本發(fā)明涉及造紙法再造煙葉技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種同時檢測再造煙葉成品中碳酸鈣和重金屬含量的方法。

背景技術(shù)：

造紙法再造煙葉是將煙梗和煙末等煙草原料，通過提取、制漿、濃縮、抄造和涂布等工序，利用造紙的工藝，對煙草原料的物理外觀和化學(xué)成分實行重新組合，達到產(chǎn)品設(shè)計的目的。造紙法再造煙葉由于填充性好、松厚度高、燃燒后單位重量的焦油釋放量低，在中式卷煙中得到了廣泛的應(yīng)用。

煙草制品中的重金屬對人體健康會帶來顯著的損害，近年來，煙草制品的安全性受到全社會的廣泛關(guān)注，Pb、Hg、As等重金屬含量在煙草制品的生產(chǎn)、儲存和加工等過程也是日常重點監(jiān)控的指標。作為卷煙中重要的配方組分之一，再造煙葉也需要進行Pb、Hg、As等重金屬含量的檢測，根據(jù)檢測結(jié)果更好地指導(dǎo)生產(chǎn)和進行產(chǎn)品的安全性控制。

在造紙法再造煙葉生產(chǎn)中，通常會在煙草漿料中加入5％～10％的碳酸鈣作為填料，目的是為了控制再造煙葉燃燒速度，降低焦油釋放量以及提高再造煙葉的松厚度。碳酸鈣已成為造紙法再造煙葉中不可忽視的組成部分，其含量的高低，會直接影響到再造煙葉基片的強度、松厚度和吸液性能，并間接影響到再造煙葉的燃燒速率、灰分含量、灰色以及煙氣中有害物質(zhì)的釋放量等。因此有必要建立再造煙葉中碳酸鈣鈣含量的快速、高效、準確的檢測方法。

目前所公開的技術(shù)中，未發(fā)現(xiàn)專門針對再造煙葉中重金屬離子的檢測方法。專利CN 103412034 A公開了一種微波消解/ICP-MS法快速檢測煙草中重金屬含量的測定方法，采用微波消解前處理方法，用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)測定消解液中砷、鉛、鎘、鉻、銅、鋅、鎳、汞等元素的含量。由于再造煙葉與煙葉或煙草制品存在一定的差異，微波消解的前處理方法無法完全適用于對再造煙葉的處理。CN 102960850 B公開了一種改性抽提液的制造方法及用于降低造紙法煙草薄片重金屬離子含量的方法，并未涉及到對再造煙葉中重金屬含量的檢測。目前所公開的再造煙葉碳酸鈣含量的檢測方法中，也僅限于酸堿滴定、離子色譜等方法，靈敏度和準確性低。CN 103675143 B公開了一種再造煙葉中碳酸鈣含量的測定方法，使用離子色譜測定提取液中鈣元素含量，計算再造煙葉中碳酸鈣含量；CN 104886756 A公開了一種檢測造紙法再造煙葉基片中填料碳酸鈣含量的方法，是通過化學(xué)分析中的酸堿滴定方法，測定再造煙葉基片中碳酸鈣的含量，這種方法未涉及到對再造煙葉成品的碳酸鈣含量進行檢測。在目前所公開的技術(shù)中，未發(fā)現(xiàn)能同時檢測再造煙葉中碳酸鈣和重金屬含量的檢測方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對檢測再造煙葉中碳酸鈣和重金屬含量現(xiàn)有方法的不足，提供一種能快速、準確且同時檢測再造煙葉中碳酸鈣和Pb、Hg、As等重金屬含量的方法，為調(diào)控再造煙葉碳酸鈣含量和控制重金屬含量提供及時、準確的依據(jù)。

一種同時檢測再造煙葉成品中碳酸鈣和重金屬含量的方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟一、樣品前處理

取再造煙葉樣品或同批次干燥后的煙草漿料，采用微波消解法進行消解，然后冷卻、轉(zhuǎn)移、定容，得到樣品溶液；

步驟二、配制標準溶液和繪制標準工作曲線

分別移取Ca和重金屬離子元素國家標準溶液，使用HNO₃進行稀釋定容，制備6個標準溶液，其濃度范圍覆蓋預(yù)計在樣品中檢測到的Ca和重金屬離子含量，然后根據(jù)電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測定條件，測定稀釋后的標準溶液系列，繪制標準工作曲線；

步驟三、結(jié)果計算

上機檢測步驟一中的再造煙葉樣品溶液和國家標準物質(zhì)柑橘葉粉末GBW10020，其中國家標準物質(zhì)柑橘葉粉末作為對照樣品，根據(jù)步驟二所得標準工作曲線計算得到樣品溶液中的Ca和重金屬離子的含量。

