专利名称：烟草中的氯含量的测定方法
技术领域：
本发明涉及一种分析方法，尤其是涉及烟草中氯含量的连续流动分析方法。
背景技术：
氯含量与烟草的质量密切相关，是烟草及其制品综合质量评价中的一项重要技术指标。近年来国内许多烟草企业都采用连续流动分析仪测定烟草中的氯含量。连续流动分析法的基本原理是通过氯与硫氰酸汞反应释放出硫氰酸根，进而与三价铁络合显色，再采用光度计进行测定，这其实就是一种分光光度测定法。具体操作方法是按照《GB/T5606.1-1996》规定的方法抽取样品，按照《YC/T31-1996》制备烟末样品，同时做含水率实验。称取约0.5g(精确至0.1mg)烟末，置于100mL5％(体积分数)醋酸中，振荡萃取30min，然后用定性滤纸过滤，滤液用自动分析仪进行测定。常用的自动分析仪及检测方法有德国AA II/AAIII、荷兰SKALAR、法国ALLIANCE、美国API、YC/T162-2002和GB 13580.9-92，这些仪器和方法检测氯的原理都基本一致。其具体工作流程可参考图1——中国烟草行业标准中流动分析法测烟草中氯含量的现行方法。
整个操作过程包括萃取和仪器分光光度分析均在温度20℃-30℃的普通空调环境下进行。
但在仪器分光光度分析具体方案上，却受到诸多因素影响，对于烟草中氯含量的检测，连续流动分析法与经典分析方法例如莫尔法、电位滴定法、离子色谱法等的检测结果有较大差异。
本申请人通过多次实验和总结，得出了连续流动分析法采用透析处理、37℃显色和450-490nm检测波长是连续流动分析法测定烟草氯含量的适宜条件，撰写出有关论文，根据进一步的研究发现，连续流动分析法的结果的准确性与快捷性仍然受到其他相关因素干扰。
连续流动分析技术具有简便、快捷、易操作等优点，如果能找到更为系统的测定方法应用于连续流动分析仪器中，使连续流动分析技术能同时具备检测结果准确、可信度高的优点，在烟草行业中将具有更广泛的应用，而且势必成为相关仪器生产制造商遵循的方法。
发明内容
本发明的目的是针对连续流动分析技术的不足，提供一种烟草中的氯含量的测定方法。
本发明的技术方案是提供一种烟草中的氯含量的测定方法，通过氯与硫氰酸汞反应释放出硫氰酸根，进而与三价铁络合显色，再用分光光度法测定，分光光度法测定时采用透析处理、37℃显色、450-490nm检测波长、选择660-670秒的显色反应时间，尤其是通过采用485nm±4nm检测波长、渗析溶剂的调整、显色剂与主流溶剂的流速配比及样品稀释比例、合适规格比色池的组合，从而获得更准确、快速的测定结果。
本发明优选检测波长为485nm。
本发明所述比色池采用10mm不除泡比色池，配合采用1M硝酸溶液作为渗析溶剂、水作为主溶剂，显色剂与主流溶剂的流速配比为1.20毫升/分钟∶1.00毫升/分钟，稀释比例采用样品量与渗析溶剂流量配比为0.80毫升/分钟∶0.32毫升/分钟。
10mm不除泡比色池的仪器响应值与普通10mm比色池的相近，但受溶质扩散效应的影响要小许多，因而其检测时间周期也最短，本发明采用10mm不除泡比色池。
但另一方面，采用光径长度小的10mm比色池，会造成仪器的灵敏度下降，影响氯离子含量低的烟草样品的检测。因此，采用1M硝酸溶液作为渗析溶剂、水作为主溶剂。并调节显色溶剂与主流溶剂的流速配比为1.20毫升/分钟∶1.00毫升/分钟，样品稀释比例进样量与渗析溶剂的流量比为0.32毫升/分钟∶0.80毫升/分钟。
