固相萃取-高效液相色譜法測定紙品中的丙烯酰胺

王玉峰 石葆瑩 余偉梅

(廣東省東莞市質量監督檢測中心，國家紙制品質量監督檢驗中心，廣東東莞，523808)

聚丙烯酰胺 (PAM)是水溶性高分子中應用最廣泛的品種之一，也是造紙工業中應用最早、最廣泛的造紙助劑之一［1-4］。通常認為，PAM是非常穩定的高分子聚合物，但在自然條件下，PAM也會發生緩慢的物理、化學降解［6-7］，PAM主鏈斷裂會產生大量的低聚物，低聚物的進一步降解會產生丙烯酰胺(AM)單體［8-9］。目前我國造紙行業在造紙助劑的使用上，大多只關注其使用效果，而對其安全性能關注較少，當前市場上常用的PAM產品中均檢測出含有殘留的丙烯酰胺單體，部分產品甚至殘留的比較嚴重［10］。以上就是造成紙品中含有丙烯酰胺單體的兩個最主要途徑。

由于丙烯酰胺具有較強的毒性，目前，人們對食品［11-13］和化妝品［14-15］中丙烯酰胺含量的檢測研究較多，但對紙品中丙烯酰胺測定的研究鮮見報道。為了維護人們的身體健康，對紙品中丙烯酰胺測定進行研究具有重要意義。

目前對食品和化妝品中丙烯酰胺含量的檢測主要采用氣相色譜-質譜 (GC-MS)法，該方法需要對樣品進行溴化衍生化處理，使得樣品處理周期較長，操作復雜，而且衍生化過程中會造成丙烯酰胺的損失［13］，給測量結果的準確性增加了不確定因素。本研究首先采用固相萃取柱對丙烯酰胺提取液進行凈化，然后采用高效液相色譜法進行測定。從而建立了一種操作簡單、測量結果準確可信、適合于檢測紙品中丙烯酰胺含量的方法。

1 實驗

1.1 儀器與試劑

Waters 2695型高效液相色譜儀 (HPLC):包括四元泵、真空脫氣機、自動進樣器、恒溫柱箱，美國Waters公司;Oasis HLB 6cc(200 mg)固相萃取柱:美國Waters公司;MTN-2800D氮吹濃縮儀:天津奧特賽恩斯儀器有限公司。

丙烯酰胺標準品:純度為99.9%，美國Sigma公司;甲醇:色譜純，天津科密歐公司;實驗用水:二次蒸餾超純水。

1.2 樣品預處理

稱取約5 g紙張樣品，精確至0.1 mg，將紙樣粉碎后加入到具塞錐形瓶中;在錐形瓶中加入20 mL超純水，蓋上塞子，并將錐形瓶置于60℃的恒溫水浴中振蕩2 h;將錐形瓶取出，冷卻至室溫，置于高速離心機中以5000 r/min的轉速離心20 min，上層液體經0.45 μm濾膜過濾;濾液置于氮吹儀下濃縮至1 mL;再加入1 mL超純水重溶并渦流混合，備用。

分別用4 mL甲醇活化和4 mL超純水平衡HLB固相萃取柱，然后吸取上述重溶液1.5 mL通過HLB固相萃取柱，再用3 mL 5%的甲醇水溶液洗脫并收集該洗脫液，進樣分析。固相萃取柱用適量甲醇反復沖洗，并用超純水平衡。

1.3 HPLC工作條件

色譜柱 C18，5 μm，250 mm ×4.6 mm;柱溫30℃;檢測波長197 nm;流動相:甲醇∶水 =5∶95(體積比);流速1.0 mL/min;進樣量20 μL。

2 結果與討論

2.1 提取溶劑的選擇

丙烯酰胺的提取是整個分析過程的重點，只有有效地提取出紙品中的丙烯酰胺單體，才能進行準確地定量分析。

丙烯酰胺具有良好的溶解性，能溶于水、甲醇、乙醇、乙腈、丙酮等極性溶劑，但不溶于正己烷和苯等非極性溶劑。其中丙烯酰胺在水中的溶解度最大，為2155 g/L，而且用水做提取劑可以避免受紙品中部分有機物的影響，因此水是丙烯酰胺的理想提取劑。

