煙草分析測試技術(shù)

1、煙草分析測試技術(shù)課班級：姓名：學(xué)號：程論文10屆煙草研究生（2）班劉會杰10218020煙草特有亞硝胺分析方法研究進(jìn)展摘要：綜述了近年來煙草及卷煙煙氣中煙草特有亞硝胺 （TSNAs）分析方法研究進(jìn)展，認(rèn)為盡管 這方面的研究已取得了許多重要成就， 但由于煙草和煙草煙氣分析中基體背景十分復(fù)雜， 所 以研究建立分析速度快、定量準(zhǔn)確、重現(xiàn)性好、分析成本低的TSNAs分析新方法在當(dāng)前仍然 是十分必要的。關(guān)鍵詞：亞硝胺（TSNAs）;分析方法；煙草；卷煙煙氣1. 引言吸煙與健康已日益引起人們的關(guān)注， 普遍認(rèn)為， 吸煙有害于健康。 煙葉和煙 氣中的一些有害成分，特別是有致癌性的煙草特有亞硝胺（ TSNA ）

2、，更加引起 各國科學(xué)家們的極大關(guān)注。近年來對煙草特有亞硝胺的研究已取得了長足進(jìn)步， 其致病機理已得到初步闡明， 對其分析檢測的儀器、 方法也更加精確可靠。 但是， 一些關(guān)鍵性的問題依然未能很好地解決， TSNA 的形成機理還未徹底闡明， 很多 過程僅限于猜測和可能。而人們最關(guān)心的如何最大限度降低煙草中 TSNA 的含 量問題，雖有一些突破，目前仍沒有很好的解決。2. TSNA 的形成煙草中 TSNA 是由于天然存在的煙草生物堿的亞硝化作用而形成的， TSNA 在鮮煙葉中的含量極少，甚至沒有 1-2 。目前大多數(shù)的假設(shè)認(rèn)為：在調(diào)制過程中， 煙草中的硝酸鹽被微生物還原為亞硝酸鹽以及氮氧化物（ NO

3、X ），然后與煙草生 物堿作用形成 TSNA 。煙葉中的煙堿與 TSNA 有密切關(guān)系 3 。煙堿的代謝與降解可產(chǎn)生次生代謝產(chǎn) 物，主要是去甲基煙堿， 其次是可替寧和假氧化煙堿。 其中去甲基煙堿和假氧化 煙堿都是生成 NNN 和 NNK 的中間產(chǎn)物。在亞硝酸鹽存在情況下，去甲基煙堿 生成N -亞硝基去甲基煙堿（NNN）,新煙堿生成N -亞硝基新煙堿（NAT），假 木賊堿生成N -亞硝基假木賊堿（NAB ）。叔胺煙堿最后生成4- （ N-亞硝基胺） 4 （3-吡啶基）-1-丁醛（NNA ）和NNK以及NNN，但反應(yīng)很慢。綜上所述， 關(guān)于煙草特有亞硝胺的形成途徑可能有兩條： 一條是煙草生物堿在微生物

4、的作用 下發(fā)生亞硝化作用生成TSNA; 一條是硝酸鹽在微生物的作用下生成亞硝酸鹽， 這些亞硝酸鹽和其他氮氧化物再與煙草生物堿反應(yīng)生成 TSNA。3. TSNA 的危害一般認(rèn)為， NNK 和 NNN 對嚙齒動物有強烈的致癌性。 生化研究表明， 在新 陳代謝活動中， NNK 使動物活體和離體的人體組織中的 DNA 甲基化，從各種人 體組織中分離出 7-甲基鳥嘌呤及 6-甲基鳥嘌呤中可以得到證明。分子生物學(xué)家 認(rèn)為遺傳密碼中帶 6-甲基鳥嘌呤的 DNA 是一種化學(xué)損害，有可能引起腫瘤。由 于 NAB 對試驗動物的致癌性的證據(jù)較少， 并且 NAT 對試驗動物的致癌性的資料 不充分，NAB和NAT對人體