本发明的有益效果是限定了连续流动分析法测定烟草中氯含量的适宜条件，从而得出测定烟草中的氯含量的最适宜方法，不仅与莫尔法、电位滴定法、离子色谱法等经典分析方法的检测结果具有高度的一致性——RSD＜3％、t＜t1-a＝010/2(n-1)，而且与调整前相比样品检测周期缩短了近40％，是一种简便、快捷、易操作、检测结果准确、可信度高的测定方法。
图1中国现行烟草行业标准流动分析法测定氯含量工作流程参考2本发明实施例1样品萃取液和显色后的标准溶液的色度3本发明实施例1表1不同样品萃取液的吸光度的附4本发明实施例1不同处理方式的样品萃取液的色度5本发明实施例2渗析处理后的样品萃取液的色度6本发明实施例3不同显色反应时间的样品色度7本发明实施例4不同光程时的吸光度谱8本发明测定方法工作流程参考图具体实施方式
下面结合具体的实验数据以及实施例来进一步详细说明本发明。
实施例1 渗析处理的选择实验1、仪器、样品及主要试剂Skalar SAN++型连续流动分析仪(荷兰、SKALAR)，Lambda 850型紫外-可见分光光度计(美国、PE)，H110型电子天平(德国、沙多利斯，感量0.1mg)；交联芳香族聚酰胺复合半透膜(SKALAR-5283)，聚乙氧基月桂醚(30％，荷兰Skalar)、硫氰酸汞、甲醇、硝酸铁和硝酸，均为分析纯试剂。标准烟叶样品GBWO8514和GBWO8515(青州烟草研究所)。
2、样品的处理与分析按照《GB/T5606.1-1996》规定的方法抽取样品，按照《YC/T31-1996》制备烟末样品，同时做含水率实验。称取约0.5g(精确至0.1mg)烟末，置于100mL5％(体积分数)醋酸中，振荡萃取30min，然后用定性滤纸过滤，滤液用自动分析仪进行测定。整个操作过程包括萃取和仪器分析均在20℃-30℃的普通空调环境下进行。
3、实验分析为考察渗析处理对检测结果的影响，实验对经过渗析处理与未经渗析处理的烟草样品萃取液进行吸光度扫描，并比较氯离子显色后的吸光度谱图。
①未采用渗析处理时，烟草样品萃取液的本底颜色会对氯离子检测结果造成严重干扰，且测定波长越短干扰信号越强，色度图见图2。
图2中，纵坐标为吸光度值，横坐标为波长值；Standard2为显色后的氯离子标准溶液曲线，Sample1为未显色且未经透析处理样品萃取液。
②在相同的测定波长下，不同品种烟草样品的萃取液，其产生干扰信号强弱不同；且萃取液的颜色越深所产生的干扰越严重，结果见表1和图3。
表1样品萃取液的吸光度(480nm处)
图3中，纵坐标为各样品出峰高度数值，横坐标为出峰时间，单位为秒。
③渗析处理能够有效消除烟草样品萃取液本底颜色的干扰，色度图见图4。
图4中，纵坐标为吸光度值，横坐标为波长值；Sample 1为未经渗析处理的样品萃取液曲线，Sample 4为经渗析处理的样品萃取液曲线。
实验结论烟草样品萃取液的本底颜色会干扰连续流动法对氯离子的检测结果，而渗析处理能有效消除这一干扰因素，所以，虽然国内现行的标准(YC/T 162-2002，《烟草及烟草制品氯的测定连续流动法》[S])中没有推荐使用透析膜，但在本发明中予以采用。
实施例2检测波长的选择实验仪器、样品及主要试剂以及样品的处理与分析同实施例1。
实验分析在确定需采用透析膜来对烟草样品萃取液进行前处理的基础上，通过对吸光度谱图的进一步研究，及对各测定波长下标准烟叶样品检测结果的分析，以确定烟草样品氯含量检测的合适波长。
①从图2可以看到，氯离子显色后的最大吸光度在460nm波长附近。在450nm-490nm范围内，吸光度随波长的变化较小，测定波长调节5nm对样品吸光度的影响ΔA/2＜3％；在此区间外，随测定波长的变化吸光度出现较大波动，测定波长调节5nm的吸光度变化ΔA/2＞3％。也就是说，450nm-490nm的光度波长区间，不包括端点值450nm和490nm，为氯离子显色的特征吸收波段。
