同时测定无烟气烟草制品中锂、钠、氨、钾、镁、钙含量的方法与流程

本发明涉及色谱分析技术领域，具体涉及一种无烟气烟草制品中金属阳离子的检测方法。

背景技术：

无烟气烟草制品(Smokeless tobacco products，STPs)是指使用时无需燃烧或不产生烟气的烟草制品，根据使用方式可分为口用型(OralSTPs)和鼻用型(Nasal STPs)两大类型。口用型STPs包括嚼烟、含烟、溶烟等多种类型，其中含烟是其最主要的产品形式，有Snuff和Snus两种，二者的使用方式都是放入牙龈与嘴唇间，与传统鼻烟完全不同。

近年来，全球控烟力度不断增强，在一系列控烟法律、政策和行动的影响下，烟草发展环境发生了深刻而重大的变化，烟草制品结构正朝着多样化和无烟化方向加快调整。传统燃吸式烟草制品的发展面临起来越大的压力，而消费无烟气烟草制品不会产生“二手烟”以及烟草燃烧所生成的化学成分，因此，无烟气烟草制品已逐渐成为一种重要的烟草消费品，并代表着国际烟草领域的重要发展趋势。

2011年全球非传统烟草制品销售额约200亿美元，占烟草制品销售总额的3％左右。份额所占虽不大，但其高速增长的态势放在传统卷烟销量下降2％以及上述控烟力度日趋严峻的背景下，无烟气烟草制品显得潜力无限，态势抢眼，意味着一个无烟气烟草制品走上历史舞台焦点的机会来临。

目前，对无烟气烟草制品成分及其含量的研究还很少，对其成分检测的标准尚属空白。

氨是是中国卷烟安全性评价的重要指标之一；烟叶、烟用纸、香精香料等生产无烟气烟草制品的主辅料中含有钠、氨、钾、镁、钙等多种成分；锂是有效的情绪稳定剂，在多种生物体内存在，许多研究证明，锂对动物和人具有必需功能或有益作用。但烟草行业目前还没有任何标准指导无烟气烟草制品中阳离子含量的检测。

因此，有必要开发一种操作简便快捷，前处理简单的检测方法，测定无烟气烟草制品中多种阳离子的含量。这不仅是顺应《世界卫生组织烟草控制框架公约》(WHO FCTC)力度不断增强的现状，为监控更多的烟草制品相关成分进行技术储备，也体现烟草作为有责任心的企业，对消费者负责的态度。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种新的方法，能快速简便地收集无烟气烟草制品中的6种成分(锂、钠、氨、钾、镁、钙)，完成样品前处理，并进行含量检测。

本发明筛选了一系列不同配方组成的萃取剂，既能完全让无烟气烟草制品中多种阳离子成分萃取完全；同时，加入的稳定剂，能使样品中的氨在室温下稳定存在，样品制备后的0-24hr内含量测定结果稳定，延长了有效样品溶液的保存时间，大大地提高了每日样品检测数量。

本发明同时测定无烟气烟草制品中锂、钠、氨、钾、镁、钙含量的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)样品提取：取无烟气烟草制品置于收集容器中，加入萃取剂，超声萃取或振荡萃取后，萃取液过滤膜，收集过滤后的萃取液作为样品置于色谱瓶中，待检测；

所述萃取剂包括水，所述萃取剂还包括稳定剂、醇类、酸类中的一种或多种；

所述稳定剂为液体稳定剂或固体稳定剂；

所述液体稳定剂为醇类、酮类、醛类中的一种或多种；

所述固体稳定剂为多聚甲醛；

当稳定剂为液体稳定剂时，所述萃取剂中稳定剂、醇类、酸类和水体积比为0～1000:0～1000:0～100:1000；

当稳定剂为固体稳定剂时，所述萃取剂中醇类、酸类和水体积比为0～1000:0～100:1000，稳定剂与水的质量体积比为0～5:1000(g/mL)；

(2)样品离子色谱(IC)法检测：用离子色谱仪对样品进行分离检测；

(3)定量分析：采用外标法对检测结果进行定量分析，计算得到无烟气烟草制品中锂、钠、氨、钾、镁、钙的含量。

其中，无烟气烟草制品包括：美式Moist Snuff型含烟、瑞典Snus型含烟(Chewing tobacco)和鼻烟(Nasal tobacco)等主要的无烟气烟草制品类型。测定前所有样品均密封储存在冰箱中(-18℃)。分析前将待分析样品在室温下解冻0.5～4hr。

