煙用香精中16種多環(huán)芳烴的超高效液相色譜法測(cè)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(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，云南昆明 650106)

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

目前世界各國(guó)對(duì)多環(huán)芳烴都有嚴(yán)格限制，美國(guó)環(huán)境保護(hù)署將16種多環(huán)芳烴列入優(yōu)先控制污染物名單[2 - 3]。我國(guó)對(duì)水、食用油、熏烤肉和糧食中的苯并芘也有嚴(yán)格限量規(guī)定[4]，并相應(yīng)制訂了水質(zhì)[5]、食用油[6]、食品[7 - 8]中多環(huán)芳烴的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)。多環(huán)芳烴的檢測(cè)分析一般采用液相色譜法[5 - 7]、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法[8]，近年來(lái)也有使用三重四極桿質(zhì)譜檢測(cè)的報(bào)道[9 - 11]。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB 5009.265-2016)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中多環(huán)芳烴的測(cè)定》中采用液相色譜法和氣相色譜-質(zhì)譜法兩種方法。氣相色譜-質(zhì)譜法的定性能力強(qiáng)于液相色譜法，但對(duì)多環(huán)芳烴的定量能力不如液相色譜。標(biāo)準(zhǔn)中的液相色譜法采用熒光檢測(cè)器檢測(cè)，少數(shù)多環(huán)芳烴沒(méi)有熒光響應(yīng)或熒光響應(yīng)微弱導(dǎo)致一些組分靈敏度較差。已有文獻(xiàn)對(duì)于多環(huán)芳烴的測(cè)定多見(jiàn)于水質(zhì)、土壤、食品等，對(duì)于煙用香精中多環(huán)芳烴的測(cè)定鮮有報(bào)道。煙用香精是一類重要的煙用添加劑，許多煙用香精來(lái)自天然提取物。針對(duì)煙用香精含糖含水量高的特點(diǎn)，本文采用正己烷超聲提取，基質(zhì)分散固相萃取凈化，超高效液相色譜檢測(cè)，建立了煙用香精中16種多環(huán)芳烴的分析方法，以期為煙用香精的安全評(píng)價(jià)提供技術(shù)支撐。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器、試劑與材料

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

16種多環(huán)芳烴混合標(biāo)準(zhǔn)溶液購(gòu)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(gòu)自美國(guó)Fisher公司?；|(zhì)分散固相萃取凈化管：含25 mg PSA粉末、50 mg C18粉末、100 mg無(wú)水MgSO4，美國(guó)Agilent公司產(chǎn)品。

1.2 實(shí)驗(yàn)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(fù)溶，然后轉(zhuǎn)移至基質(zhì)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(jī)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(dòng)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(jìn)樣量：2 μL。檢測(cè)波長(zhǎng)：220 nm和240 nm。

2 結(jié)果與討論

2.1 檢測(cè)波長(zhǎng)的選擇

相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中多環(huán)芳烴的測(cè)定推薦使用熒光檢測(cè)器，其靈敏度一般高于可變波長(zhǎng)檢測(cè)器，但靈敏度與組分性質(zhì)有關(guān)，如多環(huán)芳烴中的萘熒光效應(yīng)較低，苊烯沒(méi)有熒光效應(yīng)。由于16種多環(huán)芳烴的發(fā)射波長(zhǎng)各不相同，因此標(biāo)準(zhǔn)方法在測(cè)定時(shí)必須設(shè)定波長(zhǎng)程序，使用7組激發(fā)波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng)，操作相對(duì)繁瑣。也有文獻(xiàn)使用可變波長(zhǎng)檢測(cè)檢測(cè)，如文獻(xiàn)[12]使用274 nm一個(gè)波長(zhǎng)檢測(cè)16種多環(huán)芳烴，文獻(xiàn)[13]使用16個(gè)波長(zhǎng)分別檢測(cè)16種多環(huán)芳烴，文獻(xiàn)[14]使用240 nm、260 nm 2個(gè)波長(zhǎng)檢測(cè)16種多環(huán)芳烴。參考相關(guān)文獻(xiàn)，本實(shí)驗(yàn)分別在220、230、240、250、260、270 nm處測(cè)定16種多環(huán)芳烴的響應(yīng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)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(huán)芳烴在220 nm波長(zhǎng)下吸收最大，其次是240 nm，其它波長(zhǎng)較??；菲、蒽和苯并(k)熒蒽3種多環(huán)芳烴在240 nm波長(zhǎng)下吸收最大，其次是220 nm，其它波長(zhǎng)較??；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(jié)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(huán)芳烴選擇220 nm作為檢測(cè)波長(zhǎng)。菲、蒽、芘、苯并[k]熒蒽、茚并[1,2,3-cd]芘5種多環(huán)芳烴選擇240 nm作為檢測(cè)波長(zhǎng)。16種多環(huán)芳烴的色譜圖見(jiàn)圖1。

圖1 16種多環(huán)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(cè)定多環(huán)芳烴時(shí)，一般使用非極性或弱極性有機(jī)溶劑或混合溶劑，相關(guān)文獻(xiàn)使用正己烷[5,7 - 8]、二氯甲烷[5]、乙腈-丙酮[6]、乙腈[9]、環(huán)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(shí)驗(yàn)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(zhì)和色素等，而目前廣泛使用的基質(zhì)分散固相萃取填料N-丙基-乙二胺(PSA)，可通過(guò)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(jī)酸，很好地凈化樣品。本實(shí)驗(yàn)采用了商品化的基質(zhì)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(zhǔn)確度與精密度

以乙腈配制系列濃度的16種多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)溶液并測(cè)定，得到16種多環(huán)芳烴的線性范圍為0.002～10 μg/mL，在3個(gè)加標(biāo)水平上，16種多環(huán)芳烴的平均回收率在84.1%～114%之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為1.2%～5.7%。說(shuō)明本方法對(duì)16種多環(huán)芳烴有較好的回收率和精密度，根據(jù)最小添加濃度的10倍相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算，本方法對(duì)16種多環(huán)芳烴的定量限為0.3～2 μg/kg，能滿足16種多環(huán)芳烴的含量分析要求。結(jié)果見(jiàn)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(huán)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(huán)芳烴未檢出。

3 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)采用正己烷超聲提取，基質(zhì)分散固相萃取凈化，超高效液相色譜檢測(cè)，建立了煙用香精中16種多環(huán)芳烴的分析方法，該方法簡(jiǎn)便快捷，適合煙用香精中16種多環(huán)芳烴的分析。本方法與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB 5009.265-2016)中的液相色譜法相比，苯并芘的定量限稍高于標(biāo)準(zhǔn)方法，其余組分的定量限與標(biāo)準(zhǔn)方法相同或優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)方法。