一种测定烟草及烟草制品中砷和铬不同形态化合物含量的方法

摘要

本发明涉及一种测定烟草及烟草制品中砷和铬不同形态化合物含量的方法，属于烟草及烟草制品中重金属成分测定技术领域。本发明的测定烟草及烟草制品中砷和铬不同形态化合物含量的方法，包括以下步骤：对待测样品进行提取，然后调整提取液的pH为6.0～6.8，得到待测液；取待测液采用高效液相色谱‑质谱联用法进行分析；高效液相色谱分析采用梯度洗脱。本发明的测定烟草及烟草制品中砷和铬不同形态化合物含量的方法，通过一次样品处理，对砷、铬两个元素6种不同形态物质实现同时分离检测，分析方法具有高灵敏度、高通量、快速有效等特点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种测定烟草及烟草制品中砷和铬不同形态化合物含量的方法，属于烟草及烟草制品中重金属成分测定技术领域。

背景技术

砷、铬元素在自然界中有不同的存在形态，其中铬主要以三价铬Cr(Ⅲ)和六价铬Cr(Ⅵ)的形式存在，其毒性与形态有关，Cr(Ⅲ)是人体代谢必需的微量元素，经口急性毒性LD₅₀＝1870mg/kg；而Cr(VI)是在人体中吸收率高、易穿透细胞膜，具有遗传毒性和致癌作用，经口急性毒性LD₅₀＝190mg/kg，吸入致癌作用：IUR(吸入单位危险)＝12mg/m³。通常人们所说重金属铬的危害是指六价铬对人体的危害。砷可分为有机砷和无机砷，As(Ⅲ)、As(Ⅴ)、一甲基砷、二甲基砷和二甲基砷都属于无机砷，不同砷形态化合物其毒性也不相同。由于烟草及烟草制品中可能存在的铬和砷会随着人体唾液的作用被浸出而直接进入人体，从而对人体造成危害。因此，同时实现对烟草及烟草制品中砷和铬的测定就显得尤为必要。

现有技术中关于砷、铬元素形态的分析目前已有大量的文献报道，但砷、铬元素形态分析的文献都集中在食品、海产品及环境领域，在烟草及口含烟领域的研究文献目前还比较少，如申请公布号为CN104833750A的中国发明专利申请公开了一种烟草及烟草制品中不同价态铬元素的分离测定方法，该方法采用高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱仪对样品中三价铬和六价铬的含量进行测定，高效液相色谱分离时采用的流动相为pH为7.0的0.1mol/L的硝酸铵溶液，流速为1.0mL/min，由于流动相的浓度过大，洗脱液中离子强度过大，使得一甲基砷和二甲基砷等化合物在离子色谱柱上几乎不能保留，导致不能实现在同一条件下同时对砷和铬不同形态化合物的分离测定。

发明内容

本发明的目的是提供一种测定烟草及烟草制品中砷和铬不同形态化合物含量的方法，能够对砷和铬不同形态化合物含量同时进行测定。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种测定烟草及烟草制品中砷和铬不同形态化合物含量的方法，包括以下步骤：

对待测样品进行提取，然后调整提取液的pH为6.0～6.8，得到待测液；取待测液采用高效液相色谱-质谱联用法进行分析；

分析过程中，高效液相色谱分析采用梯度洗脱；所述梯度洗脱采用的流动相A为pH＝6.0～6.8、浓度为5～15mmol/L的硝酸铵溶液，流动相B为pH＝6.0～6.8、浓度为50～75mmol/L的硝酸铵溶液；梯度洗脱程序包括：第0min～C min流动相为100％A，第C min～Dmin为100％B；第C min选自第3.5min～4.5min间的任一时间节点；第Dmin选自第18～25min间的任一时间节点；流动相的流速为0.5～0.8mL/min。

本发明的测定烟草及烟草制品中砷和铬不同形态化合物含量的方法，通过一次样品处理，对砷、铬两个元素6种不同形态物质(三价砷、一甲基砷、二甲基砷、五价砷、三价铬和六价铬)实现同时分离检测，分析方法具有高灵敏度、高通量、快速有效、适用范围广等特点。

流动相A和流动相B均是对相应浓度的硝酸铵溶液的pH进行调整后得到的。对流动相pH进行调整采用的是氨水或硝酸。

所述高效液相色谱-质谱联用法采用高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱仪。

电感耦合等离子质谱条件为：发射功率为1320kW；载气为Ar，载气流速为1.0～1.1mL/min；碰撞气流速为4.5mL/min，碰撞气体为氦气；蠕动泵转速是0.3～0.4rps；分析质量数为⁷⁵As、⁵²Cr；积分时间采用⁷⁵As和⁵²Cr均为0.5min；采样时间30min。

