含氯酚类物质（CPs）常被用来作为木材、油漆、植物纤维和皮革的防腐剂，由于其毒性和残留持久性，已经受到公众的普遍关注。美国环保署（EPA）[1]和欧洲理事会（EC）[2]都将几种CPs列入优先控制污染物名单。五氯苯酚（PCP）是CPs中毒性最强，应用最多的一种，具有致癌、致畸和致突变性，因此，许多国家严格限制其使用。如欧盟Resolution ResAP(2002) 1 指令规定食品包装纸的水抽提液中PCP的含量不得超过0.15mg/kg。纸、纸板、木材和木制品为常见的食品接触材料，由于直接与食品接触，其中的CPs很容易迁移到食品中。因此，对这类材料中的CPs进行监测，对保护消费者的健康安全具有十分重要的意义。CPs的检测常使用用气相色谱（GC）法[3,4]。质谱检测器（MSD）能分辨率高，选择性好，因而常被用作分析CPs的检测器[4-7]。尽管不衍生也可以直接检测，但由于极性强，CPs容易在分析系统吸附，导致色谱峰拖尾，响应降低。因而，一般先将它们转化成弱极性的衍生物后，再进行色谱分析。CPs常用的衍生化试剂有重氮甲烷、碘甲烷、五氟苄基溴和乙酸酐等。其中，乙酸酐衍生法简单、快速、安全，因而最常用。样品前处理是残留分析的一个关键步骤。在分析大批量的样品时，快速、有效地萃取分析物变得尤其重要。加速溶剂萃取（ASE）是一个相对较新的自动化萃取技术。它使用低沸点的有机溶剂或溶剂混合物在较高的温度（可高达200℃）和压力（可高达3000 psi）下萃取目标化合物。与索氏提取、超声萃取（USE）等传统的液-固萃取方法相比，ASE具有许多优点，如：较高的萃取效率，较少的溶剂消耗，较短的萃取时间和自动化同时萃取多个样品等。然而，据作者所知，国内外目前尚无ASE用于纸、纸板、木材和木制品中CPs萃取的报道。本文以ASE技术作为样品前处理手段，建立了一种气相色谱-质谱（GC-MS）方法用于食品包装材料-纸、纸板、木材和木制品中6种CPs残留的检测。优化了萃取溶剂，萃取温度，静态萃取时间，冲洗体积和萃取循环次数等实验参数。
1 材料与方法1.1 材料与试剂2,3,5-三氯苯酚（2,3,5-TCP）、2,4,6-三氯苯酚（2,4,6-TCP）、2,3,5,6-四氯苯酚（2,3,5,6-TeCP）、2,3,4,5-四氯苯酚（2,3,4,5-TeCP）、2,3,4,6-四氯苯酚（2,3,4,6-TeCP）、五氯苯酚（PCP），均购自Dr. S. Ehernstorfer公司，纯度大于99%；硅藻土；甲醇，乙酸乙酯，二氯甲烷，正己烷，均为HPLC级；醋酸酐（A.R.）；无水碳酸钠（A.R.）；实验用水为超纯水。纸样品为市售面包纸袋；纸板样品取自牛奶纸盒；木材样品取自常见的水果装运木箱；软木塞样品取自葡萄酒瓶。 1.2 仪器与设备Shimadzu GCMS-QP2010 Plus 气质联用仪（日本岛津公司）；ASE 300加速溶剂萃取仪（美国戴安公司）1.3 方法1.3.1 色谱条件 色谱柱：DB-17MS石英毛细柱(30m×0.25mm，0.25µm)；升温程序：80℃保持1min，以15℃/min升至175℃，保持5.5min，再以30℃/min升至250℃，保持5min；载气(He)流速1.0mL/min，进样量1µL；不分流进样。1.3.2 质谱条件 电子轰击(EI)离子源；电子能量70eV；传输线温度250℃；离子源温度200℃；选择离子监测(SIM)模式。1.4 实验步骤1.4.1 标准溶液配制将6种CPs标准品用甲醇配制成1mg/mL的单标准储备液，棕色容量瓶盛装，-20℃避光保存；使用前将上述单标准储备液用甲醇稀释配制成10μg/mL的混合标准使用液。1.4.2 标准工作溶液的乙酰化取一定体积的CPs混合标准使用液（10μg/mL）于10mL具塞试管中，用氮气吹干溶剂，加入4mL碳酸钠溶液（0.1mol/L），混匀，加入200μL醋酸酐，快速涡旋1min，移入1mL正己烷，再快速涡旋1min，静置（或离心）分层后，取出正己烷提取液供GC-MS进样分析。1.4.3 样品前处理 木材、软木塞样品粉碎，过80目筛网；纸、纸板样品用剪刀剪成5mm×5mm以下的碎片。用于实验条件优化和回收率试验的加标样品的制备方法为：空白样品用适当体积的标准贮备溶液浸泡1h，然后在室温下挥干溶剂。 1.0g样品与3.0g硅藻土拌匀后，装入底部放有玻璃纤维素滤纸片的34mL不锈钢萃取池中，进行加速溶剂萃取。萃取条件为：萃取溶剂为二氯甲烷；压力为1500psi；萃取温度为150℃；静态萃取时间为10min；循环次数为1次；溶剂冲洗体积为60%。萃取完成后，将萃取液转入50mL鸡心瓶中，旋转蒸发（35℃）至干。残留物用4mL碳酸钠溶液（0.1mol/L）分三次转移入10mL玻璃试管中，加入2mL正己烷，快速振荡混匀1min，离心，弃去上层有机相，用氮气吹除残余正己烷，按1.4.2所述方法衍生化后，取正己烷提取液供GC-MS进样分析。1.4.4. GC-MS检测按照1.3部分的色谱、质谱条件对衍生化的标样和样品溶液进行GC-MS测定，采用保留时间以及定性、定量特征离子的丰度比（见表1）定性，采用定量离子的峰面积外标法定量。
![]()
