一种测定烟草中纤维素含量的方法
【专利摘要】一种测定烟草中纤维素含量的方法，以乙酸和硝酸的混合液破坏烟草样品中纤维素的外层包裹层，使纤维素充分暴露出来，再用硫酸和重铬酸钾在加热条件下将纤维素水解成二氧化碳和水，过量的重铬酸钾用硫代硫酸钠溶液滴定，并以碘化钾和淀粉溶液作为指示剂，根据空白对照和样品滴定所消耗的硫代硫酸钠量的差值，计算出样品消耗的重铬酸钾的量，再换算成样品中的纤维素含量。本发明方法操作简单，工作量小，结果准确，分析速度快，耗时少，检测一批样品仅需6h左右。
【专利说明】-种测定烟草中纤维轰含量的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于烟草检测【技术领域】，具体涉及一种烟草中纤维素含量的检测方法。
【背景技术】
[0002] 纤维素是烟草及其制品的主要化学成分之一，传统观念认为纤维素化学结构是由 1000?10000个D-化喃型葡萄糖基经目-1，4糖巧键联结而成的直链多糖，其基本单位是 纤维二糖基，是结构稳定的不溶性物质。目前的研究发现有些纤维素分子中不仅仅只有葡 萄糖残基，可能还含有甘露糖、阿拉伯糖和木糖等残体。
[0003] 纤维素含量在一定含量范围内对烟草燃烧性有促进作用，可使烟叶持火力增强。 纤维素在300?50(TC热解，可生成2, 5-二甲基巧喃、5-甲基慷酵、1，6-脱水-目-化喃葡 萄糖及5-轻甲基慷酵；在500?60(TC范围内，主要生成了苯己丽、2-甲基苯并巧喃、甲基 儿茶酷、甲苯和苯等；超过60(TC时，则主要热解生成稠环芳姪（PAH)，如茶酷、茶、9H-巧丽、 意、英意等。烟叶中纤维素含量多时，烟叶组织粗趟，容易破碎，且烟叶燃烧后产生灼热粗趟 的烟气，容易产生枪咳的气味；烟草配方中纤维素含量过高，会赋予烟气一种尖刺的刺激性 和一种"烧纸"的气味，使烟草的香气不能显露，烟气涩口且枯焦气和木质气重，影响卷烟的 感官评吸质量。
[0004] 烟草纤维被半纤维和木质素所包裹，纤维素能否完全暴露出来，关键是样品预处 理技术，如用浓硫酸、硝酸、硝酸-己醇、盐酸-中性溶剂等对样品进行预处理可W破坏包裹 物质，有利于纤维素的测定。关于纤维素的测定目前已有一些检测方法，如烟草行业纤维素 的检测标准《YC/T347-2010烟草及烟草制品中性洗涂纤维、酸性洗涂纤维、酸洗木质素的 测定洗涂剂法》，W及其他检测纤维素常用的方法有Van Soest法（范式法）、王玉万法和 高效液相色谱法。标准YC/T347-2010的检测步骤较为繁琐，检测过程中需使用纤维素分析 仪，仪器较为昂贵，该方法每批次只能检测6个样品，耗时也较长，不利于大范围的推广和 普及，且该方法在脱脂和测定过程中需用到苯、己離和丙丽等毒性较大的物质，对实验人员 身体的毒害和环境污染较严重。VanSoest法往往由于第一步中果胶质、蛋白质、淀粉的去除 不完全，过滤较困难，导致纤维素检测含量偏低，并且检测耗时较长。王玉万法由于检测步 骤中有个过夜水解，整个检测过程耗时长达45. 5h，且在用2mol/L盐酸水解半纤维素时，水 解不完全导致一部分半纤维素进入纤维素的测定程序，导致纤维素含量偏高。高效液相色 谱法检测的误差限比较小，检测较准确，但高效液相色谱法测定中需配置示差折光检测器， 该仪器和高效液相色谱仪均较昂贵，只被部分高校和研究所采用。
【发明内容】
