王春瓊 ，陳丹 ，秦世春 ，彭麗娟 ，繆祥坤 ，孫楊雨 ，李苓 ，張燕 ，曾天寶

（1.云南省煙草質(zhì)量監(jiān)督檢測站，昆明 650106 2.紅云紅河煙草集團(tuán)，昆明 650231 3.深圳市一正科技有限公司，廣東深圳 518101）

采用造紙法工藝并添加多種添加劑制備的加熱不燃燒卷煙專用新型薄片，能夠改變煙草中的化學(xué)成分，實現(xiàn)煙草原料有序加工，調(diào)控加熱不燃燒卷煙煙氣成分［1-2］。作為加熱不燃燒卷煙芯基材的專用原料，該新型薄片雖具有諸多優(yōu)點，但在煙葉原料本身及調(diào)制加工過程中，紙基中的半纖維素、纖維素和木質(zhì)素，涂布液中的水溶性糖、果膠和淀粉等前體物質(zhì)會發(fā)生化學(xué)變化，產(chǎn)生大量醛類物質(zhì)，使得加熱不燃燒卷煙在抽吸過程中醛類物質(zhì)的釋放量升高［3-5］。甲醛是一類重要有害物質(zhì)，揮發(fā)性強，反應(yīng)活性大，具有致癌、吸入危險、成癮性，被世衛(wèi)組織確定為致癌和致畸性物質(zhì)［3，6］。乙醛會刺激皮膚和黏膜，其蒸氣對呼吸道有腐蝕性，會導(dǎo)致人體DNA 的損傷，被世衛(wèi)組織列入了Ⅱ類致癌物清單［3］。因此對加熱不燃燒卷煙中甲醛和乙醛的控制，尤其是對其進(jìn)行有效檢測的技術(shù)研究，對保護(hù)消費者健康安全、提升加熱不燃燒卷煙質(zhì)量有著重要意義。

目前國外煙草公司對加熱不燃燒卷煙的研究大多集中在煙氣成分、毒理學(xué)評價等方面［7-11］，而國內(nèi)目前研究重點是通過熱重和熱裂解分析等方法對加熱不燃燒卷煙中加熱段煙草基體的熱行為進(jìn)行研究［12-17］，但對加熱不燃燒卷煙的有害成分及其含量的研究較少，新型薄片中甲醛和乙醛的測定更是未見任何公開報道。連續(xù)流動分析儀不僅設(shè)備便宜，維護(hù)成本低，且具有前處理簡單，上機(jī)操作簡便，檢測快速，定量準(zhǔn)確等優(yōu)勢［18-19］。我國煙草行業(yè)自上世紀(jì)八十年代引進(jìn)連續(xù)流動分析儀以來，已進(jìn)行了煙草及煙草制品中水溶性糖、總植物堿、總氮、總揮發(fā)酸、淀粉、游離態(tài)煙堿等化學(xué)成分的檢測，也有采用連續(xù)流動分析儀進(jìn)行煙草中氯、鉀、硝酸鹽等的檢測［20-24］，但目前還未見有運用連續(xù)流動分析儀檢測新型薄片中甲醛和乙醛的報道。

筆者基于醛基與酚試劑在線反應(yīng)生成嗪，嗪在酸性溶液中，被高鐵離子氧化形成630 nm處有吸收的藍(lán)綠色化合物的原理，建立了測定加熱不燃燒專用新型薄片中甲醛和乙醛醛基總含量的連續(xù)流動-分光光度法。該方法成本低廉、前處理簡單、測定快速、定量準(zhǔn)確、檢出限低，非常適合薄片企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量監(jiān)管的需要。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

分析天平：METLER AE200型，感量為0.000 1 g，瑞士METLER TOLEDO公司。

連續(xù)流動分析儀：BRAN LUEBBE AA3型，德國BRAN LUEBBE公司。

天平：JA5002型，感量為0.01 g，上海天平儀器廠。

純水機(jī)：Millipore AQUELIX5型，美國Merck Millipore公司。

薄片樣品：某中煙再造煙葉有限責(zé)任公司。

酚試劑：分析純，98.0%，上海麥克林生化科技有限公司。

硫酸鐵銨：分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

鹽酸：分析純，廣東汕頭市西隴化工廠。

甲醛：37%，分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

乙醛：40%，分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

丙醛、丙烯醛、丁醛和巴豆醛：分析純，上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

乙醇：分析純，廣東汕頭市西隴化工廠。

1.2 樣品處理

稱取剪碎的薄片樣品（0.5 cm×0.5 cm）0.500 0 g，加入0.01 mol／L的氫氧化鈉溶液50 mL和1.5 g活性炭，振蕩1 h，過濾，收集濾液作為樣品溶液，待用。

