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分光光度計(jì)如何測量香煙中尼古丁含量
點(diǎn)擊: 次 時(shí)間:2016-12-22 10:11
1.引言：
尼古丁，又稱煙堿，分子式為C10H14N2，是煙草生物堿中具有高毒性的化合物之一。它是一種難聞、味苦，無色透明的油質(zhì)液體，揮發(fā)性強(qiáng)，在空氣中極易氧化成暗灰色，能迅速溶于水及酒精中，通過口鼻支氣管粘膜很容易被機(jī)體吸收.粘在皮膚表面的尼古丁亦可被吸收滲入體內(nèi)。
測定煙草中尼古丁的方法很多，如大量國內(nèi)外文獻(xiàn)描述的氣相色譜法、液相色譜法、離子色譜法 、電化學(xué)法等。有關(guān)分光光度法測定尼古丁含量的文獻(xiàn)也不少，本文在前人的研究基礎(chǔ)上，著重講述了利用簡單分光光度法測定尼古丁含量的研究，該方法的理論基礎(chǔ)是尼古丁在堿性溶液中會被高錳酸鉀氧化形成綠色產(chǎn)物，通過測量該物質(zhì)的吸收值來得到卷煙中的尼古丁量。該法簡單實(shí)用，且具有相當(dāng)好的準(zhǔn)確度和靈敏度，適用于快速、小批量地分析卷煙樣品中尼古丁的含量，具有實(shí)用價(jià)值。
2.實(shí)驗(yàn)部分：
2.1.主要儀器和試劑：
分光光度計(jì)；酸度計(jì)；恒溫水浴鍋；
尼古丁標(biāo)準(zhǔn)溶液：1000µg/ml尼古丁，由德國進(jìn)口高純尼古丁配置而成高錳酸鉀溶液，0.125mol/L：醋酸鋅溶液，1.0mol/L；K4Fe（CN）6溶液，10.6%（w/v），溶解6.10gK4Fe（CN）6·3H2O于50ml蒸餾水中。
2.2.實(shí)驗(yàn)方法：準(zhǔn)備移取所需的尼古丁量，加入2m16.25mol/ LNaOH到25ml的容量瓶中，輕微地旋轉(zhuǎn)混勻，然后加入1.4ml0.0125mol/LKMnO4，再用20m1蒸餾水添加到容量瓶中，用水浴100℃加熱此混合液7.5min，冷卻至室溫再用蒸餾水定容至刻度線，振蕩混勻，并用1cm的吸收池在610nm下測量其吸光度值。
2.3.校準(zhǔn)曲線：在最優(yōu)化條件下（CKMnO4 =7×10-4mol/L；CNaOH=0.5mol/L；加熱溫度100℃；加熱時(shí)間7.5min），系統(tǒng)在0.1～7.5µg/ml的濃度范圍內(nèi)遵守比爾定律，且具有0.9996（n=6）的相關(guān)系數(shù).此法的檢測限為0.08µg/ml。10次重復(fù)測定4µ g/ml試樣，再現(xiàn)性很好，相對偏差為2.17%。
2.4.尼古丁的萃取過程：萃取方法是建立在Rai等的實(shí)驗(yàn)方法基礎(chǔ)之上的。把磨過的一定質(zhì)量的尼古丁樣品放置在100ml的燒杯中，加10ml甲醇，用玻璃棒攪拌，靜置30min。再加lml2mol/LNaOH及25ml蒸餾水，整個(gè)過程都需要攪拌。在水浴中加熱混合液，并沸騰1min，冷卻，用No.41高級濾紙（0.45µ m）過濾溶液到50ml2容量瓶中，沖洗燒杯并把洗液輕輕倒出流過濾紙與濾液匯合。加1ml醋酸鋅溶液到濾液中，混勻，再加入1mlK4Fe（CN）6溶液，振蕩并用蒸餾水稀釋到標(biāo)線.離心分離5min，把上層液倒入50ml燒杯中，丟棄殘?jiān)?。往剛才獲得的上層液中加1mg漂白土，混勻后再進(jìn)行離心分離5min，丟棄上層液（倒出上層液），用蒸餾水沖洗殘留物再次離心分離5min。倒出上層液，留下殘留物，往里面加入5ml的0.01mol/LNaOH并加熱。用No.41高級濾紙過濾以上所得溶液，濾液流入50m1容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度線，按推薦的步驟分析尼古丁含量。
