高效液相色譜法測定煙用接裝紙中的六價鉻

周 峰，湯曉東，葛萍花，唐國方，范宇洪，施 宏

(1. 江蘇大亞新型包裝材料有限公司，江蘇 丹陽 212300；2. 浙江中煙工業(yè)有限公司，浙江 杭州 310024)

自然界中鉻主要以三價和六價的形式存在. 一般認為，三價鉻(Cr3+)是人類所需的微量元素,六價鉻(Cr6+)易通過細胞膜的陰離子通道迅速進入細胞內(nèi)最終還原為Cr3+，但在還原過程中產(chǎn)生許多中產(chǎn)物，對呼吸道、消化道產(chǎn)生刺激作用，是強烈的致癌誘發(fā)因子[1]. 煙用接裝紙作為卷煙濾嘴包裝材料，在實際生產(chǎn)過程中所使用的顏料可能會含有六價鉻. 吸煙者長期口腔直接接觸，可能會進入人體，對身體健康產(chǎn)生影響.

目前，國內(nèi)六價鉻檢測方法主要有分光光度法[2-3]、連續(xù)流動分析法[4-5]、離子色譜與電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用法(IC-ICP-MS)、高效液相色譜與電感耦合等離子體質(zhì)譜(HPLC-ICP-MS)聯(lián)用法[6-8]等. 分光光度法和連續(xù)流動分析法操作簡便，成本低，但其容易受樣品基體干擾，造成檢測結(jié)果不準確. 離子色譜或高效液相色譜與電感耦合等離子體聯(lián)用具有高分離能力和高靈敏度的優(yōu)勢，但儀器價格昂貴. 高效液相色譜法結(jié)合二極管陣列檢測器滿足了高分辨和高靈敏度的要求，可以大大減少檢測設(shè)備的投入成本及提高檢測效率，已經(jīng)成功應(yīng)用于食品、紡織品和皮革等領(lǐng)域六價鉻的檢測[9-11]，目前尚未有文獻報道采用高效液相色譜法測定煙用接裝紙中六價鉻. 本方法建立了一種高效液相色譜二極管陣列檢測器測定煙用接裝紙中的六價鉻的方法，方法快速、準確.

1 試驗部分

1.1 主要儀器、試劑與材料

設(shè)備：Agilent 1260高效液相色譜儀(美國Agilent公司)，配備二極管陣列檢測器；恒溫水浴振蕩器(金壇市精達儀器制造有限公司)；Talboys渦旋振蕩器；萬分之一電子天平(上海?？惦娮觾x器廠).

主要試劑與材料：六價鉻標準溶液(壇墨質(zhì)檢)；磷酸氫二鉀三水合物(分析純，瑪雅試劑)；二苯卡巴肼(分析純，瑪雅試劑)；甲醇和丙酮(色譜純，上海安譜科學儀器有限公司)；85%磷酸水溶液(ACS級試劑；北京百靈威科技有限公司)；水為超純水.

1#～10#煙用接裝紙樣品均由江蘇大亞新型包裝材料有限公司生產(chǎn)提供，其中：河北中煙接裝紙(鉆石硬紅)，樣品編號1；日本煙草黃色接裝紙，樣品編號2；奧倫托薄荷綠燙金水松紙，樣品編號3；江西中煙68 mm金圣(硬滕王閣)接裝紙，樣品編號4；好利時平安紅底燙金水松紙(QS)；樣品編號5；ORIS SS潘通1785U水松紙，樣品編號6；古巴哈斑點黃單金線水松紙，樣品編號7；米蘭諾印刷水松紙，樣品編號8；貴州中煙黃果樹(長征)接裝紙(7.7專用)，樣品編號9；四川中煙嬌子(時代陽光)接裝紙，樣品編號10.

二苯卡巴肼溶液：因二苯卡巴肼微溶于水，溶于乙醇、丙酮，不溶于乙醚，所以使用丙酮進行溶解. 而加入冰醋酸是為了提供一個弱酸性環(huán)境，在弱酸性條件下二苯卡巴肼相對穩(wěn)定. 準確稱取1.00 g二苯卡巴肼于100 mL容量瓶中，丙酮定容，并加入50 μL冰醋酸酸化，保存于棕色玻璃瓶中.

