC／T 377–2010標(biāo)準(zhǔn)方法，煙堿的測(cè)定采用GB／T 23355–2009標(biāo)準(zhǔn)方法(氣相色譜法)，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表6。由表6可知，采用本方法同時(shí)測(cè)定卷煙主流煙氣中氨和煙堿的含量，其測(cè)試結(jié)果與采用標(biāo)準(zhǔn)方法分別測(cè)定氨和煙堿的含量無(wú)顯著性差異，說(shuō)明本方法準(zhǔn)確、可靠。

表6 實(shí)際樣品含量測(cè)定結(jié)果 μg／cig

3 結(jié)語(yǔ)

建立了卷煙主流煙氣中銨和煙堿的離子色譜測(cè)定方法，相較于標(biāo)準(zhǔn)YC／T 377–2010，在測(cè)定主流煙氣中氨的含量時(shí)，使用CS17陽(yáng)離子分析柱代替CS12A色譜柱，采用更低的流動(dòng)相濃度和更高的檢測(cè)溫度，取得了更好的分離效果；相較于傳統(tǒng)測(cè)定主流煙氣中煙堿的方法，該方法檢測(cè)過(guò)程中幾乎不使用有機(jī)試劑。對(duì)市售卷煙樣品的測(cè)定結(jié)果表明，優(yōu)化的樣品前處理方法和檢測(cè)方法能有效去除干擾。該方法便捷、靈敏、準(zhǔn)確可靠，可同時(shí)測(cè)定多種組分，實(shí)用性強(qiáng)。

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