发明内容
基于此,有必要提供一种操作简便、灵敏度高的食品工业废水中二烯丙基三硫醚的分析方法。
本发明的一个方面,提供了一种食品工业废水中二烯丙基三硫醚的分离方法,其包括以下步骤:
a).调节所述食品工业废水的pH小于2,然后加入甲醇混匀,得到混合液,将所述混合液以5mL/min~10mL/min的流速上样至经活化的固相萃取柱;所述食品工业废水与所述甲醇的体积比为(9~11):1;
b).抽干所述固相萃取柱,用第一有机溶剂以2mL/min~2.5mL/min的流速对抽干后的固相萃取柱进行洗脱,得到第一洗脱液;所述食品工业废水与所述第一有机溶剂的体积比为20:(3~5),所述第一有机溶剂为正己烷或正己烷-二氯甲烷混合溶剂。
在其中一个实施例中,所述食品工业废水为大蒜加工和/或大蒜制品生产过程中产生的废水。
在其中一个实施例中,上样前所述固相萃取柱依次用正己烷-二氯甲烷混合溶剂、甲醇和水以5mL/min~6mL/min的流速进行活化。
在其中一个实施例中,所述食品工业废水、活化用的正己烷-二氯甲烷混合溶剂、甲醇和水的体积比为100:(5~6):(5~6):(10~12)。
在其中一个实施例中,所述分离方法中正己烷-二氯甲烷混合溶剂中正己烷与二氯甲烷的体积比为(0.8~1.2):1。
在其中一个实施例中,步骤a)中上样结束后,用水冲洗上样瓶内壁,冲洗液一并倒入经活化的固相萃取柱;所述食品工业废水与冲洗用的水体积比为(9~11):1。
在其中一个实施例中,所述固相萃取柱填料为C18、C8、弗罗里硅藻土中的至少一种。
在其中一个实施例中,步骤b)中得到第一洗脱液后,对所述第一洗脱液进行干燥处理。
在其中一个实施例中,还包括以下步骤:
c).将所述第一洗脱液进行浓缩,得到第一浓缩液,将所述第一浓缩液上样至经活化的层析柱中,然后用第二有机溶剂进行洗脱,得到第二洗脱液,将所述第二洗脱液浓缩后得到第二浓缩液;所述食品工业废水与所述第二有机溶剂的体积比为20:(3~4),所述第二有机溶剂为正己烷-二氯甲烷混合溶剂或正己烷-丙酮混合溶剂,其中,正己烷与二氯甲烷或正己烷与丙酮的体积比为(0.8~1.2):1。
在其中一个实施例中,所述层析柱为硅胶柱,所述硅胶柱用正己烷进行活化,所述食品工业废水、活化用的正己烷体积比为100:(5~6)。
本发明通过调节待测食品工业废水的pH值小于2,并加入一定量的甲醇,以5mL/min~10mL/min的流速上样至固相萃取柱,可以有效地使待测样品中的二烯丙基三硫醚被固相萃取柱吸附、富集;抽干固相萃取柱后,待测废水中大部分杂质被除去,此时用正己烷或正己烷-二氯甲烷混合溶剂以2mL/min~2.5mL/min的流速流经固相萃取柱,能高效地将固相萃取柱上吸附的二烯丙基三硫醚洗脱,实现对成分复杂的食品工业废水中二烯丙基三硫醚的初步分离,使初步分离后的样品能被用于后续检测,从而确定食品工业废水中二烯丙基三硫醚的精确含量,实现对成分复杂、干扰因素众多的食品工业废水中二烯丙基三硫醚的定量分析。
本发明的另一方面,提供了一种食品工业废水中二烯丙基三硫醚的检测方法,其按照前述的分离方法对所述食品工业废水进行前处理,得到待测样,然后按以下步骤进行检测:
将所述待测样进样至气相色谱仪,所述气相色谱仪的进样口温度为210℃~230℃,所述气相色谱仪的升温程序设定如下:设置初始温度为50℃~70℃,保持4min~6min,然后以15℃/min~25℃/min的升温速率升温至110℃,再以5℃/min~15℃/min的升温速率升温至210℃~230℃。
在其中一个实施例中,用质谱仪作为检测器,所述质谱仪的工作条件设定如下:选用电子轰击离子源,离子源温度:220℃~240℃,接口温度:270℃~290℃,四级杆温度:140℃~160℃,全扫模式,扫描范围m/z:30~300,溶剂延迟:2min~4min。
在其中一个实施例中,所述待测样的进样模式为分流模式,分流比为(9~11):1。
在其中一个实施例中,所述待测样的进样量为0.8μL~1.2μL。