磷酸鹽緩沖液：準確稱取22.80 g三水合磷酸氫二鉀于1 000 mL容量瓶中，用超純水定容，濃度為0.1 mol/L,用磷酸調(diào)節(jié)pH值為7.5～8.0后用氮氣脫氣.

流動相[10]：10.0 mmoL/L磷酸水溶液，準確稱取1.15 g 85% 磷酸于1 000 mL容量瓶中，用超純水定容至刻度，pH 1.60.

磷酸水溶液：85%磷酸與超純水體積比為1∶1.

1.2 儀器工作條件

ZORBAX SB- C18色譜柱(4.6×150 mm，5 μm)；柱溫：30 ℃；流速：1.0 mL/min;檢測波長：540 nm；流動相：A為10.0 mmoL/L磷酸水溶液，B為甲醇. 采用等度洗脫，A∶B=70∶30；進樣量：20.0 μL.

1.3 標準曲線制作

配制系列質(zhì)量濃度(0.01、0.02、0.05、0.10、0.20、0.50 μg/mL)的六價鉻標準溶液，按照本試驗方法對其進行衍生處理. 將衍生物色譜峰面積對六價鉻濃度作圖，得到標準工作曲線.

1.4 樣品制備

將煙用接裝紙試樣剪成約0.5 cm×0.5 cm的碎片，混合均勻，置于干凈的密封袋中備用，每個試樣不少于10.0 g.

吸取50 mL磷酸鹽緩沖液至250 mL錐形瓶中，向錐形瓶中通入氮氣5 min(50±10 mL/min)，通氣管插至液面以下，排出氧氣. 移去通氣管，準確稱取2.0 g試樣于錐形瓶中，蓋上蓋子. 在恒溫水浴振蕩器上以200 r/min的轉(zhuǎn)速震蕩30 min，靜置后準確移取10.0 mL萃取液于100 mL容量瓶中，加入0.25 mL磷酸水溶液和1.0 mL二苯卡巴肼溶液，加水定容，搖勻，靜置15 min. 移取1.0 mL上清液過0.45 μm濾膜，待測.

1.5 檢測

高效液相色譜儀流動相使用前進行超聲脫氣處理，按照儀器操作說明規(guī)定啟動儀器，按照1.2編輯儀器工作參數(shù)，開啟放空閥，趕走管路內(nèi)的氣泡. 關(guān)閉放空閥，儀器在流動相下穩(wěn)定30 min后開始檢測.

按照選定的儀器工作條件測定衍生后的標準工作溶液，繪制標準工作曲線. 線性相關(guān)系數(shù)大于或等于0.999時，可進行樣品溶液的測定，同時每批次樣品測定前進行樣品空白試驗，若相關(guān)系數(shù)無法達到要求或者空白值較高，需及時排查原因并解決. 每個樣品平行測定兩次，兩次平行測定結(jié)果的相對平均偏差不大于 10%. 每20次樣品測定后應(yīng)加入一個中等濃度的標準工作溶液，觀注測得值與原值的偏差及前后兩次出峰時間的變化.

2 結(jié)果與討論

2.1 pH值的影響

萃取液的pH值應(yīng)在7.5～8.0之間. 在堿性環(huán)境下，Cr3+易被氧化成Cr6+；在酸性條件下，Cr6+易被還原為Cr3+. 因此，在配合顯色階段，加入磷酸水溶液，Cr6+與二苯卡巴肼反應(yīng)，生成紫紅色配合物. 該配合物最大吸收波長為540 nm，如圖1所示. 目標物的保留時間為4.26 min，如圖2所示.