优选地，所述酮类包括丙酮或丁酮；所述醛类包括甲醛、乙醛或丙醛。

优选地，所述醇类包括甲醇、乙醇或丙三醇；所述酸类包括硝酸、盐酸、硫酸或高氯酸。

优选地，所述步骤(1)中收集容器为具塞容器。

优选地，所述具塞容器包括具塞三角瓶或具塞柱形瓶。

优选地，所述具塞容器的材质为耐酸耐碱的塑料。

优选地，所述具塞容器的材质为聚乙烯(PE)或聚四氟乙烯(PETT)。

优选地，所述步骤(1)中无烟气烟草制品的称取量为0.01～5g，所述收集容器容量为50～500mL；所述萃取剂的用量为5～100mL，萃取时间为10～60min。

优选地，步骤(1)中萃取与过滤之间间隔时间不大于10min。

优选地，所述步骤(1)中滤膜为水相滤膜；所述滤膜孔径为0.22或0.45μm。

优选地，所述步骤(1)中滤膜为聚醚砜(PES)滤膜、亲水型聚偏氟乙烯(PVDF)滤膜或尼龙66滤膜。

优选地，所述步骤(2)中采用的色谱仪为ICS-5000或ICS-3000等离子色谱仪；

色谱柱为CS12A或CS16或CS19阳离子分析柱，并配备其对应的保护柱(预柱)：CG12A或CG16或CG19阳离子保护柱；

流速为0.5-2mL/min；

进样量为25～100μL；

柱温为20～39℃；

检测池温度为20-39℃；

检测器为电导检测器；

抑制器为CSRS-II；

抑制器电流为2-300mA；

洗脱梯度为(MSA)0.001-0.035mol/L MAS(甲烷磺酸)等度洗脱或合适的梯度洗脱程序。即以甲烷磺酸与水的混合溶液作为洗脱液进行洗脱，混合溶液中甲烷磺酸的浓度为0.001-0.035mol/L。

优选地，所述色谱柱为CS19分析柱，配备CG19保护柱(预柱)；

流速为0.8或1.0mL/min；

柱温为30℃或35℃；

检测池温度为35℃。

优选地，所述步骤(3)定量分析包括以下步骤：

①配制一系列含有不同浓度目标物的标准物的标准溶液，采用IC法建立标准工作曲线，用于样品的定量检测；所述目标物为Li⁺、Na⁺、NH₄⁺、K⁺、Mg²⁺和Ca²⁺；

②样品中的阳离子含量按式(1)计算，式(1)如下：

C_i＝C_i测*V/n.................................................(1)

式中，C_i为每克待测无烟气烟草制品中阳离子物质i的质量，单位为μg/g，结果精确到0.1μg/g；

C_i测为IC测定所得的阳离子物质i的含量，单位为μg/mL；

V为萃取溶剂体积，单位为mL；

n为进行本次分析的无烟气烟草制品的重量，单位为g；

③取两个平行样品的算术平均值作为测试结果，即得到待测无烟气烟草制品中锂、钠、氨、钾、镁、钙的含量。

本发明同时测定无烟气烟草制品中锂、钠、氨、钾、镁、钙含量的方法具有如下优点：

1、本发明填补了现有技术空白，首次采用IC法同时测定无烟气烟草制品中的6种成分的含量，具体为锂、钠、氨、钾、镁、钙的含量。

2、本发明具有样品前处理简便、快捷，样品分析通量大，且准确性、重复性好的特点。

3、常规检测所用的萃取容器为玻璃具塞三角瓶，本发明中，由于萃取的具塞容器材质优选为耐酸耐碱的塑料，优选为聚乙烯(PE)、聚四氟乙烯(PETT)等，可避免在实验过程中由于容器材质的因素，引入Na⁺离子等干扰物质，影响检测的准确性，导致无烟气烟草制品中的Na⁺离子的含量检测值偏高的系统误差。

4、本发明提供了多种萃取剂的配方组成选择。现行烟草行业标、文献、专利报道的氨的离子色谱法检测方法中，多用盐酸水溶液作为萃取剂，但盐酸和硫酸属于易制毒化学品，供应商、使用者在资质上有一定限制。本发明中，可以用硝酸来配制萃取剂，在检测试剂的可获得性上，提供了便利。

5、通常，无烟气烟草制品中的NH₄⁺离子的含量检测值会随着样品在空气中放置时间的增加而上升，导致检测结果不准确。本发明中，选用的萃取剂的配方组成，有可以稳定样品中NH₄⁺离子的作用，24hr内，样品中NH₄⁺离子的含量检测值稳定性较好。

