本發(fā)明屬于煙草化學(xué)成分檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種利用連續(xù)流動(dòng)分析儀對(duì)煙草及其制品中的總氮含量進(jìn)行快速準(zhǔn)確檢測(cè)的微流式方法。

背景技術(shù)：

煙草中的總氮含量是煙草質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)之一，對(duì)卷煙的感官質(zhì)量有較大的影響?？偟枯^高時(shí)，煙氣往往刺激性較強(qiáng)，香氣質(zhì)較差，而總氮含量較低時(shí)，煙氣一般勁頭不足。煙草中的總氮含量與其它含氮化合物之間也有著密切的相關(guān)性，因此，準(zhǔn)確測(cè)定煙草中的總氮含量對(duì)于了解含氮化合物特性及控制卷煙質(zhì)量具有重要意義，煙草及煙草制品中總氮含量測(cè)定已經(jīng)成為各級(jí)煙草質(zhì)檢機(jī)構(gòu)的日常檢測(cè)項(xiàng)目。

目前煙草行業(yè)中對(duì)于總氮的分析檢測(cè)方法主要有克達(dá)爾法和連續(xù)流動(dòng)法。連續(xù)流動(dòng)法是一種現(xiàn)代濕化學(xué)分析法，通過(guò)蠕動(dòng)泵將樣品和試劑定量地吸入特定分析模塊中進(jìn)行混合反應(yīng)，液體間以空氣泡間隔，并經(jīng)消解、蒸餾、透析、加熱等在線前處理步驟，最終形成有色化合物，再經(jīng)檢測(cè)器比色，由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算得出結(jié)果。由于其具有操作簡(jiǎn)單、分析速度快等優(yōu)點(diǎn)，目前被煙草行業(yè)廣泛應(yīng)用，現(xiàn)行的煙草行業(yè)總氮檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)為yc/t161-2002連續(xù)流動(dòng)分析法。

但現(xiàn)有的10余種連續(xù)流動(dòng)分析方法在應(yīng)用中均暴露出一些不足：①其泵管及玻璃線圈內(nèi)徑過(guò)大，導(dǎo)致管內(nèi)擴(kuò)散效應(yīng)嚴(yán)重，使得測(cè)樣過(guò)程基線太高、峰形漂移，運(yùn)行不穩(wěn)定等現(xiàn)象的出現(xiàn)，從而影響測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度；②管內(nèi)流速大使得試劑消耗量大，在大量進(jìn)樣時(shí)消耗大量的試劑，增加了工作人員試劑配制工作量。這些缺陷一直困擾煙草質(zhì)檢機(jī)構(gòu)的研究人員，但現(xiàn)有技術(shù)中卻始終沒(méi)有很好的解決辦法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用連續(xù)流動(dòng)分析儀對(duì)煙草中的總氮含量進(jìn)行快速準(zhǔn)確檢測(cè)的微流式方法，在實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)化的同時(shí)節(jié)約試劑用量。

本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。

除非另有說(shuō)明，本發(fā)明所采用的百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。

一種測(cè)定煙草中總氮含量的微流式方法，其特征在于：對(duì)常規(guī)連續(xù)流動(dòng)分析儀的流路結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)做如下設(shè)置：

①按照yc/t161-2002標(biāo)準(zhǔn)配制相關(guān)試劑；其中，所需的緩沖溶液按以下方法配制：往700ml蒸餾水中依次加入30g氫氧化鈉、13g酒石酸鉀鈉、3g磷酸氫二鈉直至溶解，用蒸餾水定容至1000ml，加入1mlbrij-35；

②設(shè)置1根空氣加速管并分別與位于透析槽上下兩端的空氣進(jìn)樣管的進(jìn)氣端連接，空氣加速管的流量為0.160ml/min；

③將所有玻璃線圈內(nèi)徑均設(shè)置為1mm，出37℃反應(yīng)槽的流路增加1個(gè)10匝的玻璃線圈；

④將針洗液的流路管道并入取樣器，通過(guò)取樣器的在線清洗槽實(shí)時(shí)切換樣品和針洗液，流量設(shè)置為0.61ml/min；

⑤流動(dòng)池設(shè)置為1mm×10mm，其余均與原流路一致；

⑥設(shè)置進(jìn)樣管路組中氯化鈉-硫酸溶液的流量為0.540ml/min，空氣管的流量為0.020ml/min，進(jìn)樣管的流量為0.073ml/min，連接透析槽上部的玻璃線圈為10匝；

