MWNTs在固相萃取法測(cè)定PAEs類化合物中的應(yīng)用研究*

成　斌

(山西省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，山西太原 030012)

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MWNTs在固相萃取法測(cè)定PAEs類化合物中的應(yīng)用研究*

成斌

(山西省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，山西太原 030012)

實(shí)驗(yàn)研究多壁碳納米管作為固相萃取小柱填料，結(jié)合GC-MS檢測(cè)手段，建立一種可靈敏、有效檢測(cè)PAEs類化合物的實(shí)驗(yàn)方法。與C18柱進(jìn)行對(duì)比，對(duì)柱子填料類型、柱活化、進(jìn)樣、清洗、洗脫收集各步驟的影響因素進(jìn)行考察，確立了最佳的柱活化時(shí)間為4min、洗脫液為4mL的正己烷與丙酮混合溶劑，使用MWNTs做固相萃取劑PAEs化合物的回收率較高。檢出限在55μg/kg～90μg/kg之間，回收率為82.2%～103.3%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.06%～7.85%。

多壁碳納米管，鄰苯二甲酸酯類，固相萃取，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用

目前，食品塑料包裝材料生產(chǎn)加工中均須加入增塑劑以提高塑料包裝的延展性、可塑性等，其中以鄰苯二甲酸酯類(PAEs)的使用最為廣泛[1-3]。PAEs具有化學(xué)相容性好、增速效率高、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、原料來源廣泛、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)[4-6]，具有增塑劑最理想的工作特性，在增塑劑產(chǎn)品中總產(chǎn)量最大，用途最廣。但是，越來越多的國內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)己經(jīng)開始認(rèn)識(shí)到了鄰苯二甲酸酯類增塑劑對(duì)人體的危害[1]，尤其PAEs類化合物的亞急性毒性和慢性毒性可以導(dǎo)致體重減輕、白細(xì)胞增加、貧血、血尿等，特別是對(duì)肝臟組織具有不良影響[7-8]。

本研究將C18和多壁碳納米管分別作為固相萃取小柱填料[9-11]，探索不同固相萃取填料對(duì)增塑劑PAEs類化合物的萃取富集效果，通過對(duì)影響萃取效果的各種因素進(jìn)行優(yōu)化，確定最佳萃取條件，并結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用儀[12]，對(duì)樣品進(jìn)行分離富集和測(cè)定。建立一種靈敏、有效的分析方法來測(cè)定食品包裝材料中的增塑劑PAEs，從而推動(dòng)塑料食品包裝材料向更安全、更環(huán)保、更健康的方向發(fā)展[13]。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器與試劑

氣質(zhì)聯(lián)用儀：GC-MS 2010，日本島津；循環(huán)水真空泵：SHZ-(III)，上海振捷實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；固相萃取柱：LC18柱(500mg/mL)，美國Applied separations Inc.(ASI)；多壁碳納米管(Multi-walled nanotubes，MWNTs)，PerfemikerTM，Coring Biotech(Shanghai)Co.Ltd；C18，Cleanert，Agela Technologies。

鄰苯二甲酸二甲酯(DMP)、鄰苯二甲酸二乙酯(DEP)、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)、鄰苯二甲酸二正辛酯(DOP)，分析純，天津市精細(xì)化學(xué)品開發(fā)有限公司；正己烷、丙酮、無水硫酸鈉，分析純，天津市精細(xì)化學(xué)品開發(fā)有限公司；Celite?545(助濾劑)，22140-1Kg-F，Sigma-Alorich。

1.2標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

單標(biāo)儲(chǔ)備液：準(zhǔn)確稱取DMP、DEP、DBP和DOP(精確至0.1mg)，用正己烷溶解，配制成1000mg/L的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，于4℃冰箱中避光保存。

DMP、DEP、DBP和DOP混合標(biāo)準(zhǔn)液：準(zhǔn)確吸取DMP、DEP、DBP和DOP標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，以正己烷逐級(jí)稀釋到所需要濃度，于4℃冰箱中避光保存。

標(biāo)準(zhǔn)使用液：將標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液用正己烷稀釋至濃度為0.5μg/mL、1.0μg/mL、2.0μg/mL、4.0μg/mL、8.0μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，待用。

