索氏提取法-旋轉蒸發法提取皮革中全氟化合物的方法

1 引言

全氟化合物（PFCs）是一種毒性很強的有機污染物，且很難從環境中降解。環境中的全氟化合物主要來源于生產紡織品、皮革、紙制品、包裝材料、洗滌用品等方面，其中以全氟辛酸（PFOA）和全氟辛烷磺酰基化合物（PFOS）應用最廣。隨著全氟化合物進入土壤、水體、生物體，并通過食物鏈最終進入人體，有可能導致生育率下降、免疫系統及呼吸系統發生病變，對人體造成損害。繼歐洲及美國等發達國家限制PFOS和PFOA的使用之后，我國在2014年及2015年相繼頒布了紡織品和皮革的PFOA和PFOS的國家標準。PFOA和PFOS的測定方法主要有氣相色譜-質譜法、液相色譜-紫外檢測法以及液相色譜-質譜法[1-8]。

目前，皮革中的PFOS和PFOA研究報道相對較少，現有的標準方法中，前處理方法應用了固相萃取小柱，過程較繁瑣，且有可能會吸附目標物，存在回收率偏低的風險。本文采用索氏提取結合旋轉蒸發的前處理方法，運用高效液相色譜-串聯質譜法測定，建立了皮革中PFOS和PFOA的檢測方法。通過對提取方式、提取溶劑、色譜條件等的優化，實現了對皮革中PFOS和PFOA高準確度、高精密度和高靈敏度的測定。

2 試驗部分

2.1 主要儀器及試劑

儀器：Agilent 1200LC-Agilent 6410安捷倫三重串聯四級桿質譜儀（美國安捷倫科技有限公司）；皮革切粒機；電子天平（梅特勒-托利多儀器上海有限公司）；索氏提取裝置；SXKW型數顯控溫電熱套（北京中興偉業儀器有限公司）；全玻璃微孔過濾器（規格1000mL，天津津騰實驗設備有限公司）；RE-5299真空旋轉蒸發器（上海振捷實驗設備有限公司）；氮吹儀；QL-866漩渦混合器（江蘇海門市其林貝兒儀器制造有限公司）；全玻璃微孔過濾器（規格1000mL，天津津騰實驗設備有限公司）；0.22μm、13cm、200/pkg尼龍過濾膜（迪馬科技有限公司）。

試劑：全氟辛酸標準品（德國 Dr Ehrenstorfer 公司）；全氟辛烷磺酸鉀標準品（德國 Dr Ehrenstorfer 公司）；色譜級甲醇（迪馬科技有限公司）；色譜級乙腈（迪馬科技有限公司）；色譜級乙酸銨（美國Thermo Fisher科技有限公司）；試驗用水均為超純水。

2.2 標準品的配制

分別準確稱取10.0mg全氟辛烷磺酸鉀、全氟辛酸標準品，以色譜級甲醇為溶劑，配制成濃度為100mg/L的標準儲備液。各取1mL標準儲備液，以色譜級甲醇為溶劑，分別定容至100mL，得到濃度為1mg/L的標準工作液。各取5mL標準工作液，混合到10mL容量瓶，充分混勻。按試驗所需依次將標準工作液稀釋到特定濃度。

2.3 試驗步驟

取代表性皮革樣品，將其剪碎至5mm×5mm小片，混勻。準確稱取剪碎的樣品2.5g (精確至0.01g)，放入纖維素套管中，然后將其放至索氏提取裝置中提取[9]。提取液轉移至濃縮瓶中，用適量甲醇洗滌殘渣，洗滌液轉移至濃縮瓶中，搖勻，于45℃水浴旋轉蒸發濃縮至近干，用甲醇溶解，渦旋混勻并轉移至離心管中，氮吹至近干，并定容至2.0mL，以4000r/min離心3min，取上清液，過0.22μm濾膜后，供液相色譜-質譜/質譜儀測定和確證。

2.4 LC-MS/MS條件

色譜柱：Aglient Zorbax Eclipse XDB C18(4.6mm×50mm×1.8μm)；流速：0.3mL/min；柱溫：35℃ ；進樣量：5μL；流動相A：5mol/L乙酸銨溶液；流動相B：乙腈。

