口含烟中重金属组分向唾液转移的模拟测定方法

邱建华，张　展，李国政，宋金勇，周　浩，张东豫

(河南中烟工业有限责任公司技术中心，河南 郑州 450000)



口含烟中重金属组分向唾液转移的模拟测定方法

邱建华，张展，李国政，宋金勇，周浩，张东豫*

(河南中烟工业有限责任公司技术中心，河南 郑州 450000)

摘 要：为研究口含烟食用过程中重金属向唾液转移的情况，利用人工模拟唾液作为提取液，在超声条件下对口含烟样品进行提取，并利用微波消解–电感耦合等离子体质谱(ICP–MS)测定重金属含量，建立了口含烟中6种重金属(Cd、Pb、Cr、Ni、As和 Se)向唾液转移的模拟测定方法。对人工唾液提取液体积、提取时间进行了优化；绘制了口含烟6种重金属元素标准曲线，在考察浓度范围内各组分线性关系良好，相关系数均在0.999 7以上，检出限和定量限低于0.1 ng/mL，测定口含烟样品中重金属加标回收率为93.8％～101.8％。运用所建立的方法分别测定7个口含烟样品在人工唾液提取液中的6种重金属Cr、Ni、Cd、Se、As、Pb的转移率分别为2.52％～16.62 ％、7.97％～22.51 ％、8.44％～31.40％、10.71％～38.70％、18.94％ ～40.84 ％、10.71％～43.60％。

关 键 词：口含烟；重金属；人工唾液；提取；转移

投稿网址：http://xb.ijournal.cn

无烟气烟草制品是指不经燃烧而被使用的烟草产品[1]，与有烟气烟草制品相比具有明显的优点，消费群体逐步扩大。无烟气烟草制品主要包括口含型、嚼烟型、含化型、胶基型无烟气烟草制品、烟草膏、烟草牙粉以及鼻烟等。口含型无烟气烟草制品主要有北美风格和瑞典风格[2]。无论何种形式的无烟气烟草制品都采用了烟丝或者烟末作为原料，因而烟叶中的重金属也可能存在于无烟气烟草制品中[3]。

有关卷烟和烟叶中的重金属含量分析已有相关研究[4–7]，通常通过测定卷烟燃吸后重金属向烟气中的转移率来评估其风险[5]，但是关于口含烟中重金属含量的分析研究还少有涉及。口含烟不经过燃烧，只能在口腔中含化，所以口含烟中重金属组分是通过在口腔唾液中溶出后进入人体的，因此，有必要建立口含烟中重金属向口腔唾液转移的检测评价方法。

笔者利用人工唾液模拟口腔唾液作为提取液，在超声条件下对口含烟样品进行提取，并利用微波消解–电感耦合等离子体质谱(ICP–MS)测定重金属含量，建立了口含烟中 6种重金属(Cd、Pb、Cr、Ni、As和Se)向唾液迁移的模拟测定方法，应用该方法测定了7种含化型口含烟样品的重金属的转移率，以期为口含烟风险控制研究提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 材料

口含烟样品由中国烟草总公司郑州烟草研究院提供。重金属标准样品溶液均购自国家有色金属及电子材料分析测试中心，其中铅(Pb)、铬(Cr)、镉(Cd)、砷(As)、镍(Ni)为混合标准液，质量浓度为100.0 mg/L；硒(Se)、钪(Sc)和铟(In)为单元素标准液，质量浓度为1 000.0 mg/L，使用时逐级稀释。人工唾液按国际标准 ISO/TRl0271[8]配制。

1.2 主要仪器

Multiwave 3000 微波消解仪(奥地利安东帕公司)；Milli–Q 超纯水机(美国Millipore公司)；XS 225A–SCS 型电子天平(瑞士普利赛斯公司)；NexION 300X电感耦合等离子体–质谱仪(PE公司)。

1.3 方法

1.3.1 口含烟样品的消解

准确称取0.200 0 g口含烟样品，加入5.0 mL硝酸和1.0 mL过氧化氢，利用微波消解仪在220 ℃下充分消解。待温度降至低于60 ℃后取出消解罐，在通风橱内将样品转移至预先称重的50 mL聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料样品瓶中, 用超纯水洗涤消解罐3次，洗液转移至样品瓶中，称重后摇匀。采用同样的方法制备空白样品。样品用于口含烟中各重金属组分总含量的分析。