3.結(jié)果與討論：在堿性條件下，尼古丁會與KMnO4反應(yīng)生成一種綠色產(chǎn)物，于MnO-4轉(zhuǎn)變?yōu)镸nO2-4， 這種綠色產(chǎn)物在波長610nm處有最大吸光度所示，此吸收值直接與尼古丁的含量有關(guān)，可以用來作痕量分析測定。反應(yīng)溶液的吸收光譜試劑加入的先后順序非常重要。實(shí)驗(yàn)過程中，首先將KMnO4與NaOH混合加熱，然后加入尼古丁，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的靈敏度很低；然后又將KMnO4與尼古丁混合加熱則發(fā)現(xiàn)形成了棕色的物質(zhì)。再加入NaOH同時(shí)加熱時(shí)，此棕色物質(zhì)會消失。其后又先把NaOH加入到尼古丁中，發(fā)現(xiàn)立即會形成深藍(lán)色物質(zhì)，此類似現(xiàn)象與前人的研究結(jié)果相似。因此，只有將尼古丁、NaOH和KMnO4一起混勻并同時(shí)加熱，形成綠色物質(zhì)，加入順序?yàn)槟峁哦?、NaOH、KMnO4時(shí)最佳，此反應(yīng)必須依賴于各參數(shù)值，如KMnO4，NaOH的量，反應(yīng)的溫度等條件會影響到最后的反應(yīng)結(jié)果，因此要逐個(gè)考慮以獲得更好 的靈敏度。
3.1.KMnO4的影響：KMnO4在NaOH溶液中氧化尼古丁形成綠色產(chǎn)物， 結(jié)果可以從MnO-4到MnO2-4 的轉(zhuǎn)化看出，從1×10-4mol/L到1×10-3mol/L不同濃度的KMnO4被研究，7×10-4mol/L的KMnO4溶液可獲得最高吸收值。KMnO4對顯色反應(yīng)的影響CNicotine=4.g/mL；CNaOH=0.5mol/L。
3.2.NaOH的影響：MnO-4在堿性溶液中的氧化性可用來測定有機(jī)化合物，這是它的一項(xiàng)最重要應(yīng)用。尼古丁與KMnO4的反應(yīng)就是發(fā)生在以HaOH作為堿液的溶液中的，還可以用KOH來代替NaOH，但其靈敏度下降，因此選擇NaOH作為堿液，實(shí)驗(yàn)中測定0.025～1.5mol/LNaOH濃度下尼古丁吸收值，0.5mol/LNaOH有最好的靈敏度，NaOH加入量越多線性越差。
3.3.溫度的影響：如前所述，當(dāng)加熱溶液時(shí)會有綠色產(chǎn)物產(chǎn)生，因此溫度影響的條件實(shí)驗(yàn)還要做。在不同水浴溫度下連續(xù)加熱7.5min，考察反應(yīng)的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，增加反應(yīng)溫度會使吸收值增加，100℃的水浴溫度下，能達(dá)到最大吸收值，表明此時(shí)尼古丁已被完全氧化形成綠色產(chǎn)物，溫度對顯色反應(yīng)的影響CNicotinc=4.g/mL；CKMnO4=7×10-4mol/L； CNaOH=0.5mol/L。