[0005] 本发明的目是为了克服已有检测方法的不足，提供一种检测步骤简单、成本低、效 率高和结果准确的烟草中纤维素测定方法。
[0006] 本发明的目的通过如下技术方案实现：
[0007] -种测定烟草中纤维素含量的方法，W己酸和硝酸的混合液破坏烟草样品中纤维 素的外层包裹层，使纤维素充分暴露出来，再用硫酸和重铅酸钟在加热条件下将纤维素水 解成二氧化碳和水，过量的重铅酸钟用硫代硫酸轴溶液滴定，，并W楓化钟和淀粉溶液作为 指示剂，根据空白对照和样品滴定所消耗的硫代硫酸轴量的差值，计算出样品消耗的重铅 酸钟的量，再换算成样品中的纤维素含量。
[0008] 本发明所述破坏烟草样品中纤维素的外层包裹，是将烟草样品于烘箱中 4(TC ±2°C烘干后，用粉碎机粉碎并过100目筛，称取0. 15g样品于50mL玻璃离也管中；力口 入5mL己酸和硝酸混合液，盖上管塞，置沸水浴中加热，期间不断摇动；取出冷却后离也，弃 上清液，沉淀物加入蒸觸水，超声波振荡，使酸解生成的可溶性物质充分溶解，离也倒掉上 清液，加蒸觸水超声波振荡、离也的步骤重复2次，得到最终沉淀物；
[0009] 所述将纤维素水解成二氧化碳和水，是向得到的最终沉淀物中加入IOmL硫酸和 IOmL重铅酸钟溶液，超声波振荡使其充分混合均匀；然后取出，转入干净的楓瓶中，并用蒸 觸水冲洗3次，一并倒入楓瓶中；纤维素在硫酸介质和加热条件下被重铅酸钟氧化成二氧 化碳和水，反应方程式为；CeHw〇5+4K2Cr2〇7+16H2S〇4 = 4Cr2(S〇4)3+4K2S〇4+6C〇2+21H2〇 ;
[0010] 所述烟草样品中纤维素的滴定，是待楓瓶中溶液冷却后，过量的重铅酸钟溶液用 0. 2mol/L硫代硫酸轴溶液滴定，测定纤维素含量；在滴定接近终点时加入楓化钟和淀粉指 示剂，同时做试剂空白实验，根据空白对照和样品滴定所消耗的硫代硫酸轴量的差值，计算 出样品消耗的重铅酸钟的量，再换算成样品中的纤维素含量，每个样品设3个平行样；
[0011] 按如下公式计算样品中的纤维素含量：
[0012] J=_左 X U -切_ 月 X 24 X (100 - C) / 100
[0013] 式中；x-样品中纤维素含量；
[0014] k-硫代硫酸轴溶液的浓度，mol/L ;
[001引 a-空白滴定所消耗硫代硫酸轴的体积，mL ;
[001引 b-样品滴定所消耗硫代硫酸轴的体积，mL ;
[0017] n-称样量，g;
[001引 C-样品含水率，％ ;
[0019] 24为Imol葡萄糖相当于硫代硫酸轴溶液的滴定度；
[0020] 硫代硫酸轴溶液的配制方法是在IOOOmL含有0. 2g碳酸轴的新煮沸放冷的蒸觸水 中加入26g五水合硫代硫酸轴，使其完全溶解，放置一段时间待溶液稳定后再标定浓度；
[0021] 硫代硫酸轴溶液的标定方法为：
[0022] ①称取在烘箱中12(TC烘干至恒重的重铅酸钟基准物1. 2258g于小烧杯中，加水 使其溶解，定量转移到250mL容量瓶中，混匀，备用；
[0023] ②用移液管量取25. OOmL重铅酸钟溶液于楓瓶中，加2g楓化钟，15mL蒸觸水，5mL 浓度4mol/L的盐酸溶液，密塞，摇匀，封水，在暗处放置IOmin ;
[0024] ③加30mL蒸觸水稀释，用硫代硫酸轴溶液滴定至近终点，加2mL质量分数为0. 5 % 的淀粉指示液，继续滴定至蓝色消失而显亮绿色，即达终点；
