固相支持液液萃取氣相色譜-質譜聯用測定電子煙液中的16種多環芳烴

王 超，秦亞瓊，李河霖，蔡君蘭

(1.吉林煙草工業有限責任公司，吉林長春 130031；2.中國煙草總公司鄭州煙草研究院，河南鄭州 450001)

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固相支持液液萃取氣相色譜-質譜聯用測定電子煙液中的16種多環芳烴

王 超1，秦亞瓊2*，李河霖1，蔡君蘭2

(1.吉林煙草工業有限責任公司，吉林長春 130031；2.中國煙草總公司鄭州煙草研究院，河南鄭州 450001)

摘要[目的]建立固相支持液液萃取氣相色譜-質譜聯用測定電子煙液中的16種多環芳烴的方法。[方法]電子煙煙液樣品中加入少量水，振蕩均勻，充分分散在硅藻土固相支持液-液萃取柱中，用環己烷萃取，萃取液濃縮后，采用氣相色譜-質譜聯用儀實現電子煙煙液中16種多環芳烴的測定。[結果]試驗表明，16種多環芳烴在0.02～1.00 mg/L范圍內線性關系良好(R2>0.999)，加標回收率在91%～101%，日內精密度(RSD)在2.74%～6.54%，日間精密度(RSD)在3.04%～7.56%，檢出限(LOD)為0.012～0.133 ng/g。[結論]與傳統方法相比，該方法檢測時間顯著縮短，有機溶劑消耗較少，更符合綠色分析的要求，并可降低分析成本。

關鍵詞硅藻土固相液-液萃取；氣相色譜-質譜聯用；多環芳烴；電子煙液

隨著越來越嚴格的控煙措施的實施，低危害的煙草制品[1-2]的市場需求逐步增加。電子煙(electrical cigarette，e-cigarette)，又名電子煙堿傳送系統(electronic nicotine delivery systems，ENDS)，是一種通過電子加熱手段向呼吸系統傳送煙堿的電子裝置，是吸食煙堿的一種新方式。電子煙煙液主要由煙堿、丙二醇、甘油或聚乙二醇構成，另外會添加少量的香精，配制出不同的口味以迎合消費者的需求及愛好。多環芳烴是一類典型的持久性有毒物質，具有致癌、致畸以及致突變性，在卷煙煙氣研究中被廣泛關注。目前已發現的多環芳烴及其衍生物已超過400種，其中16種多環芳烴被美國環保署(US Environmental Protection Agency)列為優先控制的有機污染物。這16種多環芳烴為常見的環境及食品污染物，其致癌性較強，即使是微量的，仍嚴重威脅著人類的健康，但其在電子煙煙液中的含量測定鮮有報道。

目前，分析檢測多環芳烴[3-4]的前處理大多采用固相萃取法(Solid-Phase Extraction)，其過程分為活化、淋洗、洗脫等步驟，繁瑣耗時。由于電子煙煙液基質較為簡單且主要為極性成分，筆者在傳統液液萃取的原理上，通過試驗優化，前處理采用固相支持液液萃取技術(Supported Liquid Extraction)，即借助一種惰性多孔物質——煅燒硅藻土為介質，當水溶性樣品經過后，以一層薄薄的液膜形式分布在硅藻土填料表面，加入有機溶劑后，互不相溶的兩相在硅藻土表面接觸的同時萃取立即發生，實現了高效、快速的萃取過程。筆者采用此技術建立了電子煙液中的16種多環芳烴的測定方法。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1供試樣品。試驗樣品為13個不同品牌的市售電子煙液，分別編號為ES1～ES13。

1.1.2主要儀器。Clarus 500 GC/MS型氣相色譜-質譜聯用儀，美國TurboVap全自動氮吹濃縮儀，ISOLUTE? SLE+硅藻土小柱(5 mL)。