⑦設(shè)置進(jìn)入透析槽下部的氯化鈉-硫酸溶液的流量為0.340ml/min，空氣管的流量為0.020ml/min；

⑧設(shè)置出透析槽的第1個(gè)三通管處緩沖溶液的流量為0.200ml/min，第2個(gè)三通管處水楊酸鈉-亞硝基鐵氰化鈉溶液的流量為0.140ml/min，第3個(gè)三通管處二氯異氰尿酸鈉溶液或次氯酸鈉溶液的流量為0.075ml/min。

所述的二氯異氰尿酸鈉溶液其配制方法如下：往150ml蒸餾水中加入0.8g二氯異氰尿酸鈉直至溶解，用蒸餾水定容至200ml。

所述的測(cè)定煙草中總氮含量的微流式方法，包括以下步驟：

(1)樣品前處理:

準(zhǔn)確稱取0.1g煙草樣品，精確至0.0001，送至100ml消化管中；加入0.16g硫酸銅，2.00g硫酸鉀，5ml濃硫酸，置于消化器上，按照yc/t161-2002設(shè)定消化樣品的參數(shù)進(jìn)行消化，消化結(jié)束并冷卻至室溫，用超純水定容至100ml得到待測(cè)液；

(2)分析條件：

檢測(cè)速度：60個(gè)樣品/h；進(jìn)樣時(shí)間30s；清洗時(shí)間30s；反應(yīng)類型：正化學(xué)；標(biāo)準(zhǔn)曲線類型：一次；

(3)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線：

稱取0.943g硫酸銨于燒杯中，精確至0.0001g，用水定容至100ml得到2mg/ml的氮儲(chǔ)備液；分別移取一定體積儲(chǔ)備液，用2.5％硫酸溶液定容至100ml容量瓶中，分別得到0.1％、0.2％、0.3％、0.4％和0.5％質(zhì)量分?jǐn)?shù)的標(biāo)準(zhǔn)工作液，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線；

(4)結(jié)果計(jì)算：

根據(jù)待測(cè)煙葉樣品溶液對(duì)應(yīng)的總氮儀器觀測(cè)值，代入公式(1)計(jì)算，得到待測(cè)煙葉樣品中的總氮含量，并以兩次平行測(cè)定的平均值作為最終的測(cè)定結(jié)果；

式中：p—總氮檢測(cè)結(jié)果(％)，c—儀器標(biāo)準(zhǔn)工作曲線計(jì)算得到結(jié)果(mg/ml)，v—萃取液體積或消化液定容體積(ml)，w—樣品含水率(％)，m—樣品質(zhì)量(mg)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明對(duì)常規(guī)連續(xù)流動(dòng)分析儀的流路結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)進(jìn)行了全新的設(shè)置，首創(chuàng)了一種測(cè)定煙葉總氮含量的微流式方法(玻璃線圈及泵管內(nèi)徑、流速等)，其在實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)化的同時(shí)最大程度地節(jié)約了試劑用量。

2、該方法運(yùn)行穩(wěn)定，一次性進(jìn)樣60杯不會(huì)出現(xiàn)基線抬高、峰型漂移等問(wèn)題。

3、其回收率范圍為99.33％-100.08％；煙草樣品在不同時(shí)間、不同批次檢測(cè)的變異系數(shù)均小于1％；該方法的檢出限和定量限分別為0.14mg/l、0.46mg/l，均優(yōu)于現(xiàn)有檢測(cè)技術(shù)。