2 结果与分析2.1 ASE条件的优化为了达到最好的萃取效果，我们以加标木材样品为实验材料，对萃取溶剂、萃取温度、静态萃取时间、萃取循环次数、冲洗体积等参数进行了详细优化。由于本研究使用的ASE仪压力固定为1500psi，因此未进行压力的优化。2.1.1 萃取溶剂的选择 不同的溶剂对目标化合物和干扰测定的杂质的溶解能力不同，因而对萃取效果的影响很大。本文中，我们考察了甲醇、乙酸乙酯和二氯甲烷三种有机溶剂为提取剂的提取效率。固定温度为120℃，静态时间为5min，循环2次，冲洗体积为60%，考察三种溶剂对各种CPs的萃取率。结果表明，甲醇的萃取回收率最低，乙酸乙酯和二氯甲烷的萃取回收率相当，但乙酸乙酯萃取液颜色较深，共萃取的干扰杂质较多。因此，本文选择二氯甲烷为萃取溶剂。2.1.2 萃取温度的优化 随着温度的升高，溶剂的渗透力和溶解力增加，因而萃取效率增加，但共萃取出来的干扰杂质也会增加，而且可能会导致某些不稳定组分的降解损失[16,17]。为此，我们考察了不同温度的萃取效果。其它条件为：静态时间10min，循环次数为2次，冲洗体积为60%。结果见图1。结果表明，各组分萃取效率随萃取温度升高而增加，当达到150℃时，萃取效率达到最大值。继续升高温度时，回收率不再增加，而萃取液颜色更深，说明共萃取杂质增多。因此，我们选择150℃作为萃取温度。![]()
图 1 萃取温度对萃取效率的影响
Fig. 1 Effect of extraction temperature on extraction efficiency
2.1.3 静态萃取时间的优化 我们考察了静态萃取时间分别5 min、10 min、15 min和20 min对萃取效率的影响。其它条件为：萃取温度为150℃，循环次数为2次，冲洗体积为60%。结果见图2。从图2可以看出，静态萃取时间从10 min延长到20 min对萃取效率基本无影响。因此，我们将静态萃取时间定为10 min，以节约样品处理时间。![]()
图 2 静态萃取时间对萃取效率的影响
Fig. 2 Effect of static extraction time on extraction efficiency
2.1.4 冲洗体积的优化 我们发现，冲洗体积（40%，60%，80%，100%）对萃取效率没有明显影响。因此，将冲洗体积定为仪器的默认参数，即60%。2.1.5 萃取循环次数的优化 将同一添加样品连续萃取三次，分别收集每次的萃取液，并分析其中的CPs含量。结果发现，各CPs在第二次萃取液中的含量相对于第一次萃取液中的含量均低于2%，而第三次萃取液中的含量均低于检测限。因此，我们选择萃取循环次数为1次，以节省溶剂用量和样品处理时间。2.2 方法的线性范围与检测限分别取CPs混合标准使用液（10μg/mL）5，10，20，50，100，200 μL于6支10 mL具塞试管中，用氮气吹干溶剂，按1.4.2所述方法衍生、提取后，进行GC-MS分析，根据标样浓度与峰面积绘制标准曲线。线性范围及线性相关系数见表1。标准溶液的GC-MS色谱图见图3。以3倍信噪比计算，本方法对6种CPs的检测限均线为0.01 mg/kg。![]()
图 3标准溶液的GC-MS色谱图
Fig. 3 GC-MS chromatography of reference solution
2.3 回收率和精密度应用优化的方法对木材、软木塞、纸和纸板等4种不同类型的食品接触材料的加标样品进行检测，加标量为0.1mg/kg。根据测定值（减去样品背景值）与添加值的比值计算回收率，结果见表2。结果表明，四种样品中CPs的平均回收率（n=6）为86.8%-108.8%；相对标准偏差（RSD）为1.8-14.2%。表 2 加标样品中6种CPs的回收率
Table 2 Recovery of 6 CPs from fortified samples
![]()
2.4 实际样品的检测应用本方法对水果储运箱木板、葡萄酒瓶软木塞、面包包装纸袋和牛奶纸盒等4个样品进行检测。结果，木板和牛奶纸盒中均未检出6种CPs；软木塞中检出含有2,4,6-TCP，含量为0.031 mg/kg；面包包装纸袋中检出含有PCP，含量为0.025 mg/kg。3 结 论本文以ASE技术作为样品前处理手段，成功地建立了GC-MS方法用于食品接触材料-纸、纸板、木材和木制品中6种CPs残留的检测。为了提高ASE萃取效率，实验优化了萃取溶剂、萃取温度、静态萃取时间、冲洗体积和萃取循环次数等主要实验参数。优化的ASE条件为：以二氯甲烷为萃取溶剂，萃取温度为150℃，静态萃取时间为10min，冲洗体积为60%，萃取循环次数为1次。方法具有简便快捷，准确，灵敏度高，消耗溶剂少等优点，可用于实际样品中CPs的检测。
参考文献[1] PUMA G, YUE P. Photocatalytic oxidation of chlorophenols in single- component and multicomponent systems[J]. Ind Eng Chem Res, 1999, 38(9): 3238-3245.[2] US Environmental Protection Agency [EPA], Ground Water and Drinking Water: List of drinking water contaminants and MCLs, Available online at: http://www.epa.gov/safewater/mcl.html (accessed March 2006).[3] The list of priority substances in the field of water policy and amending directive, Council directive 2455/2001/ECC, Official Journal L331, November 20, 2001, pp. 1-5.