烟草分析测试技术资料.doc

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1、烟草分析测试技术课班级：姓名：学号：程论文10届烟草研究生（2）班刘会杰10218020烟草特有亚硝胺分析方法研究进展摘要：综述了近年来烟草及卷烟烟气中烟草特有亚硝胺 （TSNAs）分析方法研究进展，认为尽管 这方面的研究已取得了许多重要成就， 但由于烟草和烟草烟气分析中基体背景十分复杂， 所 以研究建立分析速度快、定量准确、重现性好、分析成本低的TSNAs分析新方法在当前仍然 是十分必要的。关键词：亚硝胺（TSNAs）;分析方法；烟草；卷烟烟气1. 引言吸烟与健康已日益引起人们的关注， 普遍认为， 吸烟有害于健康。 烟叶和烟 气中的一些有害成分，特别是有致癌性的烟草特有亚硝胺（ TSNA ）

2、，更加引起 各国科学家们的极大关注。近年来对烟草特有亚硝胺的研究已取得了长足进步， 其致病机理已得到初步阐明， 对其分析检测的仪器、 方法也更加精确可靠。 但是， 一些关键性的问题依然未能很好地解决， TSNA 的形成机理还未彻底阐明， 很多 过程仅限于猜测和可能。而人们最关心的如何最大限度降低烟草中 TSNA 的含 量问题，虽有一些突破，目前仍没有很好的解决。2. TSNA 的形成烟草中 TSNA 是由于天然存在的烟草生物碱的亚硝化作用而形成的， TSNA 在鲜烟叶中的含量极少，甚至没有 1-2 。目前大多数的假设认为：在调制过程中， 烟草中的硝酸盐被微生物还原为亚硝酸盐以及氮氧化物（ NO

3、X ），然后与烟草生 物碱作用形成 TSNA 。烟叶中的烟碱与 TSNA 有密切关系 3 。烟碱的代谢与降解可产生次生代谢产 物，主要是去甲基烟碱， 其次是可替宁和假氧化烟碱。 其中去甲基烟碱和假氧化 烟碱都是生成 NNN 和 NNK 的中间产物。在亚硝酸盐存在情况下，去甲基烟碱 生成N '-亚硝基去甲基烟碱（NNN）,新烟碱生成N '-亚硝基新烟碱（NAT），假 木贼碱生成N '-亚硝基假木贼碱（NAB ）。叔胺烟碱最后生成4- （ N-亚硝基胺） 4 （3-吡啶基）-1-丁醛（NNA ）和NNK以及NNN，但反应很慢。综上所述， 关于烟草特有亚硝胺的形成途径可能有两

4、条： 一条是烟草生物碱在微生物的作用 下发生亚硝化作用生成TSNA; 一条是硝酸盐在微生物的作用下生成亚硝酸盐， 这些亚硝酸盐和其他氮氧化物再与烟草生物碱反应生成 TSNA。3. TSNA 的危害一般认为， NNK 和 NNN 对啮齿动物有强烈的致癌性。 生化研究表明， 在新 陈代谢活动中， NNK 使动物活体和离体的人体组织中的 DNA 甲基化，从各种人 体组织中分离出 7-甲基鸟嘌呤及 6-甲基鸟嘌呤中可以得到证明。分子生物学家 认为遗传密码中带 6-甲基鸟嘌呤的 DNA 是一种化学损害，有可能引起肿瘤。由 于 NAB 对试验动物的致癌性的证据较少， 并且 NAT 对试验动物的致癌性的资料

5、 不充分，NAB和NAT对人体的致癌性尚不能确定。4.TSNA 分析方法4.1 分光光度法分光光度法 4是以亚硫酰氯或 HBr_HOAc 等去亚硝基剂打断亚硝胺的N_NO官能团，使之产生NOCI或NOBr，后者被吸收液转化为N02-并显色，测 量吸光度后再换算成亚硝胺含量。 这种方法检测灵敏度高， 反应专属性强， 且快 速简便，是测定烟草和卷烟烟气中各种亚硝胺总量的好方法。然而， NOBr 在吹 出过程中会分解成 NO 而导致总量结果偏低。沈彬等 4改进了这种方法，将分解 生成的 NO 再转化成被分光光度法测定的化合物，使亚硝胺总量检出率达 90%100%，加标回收率为 95%。该法仪器简单，

6、分析成本低，已用于相关研究 中5-8。然而，该法只能测出各种亚硝胺的总量，而不能定量检测出不同TSNAs组分的量。4.2 气相色谱法根据所用的检测器不同气相色谱法可分为气相色谱 _质谱法(GC/MS)、气相 色谱-热能分析仪法(GC/TEA)和气相色谱_氮磷检测器法(GC/NPD)等。1974年， Hoffmann等9用薄层析预分离，然后用GC/MS测定了烟草中的NNN含量。1986 年，Arrendale等10用毛细管GC/MS法在选择离子扫描模式下测定了烟草和卷烟 烟中NNN和NNK的含量。1999年，Song等11用超临界流体萃取和固相萃取联 用技术预分离、预浓缩烟丝提取液，然后采用 G

7、C/MS 方法同时定量测定了 4种 TSNAs含量。关于质谱法检测N-亚硝胺，Gough曾进行过综述12。质谱法检测 定量准确，重现性好，但限制之一是必须能得到每种待测组分的标准物。19731975年，Fine等13-15提出并发展了热能分析仪(TEA)原理，这是一种针对 挥发和非挥发性N_亚硝胺基化合物痕量分析的气相检测技术。1979年，Krull 等16研究了 TEA与GC和HPLC技术联用问题，证实了 TEA技术对痕量N_亚 硝基化合物的高度选择性和灵敏性。随后，许多学者研究了GC/TEA在TSNAs分析检测中的联用。Risher等17曾将萃取技术与GC/TEA技术结合，较早采用这 种技

