浅谈烟草特有亚硝胺的分析方法
烟草特有亚硝胺中的几种已证明能够致癌,因此快速准确地测定烟草特有亚硝胺的含量对于评价卷烟质量、推动低危害卷烟的研发具有重要意义,本文综述了各种烟草特有亚硝胺的测量方法。
标签：亚硝胺 烟草 测量方法
0 引言
烟草特有亚硝胺(TSNAs)是由烟草生物碱发生亚硝化作用而形成的,主要有4种:N.亚硝基降烟碱(NNN)、4-(甲基亚硝氨)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮(NNK)、N-亚硝基新烟草碱(NAT)、N-亚硝基假木贼碱(NAB)。由于烟草亚硝胺为烟草所特有,而且在烟叶和烟气中含量高,所以倍受社会和科学界的关注。烟草特有亚硝胺的测量分析一直是烟草界重点关心的问题之一。
1 烟草特有亚硝胺分析法
1.1 纸色谱、薄层色谱法
采用纸色谱、薄层色谱法对TSNAs进行分离,并与氯化二苯胺鈀(Ⅱ)进行显色反应,用比色法测定其含量,该法测定速度慢,易受外界干扰,灵敏度不高,重复性较差。现代卷烟工业中一般不采用该法进行烟草特有亚硝胺含量测定。
1.2 气相色谱法
烟草中亚硝胺含量极微,存在体系极其复杂,因此对样品进行常规气相色谱(GC)分析前,为降低分析背景干扰和对色谱柱的污染,均要先经过萃取分离、富集和纯化等步骤。常用的萃取剂有:柠檬酸缓冲液、稀氢氧化钠溶液、柠檬酸缓冲液一甲苯混合溶液等。提取、纯化TSNAs的典型步骤是:将适量烟末放人锥形瓶中,加入柠檬酸缓冲液,置于超声波发生器内超声提取,再用二氯甲烷萃取;萃取液经无水硫酸钠干燥后过滤,将盛有滤液的圆底烧瓶连接旋转蒸发仪,通高纯氮气旋转蒸发,40℃下浓缩至约5mL,将110℃下活化2h后的碱性氧化铝及浓缩液样品加入层析柱,用二氯甲烷一丙酮洗脱层析柱,收集全部洗脱液,在洗脱液中准确加入内标液后,40℃下浓缩至约1mL,进样分析.
1.2.1 气相色谱一热能检测器法
1973年气相色谱法就已被用于TSNAs的分析,但由于每一种TSNAs的含量各不相同,其中NNN,NAT和NNK的含量相对较大,NAB的含量极微,早期的气相检测器其精度很难满足定量分析的要求。在1975年,热能分析仪(TEA)被用于对TSNAs进行检测,TEA是一种针对挥发和非挥发性N一亚硝胺基化合物痕量分析的气相检测技术。此后TEA与GC技术的联用证实了TEA技术对痕量N一亚硝
基化合物的高度选择性和灵敏性。
近年来,有人采用气相色谱仪配备氮磷检测器来测定TSNAs,取得了较好的效果,但对含量极微的NAB检测结果不十分理想。
1.2.2 气相色谱一质谱联用法
先用薄层预分离,然后用气相色谱一质谱联用法(GC/MS)可以测定烟草中的NNN含量,此外通过使用毛细管GC/MS法在选择离子扫描模式(SIM)下测定了烟草和卷烟烟气中NNN和NNK的量,在测定时,可将质谱仪调节到选择质量出现的时间内,并对其信号进行记录,该法具有以下优点:①可使检测限较常规方法低2个数量级;②由于选择离子具有特征性,因此在SIM中所记录信号的积分就可用作计算该组分的含量。
1.2.3 超临界流体萃取一气相色谱一质谱联用法 Prokopczyk等利用缓冲溶液处理样品时发现,该法所消耗的溶液体积较大,TSNAs测定误差大,同时前处理过程易出现稳定乳化液,测定结果稳定性差,为克服这一缺点,Prokopczyk等利用超临界二氧化碳流体作为萃取和固相萃取联用技术预分离、预浓缩烟丝提取液,采用GC/MS法同时定量测定了4种TSNAs含量,研究发现,超临界法测得的NNK含量高于柠檬酸萃取法所测含量,通过对上述2种方法进行对比研究,结果表明:超临界流体萃取法检测速度快,几乎不消耗溶剂,不会造成人为产物的生成,测定结果可信度较高。
1.3 高压液相色谱法
TSNAs均为不易挥发的亚硝胺类的化合物,在进行气相色谱分析时,所采用的汽化温度和柱温均较高,易造成分析结果的偏差;同时气相色谱对样品的前处理要求高,纯化步骤多,分析周期长,为克服这些缺点,通过用配备有UV检测器的高压液相色谱法测定了烟草中的NNN,但这种方法耗时较长,分析一个样品需要1 d,如果采用HPLC与TEA联用技术测定了烟草制品中TSNAs,分析速度大大提高,此后随着高压液相和检测器发展,人们利用高压液相色谱法对TSNAs含量进行测定的研究日渐增多。
1.3.1 固相微萃取一液相色谱一质谱联用法
Mullett等采用固相微萃取一液相色谱一质谱联用法定量分析了细胞培养物中NNK含量及其在动物体内的代谢过程,结果发现,以聚吡咯为萃取剂对TSNAs的萃取效率最佳,线性相关系数均于0.9942,检测限为20×10-6g/L,变异系数为3.1%。该法简化了TSNAs的测定步骤,样品的总分析时间仅为30min,并且样品处理量小,干扰少,分析时间较短,重现性好,结果可靠。
1.3.2 液相色谱一质谱一质谱联用法
通过利用液相色谱一质谱～质谱联用法可以快速定量地同时测定了多种烟
丝和主流烟中的TSNAs含量。其主要步骤为:在烟末或收集烟气的剑桥滤片中加入100mmol/L乙酸胺溶液和氘化的内标物,振摇萃取30min,过滤,滤液用于液相色谱一质谱一质谱联用分析,分析时间仅为8min。该法具有以下特点:①样品处理量小,步骤简单,不需纯化,处理时间短;②检测限比气相色谱一质谱联用法低,灵敏度高;③分析时间短,样品分析量大,可在24h内分析300-400个样品;4)性能稳定,重现性好,因此,该方法是一种较好的快速定量分析烟丝和烟气中TSNAs的方法。但串联质谱价格昂贵,其广泛应用可能会受到一定限制。
2 结语
总之烟草和烟草烟气成分复杂,现有分析方法不是预处理步骤冗长、操作速度慢、重复性差、灵敏度不高,就是所用仪器设备昂贵,均有局限,因此研究建立一种快速、准确、灵敏度高、重现性好、成本低的TSNAs检测方法,仍然是烟草行业当前的一项迫切任务。
参考文献:
[1]庞永强.抽吸方式对卷烟主流烟气烟草特有亚硝胺释放量的影响.烟草科技.2009年第2期.
[2]Prokopczyk B,Wu M,Cox J E,et a1.Improved methodology for the quantita--tive qssessment of tobacco--specificN—nitrosamines in tobacco by supercritical fluid extraction.J Agric Food Chem,1995.
[3]史宏志,张建勋.烟草生物碱[M].中国农业出版社.北京.2004.
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