对待测样品进行提取的方法包括以下步骤：将待测样品与质量分数为0.2～0.4％的盐酸混合后超声处理20～50min。

每0.5～1.0g待测样品对应采用的盐酸的体积为20～30mL。

高效液相色谱分析采用的色谱柱为4×25cm的agilent biowax色谱柱。高效液相色谱进行分析时的进样量为10～100μL。进一步优选的，高效液相色谱进样分析时的进样量为10～50μL。

高效液相色谱-质谱联用法进行分析采用的标准工作液溶液为Cr(Ⅲ)络合物、六价铬、三价砷、一甲基砷、二甲基砷、五价砷的混合标准溶液；所述Cr(Ⅲ)络合物采用羧酸络合剂将三价铬标准品完全络合得到。

所述羧酸络合剂为乙二胺四乙酸(EDTA)。

上述测定烟草及烟草制品中砷和铬不同形态化合物含量的方法，还包括取待测液采用高效液相色谱-质谱联用法进行分析前，将待测液采用水性滤膜过滤；所述水性滤膜的孔径为0.45μm。

上述测定烟草及烟草制品中砷和铬不同形态化合物含量的方法，还包括将系列标准溶液采用高效液相色谱-质谱法进行分析，然后以系列标准溶液浓度和峰面积分别为纵横坐标，绘制标准曲线。系列标准溶液采用高效液相色谱-质谱法进行分析的条件与采用高效液相色谱-质谱法对待测液进行分析的条件相同。以待测液中三价砷、一甲基砷、二甲基砷、五价砷和三价铬、六价铬在仪器上的峰面积大小，依据标准曲线进行定量。

附图说明

图1为实施例1中混合标准溶液中三价砷、一甲基砷、二甲基砷、五价砷的提取离子(As⁷⁵)色谱图；

图2为实施例1中混合标准溶液中三价铬、六价铬的提取离子(Cr⁵²)色谱图。

具体实施方式

以下结合具体实施的方式对本发明的技术方案作进一步的说明。

具体实施方式中所采用的高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱仪中的色谱柱为agilent biowax(4×25cm)；分析时，电感耦合等离子体质谱条件为：发射功率：1320kW；载气流速：1.10mL/min(Ar)；碰撞气流速：4.5mL/min(He)；蠕动泵转速：0.3rps；积分时间：0.5min；采样时间：15min；分析质量数：⁷⁵As、⁵²Cr；

各实施例中所采用的混合标准溶液，采用包括如下步骤的方法进行配制：

i)取三价铬标准品溶于水中配制三价铬离子浓度为100μg/L的溶液，然后置于80℃的恒温水浴中，升温至80℃后加入2mmol/L的EDTA溶液反应40min使三价铬充分络合，得到Cr(Ⅲ)络合物溶液；

ii)分别配制一定浓度的三价砷标准品溶液、一甲基砷标准品溶液、二甲基砷标准品溶液、五价砷标准品溶液和六价铬标准品溶液，然后分别取适量的Cr(Ⅲ)络合物溶液、三价砷标准品溶液、一甲基砷标准品溶液、二甲基砷标准品溶液、五价砷标准品溶液和六价铬标准品溶液混合，得到混合标准溶液；对所得的混合标准溶液进行稀释，得到具有一定浓度梯度的系列标准工作液，各标准工作溶液浓度梯度见表1。

表1各标准工作溶液浓度梯度(单位：μg/L)

各实施例中的流动相A和流动相B在配制时，是先将硝酸铵溶于水中制成相应浓度的硝酸铵溶液，然后分别采用氨水或硝酸调整pH至相应的范围内。

实施例1

本实施例的测定烟草及烟草制品中砷和铬不同形态化合物含量的方法，是对散装口含烟中砷和铬不同形态化合物含量的测定，包括以下步骤：

1)称取0.5g研磨后的散装口含烟样品放入锥形瓶中，加入质量分数为0.2％的盐酸25mL，待完全淹没烟末样品后，放入超声波中超声萃取30min，固液分离，得到萃取液；超声波功率为300W，频率为40KHz；

2)将步骤1)所得的萃取液过0.45μm水性滤膜，得到滤液，然后用氨水调节滤液的pH至6.0～6.8之间，取1mL调节pH后滤液作为待测液置于色谱瓶中；

3)取步骤2)中所的待测液1mL采用高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱仪进行分析；

分析所采用的色谱条件为：流动相A为15mmol/L硝酸铵(pH为6.5)，流动相B为50mmol/L硝酸铵(pH为6.5)；流速：0.6mL/min；流动相梯度程序为t＝0.0min，100％A，t＝4.0min，100％B，t＝25min，100％A，t＝30min，100％A；柱温箱：室温，进样量：50μL；