附图说明

图1为实施例1中同时测定无烟气烟草制品中的锂、钠、氨、钾、镁、钙含量的方法中标准溶液的色谱图。

图2为实施例2中同时测定无烟气烟草制品中的锂、钠、氨、钾、镁、钙含量的方法中无烟气烟草制品A的色谱图。

图3为实施例3中同时测定无烟气烟草制品中的锂、钠、氨、钾、镁、钙含量的方法中无烟气烟草制品B的色谱图。

图4为实施例4中同时测定无烟气烟草制品中的锂、钠、氨、钾、镁、钙含量的方法中无烟气烟草制品C的色谱图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

本实施例的无烟气烟草制品中锂、钠、氨、钾、镁、钙含量的方法中标准样品溶液的检测按以下步骤进行：

(1)标准溶液样品制备条件：

使用聚乙烯(PE)容量瓶，用萃取剂配制Li⁺、Na⁺、NH₄⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺离子浓度均为2μg/mL的标准溶液。

萃取剂为：

甲醇：乙醇：硝酸：水，按500mL：500mL：1.7mL：1000mL混合。

室温振荡10min后，萃取剂通过0.45μm亲水型聚偏氟乙烯(PVDF)滤膜，收集过滤后的萃取剂作为样品置于离子色谱瓶中，待检测。

(2)样品离子色谱IC检测条件：

色谱柱：CS12A分析柱配备CG12A保护柱；流速：1.0mL/min；进样量：100μL；柱温：35℃；检测池温度：35℃；检测器：电导检测器；抑制器：CSRS-II；抑制器电流：80mA；洗脱程序：0.024mol/L MAS等度洗脱。

所得色谱图如图1所示。

实施例2

本实施例的同时测定无烟气烟草制品中锂、钠、氨、钾、镁、钙含量的方法按以下步骤进行：

(1)样品准备：无烟气烟草制品A(瑞典Snus型含烟，国产)，实验前所有样品均密封储存在冰箱中(-18℃)存储，分析前将待分析样品在室温下解冻1hr。

(2)样品提取：准确称取0.05g无烟气烟草制品A，放入100mL具塞聚四氟乙烯三角瓶中，加入50mL萃取剂，室温振荡萃取50min，放置5min后，萃取液(即萃取后包含萃取物的萃取剂)通过0.22μm聚醚砜(PES)滤膜过滤，收集过滤后的萃取液作为样品置于离子色谱瓶中，待检测。

其中，萃取剂为：

硝酸：水，按0.8mL：1000mL混合。

(3)样品离子色谱检测：色谱柱：CS19分析柱配备CG19保护柱；流速：0.8mL/min；进样量：100μL；柱温：29℃；检测池温度：34℃；检测器：电导检测器；抑制器：CSRS-II；抑制器电流：108mA；梯度洗脱程序：如表1所示；所得色谱图如图2所示。

采用实施例1中标准溶液样品制备条件制备标准溶液样品，并采用本实施例步骤(3)中离子色谱检测的同样参数绘制标准曲线。

表1本实施例中梯度洗脱程序

(4)定量分析：采用式(1)对所得结果进行计算，式(1)如下：

C_i＝C_i测*V/n.................................................(1)

式中，C_i为每克待测无烟气烟草制品中阳离子物质i的质量，单位为μg/g，结果精确到0.1μg/g；

C_i测为IC测定所得的阳离子物质i的含量，单位为μg/mL；

V为萃取溶剂体积，单位为mL；

n为进行本次分析的无烟气烟草制品的重量，单位为g。

取两个平行样品的算术平均值作为测试结果，即得到待测无烟气烟草制品中锂、钠、氨、钾、镁、钙的含量，本实施例的测定结果见表2。

表2 无烟气烟草制品中锂、钠、氨、钾、镁、钙含量的测定结果

上述表2中的测定结果为步骤(2)样品提取后立即进行步骤(3)离子色谱检测所得到的，按照上述操作步骤，步骤(2)样品提取所得样品室温放置12hr后，在进行步骤(3)离子色谱检测，所得结果与上述测定结果无显著性差异(p＞0.05)。

实施例3

本实施例的同时测定无烟气烟草制品中锂、钠、氨、钾、镁、钙含量的方法按以下步骤进行：

(1)样品准备：无烟气烟草制品B(嚼烟，进口)，实验前所有样品均密封储存在冰箱中(-18℃)存储，分析前将待分析样品在室温下解冻2hr。

(2)样品的提取：准确称取1.2g无烟气烟草制品B，放入250mL具塞聚四氟乙烯三角瓶中，加入40mL萃取剂，室温振荡萃取40min，放置2min后，萃取液通过0.22μm尼龙66滤膜过滤，收集过滤后的萃取液作为样品置于离子色谱瓶中，待检测。

