索氏提取法-旋转蒸发法提取皮革中全氟化合物的方法

1 引言

全氟化合物（PFCs）是一种毒性很强的有机污染物，且很难从环境中降解。环境中的全氟化合物主要来源于生产纺织品、皮革、纸制品、包装材料、洗涤用品等方面，其中以全氟辛酸（PFOA）和全氟辛烷磺酰基化合物（PFOS）应用最广。随着全氟化合物进入土壤、水体、生物体，并通过食物链最终进入人体，有可能导致生育率下降、免疫系统及呼吸系统发生病变，对人体造成损害。继欧洲及美国等发达国家限制PFOS和PFOA的使用之后，我国在2014年及2015年相继颁布了纺织品和皮革的PFOA和PFOS的国家标准。PFOA和PFOS的测定方法主要有气相色谱-质谱法、液相色谱-紫外检测法以及液相色谱-质谱法[1-8]。

目前，皮革中的PFOS和PFOA研究报道相对较少，现有的标准方法中，前处理方法应用了固相萃取小柱，过程较繁琐，且有可能会吸附目标物，存在回收率偏低的风险。本文采用索氏提取结合旋转蒸发的前处理方法，运用高效液相色谱-串联质谱法测定，建立了皮革中PFOS和PFOA的检测方法。通过对提取方式、提取溶剂、色谱条件等的优化，实现了对皮革中PFOS和PFOA高准确度、高精密度和高灵敏度的测定。

2 试验部分

2.1 主要仪器及试剂

仪器：Agilent 1200LC-Agilent 6410安捷伦三重串联四级杆质谱仪（美国安捷伦科技有限公司）；皮革切粒机；电子天平（梅特勒-托利多仪器上海有限公司）；索氏提取装置；SXKW型数显控温电热套（北京中兴伟业仪器有限公司）；全玻璃微孔过滤器（规格1000mL，天津津腾实验设备有限公司）；RE-5299真空旋转蒸发器（上海振捷实验设备有限公司）；氮吹仪；QL-866漩涡混合器（江苏海门市其林贝儿仪器制造有限公司）；全玻璃微孔过滤器（规格1000mL，天津津腾实验设备有限公司）；0.22μm、13cm、200/pkg尼龙过滤膜（迪马科技有限公司）。

试剂：全氟辛酸标准品（德国 Dr Ehrenstorfer 公司）；全氟辛烷磺酸钾标准品（德国 Dr Ehrenstorfer 公司）；色谱级甲醇（迪马科技有限公司）；色谱级乙腈（迪马科技有限公司）；色谱级乙酸铵（美国Thermo Fisher科技有限公司）；试验用水均为超纯水。

2.2 标准品的配制

分别准确称取10.0mg全氟辛烷磺酸钾、全氟辛酸标准品，以色谱级甲醇为溶剂，配制成浓度为100mg/L的标准储备液。各取1mL标准储备液，以色谱级甲醇为溶剂，分别定容至100mL，得到浓度为1mg/L的标准工作液。各取5mL标准工作液，混合到10mL容量瓶，充分混匀。按试验所需依次将标准工作液稀释到特定浓度。

2.3 试验步骤

取代表性皮革样品，将其剪碎至5mm×5mm小片，混匀。准确称取剪碎的样品2.5g (精确至0.01g)，放入纤维素套管中，然后将其放至索氏提取装置中提取[9]。提取液转移至浓缩瓶中，用适量甲醇洗涤残渣，洗涤液转移至浓缩瓶中，摇匀，于45℃水浴旋转蒸发浓缩至近干，用甲醇溶解，涡旋混匀并转移至离心管中，氮吹至近干，并定容至2.0mL，以4000r/min离心3min，取上清液，过0.22μm滤膜后，供液相色谱-质谱/质谱仪测定和确证。

2.4 LC-MS/MS条件

色谱柱：Aglient Zorbax Eclipse XDB C18(4.6mm×50mm×1.8µm)；流速：0.3mL/min；柱温：35℃ ；进样量：5µL；流动相A：5mol/L乙酸铵溶液；流动相B：乙腈。

