一種智能高效快速蒸餾儀在飲用水揮發(fā)酚檢測(cè)中的應(yīng)用

孫景然， 王綠波， 張 楨， 席令儀， 潘志輝， 吳 瑾， 劉明珠， 白家磊， 房彥軍

(軍事科學(xué)院軍事醫(yī)學(xué)研究院環(huán)境醫(yī)學(xué)與作業(yè)醫(yī)學(xué)研究所， 天津 300050)

揮發(fā)酚類為原生質(zhì)毒，屬高毒物質(zhì)，人體攝入一定量會(huì)出現(xiàn)急性中毒癥狀；長(zhǎng)期飲用被酚污染的水，可引起頭痛、出疹、瘙癢、貧血及各種神經(jīng)系統(tǒng)癥狀。因此揮發(fā)酚的檢測(cè)對(duì)于保證飲用水安全一直具有重要意義。 酚類的檢測(cè)分析方法較多，而目前普遍采用的為4-氨基安替比林光度法。此方法中水蒸氣蒸餾是分離、提取揮發(fā)酚成分的重要步驟之一，其原理是將含有揮發(fā)性成分的水蒸餾，使揮發(fā)性成分隨水蒸氣一并餾出，經(jīng)冷凝分取揮發(fā)性成分的浸提方法。該法適用于具有揮發(fā)性、能隨水蒸氣蒸餾而不被破壞、在水中穩(wěn)定且難溶或不溶于水的其它植物活性成分的提取。其操作是將水蒸氣通入樣品體系中，有效成分伴隨水蒸氣蒸出，從而達(dá)到分離提純有效成分的目的，除了用于水中揮發(fā)酚的檢測(cè)，還被廣泛應(yīng)用于煙草、食品、藥品、化工等多個(gè)行業(yè)〔1-3〕。現(xiàn)有的傳統(tǒng)的水蒸氣蒸餾裝置是較為的繁瑣的玻璃裝置，安裝困難、操作時(shí)間長(zhǎng)、耗能量大，穩(wěn)定性差且存在不安全隱患等技術(shù)問題〔4-5〕。因此本實(shí)驗(yàn)室采用一種新型的蒸餾儀取代傳統(tǒng)的蒸餾方式，在水中揮發(fā)酚的檢測(cè)中，能有效提高樣品處理效率，將現(xiàn)行國(guó)標(biāo)檢測(cè)方法中需要1-2小時(shí)的蒸餾提取時(shí)間，縮短至10 min完成，具有高效、穩(wěn)定的特點(diǎn)。

1 研究方法

1.1 材料依據(jù)方法原理：4-氨基安替吡啉三氯甲烷萃取分光光度法(GB5009.231-2016)；儀器和設(shè)備：(1)快速水蒸氣蒸餾儀；(2)天平；(3)250 mL分液漏斗；(4)紫外分光光度計(jì)；(5)容量瓶100 mL。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立制備標(biāo)準(zhǔn)系列工作液：臨用時(shí)用標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(1 μg/mL)稀釋而成；取8個(gè)250 mL分液漏斗，分別加入100 mL水，依次加入0.0 mL、0.5 mL、3.0 mL、5.0 mL、10.0 mL、15.0 mL苯酚標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液；采取4-氨基安替吡啉顯色，三氯甲烷萃取光度法，在460 nm波長(zhǎng)下，以空白三氯甲烷萃取液為參比，用分光光度計(jì)測(cè)量吸光度，以苯酚質(zhì)量0、0.5、3.0、5.0、10.0、15.0 μg計(jì)算，獲得標(biāo)準(zhǔn)系列曲線。

1.3 全自動(dòng)快速蒸餾儀樣機(jī)蒸餾提取水中苯酚的精密度和重復(fù)性實(shí)驗(yàn)各取300 mL純水，加標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)至水中苯酚含量為40 μg，取6份樣品，分別檢測(cè)其苯酚含量，方法同上，計(jì)算其回收率及精密度?；厥章?(樣品檢測(cè)結(jié)果-樣品本底值)/樣品加標(biāo)量*100%，精密度= 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差/平均值*100%。

