根據麥可思數據有限公司對青島農業大學社會需求與培養質量年度報告顯示,青島農業大學應用化學專業畢業生中從事分析檢測方面的工作的比例很高。學生在校期間通過對分析化學理論和實驗課程的學習,具備了一定的理論知識和實驗技能,但對實際樣品的綜合分析能力相對比較薄弱。為此,我們在應用化學綜合實驗課程中開設分析檢測方面的綜合性實驗,為學生將來的學習和工作儲備一定的實驗技能。鄰苯二甲酸酯(PAEs)被廣泛應用于提高塑料、橡膠等制品的柔韌性,降低加工溫度及加工難度[1],其應 用 涉 及 農 業 地 膜、棚 膜、食 品 包 裝[2]、紡 織品[3-4]、化妝 品[5-6]、塑 料 玩 具 等 各 類 材 料。研 究 表明,鄰苯二甲酸酯類化合物對生物體內分泌以及雄性的生殖系統有影響,還具有致癌、致畸、致突變作用[7-9].因此,許多國家出臺相關政策限制和規范其應用,如歐盟2009/48/EC指令、《美國消費品安全加強法》等。我國也將鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二甲酯和鄰苯二甲酸二辛酯3種增塑劑確定為環境優先控制污染物。在蔬菜 種植 過程中 所使用的 地膜、棚膜、灌溉用水、土壤等都存在鄰苯二甲酸酯類化合物增塑劑,由于其有遷移溶出特性,會有相當一部分轉移到蔬菜中,并隨著蔬菜的生長不斷富集累積[10].常用的氣相色譜法[11]、液相色譜法[12]、氣質聯用[13]、液質聯用[14]等檢測增塑劑含量的方法,因對實驗條件或設備的要求特殊,因而很難用于一般的實驗教學。本文集鄰苯 二甲 酸酯類 增塑劑 的 提取、固相萃取富集凈化、常規氣相色譜分離測定于一體,測定蔬菜中六種鄰苯二甲酸脂類增塑劑。該方法簡單高效、穩定可靠,既可滿足對蔬菜鄰苯二甲酸酯類化合物的檢測,也可用于學生的綜合實驗設計。
1 實驗試劑與儀器
試劑:丙酮、乙酸乙酯、正己烷、乙醚、乙腈均為分析純,直接使用;鄰苯二甲酸二甲酯(99.5%,DMP)、鄰苯二甲酸二乙酯(99.5%,DEP)、鄰苯二甲酸二丁酯(99.5%,DBP)、鄰苯二甲酸丁酯苯甲酯(98%,BBP)、鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯(99%,DEHP)、鄰苯二甲酸二正辛酯(99%,DnOP)均購于德國Dr.Ehren-storfer公司。
儀器:島津GC-2014C色譜儀,RE-52AA旋轉蒸發儀,RQ-700DV超聲波萃取儀,AR2140電子分析天平。
2 實驗方法
(1)標準工作液的配制:準確稱取6種鄰苯二甲酸酯增塑劑標準品各0.1g,溶于乙酸乙酯,定容至100mL,配制成1g/L的混合標準儲備液,置于冰箱4℃避光保存。
(2)制備固相萃取小柱:在萃取小柱中加入1cm厚度的無水硫酸鈉,再加入4g的Florisil硅土,再在其上加入1cm厚度的無水硫酸鈉。
(3)樣品前處理:蔬菜樣品先用粉碎機破碎均勻;取10g蔬菜樣品于50mL梨形瓶中,加入15mL丙酮,超聲振蕩15min;抽濾,將濾液移入250mL圓底燒瓶中;濾渣用15mL丙酮再提取一遍,合并濾液;濾液通過常溫旋轉蒸發除去丙酮,再加入20mL正己烷,利用分液漏斗分液,將上層溶液移入100mL圓底燒瓶中,旋蒸蒸干;加入3mL正己烷將樣品復溶,移入固相萃取小柱中,流速2mL/min.使用25mL丙酮/正 己 烷 (體 積 比 為4∶1)進 行 洗 脫,流 速 為2mL/min,洗脫液收集于50mL梨形瓶中,旋蒸干,溶于1mL乙酸乙酯,進行氣相色譜檢測。
(4)氣 相 色 譜 條 件:色 譜 柱:HP-5MS(30 m×0.25mm×0.25μm);檢測器:氫火焰離子化檢測器,進樣口溫度300℃,不分流進樣,進樣量1μL,檢測器溫度300℃.升溫程序:起始溫度60 ℃,保持1min;然后以20℃/min的速率升至210 ℃,保持2min;最后以10℃/min的速率升至300℃,保持2min.