4)在步骤3)中的采用高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱仪进行分析的条件下，以浓度为横坐标，峰面积为纵坐标，绘制标准曲线；混合标准溶液中三价砷、一甲基砷、二甲基砷、五价砷的提取离子(As⁷⁵)色谱图见图1；混合标准溶液中三价铬、六价铬的提取离子(Cr⁵²)色谱图见图2；

以步骤3)中测得的峰面积大小进行定量，分析结果见表2。

表2散装口含烟样品中砷和铬素的测量结果

实施例2

本实施例的测定烟草及烟草制品中砷和铬不同形态化合物含量的方法，是对烟草中砷和铬不同形态化合物含量的测定，包括以下步骤：

1)称取0.5g研磨后的烟草样品放入锥形瓶中，加入浓度为0.2％的盐酸25mL，待溶液完全浸没样品后，放入超声波中进行超声萃取30min，固液分离，得到萃取液；超声波功率300W，频率40KHz；

2)将步骤1)所得的萃取液过0.45μm水相滤膜，得到滤液，然后用氨水调节滤液的pH至6.0～6.8之间，取1mL调节pH后滤液作为待测液置于色谱瓶中；

3)取待测液采用高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱仪进行分析；分析所采用的色谱条件为：流动相A为15mmol/L硝酸铵(pH为6.5)，流动相B为50mmol/L硝酸铵(pH为6.5)；流速：0.6mL/min；流动相梯度程序为t＝0.0min，100％A，t＝4.0min，100％B，t＝25min，100％A，t＝30min，100％A；柱温箱：室温，进样量：50μL；

4)在步骤3)中的采用高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱仪进行分析的条件下，以浓度为横坐标，峰面积为纵坐标，绘制标准曲线；以步骤3)中测得的峰面积大小进行定量，分析结果见表3。

表3烟草中砷和铬元素的测量结果

待测物测量值(μg/kg)As(Ⅲ)11.5As(Ⅴ)40.8一甲基砷7.8二甲基砷10.4Cr(Ⅲ)36.4Cr(Ⅵ)2.7

按照实施例2中测定烟草及烟草制品中砷和铬不同形态化合物含量的方法，以实施例2中样品考察了方法的重复性和回收率，以标准曲线最低点重复进样10次，以10次进样结果的标准偏差作为方法的检出限，重复性、回收率和检出限结果见表4。

表4重复性、回收率和检出限

注：表4中变异系数和回收率单位是％，检出限单位是μg/L，其他数值单位为μg/kg。

实施例3

本实施例的测定烟草及烟草制品中砷和铬不同形态化合物含量的方法，包括以下步骤：

1)称取1g口含烟样品放入锥形瓶中，加入浓度为0.4％的盐酸50mL，待溶液完全浸没样品后，放入超声波中进行超声萃取30min，固液分离，得到萃取液；超声波功率300W，频率40KHz；

2)将步骤1)所得的萃取液过0.22μm水相滤膜，得到滤液，然后用氨水调节滤液的pH至6.0～6.8之间，取1mL调节pH后滤液作为待测液置于色谱瓶中；

3)取待测液采用高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱仪进行分析；分析所采用的色谱条件为：流动相A为10mmol/L硝酸铵(pH6.8)，流动相B为60mmol/L硝酸铵(pH6.0)；流速：0.6mL/min；流动相梯度程序为t＝0.0min，100％A，t＝4.0min，100％B，t＝20min，100％A，t＝30min，100％A；柱温箱：室温，进样量：10μL；

4)在步骤3)中的采用高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱仪进行分析的条件下，以浓度为横坐标，峰面积为纵坐标，绘制标准曲线；以步骤3)中测得的峰面积大小进行定量。

实施例4

本实施例的测定烟草及烟草制品中砷和铬不同形态化合物含量的方法，包括以下步骤：

1)称取1.0g烟草样品放入锥形瓶中，加入浓度为0.4％的盐酸50mL，待溶液完全浸没样品后，放入超声波中进行超声萃取30min，固液分离，得到萃取液；超声波功率300W，频率40KHz；

2)将步骤1)所得的萃取液过0.45μm水相滤膜，得到滤液，然后用氨水调节滤液的pH至6.0～6.8之间，取1mL调节pH后滤液作为待测液置于色谱瓶中；

3)取待测液采用高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱仪进行分析；分析所采用的色谱条件为：流动相A为5mmol/L硝酸铵(pH6.0)，流动相B为75mmol/L硝酸铵(pH6.8)；流速：0.6mL/min；流动相梯度程序为t＝0.0min，100％A，t＝3.5min，100％B，t＝18min，100％A，t＝30min，100％A；柱温箱：室温，进样量：10μL；

4)在步骤3)中的采用高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱仪进行分析的条件下，以浓度为横坐标，峰面积为纵坐标，绘制标准曲线；以步骤3)中测得的峰面积大小进行定量。