1.1.3主要試劑。環己烷(色譜純)，美國Sigma-Aldrich 公司；丙二醇(色譜純)、甘油(色譜純)，美國Sigma-Aldrich 公司；超純水( 18.2 MΩ·cm)，由美國Millipore公司超純水器制備；D8-奈(內標，純度≥99.5%)、D10-菲(內標，純度≥99.5%)、D12-苯并[a]芘(內標，純度≥99.5%)，加拿大 C/D/N Isotopes 公司；萘、芴、菲、蒽、熒蒽、苯并(a)蒽、苯并(b)熒蒽、苯并(k)熒蒽、苯并(a)芘、二苯并(a，h)蒽、苯并(g，h，i)苝、苊、苊烯、芘、屈、茚酚[1，2，3-cd]芘，以上標準品純度≥99.5%，購自德國 Dr.Ehrenstorfer 公司。

1.2標準溶液和工作溶液配制

1.2.1混合標準儲備溶液。分別準確稱取10 mg 16種多環芳烴于100 mL棕色容量瓶中，用環己烷溶解定容。

1.2.2混合內標儲備溶液。分別準確稱取10 mg D8-奈、D10-菲、D12-苯并[a]芘于100 mL棕色容量瓶中，用環己烷溶解定容。

1.2.3混合標準工作溶液。分別準確加入5、10、20、40、80 μL混合標準儲備溶液和40 μL混合內標儲備溶液于50 mL容量瓶中，用環己烷定容。

1.3樣品處理準確稱取約1 g電子煙液于錐形瓶中，加入D8-奈、D10-菲、D12-苯并[a]芘內標和11 mL水，振蕩5 min后全部轉入固相支持液液萃取柱中，加壓使待測樣品溶液在柱填料中充分擴散，靜置5 min，加入20 mL環己烷洗脫，洗脫速度控制在1滴/s以內，收集洗脫液，用氮吹儀濃縮至約0.2 mL，用GC-MS檢測。

1.4色譜質譜條件GC-MS分析條件：進樣口溫度280 ℃；進樣量1 μL，無分流進樣；載氣為氦氣，恒流流速1 mL/min；色譜柱為DB-5MS，規格30 m×0.25 mm×0.25 μm；程序升溫：60 ℃保持1 min，然后以20 ℃/min的速率升至110 ℃，再以5 ℃/min的速率升至280 ℃，保持10 min。電離方式：EI；傳輸線溫度：280 ℃；離子源溫度：230 ℃。掃描方式：SIM，選擇離子參數見表1，對每個離子的監測時間為50 ms。

表116種多環芳烴和3種內標的質譜分析參數

Table 1Mass spectrometry parameters of 16 PAHs and 3 internal standard

化合物Compounds保留時間Retentiontimemin定性離子Qualitativeion定量離子QuantitativeionD8-萘*D8-naphthalene6.74134136萘Naphthalene6.86129,127128苊烯Acenaphthylene11.78151,153152苊Acenaphthene12.47154,152153芴Fluorene14.44165,167166D10-菲*D10-phenanthrene18.66184188菲Phenanthrene18.71179,176178蒽Anthracene18.93179,176178熒蒽Fluoranthene24.17200,203202芘Pyrene25.15200,203202苯并[a]蒽Benzo[a]anthracene30.81229,226228屈Flexion30.87229,226228苯并[b]熒蒽Benzo[b]flu-oranthene35.46253,250252苯并[k]熒蒽Benzo[k]fluoran-thene35.58253,250252D12-苯并[a]芘*D12-benzo[a]pyrene36.50263264苯并[a]芘D12-benzo[a]py-rene36.61253,250252茚酚[1,2,3-cd]芘Indenol-[1,2,3-cd]pyrene41.53277,138276二苯并[a,h]蒽Dibenzo[a,h]anthracene41.78276,139278苯并[g,h,i]苝Benzo[g,h,i]perylene42.77277,138276

注：*為內標。

Note：*stands for internal standard.