3 結果與討論
3.1 PAEs類增塑劑的分離
對6種鄰苯二甲酸酯(PAEs)類化合物進行了分離,圖1為混合標準溶液以及實際樣品的氣相色譜圖。
由圖可知,6種鄰苯二甲酸酯類增塑劑的峰形以及分離效果良好,所選色譜條件能夠滿足當前樣品前處理過后對樣品分析的要求。
3.2方法的線性關系、相關系數及檢出限
配制1~50mg/L濃度梯度的混合標準溶液用來繪制標準曲線,平行進樣5次,以平均值做線性回歸分析,結果見表1.從表1可以看出,在線性范圍內,6種增塑劑均有著良好的線性關系,相關系數大于0.999,檢出限在0.03~0.06mg/kg之間。
3.3提取試劑的選擇
選擇超聲萃取法對蔬菜樣品進行萃取,比較了丙酮、正己烷、乙醚和乙腈4種提取試劑對蔬菜樣品中增塑劑的提取能力的影響,加標量為20μg,實驗平行測定3次,結果見表2.因為蔬菜中水分以及其他極性物質含量較高,正己烷和乙醚對蔬菜樣品的溶解分散能力較差,對回收率影響較大??疾旎厥章式Y果,最終選擇丙酮作為超聲萃取的提取試劑?!?】
3.4固相萃取小柱填料的選擇
探討固相萃取使用不同填料(硅膠、弗羅里硅土、中性氧化鋁)對回收率的影響,加標量為20μg,平行測定3次,回收率見表3.當填料選擇弗羅里硅土時,DMP、DEP、DBP、DEHP、DnOP的回收率均高于其余兩種填料,BBP的回收率在可接受的范圍內,因此選擇以弗羅里硅土作為固相萃取填料?!?】
3.5洗脫劑比例的選擇
實驗采用丙酮/正己烷作為提取試劑,對丙酮/正己烷的體積比分別嘗試了4種比例(1∶1,1∶4,2∶3,4∶1),加標量為20μg,平行測定3次,回收率見表4.
由實驗結果可知,當洗脫劑比例為4∶1時,實驗得到的DMP、DBP、DEHP的回收率均為最高,而DEP和DnOP的回收率也在可接受范圍內,因此最終選擇洗脫劑比例為4∶1.【3】
3.6洗脫劑用量的選擇
比較了5種洗脫劑的用量(19、22、25、28、31mL)對蔬菜中增塑劑提取效果的影響,加標量為20μg,平行測定3次,回收率見表5.洗脫劑用量為25mL時,所得到的結果皆較為理想?!?】
3.7加標回收率及相對標準偏差
選取3種濃度對樣品進行加標回收率分析,同時對加標蔬菜樣品進行6次測定并計算RSD值,結果見表6.所得6種增塑劑的回收率在92.7%~111.4%之間,平均相對標準偏差為2.08%~8.62%之間,符合本實驗的實驗要求?!?】
3.8蔬菜樣品的分析
蔬菜購買于本地蔬菜市場。依照上述實驗步驟進行分析,分析結果見表7,4種蔬菜中都檢測出DEHP,而黃瓜樣品中所檢測的增塑劑種類最多。
2008年中國衛生部出臺了相關標準,在該標準中規定DEHP、DBP的 特 定 遷 移 量 需 分 別 低 于1.5 mg/kg和0.3mg/kg.可見在測定結果中部分蔬菜的某些增塑劑含量已經超過了特定限量。這說明需要將食品中的鄰苯二甲酸酯類塑化劑進行重點監測與控制?!?】
4 結論
(1)本文研究了固相萃取-氣相色譜法同時測定蔬菜中的6種鄰苯二甲酸酯類化合物的方法。采用超聲萃取法提取,采用固相萃取進行凈化富集,使用常規的氣相色譜進行分離測定,涵蓋知識點多,有利于學生分析化學綜合能力的培養。
(2)具有一定的創新性,實驗過程中學生分組進行實驗,方案自主設計,可以選定提取試劑、選擇固相萃取小柱填料、選擇洗脫劑比例、選擇洗脫劑用量等影響因素加以研究,鍛煉了學生的文獻查閱能力、協作能力和多方位思維能力。
(3)該實驗方案設計合理,設備簡單,操作容易,增加了學生的感性認識和環保意識,在激發學生對分析檢測興趣的同時,能夠有效幫助學生鞏固相關課程的基礎知識。
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