4、該方法分析速度快(60樣品/小時(shí))，而現(xiàn)有技術(shù)目前最快只能達(dá)到40樣品/小時(shí)。準(zhǔn)確度和精密度高，而且大大的減少了試劑消耗，適合大批量煙草及其制品中總氮的測(cè)定。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有檢測(cè)方法中連續(xù)流動(dòng)分析儀的流路結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)置示意圖；

圖2為本發(fā)明的流路結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)置示意圖；

圖3為實(shí)施例1所得標(biāo)準(zhǔn)工作曲線譜圖；

圖4為實(shí)施例1所得標(biāo)準(zhǔn)工作曲線；

圖5為實(shí)施例1中改進(jìn)前進(jìn)樣60杯基線漂移圖；

圖6為實(shí)施例1中改進(jìn)后進(jìn)樣60杯基線漂移圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但附圖和實(shí)施例并不是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限定，所有基于本發(fā)明教導(dǎo)所作的變化，都應(yīng)該屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

1實(shí)驗(yàn)試劑、儀器及方法

1.1主要儀器及試劑

煙草成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)gbw08514(購(gòu)自國(guó)家煙草質(zhì)檢中心)，白肋煙、香料煙、烤煙和卷煙樣品均來(lái)自云南中煙技術(shù)中心原料室，薄片為云南中煙再造煙葉有限公司產(chǎn)品。

硫酸(98％)，氯化鈉(nacl)，硫酸鉀(k2so4)，硫酸銅(cuso4)，四水合酒石酸鉀鈉(knac4h4o6·4h2o)，磷酸氫二鈉(na2hpo4·12h2o)，氫氧化鈉(naoh)，水楊酸鈉(nac7h5o3)，亞硝基鐵氰化鈉(na2fe(cn)5no·5h2o)，二氯異氰尿酸鈉(c3cl2n3o3na)，次氯酸鈉(naclo)，以上試劑均為分析純，購(gòu)自廣州化學(xué)試劑廠。硫酸銨(nh4)2so4)，優(yōu)級(jí)純，購(gòu)自廣州化學(xué)試劑廠。

allanceproxima自動(dòng)分析儀(法國(guó))、消化器(德國(guó)branluebbe公司)、branluebbeaa3連續(xù)流動(dòng)分析儀(德國(guó)branluebbe公司)、ae-200電子分析天平(感量0.0001g，瑞士mettlertoledo公司)、millipore超純水儀(德國(guó)merckmillipore公司)。

1.2對(duì)常規(guī)連續(xù)流動(dòng)分析儀的流路結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)做如下設(shè)置(設(shè)置前后對(duì)比見(jiàn)圖1、2)：

①按照yc/t161-2002標(biāo)準(zhǔn)配置相關(guān)試劑。其中，進(jìn)樣管路組中氯化鈉-硫酸溶液流量由1.400ml/min變?yōu)?.540ml/min，空氣管由0.320ml/min變?yōu)?.020ml/min，進(jìn)樣管為0.160ml/min變?yōu)?.073ml/min，連接透析槽上部的玻璃線圈由5匝變?yōu)?0匝；所需的緩沖溶液按以下方法配制：往700ml蒸餾水中依次加入30g氫氧化鈉、13g酒石酸鉀鈉、3g磷酸氫二鈉直至溶解，用蒸餾水定容至1000ml，加入1mlbrij-35；

②進(jìn)入管路圖中透析槽下部的氯化鈉-硫酸溶液流量由0.800ml/min變?yōu)?.340ml/min，空氣管由0.320ml/min變?yōu)?.020ml/min；

③在原有空氣進(jìn)樣管流路中新增1根空氣加速管，空氣加速管分別與連接在透析槽上下兩端的空氣進(jìn)樣管的進(jìn)氣端連接，空氣加速管的流量為0.160ml/min，為進(jìn)樣空氣加壓，提供充足的空氣；

④出透析槽的第1個(gè)三通管處緩沖溶液由0.420ml/min變?yōu)?.200ml/min，第2個(gè)三通管處水楊酸鈉-亞硝基鐵氰化鈉溶液由0.320ml/min變?yōu)?.140ml/min，第3個(gè)三通管處的二氯異氰尿酸鈉溶液濃度為4g/l，溶液流量由0.160ml/min變?yōu)?.075ml/min；二氯異氰尿酸鈉溶液相較于次氯酸鈉溶液更加穩(wěn)定，使用過(guò)程中不易失效，其配制方法如下：往150ml蒸餾水中加入0.8g二氯異氰尿酸鈉直至溶解，用蒸餾水定容至200ml。

