固相萃取－高效液相色譜測定地表水中丙烯酰胺

王 燕，龍加洪，許雄飛，瞿白露，莫 婷

（長沙市環境監測中心站，湖南長沙410001）

丙烯酰胺為白色透明片狀晶體，易溶于水，強極性，不易去除。可通過被污染的水體由消化系統進入人體，對人體具有神經毒性、生殖毒性，并會對人大腦以及中樞神經系統造成損害［1］。丙烯酰胺已被證實可能與多種癌癥有關聯［2－3］，世界衛生組織（WHO）對聚丙烯酰胺使用時的投加量做出了嚴格限制，即每升水中投加量不得超過1mg［4］。我國對其在飲用水及飲用水源地中的水質標準限定為0.5 μg/L［5－6］。目前，食品行業對于丙烯酰胺的測定方法研究深入，一是將樣品溴化衍生化后用氣質聯用測定，二是固相萃取后高效液相色譜－質譜法［7－8］。環境監測部門采用的是國際上常用的溴化衍生方法［9－10］，即將丙烯酰胺轉化為2，3－二溴丙酰胺后，再進行氣相色譜測定［6］。現有文獻［11］將該方法的衍生化條件優選，提高了方法的穩定性。上述各種方法中，溴化衍生化耗時耗力，且溴化條件難以把握、樣品基體干擾復雜；而固相萃取高效液相色譜－質譜法多用于食品行業，目前環境監測部門液相色譜質譜聯用儀普及不廣泛，故固相萃取高效液相色譜－質譜法在水質分析中的應用實現也相對困難。本文綜合考慮，選用固相萃取－液相色譜法對地表水及飲用水中丙烯酰胺的測定進行探討，選擇適合的固相萃取小柱，優化固相萃取條件、確定方法檢出限，通過準確度、精密度等試驗，建立水中丙烯酰胺新的測定方法。

1 實驗部分

1.1 儀器和試劑

1.1.1 儀器

液相色譜儀日本島津LC－20AT，配有二極管陣列（PDA）；液相色譜柱Shim－Pack VP－ODS 150mm×4.6mm，5μm；

固相萃取儀Auto Trace（美國Caliper）；氮吹儀OA－SYS（美國）；

固相萃取柱CARB（500mg）；

1.1.2 試劑

丙烯酰胺標準溶液（1 000μg/mL，CH3OH）；甲醇色譜純試劑；超純水。

1.2 液相色譜條件

流動相：V（甲醇）：V（純水）＝20：80，柱流速0.3mL/min，甲醇輸液泵壓力3.6MPa，柱溫40℃，PDA波長掃描范圍190～250nm；進樣量20uL。

1.3 樣品采集

采集樣品時，將樣品緩緩注入500mL棕色玻璃瓶中，直到少量樣品溢出，加蓋并用錫箔紙密封。盡快分析，如不能及時分析，應將樣品儲存于4℃冰箱中保存。

1.4 樣品處理

1.4.1 固相萃取柱的活化：用10mL甲醇和10mL超純水依次對固相柱進行活化。

1.4.2 樣品加載：將樣品澄清后，以1.0mL/min的速度加載500mL于固相柱上，流出液棄去。

1.4.3 固相萃取柱的洗脫：用10mL甲醇以1.0mL/min的速度分3次洗脫（第1次3mL，第2次4mL，第3次3mL），收集流出液于氮吹瓶中，備用。

1.4.4 洗脫液的濃縮：將以上洗脫液在45℃水浴條件下用氮吹儀濃縮至1mL，定容至2mL待測。

2 結果與討論

2.1 固相萃取柱和洗脫劑的確定

考慮到丙烯酰胺為親水性極性有機物，選擇固相萃取柱時傳統的C18反相柱是不可取的，只能考慮物理吸附富集柱。本實驗比較了活性碳柱（CARB）、EPS專用柱和多孔性硅藻土柱的處理效果，加標水樣質量濃度為0.5μg/L和1.0μg/L時，多孔性硅藻土、EPS專用柱和CARB的加標回收率如表1，根據實驗結果選擇CARB作為最終前處理固相萃取柱。

表1 固相萃取柱選擇實驗結果

固相萃取洗脫劑有很多種，實驗室常用的有甲醇、丙酮、乙酸乙酯等。丙酮在液相色譜上的出峰時間與丙烯酰胺接近，對其定性定量造成嚴重干擾；乙酸乙酯沒有甲醇極性強，對丙烯酰胺洗脫效率不高，實驗結果如圖1，故選擇甲醇作為洗脫劑。

圖1 洗脫條件選擇

2.2 加載樣品速度的選擇

對500mL質量濃度為1.0μg/L的加標水樣進行樣品加載速度比較，0.5mL/min和1.0mL/min的富集效率接近，分別為64%和62%，2.0mL/min的富集效率明顯降低為41%，5.0mL/min的富集效率為10%，很不滿意，結果如圖2。綜合考慮回收率和耗時，選擇1.0mL/min的樣品加載速度。

圖2 洗脫速度選擇

2.3 洗脫條件選擇

活性碳柱粒度較其他柱子大，且孔隙小而密。因此在洗脫時速度不宜過快，否則影響回收率。多個活性碳柱的洗脫速度比較，速度在0.5～1.0mL/min時，回收率滿意，速度超過1.0mL/min回收率明顯降低。洗脫劑甲醇用量也直接影響回收率的高低，分別比較用量為5，8，10，20mL的甲醇洗脫，結果表明用量過低回收率無法滿足要求，當用量為10mL以上回收率滿意，實驗結果如圖1。綜合考慮最終確定洗脫速度為1.0mL/min，甲醇洗脫量為10mL分3次完成（第1次3mL，第2次4mL，第3次3mL）。

由于丙烯酰胺是親水性極強的物質，在洗脫過程中未加入吹干程序，直接將含水洗脫液在45℃水浴下緩慢通氮氣吹至1mL左右定容待測。這是為了避免目標物的損失。

2.4 標準曲線和方法檢測限

配制丙烯酰胺質量濃度分別為0.10，0.25，0.50，0.75，1.00μg/mL 的標準溶液經色譜分析后，以標液質量濃度為橫坐標，以標液響應值為縱坐標得標準曲線線性回歸方程y＝71 779.1x＋286.8，r＝0.999 1，結果表明在0.10～1.00μg/mL的質量濃度范圍內線性相關性良好。

重復測定8次低含量丙烯酰胺加標樣品計算標準偏差，取3倍s值為檢測限（LOD）［12］。經計算本方法LOD為0.2μg/L。

2.5 實際樣品測定、樣品加標回收率和精密度

由于地表水中實際樣品的丙烯酰胺均未檢出，故選取加標量為0.5μg的實際樣品連續測定8次，色譜圖如圖3。對所得結果進行分析，通過表2可知，本方法的加標回收率、日內和日間重復性符合環境監測技術要求。

表2 加標回收率、重復性實驗結果

3 結論

圖3 標準品色譜圖

本方法采用CARB固相萃取柱對水質樣品進行前處理，再通過高效液相色譜儀分析測定。通過驗證實驗可知，本方法檢出限為0.2μg/L，加標回收率64%～68%，8次重復測定相對標準偏差低于6.8%，結果完全滿足環境監測分析評價要求。因此本方法可應用于地表水中丙烯酰胺的分析檢測。綜合其操作簡便、準確可靠等優點，可為今后復雜水質樣品中丙烯酰胺測定研究工作的深入開展提供技術支持。

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