進一步的，所述步驟三中根據(jù)步驟二所得標準工作曲線計算得到樣品溶液中的Ca和重金屬離子的含量具體為：

再造煙葉樣品中碳酸鈣含量X以質(zhì)量分數(shù)(％)表示，按下式進行計算：

$X=\frac{c\×m_{11}\×M}{m_1\×(1-{\mathrm{\ω}}_1)\×1000\×1000\×M_0}\×100\%-\frac{c_0\×m_{01}\×M}{m_0\×(1-{\mathrm{\ω}}_0)\×1000\×1000\×M_0}\×100\%$

式中：

c—再造煙葉樣品溶液中鈣的含量，ppm；

c₀——同批次煙草漿料樣品溶液中鈣的含量，ppm；

m₁₁—再造煙葉樣品檢測溶液的質(zhì)量，g；

m₁—再造煙葉樣品的質(zhì)量，g；

ω₁—再造煙葉樣品的水分含量，％；

m₀₁—同批次煙草漿料樣品檢測溶液的質(zhì)量，g；

m₀—同批次煙草漿料樣品的質(zhì)量，g；

ω₀—同批次煙草漿料樣品的水分含量，％

M—碳酸鈣的摩爾質(zhì)量，以100.09計，g/mol；

M₀—鈣的摩爾質(zhì)量，以40.08計，g/mol；

取兩次平行測試的平均值為最終測定結(jié)果；

再造煙葉樣品中重金屬離子的含量Y(ppm)，按下式進行計算：

$Y=\frac{c_2\×m_{11}}{m_1\×(1-{\mathrm{\ω}}_1)}$

式中：

c₂—再造煙葉樣品溶液中重金屬離子的含量，ppm；

m₁₁—再造煙葉樣品檢測溶液的質(zhì)量，g；

m₁—再造煙葉樣品的質(zhì)量，g；

ω₁—再造煙葉樣品的水分含量，％；

取兩次平行測試的平均值為最終測定結(jié)果。

進一步的，所述步驟一中微波消解法的升溫程序為：起始溫度為室溫，以12分鐘升溫時間升至120℃，保持5分鐘，再以10分鐘升溫時間升至170℃，保持30分鐘，升溫時的微波功率為1300w。

進一步的，所述電感耦合等離子體質(zhì)譜儀的測定條件為：霧化氣流速0.90L/min；載氣流速1.20L/min；等離子體氣流速18L/min；射頻功率1100W；蠕動泵提升轉(zhuǎn)速35rpm；蠕動泵采集轉(zhuǎn)速20rpm；蠕動泵提升時間45s；蠕動泵穩(wěn)定時間20s；重復(fù)采集次數(shù)3次。

本發(fā)明利用微波消解對再造煙葉前處理，進樣，運用電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)等離子體檢測，根據(jù)標準工作曲線，得到再造煙葉中Ca和Pb、Hg、As等重金屬離子的含量，進樣檢測，由標準工作曲線得到再造煙葉同批次擠干的煙草混合漿料的Ca離子含量，計算通過檢測得到的再造煙葉中Ca離子含量和同批次煙草混合漿料中Ca離子含量的差值，根據(jù)公式換算得到再造煙葉中碳酸鈣的含量，同時得到再造煙葉成品中Pb、Hg、As等重金屬離子的含量。這種運用ICP-MS的方法檢測再造煙葉的Ca和Pb、Hg、As等重金屬離子的含量，相比離子色譜等其他的測定方法，一次可同時測定多種元素，縮短了時間，并且檢出限低(絕大多數(shù)元素檢出限在ng/L級)，重復(fù)性好，精密度高，工作效率高，快速、準確，同時能夠檢測的Ca離子含量，結(jié)合同批次煙草漿料中Ca離子含量，可以計算出再造煙葉中碳酸鈣的含量，達到同時測定再造煙葉中碳酸鈣和Pb、Hg、As等重金屬離子含量的目的。

具體實施方式

下面將結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。

本發(fā)明提供一種同時檢測再造煙葉中碳酸鈣和重金屬含量的檢測方法，包括以下步驟：

步驟一、樣品前處理：取再造煙葉樣品或同批次干燥后的煙草漿料，采用微波消解法進行消解，然后冷卻、轉(zhuǎn)移、定容，得到樣品溶液。具體如下：

將再造煙葉樣品或同批次干燥后的煙草漿料，粉碎處理，取樣品各兩份約0.1g(精確到0.0001g)，加入到聚四氟乙烯消解罐中，用定量取樣器取65％濃硝酸5.0ml，微量移液槍移取30％雙氧水1.0ml，加入微波消解罐中，旋緊消解罐蓋，放入微波消解儀中，按設(shè)定升溫程序進行密閉消解處理，升溫程序如下表1所示：

表1微波消解-升溫程序

待消解罐冷卻到室溫后，樣品溶液變?yōu)槌吻鍩o色，表明樣品粉末已消解完全，加入超純水進行潤洗消解罐壁，將罐內(nèi)液體轉(zhuǎn)移到小容量瓶中，定容到50ml。

步驟二、配制標準溶液和繪制標準工作曲線

分別移取Ca和重金屬離子元素國家標準溶液，使用HNO₃進行稀釋定容，制備6個標準溶液，其濃度范圍覆蓋預(yù)計在樣品中檢測到的Ca和重金屬離子含量，然后根據(jù)電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測定條件，測定稀釋后的標準溶液系列，繪制標準工作曲線。具體如下：