②对经渗析处理烟草样品萃取液的吸光度谱图进行放大，见图5，可以看到当测定波长≥489nm时，样品萃取液本底颜色基本不产生干扰吸光度值。当测定波长减小到489nm-480nm处，则开始出现微弱的干扰吸光度值；检测波长≤480nm，干扰吸光度的增幅开始攀升，且越来越大；至400nm附近重新趋向缓和，并达到最大干扰吸光度值。由此判断，对于烟草样品萃取液而言，由于其即使经过渗析处理后在≤480nm波长时仍有较大的干扰光度吸收。所以对于烟草样品氯离子检测的合适光度波长区间应该是480nm-490nm，不包括480nm和490nm两个端点。
图5中，纵坐标为吸光度值，横坐标为波长值，横坐标方框内波长值为488.99nm。曲线Sample 4为经渗析处理但尚未显色的样品萃取液曲线，③由标准烟叶样品的检测结果见表2，可以看到，当测定波长为481nm、485nm、489nm和490nm时，各样品的检测结果都在标定范围内。其余测定波长下，部分轮次的检测结果超出标定值，尤其是高氯含量的样品，偏离情况明显。
表2不同测定波长下烟草标准样的测定值(单位％)
实验结论虽然460nm是硫氰酸根显色法中氯离子的最大吸收波长，也是大多数标准例如GB 135809-92和HJ/T 27-1999，建议采用的检测波长，但对于烟草样品在此光度波长附近存在较强干扰，即使是烟草检测标准(YC/T 162-2002)原来采用的480nm波长处，仍会有一定的干扰存在，因而都不适宜采用。综合①②③点分析，可判断481nm至489nm，包括481nm和489nm，是进行烟草样品氯含量连续流动分析法的合适测定波长而选定485nm为本发明最优选择。
实施例3显色反应时间的实验仪器、样品及主要试剂以及样品的处理与分析同实施例1。
实验分析我们通过增加螺旋管的方式来调节样品的显色反应时间，样品色度图见图6。
①反应时间有差异会影响样品显色的吸光度，并且以664秒，即螺旋管10匝条件下的吸光度值最大。
②显色反应时间增加到660秒后，随反应时间延长吸光度的变化很小，并且在检测波长485nm附近吸光度值基本保持不变。
图6中的曲线由上而下依次是Sample 3-10匝螺旋管、Sample5-20匝螺旋管、Sample 4-0匝螺旋管、Sample 1-5匝螺旋管的色度图，显色时间分别为664秒、701秒、630秒、648秒。
实验结论保证显色反应时间660-670秒可以保证检测结果的稳定性，并获得较高的仪器响应值。这与大多数氯含量显色检测的条件一致，并没有受到检测波长调整的太大影响。
实施例4 比色池的选择实验仪器、样品及主要试剂以及样品的处理与分析同实施例1实验分析通过比较不同光程比色池的响应信号的大小，及比较采用不同类型比色池时检测结果受检测周期影响的大小，来了解比色池的效果。
图7中纵坐标为峰高值，横坐标为时间，单位为秒。从上而下依次为50mm、30mm、10mm比色池的吸光曲线。
①从图7可以看到，随着比色池光程即光径长度的加大，仪器响应值也相应会加大，且响应值之比接近于光径长度之比。同时，比色池的光径长度越大，仪器受溶质扩散效应的影响也越明显——50mm比色池的响应出峰最为尖锐，缺少走平过程，从而影响检测结果准确性；而10mm比色池出现了很长一段的平顶峰，表明仪器响应值已经稳定，从而有力保障了检测结果的准确性和稳定性；30mm比色池则介于前两者之间，仪器检测值已基本稳定。