[0025] ④重复标定3次，相对偏差不能超过0. 2%，楓化钟和淀粉指示剂在滴定快接近终 点时加入； ^丄 _ 6 X (V,乂 X K, (,a 6 X 0.1OOO X 25.00
[0026] ⑥结果计算；=-y-^ =---; y Na:S:〇3
[0027] 式中，-硫代硫酸轴溶液的浓度；
[002引 C&-的。，-重铅酸钟基准物溶液的浓度，方法中为0. imol/L ;
[002引 ^0:0,-加入的重铅酸钟基准物的体积，方法中为25血；
[0030] KvuAA -滴定消耗的硫代硫酸轴溶液体积。
[0031] 本发明所述己酸和硝酸的体积比为8:2。破坏烟草样品中纤维素的外层包裹时，沸 水浴的最佳加热时间为30min ;最佳离也条件为1000化pm, 15min ;所述向沉淀物中加入硫 酸和重铅酸钟溶液后超声波振荡是将沉淀物放入超声波清洗仪中超声振荡5min，使样品充 分混匀。用于纤维素水解的硫酸的质量分数为10%，重铅酸钟溶液的浓度为0. Imol/L。硫 代硫酸轴溶液需放置2周后才可标定，W使硫代硫酸轴溶液达到稳定性状态。
[0032] 本发明与现有技术相比，至少具有W下优点：
[0033] 1.本发明方法操作简单，工作量小，结果准确，分析速度快，耗时少，检测一批样品 仅需化左右。
[0034] 2.本发明所使用的仪器设备均为实验室常用的仪器和装置，没有特殊的专用设备 和贵重仪器，实验药品均为常用的普通试剂，价格低廉，推广性好。
[0035] 3.本发明有效克服了现有技术在检测结果准确性、耗时、需专用设备和仪器等方 面存在的不足，为烟草纤维素检测提供了一种有效便捷的方法。
【具体实施方式】
[0036] 下面通过实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0037] 本发明测定烟草中纤维素含量的方法，是W己酸和硝酸的混合液破坏烟草样品中 纤维素的外层包裹层，使纤维素充分暴露出来，使细胞间的物质被溶解，纤维素也分解成单 个的纤维，木质素、半纤维素和其它的物质被除去，淀粉、多缩戊糖和其它物质也被水解。再 用硫酸和重铅酸钟在加热条件下将纤维素水解成二氧化碳和水，过量的重铅酸钟用硫代硫 酸轴溶液滴定，并W楓化钟和淀粉溶液作为指示剂，根据空白对照和样品滴定所消耗的硫 代硫酸轴量的差值，计算出样品消耗的重铅酸钟的量，再换算成样品中的纤维素含量。
[0038] 所述破坏烟草样品中纤维素的外层包裹，是将烟叶、烟梗、梗颗粒、薄片等烟草样 品于烘箱中40 + 2C烘干后，用粉碎机粉碎并过100目筛，称取0. 15g样品于50mL玻璃离也 管中；加入5mL己酸和硝酸混合液，己酸和硝酸的体积比为8:2,盖上管塞，置沸水浴中加热 30min，期间不断摇动；取出冷却后1000化pm离也15min，弃上清液，沉淀物加入5血蒸觸水 冲洗，并置于超声波清洗仪中超声振荡5min，使酸解生成的可溶性物质充分溶解，离也倒掉 上清液，加蒸觸水超声波振荡、离也的步骤重复2次，得到最终沉淀物；
[0039] (2)所述将纤维素水解成二氧化碳和水，是向步骤（1)得到的最终沉淀物中加入 IOmL质量分数为10%的硫酸和IOmL浓度0. Imol/L的重铅酸钟溶液，在超声波清洗仪中震 荡5min使其充分混合均匀；然后取出，转入干净的楓瓶中，并用适量的蒸觸水冲洗3次，一 并倒入楓瓶中；纤维素在硫酸介质和加热条件下被重铅酸钟氧化成二氧化碳和水，反应方 程式为：