圖1 六價鉻絡(luò)合物光譜圖Fig. 1 Spectrum of Cr6+ complex

試驗考察了添加不同濃度的磷酸水溶液對于測定結(jié)果的影響. 取空白接裝紙樣品，加入已知濃度的六價鉻標準溶液，按1.4進行前處理，分別準確移取10.0 mL萃取液于100 mL不同的容量瓶中，添加不同濃度的磷酸水溶液和1.0 mL二苯卡巴肼溶液顯色配合. 結(jié)果如圖3所示.

圖3 磷酸溶液濃度對測定結(jié)果的影響Fig. 3 Effect of different phosphoric acid solution concentration on measurement results

由圖3可以看出，隨著溶液中磷酸濃度的增加，峰面積逐漸增大. 當磷酸體積分數(shù)為0.11%(加入磷酸水溶液體積為0.25 mL)時，結(jié)果基本趨于穩(wěn)定，且色譜峰峰形良好. 因此，本試驗選擇磷酸水溶液的添加體積為0.25 mL.

2.2 不同試驗溫度對結(jié)果的影響

試驗考察了不同衍生溫度對于檢測結(jié)果的影響，同一樣品在不同溫度下進行衍生，結(jié)果如圖4所示. 由圖4可知，衍生溫度的變化對檢測結(jié)果影響不大. 故本文選取常溫進行衍生反應(yīng).

圖4 不同衍生溫度對結(jié)果的影響Fig. 4 Comparison of different temperatures

2.3 標準曲線和檢出限

以目標化合物峰面積與Cr6+濃度進行線性回歸，得到Cr6+的工作曲線. 取最低濃度標準工作溶液，11次平行測定，計算標準偏差. 以3倍標準偏差為檢出限，10倍標準偏差為定量限. 結(jié)果如表1所列.

2.4 方法的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性

為考察方法的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性，將接裝紙樣品進行萃取，按本試驗方法進行衍生，并相隔1 h重復(fù)進樣檢測(n=6). 結(jié)果顯示，衍生物色譜峰響應(yīng)在6 h內(nèi)沒有明顯變化(C.V=0.024)，表明該衍生化合物在一定的時間內(nèi)具有較好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性.

表1 Cr6+的線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限及定量限Table 1 Linear equations, correlation coefficients, LOD and LQD for Cr6+

2.5 方法回收率和精密度

準確稱取2.0 g煙用接裝紙樣品于錐形瓶中，在高、中、低3個濃度水平進行加標回收率試驗，平行測定6次，結(jié)果取平均值，如表2所列. 回收率為84.0%～99.8%，相對標準偏差為1.95%～3.75%，可見本方法具有良好的精密度和準確度.

2.6 樣品測定

采用本方法對實際接裝紙樣品進行檢測，檢測結(jié)果如表3所列，典型的樣品色譜圖如圖5所示. 目前煙草行業(yè)Cr6+指標限量要求為0.5 mg/kg，本試驗方法定量限遠遠低于限量要求，能夠滿足實際樣品檢測需要.

表2 Cr6+加標回收率Table 2 Recoveries of standard addition for Cr6+

表3 實際樣品測試結(jié)果Table 3 Analytical results of samples /(mg/kg)

圖5 色譜圖Fig. 5 Chromatograms(a) 標品色譜圖,(b) 加標樣品色譜圖, (c) 樣品色譜圖, (1) Cr6+配合物

對4個未檢出樣品(1#、4#、9#、10#)采用連續(xù)流動法進行測定. 其中1#、10#兩個樣品有檢出，結(jié)果為0.34、0.47 mg/kg. 結(jié)果表明，連續(xù)流動法存在一定的干擾情況，待測目標物的試驗結(jié)果可能偏高，而通過色譜柱分離的高效液相色譜法可以消除部分干擾物質(zhì)的影響，使檢測更加準確.

3 結(jié)論

建立了采用高效液相色譜二極管陣列檢測器測定煙用接裝紙中六價鉻的檢測方法，方法檢出限為0.020 mg/kg，定量限為0.067 mg/kg，回收率為84.0%～99.8%，方法準確度和精密度均滿足煙用接裝紙的檢測要求，適用于煙用接裝紙定量檢測.