芳香胺測定中試樣制備技術的研究進展

楊 敏，耿平蘭，彭黔榮，尋思穎，馮永渝

(1.貴州大學 化學與化工學院，貴州 貴陽 550003;2.貴州中煙工業(yè)有限責任公司 貴陽卷煙廠，貴州 貴陽 550003;3.國家酒類及飲料產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗中心，貴州 貴陽 550003)

芳香胺測定中試樣制備技術的研究進展

楊 敏1，耿平蘭1，彭黔榮2，尋思穎3，馮永渝3

(1.貴州大學 化學與化工學院，貴州 貴陽 550003;2.貴州中煙工業(yè)有限責任公司 貴陽卷煙廠，貴州 貴陽 550003;3.國家酒類及飲料產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗中心，貴州 貴陽 550003)

介紹了目前應用在環(huán)境芳香胺測定中的固相微萃取(SPME)、柱內固相微萃取(INSPME)、攪動棒吸附萃取(SBSE)、液相微萃取(LPME)、離子液體分散液液微萃取(IL－DLLME)等試樣的提取、富集、濃縮技術。

芳香胺;試樣制備技術;固相微萃取;液相微萃取;分析方法

芳香胺通常定義為分子結構中有一個或多個芳環(huán)，且芳環(huán)被一個或多個氨基取代的化合物，其種類包括最簡單的苯胺到具有共軛芳環(huán)或雜環(huán)結構的復雜分子及其取代物［1］。芳香胺是廣泛使用的工業(yè)化學品，環(huán)境中的芳香胺主要來源于以芳香胺作為原料和中間體的合成工業(yè)，如煉油、合成聚合物、偶氮染料、黏合劑和橡膠、制藥、殺蟲劑和炸藥等［2］;另一方面，染發(fā)劑的使用、汽車尾氣的排放、肉制品的烹飪，高蛋白植物性物質的燃燒或高溫分解(例如森林火災和吸煙)等非工業(yè)方面也會向環(huán)境釋放芳香胺［3］。

芳香胺可以通過呼吸道、胃腸道和皮膚等進入人體。芳香胺的毒性主要是能夠與人體細胞的DNA形成加合物，使DNA發(fā)生結構與功能的變化，導致致病甚至致癌［3－6］。國際癌癥研究機構(IARC)已公布了6種芳香胺為對人類的致癌物和可能致癌物。歐盟已將芳香胺列為在環(huán)境水中必須監(jiān)測的優(yōu)先控制污染物［7－9］。環(huán)境中微量有機污染物的分析方法一直為研究者所關注［10－14］，由于環(huán)境中芳香胺含量低，基質對檢測的干擾大，為了獲得低的檢出限，得到可靠的測定結果，進入儀器分析前對試樣進行提取、富集，濃縮等已成為必不可少的步驟［15］。

本文將介紹目前應用在芳香胺測定中的固相微萃取(SPME)、柱內固相微萃取(INSPME)、攪動棒吸附萃取(SBSE)、液相微萃取(LPME)、離子液體分散液液微萃取(IL－DLLME)等試樣提取、富集、濃縮技術。

1 SPME技術

SPME是在固相萃取(SPE)基礎上發(fā)展起來的一種新的萃取分離技術，主要用于GC、HPLC的試樣制備［16］。

1.1 SPME－HPLC－UV分析水樣中的致癌芳香胺

2003年，Chang等［17］用 SPME －HPLC －UV 分析了水樣中的致癌芳香胺。比較了聚乙二醇/模板樹脂(CW/TPR，50 μm)、聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯(PDMS/DVB，60 μm)、聚丙烯酸酯(PA，85 μm)涂層纖維對6種芳香胺(4，4’－二氨基二苯醚、4，4’－二氨基 －二苯基甲烷、鄰 －甲苯胺、4，4’－硫代二苯胺、2－氨基 －4－硝基甲苯、4－氯－鄰－甲苯胺)的萃取效果。3種SPME涂層纖維中，極性最大的PA涂層纖維的萃取效果最差，CW/TPR和PDMS/DVB涂層纖維的萃取效果較好。

CW/TPR和PDMS/DVB涂層纖維的萃取及解析的最優(yōu)條件是:萃取時間40 min、萃取溫度10～25℃、采用靜態(tài)脫附模式、解吸時間1～2 min、解吸流量 0.2 mL/min、試樣溶液的 pH 為 5～10。PDMS/DVB萃取后，HPLC－UV對6種芳香胺的檢出限為1.0 ～2.0 ng/mL(信噪比 (S/N)為3)，加標回收率為 81.3% ～104.7%，相對標準偏差(RSD)為1.5% ～9.8%。CW/TPR萃取測定檢出限為1.4～3.0 ng/mL(S/N 為 3)，加標回收率為55.3% ～102.1%，RSD 為5.4% ～12.2%。

