CN103630439A

CN103630439A - 一种用于检测二恶英的快速预净化方法

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Publication number: CN103630439A
Application number: CN201310612985.9A
Authority: CN
Inventors: 丁罡斗; 刘迅; 崔瑞雪; 王祎潇; 孙毅之; 仲维科
Original assignee: Chinese Academy of Inspection and Quarantine CAIQ
Current assignee: Chinese Academy of Inspection and Quarantine CAIQ
Priority date: 2013-11-27
Filing date: 2013-11-27
Publication date: 2014-03-12

Abstract

本发明涉及分析化学领域，具体地涉及一种用于检测二恶英的快速预净化方法。本发明选用Wako公司的活性炭作为填料，浓缩液或液体样品由50ml的丙酮/正己烷（丙酮与正己烷以体积比9:1）进行溶解，使用甲苯作为洗脱液。这样可以在短时间内有效的分离鱼油和脂溶性维生素类产品中的二恶英类化合物，从而达到净化的目的。本发明可以完全取代以往必须依赖浓硫酸碳化的处理方法，该步骤的处理周期从以往的2-3天缩短至3-6小时，大大提高了处理效率，缩短了该类样品的检测周期。与此同时，样品的检出限也大幅降低。

Description

一种用于检测二恶英的快速预净化方法

技术领域

本发明涉及分析化学领域，具体地涉及一种用于检测二恶英的快速预净化方法。

背景技术

二恶英是一组苯环上的氢被一到八个氯取代的平面芳烃类化合物，它们具有脂溶性，在环境中降解缓慢，易在生物体内富集。其中17种具有2,3,7,8位氯取代多氯代二苯并-对二恶英对人体的神经、免疫和发育具有很强的毒性。为此，世界卫生组织食品添加剂与污染物联合专家委员会建议在膳食暴露评估工作中将这些二恶英类化合物同时进行调查，计算总的毒性当量。

目前国际上通用的分析二恶英主要采用的方法是同位素稀释高分辨气相色谱-高分辨质谱法。对于含脂类等大分子物质含量较高的鱼油和脂溶性维生素类产品（如维生素E类、维生素A类和维生素D₃类及其相关产品等），通常采用的方法是使用溶剂直接将10g左右的样品溶解，从而得到试样溶液。然后洗入分液漏斗，每次加入适量（100mL～150mL）浓硫酸，轻微振荡，静置一天左右分层，弃去硫酸层，根据硫酸层颜色的深浅重复操作2～4次，直到硫酸层的颜色变浅或无色为止。将正己烷层经无水硫酸钠脱水后，用浓缩器浓缩至1mL～2mL。之后配合多层硅胶柱配合碱性氧化铝柱、弗罗里硅土柱或活性炭柱的多步骤前处理过程。若为固态样品，则需先使用索氏提取或快速溶剂萃取仪提取后，再进行浓硫酸处理。

由于硫酸碳化中需要使用大量的浓硫酸，可处理的样品质量有限，在实际检测过程中称取样品质量一般不会超过10g。二恶英分析属于超痕量分析，样品中二恶英浓度级别可达ppt～ppq级，样品称取量直接影响到上机时仪器的响应水平，对仪器检出限影响很大。在样品可处理的前提下，称取的质量越大，样品在仪器上响应水平越高，检测结果越准确。目前的方法进行样品前处理时，称样质量受到很大限制。

在实际操作上，由于硫酸碳化时溶液极易形成乳胶体状态，静置分层的等待时间比较长，且浓硫酸属于危险试剂，使用过程中存在巨大的潜在风险的同时，在碳化中会产生二氧化硫等有害气体严重影响操作者的身体健康，产生的强酸性的废液，处理不当很容易造成污染环境。若降低浓硫酸的使用量则会造成前期净化不完全，从而影响后续净化过程，最终导致样品净化不彻底而影响上机检测。

目前，也有使用酸性硅胶法可以取代酸烧的方法，即用浓硫酸和活化好的硅胶按一定比例配制成酸性硅胶，使用酸性硅胶碳化样品中的大分子物质，此法虽安全性高，但处理样品的量同样有限，且硅胶活化过程中若处理不当极易产生二恶英残留，在大量使用时会污染样品。影响检测结果准确性。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的用于二恶英检测的前净化或预净化方法。

