不同萃取旋蒸方式對芳香胺檢測結果的比較分析

1 引言

芳香胺是偶氮染料還原分解的一種中間體產物，國際癌癥研究機構（IARC）的一項研究表明經染料分解產生的4－氨基聯苯等芳香胺具有致癌性[1]。禁用偶氮染料是指能夠釋放出可致癌芳香胺的偶氮染料，占到偶氮染料的5%[2]。我國強制性標準GB 18401—2011《國家紡織品基本安全技術規范》中對紡織品可致癌芳香胺這一有害物質作出明確規定，24種芳香胺不得檢出[3]。

近年來，隨著科學技術的發展，全自動偶氮固相萃取儀和平行旋轉蒸發儀逐漸應用于紡織品及皮革芳香胺檢測前處理過程。全自動偶氮萃取儀通過高精度注射泵管路加液，代替傳統的手動加液；平行濃縮蒸發儀是在相對溫和的條件下，對平行樣品同時加熱、減壓、渦旋振蕩而濃縮的儀器，全程無需操作人員看管，自動化程度較高。文獻所查詢到的自動與傳統的萃取和旋轉蒸發方式對于紡織品及皮革芳香胺檢測的實際使用效果的研究相對較少。本文分別采用傳統與全自動的萃取和旋轉蒸發方式，對5種芳香胺類標準物質的空白加標回收率情況進行測試，比較分析不同萃取和旋蒸方式對紡織品芳香胺檢測結果的影響。

2 材料與方法

2.1 試劑與儀器

芳香胺混合標準儲備溶液：100μg·mL-1：分別稱取0.005g聯苯胺、4,4’-二氨基二苯甲烷、3,3’-二甲基-4,4’-二氨基二苯甲烷、3,3’-二甲基聯苯胺、3,3’-二甲氧基聯苯胺（純度不低于98.0%）于50mL容量瓶中，用甲醇溶解，稀釋至刻度，于4℃下棕色瓶保存。

內標標準儲備溶液：100μg·mL-1：準確稱取0.005g蒽-d10于50mL容量瓶中，用甲醇溶解，稀釋至刻度。

芳香胺混合標準工作溶液：分別移取適量體積的芳香胺混合標準儲備溶液及一定量的內標標準儲備溶液配制成5μg·mL-1～40μg·mL-1混合標準工作溶液，現配現用。

芳香胺混合加標工作溶液：20μg·mL-1，移取稀釋一定體積芳香胺混合標準儲備溶液制得。

甲醇為色譜純，其余試劑均為分析純。一次性提取柱：迪馬（Dikma）硅藻土提取柱；玻璃容器：60mL具塞試管、100mL雞心瓶、1.5mL樣品瓶等；試驗用水符合GB/T 6682中的三級水。

氣相色譜－質譜儀：美國Agilent公司7890B-5977B；全自動偶氮萃取儀：天津博納艾杰爾科技有限公司AZOFF；平行濃縮蒸發儀：天津博納艾杰爾科技有限公司MV06-A-1；旋轉蒸發器：北京萊伯泰科儀器有限公司RV341。

2.2 試驗方法與步驟

基本依據GB/T 17592—2011《紡織品 禁用偶氮染料的測定》方法[4]，按照樣品前處理的全自動與傳統萃取和旋蒸方式，將24個待測定樣品分為4組（見表1），每組6個平行樣品。使用內標法定量，經氣相質譜聯用儀測定，分別計算加標回收率。使用SAS9.4軟件進行統計分析；采用析因設計方差，分析比較萃取方式和濃縮方式分別對5種芳香胺空白加標回收率的影響及兩種方式間交互效應對回收率的影響，以P<0.05為差異，有統計學意義。

表1 試驗分組

試驗步驟與條件：

（1）樣品制備：將24個反應器中各加入17mL檸檬酸鹽緩沖溶液和1mL含5種芳香胺混合加標工作溶液（20μg·mL-1），搖勻后將緩沖液全部倒入萃取柱中，吸附15min。

（2）乙醚萃取：組1和組2用80mL乙醚分4次倒入提取柱中，控制流速，收集乙醚提取液于100mL雞心瓶中；組3和組4使用全自動偶氮萃取儀添加乙醚，流速30mL·min-1，收集乙醚提取液于100mL雞心瓶中。

（3）真空濃縮：組1和組3采用真空旋轉蒸發儀進行濃縮，于35℃低真空（約400mbar）75rpm下逐個濃縮至約1mL；組2和組4采用平行濃縮蒸發儀進行濃縮，于35℃低真空（450mbar）200rpm下平行濃縮至約1mL。

（4）定容：用緩慢氮氣流將濃縮液吹至近干后準確移取1mL含內標（蒽-d10）濃度為10μg·mL-1的甲醇重新溶解分析物，待測。

（5）色譜條件：毛細管色譜柱:D B-5 M S 30m×0.25mm×0.25μm；進樣口溫度:250℃；進樣量：1μL；進樣方式：不分流進樣；載氣：高純氦氣，流量為1.0mL/min；柱升溫程序：60℃，保持1min；以12℃/min的速率升溫至210℃；以15℃/min的速率升溫至230℃；以3℃/min的速率升溫至250℃；以25℃/min的速率升溫至280℃。

