CN105784908A - 卷烟纸中6种阴离子的离子色谱检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卷烟纸中6种阴离子的离子色谱检测方法。本发明以超纯水为萃取剂、IonPac AS19阴离子交换柱为分离柱，针对性优化了色谱条件，采用离子色谱法实现了卷烟纸样品中乳酸根、乙酸根、甲酸根、氯离子、磷酸根和柠檬酸根的定量分析。结果表明，6种阴离子的回收率在91.0%～109.5%之间，相对标准偏差在0.82%～6.26%之间。本发明方法准确、简单、可靠，适用于卷烟纸样品中相关组分尤其是所述6种阴离子的定量测定。

Description

卷烟纸中6种阴离子的离子色谱检测方法

技术领域

本发明再造烟叶的检测技术领域，更具体地，涉及一种卷烟纸中6种阴离子的离子色谱检测方法。

背景技术

卷烟纸是烟支的主要辅料之一，直接参与燃烧，它的特性直接影响到卷烟的燃烧性、香气和吸味，并直接关系到卷烟制品的安全性。卷烟纸中的助剂主要为燃烧调节剂、灰分调节剂及少量吸味调节剂，对卷烟纸的性能如主流烟气、透气度、均匀度、燃烧速率、包灰性能等起着积极的调节作用。

乳酸盐、氯离子和磷酸盐在卷烟纸中起到调节卷烟纸燃烧速率的作用，同时磷酸盐还可作为灰分调节剂使灰分结实不松散。乙酸盐在卷烟纸中作为助燃剂及灰分调节剂，可提高卷烟纸的燃烧速率；且在燃烧过程中与碳酸钙填料粘结在一起，使灰分结构更加结实而不易散落影响美观，大部分卷烟纸中都会添加乙酸盐作为助剂。甲酸盐可改善卷烟的吃味。柠檬酸盐作为目前最常用的助燃剂，添加在卷烟纸中可显著降低抽吸口数、焦油摄入量、CO生成量等，减少吸烟对人体及环境的危害。在实际生产过程中，为了改善卷烟纸某些方面的特性，会选择加入一种或多种不同的助剂，但卷烟纸作为卷烟的重要组成部分之一，在吸食时直接与口接触，所以必须对其安全性进行监控；同时，卷烟纸中助剂的品质和含量会对卷烟吸食品质造成影响。因此，而快速、准确地分析它们在卷烟纸中的含量对于监控卷烟纸的质量、提高烟草制品安全性具有重要的作用。

目前，由于离子色谱法测定准确、快速且灵敏度高等优点，已被较多地应用于卷烟纸或烟草原料中阴离子的测定。但是，无论是卷烟纸还是烟草原料的阴离子测定大多都是采用AS11-HC阴离子交换柱。AS11-HC对多数阴离子均有较好的分离效果，可满足其定性定量分析，但是本申请人长期大量研究总结发现，AS11-HC较难实现乳酸根和乙酸根的分离。

所以，针对卷烟纸，寻找总结更加科学的离子色谱分析方法，从而实现卷烟纸样品中6种阴离子的快速准确分析，对于监控卷烟纸的质量、提高烟草制品安全性具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有卷烟纸中6种阴离子检测技术的不足，尤其是科学分离卷烟纸中乳酸根和乙酸根以保证检测效果的技术不足，提供一种卷烟纸中6种阴离子的离子色谱检测方法。

本发明的发明目的通过以下技术方案予以实现：

提供一种卷烟纸中6种阴离子的离子色谱检测方法，卷烟纸样品经前处理后获得样品液，样品液经离子色谱法检测，所述离子色谱法检测的条件为：

IonPacAS19阴离子交换柱(4×250mm)；KOH淋洗液；流速为1.5mL/min；抑制电流为149mA；柱温为23℃；进样量为25μL；梯度洗脱程序见表1所示：

