煙用香精中16種多環芳烴的超高效液相色譜法測定

田麗梅， 向 明， 耿永勤， 繆恩銘， 孔維松， 張承明， 宋春滿*

(云南中煙工業有限責任公司技術中心，云南昆明 650106)

多環芳烴(PAHs)是由2～7個苯環組成的芳香族化合物，它們是環境中廣泛存在的一類重要的持久性有機污染物，具有致畸和致突變性。許多國家都將多環芳烴列入優先研究和控制的致突變性和致癌性重要環境污染物。環境中多環芳烴可通過大氣沉降或根莖吸收等途徑進入植物并在體內蓄積，進而通過食物鏈的傳遞對人類健康構成潛在威脅[1]。

目前世界各國對多環芳烴都有嚴格限制，美國環境保護署將16種多環芳烴列入優先控制污染物名單[2 - 3]。我國對水、食用油、熏烤肉和糧食中的苯并芘也有嚴格限量規定[4]，并相應制訂了水質[5]、食用油[6]、食品[7 - 8]中多環芳烴的測定標準。多環芳烴的檢測分析一般采用液相色譜法[5 - 7]、氣相色譜-質譜聯用法[8]，近年來也有使用三重四極桿質譜檢測的報道[9 - 11]。我國國家標準(GB 5009.265-2016)《食品安全國家標準食品中多環芳烴的測定》中采用液相色譜法和氣相色譜-質譜法兩種方法。氣相色譜-質譜法的定性能力強于液相色譜法，但對多環芳烴的定量能力不如液相色譜。標準中的液相色譜法采用熒光檢測器檢測，少數多環芳烴沒有熒光響應或熒光響應微弱導致一些組分靈敏度較差。已有文獻對于多環芳烴的測定多見于水質、土壤、食品等，對于煙用香精中多環芳烴的測定鮮有報道。煙用香精是一類重要的煙用添加劑，許多煙用香精來自天然提取物。針對煙用香精含糖含水量高的特點，本文采用正己烷超聲提取，基質分散固相萃取凈化，超高效液相色譜檢測，建立了煙用香精中16種多環芳烴的分析方法，以期為煙用香精的安全評價提供技術支撐。

1 實驗部分

1.1 儀器、試劑與材料

Waters Acquity超高效液相色譜儀(美國，Waters公司)，配備可變波長檢測器；Talboys多管旋渦混合儀(美國，Troemner公司)；JP-080超聲波清洗機(40 kHz，深圳潔盟清洗設備有限公司)；Eppendorf 5804臺式離心機(德國，Eppendorf公司)；Horizon DryVap定量濃縮儀(美國，Horizon公司)。

16種多環芳烴混合標準溶液購自Sigma-aldrich公司，濃度1 000 μg/mL，包含萘(Naphthalene)、苊烯(Acenaphthylene)、苊(Acenaphthene)、芴(Fluorene)、菲(Phenanthrene)、蒽(Anthracene)、熒蒽(Fluoranthene)、芘(Pyrene)、1,2-苯并蒽(Benzo[a]anthracene)、屈(Chrysene)、苯并[b]熒蒽(Benzo[b]fluoranthene)、苯并[k]熒蒽(Benzo[k]fluoranthene)、苯并[a]芘(Benzo[a]pyrene)、二苯蒽(Dibenz[a,h]anthracene)、1,12-苯并芘(Benzo[ghi]perylene)、茚并[1,2,3-cd]芘(Indeno[1,2,3-cd]pyrene)。正己烷、乙腈購自美國Fisher公司。基質分散固相萃取凈化管：含25 mg PSA粉末、50 mg C18粉末、100 mg無水MgSO4，美國Agilent公司產品。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品處理稱取10 g樣品，置于50 mL離心管中，加入12 mL正己烷，超聲提取30 min，以4 000 r/min離心5 min，取上清液10 mL濃縮至近干，加1 mL乙腈復溶，然后轉移至基質分散固相萃取凈化管中，以2 500 r/min渦旋振蕩2 min，再以10 000 r/min離心5 min，取上清液上機分析。

1.2.2 分析條件色譜柱：Agilent Zorbax Eclipse PAH柱(100×2.1 mm，1.8 μm)；流動相：A為水，B為乙腈；洗脫程序：0～11 min，60%～0%A；11～14 min，0%A；14～15 min，0%～60%A；15～16 min,60%A；流速：0.4 mL/min；柱溫：30℃；進樣量：2 μL。檢測波長：220 nm和240 nm。