本发明为了解决在检测二恶英时针对脂类等大分子物质含量较高的鱼油和脂溶性维生素类产品必须依赖硫酸碳化方法进行净化，且处理量受限，影响检测结果水平的问题：浓硫酸处理过程中需要使用大量具有高危险性的浓硫酸，处理量不能超过10g，碳化过程中产生二氧化硫等有害气体气体，对操作者存在巨大的安全风险；同时，由于静置分层的等待时间比较长，检测周期延长；样品处理过程中产生的强酸性的废液难以处理，易造成环境污染。

为了解决上述问题，本发明筛选对二恶英特异性吸附作用的活性炭作为吸附剂，在称样量较大的情况下，仍可以安全地使得鱼油和脂溶性维生素类产品含有的大量脂肪等大分子物质在短时间内高效地去除。

根据本发明的改进的用于二恶英检测的前净化或预净化的方法，包括以下主要步骤：

（1）称取20g左右的样品，用50ml的丙酮/正己烷（9:1）溶液溶解；

（2）通过以Wako公司的活性炭（活性炭作为吸附剂、硅胶作为分散剂的成品活性炭）为主要填料的层析柱，使用活性炭的物理吸附性将样品溶液中的二恶英吸附，使二恶英与样品溶液中的脂类等大分子物质分离；

（3）甲苯的洗脱。

根据本发明的方法，选用活性炭作为吸附剂、硅胶作为分散剂的成品Wako活性炭（货号：019-11941），此活性炭原本用于硫酸碳化处理后样品的再净化，本发明经研究发现，此活性炭也可用于鱼油和脂溶性维生素类产品含有的大量脂类等大分子物质的样品的预净化，即可以将样品中绝大多数的大分子杂质除去并富集待检测的二恶英类化合物。

根据本发明的方法，使用活性炭作为吸附剂、硅胶作为分散剂的成品Wako活性炭（货号：019-11941），对于每20g样品，以50ml丙酮/正己烷（9:1）溶液完全溶解，以甲苯淋洗层析柱。本发明研究发现，使用正己烷或丙酮作为唯一试剂溶解样品均无法达到理想效果。若使用正己烷溶解样品，则在二恶英类化合物会与大分子物质一同被洗脱下来，造成甲苯淋洗的收集液内标回收率低，检测结果不准确；若使用丙酮溶解样品，则会使大分子物质去除不完全，造成甲苯淋洗的收集液中大分子物质残留过多，影响后续净化效果。

根据本发明的具体实施方式，所述方法包括以下步骤：称取20g左右的样品，用50ml的丙酮/正己烷（9:1）溶液溶解后，通过以Wako公司的活性炭（活性炭作为吸附剂、硅胶作为分散剂的成品活性炭）为主要填料的层析柱，使用活性炭的物理吸附性将样品溶液中的二恶英吸附，使二恶英与样品溶液中的脂类等大分子物质分离，再通过甲苯的洗脱，在五小时以内得到可以被自动流体控制系统（FMS）完全净化的样品溶液。整个过程没有剧烈化学反应，从而使样品在安全可控环境下完成初步净化。固体样品在经过提取后，该方法同样适用。

本发明将原本只用于硫酸碳化处理后样品的再净化（见说明书）的Wako活性炭赋予了新的功能。在本发明中，样品经过Wako活性炭的特异性吸附后，能够高效、快速、安全地将其中的绝大部分杂质去除，以便于样品的再净化。在二恶英检测分析工作中，鱼油和脂溶性维生素类产品含有大量大分子物质的样品一直是比较难处理的样品基质，浓硫酸碳化过程是样品前处理中最重要但也是最耗时且最不安全的步骤，本发明可以完全取代以往必须依赖浓硫酸碳化的处理方法，该步骤的处理周期从以往的2-3天缩短至3-6小时，大大提高了处理效率，缩短了该类样品的检测周期。与此同时，样品的检出限也大幅降低。

附图说明

图1为本发明实施例所使用的层析柱填料装填示意图。

具体实施方式

实施例1

根据本发明的技术方案，通过吸附与洗脱作用，在五小时以内将二恶英从20g鱼油或脂溶性维生素类产品的样品溶液中分离出来，从而有效的净化样品的处理方法。

本发明以寻找对鱼油和脂溶性维生素类产品中二恶英类化合物具有特异吸附性的物质并摸索与之相适应的试剂配比为目的。本发明在研究过程中，选用几种不同的填料、上样液、洗脱液作为对象进行吸附与洗脱实验。其结果发现，选用Wako公司的活性炭作为填料，浓缩液或液体样品由50ml的丙酮/正己烷（丙酮与正己烷以体积比9:1）进行溶解，使用甲苯作为洗脱液。这样可以在短时间内有效的分离鱼油和脂溶性维生素类产品中的二恶英类化合物，从而达到净化的目的。

