不同萃取旋蒸方式对芳香胺检测结果的比较分析

1 引言

芳香胺是偶氮染料还原分解的一种中间体产物，国际癌症研究机构（IARC）的一项研究表明经染料分解产生的4－氨基联苯等芳香胺具有致癌性[1]。禁用偶氮染料是指能够释放出可致癌芳香胺的偶氮染料，占到偶氮染料的5%[2]。我国强制性标准GB 18401—2011《国家纺织品基本安全技术规范》中对纺织品可致癌芳香胺这一有害物质作出明确规定，24种芳香胺不得检出[3]。

近年来，随着科学技术的发展，全自动偶氮固相萃取仪和平行旋转蒸发仪逐渐应用于纺织品及皮革芳香胺检测前处理过程。全自动偶氮萃取仪通过高精度注射泵管路加液，代替传统的手动加液；平行浓缩蒸发仪是在相对温和的条件下，对平行样品同时加热、减压、涡旋振荡而浓缩的仪器，全程无需操作人员看管，自动化程度较高。文献所查询到的自动与传统的萃取和旋转蒸发方式对于纺织品及皮革芳香胺检测的实际使用效果的研究相对较少。本文分别采用传统与全自动的萃取和旋转蒸发方式，对5种芳香胺类标准物质的空白加标回收率情况进行测试，比较分析不同萃取和旋蒸方式对纺织品芳香胺检测结果的影响。

2 材料与方法

2.1 试剂与仪器

芳香胺混合标准储备溶液：100μg·mL-1：分别称取0.005g联苯胺、4,4’-二氨基二苯甲烷、3,3’-二甲基-4,4’-二氨基二苯甲烷、3,3’-二甲基联苯胺、3,3’-二甲氧基联苯胺（纯度不低于98.0%）于50mL容量瓶中，用甲醇溶解，稀释至刻度，于4℃下棕色瓶保存。

内标标准储备溶液：100μg·mL-1：准确称取0.005g蒽-d10于50mL容量瓶中，用甲醇溶解，稀释至刻度。

芳香胺混合标准工作溶液：分别移取适量体积的芳香胺混合标准储备溶液及一定量的内标标准储备溶液配制成5μg·mL-1～40μg·mL-1混合标准工作溶液，现配现用。

芳香胺混合加标工作溶液：20μg·mL-1，移取稀释一定体积芳香胺混合标准储备溶液制得。

甲醇为色谱纯，其余试剂均为分析纯。一次性提取柱：迪马（Dikma）硅藻土提取柱；玻璃容器：60mL具塞试管、100mL鸡心瓶、1.5mL样品瓶等；试验用水符合GB/T 6682中的三级水。

气相色谱－质谱仪：美国Agilent公司7890B-5977B；全自动偶氮萃取仪：天津博纳艾杰尔科技有限公司AZOFF；平行浓缩蒸发仪：天津博纳艾杰尔科技有限公司MV06-A-1；旋转蒸发器：北京莱伯泰科仪器有限公司RV341。

2.2 试验方法与步骤

基本依据GB/T 17592—2011《纺织品 禁用偶氮染料的测定》方法[4]，按照样品前处理的全自动与传统萃取和旋蒸方式，将24个待测定样品分为4组（见表1），每组6个平行样品。使用内标法定量，经气相质谱联用仪测定，分别计算加标回收率。使用SAS9.4软件进行统计分析；采用析因设计方差，分析比较萃取方式和浓缩方式分别对5种芳香胺空白加标回收率的影响及两种方式间交互效应对回收率的影响，以P<0.05为差异，有统计学意义。

表1 试验分组

试验步骤与条件：

（1）样品制备：将24个反应器中各加入17mL柠檬酸盐缓冲溶液和1mL含5种芳香胺混合加标工作溶液（20μg·mL-1），摇匀后将缓冲液全部倒入萃取柱中，吸附15min。

（2）乙醚萃取：组1和组2用80mL乙醚分4次倒入提取柱中，控制流速，收集乙醚提取液于100mL鸡心瓶中；组3和组4使用全自动偶氮萃取仪添加乙醚，流速30mL·min-1，收集乙醚提取液于100mL鸡心瓶中。

（3）真空浓缩：组1和组3采用真空旋转蒸发仪进行浓缩，于35℃低真空（约400mbar）75rpm下逐个浓缩至约1mL；组2和组4采用平行浓缩蒸发仪进行浓缩，于35℃低真空（450mbar）200rpm下平行浓缩至约1mL。

（4）定容：用缓慢氮气流将浓缩液吹至近干后准确移取1mL含内标（蒽-d10）浓度为10μg·mL-1的甲醇重新溶解分析物，待测。

（5）色谱条件：毛细管色谱柱:D B-5 M S 30m×0.25mm×0.25μm；进样口温度:250℃；进样量：1μL；进样方式：不分流进样；载气：高纯氦气，流量为1.0mL/min；柱升温程序：60℃，保持1min；以12℃/min的速率升温至210℃；以15℃/min的速率升温至230℃；以3℃/min的速率升温至250℃；以25℃/min的速率升温至280℃。

