分光光度法测定香烟中的尼古丁含量

[2015/7/20]

1.引言：
尼古丁，又称烟碱，分子式为C10H14N2，是烟草生物碱中具有高毒性的化合物之一。它是一种难闻、味苦，无色透明的油质液体，挥发性强，在空气中极易氧化成暗灰色，能迅速溶于水及酒精中，通过口鼻支气管粘膜很容易被机体吸收.粘在皮肤表面的尼古丁亦可被吸收渗入体内。
测定烟草中尼古丁的方法很多，如大量国内外文献描述的气相色谱法、液相色谱法、离子色谱法、电化学法等。有关分光光度法测定尼古丁含量的文献也不少，本文在前人的研究基础上，着重讲述了利用简单分光光度法测定尼古丁含量的研究，该方法的理论基础是尼古丁在碱性溶液中会被高锰酸钾氧化形成绿色产物，通过测量该物质的吸收值来得到卷烟中的尼古丁量。该法简单实用，且具有相当好的准确度和灵敏度，适用于快速、小批量地分析卷烟样品中尼古丁的含量，具有实用价值。

2.实验部分：
2.1.主要仪器和试剂：
分光光度计；酸度计；恒温水浴锅；
尼古丁标准溶液：1000µg/ml尼古丁，由德国进口高纯尼古丁配置而成高锰酸钾溶液，0.125mol/L：醋酸锌溶液，1.0mol/L；K4Fe（CN）6溶液，10.6%（w/v），溶解6.10gK4Fe（CN）6·3H2O于50ml蒸馏水中。

2.2.实验方法：准备移取所需的尼古丁量，加入2m16.25mol/ LNaOH到25ml的容量瓶中，轻微地旋转混匀，然后加入1.4ml0.0125mol/LKMnO4，再用20m1蒸馏水添加到容量瓶中，用水浴100℃加热此混合液7.5min，冷却至室温再用蒸馏水定容至刻度线，振荡混匀，并用1cm的吸收池在610nm下测量其吸光度值。

2.3.校准曲线：在最优化条件下（CKMnO4 =7×10-4mol/L；CNaOH=0.5mol/L；加热温度100℃；加热时间7.5min），系统在0.1～7.5µg/ml的浓度范围内遵守比尔定律，且具有0.9996（n=6）的相关系数.此法的检测限为0.08µg/ml。10次重复测定4µ g/ml试样，再现性很好，相对偏差为2.17%。

2.4.尼古丁的萃取过程：萃取方法是建立在Rai等的实验方法基础之上的。把磨过的一定质量的尼古丁样品放置在100ml的烧杯中，加10ml甲醇，用玻璃棒搅拌，静置30min。再加lml2mol/LNaOH及25ml蒸馏水，整个过程都需要搅拌。在水浴中加热混合液，并沸腾1min，冷却，用No.41高级滤纸（0.45µ m）过滤溶液到50ml2容量瓶中，冲洗烧杯并把洗液轻轻倒出流过滤纸与滤液汇合。加1ml醋酸锌溶液到滤液中，混匀，再加入1mlK4Fe（CN）6溶液，振荡并用蒸馏水稀释到标线.离心分离5min，把上层液倒入50ml烧杯中，丢弃残渣。往刚才获得的上层液中加1mg漂白土，混匀后再进行离心分离5min，丢弃上层液（倒出上层液），用蒸馏水冲洗残留物再次离心分离5min。倒出上层液，留下残留物，往里面加入5ml的0.01mol/LNaOH并加热。用No.41高级滤纸过滤以上所得溶液，滤液流入50m1容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度线，按推荐的步骤分析尼古丁含量。