1试剂材料

1.1无水硫酸钠：市售的分析纯以上。在600℃温度下处理6h，密封保存

1.2活化硅胶：硅胶（美国Merk公司生产)0.063mm～0.212mm（70～230目）在烧杯中用农残级二氯甲烷（美国J.T.Baker公司生产）洗净，在蒸发皿中摊开，厚度小于10mm。在130℃温度下干燥8h，然后在600℃温度下处理6h，之后装入试剂瓶中密封，保存在干燥器中。

1.3活性炭：市售的日本和光纯药工业株式会社生产(Wako)

1.4配制的混合试剂：丙酮与正己烷以体积比9:1，现配现用

2样品净化

2.1称取液态样品20g，置于150ml鸡心瓶中，加入EPA-1613LCS内标的。

2.2用50ml的丙酮/正己烷（9:1）完全溶解待用。

2.3在层析填充柱底部垫一小团石英棉，由下向上依次填充2cm厚无水硫酸钠，1cm厚活化硅胶，1g活性炭，1cm厚活化硅胶，2cm厚无水硫酸钠。填充完成后，用30～40ml的90%丙酮—正己烷上样液冲洗层析柱，并用洗耳球向层析柱内鼓进空气，重复2～3次直至层析柱中无气泡。（图1）

2.4用20mL的的丙酮/正己烷（9:1）上样液淋洗层析柱，然后将用50mL9的丙酮/正己烷（9:1）完全溶解的样品溶液转移到层析柱上，调节淋洗速度约为2.5mL/min(大约1滴/s)。此步洗脱液弃去。

2.5用250ml甲苯保持淋洗层析柱，洗脱速度约为2.5mL/min(大约1滴/s)。收集洗脱液。

2.6洗脱液完全蒸干后即可进行下步净化。

实施例2

1试剂材料

1.2活化硅胶：硅胶(美国Merk公司生产)0.063mm～0.212mm（70～230目）在烧杯中用农残级二氯甲烷（美国J.T.Baker公司生产）洗净，在蒸发皿中摊开，厚度小于10mm。在130℃温度下干燥8h，然后在600℃温度下处理6h，之后装入试剂瓶中密封，保存在干燥器中。

1.3活性炭：市售的日本和光纯药工业株式会社(Wako)

1.4配制混合试剂：丙酮与正己烷以体积比9:1.

2样品净化

2.1称取固态样品20g，加入EPA-1613LCS内标，用加速溶剂萃取法萃取，萃取液浓缩近干，用50ml的丙酮/正己烷（9:1）溶液复溶后待用。

2.2在层析填充柱底部垫一小团石英棉，由下向上依次填充2cm厚无水硫酸钠，1cm厚活化硅胶，1g活性炭，1cm厚活化硅胶，2cm厚无水硫酸钠。填充完成后，用30～40ml的90%丙酮—正己烷上样液冲洗层析柱，并用洗耳球向层析柱内鼓进空气，重复2～3次直至层析柱中无气泡。(图1)

2.3用20mL的的丙酮/正己烷（9:1）上样液淋洗层析柱，然后将用50mL的丙酮/正己烷（9:1）完全溶解的样品溶液转移到层析柱上，调节淋洗速度约为2.5mL/min(大约1滴/s)。此步洗脱液弃去。

2.4用250ml甲苯保持淋洗层析柱，洗脱速度约为2.5mL/min(大约1滴/s)。收集洗脱液。

2.5洗脱液完全蒸干后即可进行下步净化。

表1活性炭法与硫酸碳化法的处理周期和处理量对比

本发明涉及的样品基质主要包括鱼油、脂溶性维生素类产品，例如维生素E、维生素A和维生素D₃及其相关产品，对于固态样品，在经过提取后，该方法同样适用。样品预净化的周期从以往的2-3天（个别样品可能超过三天）缩短至3-6小时，但样品的处理量翻倍，从不多于10g增至20g以上。

