GC-MS同时测定电子烟油中5种苯系物和17种邻苯二甲酸酯类化合物

丁 诚，李剑政，杨文彬，徐 潇，袁 涛，杨海玉

（深圳波顿香料有限公司分析测试中心，广东 深圳 518051）

苯系物已经被世界卫生组织（WHO）规定为强致癌物质［1］。长期接触和吸入含较高浓度的苯类有毒有害气体或物质，会引起头痛、头晕、失眠及记忆力衰退等症状，并导致血液系统疾病［2］。邻苯二甲酸酯类物质是一类环境激素，可导致内分泌紊乱、生殖机能失常［3］。近几年，由于电子烟市场的火爆需求，随之增加了对电子烟和电子烟油（也可称为“烟弹”）的关注度，许多报道也持续关注各类电子烟油的品质和存在的一些潜在危害性，但对于电子烟油中所含有的危害物质尚不明确。目前关于电子烟油中的苯系物和邻苯二甲酸酯类化合物的分析方法主要以气相色谱-质谱/质谱法［1］、气相色谱-质谱法［2-6］、冷阱捕集-气相色谱-质谱法［7］、吹扫捕集气相色谱法［8］、气相色谱法［9］、超声波萃取气相色谱-质谱联用仪［10］、静态顶空气相色谱-质谱联用法［11］、高效液相色谱-串联质谱法［12］、高效液相色谱法［13，14］、超临界流体色谱［15］、活性碳纤维固相微萃取-气相色谱-质谱联用［16］、顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用法［17］、溶剂萃取/气相色谱-质谱法［18］、分散液-液体微萃取-气相色谱［19］等分析技术，但多数是以不同的色谱柱和单独的分析方法对5种苯系物和17种邻苯二甲酸酯类化合物进行分析检测，也有类似报道的方法同时对苯系物和邻苯二甲酸酯类化合物进行检测，但前处理方法较为复杂，检测样品类型完全不同，仍未见电子烟油中5种苯系物和17种邻苯二甲酸酯类化合物同时测定的相关报道。本研究开发了操作简单和高效的检测方法，同时减少了试剂、耗材、色谱柱种类的使用，降低了环境污染，为同时测定电子烟油中5种苯系物和17种邻苯二甲酸酯类化合物提供新的思路和质量控制手段。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

Thermo Fisher/Trace1310-ISQ7000型气相色谱-质谱联用仪；XS104型分析天平，梅特勒公司，精度为0.1 mg，最大量程210 g；超声仪（现代超声）；乙醇、正己烷，色谱纯，德国默克MERCK；乙酸乙酯，色谱纯；苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、间/对二甲苯及混合标准溶液均为5 000 mg/L，溶于正己烷，上海安谱；17种邻苯二甲酸酯标准品，1 000 mg/L溶于正己烷，上海安谱。5种市售的不同口味的电子烟油分别标记为A、B、C、D、E。其中，选取A和B 2种电子烟油，加入一定量的标准溶液作为加标样品。剩余C、D、E 3种电子烟油测试按照本方法与现有的不同方法进行对比。

1.2 试验条件

色谱柱（Agilent J&W-HP-5MS-30）：毛细管柱固定相为（5%-苯基）-甲基聚硅氧烷，规格为30 m×0.25 mm×0.25μm；进样口温度250℃；载气He（纯度99.99%）；流速1.0 mL/min；进样量1.0μL；分流比15∶1；升温程序为初始温度60℃，保持5 min，以25℃/min升至220℃，保持5 min，再以2.0℃/min升至250℃，保持4 min；最后以60℃/min升至280℃，保持2.0 min。传输线温度260℃；电离方式EI源；电子电压70 eV；离子源温度230℃，溶剂延迟1.95 min；利用选择性离子法（SIM）进行定性（表1）。色谱柱分离苯系物与邻苯二甲酸酯类混合标准品的色谱见图1。

1.3 标准溶液的配制

准确移取5种苯系物标准品和17种邻苯二甲酸酯标准品各0.2、1.0 mL至100 mL容量瓶中，用正己烷定容，得到质量浓度为10μg/mL的混合标准储备溶液。用正己烷逐级稀释标准储备溶液，得到1.00、0.50、0.20、0.10、0.05μg/mL的系列混合标准工作溶液。

表1 5种苯系物和17种邻苯二甲酸酯类的保留时间及特征离子

图1 苯系物与邻苯二甲酸酯类化合物的混合标准溶液总离子流色谱

2 结果与分析

2.1 色谱柱的选择

考察了3种不同性质的色谱柱，极性色谱柱HP-INNOWAX（30 m×0.25 mm×0.25μm）、中极性色谱柱DB-1701（30 m×0.25 mm×0.25μm）和弱极性色谱柱HP-5MS（30 m×0.25 mm×0.25μm），对0.10μg/mL的混合标准溶液进行分离度对比。结果表明，5种苯系物和17种邻苯二甲酸酯类化合物在弱极性柱HP-5MS上分离效果较好，苯系物在中极性柱DB-1701上基本不出峰，由于极性毛细管柱HP-INNOWAX本身受温度影响较大（Agilent最高温度为270℃），持续高温导致柱流失较为严重，不耐用。因此本方法选择HP-5MS（30 m×0.25 mm×0.25μm）弱极性毛细管柱。