[0040] 〇64〇〇5+41(2化2〇7+16&8〇4 = 4化2 (S〇4) 3+4K2SO4+6CO2+2IH2O ;
[0041] (3)烟草样品中纤维素的滴定；待楓瓶中溶液冷却后，用浓度0. 2mol/L硫代硫酸 轴溶液滴定，测定纤维素含量；为防止先加入楓化钟和淀粉指示剂导致部分楓与淀粉提前 参与反应，使淀粉变色提前，影响滴定终点颜色的变化，需在滴定快接近终点时加入楓化钟 和淀粉指示剂。每个样品设3个平行样，每次试验时做试剂空白实验；
[0042] (4)按如下公式计算样品中的纤维素含量： 「 1 V k 乂 ia - b)
[0043] I=---- 打X 24 X Q日日-C) / 10日
[0044] 式中；X-样品中纤维素含量；
[004引 k-硫代硫酸轴溶液的浓度，mol/L ;
[004引 a-空白滴定所消耗硫代硫酸轴的体积，血；
[0047] b-样品滴定所消耗硫代硫酸轴的体积，mL ;
[0048] n-称样量，g;
[0049] C-样品含水率，％ ;
[0050] 24为Imol葡萄糖相当于硫代硫酸轴溶液的滴定度；
[0051] 硫代硫酸轴溶液的配制方法是在IOOOmL含有0. 2g碳酸轴的新煮沸放冷的蒸觸水 中加入26g五水合硫代硫酸轴，使其完全溶解，放置一段时间待溶液稳定后再标定浓度；
[0052] 硫代硫酸轴溶液的标定方法为：
[0053] ①称取在烘箱中12(TC烘干至恒重的重铅酸钟基准物1. 2258g于小烧杯中，加水 使其溶解，定量转移到250mL容量瓶中，混匀，备用；
[0054] ②用移液管量取25. OOmL重铅酸钟溶液于楓瓶中，加2g楓化钟，15mL蒸觸水，5mL 浓度4mol/L的盐酸溶液，密塞，摇匀，封水，在暗处放置IOmin ;
[00巧]③加30mL蒸觸水稀释，用硫代硫酸轴溶液滴定至近终点，加2mL质量分数为0. 5 % 的淀粉指示液，继续滴定至蓝色消失而显亮绿色，即达终点；
[0056] ④重复标定3次，相对偏差不能超过0. 2%，楓化钟和淀粉指示剂在滴定快接近终 点时加入；
[0057] ⑥结果计算：
【权利要求】
1. 一种测定烟草中纤维素含量的方法，其特征在于：以乙酸和硝酸的混合液破坏烟草 样品中纤维素的外层包裹层，使纤维素充分暴露出来，再用硫酸和重铬酸钾在加热条件下 将纤维素水解成二氧化碳和水，过量的重铬酸钾用硫代硫酸钠溶液滴定，并以碘化钾和淀 粉溶液作为指示剂，根据空白对照和样品滴定所消耗的硫代硫酸钠量的差值，计算出样品 消耗的重铬酸钾的量，再换算成样品中的纤维素含量。
2. 根据权利要求1所述的一种测定烟草中纤维素含量的方法，其特征在于： (1) 所述破坏烟草样品中纤维素的外层包裹，是将烟草样品于烘箱中40°C±2°C烘干 后，用粉碎机粉碎并过100目筛，称取〇. 15g样品于50mL玻璃离心管中；加入5mL乙酸和硝 酸混合液，盖上管塞，置沸水浴中加热，期间不断摇动；取出冷却后离心，弃上清液，沉淀物 加入蒸馏水，超声波振荡，使酸解生成的可溶性物质充分溶解，离心倒掉上清液，加蒸馏水 超声波振荡、离心的步骤重复2次，得到最终沉淀物； (2) 所述将纤维素水解成二氧化碳和水，是向步骤（1)得到的最终沉淀物中加 入IOmL硫酸和IOmL重铬酸钾溶液，超声波振荡使其充分混合均匀；然后取出，转入 干净的碘瓶中，并用蒸馏水冲洗3次，一并倒入碘瓶中；纤维素在硫酸介质和加热 条件下被重铬酸钾氧化成二氧化碳和水，反应方程式为：(^1 1(|05+41(2(>207+16450 4 = 4Cr2 (SO4) 3+4K2S04+6C02+21H20 ； (3)烟草样品中纤维素的滴定：待碘瓶中溶液冷却后，过量的重铬酸钾溶液用0. 