1.3色譜條件

氣相色譜條件：色譜柱：Rxi?-1MS石英毛細(xì)管柱[30m×0.25mm(內(nèi)徑)×0.25μm]；進(jìn)樣口溫度：250℃；升溫程序：初始溫度60℃保持1min，以20℃/min 升溫至220℃，保持1min，再以5℃/min 升溫至280℃，保持4min；載氣：氦氣(純度≥99.999%)；進(jìn)樣方式：不分流進(jìn)樣；進(jìn)樣量：1μL。

質(zhì)譜條件：色譜與質(zhì)譜接口溫度：280℃；電離方式：電子轟擊源(EI)；離子源溫度：200℃；監(jiān)測(cè)方式：選擇離子掃描模式(SIM)；溶劑延遲時(shí)間：5min。

1.4固相萃取柱的制備

固相萃取柱以商品化的聚丙烯固相萃取柱空管(SUPECLEAN 商品LC18，6mL，0.5g)裝填制得，固相萃取裝置是自組裝的。SPE柱填料與助濾劑(Celite?545)比例為1∶1.5，裝填量為0.25g。SPE柱的預(yù)處理：首先用正己烷沖洗，然后稱取要求質(zhì)量的填料和Celite?545，混合均勻后裝柱。輕輕敲打柱管將填料填平、填實(shí)，裝填高度約為1cm。填料的頂端和底端分別裝有20 μm孔徑的聚乙烯篩板。SPE柱的出口端與真空泵相聯(lián)，進(jìn)口端與聚四氟乙烯采樣管(大體積采樣器)密封聯(lián)接，采樣管的另一端浸入到樣品溶液中[1]。

1.5固相萃取實(shí)驗(yàn)步驟

使用前將固相萃取柱用正己烷淋洗并活化4min；然后將一定體積含有被測(cè)化合物的樣品在柱子被抽真空前，以一定流速上樣，使其連續(xù)的通過萃取柱，棄去流出液；用10mL正己烷淋洗柱子，除去干擾雜質(zhì)，棄去流出液；采用一定體積的丙酮和正己烷混合洗脫液洗脫目標(biāo)化合物，收集洗脫液，并加入無水硫酸鈉脫水，濃縮淋洗液，用正己烷定容至2mL供GC-MS測(cè)定[1]。

2　結(jié)果與討論

2.1固相萃取條件優(yōu)化

2.1.1活化時(shí)間的選擇

固相萃取柱活化的目的是建立一個(gè)合適的環(huán)境使分析物得以適當(dāng)?shù)谋Ａ敉瑫r(shí)去除填料中的雜質(zhì)。如果浸潤(rùn)時(shí)間不夠，柱子沒有形成穩(wěn)定的保留環(huán)境，會(huì)影響分析物的充分保留，降低回收率。如果浸潤(rùn)時(shí)間過長(zhǎng)，則增加分析時(shí)間，降低工作效率。設(shè)計(jì)柱活化的時(shí)間分別2min、4min、6min、8min和10min，得到4種鄰苯二甲酸酯隨活化時(shí)間的變化，其響應(yīng)值變化不大。這說明在本試驗(yàn)設(shè)計(jì)的活化時(shí)間最小值已基本達(dá)到了活化效果。為保證活化充分，試驗(yàn)中選擇4min作為活化時(shí)間，對(duì)目標(biāo)物PAEs有效保留的同時(shí)提高了工作效率。

2.1.2洗脫液的選擇

洗脫液的選擇從樣品和溶劑性質(zhì)、試劑的易得性等多方面考慮。本試驗(yàn)討論正己烷和丙酮洗脫液不同混合比例的洗脫情況。按丙酮與正己烷的體積比分別為1∶3、1∶4、1∶9、1∶19配制洗脫液，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著丙酮含量減少，洗脫液PAEs的洗脫強(qiáng)度也減小。含25%丙酮的洗脫液已可達(dá)到滿意結(jié)果，因此選擇正己烷與丙酮比例為1∶3作為本次試驗(yàn)的洗脫液。

表1　不同洗脫液回收率(單位：%)

2.1.3柱穿透體積

固相萃取柱有負(fù)載范圍，超過其負(fù)載范圍，分析物將不再被保留。柱穿透體積表示柱負(fù)載能力的指標(biāo)。在其負(fù)載范圍內(nèi)均可有效保留分析物。分別取濃度為5.00mg/L的樣品過單根柱子，過柱體積在500mL時(shí)仍未發(fā)生穿透現(xiàn)象，本實(shí)驗(yàn)實(shí)際樣品中分析物的濃度低于模擬樣品，過柱體積在500mL以下，所以目標(biāo)物在本實(shí)驗(yàn)涉及的濃度、體積范圍內(nèi)可得到有效的保留。