1.3.2 口含烟样品的人工唾液提取

取1.000 g口含烟，置于干净的三角瓶中，加入50 mL人工唾液，在(40 ± 2) ℃水浴中预热3 h，在15 kHz超声条件下提取30 min。将提取液转移至聚四氟乙烯(PEFE)消解罐中，并用超纯水洗涤3次，洗涤液合并至消解罐内，密封，在220 ℃加热蒸发至近干，加入5.0 mL硝酸和1.0 mL过氧化氢，220 ℃下微波辅助消解完全。样品用于人工唾液提取口含烟样品中各重金属组分含量的分析。

1.3.3 重金属含量的测定

利用ICP–MS测定样品中重金属组分含量。以10 ng/mL 的Mg、Cu、Rh、Cd、In、Ba、Ce、Pb溶液和10 ng/mL 的Be、Mg、In、Co溶液对电感耦合等离子体质谱仪进行仪器条件调谐优化后，进行标准溶液和样品的测试。采用以高纯氦气作为碰撞气的KED模式，以钪(Sc)和铟(In)双内标法校正基体干扰，绘制标准曲线进行定量分析。

2 结果与分析

2.1 人工唾液提取条件优化

考察了1.000 g口含烟样品用不同体积(30、40、50、60、70 mL)的人工唾液提取后转移的重金属含量，结果如图1所示。由图1可见，随着人工唾液提取体积的增加，单位质量口含烟溶出的各重金属组分含量逐渐增加。当人工唾液提取液达到50 mL后，继续增加体积，溶出各重金属组分的含量基本保持不变，因此，提取重金属的人工唾液体积选用50 mL为宜。

图1　口含烟不同人工唾液提取液体积溶出的重金属含量Fig.1 Dissolved quantity of heavy metals in snus on the different artificial saliva volacme

在超声条件下对口含烟中的重金属进行提取，考察了不同超声提取时间对单位质量口含烟中重金属组分溶出量的影响，结果如图2所示。由图2可知，随着超声提取时间的延长，各金属元素组分溶出量增加，在 30 min时金属组分溶出量达到最大，然后基本保持不变，因此，超声提取的最佳时间定为30 min。

图2　口含烟不同超声提取时间溶出的重金属含量Fig.2 Dissolved quantity of heavy metals in snus on ultra sonic extraction time

2.2 样品检测工作曲线和加标回收率

以5％HNO3作为试剂空白，采用不同浓度的重金属标准溶液建立工作曲线，测定6种重金属元素的检出限、定量限，并测定样品的加标回收率，如表1所示。各金属元素的标准曲线均呈良好的线性关系，线性相关系数均在0.999 7以上。根据国际理论和化学联合会(IUPAC)的规定，用多次重复测量的检测结果3倍标准偏差表示检出限。以5.0 ng/mL重金属标准溶液平行测定11次，所得的标准偏差的3倍定为各元素的仪器检出限，检出限的3倍为定量限。可以看到各元素的检测限和定量限均低于0.1 ng/mL。在口含烟样品的人工唾液提取液中加入一定量的重金属标准溶液进行加标回收测定，6种重金属元素的加标回收率范围为93.8％～98.7％，表明该测定方法能满足样品中重金属含量的测定需求。

表1　标准工作曲线和样品加标回收率Table 1 Standard curve and recovery rate of standard addition

2.3 口含烟样品中重金属向人工唾液的转移率

按照所建立的方法，利用人工唾液对7种口含型无烟气烟草制品进行了提取，测得单位质量口含烟向人工唾液转移的重金属量，检测结果如表2所示。由表2可知，7种口含烟样品的人工唾液提取液中均检出重金属元素，但单位质量口含烟重金属转移量都在0.6 µg/g以下。口含烟中Cr、Ni含量相对较高，Se含量较低，而其向人工唾液中转移的金属量以Cd、Ni较高，Se较低，其中有3个样品人工唾液提取液中Se含量低于检测定量限。

由口含烟重金属向人工唾液的转移量和口含烟重金属含量的比值计算口含烟样品重金属向人工唾液的转移率，结果如表3所示。由表3可见，样品重金属转移率由低到高依次为Cr，2.52％～16.62％；Ni，7.97％～22.51％；Cd，8.44％～31.40％；Se，10.71％～ 38.70％；As，18.94％～40.84％；Pb，10.71％～43.60％。由此推测，口含烟中的Cr、Ni和Cd可能多以不易提取的结合态存在，而Pb、As和Se可能以易于提取的形态存在。