3.4.加熱時(shí)間的影響：加熱時(shí)間的長短對于保證反應(yīng)的完全性也是很重要的，因此還研究了100℃下不同加熱時(shí)間段下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)7.5min足夠反應(yīng)發(fā)生完全了，加熱時(shí)間對顯色反應(yīng)的影響CNicotine=4.g/mL；CNaOH=0.5mol/L；CKMnO4 =7×10-4mol/L。
3.5.尼古丁回收率的測定實(shí)驗(yàn)：將一定量的尼古丁標(biāo)樣加入到各品牌煙絲樣品中，按實(shí)驗(yàn)方法萃取并測定，煙絲樣品加標(biāo)回收率測定實(shí)驗(yàn)結(jié)果。樣品中尼古丁含量/mg加入尼古丁量/mg測得值/mg回收率/%1.285.006.1697.61.46 5.00 6.20 94.8 1.205.006.23100.61.40 5.00 6.15 95.0 每個(gè)結(jié)果都是三次測定的平均值，使用本法測定尼古丁回收率大于94%，回收基本完全，證明該法適合用于測定煙草中尼古丁。
3.6.卷煙中尼古丁的檢測用分光光度計(jì)測定煙草中尼古丁含量。分別測定了中國市場上常見幾種品牌香煙的尼古丁含量。去掉香煙的包裝紙，使煙絲在40℃的爐中干燥30min，然后稱重。分別稱取十根香煙，把它們揭碎，磨成粉，稱取與尼古丁含量等量的煙絲作為標(biāo)樣，放置于100ml燒杯中，用于萃取步驟中。 在標(biāo)準(zhǔn)條件下采用分光光度法測定其中的尼古丁量。
3.7.結(jié)論：前文所提到的方法是基于尼古丁與KMnO4在NaOH溶液中的反應(yīng)，會形成綠色產(chǎn)物且該產(chǎn)物在610nm下會有吸收值.這是一種簡單，相對較快且具有一定靈敏度的方法，其所涉及的化學(xué)試劑很少是該法的一大優(yōu)點(diǎn)，此方法可用于測定各種香煙樣品中的少量尼古丁量。
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尼古丁，又稱煙堿，分子式為C10H14N2，是煙草生物堿中具有高毒性的化合物之一。它是一種難聞、味苦，無色透明的油質(zhì)液體，揮發(fā)性強(qiáng)，在空氣中極易氧化成暗灰色，能迅速溶于水及酒精中，通過口鼻支氣管粘膜很容易被機(jī)體吸收.粘在皮膚表面的尼古丁亦可被吸收滲入體內(nèi)。
測定煙草中尼古丁的方法很多，如大量國內(nèi)外文獻(xiàn)描述的氣相色譜法、液相色譜法、離子色譜法 、電化學(xué)法等。有關(guān)分光光度法測定尼古丁含量的文獻(xiàn)也不少，本文在前人的研究基礎(chǔ)上，著重講述了利用簡單分光光度法測定尼古丁含量的研究，該方法的理論基礎(chǔ)是尼古丁在堿性溶液中會被高錳酸鉀氧化形成綠色產(chǎn)物，通過測量該物質(zhì)的吸收值來得到卷煙中的尼古丁量。該法簡單實(shí)用，且具有相當(dāng)好的準(zhǔn)確度和靈敏度，適用于快速、小批量地分析卷煙樣品中尼古丁的含量，具有實(shí)用價(jià)值。
2.實(shí)驗(yàn)部分：
2.1.主要儀器和試劑：
分光光度計(jì)；酸度計(jì)；恒溫水浴鍋；
尼古丁標(biāo)準(zhǔn)溶液：1000µg/ml尼古丁，由德國進(jìn)口高純尼古丁配置而成高錳酸鉀溶液，0.125mol/L：醋酸鋅溶液，1.0mol/L；K4Fe（CN）6溶液，10.6%（w/v），溶解6.10gK4Fe（CN）6·3H2O于50ml蒸餾水中。