其中，萃取剂为：

多聚甲醛：甲醇：盐酸：水，按0.5g：1000mL：1.2mL：1000mL混合。

(3)样品离子色谱IC检测：色谱柱：CS19分析柱配备CG19保护柱；流速：0.8mL/min；进样量：100μL；柱温：34℃；检测池温度：39℃；检测器：电导检测器；抑制器：CSRS-II；抑制器电流：96mA；梯度洗脱程序：如表3所示；所得色谱图如图3所示。

采用实施例1中标准溶液样品制备条件制备标准溶液样品，并采用本实施例步骤(3)中离子色谱检测的同样参数绘制标准曲线。

表3 本实施例中梯度洗脱程序

(4)定量分析：采用式(1)对所得结果进行计算。

取两个平行样品的算术平均值作为测试结果，即得到待测无烟气烟草制品中锂、钠、氨、钾、镁、钙的含量，本实施例的测定结果见表2。

上述表2中的测定结果为步骤(2)样品提取后立即进行步骤(3)离子色谱检测所得到的，按照上述操作步骤，步骤(2)样品提取所得样品室温放置24hr后，在进行步骤(3)离子色谱检测，所得结果与上述测定结果无显著性差异(p＞0.05)。

实施例4

本实施例的同时测定无烟气烟草制品中Li⁺、Na⁺、NH₄⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺的含量的方法按以下步骤进行：

(1)样品准备：无烟气烟草制品C(美式Moist Snuff型含烟，进口)，实验前所有样品均密封储存在冰箱中(-18℃)存储，分析前将待分析样品在室温下解冻0.5hr。

(2)样品的提取：准确称取0.1g无烟气烟草制品C，放入50mL具塞聚四氟乙烯三角瓶中，加入20mL萃取剂，室温振荡萃取30min，放置5min后，萃取液通过0.45μm亲水型聚偏氟乙烯(PVDF)滤膜过滤，收集过滤后的萃取液作为样品置于离子色谱瓶中，待检测。

其中，萃取剂为：

丙酮：甲醇：丙三醇：硫酸：水，按5mL：950mL：500mL：3mL：1000mL混合。

(3)样品离子色谱检测：色谱柱：CS12A分析柱配备CG12A保护柱；流速：1.0mL/min；进样量：100μL；柱温：30℃；检测池温度：35℃；检测器：电导检测器；抑制器：CSRS-II；抑制器电流：147mA；梯度洗脱程序：如表4所示；所得色谱图如图4所示。

采用实施例1中标准溶液样品制备条件制备标准溶液样品，并采用本实施例步骤(3)中离子色谱检测的同样参数绘制标准曲线。

表4 本实施例中梯度洗脱程序

(4)定量分析：采用式(1)对所得结果进行计算。

取两个平行样品的算术平均值作为测试结果，即得到待测无烟气烟草制品中Li⁺、Na⁺、NH₄⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺的含量，本实施例的测定结果见表2。

实施例5

本实施例的同时测定无烟气烟草制品中锂、钠、氨、钾、镁、钙含量的方法，与实施例2的不同之处在于：

萃取剂为：丁酮：甲醛：丙三醇：硫酸：水，按4mL：20mL：1000mL：0.5mL：1000mL混合；

使用的色谱柱为CS16，保护柱为CG16；

洗脱梯度为0.018mol/L MAS等度洗脱。

实施例6

本实施例的同时测定无烟气烟草制品中锂、钠、氨、钾、镁、钙含量的方法，与实施例2的不同之处在于：

萃取剂为：丙酮：甲醇：丙三醇：硫酸：水，按5mL：1000mL：0.1mL：10mL：1000mL混合。

实施例7

本实施例的同时测定无烟气烟草制品中锂、钠、氨、钾、镁、钙含量的方法，与实施例2的不同之处在于：

萃取剂为：甲醇：丙三醇：高氯酸：水，按500mL：1mL：0.1mL：1000mL混合。

实施例8

本实施例的同时测定无烟气烟草制品中锂、钠、氨、钾、镁、钙含量的方法，与实施例2的不同之处在于：

萃取剂为：硫酸：水，按0.8mL：1000mL混合。

实施例9

本实施例的同时测定无烟气烟草制品中锂、钠、氨、钾、镁、钙含量的方法，与实施例2的不同之处在于：

萃取剂为：丙酮：盐酸：水，按5mL：4mL：1000mL混合。

实施例10

本实施例的同时测定无烟气烟草制品中锂、钠、氨、钾、镁、钙含量的方法，与实施例2的不同之处在于：

萃取剂为：甲醇：水，按500mL：1000mL混合。

采用上述实施例的方法均能够同时有效检测到上述六种成分(锂、钠、氨、钾、镁、钙)，方便简洁。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。