（6）質譜條件：質譜接口溫度：270℃；離子化方式：EI；離子化電壓：70eV；數據采集方式：選擇離子監測（SIM）模式：聯苯胺的定量離子為m/z 184、4,4’-二氨基二苯甲烷的定量離子為m/z 198、3,3’-二甲基-4,4’-二氨基二苯甲烷的定量離子為m/z 226、3,3’-二甲基聯苯胺的定量離子為m/z 212、3,3’-二甲氧基聯苯胺的定量離子為m/z 244、內標物質蒽-d10的定量離子為m/z 188。

試驗結果見表2。

3 結果與討論

3.1 不同萃取方式和旋蒸方式測定回收率的相對標準偏差比較

如表2所示，當旋轉蒸發方式相同時，如傳統手動旋蒸中的組1和組3比較相對標準偏差；自動旋轉中的組2和組4比較相對標準偏差。采用手動萃取（組1在5.2%～7.4%，而組3在6.6%～9%）與自動萃取（組2在2.6%～5.1%，而組4在3.3%～5.6%）測定的5種芳香胺空白加標回收率的相對標準偏差相對接近，沒有顯著差異。萃取方式相同時，如手動萃取方式的組1和組2比較相對標準偏差；自動萃取方式的組3和組4比較相對標準偏差。采用平行濃縮蒸發儀測定5種芳香胺空白加標回收率的相對標準偏差（組2在2.6%～5.1%及組4在3.3%～5.6%）均低于傳統旋蒸法（組1在5.2%～7.4%及組3在6.6%～9%），且相差近一倍。

表2 平均空白加標回收率(Avg.)及相對標準偏差（RSD）（n=6） %

結果表明，采用平行濃縮蒸發儀測定回收率精密度較高，穩定性好，優于傳統旋蒸法。這是由于在單個樣品旋蒸中，每個試樣單獨處理，儀器操作條件不完全相同，有可能帶來難以控制的條件差異，存在一定的系統誤差，精密度略差；而在平行旋蒸中，萃取液所處環境條件包括壓力、溫度、轉速等完全一致，結果重復性好精密度高。

3.2 不同萃取方式和旋蒸方式對5種芳香胺的空白加標回收率比較

方差分析結果顯示，不同萃取方式下5種芳香胺的空白加標回收率，差別均無統計學意義（P>0.05）；不同旋蒸方式下5種芳香胺的空白加標回收率，差別均無統計學意義（P>0.05）；不同萃取方式對采用傳統旋蒸或者平行旋蒸法所測得5種芳香胺的空白加標回收率沒有影響，即萃取方式與旋蒸方式間沒有交互效應（P>0.05）。不論采取哪種萃取方式或者旋蒸方法，回收率影響甚微，所得空白加標回收率接近，測量準確度相當（見表3）。

表3 不同萃取方式和旋蒸方式對5種芳香胺空白加標回收率影響方差分析結果

3.3 兩種前處理方式在日常應用中的比較

使用全自動偶氮萃取儀單臺儀器無人值守一次最多可同時處理24個樣品，處理一批次約需25min，平行旋蒸一次同時處理6個樣品，約需20min；而傳統的單個旋蒸，每做一個樣品約需4min；所以對于大批量的樣品處理時使用全自動偶氮萃取儀和平行旋蒸儀可以節約人力和時間成本，保證準確度和精密度的前提下提升工作效率。另外，平行6樣品同時加熱、渦旋振蕩、抽真空，水浴更加均勻，濃縮速度快并且可防止爆沸；批量操作無需操作人員看管，溶劑回收率高，很大程度上減少對試驗人員的吸入毒害和環境污染。

但是在實際操作過程中，手動萃取時要將乙醚分4次洗提反應器中的試樣，每次混合乙醚和試樣后再倒入提取柱中進行萃取。而全自動萃取儀在使用過程中缺少這一步驟，無法使用乙醚洗提反應器中試樣，對于有檢出芳香胺的試樣進行定量時會有部分損失導致定量不準確。所以初步的定性后再定量時使用手動萃取結果會更加準確。

4 結論與建議

本試驗通過對聯苯胺、4,4’-二氨基二苯甲烷等5種芳香胺檢測前處理中的固相萃取和真空濃縮的兩種手、自動方式做空白加標回收率比較，所用的手動加液和自動加液及兩種真空濃縮方式空白加標回收率接近，準確度相當，兩種不同方式對回收率影響沒有顯著性差異。平行真空濃縮的相對標準偏差更小、精密度更高，實際應用中一次性檢測的樣品更多，檢測周期縮短，自動化程度更高。綜上所述，全自動偶氮萃取儀和平行旋蒸儀在批量處理樣品時可優先選擇，適用于禁用偶氮染料的批量檢測。