1.3 儀器工作條件

用連續(xù)流動分析儀進(jìn)行分析，儀器流路工作條件見圖1。

圖1 流路圖

其它工作條件：顯色反應(yīng)混合圈匝數(shù)：5；檢測速度：每小時40個樣品；進(jìn)樣與清洗時間比：1∶1；基線校正：開通；漂移校正：開通。

1.4 數(shù)據(jù)處理

將待測薄片樣品溶液所對應(yīng)的甲醛和乙醛醛基總含量的儀器測定值，代入公式（1）計算，得到待測HNB卷煙專用新型薄片中的甲醛和乙醛醛基總含量，并以兩次平行測定的平均值作為最終的測定結(jié)果。

式中：w——待測新型薄片中的甲醛和乙醛醛基總含量，mg／kg；

ρ——樣品溶液所對應(yīng)的甲醛和乙醛醛基總含量的儀器測定值，mg／L；

V——萃取液體積，mL；

m——薄片樣品質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與討論

2.1 前處理條件優(yōu)化

2.1.1 提取溶劑及活性炭用量的優(yōu)化

根據(jù)相似相容定理，初步考慮用水提取薄片中的甲醛和乙醛，但薄片樣品顏色深，水提取液大多呈黃棕色，可能會對630 nm處測定產(chǎn)生干擾，需加入活性炭去除干擾顏色，因此需用0.01 mol／L NaOH溶液增大醛的溶解，防止溶出的甲醛和乙醛被活性炭吸附。稱取0.5 g薄片樣品，考察提取溶劑及活性炭對樣品加標(biāo)回收率的影響，結(jié)果見表1。表1結(jié)果表明：當(dāng)提取溶劑為0.01 mol／L NaOH溶液時，活性炭加入量為1.5 g，加標(biāo)回收率最高為95%，樣品測定最準(zhǔn)確，確立為最優(yōu)條件。

表1 提取溶劑及活性炭對加標(biāo)回收率的影響

2.1.2 提取溫度的優(yōu)化

平行稱取薄片樣品3份，進(jìn)行相同濃度加標(biāo)后，分別在常溫（22℃）、水浴 30、40、50、60、70 ℃條件下振蕩1 h，其余條件相同，考察加標(biāo)回收率的情況，結(jié)果見表2。由表2可知，提取條件為常溫時，測定結(jié)果最為準(zhǔn)確，當(dāng)溫度超過30 ℃時，薄片中的復(fù)雜基質(zhì)溶出，造成測定波長處假陽性干擾，故實驗選擇常溫振蕩提取。

表2 振蕩提取溫度對總?cè)┗鶞y定結(jié)果的影響（n=3）

2.1.3 振蕩時間的優(yōu)化

取薄片樣品，按1.2進(jìn)行樣品處理，僅更改振蕩時間，考察其對樣品溶液響應(yīng)值的影響，結(jié)果見圖2。從圖2可知，隨著振蕩時間的增加，薄片中的醛逐漸被萃取出來，當(dāng)振蕩時間為60 min以內(nèi)時，隨著振蕩時間的增加，響應(yīng)值逐步升高，大于60 min后峰高趨于穩(wěn)定，說明薄片中的醛被完全萃取，考慮到樣品檢測效率，振蕩時間確定為60 min。

圖2 振蕩時間的優(yōu)化

2.2 儀器分析條件優(yōu)化

2.2.1 管路流量選擇

通過比較樣品溶液、酚試劑和硫酸鐵銨三種試劑的不同管路配置對檢測實況的影響來選擇適宜的管路配置。用去離子水逐級稀釋37%甲醛溶液，依次得到 0.58、1.16、1.74、2.32、2.9 mg／L 的醛基標(biāo)準(zhǔn)工作液。如表3所示，綜合考察基線、峰形、線性所對應(yīng)的最高醛基含量、線性相關(guān)系數(shù)等，選擇如下管路流量配置：樣品溶液和硫酸鐵銨試劑均用0.23 mL／min，酚試劑用 1.00 mL／min。

表3 連續(xù)流動分析儀主要試劑的管路配置

2.2.2 顯色反應(yīng)混合圈匝數(shù)的選擇

顯色反應(yīng)在硫酸鐵銨試劑加入后發(fā)生，因此通過改變硫酸鐵銨試劑加入后的反應(yīng)混合圈總匝數(shù)對出峰情況的影響來確定顯色反應(yīng)時間。設(shè)計反應(yīng)混合圈匝數(shù)為5、10、15匝，綜合考察出峰時間、峰形、線性相關(guān)系數(shù)及線性所對應(yīng)的最高醛基含量，結(jié)果見表4。表4結(jié)果表明，當(dāng)線圈匝數(shù)為5匝時，反應(yīng)時間足夠，出峰時間最短，考慮到檢測效率，最終混合圈匝數(shù)確定為5匝。