1.2 INSPME 技術

INSPME也稱毛細管固相微萃取，是將氣體或液體試樣通過內壁鍵合了萃取劑的石英毛細管，使欲分析組分被萃取，然后用加熱或洗脫液洗脫的方法將欲分析組分從涂層石英毛細管中解析下來，進行分析［16］。

1.2.1 ITSPME －GC － 氫火焰檢測器(FID)測定水樣中的極性化合物

2007年，Kulkarni等［18］用溶膠凝膠法在毛細管內鍵合低相對分子質量聚乙二醇，形成了ITSPME毛細管涂層，結合GC－FID分析了水中的極性化合物，如醛、酮、芳香胺、酚、醇和酸類。這種溶膠凝膠聚乙二醇微萃取毛細管結合GC－FID分析了水樣中的9種芳香胺，其檢出限為5.2～398.2 ng/L，峰面積RSD 為2.7% ～4.9%。

1.2.2 ITSPME －HPLC －UV 測定水樣中的取代苯胺

2008年，Liu等［19］用氧化多壁碳納米管(MWCNTS－COOH)作為INSPME涂層，結合HPLC－UV分析了水中的取代苯胺。當六通閥處于裝載位置時，恒流泵抽取試樣溶液通過PEEK管中的INSPME毛細管，分析物被MWCNTS－COOH涂層材料吸附。優(yōu)化的萃取條件是:上樣流量1.4 mL/min，萃取時間30 min，試樣不需鹽析，pH為中性。萃取完畢后，將六通閥門處于進樣位置，PEEK管中的柱內毛細管固相微萃取吸附的分析物將在動態(tài)模式下用流動相解吸，然后進入HPLC－UV分析。采用這種INSPME涂層進行試樣富集的富集程度比直接進樣高出88～307倍，對4種極性芳香胺的檢出限為0.04 ～0.13 ng/mL(S/N 為3)。

2 SBSE技術

SBSE是在磁性圓柱體的外表面用惰性玻璃層密封，再將吸附材料涂敷在玻璃層表面，制成攪動棒。使用方法為:將活化好的攪動棒放入到裝有液體試樣的玻璃瓶中，密封后進行磁力攪拌，取出攪拌棒，洗滌擦干，被吸附的待分析物熱解析后進行氣相分析或溶劑解析后進行液相分析［16］。

2009年，Huang等［20］用攪拌棒吸附萃取結合HPLC－二極管陣列檢測器(DAD)分析了水樣中的強極性芳香胺。攪拌棒的涂層吸附材料是自制的親水性聚(乙烯基咪唑－二乙烯基苯)(VIDB)，強極性芳香胺無需衍生即可直接萃取，在萃取時間為2.5 h、液相解吸時間為 1.0 h、解吸溶劑為乙腈、試樣含質量分數(shù)為15%NaCl、pH為11.0的條件下，對5種極性芳香胺的檢出限為 0.09～0.28 μg/L(S/N 為3)，定量限為 0.37 ～ 1.15 μg/L(S/N 為10)，回收率為56.8% ～114.3%，日內 RSD 小于5%，日間RSD小于8.5%，棒與棒重復性RSD小于8.5%。

對5種苯胺(對硝基苯胺、苯胺、2，4－二硝基苯胺、鄰－氯苯胺、3，4－二氯苯胺)的攪拌棒吸附萃取－HPLC－DAD測定中，自制的3種吸附萃取攪拌棒SBSE－VIDB、聚乙烯基吡啶－乙烯二甲基丙烯酸酯(SBSE－VPED)和聚乙烯吡咯烷酮－二乙烯基苯(SBSE－VPDB)顯示了較好的吸附萃取效果，吸附效果大小順序為SBSE－VIDB＞SBSEVPED＞SBSE－VPDB;而商業(yè)的SBSE－PDMS吸附萃取效果最差。

3 LPME技術

LPME是在液液萃取(LLE)和SPME技術基礎上發(fā)展起來的一種新的試樣前處理方法。它集采樣、萃取、濃縮于一體［16］，通過將1滴有機溶劑懸于色譜進樣針頭(溶劑滴)或將有機溶劑注入一小段中空纖維內部(溶劑棒)或使用微量溶劑，置于待測溶液中(直接浸入法)或之上(頂空法)分離富集待測物質［16］。

