固相萃取-高效液相色谱法测定纸品中的丙烯酰胺

王玉峰 石葆莹 余伟梅

(广东省东莞市质量监督检测中心，国家纸制品质量监督检验中心，广东东莞，523808)

聚丙烯酰胺 (PAM)是水溶性高分子中应用最广泛的品种之一，也是造纸工业中应用最早、最广泛的造纸助剂之一［1-4］。通常认为，PAM是非常稳定的高分子聚合物，但在自然条件下，PAM也会发生缓慢的物理、化学降解［6-7］，PAM主链断裂会产生大量的低聚物，低聚物的进一步降解会产生丙烯酰胺(AM)单体［8-9］。目前我国造纸行业在造纸助剂的使用上，大多只关注其使用效果，而对其安全性能关注较少，当前市场上常用的PAM产品中均检测出含有残留的丙烯酰胺单体，部分产品甚至残留的比较严重［10］。以上就是造成纸品中含有丙烯酰胺单体的两个最主要途径。

由于丙烯酰胺具有较强的毒性，目前，人们对食品［11-13］和化妆品［14-15］中丙烯酰胺含量的检测研究较多，但对纸品中丙烯酰胺测定的研究鲜见报道。为了维护人们的身体健康，对纸品中丙烯酰胺测定进行研究具有重要意义。

目前对食品和化妆品中丙烯酰胺含量的检测主要采用气相色谱-质谱 (GC-MS)法，该方法需要对样品进行溴化衍生化处理，使得样品处理周期较长，操作复杂，而且衍生化过程中会造成丙烯酰胺的损失［13］，给测量结果的准确性增加了不确定因素。本研究首先采用固相萃取柱对丙烯酰胺提取液进行净化，然后采用高效液相色谱法进行测定。从而建立了一种操作简单、测量结果准确可信、适合于检测纸品中丙烯酰胺含量的方法。

1 实验

1.1 仪器与试剂

Waters 2695型高效液相色谱仪 (HPLC):包括四元泵、真空脱气机、自动进样器、恒温柱箱，美国Waters公司;Oasis HLB 6cc(200 mg)固相萃取柱:美国Waters公司;MTN-2800D氮吹浓缩仪:天津奥特赛恩斯仪器有限公司。

丙烯酰胺标准品:纯度为99.9%，美国Sigma公司;甲醇:色谱纯，天津科密欧公司;实验用水:二次蒸馏超纯水。

1.2 样品预处理

称取约5 g纸张样品，精确至0.1 mg，将纸样粉碎后加入到具塞锥形瓶中;在锥形瓶中加入20 mL超纯水，盖上塞子，并将锥形瓶置于60℃的恒温水浴中振荡2 h;将锥形瓶取出，冷却至室温，置于高速离心机中以5000 r/min的转速离心20 min，上层液体经0.45 μm滤膜过滤;滤液置于氮吹仪下浓缩至1 mL;再加入1 mL超纯水重溶并涡流混合，备用。

分别用4 mL甲醇活化和4 mL超纯水平衡HLB固相萃取柱，然后吸取上述重溶液1.5 mL通过HLB固相萃取柱，再用3 mL 5%的甲醇水溶液洗脱并收集该洗脱液，进样分析。固相萃取柱用适量甲醇反复冲洗，并用超纯水平衡。

1.3 HPLC工作条件

色谱柱 C18，5 μm，250 mm ×4.6 mm;柱温30℃;检测波长197 nm;流动相:甲醇∶水 =5∶95(体积比);流速1.0 mL/min;进样量20 μL。

2 结果与讨论

2.1 提取溶剂的选择

丙烯酰胺的提取是整个分析过程的重点，只有有效地提取出纸品中的丙烯酰胺单体，才能进行准确地定量分析。

丙烯酰胺具有良好的溶解性，能溶于水、甲醇、乙醇、乙腈、丙酮等极性溶剂，但不溶于正己烷和苯等非极性溶剂。其中丙烯酰胺在水中的溶解度最大，为2155 g/L，而且用水做提取剂可以避免受纸品中部分有机物的影响，因此水是丙烯酰胺的理想提取剂。