[4] 李梦耀, 杨婧晖, 钱会. 五氯苯酚测定方法研究进展[J]. 分析测试技术与仪器, 2007, 13(4): 285-290.[5] 曾利, 范友华, 吴永辉, 等. 木材中五氯苯酚的定量测定[J]. 中南林业科技大学学报, 2010, 30(5): 157-159.[6] DOMENO C, MUNIZZA G, NERIN C, et al. Development of a solid-phase microextraction method for direct determination of pentachlorophenol in paper and board samples: Comparison with conventional extraction method[J]. J Chromatogr A, 2005, 1095(1-2): 8-15.[7] 李萍. 液-液微萃取气相色谱法测小量水样中痕量PCP的研究[J]. 广东化工, 2007, 34(3):29-32.[8] PINO V, AYALA J H, GONZALEZ V, et al. Focused microwave-assisted micellar extraction combined with solid-phase microextraction-gas chromatography/mass spectrometry to determine chlorophenols in wood samples[J]. Anal Chim Acta, 2007, 582(1): 10-18.[9] KOVACS A, KENDE A, MORTL M, et al. Determination of phenols and chlorophenols as trimethylsilyl derivatives using gas chromatography-mass spectrometry[J]. J Chromatogr A, 2008, 1194(1): 139-142.[10] 牟峻, 陈明岩, 邹明强. 纺织品、皮革及其制品中五氯苯酚残留量的气相色谱-质谱法测定[J]. 色谱, 1999, 17(4):386-388.[11] WENNRICH L, POPP P, MOLDER M. Determination of chlorophenols in soils using accelerated solvent extraction combined with solid-phase microextraction[J]. Anal Chem, 2000, 72(3): 546-551.[12] 孙磊, 蒋新, 周健民, 等. 环境样品中五氯苯酚分析方法的研究进展[J ]. 分析科学学报, 2004, 20(6): 642-646.[13] 葛修丽, 褚庆华, 施雁林. 乙酰化气相色谱法快速测定皮革及皮革制品中的五氯苯酚残留量[J]. 分析化学, 1994, 22(1) :81-83.[14] 胡志国. 气相色谱法测定皮革与纺织品中五氯苯酚[J ]. 理化检验-化学分册, 2005, 41(3): 203-205.[15] INSA S, SALVADO V, ANTICO E. Development of solid-phase extraction and solid-phase microextraction methods for the determination of chlorophenols in cork macerate and wine samples[J]. J Chromatogr A, 2004, 1047: 15-20.[16] Chen Junhui, LI Wenlong, YANG Baijuan, et al. Determination of four major saponins in the seeds of Aesculus chinensis Bunge using accelerated solvent extraction followed by high-performance liquid chromatography and electrospray-time of flight mass spectrometry[J]. Anal Chim Acta, 2007, 596(2): 273-280.[17] TAO Yanfei, CHEN Dongmei, CHAO Xiaoqin, et al. Simultaneous determination of malachite green, gentian violet and their leuco-metabolites in shrimp and salmon by liquid chromatography-tandem mass spectrometry with accelerated solvent extraction and auto solid-phase clean-up[J]. Food Control, 2011, 22(8): 1246-1252.
我的社区
签到
赛默飞实验室产品焕新计划有奖调研！
【七月征文】不一YOUNG实验“猿”
报名开启：ICS2024第十三届光谱网络会议！
推荐收藏！盘点中药材及饮片检测解决方案
