GC-MS同時測定電子煙油中5種苯系物和17種鄰苯二甲酸酯類化合物

丁 誠，李劍政，楊文彬，徐 瀟，袁 濤，楊海玉

（深圳波頓香料有限公司分析測試中心，廣東 深圳 518051）

苯系物已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織（WHO）規(guī)定為強致癌物質(zhì)［1］。長期接觸和吸入含較高濃度的苯類有毒有害氣體或物質(zhì)，會引起頭痛、頭暈、失眠及記憶力衰退等癥狀，并導(dǎo)致血液系統(tǒng)疾病［2］。鄰苯二甲酸酯類物質(zhì)是一類環(huán)境激素，可導(dǎo)致內(nèi)分泌紊亂、生殖機能失常［3］。近幾年，由于電子煙市場的火爆需求，隨之增加了對電子煙和電子煙油（也可稱為“煙彈”）的關(guān)注度，許多報道也持續(xù)關(guān)注各類電子煙油的品質(zhì)和存在的一些潛在危害性，但對于電子煙油中所含有的危害物質(zhì)尚不明確。目前關(guān)于電子煙油中的苯系物和鄰苯二甲酸酯類化合物的分析方法主要以氣相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜法［1］、氣相色譜-質(zhì)譜法［2-6］、冷阱捕集-氣相色譜-質(zhì)譜法［7］、吹掃捕集氣相色譜法［8］、氣相色譜法［9］、超聲波萃取氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀［10］、靜態(tài)頂空氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法［11］、高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法［12］、高效液相色譜法［13，14］、超臨界流體色譜［15］、活性碳纖維固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用［16］、頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法［17］、溶劑萃取/氣相色譜-質(zhì)譜法［18］、分散液-液體微萃取-氣相色譜［19］等分析技術(shù)，但多數(shù)是以不同的色譜柱和單獨的分析方法對5種苯系物和17種鄰苯二甲酸酯類化合物進行分析檢測，也有類似報道的方法同時對苯系物和鄰苯二甲酸酯類化合物進行檢測，但前處理方法較為復(fù)雜，檢測樣品類型完全不同，仍未見電子煙油中5種苯系物和17種鄰苯二甲酸酯類化合物同時測定的相關(guān)報道。本研究開發(fā)了操作簡單和高效的檢測方法，同時減少了試劑、耗材、色譜柱種類的使用，降低了環(huán)境污染，為同時測定電子煙油中5種苯系物和17種鄰苯二甲酸酯類化合物提供新的思路和質(zhì)量控制手段。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

Thermo Fisher/Trace1310-ISQ7000型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀；XS104型分析天平，梅特勒公司，精度為0.1 mg，最大量程210 g；超聲儀（現(xiàn)代超聲）；乙醇、正己烷，色譜純，德國默克MERCK；乙酸乙酯，色譜純；苯、甲苯、乙苯、鄰二甲苯、間/對二甲苯及混合標準溶液均為5 000 mg/L，溶于正己烷，上海安譜；17種鄰苯二甲酸酯標準品，1 000 mg/L溶于正己烷，上海安譜。5種市售的不同口味的電子煙油分別標記為A、B、C、D、E。其中，選取A和B 2種電子煙油，加入一定量的標準溶液作為加標樣品。剩余C、D、E 3種電子煙油測試按照本方法與現(xiàn)有的不同方法進行對比。

1.2 試驗條件

色譜柱（Agilent J&W-HP-5MS-30）：毛細管柱固定相為（5%-苯基）-甲基聚硅氧烷，規(guī)格為30 m×0.25 mm×0.25μm；進樣口溫度250℃；載氣He（純度99.99%）；流速1.0 mL/min；進樣量1.0μL；分流比15∶1；升溫程序為初始溫度60℃，保持5 min，以25℃/min升至220℃，保持5 min，再以2.0℃/min升至250℃，保持4 min；最后以60℃/min升至280℃，保持2.0 min。傳輸線溫度260℃；電離方式EI源；電子電壓70 eV；離子源溫度230℃，溶劑延遲1.95 min；利用選擇性離子法（SIM）進行定性（表1）。色譜柱分離苯系物與鄰苯二甲酸酯類混合標準品的色譜見圖1。

1.3 標準溶液的配制

準確移取5種苯系物標準品和17種鄰苯二甲酸酯標準品各0.2、1.0 mL至100 mL容量瓶中，用正己烷定容，得到質(zhì)量濃度為10μg/mL的混合標準儲備溶液。用正己烷逐級稀釋標準儲備溶液，得到1.00、0.50、0.20、0.10、0.05μg/mL的系列混合標準工作溶液。

表1 5種苯系物和17種鄰苯二甲酸酯類的保留時間及特征離子

圖1 苯系物與鄰苯二甲酸酯類化合物的混合標準溶液總離子流色譜

2 結(jié)果與分析

2.1 色譜柱的選擇

考察了3種不同性質(zhì)的色譜柱，極性色譜柱HP-INNOWAX（30 m×0.25 mm×0.25μm）、中極性色譜柱DB-1701（30 m×0.25 mm×0.25μm）和弱極性色譜柱HP-5MS（30 m×0.25 mm×0.25μm），對0.10μg/mL的混合標準溶液進行分離度對比。結(jié)果表明，5種苯系物和17種鄰苯二甲酸酯類化合物在弱極性柱HP-5MS上分離效果較好，苯系物在中極性柱DB-1701上基本不出峰，由于極性毛細管柱HP-INNOWAX本身受溫度影響較大（Agilent最高溫度為270℃），持續(xù)高溫導(dǎo)致柱流失較為嚴重，不耐用。因此本方法選擇HP-5MS（30 m×0.25 mm×0.25μm）弱極性毛細管柱。