3.1 頂空液相微萃取(HSLPME)技術

2005年，Peng等［21］用1－丁基 －3－甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體［C4MIM］［PF6］作為萃取劑，HSLPME法萃取環(huán)境水樣中氯化苯胺，結合HPLC－DAD檢測。優(yōu)化條件下該法對4－氯苯胺、3，4－二氯苯胺、2，4－二氯苯胺和2－氯苯胺檢出限為0.5 ～1.0 μg/L(S/N 為 3)，線性范圍 5 ～100 μg/L。由于該萃取劑穩(wěn)定、不揮發(fā)，萃取中分析物無損失，所以重現(xiàn)性較好，RSD為5% ～7%。

3.2 IL －DLLME 技術

2008年，F(xiàn)an等［22］利用［C4MIM］［PF6］為液相微萃取劑，結合HPLC－可變單波長多波長檢測器(VWD)分析了水樣中的芳香胺(2－甲基苯胺、4－氯苯胺、1－萘胺和4－氨基聯(lián)苯)。將1.8 mL水樣和50 μL［C4MIM］［PF6］置于 2.2 mL 錐型管中，用1 mL注射器在錐形管中反復吸取和推出混合物兩次，使［C4MIM］［PF6］完全分散于水相中，然后以3 000 r/min的轉速離心2 min，用微量注射器收集錐型管下層的離子液相，進行HPLC－VWD測定。優(yōu)化的萃取條件為:水樣中NaCl的質量分數(shù)為 12%，pH 為 7，［C4MIM］［PF6］的加入量為50 μL。該方法加標回收率為93.4% ～106.4%，相關系數(shù)為0.999 2 ～0.999 9，檢出限為 0.45 ～2.60 μg/L(S/N 為 3)，RSD 為6.2% ～9.8%。

2009年，Zhou等［23］以1－己基 －3－甲基六氟磷酸離子液體為液相微萃取劑，結合HPLC－UV測定了水樣中的芳香胺。實驗水樣由10 mL純水和4種芳香胺標樣(2，4－二氯苯胺、1－萘胺、鄰 －苯胺、N，N－二甲基苯胺)組成，各物質質量濃度為20 μg/L，放入10 mL 的玻璃錐形管中，加入60 μL離子液體，超聲處理5 min，形成近乎均相的液體，放入冰水中冷卻，形成混濁液，然后以4 000 r/min的轉速離心15 min，用注射器吸除上層水相，下層液體用200 μL的流動相(V(甲醇)∶V(水)=50∶50)溶解，取5 μL進行HPLC－UV測定。實驗結果表明，離子液體中加入質量分數(shù)7%的乙腈、pH為13、萃取時間為30 min時有利于芳香胺的萃取。該法對 4種芳香胺的加標回收率為 92.2% ～119.3%，檢出限0.17 ～0.49 ng/mL。

4 結論與展望

在測定環(huán)境水樣中微量或痕量芳香胺時，對試樣進行提取、富集、濃縮等前處理已成為進入儀器分析前必不可少的步驟。目前應用在芳香胺測定研究中的 SPME、INSPME、SBSE、LPME、IL －DLLME技術可對試樣進行提取、富集、濃縮等前處理，這些方法檢測限低，不需要化學衍生，可用于環(huán)境芳香胺的日常測定中。

［1］ 高鴻賓.有機化學［M］.第4版.北京:高等教育出版社，2005:494－506.

［2］ Vogt P F，Geralis J J.Amines，Aromatic in:Ullman’s Enclyclopedia of Industrial Chemistry［M］.Volume A2，fifth Edition.Weinheim:Wiley-VCH，1985:37－56.

［3］ Snyrderwine E G，Sinha R，F(xiàn)elton J S，et al.Highlights of the eighth international conference on carcinogenic/mutagenic N-substituted aryl compounds［J］.Mutat Res，2002，(1－8):506－507.

［4］ Irving S N.Cancer Causing Chemicals［M］.New York:Van Nostrand Reinhold，1986:457－557.

［5］ Scott T S.Carcinogenic and Chronic Hazards of Aromatic Amines［M］.New York:Elsevier，1962:5 －30.

［6］ Feber K H.Encyclopedia of Chemical Technology［M］.Volume 3，Third Edition.NewYork:Wiley，1978:772－780.

［7］ Laha S，Luthy R C.Oxidation of aniline and other primary aromatic amines by manganese dioxide［J］.Environ Sci Technol，1990，24(3):363 －373.

［8］ Benigni R，Passerini L.Carcinogenicity of the aromatic amines:from structure-activity relationships to mechanisms of action and risk assessment［J］.Mutat Res，2002，511(3):191 －206.

［9］ David Josephy，Bengt Mannervik.Molecular Toxicology［M］.Second Edition.Oxfrod:Oxford University Press Inc，2006:508－530.

［10］ 周雪飛，代朝猛，張亞雷，等.水體環(huán)境中氟喹諾酮類藥物的污染現(xiàn)狀及分析方法［J］.化工環(huán)保，2008，28(6):505－508.