8、术测定了烟草中的 NNN、NNK、NAT和NAB，表明TSNAs的响应是线性 的，回收率80%。 1999年李文寿18采用 GC/TEA 法同时测定了烟草中二甲基亚 硝胺、N_亚硝基吡咯、NNN、NAT和NNK等13种亚硝胺和卷烟烟气中的 NNN、 NNK、 NAT 等 12种亚硝胺， 并评价了不同烟气收集方法以及主流和侧流烟气对 亚硝胺测定的影响。 2001 年，杨金辉等 19也用 GC/TEA 法测定了烟叶中 TSNAs 的含量。 2002 年，上海烟草 （集团 ）公司的金永明等 18获得了一项有关 GC/TEA 分析烟草特有亚硝胺方法的专利。 1991年， Chokrtyk 等20提出了

9、一种新的分离 TSNAs 的方法，并用 GC/NPD 方法测定了烟草试样中的 NAT、NAB 、NNK 和 NNN。2000年，赵明月等21报道了用毛细管GC/NPD方法测定烟草和卷烟烟气 中的挥发性亚硝胺和 TSNAs 。该法操作简便快速，无需专用仪器，但检测结果 不如配用 TEA 技术的精确度高，含量极微的 NAB 不易被检出。4.3 液相色谱法1975年，Hecht等22用配备有UV/Vis检测器的高速液相色谱法测定了烟草 中的NNN，耗时较长，分析一个样品需要1d。1979年，Hoffmann等23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。2000年辛

10、慧君 等24报道，用HPLC_光水解热裂解_TEA联用技术测定烟草中NNN分离效果较 好。2001年Wagner等报道25，用HPLC/MS/MS联用技术定量分析烟丝和卷烟 烟气中的TSNAs，各种TSNAs组分的检测限均0105ng/mL,且该法分析时间短， 可在24h内分析100多个烟草或烟气样品。2002年Byrd等报道26用LC_MS/MS 技术测定吸烟者尿中NNK代谢物4_（N_甲基亚硝胺基）_1_（3_吡啶基）_1_丁醇 （NNAL）。Paccou等也曾用这种技术测定鼻烟中 TSNAs含量27。但由于串联质 谱价格昂贵， LC_MS/MS 技术的应用可能会受到限制。 2002年，

11、Mullett 等用管 内固相微萃取技术结合 HPLC 自动测定细胞培养物中 NNK 及其代谢产物，以 UV 光谱法检测。该法简化了 TSNAs 的测定步骤，样品的总分析时间仅为 30min。 一般认为， 使用 TEA 与 GC 仪或 HPLC 仪联用对 TSNAs 进行分离、分析、检测， 具有其它方法不可替代的作用，其检测限为110ng/g。但TEA检测器存在着严重 缺陷，对所有亚硝基化合物均有响应， 不能区分共洗提的亚硝基化合物， 不能把 干扰物与待测物分开，死体积大，限制了 GC 的扫描次数，检测限较高。此外， TEA 仪价格昂贵，且专用性强，小实验室很难配备。5.研究展望选育低 TSN

12、A 烟草品种是降低 TSNA 的最根本的途径。但选育新品种是一 个十分艰难的课题，可能需要利用杂交育种、分子育种、细胞工程、基因工程的 等方法。根据以往的研究， TNSA 的形成过程中， 可能存在亚硝化过程， 即 NO3- （或烟碱）NO2-。若弄清该过程的机理（如：那些微生物参与了该过程，在 什么环境条件下产生的 TSNA 最少或最多等），从中找准突破口，则可破坏该亚 硝化过程，从而对于降低烟叶 TSNA 的含量产生很重要的作用。在烘烤过程中， 若要降低 TSNA 含量，则需高温，且烘烤时间不能过长，以缩短微生物的存活 时间。然而，变黄期若采用高温短时，则影响淀粉酶的活性，导致不能充分降低

13、淀粉含量，从而影响烟叶品质。因此，在降低 TSNA 的同时，需要考虑与其他 品质性状的协调。烟气中的有害成分较多，因此，在降低烟草中 TSNA 的同时， 需要考虑其他有害成分的降低， 才能达到减害的目的。 采用一些途径能够选择性 地降低某些具有生物活性的烟气成分， 但却可能产生另外一些有害物质或增加其 含量。因而，效果较好的做法仍是开发出能够减少所有的烟气成分而不是可以选 择性地减少某些特定成分的 “低危险” 卷烟。卷烟滤嘴的基本过滤机理是烟气粒 子的直接截留、惯性碰撞和扩散沉积， 而选择性过滤的主要方法有吸附剂吸附法、 化学反应法和溶解法。 目前最常用的是吸附法， 常用的吸附剂主要有活性炭、

14、 碳 分子筛、碳化聚合物、聚合物吸附剂、硅胶、活性氧化铝、粘土和沸石等。对吸 附法而言， 只能过滤掉部分气相物和沸点低的挥发性物质， 而对非挥发性物质和 沸点较高的挥发性物质则不能选择性滤除。 另外， TSNA 含量目前还没有形成统 一的国家或行业标准，减少到什么程度就可以是“低危害”或“无危害”烟叶， 需要有一个合理的尺度来衡量，从而减少降害的盲目性。参考文献：1 杨焕文 ,李永忠 ,刘彦中 ,等. 白肋烟晾制中亚硝胺及前体物质的变化 J. 西南农业大学学 报,1999,21(5):444-448.2 魏玉玲 . 降低烟草特有亚硝胺含量的微波处理方法综述 J. 烟草科技 ,2002(3):1

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