顶空单滴液相微萃取与GC-MS联用测定易挥发溶剂

徐庆娟, 冯宇辉, 吴学

(长白山生物资源与功能分子教育部重点实验室(延边大学),吉林延吉133002)

顶空单滴液相微萃取与GC-MS联用测定易挥发溶剂

徐庆娟, 冯宇辉, 吴学＊

(长白山生物资源与功能分子教育部重点实验室(延边大学),吉林延吉133002)

建立了采用顶空单滴液相微萃取与 GC-MS联用检测易挥发溶剂的方法,并且优化了影响顶空单滴液相微萃取富集率的一些参数.最佳实验条件是:0.5μL十二烷作为萃取溶剂,样品温度为室温,萃取时间为10 min.在最佳萃取条件下,检测限为0.000 1～1 mg/L;相关系数为0.904 8～0.988 7;线性范围为0.000 1～500 000mg/L;相对标准偏差为6.62%～19.11%.实验表明:该方法操作简单,有机溶剂用量小,可用于保健品中提取溶剂的检测.

液相微萃取;气相色谱-质谱;易挥发溶剂;人参精

0 引言

人类消费水平日益提高,越来越多的人关注身体保健.目前,市场上出现的各种营养保健品主要包括游离氨基酸类、多酚类、黄酮类、皂苷类等成分.这些成分具有增加免疫力、抗肿瘤、抗衰老、改善睡眠、提高胃肠功能、护肤美容等功效.大多数保健品都是通过提取天然植物中的有效成分加工制成的,在提取过程中,常用的提取溶剂有正己烷[1]、丙酮[2]、氯仿、乙醚[3]、乙醇[4]、石油醚[5]、甲醇[6]、乙酸乙酯[7]、二氯甲烷[8]等.这些有机提取溶剂都是有毒的易挥发性溶剂,对神经系统、肝脏、肾脏、生殖系统等都会造成损坏,甚至导致肿瘤的发生.

顶空单滴液相微萃取(HS-SD-LPME)集萃取、净化、浓缩为一体,具有使用机溶剂量小、操作简单等优点,适用于分析基质较复杂的挥发性和半挥发性物质,是一种环境友好的样品前处理技术.目前,HS-SD-LPME已经被广泛应用于环境[9]、生物[10]、食品等各个领域.为研究 HS-SDLPME技术在萃取易挥发性有机溶剂方面的应用,本文选择人参精作为模拟样品,选择乙醇、乙酸乙酯、四氢呋喃、苯、甲苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯8种易挥发溶剂作为模拟目标物,考察了富集参数对富集率的影响、方法评价、及其实际应用.

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

实验仪器有:日本岛津气相色谱QPMS2010;色谱柱为DB5熔融石英毛细管柱,其长度为30 m,内径为0.25 mm,厚度为25μm.载气为氦气,纯度大于99.999%,进样口温度设为150℃;连接口温度设为280℃;柱温采用程序升温:初始温度为30℃,保留5 min,以4℃升温到50℃,再以15℃升温到150℃,保留2min.当质谱运行完后,把进样口温度由150℃改到280℃.不分流进样,质谱采用选择离子模式,溶剂切割时间为1.2min,离子源温度为200℃,电离能为70 eV.

实验试剂有:二甲苯(分析纯),乙醇(工业纯),四氢呋喃(分析纯),乙酸乙酯(分析纯),十二烷(分析纯),正癸烷(分析纯),3次蒸馏水,人参精.

1.2 标准样品制备

用苯、甲苯、二甲苯(对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯)、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙醇配制成标准混合溶液,其中含苯、甲苯、二甲苯(对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯)的浓度为0.1 mg/L;含四氢呋喃、乙酸乙酯的浓度为10 mg/L;含乙醇的浓度为500 000 m g/L.

