基于SFE-GC/MS检测烷基酚（OP）的前处理方法研究

周小锋， 何 艺， 童国通

（杭州职业技术学院临江学院，浙江 杭州 310018）

环境内分泌干扰素也称为环境激素，是指外因性干扰生物体内分泌的化学物质，它可使生物体内分泌系统失调，进而影响生殖发育机能，并存在引发恶性肿瘤及生物种群退化灭绝的可能，因而环境激素已成为所有生物的天敌［1-3］。烷基酚中的辛基苯酚（OP）在美国环境保护署（EPA）1997年提出的70种环境激素中榜上有名，它是辛基酚聚氧乙烯醚（OPEO）的代谢产物［4-5］。OPEO作为质优价廉的非离子表面活性剂曾被大量生产和使用，导致其在自然界普遍存在而成为人类的潜在杀手之一。因此，对环境样品中烷基酚（OP）的检测及生态修复已刻不容缓。

本研究基于超临界技术（SFE）-气质联用技术（GC/MS）开展对环境样品中环境激素烷基酚（AP）的检测方法研究。环境激素在环境中广泛存在，基体复杂、含量低但危害极大，烷基酚也不例外。对于环境样品中微量物质的分析，样品前处理往往是决定检测成败的关键。研究高效、简便的样品提取、浓缩、净化的前处理技术成为环境激素检测方法建立首先要解决的课题［6-9］。

二氧化碳超临界流体萃取（SFE-CO2）是非溶剂提取技术。本文以二氧化碳超临界萃取法（SFECO2）作为环境样品前处理方法，研究表明，用SFE技术对环境样品进行预处理具有提取效率高、耗时短、且不需使用有机溶剂等优点［10］。

在环境样品（如土壤或农产品）中除含有极少量的检测目标物（环境激素AP）外，还含有大量各种可能干扰分析检测的物质。为了减少干扰，提高检测的灵敏度，样品须经过必要的预处理之后才可用仪器（GC/MS）检测。因此，环境样品前处理研究是烷基酚（AP）检测方法研究的重点。本实验拟重点进行环境样品中烷基酚提取的超临界萃取条件优化研究，采用正交实验确定最优的萃取温度、萃取压力、静态萃取时间、动态萃取时间等二氧化碳超临界萃取工艺条件。

1 实验部分

1.1 仪器与材料

1.1.1 仪器

二氧化碳超临界萃取仪，美国Applied Separations，SFE-2；7890GC-5975CMSD，美国安捷伦科技有限公司。

1.1.2 仪器工作条件

二氧化碳超临界萃取条件：萃取温度与压力控制在在二氧化碳临界温度（31.06℃）与临界压力（7.14MPa）以上。通过单因素使用及正交实验获得最佳萃取工艺条件。

GC条件：色谱柱为 HP-5，5%phenyl methyl siloxane，19091J-433（30m×250μm×0.25μm）；载气为高纯氦气，进样口温度为250℃；程序升温：初始70℃，保持2min，然后以20℃/min升至240℃，再以3℃/min升至300℃，并保持2min；不分流进样，进样体积2.0μL。

MS条件：接口温度280℃，离子源温度230℃，四级杆温度150℃；EI源，电子轰击能量70eV；溶剂延迟3min；全扫描范围25m/z～550m/z。

1.1.3 试剂

对特辛基苯酚（OP），标准品，阿拉丁；乙酸乙酯，色谱纯，天津市四友精细化学品有限公司；二甲基亚砜，A.R.，无锡海硕生物有限公司；六甲基二硅胺烷，A.R.，98.0%，阿拉丁；三甲基氯硅烷，A.R.98.0%，阿拉丁。

OP标准品用乙酸乙酯配成1.00mg/mL的标准贮备液，于0℃以下保存，临用前用乙酸乙酯逐级稀释配制成OP标准使用液。

1.1.4 空白土样及标准土样

空白土样制备：取适量经干燥、粉碎、过筛、混匀的土样若干份，分别装入萃取釜，在待萃取条件下进行充分萃取处理后备用。

标准土样（模拟土样）的制备：准确称取适量空白土样加入准确量的辛基酚标准使用液，混合均匀，备用。

1.2 实验方法

1.2.1 超临界萃取剂及萃取物的检测

土样的二氧化碳超临界萃取：将准确量的标准土样（模拟土样）装入萃取釜，将萃取温度、萃取压力控制在二氧化碳超临界条件（31.06℃、7.14MPa）以上，将二氧化碳超临界流体通入萃取釜，进行静态萃取一定时间，打开接收阀并调节固定的超临界流体流速进行动态萃取一定时间，用接收瓶持续接收萃取物。