2 結果與討論

2.1 檢測波長的選擇

相關標準中多環芳烴的測定推薦使用熒光檢測器，其靈敏度一般高于可變波長檢測器，但靈敏度與組分性質有關，如多環芳烴中的萘熒光效應較低，苊烯沒有熒光效應。由于16種多環芳烴的發射波長各不相同，因此標準方法在測定時必須設定波長程序，使用7組激發波長和發射波長，操作相對繁瑣。也有文獻使用可變波長檢測檢測，如文獻[12]使用274 nm一個波長檢測16種多環芳烴，文獻[13]使用16個波長分別檢測16種多環芳烴，文獻[14]使用240 nm、260 nm 2個波長檢測16種多環芳烴。參考相關文獻，本實驗分別在220、230、240、250、260、270 nm處測定16種多環芳烴的響應，結果發現萘、苊、芴、1,2-苯并蒽、苯并(b)熒蒽、二苯蒽和1,12-苯并芘7種多環芳烴在220 nm波長下吸收最大，其次是240 nm，其它波長較小；菲、蒽和苯并(k)熒蒽3種多環芳烴在240 nm波長下吸收最大，其次是220 nm，其它波長較小；苊烯在230 nm吸收最大，其次220 nm，再次240 nm；熒蒽在250 nm吸收最大，其次220 nm，再次240 nm；芘和茚并(1,2,3-cd)芘在250 nm吸收最大，其次240 nm，再次220 nm；屈260 nm最大，其次220 nm，再次240 nm；苯并芘260 nm最大，其次250 nm,再次220 nm。

綜合以上結果，萘、苊烯、苊、芴、熒蒽、1,2-苯并蒽、屈、苯并[b]熒蒽、苯并芘、二苯蒽和1,12-苯并芘11種多環芳烴選擇220 nm作為檢測波長。菲、蒽、芘、苯并[k]熒蒽、茚并[1,2,3-cd]芘5種多環芳烴選擇240 nm作為檢測波長。16種多環芳烴的色譜圖見圖1。

圖1 16種多環芳烴在220 nm和240 nm處的色譜圖Fig.1 The chromatograms of 16 PAHs at 220 nm and 240 nmPeaklabels：1.naphthalene；2.acenaphthylene；3.acenaphthene；4.fluorene；5.phenanthrene；6.anthracene；7.fluoranthene；8.pyrene；9.benzo[a]anthracene；10.chrysene；11.benzo[b]fluoranthene；12.benzo[k]fluoranthene；13.benzo[a]pyrene；14.dibenz[a,h]anthracene；15.benzo[ghi]perylene；16.indeno[1,2,3-cd]pyrene.

2.2 樣品處理方法的選擇

測定多環芳烴時，一般使用非極性或弱極性有機溶劑或混合溶劑，相關文獻使用正己烷[5,7 - 8]、二氯甲烷[5]、乙腈-丙酮[6]、乙腈[9]、環己烷[10]、正己烷-二氯甲烷[11]、丙酮-二氯甲烷[12]、正己烷-丙酮[13]等。由于煙用香料含水量較高，使用正己烷易于提取充分，減少水溶性干擾物，且易于分層濃縮。因此實驗采用正己烷提取。煙用香精中一般不同程度地含有糖類物質和色素等，而目前廣泛使用的基質分散固相萃取填料N-丙基-乙二胺(PSA)，可通過弱陰離子交換或極性作用，能夠有效除去樣品中糖、色素、脂肪酸及其它有機酸，很好地凈化樣品。本實驗采用了商品化的基質分散固相萃取凈化管，樣品處理方便快捷，處理效果好。

2.3 方法的準確度與精密度

以乙腈配制系列濃度的16種多環芳烴標準溶液并測定，得到16種多環芳烴的線性范圍為0.002～10 μg/mL，在3個加標水平上，16種多環芳烴的平均回收率在84.1%～114%之間，相對標準偏差(RSD)為1.2%～5.7%。說明本方法對16種多環芳烴有較好的回收率和精密度，根據最小添加濃度的10倍相對標準偏差計算，本方法對16種多環芳烴的定量限為0.3～2 μg/kg，能滿足16種多環芳烴的含量分析要求。結果見表1。

表1 方法的回收率、精密度與定量限

2.4 樣品分析

抽樣分析了20余份煙用香精料液，不同程度地檢出芴、菲、苯并[b]熒蒽、苯并[k]熒蒽、二苯蒽等種類的多環芳烴。芴含量范圍為0.11～0.38 μg/g；菲含量范圍為0.03～0.12 μg/g；苯并[b]熒蒽含量范圍為0.06～0.18 μg/g；苯并[k]熒蒽含量范圍為0.05～0.11 μg/g；二苯蒽含量范圍為0.11～0.15 μg/g；茚并[1,2,3-cd]芘含量范圍為0.08～0.16 μg/g。其它多環芳烴未檢出。

3 結論

實驗采用正己烷超聲提取，基質分散固相萃取凈化，超高效液相色譜檢測，建立了煙用香精中16種多環芳烴的分析方法，該方法簡便快捷，適合煙用香精中16種多環芳烴的分析。本方法與國家標準(GB 5009.265-2016)中的液相色譜法相比，苯并芘的定量限稍高于標準方法，其余組分的定量限與標準方法相同或優于標準方法。