烟草及烟草制品总挥发酸的测定连续流动法(1)

烟草及烟草制品总挥发酸的测定连续流动法于瑞国1，王蕾1，孟广宇2，郝庭亮2，李荣1（1.澳华达国际香料（广州）有限公司广州510530）（2.将军烟草集团有限公司济南250100）1.1烟草中的挥发酸1.1.1烟草中的挥发酸主要是含碳原子数小于10的有机酸1.1.2乙酸和甲酸是烟叶挥发酸中的主要挥发酸，次要挥发酸是丙酸、α-呋喃酸、苯甲酸、α-甲基丁酸、β-甲基戊酸和其它许多酸类1.2烟草中挥发性酸类物质对烟草品质的影响1.2.1影响烟气的香味许多挥发性有机酸都具有特殊的气味，燃吸进入烟气中，影响烟气的香味特征1.2.2影响烟气的酸碱度，进而影响烟气的吃味特征1985年国际癌症研究机构（IARC）提出，当烟气的酸碱性变时，非质子化烟碱的挥发性气相中的烟碱比例也随之改变，从而影响烟气的吃味特征[2]。2003年我国主要烟区烤烟C3F总挥发酸年份产地品种等级总挥发酸（%）2003云南昆明宜良县K326C3F0.282003云南昆明泸西县K326C3F0.222003云南昆明玉溪市云烟87C3F0.082003云南曲靖陆良县K326C3F0.292003云南曲靖罗平县K326C3F0.292003云南文山文山县云烟85C3F0.042003云南大理丽江云烟85C3F0.072003福建龙岩武平县K326C3F0.072003福建龙岩永定县云烟85C3F0.072003福建三明明溪县K326C3F0.422003福建三明永安市K326C3F0.572003福建三明宁化县CB-1C3F0.662003福建邵武市K326C3F0.022003河南许昌市中烟100C3F0.122003河南许昌襄城县中烟101C3F0.162003河南漯河舞阳县云烟85C3F0.212003河南漯河临颍县云烟87C3F0.172003河南驻马店确山县NC89C3F0.202003河南信阳信阳市云烟85C3F0.192003河南平顶山郏县K326C3F0.142003贵州贵阳黔西县K326C3F0.162003贵州贵阳黔西县NC82C3F0.132003贵州贵阳大方县云烟85C3F0.222003贵州六盘水水城县K326C3F0.072003贵州六盘水水城县云烟87C3F0.082003贵州玉屏石阡县K326C3F0.131.3烟草总挥发酸的测定方法1.3.1烟草总挥发酸的传统测定方法是水蒸气蒸馏、酸碱滴定法1.3.2光度法报道较少1.3.3酸类物质与KI、KIO3在常温下反应生成单质碘显色[4][5]，[H+]减少的量与单质碘增加的量成比例对应关系1.4显色反应机理I-+IO3-+H+I2+H2OI-+I2I3-2、CFA—KI、KIO3光度分析方法的优化2.1KI、KIO3分光光度法的优化2.2CFA流路系统的优化2.3与经典方法的比对实验2.1KI、KIO3分光光度法的优化2.1.1KI-KIO3分光光度法测定波长的确定2.1.2时间对显色反应灵敏度的影响2.1.3试剂浓度的优化和初始酸度对标准曲线的影响2.1.1KI-KIO3分光光度法测定波长的确定显色反应的吸收曲线最大吸收波长：350nm2.1.2时间对显色反应灵敏度的影响随着反应时间的增加，吸光度也增加，5分钟即达到稳定平台，10分钟后趋于稳定。结合连续流动分析方法的开发，在确保一定的灵敏度的条件下，为了获得较快的测定速度，显色反应的时间选定为13分钟。吸光度时间曲线2.1.3试剂浓度的优化和初始酸度对标准曲线的影响2.1.3.1KI、KIO3试剂的浓度对显色反应的影响类似，在一定的浓度范围内灵敏度达到高水平平台，且基本保持不变，浓度过高或过低都会降低灵敏度，同时由于I-容易与I2结合成I3-，降低显色反应的灵敏度，所以KIO3应过量2.1.3.2显色反应是酸催化的氧化还原反应，一定的初始酸度有助于提高显色反应的灵敏度，并且能为显色反应提供稳定的基线，10mg/l乙酸溶液和50ul/l的磷酸溶液都能达到这个目的，但选用10mg/l乙酸溶液，标准曲线的线性相关性明显改善，相关系数从0.98931提高到0.99389KI-KIO3分光光度法标准曲线2.2CFA流路系统的优化2.2.1试剂、样品流量的选择2.2.2蒸馏温度的选择2.2.3工作曲线及最低检出限2.2.4干扰的消除2.2.5重复性2.2.6回收率2.2.1试剂、样品流量的选择2.2.1.1恒流蠕动泵泵速一定的条件下，试剂和样品的流量由泵管的内径决定，从灵敏度、线性范围和进样频率的角度考虑，本次实验选用0.3mol/lKI溶液、0.014mol/lKIO3溶液、10mg/l乙酸溶液，流速分别为1ml/min、8ml/min、8ml/min，即摩尔比为0.03：0.0112：0.000167。