質譜條件：電噴霧離子源（ESI）；離子化模式：負模式；毛細管電壓：4000V；霧化氣壓力（Nebulizer）：40psi；干燥器流量（Gas Flow）：9L/min；干燥器溫度（Gas Temp）：350℃。

3 結果與討論

3.1 監測離子的選擇

經過LC-MS/MS中的MS2 SIM掃描模式和質譜采用子離子（Product）掃描模式優化了PFOA和PFOS的Fragmentor和Collision Energy，采用MRM方式，確定了檢測的特征離子m/z： 412.9、369和168.9，498.9、98.9和79.9。測定結果如圖1和圖2 所示，PFOA和PFOS的保留時間分別為1.194min和1.181min，色譜峰峰形較好。

圖1 PFOA的MRM色譜圖

圖2 PFOS的MRM色譜圖

3.2 色譜條件的優化

試驗分別以乙腈-乙酸銨溶液和甲醇-乙酸銨溶液為流動相，對PFOA和PFOS分離的效果進行了研究。結果表明，當流動相為甲醇-乙酸銨溶液時，峰形較差；當流動相為乙腈-乙酸銨溶液時，出峰時間較早，分離效果有所改善。本方法以乙腈-乙酸銨溶液為流動相，采用梯度洗脫方法，優化了液相色譜條件，達到最佳的出峰時間。

表1 LC-MS/MS梯度洗脫程序

3.3 提取方式的確定

本文比較了索氏提取和超聲萃取兩種方式，分別考察了這兩種方法的提取效率。結果表明，索氏提取和超聲提取的提取效率分別為63%～80%和53%～65%，可見索氏提取對于皮革樣品的提取效率高，因此試驗選擇索氏提取法。試驗通過比較索氏提取時間和效率的關系，確定了2.5h（回流速率控制在每小時3～5次）為最佳，提取效率基本達到飽和。

3.4 提取溶劑的確定

考察了甲醇、乙醚、甲基叔丁基甲醚和正己烷4種溶劑，對皮革樣品中PFOA和PFOS的提取效果，結果如圖3如示。試驗數據表明：甲醇的提取效果最好，乙醚次之，甲基叔丁基甲醚和正己烷效果較差。因此本方法選用甲醇作為提取劑。

3.5 線性方程和檢出限

采用不同濃度的PFOA和PFOS混合標準溶液進行測定，以其峰面積Y對質量濃度X（μg/kg）繪制標準曲線，如圖4、圖5所示。在質量濃度范圍為0～50μg/kg時其線性關系良好，PFOA線性方程Y=4.0635×104X+3.8330×104，相關系數R2=0.9997；PFOS線性方程Y= 7.39872×103X+7.12869×103，相關系數R2=0.9991；二者均可以滿足定量分析的需要。當S/N=3時，方法檢出限為0.0005μg/kg。

圖3 4種溶劑的回收率比較

圖4 PFOA標準曲線圖

圖5 PFOS標準曲線圖

3.6 回收率和精密度

對同一待測空白樣品中添加不同濃度水平的PFOA和PFOS混合標準品溶液，采用LC-MS/MS測定方法的回收率和精密度，每個水平單獨測定5次，結果見表2、表3。

從表2和表3可以看出，在不同添加水平下，PFOA和PFOS的回收率為81.42%～83.97%，相對標準偏差為1.22%～2.71%。

4 結論

運用索氏提取-旋轉蒸發提取方法，采用液相色譜質譜聯用分析方法，XDB-C18色譜柱，優化液相色譜和質譜條件，能夠對皮革中的PFOA和PFOS殘留量進行精確定性和定量，建立了利用液質聯用技術測定皮革中的PFOA和PFOS含量的分析方法。本方法具有簡便、快捷，能在2min內出檢測結果，測定結果準確的特點。在0μg/kg～60μg/kg濃度范圍內具有良好的線性關系，PFOA和PFOS相關系數分別為0.9997和0.9991，加標回收率在81.42%～83.97%，相對標準偏差小于3%，最低檢出限為0.0005 μg/kg，滿足了目前國內外檢測限量的要求[10]。

表2 PFOA方法的回收率和精密度數據