2.2 净化条件的选择

从纸品中提取丙烯酰胺单体的过程中，不可避免的会将纸品中的某些有机和无机组分一起提取出来，如果这些内源性杂质不经过净化处理，在进入HPLC检测时，可能会堵塞色谱柱，影响其使用寿命，而且导致色谱图干扰峰较多，基线不稳定，影响检测结果。因此，对提取液中的丙烯酰胺单体进行净化是准确定量测量的关键步骤。

固相萃取技术具有消耗溶剂量少、对样品污染少、处理时间短、被测物的损失小等特点，目前已成为纯化样品中待检成分的有效方法。HLB固相萃取柱具有良好的亲水亲脂性能，可以有效地对丙烯酰胺进行净化。实验证明丙烯酰胺提取液经HLB固相萃取柱净化后，色谱峰形好，基线平稳，杂质峰干扰少，定量准确。

2.3 方法验证

2.3.1 工作曲线

对浓度为 0、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、1.0 μg/mL的丙烯酰胺标准溶液，采用优化的色谱条件进行分析。以丙烯酰胺浓度为横坐标，色谱峰面积为纵坐标绘制标准曲线，得出回归方程y=24879x+197.8，相关系数R2=0.9999，见图1。从图1可知，在所测定的标样浓度范围内，线性关系很好。

图1 丙烯酰胺的工作曲线

2.3.2 最低检出限

取低浓度丙烯酰胺标准溶液，用水逐级稀释并进样测定，以信号噪声比 (S/N)等于3为基准，测得该实验条件下丙烯酰胺的最低检出限为10 μg/kg，丙烯酰胺标准物质HPLC谱图见图2。

图2 丙烯酰胺标准物质HPLC谱图

2.3.3 重现性实验

对3种纸样中的丙烯酰胺含量进行测定，每个样品进行5次重复测定，测定结果见表1。从表1可以看出，重复实验的相对标准偏差较小，说明该方法的重现性较好。

表1 重复性实验结果

2.3.4 加标回收率

在表1中的1#纸样中分别加入500、1000、1500 μg/kg丙烯酰胺单体，按实验条件进行回收实验，每个添加水平进行5次平行实验，回收率结果见表2。

表2 丙烯酰胺回收率

由表2可知，加标回收率在98.5%～102.6%之间，而且5次平行实验的相对标准偏差较小，表明该方法具有较高的准确性。

2.4 实际样品测定

选取3种纸张9个样品按照本方法的步骤进行处理，制得样品液并进行检测，每个样品取1份，平行测定2次，取平均值。所测样品中丙烯酰胺的含量结果见表3。

表3 纸品中丙烯酰胺含量测定结果

从表3中可以看出，所测定的9个纸样中只有一个样品即1#生活用纸未检出丙烯酰胺，原因是该样品在生产过程中未添加聚丙烯酰胺类助剂。其他8个样品均检出了不同含量的丙烯酰胺单体，包装用纸中丙烯酰胺单体的含量明显高于文化用纸和生活用纸，主要原因是包装用纸中二次纤维含量较大，而二次纤维中细小纤维较多，为了提高纤维的留着和保证纸张的物理强度，聚丙烯酰胺的用量较高。生活用纸中以原生木浆为主，长纤维含量较高，聚丙烯酰胺的用量相对较低，因此丙烯酰胺含量相应较小。

3 结论

本研究建立了一种固相萃取-高效液相色谱法测定纸品中丙烯酰胺含量的方法，样品中的丙烯酰胺经超纯水在60℃的条件下提取，离心分离，0.45 μm滤膜过滤并浓缩后，采用固相萃取柱进行净化，然后通过高效液相色谱进行分析测定。该方法具有操作方便、准确率高、重复性好等优点，可广泛应用于各类纸品中丙烯酰胺含量的检测。

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