1.3 实验过程

用3次蒸馏水逐级稀释标准混合溶液成系列浓度,其中含苯、甲苯、二甲苯的浓度为:0.000 1、0.000 5、0.001、0.005、0.01μg/mL;含四氢呋喃、乙酸乙酯的浓度为:0.01、0.02、0.06、0.08、0.1 μg/m L;含乙醇的浓度分别为:1、50 000、100 000、300 000、500 000μg/mL.配制完后立刻拧紧瓶盖,震荡摇匀,平衡30 min.

用10μL的注射器吸取0.5μL的十二烷,插入小瓶中,使针尖距离隔垫1 cm,然后缓慢推出溶剂,使十二烷的小液滴悬浮在注射器的针尖上,目标物从样品萃取到十二烷的小液滴中.萃取时间为10min,然后把小液滴完全抽回到注射器中,拔出注射器后直接进气相分析.

2 结果和讨论

2.1 实验参数优化

2.1.1 萃取溶剂的选择 萃取溶剂的类型,对于顶空单滴液相微萃取过程是一个重要的参数.它要求萃取溶剂对目标物要有很好的萃取能力,并且要与仪器有良好的兼容性.本文考察了十二烷、正癸烷2种萃取溶剂.从图1可知,2种萃取溶剂都具有良好的萃取效果,富集效果差别不大,但由于正癸烷的沸点与进样口温度相差很小,导致部分正癸烷与目标物一起进入色谱柱,影响了目标物的分离,所以本文选择十二烷作为萃取溶剂.

图1 萃取溶剂类型对目标物富集率的影响.

2.1.2 萃取时间 本文所选的模拟目标物都是易挥发的溶剂,可以迅速地在样品相与萃取相以及顶空相之间达到平衡.本文选择10 min作为萃取时间[11-12].

2.1.3 萃取的溶剂体积 在 HS-SD-LPME中,目标物被萃取的量与液滴的体积有关.液滴体积越大,被测物质的萃取量越大,则有利于提高方法的灵敏度.由于萃取溶剂是完全进样,如果进样量太大,容易造成峰形拖尾,影响分离效果.考虑到萃取溶剂对气相色谱柱的影响以及环境友好问题,应选择最小量的萃取溶剂.由于十二烷在室温条件下较短时间内(10 min)基本无损失,所以本文选择了0.5μL的萃取溶剂.

2.1.4 样品温度 本文选择的目标物都是在室温下极易挥发的有机溶剂,所以室温下目标物在样品基质和顶空相中很快达到平衡,如果样品温度升高,萃取系统的温度也将升高,则萃取溶剂小液滴的损失量增大,影响萃取效率,所以本文选择了室温作为萃取温度.

2.2 方法确认

配制8种易挥发溶剂的标准混合溶液,在最佳条件下,测定其线性关系,方法检出限和重现性.研究线性关系时,配制一系列的标准混合溶液,其中苯、甲苯、二甲苯的浓度为0.000 1、0.000 5、0.001、0.005、0.01μg/mL;四氢呋喃、乙酸乙酯的浓度为 0.01、0.02、0.06、0.08、0.1μg/m L;乙醇的浓度为1、50 000、100 000、300 000、500 000 μg/m L.测定相对标准偏差时,选择混合标样的浓度分别为:苯、甲苯、二甲苯为0.003μg/mL;四氢呋喃、乙酸乙酯为0.03μg/m L;乙醇为3 000μg/m L.平行测定5次,结果如表1所示.

表1 顶空单滴液相微萃取与 GC-MS联用测定易挥发溶剂的方法评价

2.3 实际样品应用

称取人参精样品0.05 g于1.5 m L的小瓶中,用顶空单滴液相微萃取与 GC-MS联用检测易挥发溶剂的残留量,并对人参精进行加标试验以评价基质效应.加入苯、甲苯、二甲苯(对二甲苯,间二甲苯,邻二甲苯)的浓度为0.003μg/mL;四氢呋喃、乙酸乙酯的浓度为0.03μg/m L;乙醇的浓度为500 000μg/m L.结果如图2所示,顶空单滴液相微萃取方法在富集易挥发性有机溶剂时无基质干扰.在人参精样品中检测出乙醇,其浓度为180 000μg/m L.