5、的致癌性尚不能確定。4.TSNA 分析方法4.1分光光度法分光光度法 4是以亞硫酰氯或 HBr_HOAc 等去亞硝基劑打斷亞硝胺的N_NO官能團(tuán)，使之產(chǎn)生NOCI或NOBr，后者被吸收液轉(zhuǎn)化為N02-并顯色，測 量吸光度后再換算成亞硝胺含量。 這種方法檢測靈敏度高， 反應(yīng)專屬性強， 且快 速簡便，是測定煙草和卷煙煙氣中各種亞硝胺總量的好方法。然而， NOBr 在吹 出過程中會分解成 NO 而導(dǎo)致總量結(jié)果偏低。沈彬等 4改進(jìn)了這種方法，將分解 生成的 NO 再轉(zhuǎn)化成被分光光度法測定的化合物，使亞硝胺總量檢出率達(dá) 90%100%，加標(biāo)回收率為 95%。該法儀器簡單，分析成本低，已用于相關(guān)研究 中5

6、-8。然而，該法只能測出各種亞硝胺的總量，而不能定量檢測出不同TSNAs組分的量。4.2氣相色譜法根據(jù)所用的檢測器不同氣相色譜法可分為氣相色譜 _質(zhì)譜法(GC/MS)、氣相 色譜-熱能分析儀法(GC/TEA)和氣相色譜_氮磷檢測器法(GC/NPD)等。1974年， Hoffmann等9用薄層析預(yù)分離，然后用GC/MS測定了煙草中的NNN含量。1986 年，Arrendale等10用毛細(xì)管GC/MS法在選擇離子掃描模式下測定了煙草和卷煙 煙中NNN和NNK的含量。1999年，Song等11用超臨界流體萃取和固相萃取聯(lián) 用技術(shù)預(yù)分離、預(yù)濃縮煙絲提取液，然后采用 GC/MS 方法同時定量測定了 4

7、種 TSNAs含量。關(guān)于質(zhì)譜法檢測N-亞硝胺，Gough曾進(jìn)行過綜述12。質(zhì)譜法檢測 定量準(zhǔn)確，重現(xiàn)性好，但限制之一是必須能得到每種待測組分的標(biāo)準(zhǔn)物。 19731975年，F(xiàn)ine等13-15提出并發(fā)展了熱能分析儀(TEA)原理，這是一種針對 揮發(fā)和非揮發(fā)性N_亞硝胺基化合物痕量分析的氣相檢測技術(shù)。1979年，Krull 等16研究了 TEA與GC和HPLC技術(shù)聯(lián)用問題，證實了 TEA技術(shù)對痕量N_亞 硝基化合物的高度選擇性和靈敏性。隨后，許多學(xué)者研究了 GC/TEA 在 TSNAs 分析檢測中的聯(lián)用。Risher等17曾將萃取技術(shù)與GC/TEA技術(shù)結(jié)合，較早采用這 種技術(shù)測定了煙草中的 NN

8、N、NNK、NAT和NAB，表明TSNAs的響應(yīng)是線性 的，回收率80%。 1999年李文壽18采用 GC/TEA 法同時測定了煙草中二甲基亞 硝胺、N_亞硝基吡咯、NNN、NAT和NNK等13種亞硝胺和卷煙煙氣中的 NNN、 NNK、 NAT 等 12種亞硝胺， 并評價了不同煙氣收集方法以及主流和側(cè)流煙氣對 亞硝胺測定的影響。 2001 年，楊金輝等 19也用 GC/TEA 法測定了煙葉中 TSNAs 的含量。 2002 年，上海煙草 （集團(tuán) ）公司的金永明等 18獲得了一項有關(guān) GC/TEA 分析煙草特有亞硝胺方法的專利。 1991年， Chokrtyk 等20提出了一種新的分離 TSNA

9、s 的方法，并用 GC/NPD 方法測定了煙草試樣中的 NAT、NAB 、NNK 和 NNN。2000年，趙明月等21報道了用毛細(xì)管GC/NPD方法測定煙草和卷煙煙氣 中的揮發(fā)性亞硝胺和 TSNAs 。該法操作簡便快速，無需專用儀器，但檢測結(jié)果 不如配用 TEA 技術(shù)的精確度高，含量極微的 NAB 不易被檢出。4.3 液相色譜法1975年，Hecht等22用配備有UV/Vis檢測器的高速液相色譜法測定了煙草 中的NNN，耗時較長，分析一個樣品需要1d。1979年，Hoffmann等23采用HPLC 與TEA聯(lián)用技術(shù)測定了煙草制品中TSNAs，分析速度大大提高。2000年辛慧君 等24報道，用H