2結果與分析

2.1分散劑的優化經過查閱相關文獻資料[5-16]，以及對實驗室常用溶劑進行比較，選取了水、乙醇、乙腈和異丙醇作為萃取劑來確定分散溶劑。稱取1.0 g的電子煙液樣品，加入不同的分散溶劑進行振蕩萃取并觀察，結果表明，當樣品中加入乙醇、乙腈和異丙醇時樣品溶液中有絮狀物出現，振蕩后不能溶解，對樣品進行離心發現溶液仍然呈現渾濁狀，并且用0.45 μm有機相濾膜過濾阻力極大，無法濾出溶液，因此不能選用這3種溶劑進行提取。

然后考察采用水作為分散溶劑時樣品量對萃取的結果，考察了水的體積為5、7、9、11和15 mL時的萃取效果。如圖1所示，發現樣品含量隨著水體積的增加而增加，當水體積為11 mL時樣品含量達到最大，隨著水體積的進一步增加，樣品含量沒有更大的增加，因此選擇水體積為11 mL。

圖1　水體積的優化Fig.1　Optimization of water volume

2.2萃取方式的選擇試驗考察了超聲(2 min)和振蕩(2 min)2種萃取方式對樣品中多環芳烴的萃取效率，結果見圖2。

圖2　萃取方式的比較Fig.2　Comparison of extraction methods

由圖2可以看出，振蕩處理樣品測得的多環芳烴含量略高于超聲法，因此選擇振蕩的處理方式。

2.3固相支持液液萃取條件的優化

2.3.1洗脫溶劑的選擇。目前，文獻報道的洗脫溶劑一般有環己烷、正己烷、乙腈和乙醇+乙醚混合溶劑等，該試驗考察了乙腈和環己烷、正己烷、二氯甲烷、氯仿等洗脫多環芳烴的效果[17]。結果顯示，在洗脫條件相同的情況下，乙腈和環己烷的萃取回收率分別為72.34%和95.63%，環己烷的萃取效率明顯高于乙腈，故選用環己烷作萃取溶劑，繼續進行萃取溶劑的用量試驗。

2.3.2洗脫體積的優化。環己烷的體積會影響到樣品中含量的測定，因此分別選取10、15、20、25、30 mL的環己烷淋洗體積考察萃取效果。結果如圖3所示，發現樣品含量隨著萃取液體積的增加而增加，當萃取體積為20 mL時樣品含量達到最大，萃取體積進一步增加，樣品含量沒有更大的增加，反而會因為體積太大在濃縮時耗時較長造成目標物的損失，因此選擇萃取體積為20 mL。

圖3　洗脫體積的優化Fig.3　Optimization of elution volume

2.4選定色譜條件下的分離效果經過對色譜條件優化，選擇合適的色譜柱和程序升溫條件，最終確定“1.4”節中所示的色譜條件。此條件下實際樣品中16種多環芳烴目標物能與雜質有效分離(圖4、5)。

注：1.D8-萘；2.萘；3.苊烯；4.苊；5.芴；6.D10-菲；7.菲；8.蒽；9.熒蒽；10.芘；11.苯并[a]蒽；12.屈；13.苯并[b]熒蒽；14.苯并[k]熒蒽；15.D12-苯并[a]芘；16.苯并[a]芘；17.茚酚-[1，2，3-cd]芘；18.二苯并[a，h]蒽；19.苯并[g，h，i]苝。Note：1.D8-naphthalene；2.Naphthalene；3.Acenaphthylene；4.Acenaphthene；5.Fluorene；6.D10-phenanthrene；7.Phenanthrene；8.Anthracene；9.Fluoranthene；10.Pyrene；11.Benzo [a]anthracene；12.Flexion；13.Benzo [b] fluoranthene；14.Benzo [k] fluoranthene；15.D12- benzo [a] pyrene；16.Benzo[a] pyrene；17.Indenol-[1，2，3-cd] pyrene；18.Dibenzo[a，h] anthracene；19.Benzo [g，h，i] perylene.圖4　優化條件下混標溶液的色譜Fig.4　Chromatogram of mixed standard solution under the optimized conditions