2.2.1.2二次进样的流速选用0.23ml/min，可以括宽工作曲线的线性范围，满足对大部分样品的测定需求2.2.2蒸馏温度的选择2.2.2.1蒸馏温度小于120℃时，蒸馏的效率较低，显色反应的灵敏度差2.2.2.2蒸馏温度高于145℃时，样品的分离较差，峰高增加，线性范围变窄，带过增加，降低了进样频率2.2.2.3标准浓度与样品在同等条件下进行蒸馏，在保证回收率的前提下，选用135℃的蒸馏温度，能得到满意结果2.2.3工作曲线及最低检出限工作曲线的峰高与标准溶液的浓度呈良好的线性关系，线性方程为Y=0.1918*ρ+0.0001016，相关系数为0.9995，由于仪器取样的精确度高，在线蒸馏、二次进样时烟草样品的浓度得到稀释，因此连续流动分析的线性范围为0-5mg/g，最低检出限为0.012mg/g。2.2.4干扰的消除2.2.4.1该显色反应的紫外吸收特征明显，CFA流路的在线透析和在线蒸馏装置可以有效地去除烟草萃取液中的有色基团，避免了萃取液本身的紫外吸收2.2.4.2磷酸、甘油存在的条件下135℃对试样进行蒸馏，试样中非挥发性酸类成分被有效的分离，降低了显色反应的干扰2.2.4.310mg/l乙酸溶液可有效的避免空气中的CO2在溶液中的溶解电离，提供稳定的本底信号2.2.4.4KI溶液容易被空气中的O2氧化生成单质碘，会产生干扰，降低检测的灵敏度，同时不利于清洗，产生带过，因此KI溶液要新鲜配制2.2.4.5使用调节中性的二次重蒸水配置试剂2.2.5重复性实验对某一浓度的标准乙酸溶液平行测定9次，其变异系数为1.82%，说明该方法的重复性较好。实测值平均值RSD%2.332.382.422.402.312.392.392.312.402.371.822.2.6回收率2.2.6.1烤烟的平均回收率97.8％；白肋烟平均回收率100.1％；香料烟的平均回收率101.6％2.2.6.2烤烟的回收率偏低是由于其挥发性有机酸主要以甲酸和乙酸组成，而深色烟草（白肋烟、香料烟）的挥发性有机酸除甲酸和乙酸外还含有较高的β-甲基戊酸、异己酸和苯甲酸等。有机酸的构成不同导致了显色反应灵敏度的差异性。2.2.6.3试验结果与文献报道吻合[1]，表明方法可适用于不同类型的烟草挥发性有机酸测定。烟草类型实测值(mg/g)RSD(%)加入量(mg/g)测定总量(mg/g)回收率平均回收率烤烟1.2220.660.60.60.60.60.60.61.8091.8101.7991.8071.7981.83197.8%98.0%96.2%97.5%96.0%101.5%97.8%白肋烟0.8082.020.40.40.40.40.40.41.2101.1991.2061.2091.2331.194100.5%97.8%100.3%99.5%106.2%96.5%100.1%香料烟2.3241.731111113.3563.3363.3253.3083.3603.282103.2%101.2%101.1%98.4%103.6%95.8%101.6%2.3与经典方法的对比实验经典的水蒸气蒸馏——酸碱滴定法的测定结果要稍低于连续流动分析的测定结果，这主要是水蒸气蒸馏的方法蒸馏温度较低，烟草的挥发性有机酸容易与水产生共沸，蒸馏效率低。流动分析方法采用135℃在线蒸馏时，对样品的每一个液流片段均达到了半汽化状态，可以有效的分离烟草中的挥发性酸类物质，测定的结果要高于100℃水蒸气蒸馏的结果。而且测定结果的精密度也要优于传统方法的结果。烟草类型水蒸气蒸馏-酸碱滴定CFA实测值（mg/g）平均值(mg/g)RSD%实测值(mg/g)平均值(mg/g)RSD%烤烟1.1261.1981.0621.0961.1205.171.2241.2321.2191.2131.2220.66白肋烟0.7720.7200.7060.7730.7434.690.8190.8250.7980.7918.082.02香料烟2.2302.0892.0662.1582.1363.462.3192.2702.3622.3452.3241.733、总结3.1采用在线蒸馏的方法代替传统的水蒸气蒸馏，简化了样品的前处理；3.2分析能力强，一小时可测定30-40个样品，试剂耗用少。3.3灵敏度高，检出限为0.012mg/g。3.4有较好的线性关系，线性范围宽（0.012-5.0mg/g）。3.5精度高，回收率理想3.6选择性好，测定过程中干扰少。谢谢！