煙草及煙草制品總揮發(fā)酸的測定連續(xù)流動(dòng)法

煙草及煙草制品總揮發(fā)酸的測定連續(xù)流動(dòng)法

于瑞國1，王蕾1，孟廣宇2，郝庭亮2，李榮1（1.澳華達(dá)國際香料（廣州）有限公司廣州510530）（2.將軍煙草集團(tuán)有限公司濟(jì)南250100）1.1煙草中的揮發(fā)酸1.1.1煙草中的揮發(fā)酸主要是含碳原子數(shù)小于10的有機(jī)酸1.1.2乙酸和甲酸是煙葉揮發(fā)酸中的主要揮發(fā)酸，次要揮發(fā)酸是丙酸、α-呋喃酸、苯甲酸、α-甲基丁酸、β-甲基戊酸和其它許多酸類1.2煙草中揮發(fā)性酸類物質(zhì)對(duì)煙草品質(zhì)的影響1.2.1影響煙氣的香味許多揮發(fā)性有機(jī)酸都具有特殊的氣味，燃吸進(jìn)入煙氣中，影響煙氣的香味特征1.2.2影響煙氣的酸堿度，進(jìn)而影響煙氣的吃味特征

1985年國際癌癥研究機(jī)構(gòu)（IARC）提出，當(dāng)煙氣的酸堿性變時(shí)，非質(zhì)子化煙堿的揮發(fā)性氣相中的煙堿比例也隨之改變，從而影響煙氣的吃味特征[2]。

2003年我國主要煙區(qū)烤煙C3F總揮發(fā)酸年份產(chǎn)地品種等級(jí)總揮發(fā)酸（%）2003云南昆明宜良縣K326C3F0.282003云南昆明瀘西縣K326C3F0.222003云南昆明玉溪市云煙87C3F0.082003云南曲靖陸良縣K326C3F0.292003云南曲靖羅平縣K326C3F0.292003云南文山文山縣云煙85C3F0.042003云南大理麗江云煙85C3F0.072003福建龍巖武平縣K326C3F0.072003福建龍巖永定縣云煙85C3F0.072003福建三明明溪縣K326C3F0.422003福建三明永安市K326C3F0.572003福建三明寧化縣CB-1C3F0.662003福建邵武市K326C3F0.022003河南許昌市中煙100C3F0.122003河南許昌襄城縣中煙101C3F0.162003河南漯河舞陽縣云煙85C3F0.212003河南漯河臨潁縣云煙87C3F0.172003河南駐馬店確山縣NC89C3F0.202003河南信陽信陽市云煙85C3F0.192003河南平頂山郟縣K326C3F0.142003貴州貴陽黔西縣K326C3F0.162003貴州貴陽黔西縣NC82C3F0.132003貴州貴陽大方縣云煙85C3F0.222003貴州六盤水水城縣K326C3F0.072003貴州六盤水水城縣云煙87C3F0.082003貴州玉屏石阡縣K326C3F0.131.3煙草總揮發(fā)酸的測定方法1.3.1煙草總揮發(fā)酸的傳統(tǒng)測定方法是水蒸氣蒸餾、酸堿滴定法1.3.2光度法報(bào)道較少1.3.3酸類物質(zhì)與KI、KIO3在常溫下反應(yīng)生成單質(zhì)碘顯色[4][5]，[H+]減少的量與單質(zhì)碘增加的量成比例對(duì)應(yīng)關(guān)系1.4顯色反應(yīng)機(jī)理I-+IO3-+H+I2+H2OI-+I2I3-2、CFA—KI、KIO3光度分析方法的優(yōu)化2.1KI、KIO3分光光度法的優(yōu)化2.2CFA流路系統(tǒng)的優(yōu)化2.3與經(jīng)典方法的比對(duì)實(shí)驗(yàn)2.1KI、KIO3分光光度法的優(yōu)化2.1.1KI-KIO3分光光度法測定波長的確定2.1.2時(shí)間對(duì)顯色反應(yīng)靈敏度的影響2.1.3試劑濃度的優(yōu)化和初始酸度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)曲線的影響2.1.1KI-KIO3分光光度法測定波長的確定顯色反應(yīng)的吸收曲線最大吸收波長：350nm2.1.2時(shí)間對(duì)顯色反應(yīng)靈敏度的影響

隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，吸光度也增加，5分鐘即達(dá)到穩(wěn)定平臺(tái)，10分鐘后趨于穩(wěn)定。結(jié)合連續(xù)流動(dòng)分析方法的開發(fā)，在確保一定的靈敏度的條件下，為了獲得較快的測定速度，顯色反應(yīng)的時(shí)間選定為13分鐘。吸光度時(shí)間曲線2.1.3試劑濃度的優(yōu)化和初始酸度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)曲線的影響2.1.3.1KI、KIO3試劑的濃度對(duì)顯色反應(yīng)的影響類似，在一定的濃度范圍內(nèi)靈敏度達(dá)到高水平平臺(tái)，且基本保持不變，濃度過高或過低都會(huì)降低靈敏度，同時(shí)由于I-容易與I2結(jié)合成I3-，降低顯色反應(yīng)的靈敏度，所以KIO3應(yīng)過量2.1.3.2顯色反應(yīng)是酸催化的氧化還原反應(yīng)，一定的初始酸度有助于提高顯色反應(yīng)的靈敏度，并且能為顯色反應(yīng)提供穩(wěn)定的基線，10mg/l乙酸溶液和50ul/l的磷酸溶液都能達(dá)到這個(gè)目的，但選用10mg/l乙酸溶液，標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性相關(guān)性明顯改善，相關(guān)系數(shù)從0.98931提高到0.99389KI-KIO3分光光度法標(biāo)準(zhǔn)曲線2.2CFA流路系統(tǒng)的優(yōu)化2.2.1試劑、樣品流量的選擇2.2.2蒸餾溫度的選擇2.2.3工作曲線及最低檢出限2.2.4干擾的消除2.2.5重復(fù)性2.2.6回收率2.2.1試劑、樣品流量的選擇2.2.1.1恒流蠕動(dòng)泵泵速一定的條件下，試劑和樣品的流量由泵管的內(nèi)徑?jīng)Q定，從靈敏度、線性范圍和進(jìn)樣頻率的角度考慮，本次實(shí)驗(yàn)選用0.3mol/lKI溶液、0.014mol/lKIO3溶液、10mg/l乙酸溶液，流速分別為1ml/min、8ml/min、8ml/min，即摩爾比為0.03：0.0112：0.000167。2.2.1.2二次進(jìn)樣的流速選用0.23ml/min，可以括寬工作曲線的線性范圍，滿足對(duì)大部分樣品的測定需求2.2.2蒸餾溫度的選擇2.2.2.1蒸餾溫度小于120℃時(shí)，蒸餾的效率較低，顯色反應(yīng)的靈敏度差2.2.2.2蒸餾溫度高于145℃時(shí)，樣品的分離較差，峰高增加，線性范圍變窄，帶過增加，降低了進(jìn)樣頻率2.2.2.3標(biāo)準(zhǔn)濃度與樣品在同等條件下進(jìn)行蒸餾，在保證回收率的前提下，選用135℃的蒸餾溫度，能得到滿意結(jié)果2.2.3工作曲線及最低檢出限