注：1.D8-萘；2.萘；3.D10-菲；4.菲；5.熒蒽；6.芘。Note：1.D8-naphthalene；2.Naphthalene；3.D10-phenanthrene；4.Philippines；5.Fluoranthene；6.Pyrene.圖5　電子煙煙液的色譜Fig.5　The chromatogram of e-cigarette liquid

2.5方法重現性、線性關系和檢出限配制標準溶液，以標準系列峰面積對應標準工作溶液濃度建立線性回歸方程。根據普查樣品中目標物的實際含量，對樣品進行高、中、低不同濃度水平的標準溶液加標回收率試驗，每個樣品分別測定5次，計算該方法電子煙液16種多環芳烴的回收率及加標后測定值的相對標準偏差；逐級稀釋標準溶液，按信噪比S/N=3計算方法的檢出限(LOD)。由表2可知，16種物質在0.02～1.00 mg/L范圍內線性關系良好(R2>0.999)，在3個加標水平上，16種物質的加標回收率在91%～101%，日內精密度(RSD)在2.74%～6.54%，日間精密度(RSD)在3.04%～7.56%，檢出限在0.012～0.133 ng/g。說明該方法的回收率較高，重復性較好。

2.6樣品測定采用該試驗建立的方法測定了13個電子煙液樣品中16個多環芳烴的含量，發現僅有萘、1-甲基萘、2-甲基萘、芴、菲和蒽有檢出，檢測結果如圖6所示。

圖6　樣品中多環芳烴的檢測結果Fig.6　Test results of PAHs in samples

3結論

該試驗建立了固相支持液液萃取氣相色譜-質譜聯用測定電子煙液中的16種多環芳烴的方法，實現了電子煙煙液中16種多環芳烴的測定。16種多環芳烴在0.02～1.00 mg/L范圍內線性關系良好(R2>0.999)，加標回收率在91%～101%，日內精密度(RSD)在2.74%～6.54%，日間精密度(RSD)在3.04%～7.56%，檢出限(LOD)為0.012～0.133 ng/g。與傳統方法相比，該方法檢測時間顯著縮短，有機溶劑消耗較少，更符合綠色分析要求，并可降低分析成本，

能夠較好地應用于電子煙液中16種多環芳烴的測定，實際應用價值高。

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Determination of 16 PAHs in E-cigarette by Supported Liquid Extraction Gas Chromatography Mass Spectrometry

WANG Chao1, QIN Ya-qiong2*, LI He-lin1et a

(1. Jilin Tobacco Industrial Co. Ltd., Changchun, Jilin 130031; 2. Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC, Zhengzhou, Henan 450001)

Abstract[Objective] The aim was to use supported liquid extraction gas chromatography - mass spectrometry for determination of 16 PAHs in e-cigarette liquid. [Method] Adding a small amount of water into e-cigarette liquid samples, homogeneous oscillatory fully decentralized in diatomite solid phase supported liquid-liquid extraction column, extraction with cyclohexane and after concentration by GC-MS realizes the e-cigarette liquid of 16 kinds of PAHs determination. [Result] 16 PAHs had good linear relationshp (R2>0.999) within the range of 0.02-1.00 mg/L, the standard recovery rate was 91%-101%, intra day precision(RSD) was 2.74%-6.54%, precision day to day(RSD) was 3.04%-7.56%. The detection limit ranged from 0.012 to 0.133 ng/g. [Conclusion] Compared with traditional method, this method can significantly shorten detection time, reduce consumption of organic solvent, decrease analysis cost, which meets the requirements of green analysis.

Key wordsDiatomite solid liquid extraction; Gas chromatography-mass spectrometry; Polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs); E-cigarette

基金項目國家青年自然科學基金項目(21305159)。

作者簡介王超(1987- )，女，吉林長春人，助理工程師，碩士，從事煙草化學檢測研究。*通訊作者，工程師，碩士，從事煙草化學研究。

收稿日期2016-03-16

中圖分類號TS 41+1

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)10-098-03