塑料桶裝食用油中鄰苯二甲酸酯固相萃取方法研究

胡銀川，李明元，謝 暉，邱一雯

(西華大學生物工程學院，四川成都 610039)

塑料桶裝食用油中鄰苯二甲酸酯固相萃取方法研究

胡銀川，李明元*，謝 暉，邱一雯

(西華大學生物工程學院，四川成都 610039)

為了準確檢測塑料桶裝食用油中鄰苯二甲酸酯污染程度，利用響應面法對食用油中的鄰苯二甲酸酯的固相萃取條件進行優化。探討了不同洗脫劑、洗脫體積、洗脫速率、弗羅里硅土與樣品比例對鄰苯二甲酸酯固相萃取的影響。在單因素的基礎上，對洗脫劑、洗脫體積、洗脫速率3個因素進行Box－Behnken設計，以食用油中鄰苯二甲酸酯萃取量為響應值，通過響應面分析法對固相萃取條件進行優化。經實驗確定的最佳萃取條件為:丙酮正己烷濃度42%，洗脫體積49mL，洗脫速率8r/min;在5、10、15mg/kg的添加水平，鄰苯二甲酸酯的加標回收率在94.67%～101.83%之間，相對標準偏差在1.78%～2.77%之間。響應面法優化后的鄰苯二甲酸酯回收率有較大的提高。

固相萃取，鄰苯二甲酸酯，食用油，GC－MS，響應曲面法

鄰苯二甲酸酯類(PAEs)是塑料工業中普遍使用的一類化學物質，主要用作增塑劑和軟化劑，其作用是增大塑料的可塑性和韌性，提高塑料的強度［1］。PAEs在塑料中為游離狀態，極易遷移到食品中［2］。PAEs是脂溶性物質，一旦進入人體，便很快積蓄在脂肪組織里，富集在人體內，不易排泄出去［3－4］。研究表明，PAEs的急毒性作用雖不明顯，但可引起肝、腎、肺及心臟、生殖等多組織系統的中毒，其中以雄性生殖系統損害最為明顯［5－6］。塑料桶裝食用油在使用過程中，PAEs會從塑料中溶出、并遷移到食用油中。食用油基質復雜、干擾眾多，PAEs含量少，采用恰當的前處理減少干擾，是分析檢測食用油中PAEs含量的關鍵。固相萃取(SPE)是一種發展最快的樣品凈化前處理技術，其原理簡單，操作簡便，省時。樣品首先通過活化過的固相小柱，固相吸附劑將目標化合物保留在柱上，然后用少量的有機溶劑洗脫下來。響應面設計能迅速、可靠、簡易地對影響萃取過程中的因子水平及其交互作用進行優化與評價。本實驗利用Design－Expert 7.1.3軟件對食用油中PAEs固相萃取條件進行優化，為檢測食用油中PAEs含量提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

塑料桶裝食用油 存放兩年;正己烷、丙酮、無水硫酸鈉 分析純，成都科龍試劑化工廠;乙腈 色譜純，成都科龍試劑化工廠;弗羅里硅土、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)、鄰苯二甲酸二－(2－乙基己基)酯(DEHP) 上海安譜科學儀器有限公司;超純水。

表1 PAEs的線性范圍、相關系數、線性方程及檢出限

馬弗爐 深圳中達電爐廠;電子天平 上海精科天平有限公司;層析柱 上海華美實驗儀器廠;恒流泵 上海青浦滬西儀器廠;旋轉蒸發儀 上海亞榮生化儀器廠;氮氣吹掃儀 上海天呈科技有限公司;0.45μm微孔濾頭 天津津騰實驗設備有限公司;氣相色譜－質譜聯用儀 日本島津公司 GCMSQP2010，NIST05.LIB標準庫。

1.2 實驗方法

1.2.1 萃取工藝 在200×10mm的玻璃層析柱內放入少許脫脂棉，從下到上依次分別加入0.5g無水硫酸鈉、3.5g經灼燒和活化后的弗羅里硅土和0.5g無水硫酸鈉，敲擊層析柱使其裝填均勻，再放入少許脫脂棉。加10m L含5%(V/V)丙酮正己烷溶液淋洗吸附劑，去除吸附劑中的極性雜質;然后用30m L正己烷淋洗以備用于樣品處理。

稱取食用油樣品2g，移入25m L容量瓶中后用正己烷溶解定容至25m L，然后將溶液通過自制的弗羅里硅土固相萃取柱富集，棄去流出液;用49m L的42%(V/V)丙酮正己烷混合溶液以8 r/m in洗脫吸附在柱上的PAEs，收集洗脫液于50m L圓底燒瓶中，于55℃旋轉蒸發濃縮至5m L，然后用氮氣流吹干，再用乙腈溶解并定容至2m L，混勻，0.45μm微孔濾膜過濾，供 GC－MS 分析［7］。