表1梯度洗脱条件

所述6种阴离子为乳酸根、乙酸根、甲酸根、氯离子、磷酸根和柠檬酸根。所述的样品前处理方法为：将卷烟纸样品加水(超纯水)后于室温下振荡萃取，将萃取液经0.45μm水系滤膜过滤后移入色谱瓶中，按色谱工作条件进行分析。

优选地，加水的量按照0.4g卷烟纸样品：30mL水的量确定。

优选地，所述萃取的时间为20～50分钟，进一步优选为40分钟。

本发明的有益效果：

本领域常见以氢氧化钠萃取卷烟纸样品进行离子色谱法检测阴离子，本发明采用超纯水对卷烟纸中的酸根离子进行振荡萃取，前处理方法简单易行，试剂安全方便，对卷烟纸中酸根离子的提取效率显著。本发明进一步研究发现，超纯水萃取卷烟纸，在萃取时间达到40min时萃取量最大。因此，本发明确定萃取的最佳时间为40min，能够很好地萃取目标离子，保证了一次萃取完全。

本发明经过仔细研究总结，优选了IonPacAS19阴离子交换柱作为分析柱。与其他阴离子定量分析方法不同的是：本发明克服了本领域采用“AS11-HC阴离子分析柱”的习惯性的技术定势，创造性采用IonPacAS19阴离子交换柱为分离柱，克服了AS11-HC阴离子分析柱较难实现乳酸根和乙酸根分离的困难。

本发明进一步精确总结流动相流速和柱温对检测效果的影响，经过研究结合大量实验总结得到，在利用IonPacAS19阴离子交换柱条件下，在1.5mL/min流速时，出峰时间较快，且能很好地满足定性定量的要求；同时在柱温为23℃时分离效果最佳；梯度条件方面，在0～13min期间，KOH淋洗液的浓度从1mmol/L缓慢地升至7mmol/L，使乳酸根、乙酸根和甲酸根分离，然后KOH淋洗液的浓度快速升至40mmol/L，把Cl^-、PO₄ ^-和柠檬酸根洗脱出来。

通过对关键因素的不断研究和试验，本发明总结出所有关键因素相互干扰或者配合的最佳综合，提供了一种新的***检测方法，采用离子色谱法实现了卷烟纸样品中乳酸根、乙酸根、甲酸根、氯离子、磷酸根和柠檬酸根的定量分析，克服了现有技术造成的技术定势，本发明样品前处理简单，线性理想，样品回收率较高，本发明试验结果表明，6种阴离子的回收率在91.0％～109.5％之间，相对标准偏差在0.82％～6.26％之间。本发明检测方法准确、简单、可靠，适用于卷烟纸样品中相关组分的测定，尤其是适用于卷烟纸样品中6种阴离子的定量分析，填补了现有技术的空白。

附图说明

图1混合标准溶液的色谱图。

其中，1为乳酸根，2为乙酸根，3为甲酸根，4为氯离子，5为磷酸根，6为柠檬酸根。

图2实际样品的色谱图。

其中，1为乳酸根，2为乙酸根，3为甲酸根，4为氯离子，5为磷酸根，6为柠檬酸根。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明。下述实施例仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。除非特别说明，下述实施例中使用的试剂为常规市购或商业途径获得的试剂，除非特别说明，下述实施例中使用的方法和设备为本领域常规使用的方法和设备。

本发明实施例采用的仪器与试剂：

ICS-5000型离子色谱仪(美国DIONEX公司)，配备自动进样器、双泵、自动淋洗液发生器、电导检测器和Chromeleon6.8色谱工作站；Milli-Q超纯水仪(美国Millipore公司)；CP224S电子天平(感量0.0001g，德国Sartorius公司)；HY-5振荡器(江苏金城国胜实验仪器厂)；0.45μm水相针式滤器(上海安谱实验科技股份有限公司)。

乳酸锂(分析纯，美国Sigma-Aldrich公司)，乙酸钠(分析纯，美国Sigma-Aldrich公司)，甲酸钠(分析纯，美国Sigma-Aldrich公司)，氯离子标准溶液(1000mmol/L，国家有色金属及电子材料分析测试中心)，磷酸根标准溶液(1000mmol/L，国家有色金属及电子材料分析测试中心)；无水柠檬酸酸(分析纯，美国Sigma-Aldrich公司)；超纯水(电阻率≥18.2MΩ·cm)。