分別移取一定體積的Ca和Pb、Hg、As等重金屬離子元素國家標準溶液(1000μg/ml)，使用1％的HNO₃進行稀釋定容，制備6個標準溶液，其濃度范圍應(yīng)覆蓋預(yù)計在樣品中檢測到的Ca和Pb、Hg、As等重金屬離子含量。以Ca元素為例，配置Ca離子的標準曲線各濃度分別為：10ppm、20ppm、40ppm、100ppm、150ppm和200ppm。

根據(jù)電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測定條件，測定稀釋后的標準溶液系列，繪制標準工作曲線，其線性相關(guān)系數(shù)為R²＝0.999899，大于0.99。

按照儀器制造商操作手冊設(shè)置并進行電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，典型的儀器測定條件如下：

霧化氣流速0.90L/min；

載氣流速1.20L/min；

等離子體氣流速18L/min；

射頻功率1100W；

蠕動泵提升轉(zhuǎn)速35rpm；

蠕動泵采集轉(zhuǎn)速20rpm；

蠕動泵提升時間45s；

蠕動泵穩(wěn)定時間20s；

重復(fù)采集次數(shù)3次。

步驟三、結(jié)果計算

上機檢測步驟一中的再造煙葉樣品溶液和國家標準物質(zhì)柑橘葉粉末GBW10020(各元素理論含量Ca 4.2％±0.4％、Pb9.7±0.9ppm、Hg0.15±0.02ppm、As1.1±0.2ppm)，其中國家標準物質(zhì)柑橘葉粉末作為對照樣品，根據(jù)步驟二所得標準工作曲線計算得到樣品溶液中的Ca和重金屬離子(例如Pb、Hg、As等)的含量(ppm)。

再造煙葉樣品中碳酸鈣含量X以質(zhì)量分數(shù)(％)表示，按下式進行計算：

$X=\frac{c\×m_{11}\×M}{m_1\×(1-{\mathrm{\ω}}_1)\×1000\×1000\×M_0}\×100\%-\frac{c_0\×m_{01}\×M}{m_0\×(1-{\mathrm{\ω}}_0)\×1000\×1000\×M_0}\×100\%$

式中：

c—再造煙葉樣品溶液中鈣的含量，ppm；

c₀——同批次煙草漿料樣品溶液中鈣的含量，ppm；

m₁₁—再造煙葉樣品檢測溶液的質(zhì)量，g；

m₁—再造煙葉樣品的質(zhì)量，g；

ω₁—再造煙葉樣品的水分含量，％；

m₀₁—同批次煙草漿料樣品檢測溶液的質(zhì)量，g；

m₀—同批次煙草漿料樣品的質(zhì)量，g；

ω₀—同批次煙草漿料樣品的水分含量，％

M—碳酸鈣的摩爾質(zhì)量，以100.09計，g/mol；

M₀—鈣的摩爾質(zhì)量，以40.08計，g/mol；

取兩次平行測試的平均值為最終測定結(jié)果。

再造煙葉樣品中Pb、Hg、As等重金屬離子的含量Y(ppm)，按下式進行計算：

$Y=\frac{c_2\×m_{11}}{m_1\×(1-{\mathrm{\ω}}_1)}$

式中：

c₂—再造煙葉樣品溶液中Pb、Hg、As等重金屬離子的含量，ppm；

m₁₁—再造煙葉樣品檢測溶液的質(zhì)量，g；

m₁—再造煙葉樣品的質(zhì)量，g；

ω₁—再造煙葉樣品的水分含量，％；

取兩次平行測試的平均值為最終測定結(jié)果。

樣品的檢測結(jié)果

按照本發(fā)明方法所述的前處理方式和檢測方法，對同批次煙草漿料和再造煙葉樣品1、再造煙葉樣品2和再造煙葉樣品3進行了測試，每個樣品檢測兩個平行樣，結(jié)果如下表2：

表2再造煙葉檢測結(jié)果

國家標準物質(zhì)柑橘葉粉末GBW10020的Ca含量平行測定結(jié)果為4.20％和4.16％，均在理論含量4.2％±0.4％的范圍內(nèi)，表明測試方法結(jié)果是準確可靠的。

回收率測試結(jié)果

對再造煙葉中碳酸鈣含量的檢測，選取再造煙葉樣品進行Ca元素的加標回收試驗，計算其回收率，結(jié)果見下表3：

表3 Ca元素加標回收率結(jié)果

其他多組樣品測試回收率均在90％—110％之間。

綜上可知，通過微波消解進行ICP-MS測試再造煙葉中碳酸鈣含量的方法是準確可靠的，精密度高，重復(fù)性好，與其他重金屬離子含量的檢測，可以同時進行，實現(xiàn)再造煙葉中碳酸鈣和重金屬含量的同時、快速和準確檢測。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何屬于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準。