表2硫酸碳化法与活性炭法处理维生素E醋酸酯干粉所得结果对比

以维生素E醋酸酯干粉为例说明固体样品的检测结果。在同样的提取条件下得到提取液，之后分别进行硫酸碳化处理和活性炭处理。将两种方法得到的样品在相同的仪器条件下进行检测，对比两次的结果。由表中结果可知，从回收率上看，两种方法的内标回收率均在80%以上，均合格；从检出限上看，硫酸碳化法处理的样品检出限在0.03pg WHO-TEQ/g到0.19pg WHO-TEQ/g，而活性炭法处理的样品检出限在0.01-0.02pg WHO-TEQ/g范围内；从检出值上看，由于硫酸碳化法检出限较高，部分关键化合物如2,3,7,8-TCDF,2,3,7,8-TCDD,1,2,3,7,8-PeCDD未检出，而活性炭发处理的样品中，上述三种化合物均有检出，分别为0.06pg WHO-TEQ/g，0.03pgWHO-TEQ/g pg和0.03WHO-TEQ/g，检测结果更加准确；从内标峰面积上看，两种方法结果相当，这表明活性炭法完全可以达到传统的硫酸碳化法所得到的内标响应程度。（表2）

表3硫酸碳化法与活性炭法处理维生素E油所得结果对比

以维生素E油为例说明固体样品的检测结果。同一样品分别进行硫酸碳化处理和活性炭处理。将两种方法得到的样品在相同的仪器条件下进行检测，对比两次的结果。由表中结果可知，从回收率上看，两种方法的内标回收率均在70%以上，均合格；从检出限上看，硫酸碳化法处理的样品检出限在0.07-0.36pg WHO-TEQ/g，而活性炭法处理的样品检出限在0.01-0.02pg WHO-TEQ/g范围内，后者检出限比前者低很多；从检出值上看，由于该样品检出值较高，不会收到检出限高低的影响，二者结果相近；从内标峰面积上看，两种方法结果相当，这表明活性炭法完全可以达到传统的硫酸碳化法所得到的内标响应程度。（表3）

表4不同试剂溶解维生素E油所得内标回收率对比（%）

（50mL溶解/上样液+250mL甲苯洗脱液）

本发明经研究发现，不同配比的试剂溶解样品并上样，最终得到的回收率不同。以Wako活性炭作为层析柱主要填料，分别用表中所示三种配比的试剂溶解20g维生素E油样品，分别收集上样液和洗脱液，得到的内标回收率结果如表中所示。用50mL正己烷溶解并上样，上样液的收集液中内标回收率达到20-30%，可见，本应弃去的上样液中含有部分内标，这使得甲苯淋洗液中的内标回收率降低，该组合结果不理想；用50mL丙酮溶解样品并上样，上样液中未检出内标，甲苯洗脱液中内标回收率整体在80%以上，结果满意；用50mL丙酮/正己烷（9：1）溶解样品并上样，上样液中未检出内标，甲苯洗脱液中内标回收率整体在80%以上，结果满意。对比两种内标回收率满意的试剂组合，丙酮作为溶解/上样液时，甲苯洗脱液中含有的残余量要高于丙酮/正己烷(9:1)作为溶解/上样液时甲苯洗脱液中的残余量，对后续净化步骤要求更高，因此丙酮/正己烷(9:1)作为溶解/上样液的预净化效果最好。(表4)。

Claims

1.一种改进的用于二恶英检测的前净化或预净化的方法，包括以下步骤：

（1）称取样品，用丙酮/正己烷（9:1）溶液溶解；

（2）通过以Wako公司的活性炭为主要填料的层析柱，使用活性炭的物理吸附性将样品溶液中的二恶英吸附，使二恶英与样品溶液中的脂类等大分子物质分离；

（3）甲苯的洗脱。

2.根据权利要求1所述的改进的用于二恶英检测的前净化或预净化的方法，其特征在于，在步骤（1）中，每20g样品用50ml的丙酮/正己烷（9:1）溶液溶解。

3.根据权利要求1所述的改进的用于二恶英检测的前净化或预净化的方法，其特征在于，所述样品为鱼油、脂溶性维生素类产品。

4.根据权利要求3所述的改进的用于二恶英检测的前净化或预净化的方法，其特征在于，所述脂溶性维生素类产品为维生素E、生育酚、生育酚醋酸酯、维生素A、维生素D3，维生素A棕榈酸酯或维生素E醋酸酯干粉。