②从表3的情况可以判断，对于30mm比色池，其合适的样品检测时间周期设置应是进样时间和进样间隔时间为80s+80s；对于10mm比色池，合适的设置则是70s+70s；而10mm不除泡比色池的仪器响应值与普通10mm比色池的相近，但受溶质扩散效应的影响要小许多，因而其检测时间周期也最短，其设置为60s+30s。
表3比色池的影响
备注 1、●表示信号峰顶端缺少平稳阶段，反应未达到静态平衡。○表示反应已达到静态平衡。
2、◆表示信号峰拖尾，后一样品的检测结果受到前一个样品的干扰。◇表示没有干扰。
实验结论①采用10mm不除泡比色池可以有效减少溶质扩散效应的影响，大幅提高仪器检测的效率。
②10mm不除泡比色池的仪器响应值很低，因此必须设法提高仪器的信号响应，即选择渗析溶剂、调整稀释比例。
实施例5 渗析溶剂选择实验仪器、样品及主要试剂以及样品的处理与分析同实施例1实验分析氯含量检测中是用到的溶剂有水——所有试剂的溶剂，5％醋酸溶液——样品的萃取液和仪器的冲洗液，1M硝酸溶液——显色剂的其中一种溶剂，甲醇溶液——显色剂的另一种溶剂。因甲醇溶液使用时会造成管路内有气泡产生，不利于检测进行，所以在本实验中不予考虑。实验中首先以水作为主溶剂，检验不同溶液的渗析结果；在确定渗析溶剂后，再分别尝试用不同溶剂作为主溶剂时的情况。
表4对渗析溶液的分析
注释每组试验以三次检测结果的平均值作为填报数据。
对于不符合有关要求的数据以粗体字突出显示。
表5对主流溶液的分析
注释每组试验以三次检测结果的平均值作为填报数据。
对于不符合有关要求的数据以粗体字突出显示。
①由表4的数据可以判断，选择水作为渗析溶剂时，仪器响应值明显偏低；而选择5％醋酸溶液时，检测结果的波动性较大；只有以硝酸溶液作为渗析溶剂时，仪器的响应出峰值最大，检测结果也十分稳定。
②由表5的数据可以判断，选择5％醋酸溶液作为主溶剂时，仪器响应值明显偏低；而水的仪器响应值最高，并且它也是最简单的溶剂。
实验结论由于要以获得仪器最高的灵敏度为目的且保障有一定的稳定性，所以在此条件下采用1M硝酸溶液作为渗析溶剂、水作为主溶剂时，渗析处理的效果最理想，仪器响应值最高。
实施例6稀释比例调整实验仪器、样品及主要试剂以及样品的处理与分析同实施例1实验分析为了保证整个检测过程中显色反应时间不变，试验中控制溶剂总流量(＝显色溶剂流量+主溶剂流量)为2.20毫升/分钟不变。试验通过调节进样量和渗析溶剂流量来调节样品的稀释比例，而后比较检测所获得的标准曲线相关系数值，其中，标准溶液浓度覆盖范围0.142％-1.424％，有效涵括烟叶样品的可能氯离子含量，与样品响应出峰值，以氯离子含量为0.641％的标准溶液作为样品，并分析标准曲线的谱图情况。实验结果见表6。
表6对流量设计的分析
根据表6进行分析，可得到以下结论①只是在一定的样品稀释比例范围内，标准曲线的相关系数值可达到0.999以上。
②提高显色溶剂用量(试验中所使用的显色溶剂已经是饱和溶液，因此只有通过提高流量来实现这一目的)，可以有效提高样品的响应出峰值(峰高＞500bit)，并使较低稀释比例时的标曲不会呈抛物线状，相关系数值因而能达到0.999以上。
实验结论在显色溶剂流量1.20毫升/秒、主溶剂流量1.00CC/M、渗析溶剂流量0.80CC/M、进样量0.32CC/M的条件下，分析仪可以获得较高的响应值，并且对有效覆盖烟草样品氯含量范围的标准曲线，其相关系数值可达到0.999以上。