质谱条件：电喷雾离子源（ESI）；离子化模式：负模式；毛细管电压：4000V；雾化气压力（Nebulizer）：40psi；干燥器流量（Gas Flow）：9L/min；干燥器温度（Gas Temp）：350℃。

3 结果与讨论

3.1 监测离子的选择

经过LC-MS/MS中的MS2 SIM扫描模式和质谱采用子离子（Product）扫描模式优化了PFOA和PFOS的Fragmentor和Collision Energy，采用MRM方式，确定了检测的特征离子m/z： 412.9、369和168.9，498.9、98.9和79.9。测定结果如图1和图2 所示，PFOA和PFOS的保留时间分别为1.194min和1.181min，色谱峰峰形较好。

图1 PFOA的MRM色谱图

图2 PFOS的MRM色谱图

3.2 色谱条件的优化

试验分别以乙腈-乙酸铵溶液和甲醇-乙酸铵溶液为流动相，对PFOA和PFOS分离的效果进行了研究。结果表明，当流动相为甲醇-乙酸铵溶液时，峰形较差；当流动相为乙腈-乙酸铵溶液时，出峰时间较早，分离效果有所改善。本方法以乙腈-乙酸铵溶液为流动相，采用梯度洗脱方法，优化了液相色谱条件，达到最佳的出峰时间。

表1 LC-MS/MS梯度洗脱程序

3.3 提取方式的确定

本文比较了索氏提取和超声萃取两种方式，分别考察了这两种方法的提取效率。结果表明，索氏提取和超声提取的提取效率分别为63%～80%和53%～65%，可见索氏提取对于皮革样品的提取效率高，因此试验选择索氏提取法。试验通过比较索氏提取时间和效率的关系，确定了2.5h（回流速率控制在每小时3～5次）为最佳，提取效率基本达到饱和。

3.4 提取溶剂的确定

考察了甲醇、乙醚、甲基叔丁基甲醚和正己烷4种溶剂，对皮革样品中PFOA和PFOS的提取效果，结果如图3如示。试验数据表明：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较差。因此本方法选用甲醇作为提取剂。

3.5 线性方程和检出限

采用不同浓度的PFOA和PFOS混合标准溶液进行测定，以其峰面积Y对质量浓度X（μg/kg）绘制标准曲线，如图4、图5所示。在质量浓度范围为0～50μg/kg时其线性关系良好，PFOA线性方程Y=4.0635×104X+3.8330×104，相关系数R2=0.9997；PFOS线性方程Y= 7.39872×103X+7.12869×103，相关系数R2=0.9991；二者均可以满足定量分析的需要。当S/N=3时，方法检出限为0.0005μg/kg。

图3 4种溶剂的回收率比较

图4 PFOA标准曲线图

图5 PFOS标准曲线图

3.6 回收率和精密度

对同一待测空白样品中添加不同浓度水平的PFOA和PFOS混合标准品溶液，采用LC-MS/MS测定方法的回收率和精密度，每个水平单独测定5次，结果见表2、表3。

从表2和表3可以看出，在不同添加水平下，PFOA和PFOS的回收率为81.42%～83.97%，相对标准偏差为1.22%～2.71%。

4 结论

运用索氏提取-旋转蒸发提取方法，采用液相色谱质谱联用分析方法，XDB-C18色谱柱，优化液相色谱和质谱条件，能够对皮革中的PFOA和PFOS残留量进行精确定性和定量，建立了利用液质联用技术测定皮革中的PFOA和PFOS含量的分析方法。本方法具有简便、快捷，能在2min内出检测结果，测定结果准确的特点。在0μg/kg～60μg/kg浓度范围内具有良好的线性关系，PFOA和PFOS相关系数分别为0.9997和0.9991，加标回收率在81.42%～83.97%，相对标准偏差小于3%，最低检出限为0.0005 μg/kg，满足了目前国内外检测限量的要求[10]。

表2 PFOA方法的回收率和精密度数据