实施例1检测方法的建立

1.2色谱工作条件

IonPacAS19阴离子交换柱(4×250mm)；KOH淋洗液；流速为1.5mL/min；抑制电流为149mA；柱温为23℃；进样量为25μL；梯度洗脱程序见表1。

表1梯度洗脱条件

1.3标准曲线的配制

分别配制1000μg/mL的乳酸根、乙酸根、甲酸根、氯离子、磷酸根储备液和2000μg/mL的柠檬酸根储备液，然后取不同体积的储备液置于25mL容量瓶中，用超纯水定容至刻度线，摇匀，配制成不同浓度的混合标准溶液。6种阴离子的浓度范围分别为：乳酸根(0～5μg/mL)，乙酸根(0～5μg/mL)，甲酸根(0～5μg/mL)，氯离子(0～5μg/mL)，磷酸根(0～40μg/mL)，柠檬酸根(0～240μg/mL)。

1.4样品前处理

准确称取0.4g(精确至0.0001g)卷烟纸样品，置于200mL塑料锥形瓶中，准确加入30mL水，于室温下振荡萃取40min。将萃取液经0.45μm水系滤膜过滤后移入色谱瓶中，按色谱工作条件进行分析。在加标回收率实验中，准确称取0.4g(精确至0.0001g)卷烟纸样品，置于200mL塑料锥形瓶中，然后加入不同浓度的6种阴离子标准溶液，再加入超纯水至30mL，于室温下振荡萃取40min，过0.45μm水系滤膜后进行色谱分析。

2结果与讨论

2.1萃取剂和萃取时间的选择

本发明采用超纯水对卷烟纸中的酸根离子进行振荡萃取，前处理方法简单易行，对卷烟纸中酸根离子的提取效率显著。本发明进一步研究发现，超纯水萃取卷烟纸，在萃取时间达到40min时萃取量最大。因此，本发明确定萃取的最佳时间为40min，能够很好地萃取目标离子，保证了一次萃取完全。

称取0.4000g卷烟纸样品，于室温下振荡萃取，分别取萃取不同时间的萃取液进行不同条件下的各种试验。研究发现，本发明采用IonPacAS19阴离子交换柱(4×250mm)；KOH淋洗液；流速为1.5mL/min；抑制电流为149mA；柱温为23℃；进样量为25μL；所述梯度洗脱程序条件下，萃取20、30、40、50min的萃取液可以用来进行离子色谱分析。进一步试验结果发现，在萃取时间达到40min时萃取量最大。因此，本发明确定萃取时间为40min。

2.2色谱条件的选择

AS11-HC阴离子分析柱对大多数阴离子均有较好的分离效果，可满足其定性定量分析，但是本发明研究发现其较难实现乳酸根和乙酸根的分离，针对这种情况，本发明经过分析和试验，最终确定采用IonPacAS19阴离子交换柱，很好地实现了乳酸根和乙酸根的分离。在此基础上，本发明比较了不同流速条件下的分离情况，尤其是在1.0mL/min和1.5mL/min两种流速下，6种阴离子的分离情况，发现在1.5mL/min流速时，出峰时间较快，且满足定性定量的要求。进一步分析总结了最佳的柱温为23℃，然后采用Chromeleon6.8色谱工作站自带的Virtualcolumn模块分别比较了不同的柱温(23℃、30℃、35℃等)六种阴离子的分离情况，验证了在23℃时分离效果较好。因此，本发明最终确定IonPacAS19阴离子交换柱作为分析柱，1.5mL/min的流速和23℃的柱温的色谱条件。