⑤所有玻璃線圈內(nèi)徑均由2mm變?yōu)?mm，37℃反應(yīng)槽內(nèi)的玻璃線圈也由2mm變?yōu)?mm，出37℃反應(yīng)槽的流路增加1個(gè)10匝的玻璃線圈。

⑥原來(lái)流路中通過(guò)泵管引入針洗液，改進(jìn)后通過(guò)取樣器的在線清洗槽實(shí)時(shí)切換樣品和針洗液，也就是將針洗液的流路管道并入取樣器，而不再通過(guò)泵管泵入，流量由1.4ml/min變?yōu)?.61ml/min；

⑦流動(dòng)池由2.0mm×15mm變?yōu)?mm×10mm，其余均與原流路一致；

1.3樣品處理及分析

準(zhǔn)確稱取0.1g(精確至0.0001)煙草樣品置于100ml消化管中。加入0.16g硫酸銅，2.00g硫酸鉀，5ml濃硫酸，置于消化器上，按照yc/t161-2002設(shè)定消化樣品的參數(shù)進(jìn)行消化，消化結(jié)束并冷卻至室溫，用超純水定容至100ml得到待測(cè)液。

標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制：稱取0.943g硫酸銨(100±2℃烘干2小時(shí)至恒重，冷卻至室溫)于燒杯中(精確至0.0001g)，用水定容至100ml得到2mg/ml的氮儲(chǔ)備液。分別移取一定體積儲(chǔ)備液，用2.5％硫酸溶液定容至100ml容量瓶中，得到0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的標(biāo)準(zhǔn)工作液，所得標(biāo)準(zhǔn)工作曲線方程為：y＝0.458x+0.011，相關(guān)系數(shù)r²＝0.9997；所得標(biāo)準(zhǔn)曲線的圖譜見(jiàn)圖3，曲線見(jiàn)圖4。

用改進(jìn)后的連續(xù)流動(dòng)分析儀進(jìn)行分析，采用的分析條件為：檢測(cè)速度：60個(gè)樣品/h；進(jìn)樣時(shí)間：30s；/清洗時(shí)間：30s；反應(yīng)類型：正化學(xué)；標(biāo)準(zhǔn)曲線類型：一次。

式中：p—總氮檢測(cè)結(jié)果(％)，c—儀器標(biāo)準(zhǔn)工作曲線計(jì)算得到結(jié)果(mg/ml)，v—萃取液體積或消化液定容體積(ml)，w—樣品含水率(％)，m—樣品質(zhì)量(mg)。

1.4結(jié)果計(jì)算

以兩次平行測(cè)定的平均值為最終測(cè)定結(jié)果，精確至0.01％，兩次平行測(cè)定結(jié)果絕對(duì)值之差不應(yīng)超過(guò)0.05％。

2結(jié)果與討論

2.1管路顏色

本發(fā)明中各管路的配置顏色如表1。

表1管路配置顏色

2.2試劑消耗量

實(shí)驗(yàn)連續(xù)考察了6h內(nèi)儀器所消耗的試劑，統(tǒng)計(jì)量如表2?？梢?jiàn)采用本發(fā)明方法對(duì)煙草中總氮進(jìn)行測(cè)定，需要配制的試劑總量明顯減少，試劑消耗量?jī)H為現(xiàn)有技術(shù)的44％，大大的降低了檢測(cè)人員的試劑配制工作量，也達(dá)到了節(jié)約試劑的效果。

