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ASE萃取-GPC净化气相色谱法分析羊肉中多氯联苯

张厚勇 李海滨 杜天君 王在峰 张怀成

济南市环境保护科学研究院 山东 济南 250014

 

摘要:建立了加速溶剂萃取、凝胶渗透色谱净化和florisil柱净化、气相色谱法测定羊肉中多氯联苯的分析方法。并优化了加速溶剂萃取条件和凝胶渗透色谱净化条件。结果表明,在120℃用正己烷-丙酮(V:V = 1:1)提取8min,萃取3次的提取效果最好,1000~1800s是凝胶渗透色谱净化的最佳收集时间段。方法的样品加标回收率和相对标准偏差分别为72.9~112% 、1.2%~3.0% 。多氯联苯的方法检测限在0. 03~0. 29μg / kg 之间。用该方法测得羊肉样品中7种PCBs含量在14.9~51.9 μg / kg之间。

关键词:羊肉;多氯联苯;加速溶剂萃取;凝胶渗透色谱;气相色谱法

 

多氯联苯(PCBs)可以通过食物摄入、呼吸吸入及皮肤接触暴露进入哺乳动物体内,其中一部分随动物的新陈代谢活动在动物体内被代谢或排出,一部分则在动物体各组织器官富集,甚至达到较高的浓度水平引起机体中毒。动物体内各个器官含有微量或痕量的多氯联苯,食用对人类健康构成了潜在的威胁[1]。由于多氯联苯种类繁多、来源广泛、含量低,分析测定存在一定的问题。目前,常用于植物样品中POPs类物质的前处理方法种类较多,但索氏提取[2]、超声萃取[3]、浓硫酸净化[4]等一些传统方法一般耗时长、消耗溶剂量大、不易实现自动化,其应用受到一定限制。加速溶剂萃取和凝胶渗透色谱的结合能够快速高效地从样品中提取目标物和除去如油脂、色素和蛋白质等高分子量干扰物,适合于处理成分较复杂的样品而得到较为普遍的应用。

本文以市场上购买2个月羊龄的母羊为样品,经过ASE提取的样品还存在大量的脂肪和其他杂质,不能用GC-ECD直接分析,所以采用凝胶渗透色谱(GPC)去除大部分脂肪及其他大分子杂质,再以florisil小柱进一步去除剩余脂肪和其他极性的物质。

 

1 实验部分

1.1 主要仪器和试剂

1.1.1 仪器  气相色谱仪(Agilent,美国);DIONEX ASE 300型加速溶剂萃取仪(美国DIONEX公司);凝胶渗透色谱仪(GPC ULTRA 5mL,德国LCTech公司);Heidolph旋转蒸发仪(德国Heidolph公司);冻干机(德国Christ公司)。

1.1.2 试剂  7种100μg/ml PCBs混合标样(PCB28,PCB52,PCB101,PCB118,PCB153,PCB138,PCB180)购自于美国AccuStand公司,正己烷、丙酮、二氯甲烷均为色谱纯,购自于美国Tedia公司(农残级);硅藻土购自于国药试剂(分析纯)。

1.2 实验步骤

样品制备:将采集的新鲜羊的肌肉组织于-50℃冷冻,用匀浆机粉碎备用。

ASE提取:取将1.0g样品与硅藻土碾磨均匀,移入萃取池中,丙酮与正己烷(1:1)为萃取溶剂;温度100℃;压力1500psi。

GPC净化:将ASE提取液旋转蒸发浓缩后,进样量为5ml,收集900~1800s洗脱液作为分析样品净化最佳时间段。二氯甲烷作为流动相,流速为5.0ml/min;预冲洗10s;前冲洗980s;主冲洗800s;后冲洗120s;溶剂转换3次。

Florisil小柱净化:经GPC净化浓缩的样品过florisil小柱净化,小柱首先用10ml正己烷润洗,然后上样,并用10ml的正己烷进行洗脱,流速为2ml/min,收集于氮吹瓶内,氮吹浓缩至200μl,待分析。

1.3 样品分析

Agilent 7890A气相色谱仪:ECD检测器;DB-1701色谱柱(30m×0.25mm×0.32μm);进样口温度:250℃;柱流速:1.50ml/min;不分流进样;柱压:135Kpa;进样量为1.0μl;检测器温度:270℃。

程序升温条件:100℃,保持2min,以20℃/min升温至230℃,保持2min,以5℃/min升至270℃,保持5min。

 