在其中一个实施例中,所述气相色谱仪的柱流量为0.8mL/min~1.2mL/min。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。在本发明的描述中,“若干”的含义是至少一个,例如一个,两个等,除非另有明确具体的限定。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明的一个方面,提供了一种食品工业废水中二烯丙基三硫醚的分离方法,包括以下步骤:
a).调节食品工业废水的pH小于2,然后加入甲醇混匀,得到混合液,将混合液以5mL/min~10mL/min的流速上样至经活化的固相萃取柱;食品工业废水与甲醇的体积比为(9~11):1;
b).抽干所述固相萃取柱,用第一有机溶剂以2mL/min~2.5mL/min的流速对抽干后的固相萃取柱进行洗脱,得到第一洗脱液;食品工业废水与第一有机溶剂的体积比为20:(3~5),第一有机溶剂为正己烷或正己烷-二氯甲烷混合溶剂。
调节食品工业废水的pH小于2并加入一定量的甲醇能提升二烯丙基三硫醚的溶解度,使得废水中二烯丙基三硫醚能尽可能的被富集至固相萃取柱上,从而进行后续的分离;此外,当pH小于2时,固相萃取柱对食品工业废水中其他杂质的吸附力有所下降,进而提高了固相萃取的效率,使得经固相萃取的洗脱液中含有更少的杂质。
在一个具体示例中,食品工业废水为大蒜加工和/或大蒜制品生产过程中产生的废水。
在一个具体示例中,上样前固相萃取柱依次用正己烷-二氯甲烷混合溶剂、甲醇和水以5mL/min~6mL/min的流速进行活化,活化后固相萃取柱活性提高,能更好地对二烯丙基三硫醚进行吸附,提高固相萃取效率。
在一个具体示例中,食品工业废水、活化用的正己烷-二氯甲烷混合溶剂、甲醇和水的体积比为100:(5~6):(5~6):(10~12),优选地,体积比为100:5:5:10。
在一个具体示例中,分离方法中所涉及的正己烷-二氯甲烷混合溶剂中正己烷与二氯甲烷的体积比为(0.8~1.2):1。优选地,正己烷与二氯甲烷的体积比为1:1,合适的体积比能提升混合溶剂对固相萃取柱的活化能力以及对二烯丙基三硫醚的洗脱能力,提高固相萃取效率。
在一个具体示例中,步骤a)中上样结束后,用水冲洗上样瓶内壁,冲洗液一并倒入经活化的固相萃取柱;食品工业废水与冲洗用的水体积比为(9~11):1,优选地,体积比为10:1。
在一个具体示例中,所述固相萃取柱填料为C18、C8、弗罗里硅藻土中的至少一种。
在一个具体示例中,步骤b)中得到第一洗脱液后,对第一洗脱液进行干燥处理。
在一个具体示例中,还包括以下步骤:
c).将第一洗脱液进行浓缩,得到第一浓缩液,将第一浓缩液上样至经活化的层析柱中,然后用第二有机溶剂进行洗脱,得到第二洗脱液,将第二洗脱液浓缩后得到第二浓缩液;食品工业废水与第二有机溶剂的体积比为20:(3~4),第二有机溶剂为正己烷-二氯甲烷混合溶剂或正己烷-丙酮混合溶剂,其中,正己烷与二氯甲烷或正己烷与丙酮的体积比为(0.8~1.2):1。本步骤可以进一步除去第一浓缩液中的其他杂质,提高分离后样品的纯度,减少对后续分析过程的干扰,优选地,食品工业废水与第二有机溶剂的体积比为20:3,正己烷与二氯甲烷或正己烷与丙酮的体积比为1:1。
在一个具体示例中,层析柱为硅胶柱,硅胶柱用正己烷进行活化,食品工业废水、活化用的正己烷体积比为100:(5~6),优选地,食品工业废水、活化用的正己烷体积比为20:1。
本发明通过调节待测食品工业废水的pH值小于2,并加入一定量的甲醇,以5mL/min~10mL/min的流速上样至固相萃取柱,可以有效地使待测样品中的二烯丙基三硫醚被固相萃取柱吸附、富集;抽干固相萃取柱后,待测废水中大部分杂质被除去,此时用正己烷或正己烷-二氯甲烷混合溶剂以2mL/min~2.5mL/min的流速流经固相萃取柱,能高效地将固相萃取柱上吸附的二烯丙基三硫醚洗脱,实现对成分复杂的食品工业废水中二烯丙基三硫醚的初步分离,使初步分离后的样品能被用于后续检测,从而确定食品工业废水中二烯丙基三硫醚的精确含量,实现对成分复杂、干扰因素众多的食品工业废水中二烯丙基三硫醚的定量分析。