萃取物中辛基酚的GC/MS检测：用乙酸乙酯溶解、转移、定容萃取物，通过气质联用技术（GC/MS）检测萃取物中辛基酚（OP），计算萃取率。GC/MS检测土样萃取物中OP的总离子流图（TIC）如图1，GC/MS检测土样萃取物中辛基酚（OP）的质谱图如图2。

1.2.2 二氧化碳超临界萃取工艺优化

通过单因素实验及正交实验法确定二氧化碳超临界萃取的优化工艺条件。以辛基酚（OP）萃取率为考查指标，以萃取温度A（℃）、萃取压力B（MPa）、静态萃取时间C（min）、动态萃取时间D（min）为考查变量，借助正交设计助手Ⅱv3.1进行五因素四水平L16（45）正交实验设计，实验结果结合正交设计助手Ⅱv3.1统计分析的直观分析和方差分析进行显著性判定，从而快速建立相对优化的土壤中OP检测分析的SFE-CO2超临界提取的前处理工艺。

图1 GC/MS检测标准土样萃取物的总离子流图

图2 GC/MS检测土样萃取物的辛基酚质谱图

运用正交设计助手Ⅱv3.1软件进行正交实验设计（见表1），共需进行16项实验，每项实验均进行3次平行实验，经数据处理后获得实验结果，取每项实验的平行实验结果的均值输入正交设计助手Ⅱv3.1软件进行正交实验的直观分析及方差分析。

表1 超临界萃取工艺优化因素水平表

2 结果与分析

2.1 实验结果及分析

根据正交实验的实验结果进行直观分析和方差分析，见表2和表3。

表2 超临界萃取工艺正交实验结果直观分析

表3 超临界萃取工艺正交实验结果方差分析

通过正交实验的直观分析和方差分析表，我们进行如下实验结果分析：

主次因子分析：从直观分析表（表2）中各因素的极差项R分析及通过方表分析表（表3）方差分析进行显著性判定，可以看出，实验因子A、B、C、D对实验结果均有不同影响，其中，实验因子C（静态萃取时间）对萃取率的影响最为明显，其他因子的影响大小依次为：D（动态萃取时间）＞A（萃取温度）＞B（萃取压力）。

优化水平分析：通过表2可以看出，在各实验因子中，A（萃取温度）以水平2为最优，B（萃取压力）以水平3为最优，C（静态萃取时间）以水平4为最优，D（动态萃取时间）以水平4为最优。因此，A2B3C4D4是优化的超临界萃取工艺条件。

从实验数据可以看出，静态萃取时间C3（30min）与C4（60min）萃取率（均值）比较接近，表明物料中的辛基酚在二氧化碳超临界流体中经过30min的“浸泡”已基本浸出，在实际工作中，选用A2B3C3D4作为萃取条件获得的萃取率也比较理想，同时较A2B3C4D4大大提高了时间效率。所以，在实际检测中A2B3C3D4的萃取条件也可酌情选用。

2.2 验证性实验

对优选萃取条件A2B3C4D4进行3次平行实验，实验结果分别为89.07%、89.83%、87.28%，平均结果为88.73%，结果满意。验证了A2B3C4D4为本研究的优化超临界萃取（前处理）工艺条件，即优化萃取温度45℃，萃取压力30MPa，静态萃取时间60min，动态萃取时间90min。在优化条件下对土壤样品中微量辛基酚的提取率可以达到88%以上。

3 结论

研究表明，用二氧化碳超临界萃取法（SFE）作为环境样品中微量环境激素辛基酚GC/MS检测的前处理方法是可行的，该前处理方法操作简单，提取效率高，其萃取方法不需要消耗有机溶剂，是一种环境友好的提取手段。以正交实验法优化了二氧化碳超临界萃取法提取土壤中微量辛基酚的工艺条件，优化萃取温度45℃，萃取压力30MPa，静态萃取时间60min，动态萃取时间90min。在优化条件下对土壤样品中微量辛基酚的提取率可以达到88%以上。本研究为环境样品（土壤、植物）中微量环境激素辛基酚（OP）的GC/MS分析检测提供了有效的样品前处理方法，也为环境样品中其他微量环境激素的检测及其他样品（纺织品、食品等）中烷基酚的检测的前处理提供借鉴，是进一步有效检测环境激素从而合理规避环境激素危害及控制环境环境激素污染的前提。

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