梯度条件的确定：研究总结，在0～13min期间，KOH淋洗液的浓度从1mmol/L缓慢地升至7mmol/L，使乳酸根、乙酸根和甲酸根分离，然后KOH淋洗液的浓度快速升至40mmol/L，把Cl^-、PO₄ ^-和柠檬酸根洗脱出来。混合标准溶液和实际样品的色谱图见图1和图2所示。

2.3工作曲线和检测限

将配制好的混合标准溶液按试验方法进行测定，并对各离子的峰面积和其浓度进行回归分析，建立工作曲线，各离子的回归曲线、相关系数见表2所示。

表26种阴离子的线性回归方程及相关系数

待测离子	线性方程	相关系数
			乳酸根	Y＝0.1353X-0.0063	0.9996
乙酸根	Y＝0.1693X+0.0099	0.9991
			甲酸根	Y＝0.1833X-0.0181	0.9991
氯离子	Y＝0.4086X-0.0204	0.9998
			磷酸根	Y＝0.1202X-0.0745	0.9996
柠檬酸根	Y＝0.0758X+0.3485	0.9994

2.4回收率实验

准确称取3份0.4000g卷烟纸样品于塑料锥形瓶中，分别加入不同量的六种标准溶液，按试验方法进行萃取并测定，通过加标量和实际测定的含量计算其回收率(见表3所示)。结果表明，六种阴离子的回收率在91.0％～109.5％之间，相对标准偏差在0.82％～6.26％之间，说明本发明方法可进行定量分析。

表36种离子的回收率

实施例2实际样品的测定

按照本发明方法测定了5种不同规格的卷烟纸样品中乳酸根、乙酸根、甲酸根、氯离子、磷酸根和柠檬酸根6种阴离子的含量，测定结果见表4所示。

结果表明，在不同规格的卷烟纸样品中，助剂的添加量差异较大，如1、2、3号样品中均未检出磷酸根，而5号样品中磷酸根的含量却达到1.5187mg/g；在同一种卷烟纸样品中，各助剂的添加量也有较大不同，如2、3号卷烟纸样品中，未检出磷酸根，而柠檬酸根的含量分别为14.7841mg/g、11.3577mg/g。

表4实际样品中6种阴离子的含量

-表示未检测到。

本发明采用离子色谱法实现了5种卷烟纸样品中乳酸根、乙酸根、甲酸根、氯离子、磷酸根和柠檬酸根的定量分析。与现有其他阴离子定量分析方法不同的是：本发明创造性地采用IonPacAS19阴离子交换柱为分离柱，克服了AS11-HC阴离子分析柱较难实现乳酸根和乙酸根分离的困难，对样品的前处理方法、萃取时间、流速和柱温、洗脱程序等关键因素进行了精确确定，本发明方法的样品前处理简单，线性理想，样品回收率较高，适用于卷烟纸样品中6种阴离子的定量分析。

Claims (4)

1.一种卷烟纸中6种阴离子的离子色谱检测方法，其特征在于，所述6种阴离子为乳酸根、乙酸根、甲酸根、氯离子、磷酸根和柠檬酸根；卷烟纸样品经超纯水萃取前处理后获得样品液，样品液经离子色谱法检测，所述离子色谱法检测的条件为：

IonPacAS19阴离子交换柱（4×250mm）；KOH淋洗液；流速为1.5mL/min；抑制电流为149mA；柱温为23℃；进样量为25μL；梯度洗脱程序为：

时间（min）KOH溶液浓度（mmol/L）

01；

137；

1540；

2440；

24.011；

291。

2.根据权利要求1所述卷烟纸中6种阴离子的离子色谱检测方法，其特征在于，所述样品前处理方法为：将卷烟纸样品加超纯水后于室温下振荡萃取，将萃取液经0.45μm水系滤膜过滤后移入色谱瓶中进行分析。

3.根据权利要求2所述卷烟纸中6种阴离子的离子色谱检测方法，其特征在于，加水的量按照0.4g卷烟纸样品：30mL水的量确定。

4.根据权利要求1或2所述卷烟纸中6种阴离子的离子色谱检测方法，其特征在于，所述萃取的时间为40分钟。