离子色谱法测定再造烟叶中的钠·氨·钾·镁·钙

李国政， 张峻松， 邱建华， 宋金勇， 郝 辉， 周 浩

(1.郑州轻工业学院食品与生物工程学院，河南郑州 450002；2.河南中烟工业有限责任公司，河南郑州 450000)

离子色谱(IC)作为一种快速、高效、灵敏的检测工具，不断地被应用于各种样品的分析测试。此项技术在环境样品、试剂、饮料等的成分分析中均有应用[1]。烟草中的钠、钾、氨、镁、钙含量一直为烟草界所重视，钠和钾可以增加烟叶的持火力，促进卷烟烟支燃烧，镁和钙是烟草中重要的灰分元素，氨离子主要影响吃味和刺激性[2]。造纸法再造烟叶是利用卷烟过程中废弃的烟梗、烟末、烟片等作为原料制成接近烟叶的薄片再用于卷烟生产。目前造纸法再造烟叶已经占卷烟比重的10%左右，在欧美国家的卷烟产品中，造纸法再造烟叶的平均掺配量已超过20%[3]。因此，对烟草中游离氨、钾及钠、镁的含量准确测定具有重要意义[4]。目前，测定烟草中钾的方法主要有原子吸收光谱法、火焰光度法、流动注射分析法、四苯硼钠比浊法以及示波极谱法[5-6]等。笔者在DIONEX ICS-3000 型离子色谱仪中采用甲烷磺酸溶液作为流动相，IonPac CS12A 阳离子交换色谱柱进行分离，用电导检测器进行检测，在20 min内完成对烟草制品中钠、氨、钾、镁的同时测定。试验结果表明，此方法具有快速、重复性好、灵敏度高等优点。

1 材料与方法

1.1材料供试样品为某品牌卷烟再造烟叶。主要试剂：37%(W/W)盐酸(AR)，烟台双双化工有限公司；钾标准溶液[GBW(E)080974，1 000 μg/ml]、镁标准溶液[GBW(E)080132，100 μg/ml]、钙标准溶液[GBW(E)080118，1 000 μg/ml],国家标准物质中心。主要仪器：ICS3000免试剂型离子色谱仪(配电导检测器)、IonPac CSl2A阳离子分析柱(4 mm×250 mm)、IonPac CGl2A阳离子保护柱(4 mm×50 mm)、甲烷磺酸(MSA)罐，美国Dionex公司；Milli Q超纯水仪，美国Millipore公司。

1.2样品测定方法

1.2.1样品前处理。样品在100 ℃条件下烘干2 h，然后用旋风磨粉碎，过40目筛网。准确称取0.1 g样品(精确到0.1 mg)，加入50 ml浓度为0.05 mol/L的盐酸溶液，超声波条件下提取30 min。静止后，取上清液10 ml,超纯水定容至50 ml，过0.45 μm的水相滤膜，由离子色谱仪进行测试。

1.2.2测定条件。色谱柱：Dionex IonPac CSl2A(4 mm×250 mm)；保护柱：Dionex IonPac CGl2A(4 mm×50 mm)；淋洗液：MSA；浓度：20 mmol/L；流速：1．2 ml/min；进样量：25 μl；采集时间：30 min；洗脱方式：等度；检测器：电导检测器；抑制器：CSRS-II；电流：71 mA。

2 结果与分析

2.1样品前处理条件的选择由于再造烟叶中阳离子目前还没有成熟的测定方法，所以如何选择样品的前处理方法对测定结果影响重大。笔者分别对振荡和超声2种提取方式进行比较，同时对水和稀盐酸2种提取溶液进行比较；进而探讨了盐酸提取液体积和超声波提取时间对再造烟叶中钠、氨、钾、镁、钙含量的影响。结果表明，超声提取方式总体效果明显好于振荡提取方式；采用酸提取的效果明显优于水提取的效果，特别是对于钙离子和镁离子的提取，因为酸溶液使样品中的钙和镁形成离子态而进入溶液中。 而相对于0.1 g样品，优化加入0.05 mol/L盐酸提取液的体积和超声波提取时间对提取的各阳离子的影响分别见图1和图2。由图1、2可知，最佳的提取液体积为50 ml，超声波提取的最佳时间是30 min。最终确定的提取条件为： 0.1 g卷烟再造烟叶样品中加入50 ml浓度为0.05 mol/L的盐酸溶液，超声波提取30 min。

图1 所加提取剂体积对再造烟叶中钠、氨、钾、镁、钙含量的影响

2.2方法评价对建立起来的离子色谱仪同时测定钠、钾、氨、镁、钙5种阳离子的分析方法进行了评价，所得数据如表1所示。其中，最低浓度的标样连续进样10次，所得数值的标准偏差3倍作为方法的检测限，标准偏差的10倍作为定量限。

图2 超声提取时间对再造烟叶中钠、氨、钾、镁、钙含量的影响

元素工作曲线相关系数R检测限μg/ml定量限μg/ml钠Y=0.278 4x+0.027 099.78 0.0010.005氨Y=0.332 6x+0.012 499.31 0.0060.019钾Y=0.187 0x+0.010 899.95 0.0030.012镁Y=0.539 0x-0.012 199.997 0.0040.013钙Y=0.342 1x+0.163 399.95 0.0150.048

为了考察数据的准确性，分别分为低浓度、中等浓度和高浓度3个不同级别的浓度对样品进行加标试验，结果如表2所示。从表2可知，3个加标浓度的回收率范围均在90%～110%，说明此方法准确度能满足测定需求。

表2 3个浓度加标样品回收率

2.3样品测定结果应用建立的方法对目前市场上的8个生产厂家的再造烟叶样品进行测试，测定结果见表3。从表3中测定结果可知，各再造烟叶中几种阳离子的含量偏差范围较大，其中低含量的氨离子和钠离子的标准偏差分别为51.17%和51.96%，而较高含量的镁离子、钾离子和钙离子在各牌号再造烟叶样品中含量标准偏差均在20%以内。

表3 8个厂家再造烟叶中几种阳离子含量

3 结论

该试验建立了超声波辅助条件下，盐酸提取30 min，离子色谱法测定再造烟叶中的钠、氨、钾、镁、钙5种阳离子的方法。优化了样品提取的各个参数，确定了最优提取条件。对建立的方法进行了评价，结果显示，该方法具有操作简便、准确度高、重复性好、适用性强等优点，适用于大批量样品分析。

对收集到的国内市场上常用的8个厂家的造纸法再造烟叶样品进行了检测，测定结果显示，低含量的氨离子和钠离子在各牌号件中含量的偏差分别为51.17%和51.96%，而高含量的镁、钾和钙离子在各牌号件中含量偏差均在20%以内。这些离子含量的偏差是否会对卷烟的品质产生影响，接下来将会进一步进行此类研究。

[1] 牟世芬，刘克纳.离子色谱方法及应用[M].北京：化学工业出版社，2000：1-2.

[2] 陈江华，刘建利，龙怀玉. 中国烟叶矿质营养及主要化学成分含量特征研究[J]. 中国烟草学报， 2004,10(5): 20-27.

[3] 邱晔，陈辉敏. 我国造纸法再造烟叶发展现状分析[J].烟草科学研究，2006(3):115-120.

[4] 王颖，张威，李雪，等.干法灰化-离子色谱法测定烟草中的钾、钙和镁[J]．烟草科技，2012(1)：43-46．

[5] 刘巍，蒋次清，王岚，等.烟草中钾的连续流动分析方法研究[J].烟草科学研究，2003(4)：114-115.

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