表4 反應(yīng)混合圈匝數(shù)對測定的影響

2.2.3 透析器添加對分析流路的影響

薄片樣品經(jīng)處理后，樣品溶液呈淡黃色，理論上淡黃色不會干擾630 nm處吸光度測定，通過在流路中添加透析器（過濾大分子干擾物質(zhì)）進(jìn)一步探究淡黃色對測定結(jié)果是否有影響，結(jié)果見表5。

表5 流路添加透析器前、后醛基含量測定對比（n=3）

由表5可知，透析器添加與否不影響醛基測定結(jié)果，說明淡黃色對測定波長630 nm處不造成干擾，但流路添加透析器導(dǎo)致出峰時間延長，考慮到檢測效率，儀器流路不添加透析器。

2.2.4 抗干擾性能

選擇了可能會對薄片樣品中甲醛和乙醛醛基含量測定產(chǎn)生影響的丙醛、丙烯醛、丁醛和巴豆醛進(jìn)行了干擾實驗，在1#樣品分析液（醛基濃度為0.853 mg／L）中分別添加8.83 mg／L的丙醛、丙烯醛、丁醛和巴豆醛，混勻后上機(jī)分析。結(jié)果表明，1#樣品測定值為0.853 mg／L左右，表明上述干擾物質(zhì)對測定結(jié)果無影響，說明該方法對甲醛和乙醛的醛基有較好的選擇性。

2.3 方法評價

2.3.1 線性方程

用去離子水逐級稀釋37%甲醛溶液，依次得到0.58、1.16、1.74、2.32、2.90、3.48、4.06、4.64、5.22、5.80 mg／L的系列醛基標(biāo)準(zhǔn)工作液，按1.3儀器工作條件進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)醛基在0～5.4 mg／L的質(zhì)量濃度范圍內(nèi)與吸光度線性相關(guān)。

考慮到薄片中甲醛、乙醛的醛基總含量水平，配制了0～2.9 mg／L的醛基標(biāo)準(zhǔn)工作液，進(jìn)行檢測和樣品分析。以線性相關(guān)系數(shù)r2＞0.999為判據(jù)，確定溶液所對應(yīng)的最高醛基含量為2.89 mg／L，在此含量范圍內(nèi)得到標(biāo)準(zhǔn)工作曲線方程為y=1.67×104x-5 600，相關(guān)系數(shù)r2=0.999 9，其中x為樣品溶液所對應(yīng)的甲醛和乙醛醛基總含量，y為峰高。

2.3.2 檢出限和定量限

采用空白溶液，連續(xù)進(jìn)樣測定10次，計算得10次測定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差S=0.14，以3S計算得方法的檢出限為0.42 mg／kg，以10S計算得方法的定量限為 1.40 mg／kg。

2.3.3 精密度試驗

對5個薄片樣品由同一實驗員按照本發(fā)明方法，在同一時間段內(nèi)分別平行測定5次，結(jié)果見表6。由表6可知，本方法測定甲醛和乙醛醛基總含量的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.82%、0.81%、1.34%、1.12%、1.76%，說明該方法的精密度較好。

表6 精密度試驗結(jié)果

2.3.4 穩(wěn)定性試驗

對五個薄片樣品由同一操作員按照本發(fā)明方法，在任意5天內(nèi)各獨立測1次，每次做2平行，取平均值，結(jié)果見表7。由表7可知，本方法測定甲醛和乙醛醛基總含量的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為1.05%、0.77%、1.30%、1.39%、1.26%，說明該方法的穩(wěn)定性較好。

表7 穩(wěn)定性試驗結(jié)果

2.3.5 加標(biāo)回收試驗

對5個薄片樣品進(jìn)行低、中、高3個水平的加標(biāo)回收試驗，結(jié)果見表8。由表8可知，樣品加標(biāo)回收率為93.00%～103.33%，說明該方法的準(zhǔn)確度較高。

表8 加標(biāo)回收試驗結(jié)果

3 結(jié)語

利用連續(xù)流動分析儀測定新型薄片中甲醛和乙醛醛基總含量，克服了傳統(tǒng)高效液相色譜法中儀器昂貴、分析時間長、樣品前處理較為繁瑣等不足。該方法成本低廉、樣品處理簡單、測定快速、定量準(zhǔn)確、檢出限低，特別適合用于薄片企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量監(jiān)管。