1.2.2 色譜和質譜條件 色譜柱:DB－5TH彈性石英毛細管柱(15m×0.25mm×0.10μm);載氣為高純度氦氣，載氣流速1m L/m in;進樣口溫度:250℃;柱溫條件為初始溫度150℃，保持1min，以60℃/min升溫至240℃，保持1m in，以40℃/min升溫至260℃，保持5m in。進樣量1μL;分流進樣，分流比50∶1。

電子轟擊(EI)離子源;電離能量70eV;離子源溫度230℃;四極桿溫度150℃;接口溫度280℃;全掃描(SCAN)與離子監測方式(SIM)采集模式，全掃描范圍:40～400m/z，DBP和DEHP的定量離子均為149。

1.2.3 標準曲線的制作 取DBP和DEHP的混合標準系列溶液(1.0、2.0、5.0、10.0、50.0mg/L)，按照上述色譜和質譜條件進行分析，外標法定量。每次進樣 1μL，平行測定 3次，以峰面積 y對濃度x(mg/L)進行線性回歸，得到回歸方程和相關系數，見表1。

1.2.4 單因素實驗 在其它條件相同的情況下，分別考察不同的洗脫劑、洗脫速率、洗脫體積、弗羅里硅土與食用油比例對食用油中PAEs固相萃取的影響。

1.2.5 響應面實驗設計 通過單因素實驗確定影響食用油中PAEs固相萃取的關鍵因素，以食用油中PAEs萃取量為響應值，采用響應面法對關鍵因素進行中心組合設計實驗，從而確定優化條件。

2 結果與討論

2.1 單因素實驗

2.1.1 洗脫劑對PAEs萃取的影響 在洗脫速率24 r/min，洗脫體積20m L，弗羅里硅土與食用油比例為3.5∶2條件下，根據與正己烷的互溶性、PAEs在正相固定相的極性強弱選擇丙酮正己烷濃度(體積比)分別為 10%、20%、30%、40%、50%作洗脫劑對PAEs固相萃取。

圖1 洗脫劑對PAEs萃取的影響

由圖1可知，本實驗考察了不同濃度的丙酮正己烷混合洗脫劑對PAEs的洗脫效果影響。實驗表明，10%、20%、30%的丙酮正己烷混合溶液不能將萃取柱上的PAEs完全洗脫下來，而40%的丙酮正己烷混合溶液可以完全將目標物洗脫出。

2.1.2 洗脫體積對PAEs萃取的影響 以40%的丙酮正己烷混合溶液為洗脫劑，在洗脫速率24r/min，弗羅里硅土與食用油比例為3.5∶2下，考察洗脫劑體積對PAEs固相萃取的影響。

圖2 洗脫體積對PAEs萃取的影響

洗脫體積是影響固相萃取的一個重要因素，洗脫體積太小，不能把目標物質完全洗脫下來;洗脫體積太大，不僅浪費洗脫試劑，而且可能將更多的干擾物質洗脫出，對目標物檢測帶來干擾。由圖2可知，當洗脫體積為40m L時，已可將目標物完全洗脫出來，當超過40m L時，隨著洗脫體積增加，PAEs含量略有降低。

2.1.3 洗脫速率對PAEs萃取的影響 以40%的丙酮正己烷混合溶液為洗脫劑，在洗脫體積40m L，弗羅里硅土與食用油比例為3.5∶2下，考察洗脫速率對PAEs固相萃取的影響。

洗脫速率太快，洗脫劑不能與目標物質完全作用，難以把目標物完全洗脫下來;洗脫速率太慢，增加了目標物與環境的接觸時間，并且洗脫劑不能順利地將PAEs從小柱中帶出。由圖3可知，當洗脫速率為6 r/m in時，PAEs含量最大，當超過6 r/m in時，隨著洗脫速率的增加，PAEs含量降低。

表4 模型可信度分析

圖3 洗脫速率對PAEs萃取的影響

圖4 弗羅里硅土與食用油比例對PAEs萃取的影響

2.2 響應面分析及結果

根據Box－behnken中心組合設計原理，選取相關性密切的丙酮正己烷濃度、洗脫速率、洗脫體積3因素，按表2的因子編碼及水平進行食用油中PAEs固相萃取條件的響應面模型優化，實驗設計及結果見表3，模型可信度分析見表4。