2.2 萃取液的選擇

試驗考察了甲醇、乙醇、正戊烷、正己烷、乙酸乙酯5種溶劑。通過現(xiàn)場試驗和電子煙油本身的性質(zhì)［基質(zhì)主要為PG（丙二醇）和VG（丙三醇）及香精原料等］進行研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)電子煙油樣品溶于甲醇和乙醇，無法起到提取目標物的作用。加入適量電子煙油樣品于乙酸乙酯，放置一段時間，溶液變渾濁。同時，乙酸乙酯易揮發(fā)和分解，對定量有一定影響，長期使用對色譜柱存在污染的風(fēng)險。正戊烷有極強的揮發(fā)性，配制標準曲線時，線性和計算樣品加標的回收率偏低，最終選取正己烷為卒取液。

2.3 樣品處理和提取時間的選擇

從市場上選購5種常見的電子煙油產(chǎn)品，樣品前處理主要流程如下。將分析樣品準確稱取1.0 g，置于25 mL具塞玻璃離心管中，加入1～2 mL超純水，準確移取10 mL正己烷至具塞玻璃離心管中，采用混合器混合樣品，使樣品均勻分散于萃取溶劑中，再超聲提取所需目標物。試驗研究了超聲提取時間與提取樣品中目標物含量的關(guān)系?？紤]到樣品中目標物的含量低于檢出限或不含有目標物的情況，采取在樣品中加入一定量的標準物質(zhì)，考察其超聲時間與濃度變化關(guān)系，以便更好地確定最佳的提取時間。在超聲30 min后，加標樣品的濃度基本無變化（圖2）。參考相關(guān)標準［10］選取提取時間為30 min為最佳時間。

圖2 超聲時間與濃度變化的關(guān)系

2.4 線性范圍與檢出限

將5 000 mg/L的苯系物混合標準品和1 000 mg/L的鄰苯二甲酸酯混合標準品用正己烷逐級稀釋，得到濃度為10 mg/L的混合標準中間液，準確移取混合標準中間液50、100、200、500、1 000μL。配制成濃度分別為0.05、0.10、0.20、0.50、1.00μg/mL的溶液，再進行GC-MS分析，以待測組分色譜峰面積Y為縱坐標，以待測組分相對應(yīng)的質(zhì)量濃度X（μg/mL）為橫坐標，進行線性回歸分析，得到每個組分的回歸方程與相關(guān)系數(shù)。同時，對最低濃度的標準溶液進行12次平行測定，計算標準偏差（S），以3倍標準偏差作為定性檢出限，以10倍標準偏差作為定量檢出限（表2）。由表2可知，該方法的5種苯系物的檢出限為0.001～0.010μg/mL，定量限為0.003～0.050μg/mL；17種鄰苯二甲酸酯類的檢測限在0.001～0.010μg/mL，定量限在0.003～0.033μg/mL。

2.5 加標回收率

以現(xiàn)有的電子煙油A、B為研究對象，在樣品A和B中分別加入不同濃度的5種苯系物和17種鄰苯二甲酸酯類化合物的標準溶液，每個加標樣品重復(fù)測定5次，計算所得的加標回收率（表3）。由表3可知，電子煙油樣品A和B中5種苯系物和17種鄰苯二甲酸酯類化合物重復(fù)測量5次的加標回收率為81.64%～110.48%，相對標準偏差為0.55%～9.93%。

2.6 樣品檢測

按照GC-MS法對另外3種電子煙油C、D、E進行苯系物和鄰苯二甲酸酯類的測定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)C、D、E中甲苯、鄰苯二甲酸二異丁酯（DIBP）、鄰苯二甲酸二正丁酯（DBP）、鄰苯二甲酸二（2-乙基）己酯（DEHP）的含量較高（表4），表明這3種電子煙油有接觸含有甲苯和鄰苯二甲酸酯類化合物的材質(zhì)或其原料本身存在一定的質(zhì)量問題。

表2 5種苯系物和17種鄰苯二甲酸酯類化合物的線性方程

表3 樣品A和B中加標回收率結(jié)果（n=5）

續(xù)表3

表4 GC-MS法測定C、D、E電子煙油中5種苯系物和17種鄰苯二甲酸酯類化合物的含量 （單位：mg/kg）

2.7 GC-MS法與已報道方法及國家標準對比

對3種電子煙油C、D、E同時采用GC-MS、文獻方法［3］以及國家標準方法［10］進行測試，并將苯系物和鄰苯二甲酸酯類化合物的檢測結(jié)果與GC-MS法檢測結(jié)果進行比較（表5至表8）。從表5和表6結(jié)果比較可知，兩者之間的相對偏差在10%以內(nèi)，表明GC-MS法和現(xiàn)有方法差異性不大，說明GCMS法有效可行。GC-MS法的優(yōu)勢在于定量限低于已報道文獻［3］和國家標準方法［10］的定量限，更有利于低濃度目標物的定量分析。

表5 GC-MS法與文獻報道方法的結(jié)果比較

表6 GC-MS法與國家標準方法的結(jié)果比較

表7 GC-MS與文獻中苯系物分析方法比較

表8 GC-MS與文獻中鄰苯二甲酸酯類化合物分析方法比較

3 結(jié)論

GC-MS法僅使用一種有機溶劑，前處理操作簡便、時間短、低污染，能有效將5種苯系物和17種鄰苯二甲酸酯類化合物結(jié)合起來同時檢測，與文獻報道方法和行業(yè)標準相比，可大大提高檢測效率。該方法的檢出限和定量限較低，能滿足低濃度樣品的分析工作，為電子煙油中苯系物和鄰苯二甲酸酯類化合物的分析測試提供了一種新思路。