Determination of Ammonia in Tobacco Smoke

Význam tématu

Ammoniak se v tabáku přirozeně vyskytuje i přidává jako aditivum s cílem zvýšit pH kouře a podpořit uvolňování volného nikotinu. Je klasifikován jako respirační toxicant a v rámci regulace tabákových produktů (FDA, 2012) je vyžadováno jeho přesné kvantitativní stanovení v tabáku i v mainstreamovém a sidestreamovém kouři.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo vyvinout iontově chromatografickou (IC) metodiku pro spolehlivé stanovení amonného kationtu v tabákovém kouři s potlačením interference tvořené malými aminy. Studie porovnává nově navržené podmínky na koloně Dionex IonPac CS19 s dříve používanými CS12A/CS12A.

Použitá metodika a instrumentace

Analýza je založena na IC s gradientem methansulfonové kyseliny (MSA) generované elektrolyticky v RFIC systému. Oddělena je kolonnou Dionex IonPac CG19 guard a CS19 analytickou (2×50 a 2×250 mm) při průtoku 0,25 ml/min, injekci 5 μl a teplotě 30 °C. Detekce probíhá potlačenou vodivostí pomocí Dionex CSRS 300 suppressoru v autosupresním režimu (37 mA). Jako eluenty slouží 5 mM MSA (0–7 min, 16,1–24 min) a 50 mM MSA (7,1–16 min). Pro přípravu standardů bylo použito 50 mN H2SO4 a komerční standardy NH4+.

Hlavní výsledky a diskuse

Iontová chromatografie na koloně CS19 zajistila lepší rozlišení amonného kationtu od sodíku a nízkomolekulárních aminů (rozlišení > 1,6) ve srovnání s CS12A. Celkový čas analýzy činí 24 min. Precision test ukázal RSD retence ≤ 0,11 % a RSD plochy < 1 %. Kalibrace v rozsahu 0,01–10 mg/l vykázala kvadratickou závislost s R2 = 0,9993, lineární úsek mezi 0,01–2 mg/l (R2 = 0,9976). Detekční limit je 0,003 mg/l a kvantifikační limit 0,01 mg/l. Obnovení signálu ve spikovaných vzorcích bylo v rozmezí 86–115 %. Po > 370 injekcích byla pozorována mírná ztráta retence (<2 %), což lze odstranit čištěním kolony.

Přínosy a praktické využití metody

• Vysoká selektivita a citlivost pro amonný kation vs. malé aminy
• Eliminace manuální přípravy eluenta a regenerantu
• Nízká spotřeba eluenta díky 2 mm kolonně
• Minimální údržba a kontinuální provoz RFIC systému
• Splnění regulatorních požadavků FDA pro stanovení toxických složek kouře

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření metody na další biogenní aminy a toxické kationty v aerosolech e-cigaret, zvýšená automatizace analytických postupů a integrace s hmotnostní spektrometrií pro potvrzení identity. Dále lze uvažovat o optimalizaci kolonního materiálu pro zkrácení analýzy a snížení spotřeby eluentu.

Závěr

Popsaná IC metoda s využitím kolon CS19 a RFIC gradientu MSA poskytuje robustní, citlivé a reprodukovatelné stanovení amonia v tabákovém kouři. Metoda splňuje požadavky na přesnost, opakovatelnost i limity detekce a umožňuje dlouhodobý provoz s minimální údržbou.

Reference

1. van Amsterdam J, Sleijffers A, van Spiegel P, Blom R, Witte M, van de Kassteele J, Blokland M, Steerenberg P, Opperhuizen A. Effect of Ammonia in Cigarette Tobacco on Nicotine Absorption in Human Smokers. Food Chem Toxicol 2011;49:3025–3030.
2. Stevenson T, Proctor RN. The Secret and Soul of Marlboro. Am J Public Health 2008;98:1184–1194.
3. Willems EW, Rambali B, Vleeming W, Opperhuizen A, van Amsterdam J. Significance of Ammonium Compounds on Nicotine Exposure to Cigarette Smokers. Food Chem Toxicol 2006;44:678–688.
4. FDA. Harmful and Potentially Harmful Constituents in Tobacco Products and Tobacco Smoke; Established List. Fed Regist 2012;77(64):20034–20037.
5. Nanni EJ, Lovette ME, Hicks RD, Fowler KW, Borgerding MF. Separation and Quantitation of Monovalent Anionic and Cationic Species in Mainstream Cigarette Smoke Aerosols by High-Performance Ion Chromatography. J Chromatogr Sci 1990;28:432–436.
6. CORESTA Recommended Method No 73. Cooperation Centre for Scientific Research Relative to Tobacco, Paris, France, 2011.
7. Official Method T-302: Determination of Ammonia in Whole Tobacco. Canada Department of Health, 1999.
8. Official Method T-201: Determination of Ammonia in Sidestream Tobacco Smoke. Canada Department of Health, 1999.
9. British American Tobacco Group Research and Development. Determination of Ammonia in Mainstream Smoke. 2008.