表2 Box－Behnken設計實驗因素水平及編碼值

利用Design－Expert 7.1.3軟件對表3的實驗結果進行多元回歸擬合，獲得DBP含量(Y1)、DEHP含量(Y2)對丙酮正己烷濃度(X1)、洗脫速率(X2)、洗脫體積(X3)的二次多項回歸模型方程為:

表3 Box－Behnken實驗設計及結果

由表4可知，DBP和DEHP模型P值均小于0.0001，表明兩模型是極顯著的，回歸方程描述因子與響應值之間的關系時，其因變量與全體自變量之間的線性關系顯著，即這種實驗方法是可靠的;兩模型失擬項P值分別為0.1007和0.1549，失擬項均不顯著，表明所建模型擬合性好，實驗誤差小;DBP和DEHP回歸模型的復相關系數R2分別為0.9962、0.9977，校正系數分別為0.9913、0.9949，其值越接近1，說明此模型越能預測其響應值。信噪比分別為38.529和60.411，均大于4，是合意的，表明有很強的信號。Y的變異系數CV表示實驗的精確度，CV值越低表示實驗可靠性越高，本實驗的CV值分別為1.89和1.25，均較低，說明實驗操作可信。綜上表明，該模型能很好地解釋響應值的變化。

2.3 驗證實驗

通過軟件Design Expert 7.1.3優化PAEs固相萃取條件得到的理論最佳值為:丙酮正己烷濃度為41.50%、洗脫體積為48.55m L、洗脫速率為7.58r/min，得出的預測值DBP含量26.95mg/kg、DEHP含量17.54mg/kg。考慮實驗的可操作性，選取丙酮正己烷濃度為42%、洗脫體積為49m L、洗脫速率為8r/min。根據以上條件進行驗證實驗，得到的實際值為:DBP含量26.92mg/kg，DEHP含量17.78mg/kg，相對誤差小于10%，說明響應面法優化PAEs固相萃取條件是可行的。

2.4 回收率實驗

采用加標回收實驗評價本方法的可靠性，對樣品進行了高、中、低3個不同水平的標準品添加回收實驗，每一水平分別做3次平行實驗，計算平均回收率和標準偏差。稱取9份2g混合均勻食用油樣品，事先測定樣品的背景值。加入5、10、15mg/L的PAEs混合標準溶液2m L，按照前處理方法進行處理，測定含量，結果見表5。由表5可知，PAEs的3個不同水平的標準品添加回收實驗回收率在94.67%～101.83%之間，標準偏差在1.78%～2.77%之間，說明本方法準確可靠。

表5 加標回收實驗結果

3 結論

利用響應面分析法能快捷有效地對PAEs的固相萃取條件進行優化。本實驗得出PAEs的最佳固相萃取條件為丙酮正己烷濃度42%，洗脫體積49m L，洗脫速率 8 r/m in，DBP 萃取量 26.92mg/kg，DEHP萃取量17.78mg/kg，與優化前單因素實驗結果相比，有較大提高。在 5、10、15mg/kg添加水平，PAEs的回收率在94.67%～101.83%之間，相對標準偏差1.78%～2.77%，本方法準確可靠。

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Study on the solid phase extraction method of PAEs in plastic bottled edible oil

HU Yin－chuan，LI Ming－yuan*，XIE Hui，QIU Yi－wen

(College of Bioengineering，Xihua University，Chengdu 610039，China)

In order to accurately detect the pollution of phthalic acid esters in plastic bottled edible oil，soild phase mircroextraction condition was studied by response surface methodology.The effects of different elution solvents，elution volumes，elution rates and ratio Florisil on yield of extraction of PAEs were discussed.The Box－Behnken design was applied to fit a response surface function，which based on the one－variable－at－time design.The optimal levels were as follows:the ratio of acetone to hexane was 42%，the elution volumes was 49m L，the elution rate was 8r/m in.The recovery rate of the phthalic acid esters at5，10，15mg/kg addition were ranged from 94.67%to 101.83%，the relatively standard deviation was in 1.78%～2.77%.The Box－Behnken can be used on the extraction of PAEs from cooking oil，and the result was better than that in the one－variable－at－time design.

SPE;PAEs;cooking oil;GC－MS;response surface methodology

TS207.3

A

1002－0306(2011)08－0404－04

2010－07－27 *通訊聯系人

胡銀川(1985－)，男，碩士研究生，研究方向:食品衛生安全。

四川省教育廳自然科學重點項目四川省食品生物技術重點實驗室開放基金(SZJJ2009－013);西華大學研究生創新基金(YCJJ200940)。