［11］ 姚淑霞，霸書紅.傅里葉變換紅外光譜法測定廢水中的酚［J］.化工環(huán)保，2009，29(1):84 －88.

［12］ 紀然，阮虹.液相色譜法測定空氣中17種醛酮類化合物［J］.化工環(huán)保，2009，29(2):188 －192.

［13］ 楊麗波，莊惠生，周純，等.酶聯(lián)免疫吸附分析法測定環(huán)境水體中的萘［J］.化工環(huán)保，2009，29(6):563－566.

［14］ 何韌，王婀娜，劉晶晶，等.氯酚類化合物測定方法研究進展［J］.化工環(huán)保，2011，30(6):496 －500.

［15］ Mehmet A，Sevke A.Simultaneous determination of aliphatic and aromatic amines in water and sediment samples by ion-pair extraction and gas chromatographymass spectrometry［J］.J Chromatogr A，2006，1129:88－94.

［16］ 王立，汪正范.色譜分析樣品前處理［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2006:84－87，88－90，90－91，148－158.

［17］ Chang Weiyan， SungYuhsiang， HuangShangda.Analysis of carcinogenic aromatic amines in water samples by solid-phase microextraction coupled with highperformance liquid chromatography［J］.Anal Chim Acta，2003，495:109－122.

［18］ Kulkarni S，Shearrow A M，Malik A.Sol-gel immobilized short-chain poly(ethylene glycol)coating for capillary microextraction of underivatized polar analytes［J］.J Chromatogr A，2007，1174:50－62.

［19］ Liu Xiaoyan，Ji Yongsheng，Zhang Haixia，et al.Highly sensitive analysis of substituted aniline compounds in water samples by using oxidized multiwalled carbon nanotubes as an in-tube solid-phase microextraction medium［J］.J Chromatogr A，2008，1212:10－15.

［20］ Huang Xiaojia，Qiu Ningning，Yuan Dongxing，et al.Sensitive determination ofstrongly polararomatic amines in water samples by stir bar sorptive extraction based on poly(vinylimidazole-divinylbenzene)monolithic material and liquid chromatographic analysis［J］.J Chromatogr A，2009，1216:4354－4360.

［21］ Peng Jinfeng，Liu Jingfu，Jiang Guibin，et al.Ionic liquid for high temperature headspace liquid-phase microextraction of chlorinated anilines in environmental water samples［J］.J Chromatogr A，2005，1072:3 －6.

［22］ Fan Yunchang，Hu Zhengliang，Chen Meilan，et al.Ionic liquid based dispersive liquid liquid microextraction of aromatic amines in water samples［J］.Chin Chem Lett，2008，19:985 －987.

［23］ Zhou Qingxiang， Zhang Xiaoguo， Xiao Junping.Ultrasound-assisted ionic liquid dispersive liquid-phase micro-extraction:A novel approach for the sensitive determination of aromatic amines in water samples［J］.J Chromatogr A，2009，1216:4361－4365.

Research Progresses in Sample Preparation Techniques for Determination of Aromatic Amines

Yang Min1，Geng Pinglan1，Peng Qianrong2，Xun Siying3，F(xiàn)eng Yongyu3

(1.School of Chemistry and Chemical Engineering，Guizhou University，Guiyang Guizhou 550003，China;
2.Guiyang Cigarette Factory，China Tobacco Guizhou Industrial Co.Ltd.，Guiyang Guizhou 550003，China;
3.National Centre of Quality Supervision and Detection for Wines and Beverages，Guiyang Guizhou 550003，China)

Several extraction，enrichment，and concentration techniques for sample preparation，which are recently applied in determination of aromatic amines in environment，are introduced，such as:solid-phase micro-extraction(SPME)，in-tube solid-phase micro-extraction(INSPME)，stirringbar sorption extraction(SBSE)，liquid-phase micro-extraction(LPME)and ionic liquid dispersion liquid-liquid micro-extraction(IL-DLLME).

aromatic amine;sample preparation technique;solid-phase micro-extraction;liquidphase micro-extraction;analysis method

TQ 116.2

A

1006－1878(2011)06－0497－04

2011－05－17;

2011－07－14。

楊敏(1962—)，女，四川省秀山市人，博士，教授，研究方向為活性化合物的分析方法學研究。電話0851－8115837，電郵 merrypengmin@126.com。聯(lián)系人:彭黔榮，電話 13618515673，電郵 pengqr@public.gz.cn。

國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局科技計劃資助項目(GZQTS_2009QK404);貴州省科技廳工業(yè)攻關項目(黔科合GY 字［2008］3036)。

(編輯 張艷霞)