表2　口含烟中重金属向人工唾液的转移量Table 2 Amounts of heavy metals transferred from snus to artificial saliva

表3　口含烟中重金属向人工唾液的转移率Table 3 Transfer rate of heavy metals from snus to artificial saliva

3 结论

利用人工唾液提取建立了口含烟中重金属向唾液转移的模拟检测方法，优化了样品提取条件，建立了Cd、Pb、Cr、Ni、As、Se 6种重金属元素的标准工作曲线，线性关系良好，相关系数值均在0.999 7以上。方法检出限和定量限低于0.1 ng/mL，测定口含烟样品中重金属加标回收率为93.8％～101.8％。运用该方法分别测定7个口含烟样品中6种重金属向人工唾液的转移量均在0.6 µg/g以下，转移率由低到高依次为Cr、Ni、Cd、Se、As、

Pb。

参考文献：

[1] Hatsukami D K，Ebbert J O，Feuer R M，et a1．Changing smokeless tobacco products：new tobacco-delivery systems [J]．Am J Prey Med，2010，33：76–78．

[2] Osterdahl B G，Jansson C，Paccou A．Decreased levels of tobacco specific N–nitrosamines in moist snuff on the Swedish market[J]．J Agric Food Chem，2004，52(16)：5085–5088．

[3] 陈江华，刘建利，龙怀玉．中国烟叶矿质营养及主要化学成分含量特征研究[J]．中国烟草学报，2004，10(5)：43–46．

[4] 胡清源，李力，石杰，等．微波消解–电感耦合等离子体质谱法同时测定烟草中27种元素[J]．光谱学与光谱分析，2007，27(6)：41–44．

[5] 贺与平，崔娅，王淑华．ICP–AES法同时测定烟草中16种元素[J]．理化检验：化学分册，2001，37(11)：510–512．

[6] 王海利，汤建国，孟昭字，等．DRC–ICP／MS法同时测定卷烟烟丝中8种重金属[J]．烟草科技，2010(12)：46–48．

[7] 王绍坤，罗华元，程昌新，等．卷烟中6种重金属的燃吸转移率与分布研究[J]．云南农业大学学报，2011，26(5)：656–661．

[8] ISO/TR 10271—1993 Dentistry-determination of tarnish and corrosion of metals and alloys [S]．

责任编辑：罗慧敏

英文编辑：罗 维

Simulation testing method for transfer of heavy metal in snus into saliva

Qiu Jianhua，Zhang Zhan，Li Guozheng，Song Jinyong，Zhou Hao，Zhang Dongyu*
(Technology Center of China tobacco Henan industrial Co., Ltd., Zhengzhou 450000, China)

Abstract:To study the transfer of heavy metals in snus into saliva during its taking process, artificial saliva was utilized as extractant instead of saliva in mouth and heavy metals in snus were extracted under ultrasonic conditions and determined by microwave digestion coupled with determination by inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICP–MS) to establish a simulation testing method for determination of 6 different heavy metals including Cr, Ni, Cd, Pb, As and Se. Parameters such as volume of artificial saliva for extraction and ultrasonic extraction time were optimized and standard curve for determination of 6 heavy metals were established, which showed good linear correlations with all correlation coefficient r > 0.999 7 and . Detection limit and quantitation limit of the method were less than 0.1 ng/mL and the standard addition recovery rates of snus samples were in the range of 93.8％–101.8％. The transfer rate of 6 different heavy metals into artificial saliva for seven snus samples tested by the method were listed in ascending order as follows: 2.52％–16.62％ for Cr, 7.97％–22.51％ for Ni, 8.44％–31.40％ for Cd, 10.71％–38.70％ for Se, 18.94％–40.84％ for As and 10.71％–43.60％ for Pb.

Keywords:snus; heavy metal; artificial saliva; extraction; transfer

中图分类号：S572.01

文献标志码：A

文章编号：1007−1032(2016)03−0287−04

收稿日期：2016–01–08 修回日期：2016–03–28

基金项目：河南中烟工业有限责任公司科技项目(ZN2013068)

作者简介：邱建华(1978—)，女，河南省新郑市人，硕士，工程师，主要从事烟草化学研究，qiujianhua_xmu@163.com；*通信作者，张东豫，工程师，主要从事烟草化学研究，zhangdy@hatic.com