本发明的另一方面,提供了一种食品工业废水中二烯丙基三硫醚的检测方法,其按照前述的分离方法对食品工业废水进行前处理,得到待测样,然后按以下步骤进行检测:
将待测样进样至气相色谱仪,气相色谱仪的进样口温度为210℃~230℃,气相色谱仪的升温程序设定如下:设置初始温度为50℃~70℃,保持4min~6min,然后以15℃/min~25℃/min的升温速率升温至110℃,再以5℃/min~15℃/min的升温速率升温至210℃~230℃;合适的升温程序有助于样品中各成分更好地分离,使待测物质保留时间附近不会因为存在杂质峰而干扰分析,同时能使色谱峰出峰峰型尖锐,峰宽窄,对称性好,不拖尾,使得分析结果更准确。
在一个具体示例中,用质谱仪作为检测器,质谱仪的工作条件设定如下:选用电子轰击离子源,离子源温度:220℃~240℃,接口温度:270℃~290℃,四级杆温度:140℃~160℃,全扫模式,扫描范围m/z:30~300,溶剂延迟:2min~4min,优选地,溶剂延迟为3min。可以理解,本示例中选择质谱仪作为检测器并非对本方法的检测器选择进行限定,可选地,本方法可以选用气相色谱常用的其他检测器,如热导检测器、电子捕获检测器、氢焰离子化检测器和火焰光度检测器等。
在一个具体示例中,待测样的进样模式为分流模式,分流比为(9~11):1,优选地,分流比为10:1,使用分流模式进样能避免离子源被污染,同时,设置分流比在预设范围可以提高检测的准确性和灵敏度。
在一个具体示例中,待测样的进样量为0.8μL~1.2μL,合适的进样量能使得色谱峰信号强度适中,不至于信号过强而对杂质也产生响应,也不至于信号过弱而基线漂移,影响出峰峰型,导致误差过大,使得分析结果准确性下降。
在一个具体示例中,气相色谱仪的柱流量为0.8mL/min~1.2mL/min,合适的流动相流速能平衡柱效和分析时间,使得分析方法在具备较高柱效的同时,分析时间不会过长,影响分析效率。
以下结合具体实施例和对比例对本发明做进一步详细的说明。可理解,以下实施例所用的仪器和原料较为具体,在其他具体实施例中,可不限于此,例如可以不限于使用Agilent 7890B-5977B气相色谱-质谱联用仪,也不限于使用Agilent HP-5MS色谱柱进行分析。
二烯丙基三硫醚标准物质:纯度≥98%,北京世纪奥科生物技术有限公司气相色谱-质谱联用仪:Agilent 7890B-5977B
色谱柱:Agilent HP-5MS,30m×0.25μm×0.25mm
将如下步骤记作标准实施步骤:
(1)依次用5mL正己烷-二氯甲烷混合溶剂(体积比为1:1)、5mL甲醇、10mL水以5mL/min的流速流经C18固相萃取柱,对其进行活化;
(2)准确量取100mL食品工业废水,并调节pH小于2,然后加入10mL甲醇混匀,得到混合液,将所述混合液以5mL/min的流速上样至经活化的固相萃取柱,上样完毕后,用10mL水冲洗上样瓶内壁,并富集于固相萃取柱中;
(3)抽干固相萃取柱,用20mL正己烷-二氯甲烷混合溶剂(体积比为1:1)以2mL/min的流速进行洗脱,洗脱液经过干燥柱后收集至浓缩管中,经旋转蒸发仪浓缩至1mL,得到浓缩液;
(4)用5mL正己烷活化硅胶层析柱,在液面消失前,将浓缩液转移至硅胶层析柱中,用1mL正己烷-二氯甲烷混合溶剂(体积比为1:1)润洗浓缩瓶,洗涤液一并转移至硅胶层析柱上,然后用15mL正己烷-二氯甲烷混合溶剂(体积比为1:1)洗脱样品,收集于接收瓶中,浓缩后得到待测样品。
(5)将待测样上样至气相色谱-质谱联用仪,气相色谱-质谱联用仪设定如下:
气相色谱:进样口温度为220℃,升温程序设定如下:设置初始温度为60℃,保持5min,然后以20℃/min的升温速率升温至110℃,再以10℃/min的升温速率升温至220℃;
质谱:选用电子轰击离子源,离子源温度:230℃,接口温度:280℃,四级杆温度:150℃,全扫模式,扫描范围m/z:30~300,溶剂延迟:3min。
取3个不同含量的实际废水样品,按照上述标准实施步骤进行前处理和分析,分别作为实施例1、2、3,每个实施例进行三次平行实验:
实施例1
检出平均含量为1.31mg/L,三次平行实验相对标准偏差为5.4%。
实施例2
检出平均含量为2.16mg/L,三次平行实验相对标准偏差为3.5%。
实施例3
检出平均含量为0.246mg/L,三次平行实验相对标准偏差为6.3%。
由实施例1~3的结果可知,本分析方法对二烯丙基三硫醚浓度不同的废水的分析均能适用,且平行实验相对标准偏差较小,具有较好的重复性。
将实施例1~3中所用的废水分别进行加标实验,记作实施例4~6,各实施例均进行三次平行实验,结果如下:
表1
由实施例4~6的结果可知,其加标回收率分别为90.9±2.8%、92.9±2.6%、87.9±5.6%,可见,在废水基质影响的前提下,采用本分析方法中的前处理分离,可得到较好的回收效率。
实施例7空白实验及空白加标实验
取一级水分别做空白实验及空白加标实验,加标量为80μg,所有实验均进行三次平行实验。
三次平行空白实验均未检出二烯丙基三硫醚,反映了本实验过程未引入的目标污染物,实验空白符合分析要求,为后期实际样品的分析提供基础。
三次平行空白加标回收率为83.3~93.2%,由此可见,本方法对目标污染物的回收效率较好,能很好地测定水质样品中二烯丙基三硫醚。
实施例8方法检出限
将8.0μg/mL的样品按照标准实施步骤进行七次平行实验,得出结果后计算七次平行样的测定结果的标准偏差(SD),计算样品溶液检出限(D.L=3.143*SD),根据取样质量m和定容体积V1换算出方法检出限(MDL=D.L*V1/m)。
以取样100mL,浓缩定容至1mL计算,最低检出限为:0.0045mg/L。
表2
实施例9第一有机溶剂的选择
向100mL中一级水中加入80μg二烯丙基三硫醚标样,再加入10mL的甲醇。分别用20mL正己烷、正己烷-二氯甲烷混合溶剂(体积比为1:1)和甲醇淋洗C18柱,每个实验均重复三次。结果显示,正己烷-二氯甲烷混合溶剂(体积比为1:1)的淋洗效果最好,其回收效率为88.7±4.6%,其次为正己烷溶剂,其回收效率为79.1±2.3%,甲醇作为淋洗液效果最差,其回收效率为21.8±8.5%。
实施例10第二有机溶剂的选择
将含有80μg二烯丙基三硫醚的1mL正己烷溶剂转移至硅胶层析柱(市售硅胶SPE小柱,500mg,6mL/pcs,CNW)顶端,分别用30mL正己烷、乙醚、正己烷-乙醚混合溶剂(体积比为1:1)、正己烷-二氯甲烷混合溶剂(体积比1:1)、正己烷-丙酮混合溶剂(体积比为1:1)淋洗硅胶柱,100mL旋蒸瓶收集淋洗液,旋转蒸发至并定容至1.0mL后,仪器分析定量结果显示,正己烷、乙醚、正己烷-乙醚混合溶剂(体积比为1:1)作为淋洗液均显示较差的淋洗效果,其中正己烷为淋洗液时回收率为50.6±1.8%,乙醚为淋洗液时回收率为52.6±33.7%,正己烷-乙醚混合溶剂为淋洗液时回收率为41.±20.8%;正己烷-二氯甲烷混合溶剂(体积比为1:1)和正己烷-丙酮混合溶剂(体积比为1:1)作为淋洗液时具有较好的淋洗效果,其中正己烷-二氯甲烷混合溶剂为淋洗液时回收率为86.8±6.2%;正己烷-丙酮混合溶剂为淋洗液时回收率为89.7±6.1%。
对比例1
采用液-液萃取代替固相萃取,具体步骤如下:向100mL一级水中加入80μg二烯丙基三硫醚,然后分别以10mL正己烷、二氯甲烷、石油醚和乙醚为萃取溶剂,连续萃取三次,共计30mL萃取液,为了防止萃取过程中出现乳化现象,在水相中加入3.0gNaCl。萃取液经无水硫酸钠除去水分后,浓缩定容至1.0mL后上机测定。每个实验重复三次。结果表明,以上萃取溶剂均不能对水体中二烯丙基三硫醚进行有效萃取,正己烷为萃取溶剂时,回收率最高,为36.0±8.3%;石油醚为为萃取溶剂时回收率为33.4±1.8%,二氯甲烷做为萃取溶剂时,其回收率为26.1±2.1%,而乙醚做为萃取溶剂时,回收率仅为13.0±1.0%。由此可见,这些溶剂做为萃取液,其回收效率均低于50.0%,液-液萃取并不适用于本分析方法。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。