2.2.實(shí)驗(yàn)方法：準(zhǔn)備移取所需的尼古丁量，加入2m16.25mol/ LNaOH到25ml的容量瓶中，輕微地旋轉(zhuǎn)混勻，然后加入1.4ml0.0125mol/LKMnO4，再用20m1蒸餾水添加到容量瓶中，用水浴100℃加熱此混合液7.5min，冷卻至室溫再用蒸餾水定容至刻度線，振蕩混勻，并用1cm的吸收池在610nm下測量其吸光度值。
2.3.校準(zhǔn)曲線：在最優(yōu)化條件下（CKMnO4 =7×10-4mol/L；CNaOH=0.5mol/L；加熱溫度100℃；加熱時(shí)間7.5min），系統(tǒng)在0.1～7.5µg/ml的濃度范圍內(nèi)遵守比爾定律，且具有0.9996（n=6）的相關(guān)系數(shù).此法的檢測限為0.08µg/ml。10次重復(fù)測定4µ g/ml試樣，再現(xiàn)性很好，相對偏差為2.17%。
2.4.尼古丁的萃取過程：萃取方法是建立在Rai等的實(shí)驗(yàn)方法基礎(chǔ)之上的。把磨過的一定質(zhì)量的尼古丁樣品放置在100ml的燒杯中，加10ml甲醇，用玻璃棒攪拌，靜置30min。再加lml2mol/LNaOH及25ml蒸餾水，整個(gè)過程都需要攪拌。在水浴中加熱混合液，并沸騰1min，冷卻，用No.41高級濾紙（0.45µ m）過濾溶液到50ml2容量瓶中，沖洗燒杯并把洗液輕輕倒出流過濾紙與濾液匯合。加1ml醋酸鋅溶液到濾液中，混勻，再加入1mlK4Fe（CN）6溶液，振蕩并用蒸餾水稀釋到標(biāo)線.離心分離5min，把上層液倒入50ml燒杯中，丟棄殘?jiān)?。往剛才獲得的上層液中加1mg漂白土，混勻后再進(jìn)行離心分離5min，丟棄上層液（倒出上層液），用蒸餾水沖洗殘留物再次離心分離5min。倒出上層液，留下殘留物，往里面加入5ml的0.01mol/LNaOH并加熱。用No.41高級濾紙過濾以上所得溶液，濾液流入50m1容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度線，按推薦的步驟分析尼古丁含量。
3.結(jié)果與討論：在堿性條件下，尼古丁會與KMnO4反應(yīng)生成一種綠色產(chǎn)物，于MnO-4轉(zhuǎn)變?yōu)镸nO2-4， 這種綠色產(chǎn)物在波長610nm處有最大吸光度所示，此吸收值直接與尼古丁的含量有關(guān)，可以用來作痕量分析測定。反應(yīng)溶液的吸收光譜試劑加入的先后順序非常重要。實(shí)驗(yàn)過程中，首先將KMnO4與NaOH混合加熱，然后加入尼古丁，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的靈敏度很低；然后又將KMnO4與尼古丁混合加熱則發(fā)現(xiàn)形成了棕色的物質(zhì)。再加入NaOH同時(shí)加熱時(shí)，此棕色物質(zhì)會消失。其后又先把NaOH加入到尼古丁中，發(fā)現(xiàn)立即會形成深藍(lán)色物質(zhì)，此類似現(xiàn)象與前人的研究結(jié)果相似。因此，只有將尼古丁、NaOH和KMnO4一起混勻并同時(shí)加熱，形成綠色物質(zhì)，加入順序?yàn)槟峁哦?、NaOH、KMnO4時(shí)最佳，此反應(yīng)必須依賴于各參數(shù)值，如KMnO4，NaOH的量，反應(yīng)的溫度等條件會影響到最后的反應(yīng)結(jié)果，因此要逐個(gè)考慮以獲得更好 的靈敏度。