2.2 凈化條件的選擇

從紙品中提取丙烯酰胺單體的過程中，不可避免的會將紙品中的某些有機和無機組分一起提取出來，如果這些內源性雜質不經過凈化處理，在進入HPLC檢測時，可能會堵塞色譜柱，影響其使用壽命，而且導致色譜圖干擾峰較多，基線不穩定，影響檢測結果。因此，對提取液中的丙烯酰胺單體進行凈化是準確定量測量的關鍵步驟。

固相萃取技術具有消耗溶劑量少、對樣品污染少、處理時間短、被測物的損失小等特點，目前已成為純化樣品中待檢成分的有效方法。HLB固相萃取柱具有良好的親水親脂性能，可以有效地對丙烯酰胺進行凈化。實驗證明丙烯酰胺提取液經HLB固相萃取柱凈化后，色譜峰形好，基線平穩，雜質峰干擾少，定量準確。

2.3 方法驗證

2.3.1 工作曲線

對濃度為 0、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、1.0 μg/mL的丙烯酰胺標準溶液，采用優化的色譜條件進行分析。以丙烯酰胺濃度為橫坐標，色譜峰面積為縱坐標繪制標準曲線，得出回歸方程y=24879x+197.8，相關系數R2=0.9999，見圖1。從圖1可知，在所測定的標樣濃度范圍內，線性關系很好。

圖1 丙烯酰胺的工作曲線

2.3.2 最低檢出限

取低濃度丙烯酰胺標準溶液，用水逐級稀釋并進樣測定，以信號噪聲比 (S/N)等于3為基準，測得該實驗條件下丙烯酰胺的最低檢出限為10 μg/kg，丙烯酰胺標準物質HPLC譜圖見圖2。

圖2 丙烯酰胺標準物質HPLC譜圖

2.3.3 重現性實驗

對3種紙樣中的丙烯酰胺含量進行測定，每個樣品進行5次重復測定，測定結果見表1。從表1可以看出，重復實驗的相對標準偏差較小，說明該方法的重現性較好。

表1 重復性實驗結果

2.3.4 加標回收率

在表1中的1#紙樣中分別加入500、1000、1500 μg/kg丙烯酰胺單體，按實驗條件進行回收實驗，每個添加水平進行5次平行實驗，回收率結果見表2。

表2 丙烯酰胺回收率

由表2可知，加標回收率在98.5%～102.6%之間，而且5次平行實驗的相對標準偏差較小，表明該方法具有較高的準確性。

2.4 實際樣品測定

選取3種紙張9個樣品按照本方法的步驟進行處理，制得樣品液并進行檢測，每個樣品取1份，平行測定2次，取平均值。所測樣品中丙烯酰胺的含量結果見表3。

表3 紙品中丙烯酰胺含量測定結果

從表3中可以看出，所測定的9個紙樣中只有一個樣品即1#生活用紙未檢出丙烯酰胺，原因是該樣品在生產過程中未添加聚丙烯酰胺類助劑。其他8個樣品均檢出了不同含量的丙烯酰胺單體，包裝用紙中丙烯酰胺單體的含量明顯高于文化用紙和生活用紙，主要原因是包裝用紙中二次纖維含量較大，而二次纖維中細小纖維較多，為了提高纖維的留著和保證紙張的物理強度，聚丙烯酰胺的用量較高。生活用紙中以原生木漿為主，長纖維含量較高，聚丙烯酰胺的用量相對較低，因此丙烯酰胺含量相應較小。

3 結論

本研究建立了一種固相萃取-高效液相色譜法測定紙品中丙烯酰胺含量的方法，樣品中的丙烯酰胺經超純水在60℃的條件下提取，離心分離，0.45 μm濾膜過濾并濃縮后，采用固相萃取柱進行凈化，然后通過高效液相色譜進行分析測定。該方法具有操作方便、準確率高、重復性好等優點，可廣泛應用于各類紙品中丙烯酰胺含量的檢測。

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