CN112229935A - 一种全氟化合物的分析检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全氟化合物的分析检测方法，属于分析检测技术领域。该方法先利用聚吡咯纳米纤维分离、富集全氟化合物，然后采用液相色谱串联质谱检测，可实现对食品接触材料、食品等含有的全氟化合物进行检测。本发明通过利用聚吡咯纳米纤维固相萃取柱可高效、快速吸附样品中的PFCs，达到去除干扰，浓缩富集的作用，方法操作简单、快速、减少了有机溶剂使用量。

Description

一种全氟化合物的分析检测方法
技术领域
本发明属于分析检测技术领域，具体涉及一种全氟化合物的分析检测方法。
背景技术
全氟化合物（PFCs）是一系列以4-14个碳原子的烷基链为基本支架，其中氢原子全部被氟原子取代，并带有不同功能基团的化合物的总称。PFCs有优良的热稳定性、化学稳定性、高表面活性以及很强的疏水、疏油特性，被大量用于化工、纺织、皮革和炊具制造等领域。
研究表明，PFCs具有肝脏毒性、遗传毒性、神经毒性以及发育毒性等多种毒性，而且很难在环境和生物体内发生降解，已经严重威胁人类生存环境及身体健康。2011年，欧盟委员会将全氟辛烷磺酸盐（PFOS）认定为持久性有机污染物（POPs），建议禁止生产及销售。2017年，REACH法规将全氟辛酸、全氟壬酸、全氟癸酸、全氟十一酸、全氟十四酸等PFCs 列入高关注物质清单。因此，建立稳定、准确、快速的全氟化合物的分析检测方法十分重要。
CN201410274002.X公开了一种基于聚吡咯纳米纤维膜高效分离富集以及检测样品中碘的方法，CN201510441954.0公开了聚吡咯纳米纤维作为一种导电材料的制备方法，CN201310322669.8公开了聚吡咯纳米纤维作为一种具备导电性和荧光性的材料的制备方法，至今还未见有关文献公开利用聚吡咯纳米纤维作提取剂提取PFCs并进行分析检测的方法。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种全氟化合物的分析检测方法。
为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种全氟化合物的分析检测方法，包括以下步骤：
步骤1，对待检样品进行预处理，得到待检试样；
步骤2，采用填料为聚吡咯纳米纤维的固相萃取柱对待检试样进行富集；
步骤3，收集固相萃取柱富集的待检试样，采用液相色谱串联质谱进行检测，通过二级离子碎片的丰度比定性，外标工作曲线定量；
所述液相色谱串联质谱中液相色谱和质谱条件分别为：
（1）液相色谱条件
色谱柱：ACQUITY UPLC BEH C18色谱柱，型号为2.1 mm×100 mm、1.7 µm
流动相：流动相A为5 mM乙酸铵水溶液，流动相B为甲醇
梯度程序：0 min, 50% B; 1 min, 50% B; 4 min, 90 % B; 8 min, 98 % B; 9 min,98% B; 10 min, 50 % B
进样量：2 µL；流速：0.3 mL/min；柱温：30oC；
（2）质谱条件
离子化模式：电喷雾双喷离子源，正离子模式（Dual AJF ESI-）；
质谱扫描方式：多反应监测（MRM）；
雾化器压力：15 psi；
气体温度：230oC；气体流速：4 L/min；
鞘气（N2）温度：350oC；鞘气（N2）流速：12 L/min；
毛细管电压：2500 V。
进一步地，所述待检样品为食品、食品接触材料、生物样品或环境水样。
进一步地，所述待检样品为食品或食品接触材料，预处理是将待检样品用有机溶剂进行提取，提取液经氮气吹干、水复溶后得到待检试样。
进一步地，所述待检样品为生物样品，预处理是将生物样品进行蛋白沉淀或离心后得到待检试样。
进一步地，步骤2中所述填料为聚吡咯纳米纤维的固相萃取柱在富集待检试样前需要分别用甲醇和水活化。
进一步地，步骤3中采用洗脱液收集固相萃取柱富集的待检试样，洗脱液为0.1 M乙酸铵溶液、0.4 M乙酸溶液和甲醇的混合溶液，三种溶液比例为1:4:95。