3.1.KMnO4的影響：KMnO4在NaOH溶液中氧化尼古丁形成綠色產(chǎn)物， 結(jié)果可以從MnO-4到MnO2-4 的轉(zhuǎn)化看出，從1×10-4mol/L到1×10-3mol/L不同濃度的KMnO4被研究，7×10-4mol/L的KMnO4溶液可獲得最高吸收值。KMnO4對顯色反應(yīng)的影響CNicotine=4.g/mL；CNaOH=0.5mol/L。
3.2.NaOH的影響：MnO-4在堿性溶液中的氧化性可用來測定有機(jī)化合物，這是它的一項(xiàng)最重要應(yīng)用。尼古丁與KMnO4的反應(yīng)就是發(fā)生在以HaOH作為堿液的溶液中的，還可以用KOH來代替NaOH，但其靈敏度下降，因此選擇NaOH作為堿液，實(shí)驗(yàn)中測定0.025～1.5mol/LNaOH濃度下尼古丁吸收值，0.5mol/LNaOH有最好的靈敏度，NaOH加入量越多線性越差。
3.3.溫度的影響：如前所述，當(dāng)加熱溶液時(shí)會有綠色產(chǎn)物產(chǎn)生，因此溫度影響的條件實(shí)驗(yàn)還要做。在不同水浴溫度下連續(xù)加熱7.5min，考察反應(yīng)的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，增加反應(yīng)溫度會使吸收值增加，100℃的水浴溫度下，能達(dá)到最大吸收值，表明此時(shí)尼古丁已被完全氧化形成綠色產(chǎn)物，溫度對顯色反應(yīng)的影響CNicotinc=4.g/mL；CKMnO4=7×10-4mol/L； CNaOH=0.5mol/L。
3.4.加熱時(shí)間的影響：加熱時(shí)間的長短對于保證反應(yīng)的完全性也是很重要的，因此還研究了100℃下不同加熱時(shí)間段下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)7.5min足夠反應(yīng)發(fā)生完全了，加熱時(shí)間對顯色反應(yīng)的影響CNicotine=4.g/mL；CNaOH=0.5mol/L；CKMnO4 =7×10-4mol/L。
3.5.尼古丁回收率的測定實(shí)驗(yàn)：將一定量的尼古丁標(biāo)樣加入到各品牌煙絲樣品中，按實(shí)驗(yàn)方法萃取并測定，煙絲樣品加標(biāo)回收率測定實(shí)驗(yàn)結(jié)果。樣品中尼古丁含量/mg加入尼古丁量/mg測得值/mg回收率/%1.285.006.1697.61.46 5.00 6.20 94.8 1.205.006.23100.61.40 5.00 6.15 95.0 每個(gè)結(jié)果都是三次測定的平均值，使用本法測定尼古丁回收率大于94%，回收基本完全，證明該法適合用于測定煙草中尼古丁。
3.6.卷煙中尼古丁的檢測用分光光度計(jì)測定煙草中尼古丁含量。分別測定了中國市場上常見幾種品牌香煙的尼古丁含量。去掉香煙的包裝紙，使煙絲在40℃的爐中干燥30min，然后稱重。分別稱取十根香煙，把它們揭碎，磨成粉，稱取與尼古丁含量等量的煙絲作為標(biāo)樣，放置于100ml燒杯中，用于萃取步驟中。 在標(biāo)準(zhǔn)條件下采用分光光度法測定其中的尼古丁量。
3.7.結(jié)論：前文所提到的方法是基于尼古丁與KMnO4在NaOH溶液中的反應(yīng)，會形成綠色產(chǎn)物且該產(chǎn)物在610nm下會有吸收值.這是一種簡單，相對較快且具有一定靈敏度的方法，其所涉及的化學(xué)試劑很少是該法的一大優(yōu)點(diǎn)，此方法可用于測定各種香煙樣品中的少量尼古丁量。
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