3.结果与讨论：在碱性条件下，尼古丁会与KMnO4反应生成一种绿色产物，于MnO-4转变为MnO2-4，这种绿色产物在波长610nm处有最大吸光度所示，此吸收值直接与尼古丁的含量有关，可以用来作痕量分析测定。反应溶液的吸收光谱试剂加入的先后顺序非常重要。实验过程中，首先将KMnO4与NaOH混合加热，然后加入尼古丁，发现实验结果的灵敏度很低；然后又将KMnO4与尼古丁混合加热则发现形成了棕色的物质。再加入NaOH同时加热时，此棕色物质会消失。其后又先把NaOH加入到尼古丁中，发现立即会形成深蓝色物质，此类似现象与前人的研究结果相似。因此，只有将尼古丁、NaOH和KMnO4一起混匀并同时加热，形成绿色物质，加入顺序为尼古丁、NaOH、KMnO4时最佳，此反应必须依赖于各参数值，如KMnO4，NaOH的量，反应的温度等条件会影响到最后的反应结果，因此要逐个考虑以获得更好的灵敏度。

3.1.KMnO4的影响：KMnO4在NaOH溶液中氧化尼古丁形成绿色产物，结果可以从MnO-4到MnO2-4 的转化看出，从1×10-4mol/L到1×10-3mol/L不同浓度的KMnO4被研究，7×10-4mol/L的KMnO4溶液可获得最高吸收值。KMnO4对显色反应的影响CNicotine=4.g/mL；CNaOH=0.5mol/L。

3.2.NaOH的影响：MnO-4在碱性溶液中的氧化性可用来测定有机化合物，这是它的一项最重要应用。尼古丁与KMnO4的反应就是发生在以HaOH作为碱液的溶液中的，还可以用KOH来代替NaOH，但其灵敏度下降，因此选择NaOH作为碱液，实验中测定0.025～1.5mol/LNaOH浓度下尼古丁吸收值，0.5mol/LNaOH有最好的灵敏度，NaOH加入量越多线性越差。

3.3.温度的影响：如前所述，当加热溶液时会有绿色产物产生，因此温度影响的条件实验还要做。在不同水浴温度下连续加热7.5min，考察反应的结果发现，增加反应温度会使吸收值增加，100℃的水浴温度下，能达到最大吸收值，表明此时尼古丁已被完全氧化形成绿色产物，温度对显色反应的影响CNicotinc=4.g/mL；CKMnO4=7×10-4mol/L； CNaOH=0.5mol/L。

3.4.加热时间的影响：加热时间的长短对于保证反应的完全性也是很重要的，因此还研究了100℃下不同加热时间段下的实验结果，发现7.5min足够反应发生完全了，加热时间对显色反应的影响CNicotine=4.g/mL；CNaOH=0.5mol/L；CKMnO4 =7×10-4mol/L。

3.5.尼古丁回收率的测定实验：将一定量的尼古丁标样加入到各品牌烟丝样品中，按实验方法萃取并测定，烟丝样品加标回收率测定实验结果。样品中尼古丁含量/mg加入尼古丁量/mg测得值/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 每个结果都是三次测定的平均值，使用本法测定尼古丁回收率大于94%，回收基本完全，证明该法适合用于测定烟草中尼古丁。

3.6.卷烟中尼古丁的检测用分光光度计测定烟草中尼古丁含量。分别测定了中国市场上常见几种品牌香烟的尼古丁含量。去掉香烟的包装纸，使烟丝在40℃的炉中干燥30min，然后称重。分别称取十根香烟，把它们揭碎，磨成粉，称取与尼古丁含量等量的烟丝作为标样，放置于100ml烧杯中，用于萃取步骤中。在标准条件下采用分光光度法测定其中的尼古丁量。

3.7.结论：前文所提到的方法是基于尼古丁与KMnO4在NaOH溶液中的反应，会形成绿色产物且该产物在610nm下会有吸收值.这是一种简单，相对较快且具有一定灵敏度的方法，其所涉及的化学试剂很少是该法的一大优点，此方法可用于测定各种香烟样品中的少量尼古丁量。

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