2.2不同類型固相萃取柱的比較

固相萃取柱填料的選擇是影響固相萃取效果的重要因素。常見的固相萃取填料有C18、硅膠、石墨、碳納米管等。本實(shí)驗(yàn)分別將C18和多壁碳納米管(MWNTs)作為SPE柱的填料進(jìn)行考察。

將標(biāo)準(zhǔn)混合儲(chǔ)備液逐級(jí)稀釋成5個(gè)不同濃度(0.5μg/mL、1.0μg/mL、2.0μg/mL、4.0μg/mL、8.0μg/mL)，分別進(jìn)樣3次，計(jì)算峰面積的平均值，并以峰面積和對(duì)應(yīng)的濃度進(jìn)行線性回歸，得到的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程和相關(guān)系數(shù)，并在信噪比(S/N)分別為10的條件下，分別計(jì)算4種PAEs增塑劑的定量檢出限(LOQ)，結(jié)果見表2。從表中可以看出，各PAEs化合物的最低檢出限在55μg/kg～90μg/kg之間，可以滿足實(shí)際檢測(cè)分析的需求。

為了驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確性和可靠性，對(duì)樣品進(jìn)行1μg/mL、2μg/mL、8μg/mL三個(gè)不同水品的標(biāo)準(zhǔn)添加回收實(shí)驗(yàn)，每一水品平行試樣6次，計(jì)算平均回收率和精密度。

通過比較，在本實(shí)驗(yàn)條件下，使用MWNTs作固定相對(duì)鄰苯二甲酸酯類化合物的萃取、富集效果均優(yōu)于C18柱。因此，MWNTs是一種更適宜鄰苯二甲酸酯類化合物的固相萃取劑。

表2　C18柱回歸方程、線性關(guān)系、回收率和精密度

表3　MWNTs柱回歸方程、線性關(guān)系、回收率和精密度

續(xù)表3

組分回歸方程線性關(guān)系線性范圍/(g/mL)檢測(cè)限/(μg/kg),S/N=31μg/mL2μg/mL8μg/mL回收率/%RSD/%回收率/%RSD/%回收率/%RSD/%DBPY=1.37×106X-9.02×1040.99990.5～85599.751.7095.9111.4783.617.85DOPY=9.00×105X-1.15×1050.99990.5～89097.071.62103.3011.6394.446.86

4　結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)采用固相萃取法富集PAEs類化合物，比較了柱子填料類型、柱活化、進(jìn)樣、清洗、洗脫收集各步驟的影響因素。實(shí)驗(yàn)表明，采用多壁碳納米管，柱活化時(shí)間為4min、洗脫液為4mL的正己烷與丙酮混合溶劑時(shí)，檢出限在55μg/kg～90μg/kg之間，回收率為82.2%～103.3%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.06%～7.85%，滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。該方法使用的有機(jī)溶劑少，二次污染小，重現(xiàn)性較好，富集倍率較高，操作簡(jiǎn)單、快速，易于自動(dòng)化，是一種理想的樣品前處理方法。

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MWNTs in the Determination of PAEs Compounds by Solid Phase Extraction

CHENG Bin

(Shanxi Academy of Product Quality Supervision and Inspection，Taiyuan 030012，Shanxi，China)

The subject of multi walled carbon nanotubes as solid phase extraction column packing，combined with GC-MS detection means，a sensitive and effective experimental method for the detection of PAEs compounds was established. And compared with the C18 column，the influence factors of column packing，activation，sampling，washing and elution were investigated，and the best column activation time was 4min，the elution liquid was 4mL，and the PAEs was MWNTs. The detection limit was between 55μg/kg～90μg/kg，the recovery rate was 82.2%～103.3%，the relative standard deviation was from 1.06% to 7.85%.

MWNTs，PAEs，solid phase extraction，GC-MS

山西省科技攻關(guān)項(xiàng)目(No.20100312038；No.20130313026-5)

成斌，碩士，高級(jí)工程師，主要從事質(zhì)檢系統(tǒng)科技研發(fā)工作；E-mail：408621702@qq.com；Tel：13633454433

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