1.4 全自動(dòng)快速蒸餾儀與傳統(tǒng)水蒸氣蒸餾方法的對(duì)比實(shí)驗(yàn)依據(jù)國(guó)標(biāo)GB 5009.231-2016要求，將以苯酚標(biāo)準(zhǔn)溶液(質(zhì)量為40 μg)平行測(cè)定11組，分別采取全自動(dòng)快速蒸餾儀提取和國(guó)標(biāo)方法水蒸氣蒸餾方法提取，4-氨基安替吡啉萃取光度法測(cè)定，對(duì)比兩種方法的蒸餾提取速率以及精密度。

2 結(jié)果

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立取6個(gè)濃度的揮發(fā)酚溶液建立的標(biāo)準(zhǔn)曲線如下，y=0.021x+0.0023,R2=0.9964>0.995，滿足檢測(cè)條件的需要(表1)。

表1 揮發(fā)酚溶液標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

2.2 回收率和精密度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果在300 mL水中加入苯酚40 μg，共制備六份樣品樣品，測(cè)定這6組平行樣，所得結(jié)果如下表：平均回收率102%，精密度為3.2%，均符合GB5009.231-2016規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果重復(fù)性較好(表2)。

表2 回收率和精密度的驗(yàn)證結(jié)果

3 全自動(dòng)快速蒸餾儀與傳統(tǒng)水蒸氣蒸餾方法的對(duì)比實(shí)驗(yàn)

以苯酚標(biāo)準(zhǔn)溶液(樣品含量為40 μg)平行測(cè)定11組，分別采取全自動(dòng)快速蒸餾儀提取和國(guó)標(biāo)方法水蒸氣蒸餾方法提取，4-氨基安替吡啉萃取光度法測(cè)定，對(duì)比兩種方法的蒸餾提取效率以及其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)，結(jié)果如下(表3，表4)。

表3 采用全自動(dòng)快速蒸餾儀提取-萃取分光光度法測(cè)定結(jié)果

表4 采用傳統(tǒng)水蒸氣蒸餾-萃取光度法測(cè)定結(jié)果

3 討論

在飲用水中揮發(fā)酚的檢測(cè)中，由于沒有專門用于揮發(fā)酚分離提取的蒸餾儀，很多單位一直用傳統(tǒng)的蒸餾方法來處理水樣，這種傳統(tǒng)的水蒸氣蒸餾裝置是較為繁瑣的玻璃裝置，安裝困難、操作時(shí)間長(zhǎng)、耗能量大，且存在不安全隱患等技術(shù)問題〔4-5〕。有的單位用定氮儀來代替這種傳統(tǒng)蒸餾，國(guó)外比較知名的定氮儀主要有布奇定氮儀和福斯定氮儀〔6-8〕，其價(jià)格昂貴，操作復(fù)雜。且用定氮儀來執(zhí)行蒸餾功能，只針對(duì)蛋白質(zhì)等需要滴定的系統(tǒng)而言有實(shí)際的操作意義，像揮發(fā)酚等不需要滴定，同時(shí)又是劇毒物質(zhì)，需要在通風(fēng)櫥里操作。因此使用定氮儀來取代傳統(tǒng)的蒸餾方式不具有現(xiàn)實(shí)的使用意義。因此本實(shí)驗(yàn)使用的這款蒸餾儀十分必要，且很有實(shí)用性。這款蒸餾儀使用的水蒸氣蒸餾儀提取方法，其蒸餾效率更高，蒸餾提取時(shí)間由普通蒸餾的一個(gè)半小時(shí)縮短到10min， 且儀器采用智能的程序控制，其實(shí)驗(yàn)的精密度和重復(fù)性更高。使用蒸餾儀蒸餾出的標(biāo)準(zhǔn)系列曲線，完全符合國(guó)標(biāo)檢測(cè)要求。測(cè)定已知樣品的回收率與精密度，都符合國(guó)標(biāo)GB5009.231-2016規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。與傳統(tǒng)的蒸餾裝置相比，這款蒸餾儀操作簡(jiǎn)單，完全實(shí)現(xiàn)了智能化控制，蒸餾效率高，處理后的樣品所測(cè)得的相對(duì)偏差小，精密度高，完全符合飲用水揮發(fā)酚檢測(cè)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，且蒸餾時(shí)間明顯縮短，極大地提高了飲用水中揮發(fā)酚的檢測(cè)效率，值得大力推廣。