实施例7本发明方法测定结果准确性验证实验实验分析通过标准加入法测回收率，即采用已知含量的样品，本实施例中采用标准烟末样品GBWO8514和GBWO8515，通过加入一定体积的含氯离子的标准溶液，然后进行检测。将检测值与计算值比较，从而得到方法的加标回收率。按照本发明的测定方法进行检测，具体工作流程可参考图8，得到检测值，计算回收率结果见表7。
表7回收率试验
注释每组试验进行了3轮次检测，并以中位数作为填报数据。
比较同一样品、在不同单位、用不同方法进行检测时结果的准确性来验证检测方案的准确性。实验结果见表8、9。
表8对比试验
注释1、青州烟草研究院采用的检测方法是离子色谱法、分光光度法和莫尔法(硝酸银容量法)。
2、广州分析测试中新的检测方法是自动电位滴定法。
3、分析仪检测以三次测定结果的平均值为填报数据。
表9成对试验
注释1、分析仪检测以三次测定结果的平均值为填报数据。
2、广州分折测试山新的检测方法足自动电位滴定法。
①本发明检测方案的回收率在101.7％-104.6％范围内，表明本方案的测定结果比较准确。
②按本方案对样品进行检测所得到数据，与国家授权质检机构以不同检测方法所获得结果十分接近，表明该方案的检测数据较为可信，准确性高。
②用成对试验的假设检验法(t=n1/2·d‾/Sd]]>，d1＝xj-y1)对测试数据作进一步分析，得到t值为1.6278，小于t1-a/2(n-1)＝1.7341(a＝0.10、n＝19)。既在a＝0.10的显著性水平上，本发明的测定方法与经典的自动电位滴定法，其检测结果差异较小。
实验结论本发明烟草中氯含量的测定方法与现有连续流动分析方法比较，确定了保证连续流动分析法测定烟草中氯含量结果准确性的优化条件，在增加了渗析处理、37℃显色、测定波长为485nm±4nm的基础上，明确样品显色反应时间为670秒附近，并采用10mm不除泡比色池，和设置了合适的渗析溶剂与稀释比例，从而将检测周期由原来的160秒缩短为90秒，大大提高了效率；本发明方法与经典检测方法、离子色谱法等其它检测方案检测结果更相近，达到了数据准确、稳定、快捷、可信度高的要求。
权利要求
1.一种烟草中的氯含量的测定方法，通过氯与硫氰酸汞反应释放出硫氰酸根，进而与三价铁络合显色，再用分光光度法测定，分光光度法测定时采用透析处理、37℃显色、450-490nm检测波长、选择660-670秒的显色反应时间，其特征是通过采用485nm±4nm检测波长、渗析溶剂的调整、显色剂与主流溶剂的流速配比及样品稀释比例、合适规格比色池的组合，从而获得更准确、快速的测定结果。
2.根据权利要求1所述的烟草中的氯含量的测定方法，其特征是所述检测波长为485nm。
3.根据权利要求1所述的烟草中的氯含量的测定方法，其特征是所述比色池采用10mm不除泡比色池，配合采用1M硝酸溶液作为渗析溶剂、水作为主溶剂，显色剂与主流溶剂的流速配比为1.20毫升/分钟∶1.00毫升/分钟，稀释比例采用样品量与渗析溶剂流量配比为0.80毫升/分钟∶0.32毫升/分钟。
全文摘要
本发明公开了一种烟草中氯含量的测定方法，提供了连续流动分析法测定烟草中氯含量的适宜条件，从而得出测定烟草中的氯含量的最适宜方法，不仅与莫尔法、电位滴定法、离子色谱法等经典分析方法的检测结果具有高度的一致性，而且与现有的连续流动分析仪测试效率相比，样品检测周期缩短了近40％，是一种简便、快捷、易操作、检测结果准确、可信度高的测定方法。
文档编号G01N21/25GK101071104SQ200710027590
公开日2007年11月14日 申请日期2007年4月17日 优先权日2007年4月17日
发明者孔浩辉, 沈光林 申请人:广东中烟工业公司