工作曲線的峰高與標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度呈良好的線性關(guān)系，線性方程為Y=0.1918*ρ+0.0001016，相關(guān)系數(shù)為0.9995，由于儀器取樣的精確度高，在線蒸餾、二次進(jìn)樣時(shí)煙草樣品的濃度得到稀釋，因此連續(xù)流動(dòng)分析的線性范圍為0-5mg/g，最低檢出限為0.012mg/g。2.2.4干擾的消除2.2.4.1該顯色反應(yīng)的紫外吸收特征明顯，CFA流路的在線透析和在線蒸餾裝置可以有效地去除煙草萃取液中的有色基團(tuán)，避免了萃取液本身的紫外吸收2.2.4.2磷酸、甘油存在的條件下135℃對(duì)試樣進(jìn)行蒸餾，試樣中非揮發(fā)性酸類成分被有效的分離，降低了顯色反應(yīng)的干擾2.2.4.310mg/l乙酸溶液可有效的避免空氣中的CO2在溶液中的溶解電離，提供穩(wěn)定的本底信號(hào)2.2.4.4KI溶液容易被空氣中的O2氧化生成單質(zhì)碘，會(huì)產(chǎn)生干擾，降低檢測的靈敏度，同時(shí)不利于清洗，產(chǎn)生帶過，因此KI溶液要新鮮配制2.2.4.5使用調(diào)節(jié)中性的二次重蒸水配置試劑2.2.5重復(fù)性實(shí)驗(yàn)

對(duì)某一濃度的標(biāo)準(zhǔn)乙酸溶液平行測定9次，其變異系數(shù)為1.82%，說明該方法的重復(fù)性較好。實(shí)測值平均值RSD%2.332.382.422.402.312.392.392.312.402.371.822.2.6回收率2.2.6.1烤煙的平均回收率97.8％；白肋煙平均回收率100.1％；香料煙的平均回收率101.6％2.2.6.2烤煙的回收率偏低是由于其揮發(fā)性有機(jī)酸主要以甲酸和乙酸組成，而深色煙草（白肋煙、香料煙）的揮發(fā)性有機(jī)酸除甲酸和乙酸外還含有較高的β-甲基戊酸、異己酸和苯甲酸等。有機(jī)酸的構(gòu)成不同導(dǎo)致了顯色反應(yīng)靈敏度的差異性。2.2.6.3試驗(yàn)結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道吻合[1]，表明方法可適用于不同類型的煙草揮發(fā)性有機(jī)酸測定。煙草類型實(shí)測值(mg/g)RSD(%)加入量(mg/g)測定總量(mg/g)回收率平均回收率烤煙1.2220.660.60.60.60.60.60.61.8091.8101.7991.8071.7981.83197.8%98.0%96.2%97.5%96.0%101.5%97.8%白肋煙0.8082.020.40.40.40.40.40.41.2101.1991.2061.2091.2331.194100.5%97.8%100.3%99.5%106.2%96.5%100.1%香料煙2.3241.731111113.3563.3363.3253.3083.3603.282103.2%101.2%101.1%98.4%103.6%95.8%101.6%2.3與經(jīng)典方法的對(duì)比實(shí)驗(yàn)

經(jīng)典的水蒸氣蒸餾——酸堿滴定法的測定結(jié)果要稍低于連續(xù)流動(dòng)分析的測定結(jié)果，這主要是水蒸氣蒸餾的方法蒸餾溫度較低，煙草的揮發(fā)性有機(jī)酸容易與水產(chǎn)生共沸，蒸餾效率低。流動(dòng)分析方法采用135℃在線蒸餾時(shí)，對(duì)樣品的每一個(gè)液流片段均達(dá)到了半汽化狀態(tài)，可以有效的分離煙草中的揮發(fā)性酸類物質(zhì)，測定的結(jié)果要高于100℃水蒸氣蒸餾的結(jié)果。而且測定結(jié)果的精密度也要優(yōu)于傳統(tǒng)方法的結(jié)果。煙草類型水蒸氣蒸餾-酸堿滴定CFA實(shí)測值（mg/g）平均值(mg/g)RSD%實(shí)測值(mg/g)平均值(mg/g)RSD%烤煙1.1261.1981.0621.0961.1205.171.2241.2321.2191.2131.2220.66白肋煙0.7720.7200.7060.7730.7434.690.8190.8250.7980.7918.082.02香料煙2.2302.0892