进一步地，所述全氟化合物包括全氟十八烷酸、全氟十六烷酸、全氟十四烷酸、全氟十三烷酸、全氟十二烷酸、全氟癸烷磺酸钠、全氟十一烷酸、全氟癸酸、全氟辛烷磺酸钠、全氟壬酸、全氟辛酸、全氟己烷磺酸钠、全氟庚酸、全氟己酸、全氟丁烷磺酸钾、全氟戊酸和全氟丁酸。
本发明中，聚吡咯纳米纤维对PFCs有强吸附作用，主要原因如下：一是聚吡咯杂环上的N带正电荷，其合成时掺杂的Cl-容易解离出来，有阴离子交换作用；二是聚吡咯可以和PFCs形成分子间氢键；三是聚吡咯纤维对PFCs存在π-π电子共轭作用。
本发明公开的高效分离、富集PFCs的检测方法与现有技术相比有益效果在于：
（1）本发明中的聚吡咯纳米纤维的制备方法简单、成本低，可以规模化量产。
（2）本发明中利用聚吡咯纳米纤维固相萃取柱可高效、快速吸附样品中的PFCs，达到去除干扰，浓缩富集的作用，方法操作简单、快速、减少了有机溶剂使用量。
（3）本方法将可高效富集PFCs的聚苯乙烯纳米纤维与液相色谱串联质谱联用，大大提高了方法的灵敏度与重现性。
附图说明
图1 为聚吡咯纳米纤维的扫描电镜图。
图2 为聚吡咯纳米纤维的透射电镜图。
图3 为聚吡咯纳米纤维的红外光谱图。
图4 为高效液相色谱串联质谱检测17种PFCs的提取离子色谱图。
具体实施方式
本发明以聚苯乙烯为模板合成了聚吡咯纳米纤维，提供了一种基于聚吡咯纳米纤维的高效分离、富集PFCs的方法，并采用高效液相色谱-串联质谱对富集得到的PFCs进行检测。在本发明的一个具体实施例中，通过分析烧烤纸、微波炉爆米花等食品接触材料与鸡肉、牛肉等食品中17种PFCs，验证聚吡咯纳米纤维对PFCs的提取性能。
所述的聚吡咯纳米纤维，制备方法为：将聚苯乙烯溶解在四氢呋喃中，形成静电纺丝液，利用静电纺丝技术将所述溶液纺成纳米纤维，将其冲洗干净后，加入适量的吡咯单体溶液和氧化剂（FeCl3）溶液，在室温下，通过原位聚合形成聚吡咯并附着在聚苯乙烯纳米纤维表面，形成聚吡咯纳米纤维。所述的吡咯单体与氧化剂溶液的摩尔质量比为1:2。
具体地：用四氢呋喃和N,N-二甲基甲酰胺（体积比为4:6）混合溶液溶解适量聚苯乙烯，使其质量浓度为10%（m/V），利用高压静电纺丝技术将溶液制备成聚苯乙烯纳米纤维。分别配置吡咯水溶液和氯化铁水溶液。用乙醇将聚苯乙烯纳米纤维活化，用纯水清洗后，放入吡咯溶液中，剧烈震荡致聚苯乙烯纳米纤维分散开，超声30 min。加入氯化铁溶液，剧烈震荡摇匀，超声30min，然后用足量的纯水清洗，最后用适量乙醇清洗，然后烘干，得到聚吡咯纳米纤维。所制得的聚吡咯纳米纤表征如图1-图3所示。
聚吡咯纳米纤维固相萃取柱的装填与活化：
称取10mg聚吡咯纳米纤维，均匀的送至固相萃取柱下端，压紧。取200μL甲醇，加入固相萃取柱底部，用气密性注射器将甲醇压出固相萃取柱，取400μL水，过固相萃取柱。待用。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但不应理解为对本发明的限制。在未背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。实施例中未注明具体条件的实验方法及未说明配方的试剂均为按照本领域常规条件。
实施例1
用甲醇为溶剂配制PFCs浓度为1000 ng/mL的中间液，称取1 g（精确至0.0001 g）空白样品至150 mL三角烧瓶，加入PFCs标准混合液，加入40 mL甲醇，置于85○C水浴中回流提取20 min，转移至离心管中，氮吹至干，用2 mL纯水复溶，过0.22 µm滤膜。将过滤后的溶液全部转至聚吡咯纳米纤维固相萃取柱，缓慢通过，用200 μL乙酸铵、乙酸和甲醇混合溶液洗脱。进液相色谱串联质谱检测。
表1 17种全氟化物的线性范围、回归方程、相关系数和检出限
Figure 931250DEST_PATH_IMAGE001
由上表可知，绘制的标准曲线在线性范围内线性关系良好，相关系数大于0.99。
表2 17种PFCs的加标回收率与精密度
Figure 721352DEST_PATH_IMAGE002
由上表可知，本发明的方法具有较好的回收率与精密度。
实施例2