2.2 萃取液的选择

试验考察了甲醇、乙醇、正戊烷、正己烷、乙酸乙酯5种溶剂。通过现场试验和电子烟油本身的性质［基质主要为PG（丙二醇）和VG（丙三醇）及香精原料等］进行研究。结果发现电子烟油样品溶于甲醇和乙醇，无法起到提取目标物的作用。加入适量电子烟油样品于乙酸乙酯，放置一段时间，溶液变浑浊。同时，乙酸乙酯易挥发和分解，对定量有一定影响，长期使用对色谱柱存在污染的风险。正戊烷有极强的挥发性，配制标准曲线时，线性和计算样品加标的回收率偏低，最终选取正己烷为卒取液。

2.3 样品处理和提取时间的选择

从市场上选购5种常见的电子烟油产品，样品前处理主要流程如下。将分析样品准确称取1.0 g，置于25 mL具塞玻璃离心管中，加入1～2 mL超纯水，准确移取10 mL正己烷至具塞玻璃离心管中，采用混合器混合样品，使样品均匀分散于萃取溶剂中，再超声提取所需目标物。试验研究了超声提取时间与提取样品中目标物含量的关系。考虑到样品中目标物的含量低于检出限或不含有目标物的情况，采取在样品中加入一定量的标准物质，考察其超声时间与浓度变化关系，以便更好地确定最佳的提取时间。在超声30 min后，加标样品的浓度基本无变化（图2）。参考相关标准［10］选取提取时间为30 min为最佳时间。

图2 超声时间与浓度变化的关系

2.4 线性范围与检出限

将5 000 mg/L的苯系物混合标准品和1 000 mg/L的邻苯二甲酸酯混合标准品用正己烷逐级稀释，得到浓度为10 mg/L的混合标准中间液，准确移取混合标准中间液50、100、200、500、1 000μL。配制成浓度分别为0.05、0.10、0.20、0.50、1.00μg/mL的溶液，再进行GC-MS分析，以待测组分色谱峰面积Y为纵坐标，以待测组分相对应的质量浓度X（μg/mL）为横坐标，进行线性回归分析，得到每个组分的回归方程与相关系数。同时，对最低浓度的标准溶液进行12次平行测定，计算标准偏差（S），以3倍标准偏差作为定性检出限，以10倍标准偏差作为定量检出限（表2）。由表2可知，该方法的5种苯系物的检出限为0.001～0.010μg/mL，定量限为0.003～0.050μg/mL；17种邻苯二甲酸酯类的检测限在0.001～0.010μg/mL，定量限在0.003～0.033μg/mL。

2.5 加标回收率

以现有的电子烟油A、B为研究对象，在样品A和B中分别加入不同浓度的5种苯系物和17种邻苯二甲酸酯类化合物的标准溶液，每个加标样品重复测定5次，计算所得的加标回收率（表3）。由表3可知，电子烟油样品A和B中5种苯系物和17种邻苯二甲酸酯类化合物重复测量5次的加标回收率为81.64%～110.48%，相对标准偏差为0.55%～9.93%。

2.6 样品检测

按照GC-MS法对另外3种电子烟油C、D、E进行苯系物和邻苯二甲酸酯类的测定，结果发现C、D、E中甲苯、邻苯二甲酸二异丁酯（DIBP）、邻苯二甲酸二正丁酯（DBP）、邻苯二甲酸二（2-乙基）己酯（DEHP）的含量较高（表4），表明这3种电子烟油有接触含有甲苯和邻苯二甲酸酯类化合物的材质或其原料本身存在一定的质量问题。

表2 5种苯系物和17种邻苯二甲酸酯类化合物的线性方程

表3 样品A和B中加标回收率结果（n=5）

续表3

表4 GC-MS法测定C、D、E电子烟油中5种苯系物和17种邻苯二甲酸酯类化合物的含量 （单位：mg/kg）

2.7 GC-MS法与已报道方法及国家标准对比

对3种电子烟油C、D、E同时采用GC-MS、文献方法［3］以及国家标准方法［10］进行测试，并将苯系物和邻苯二甲酸酯类化合物的检测结果与GC-MS法检测结果进行比较（表5至表8）。从表5和表6结果比较可知，两者之间的相对偏差在10%以内，表明GC-MS法和现有方法差异性不大，说明GCMS法有效可行。GC-MS法的优势在于定量限低于已报道文献［3］和国家标准方法［10］的定量限，更有利于低浓度目标物的定量分析。

表5 GC-MS法与文献报道方法的结果比较

表6 GC-MS法与国家标准方法的结果比较

表7 GC-MS与文献中苯系物分析方法比较

表8 GC-MS与文献中邻苯二甲酸酯类化合物分析方法比较

3 结论

GC-MS法仅使用一种有机溶剂，前处理操作简便、时间短、低污染，能有效将5种苯系物和17种邻苯二甲酸酯类化合物结合起来同时检测，与文献报道方法和行业标准相比，可大大提高检测效率。该方法的检出限和定量限较低，能满足低浓度样品的分析工作，为电子烟油中苯系物和邻苯二甲酸酯类化合物的分析测试提供了一种新思路。