（6）质谱条件：质谱接口温度：270℃；离子化方式：EI；离子化电压：70eV；数据采集方式：选择离子监测（SIM）模式：联苯胺的定量离子为m/z 184、4,4’-二氨基二苯甲烷的定量离子为m/z 198、3,3’-二甲基-4,4’-二氨基二苯甲烷的定量离子为m/z 226、3,3’-二甲基联苯胺的定量离子为m/z 212、3,3’-二甲氧基联苯胺的定量离子为m/z 244、内标物质蒽-d10的定量离子为m/z 188。

试验结果见表2。

3 结果与讨论

3.1 不同萃取方式和旋蒸方式测定回收率的相对标准偏差比较

如表2所示，当旋转蒸发方式相同时，如传统手动旋蒸中的组1和组3比较相对标准偏差；自动旋转中的组2和组4比较相对标准偏差。采用手动萃取（组1在5.2%～7.4%，而组3在6.6%～9%）与自动萃取（组2在2.6%～5.1%，而组4在3.3%～5.6%）测定的5种芳香胺空白加标回收率的相对标准偏差相对接近，没有显著差异。萃取方式相同时，如手动萃取方式的组1和组2比较相对标准偏差；自动萃取方式的组3和组4比较相对标准偏差。采用平行浓缩蒸发仪测定5种芳香胺空白加标回收率的相对标准偏差（组2在2.6%～5.1%及组4在3.3%～5.6%）均低于传统旋蒸法（组1在5.2%～7.4%及组3在6.6%～9%），且相差近一倍。

表2 平均空白加标回收率(Avg.)及相对标准偏差（RSD）（n=6） %

结果表明，采用平行浓缩蒸发仪测定回收率精密度较高，稳定性好，优于传统旋蒸法。这是由于在单个样品旋蒸中，每个试样单独处理，仪器操作条件不完全相同，有可能带来难以控制的条件差异，存在一定的系统误差，精密度略差；而在平行旋蒸中，萃取液所处环境条件包括压力、温度、转速等完全一致，结果重复性好精密度高。

3.2 不同萃取方式和旋蒸方式对5种芳香胺的空白加标回收率比较

方差分析结果显示，不同萃取方式下5种芳香胺的空白加标回收率，差别均无统计学意义（P>0.05）；不同旋蒸方式下5种芳香胺的空白加标回收率，差别均无统计学意义（P>0.05）；不同萃取方式对采用传统旋蒸或者平行旋蒸法所测得5种芳香胺的空白加标回收率没有影响，即萃取方式与旋蒸方式间没有交互效应（P>0.05）。不论采取哪种萃取方式或者旋蒸方法，回收率影响甚微，所得空白加标回收率接近，测量准确度相当（见表3）。

表3 不同萃取方式和旋蒸方式对5种芳香胺空白加标回收率影响方差分析结果

3.3 两种前处理方式在日常应用中的比较

使用全自动偶氮萃取仪单台仪器无人值守一次最多可同时处理24个样品，处理一批次约需25min，平行旋蒸一次同时处理6个样品，约需20min；而传统的单个旋蒸，每做一个样品约需4min；所以对于大批量的样品处理时使用全自动偶氮萃取仪和平行旋蒸仪可以节约人力和时间成本，保证准确度和精密度的前提下提升工作效率。另外，平行6样品同时加热、涡旋振荡、抽真空，水浴更加均匀，浓缩速度快并且可防止爆沸；批量操作无需操作人员看管，溶剂回收率高，很大程度上减少对试验人员的吸入毒害和环境污染。

但是在实际操作过程中，手动萃取时要将乙醚分4次洗提反应器中的试样，每次混合乙醚和试样后再倒入提取柱中进行萃取。而全自动萃取仪在使用过程中缺少这一步骤，无法使用乙醚洗提反应器中试样，对于有检出芳香胺的试样进行定量时会有部分损失导致定量不准确。所以初步的定性后再定量时使用手动萃取结果会更加准确。

4 结论与建议

本试验通过对联苯胺、4,4’-二氨基二苯甲烷等5种芳香胺检测前处理中的固相萃取和真空浓缩的两种手、自动方式做空白加标回收率比较，所用的手动加液和自动加液及两种真空浓缩方式空白加标回收率接近，准确度相当，两种不同方式对回收率影响没有显著性差异。平行真空浓缩的相对标准偏差更小、精密度更高，实际应用中一次性检测的样品更多，检测周期缩短，自动化程度更高。综上所述，全自动偶氮萃取仪和平行旋蒸仪在批量处理样品时可优先选择，适用于禁用偶氮染料的批量检测。