表2：現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明方法試劑消耗量對(duì)比

2.3基線漂移

實(shí)驗(yàn)考察了本發(fā)明方法和現(xiàn)有技術(shù)的基線和峰漂移情況，結(jié)果見(jiàn)圖(5、6)。從圖可以看出，在連續(xù)進(jìn)樣60杯的測(cè)樣過(guò)程中，改進(jìn)前的連續(xù)流動(dòng)分析儀基線抬高和峰漂移嚴(yán)重，這是由于管路管徑過(guò)大，管內(nèi)擴(kuò)散效應(yīng)嚴(yán)重，尤其在大量進(jìn)樣時(shí)，擴(kuò)散效應(yīng)加重。且從圖中也可以明顯看出在校準(zhǔn)曲線出峰時(shí)，漂移現(xiàn)象就很嚴(yán)重，說(shuō)明測(cè)定物質(zhì)濃度過(guò)高也會(huì)加重基線抬高、峰漂移。而通過(guò)本發(fā)明中減小管徑和流速等改進(jìn)后，明顯的解決了這些不足。從圖可以看出，無(wú)論是濃度較高的校準(zhǔn)曲線，還是連續(xù)60杯的測(cè)樣過(guò)程，基線都特別穩(wěn)定，說(shuō)明管徑縮小，大大的改善了管內(nèi)的擴(kuò)散效應(yīng)，使得連續(xù)流動(dòng)分析儀的儀器性能更優(yōu)。

2.4國(guó)標(biāo)物gbw08514分析

由同一操作員按照本發(fā)明方法，平行對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)gbw08514在不同的時(shí)間進(jìn)行10次測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表3?？梢钥闯霰景l(fā)明方法組內(nèi)變異系數(shù)小于1％，說(shuō)明該方法運(yùn)行穩(wěn)定，總氮檢測(cè)值均在標(biāo)物定值范圍內(nèi)，說(shuō)明該發(fā)明方法測(cè)定結(jié)果可靠。

表3本發(fā)明方法對(duì)國(guó)標(biāo)物gbw08514的測(cè)定(n＝10，％)

2.5重復(fù)性

對(duì)烤煙，白肋煙，香料煙、再造煙葉、卷煙五種煙草樣品由同一操作員按照本發(fā)明方法，在不同時(shí)間內(nèi)平行測(cè)定3批，每批平行測(cè)定3次，結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可知，本方法測(cè)定總氮含量的rsd值分別為0.85％、0.66％、0.93％、0.77％和0.14％，均小于1％，精密度較好。

表4烤煙、白肋煙、香料煙、再造煙葉測(cè)定精密度(n＝9，％)

2.6加標(biāo)回收率

本發(fā)明方法對(duì)烤煙，白肋煙，香料煙、再造煙葉、卷煙五種煙葉樣品的加標(biāo)回收率平行測(cè)定3次，結(jié)果在99.33％到100.08％之間(表5)。說(shuō)明該發(fā)明方法的準(zhǔn)確性良好，檢測(cè)結(jié)果可靠。

表5：烤煙、白肋煙、香料煙加標(biāo)回收率(％)。

2.7方法的檢出限和定量限

檢出限和定量限分別由測(cè)量空白消化樣品的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差和10倍標(biāo)準(zhǔn)偏差(n＝20)獲得，平均回收率由3次加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)獲得，檢出限0.0138％(0.14mg/l)，定量限0.0460％(0.46mg/l)。

3.結(jié)論

本發(fā)明基于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中連續(xù)流動(dòng)分析方法所存在的不足，對(duì)連續(xù)流動(dòng)分析儀流路泵管及線圈內(nèi)徑、流速、試劑等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置，然后用基于改造后的流路模塊的連續(xù)流動(dòng)分析儀對(duì)煙草中總氮進(jìn)行檢測(cè)。相比現(xiàn)行方法，該發(fā)明運(yùn)行穩(wěn)定，一次性進(jìn)樣60杯不會(huì)出現(xiàn)基線抬高、峰型漂移，分析速度快(60樣品/小時(shí))，靈敏度高、重復(fù)性好，而且大大的減少了試劑消耗。將其用于白肋煙、香料煙、烤煙、薄片、卷煙等煙草樣品總氮的檢測(cè)，均取得滿意的結(jié)果，適合大批量煙草及煙草制品中總氮的測(cè)定。