2mol/ L硫代硫酸钠溶液滴定，测定纤维素含量；在滴定接近终点时加入碘化钾和淀粉指示剂，同 时做试剂空白实验，根据空白对照和样品滴定所消耗的硫代硫酸钠量的差值，计算出样品 消耗的重铬酸钾的量，再换算成样品中的纤维素含量，每个样品设3个平行样； (4) 按如下公式计算样品中的纤维素含量：
式中：X-样品中纤维素含量； k_硫代硫酸钠溶液的浓度，mol/L ; a_空白滴定所消耗硫代硫酸钠的体积，mL ; b_样品滴定所消耗硫代硫酸钠的体积，mL ; n_称样量，g; C-样品含水率， 24为Imol葡萄糖相当于硫代硫酸钠溶液的滴定度； 硫代硫酸钠溶液的配制方法是在IOOOmL含有0. 2g碳酸钠的新煮沸放冷的蒸馏水中加 入26g五水合硫代硫酸钠，使其完全溶解，放置一段时间待溶液稳定后再标定浓度； 硫代硫酸钠溶液的标定方法为： ① 称取在烘箱中120°C烘干至恒重的重铬酸钾基准物I. 2258g于小烧杯中，加水使其 溶解，定量转移到250mL容量瓶中，混匀，备用； ② 用移液管量取25. OOmL重铬酸钾基准物溶液于碘瓶中，加2g碘化钾，15mL蒸馏水， 5mL浓度4mol/L的盐酸溶液，密塞，摇匀，封水，在暗处放置IOmin ; ③ 加30mL蒸馈水稀释，用硫代硫酸钠溶液滴定至近终点，加2mL质量分数为0. 5 %的淀 粉指示液，继续滴定至蓝色消失而显亮绿色，即达终点； ④ 重复标定3次，相对偏差不能超过0. 2%，碘化钾和淀粉指示剂在滴定快接近终点时 加入； _ , 6 XcK1Cr1O 1XKc2Cr2O7 _ ^ X〇· I〇〇〇X 25 ?0 ⑤ 结果计算：~ - 7}； Nu，S，〇2 Nu，.S，〇3 式中，eAMA-硫代硫酸钠溶液的浓度； eWA-重铬酸钾基准物溶液的浓度，方法中为〇.ImoVL; 匕〇外-加入的重铬酸钾基准物的体积，方法中为25mL; -滴定消耗的硫代硫酸钠溶液体积。
3. 如权利要求1或2所述一种测定烟草中纤维素含量的方法，其特征在于：乙酸和硝 酸的体积比为8:2。
4. 如权利要求2所述一种测定烟草中纤维素含量的方法，其特征在于：破坏烟草样 品中纤维素的外层包裹时，沸水浴的最佳加热时间为30min;最佳离心条件为IOOOOrpm, 15min〇
5. 如权利要求2所述一种测定烟草中纤维素含量的方法，其特征在于：所述向沉淀物 中加入硫酸和重铬酸钾溶液后超声波振荡是将沉淀物放入超声波清洗仪中超声振荡5min， 使样品充分混匀。
6. 如权利要求2所述一种测定烟草中纤维素含量的方法，其特征在于：用于纤维素水 解的硫酸的质量分数为10 %，重铬酸钾溶液的浓度为〇.lmol/L。
7. 如权利要求2所述一种测定烟草中纤维素含量的方法，其特征在于：硫代硫酸钠溶 液需放直2周后才可标定，以使硫代硫酸納溶液达到稳定性状态。
【文档编号】G01N21/79GK104237453SQ201410520615
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2014年9月30日
【发明者】王涛, 张晓龙, 刘维涓, 资文华, 陈云娇, 周丽娟, 王娟, 龙明海, 陈月舞 申请人:云南瑞升烟草技术（集团）有限公司