应用正交实验设计筛选烟草中总氮测定消化条件

彭丽娟，王春琼，李 苓，龙 杰，赵 琳，刘恩芬

（1.云南省烟草质量监督检测站，云南 昆明 650106；2.云南中烟再造烟叶有限责任公司，云南 昆明 650106）

正交设计是一种研究多因素试验的设计方法，它是在试验的全部处理组合中，仅挑选部分有代表性的水平组合（处理组合）进行试验，通过部分实施了解全面试验情况，从中找出较优的处理组合的方法，可以节省人、财、物和时间，使一些难以实施的多因素试验得以实施[1-2]。国内曾有人做过采用连续流动分析法测定烟草中总氮含量的研究，对不同的消化条件进行了优化[3-5]，在本研究中，我们尝试采用正交设计对我国烟草行业标准YC/T 161-2002“烟草及烟草制品总氮的测定—连续流动法”的消化条件进行了优化，确定了最终的试验条件为：称样量0.3g、氧化汞用量0.1g、硫酸钾用量1g、硫酸用量5mL。

1 实验部分

1.1 试剂及样品

所用水为蒸馏水；所用试剂均为分析纯级。

缓冲液：溶解44.5g 十二水磷酸氢二钠、32g氢氧化钠和50g 酒石酸钾钠在约600mL 水中，定容至1000mL，加入2mL 润滑剂Brij-35；

水杨酸钠溶液：溶解40g 水杨酸钠在约600mL 水中，加入1g 亚硝基铁氰化钠，定容至1000mL；

次氯酸钠溶液：加3mL 次氯酸钠溶液在约60mL 水中，定容至100mL。

实验所用卷烟为国内某一牌号烤烟型卷烟A。

1.2 仪器设备及工作条件

BRAN-LUEBBE AUTOANALYZER III 连续流动分析仪(德国)，所用实验条件为仪器商提供的条件；

AIM500-C 消化器（澳大利亚），室温升至370℃，恒定3h。

1.3 试验方案设计

采用正交表L9(34) 考察四个因子，每个因子各三水平的实验条件：称样量（0.1g、0.2g、0.3g）、硫酸钾用量（1g、2g、3g）、硫酸用量（5mL、6mL、7mL）、氧化汞用量（0.1g、0.2g、0.3g）。

样品按照行业标准YC/T31-1996“烟草及烟草制品 试样的制备与水分测定 烘箱法”制备并测定水分；按照烟草行业标准YC/T 161-2002“烟草及烟草制品总氮的测定—连续流动法”进行总氮含量测定。

用烟草标物GBW08514 作为质量控制样、用与本实验相同的仪器和实验条件测定样品A六次，六次测定值的平均值为2.06%（2.06%、2.07%、2.04%、2.07%、2.05%、2.08%）。每一实验的测定值与该平均值的绝对差值作为实验的最终结果，此最终结果越小则该实验条件越好。

2 结果分析

2.1 直观分析

该实验方案的直观分析结果见表1。

表1 直观分析表

从各个因子的极差看出，每个因子对实验结果的影响程度，极差越大则该因子对实验结果的影响就越大。据此可知，四个因子对实验结果的影响程度排序为：氧化汞用量＞称样量＞硫酸用量＞硫酸钾用量。

2.2 差分析

假定每一试验是独立进行的，每一试验条件下的试验指标服从正态分布，这些分布的均值与试验的条件有关，可能不等，但它们的方差是相等的，以硫酸钾列为误差列进行方差分析（见表2）。在显著性水平0.10 上，称样量和氧化汞用量都是显著的，硫酸钾用量和硫酸用量不显著；在显著性水平0.05 上，氧化汞用量是显著的，称样量、硫酸钾用量和硫酸用量不显著。对显著因子称样量和氧化汞用量，选用最优条件，即称样量0.3g、氧化汞用量0.1g，对不显著因子硫酸钾用量和硫酸用量，主要考虑节约实验成本，选择硫酸钾用量1g 和硫酸用量5mL 为最终实验条件。

表2 方差分析表

2.3 验证实验

根据2.2 部分找到的最优条件，即称样量0.3 克、氧化汞用量0.1g，进行了两个验证试验，试验条件分别为：①称样量0.3g、氧化汞用量0.1g，硫酸钾用量1g，硫酸用量5mL；②称样量0.3g、氧化汞用量0.1g，硫酸钾用量2g，硫酸用量6mL。结果分别为0.46%（两次结果0.46%、0.47%的平均值）和0.59%（两次结果0.60%、0.58%的平均值），与表1 结果比较可知，该最优条件是令人满意的。

3 结论

综上所述，综合考虑因子的显著性水平和试验成本，最终的消化条件为：称样量0.3g、氧化汞用量0.1g、硫酸钾用量1g、硫酸用量5mL。