10、PLC_光水解熱裂解_TEA聯(lián)用技術(shù)測定煙草中NNN分離效果較 好。2001年Wagner等報道25，用HPLC/MS/MS聯(lián)用技術(shù)定量分析煙絲和卷煙 煙氣中的TSNAs，各種TSNAs組分的檢測限均0105ng/mL,且該法分析時間短， 可在24h內(nèi)分析100多個煙草或煙氣樣品。2002年Byrd等報道26用LC_MS/MS 技術(shù)測定吸煙者尿中NNK代謝物4_（N_甲基亞硝胺基）_1_（3_吡啶基）_1_丁醇 （NNAL）。Paccou等也曾用這種技術(shù)測定鼻煙中 TSNAs含量27。但由于串聯(lián)質(zhì) 譜價格昂貴， LC_MS/MS 技術(shù)的應(yīng)用可能會受到限制。 2002年， Mullett 等用管

11、 內(nèi)固相微萃取技術(shù)結(jié)合 HPLC 自動測定細(xì)胞培養(yǎng)物中 NNK 及其代謝產(chǎn)物，以 UV 光譜法檢測。該法簡化了 TSNAs 的測定步驟，樣品的總分析時間僅為 30min。 一般認(rèn)為， 使用 TEA 與 GC 儀或 HPLC 儀聯(lián)用對 TSNAs 進(jìn)行分離、分析、檢測， 具有其它方法不可替代的作用，其檢測限為110ng/g。但TEA檢測器存在著嚴(yán)重 缺陷，對所有亞硝基化合物均有響應(yīng)， 不能區(qū)分共洗提的亞硝基化合物， 不能把 干擾物與待測物分開，死體積大，限制了 GC 的掃描次數(shù)，檢測限較高。此外， TEA 儀價格昂貴，且專用性強，小實驗室很難配備。5.研究展望選育低 TSNA 煙草品種是降低 T

12、SNA 的最根本的途徑。但選育新品種是一 個十分艱難的課題，可能需要利用雜交育種、分子育種、細(xì)胞工程、基因工程的 等方法。根據(jù)以往的研究， TNSA 的形成過程中， 可能存在亞硝化過程， 即 NO3- （或煙堿）NO2-。若弄清該過程的機理（如：那些微生物參與了該過程，在 什么環(huán)境條件下產(chǎn)生的 TSNA 最少或最多等），從中找準(zhǔn)突破口，則可破壞該亞 硝化過程，從而對于降低煙葉 TSNA 的含量產(chǎn)生很重要的作用。在烘烤過程中， 若要降低 TSNA 含量，則需高溫，且烘烤時間不能過長，以縮短微生物的存活 時間。然而，變黃期若采用高溫短時，則影響淀粉酶的活性，導(dǎo)致不能充分降低 淀粉含量，從而影響煙葉

13、品質(zhì)。因此，在降低 TSNA 的同時，需要考慮與其他 品質(zhì)性狀的協(xié)調(diào)。煙氣中的有害成分較多，因此，在降低煙草中 TSNA 的同時， 需要考慮其他有害成分的降低， 才能達(dá)到減害的目的。 采用一些途徑能夠選擇性 地降低某些具有生物活性的煙氣成分， 但卻可能產(chǎn)生另外一些有害物質(zhì)或增加其 含量。因而，效果較好的做法仍是開發(fā)出能夠減少所有的煙氣成分而不是可以選 擇性地減少某些特定成分的 “低危險” 卷煙。卷煙濾嘴的基本過濾機理是煙氣粒 子的直接截留、慣性碰撞和擴散沉積， 而選擇性過濾的主要方法有吸附劑吸附法、 化學(xué)反應(yīng)法和溶解法。 目前最常用的是吸附法， 常用的吸附劑主要有活性炭、 碳 分子篩、碳化聚合

14、物、聚合物吸附劑、硅膠、活性氧化鋁、粘土和沸石等。對吸 附法而言， 只能過濾掉部分氣相物和沸點低的揮發(fā)性物質(zhì)， 而對非揮發(fā)性物質(zhì)和 沸點較高的揮發(fā)性物質(zhì)則不能選擇性濾除。 另外， TSNA 含量目前還沒有形成統(tǒng) 一的國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，減少到什么程度就可以是“低危害”或“無危害”煙葉， 需要有一個合理的尺度來衡量，從而減少降害的盲目性。參考文獻(xiàn)：1 楊煥文 ,李永忠 ,劉彥中 ,等. 白肋煙晾制中亞硝胺及前體物質(zhì)的變化 J. 西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué) 報,1999,21(5):444-448.2 魏玉玲 . 降低煙草特有亞硝胺含量的微波處理方法綜述 J. 煙草科技 ,2002(3):18-19.3 楊煥文，

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