图2 A为加标人参精样品的 GC-MS测定谱图;B为人参精样品的 GCMS谱图

3 结论

本文研究了 HS-SD-LPME技术在萃取易挥发性有机溶剂时的重要参数,并对方法进行评价,最后将其应用于实际样品中.本文在 GC-MS分离与检测中采用改变进样口温度的方法实现了目标物的完全分离.实验表明,顶空单滴液相微萃取和GC-MS联用可用于保健品中易挥发溶剂的检测,具有灵敏度高、重现性好、操作简单、快速、无基质干扰等优点.

[1]阎欲晓,周文红.提取溶剂对生姜抗氧化性能影响的研究[J].广州食品工业科技,2001,17(4):4-6.

[2]刘国艳,王静,徐鑫等.溶剂法提取黑加仑籽油[J].中国油脂,2005,30(4):56-57.

[3]李雅臣,马雪梅,陈鸿英,等.钩藤总生物碱提取溶剂的选择探讨[J].天津中医药,2003,2(4):67-68.

[4]姜天甲,应铁进,陈秋平等.油茶籽壳总黄酮的提取及抗氧化研究[J].中国食品学报,2010,1(1):93-99.

[5]杨书珍,彭丽桃,江海,等.不同溶剂提取蜂胶挥发油的成分分析[J].天然产物研究与开发,2009,21(B10):337-340.

[6]魏决,曾晓娟.燕麦油中多酚类物质提取溶剂的比较[J].成都大学学报:自然科学版,2009,28(4):295-296.

[7]黄秋森.不同提取溶剂-去杂萃取剂-乙酸乙酯系统生产茶多酚的研究[J].福建中医学院学报,2006,16(5):32-34.

[8]杨欣,杨光,赖玲等.酸枣仁中白桦脂酸的提取和制备[J].中国中药杂志,2006,31(5):437-438.

[9]Shen G,Lee H K.Headspace Liquid-Phase Microextraction of Chlo robenzenes in Soil with Gas Chromatography-Electron Cap ture Detection[J].Anal Chem,2003,75(1):98-103.

[10]Pedersen-Bjergaard S,Rasmussen K E.Bioanalysis of Drugs by Liquid-Phase Microextraction Coup led to Separation Techniques[J].J Chromatogr B,2005,817:3-12.

[11]韩康,周建科,张前莉,等.顶空单液滴微萃取-气相色谱法测定水中苯系物[J].理化检验:化学分册,2008,44(2):154-156.

[12]Theis A L,Waldack A J,Hansen S M,et al.Headspace Solvent Microextraction [J]. Anal Chem,2001,73:5651-5654.

Headspace Single-Drop L iquid Phase Microextraction coupled with GC-MS for the Determ ination of Easy Volatile Solvent

XU Qing-juan, FENG Yu-hui, WU Xue＊
(KeyLaboratoryofNaturalResourcesoftheChangbaiMountain&FunctionalMolecules(YanbianUniversity),MinistryofEducation,Yanji133002,China)

A method was established for the determination of volatile solvent using headspace single-drop LPME coup led with GC-MS.Op timized some parameters, which affect the efficiency of headspace single-drop LPME.Theop timized experimental conditions are:0.5μL of dodecane as extraction solvent,sample temperature is room temperature,extraction time is10min.Under theop timum conditions,evaluate thismethod.The linear range is from 0.000 1 to 500 000mg/L with rep roducibility ranging from 6.62%to 19.11%,and the limits of detection ranged from 0.000 1 to 1mg/L.The co rrelation coefficient ranged from 0.904 8 to 0.988 7.The results demonstrated that HS-SD-LPME is simp le,using a small amount of o rganic solvent,and could be app lied for the determination of extraction solvent in health p roducts.

liquid phasemicroextraction;GC-MS;easy volatile solvent;ginseng oil

O656.31

A

1004-4353(2011)02-0144-04

2011-04-13

国家自然科学基金资助项目(21065013)

＊通信作者:吴学(1955—),男,博士,教授,研究方向为有机合成.