2 结果讨论

2.1 ASE提取条件优化

2.1.1萃取溶剂比的优化

以溶剂体积比为变量,选择丙酮/正己烷体积比为80/20、65/35、50/50、35/65和20/80进行提取效果分析,除PCB52和PCB138在丙酮与正己烷的体积比为35/65时提取效果最好,其余5种PCBs都在丙酮与正己烷的体积比为50/50时提取效果最好,并且在丙酮与正己烷的体积比为35/65时达到的最大回收率与体积比为50/50时相差很少,所以选择丙酮与正己烷的体积比为50/50为ASE混合萃取液最佳溶剂比。

2.1.2 ASE萃取时间的优化

以静态萃取时间为变量,选择3 min、5 min、8 min和10 min四个时间进行提取效果分析,在3-8分钟,PCBs的回收率随着萃取时间的延长而增加,在8-10min时,回收率已经不再增长,甚至有所下降,这可能因为萃取时间变长时,目标物挥发会变大。所以可以确定ASE提取样品时的最佳静态萃取时间是8 min。

2.1.3 ASE萃取温度的优化

以萃取温度为变量,选择80℃、100℃、120℃和140℃四个温度进行提取效果分析,7种PCBs在120℃时提取效果最好,而从80℃到100℃,多数的物质回收率没有显著升高;在100~120℃,回收率迅速增加;在140℃时的回收率要比120℃的略有下降,主要因为温度升高时目标物挥发变大。可以确定,120℃是ASE提取样品时的最佳温度。

2.1.4  ASE萃取次数的选择

以循环次数为变量,选择1、2、3和4次分别进行提取效果分析,7种PCBs都在循环3次时提取效果最好,循环4次时,回收率基本不再升高,甚至有的物质回收率反而减少,这可能与循环次数越多萃取液的总体积增大,在旋转蒸发时所用的时间变长,而使目标物挥发过多有关。所以,综合考虑目标物的回收率以及总的提取时间,可以确定,循环萃取3次是ASE提取样品时的最佳循环次数。

2.2 GPC净化条件优化

利用分段收集的方法对GPC在600~2000 s流出的洗脱液进行分段收集,每段100或200 s,收集的洗脱液经柱净化浓缩后分析每类物质的含量,得到流出时间与累积回收率的关系曲线。

从图1可以看出,7种PCBs的流出时间区间为1000~1800s,在1800s以后PCBs的累积回收率已不再增加。所以综合回收率与净化效果的影响,确定PCBs的GPC最佳收集时间段为1000~1800s。

2.3 方法回收率和精密度

方法回收率和方法精密度按照优化的前处理方法,进行加标回收率实验和样品平行测定,分别测定加标和未加标样品中的PCBs的量,得到PCBs方法平均回收率为72.9%~112%(见表1)。同时表1中还列出了方法的检测限和相对标准偏差,RSD范围为1.2%~3.2%,方法回收率和精密度满足样品分析要求。

图1 GPC淋洗时间与累积流出量关系曲线

 

表1  7种PCBs的回收率、方法检出限和相对标准偏差

 

PCB 编号

平均回收率%

方法检出限pg/g

相对标准偏差%

PCB28

72.9

0.03

3.0

PCB52

90.7

0.09

3.2

PCB101

112

0.16

2.2

PCB118

87.3

0.13

2.2

PCB138

89.0

0.16

1.7

PCB153

92.4

0.25

1.8

PCB180

89.7

0.29

1.2

 

 

2.4 羊肉中PCBs含量的测定

羊肉样品中PCBs含量测定用优化后的实验方法处理分析。称取样品1g羊肉、经行分析,7种PCBs均能检出,范围为14.9~51.9μg/kg之间,含量最高为PCB101(51.9μg/kg),最低为PCB52(14.9μg/kg)。

 

3 结论

在120℃ 用正己烷和丙酮(V:V=1:1)提取8min,萃取3次的ASE提取条件和凝胶渗透色谱1000~1800s为收集时间段的净化条件下,GC-ECD分离分析,得到的方法检测限低,方法回收率和精密度较好,简单快速,省时省溶剂,适合于大批量样品的分析测定。

 

参考文献:

 

[1]李红莉,高虹.环境荷尔蒙物质的种类、危害及研究现状[J]. 环境科学动态, 2002, (1):18-20.

[2]Gfrerer M,Gawlikb B M,Lankmayr E. Validation of a fluidized-bed extraction method for solid materials for the determination of PAHs and PCBs using certified reference materials [J]. Analytiea Chimiea Aeta, 2004, 527:53-60.

[3]刘芃岩.超声波萃取气相色谱法测定土壤样本中16种有机氯农药[J].中国预防医学杂志,2011.05.

[4]HamerT,Shoelb M,Diamond M,et al. Using passive samples to assess urban-rural trends for Persistent organic Pollutants.1.Polychlorinated biphenyls and organochlorine Pesticides[J]. Environmental Science and Technology, 2004, 38:4474-4483.

 

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