选用2种食品防油纸和2种微波爆米花包装袋作为检测样品。防油纸用剪刀剪成0.5 cm×0.5 cm的碎片，混匀。将微波爆米花包装袋中的内容物清理干净，去除样品外层的印刷涂层，并清洗包装袋上粘连的油脂等，烘干，用剪刀剪成0.5 cm×0.5 cm的碎片，混匀。称取1g（精确至0.0001 g）剪碎混匀的样品至150 mL三角烧瓶，加入40 mL甲醇，置于85○C水浴中回流提取20 min，转移至离心管中，氮吹至干，用2 mL纯水复溶，过0.22 µm滤膜。将过滤后的溶液全部转至聚吡咯纳米纤维固相萃取柱，缓慢通过，用200 μL洗脱液洗脱。进液相色谱串联质谱检测。
表3 食品接触材料样品中PFCs检测结果
Figure 475681DEST_PATH_IMAGE003
由上表可知，本发明的检测方法可有效检测出食品接触材料中全氟化合物的含量。
实施例3
选用鸡肉、羊肉、猪肉、牛肉4种肉制品，制成肉糜，称取5 g样品，加入5 mL水、10 mL乙腈和30μL盐酸，振摇10 min，加入2 g氯化钠，振摇10 min，5000 rpm离心10 min。移取上层乙腈溶液，氮吹至干，用2 mL纯水复溶，过0.22 µm滤膜。将过滤后的溶液全部转至聚吡咯纳米纤维固相萃取柱，缓慢通过，用200 μL洗脱液洗脱。进液相色谱串联质谱检测。
表3 肉制品中PFCs检测结果
Figure 947114DEST_PATH_IMAGE004
由上表可知，本发明的检测方法可有效检测出食品中全氟化合物的含量。

Claims (7)

1.一种全氟化合物的分析检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，对待检样品进行预处理，得到待检试样；
步骤2，采用填料为聚吡咯纳米纤维的固相萃取柱对待检试样进行富集；
步骤3，收集固相萃取柱富集的待检试样，采用液相色谱串联质谱进行检测，通过二级离子碎片的丰度比定性，外标工作曲线定量；
所述液相色谱串联质谱中液相色谱条件和质谱条件分别为：
（1）液相色谱条件
色谱柱：ACQUITY UPLC BEH C18色谱柱，型号为2.1 mm×100 mm、1.7 µm
流动相：流动相A为5 mM乙酸铵水溶液，流动相B为甲醇
梯度程序：0 min, 50% B; 1 min, 50% B; 4 min, 90 % B; 8 min, 98 % B; 9 min,98% B; 10 min, 50 % B
进样量：2 µL；流速：0.3 mL/min；柱温：30oC；
（2）质谱条件
离子化模式：电喷雾双喷离子源，正离子模式
质谱扫描方式：多反应监测
雾化器压力：15 psi
气体温度：230oC，气体流速：4 L/min
鞘气N2温度：350oC，鞘气N2流速：12 L/min
毛细管电压：2500 V。
2.根据权利要求1所述的分析检测方法，其特征在于：所述待检样品为食品、食品接触材料、生物样品或环境水样。
3.根据权利要求2所述的分析检测方法，其特征在于：所述待检样品为食品或食品接触材料，预处理是将待检样品用有机溶剂进行提取，提取液经氮气吹干、水复溶后得到待检试样。
4.根据权利要求2所述的分析检测方法，其特征在于：所述待检样品为生物样品，预处理是将生物样品进行蛋白沉淀或离心后得到待检试样。
5.根据权利要求1所述的分析检测方法，其特征在于：步骤2中所述填料为聚吡咯纳米纤维的固相萃取柱在富集待检试样前需要分别用甲醇和水活化。
6.根据权利要求1所述的分析检测方法，其特征在于：步骤3中采用洗脱液收集固相萃取柱富集的待检试样，洗脱液为0.1 M乙酸铵溶液、0.4 M乙酸溶液和甲醇的混合溶液，三种溶液比例为1:4:95。
7.根据权利要求1所述的分析检测方法，其特征在于：所述全氟化合物包括全氟十八烷酸、全氟十六烷酸、全氟十四烷酸、全氟十三烷酸、全氟十二烷酸、全氟癸烷磺酸钠、全氟十一烷酸、全氟癸酸、全氟辛烷磺酸钠、全氟壬酸、全氟辛酸、全氟己烷磺酸钠、全氟庚酸、全氟己酸、全氟丁烷磺酸钾、全氟戊酸和全氟丁酸。
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