一种智能高效快速蒸馏仪在饮用水挥发酚检测中的应用

孙景然， 王绿波， 张 桢， 席令仪， 潘志辉， 吴 瑾， 刘明珠， 白家磊， 房彦军

(军事科学院军事医学研究院环境医学与作业医学研究所， 天津 300050)

挥发酚类为原生质毒，属高毒物质，人体摄入一定量会出现急性中毒症状；长期饮用被酚污染的水，可引起头痛、出疹、瘙痒、贫血及各种神经系统症状。因此挥发酚的检测对于保证饮用水安全一直具有重要意义。 酚类的检测分析方法较多，而目前普遍采用的为4-氨基安替比林光度法。此方法中水蒸气蒸馏是分离、提取挥发酚成分的重要步骤之一，其原理是将含有挥发性成分的水蒸馏，使挥发性成分随水蒸气一并馏出，经冷凝分取挥发性成分的浸提方法。该法适用于具有挥发性、能随水蒸气蒸馏而不被破坏、在水中稳定且难溶或不溶于水的其它植物活性成分的提取。其操作是将水蒸气通入样品体系中，有效成分伴随水蒸气蒸出，从而达到分离提纯有效成分的目的，除了用于水中挥发酚的检测，还被广泛应用于烟草、食品、药品、化工等多个行业〔1-3〕。现有的传统的水蒸气蒸馏装置是较为的繁琐的玻璃装置，安装困难、操作时间长、耗能量大，稳定性差且存在不安全隐患等技术问题〔4-5〕。因此本实验室采用一种新型的蒸馏仪取代传统的蒸馏方式，在水中挥发酚的检测中，能有效提高样品处理效率，将现行国标检测方法中需要1-2小时的蒸馏提取时间，缩短至10 min完成，具有高效、稳定的特点。

1 研究方法

1.1 材料依据方法原理：4-氨基安替吡啉三氯甲烷萃取分光光度法(GB5009.231-2016)；仪器和设备：(1)快速水蒸气蒸馏仪；(2)天平；(3)250 mL分液漏斗；(4)紫外分光光度计；(5)容量瓶100 mL。

1.2 标准曲线的建立制备标准系列工作液：临用时用标准储备液(1 μg/mL)稀释而成；取8个250 mL分液漏斗，分别加入100 mL水，依次加入0.0 mL、0.5 mL、3.0 mL、5.0 mL、10.0 mL、15.0 mL苯酚标准储备液；采取4-氨基安替吡啉显色，三氯甲烷萃取光度法，在460 nm波长下，以空白三氯甲烷萃取液为参比，用分光光度计测量吸光度，以苯酚质量0、0.5、3.0、5.0、10.0、15.0 μg计算，获得标准系列曲线。

1.3 全自动快速蒸馏仪样机蒸馏提取水中苯酚的精密度和重复性实验各取300 mL纯水，加标准物质至水中苯酚含量为40 μg，取6份样品，分别检测其苯酚含量，方法同上，计算其回收率及精密度。回收率=(样品检测结果-样品本底值)/样品加标量*100%，精密度= 相对标准偏差/平均值*100%。

1.4 全自动快速蒸馏仪与传统水蒸气蒸馏方法的对比实验依据国标GB 5009.231-2016要求，将以苯酚标准溶液(质量为40 μg)平行测定11组，分别采取全自动快速蒸馏仪提取和国标方法水蒸气蒸馏方法提取，4-氨基安替吡啉萃取光度法测定，对比两种方法的蒸馏提取速率以及精密度。

2 结果

2.1 标准曲线的建立取6个浓度的挥发酚溶液建立的标准曲线如下，y=0.021x+0.0023,R2=0.9964>0.995，满足检测条件的需要(表1)。

表1 挥发酚溶液标准曲线的建立

2.2 回收率和精密度的实验结果在300 mL水中加入苯酚40 μg，共制备六份样品样品，测定这6组平行样，所得结果如下表：平均回收率102%，精密度为3.2%，均符合GB5009.231-2016规定的标准，实验结果重复性较好(表2)。

表2 回收率和精密度的验证结果

3 全自动快速蒸馏仪与传统水蒸气蒸馏方法的对比实验

以苯酚标准溶液(样品含量为40 μg)平行测定11组，分别采取全自动快速蒸馏仪提取和国标方法水蒸气蒸馏方法提取，4-氨基安替吡啉萃取光度法测定，对比两种方法的蒸馏提取效率以及其相对标准偏差(RSD)，结果如下(表3，表4)。

表3 采用全自动快速蒸馏仪提取-萃取分光光度法测定结果

表4 采用传统水蒸气蒸馏-萃取光度法测定结果

3 讨论

在饮用水中挥发酚的检测中，由于没有专门用于挥发酚分离提取的蒸馏仪，很多单位一直用传统的蒸馏方法来处理水样，这种传统的水蒸气蒸馏装置是较为繁琐的玻璃装置，安装困难、操作时间长、耗能量大，且存在不安全隐患等技术问题〔4-5〕。有的单位用定氮仪来代替这种传统蒸馏，国外比较知名的定氮仪主要有布奇定氮仪和福斯定氮仪〔6-8〕，其价格昂贵，操作复杂。且用定氮仪来执行蒸馏功能，只针对蛋白质等需要滴定的系统而言有实际的操作意义，像挥发酚等不需要滴定，同时又是剧毒物质，需要在通风橱里操作。因此使用定氮仪来取代传统的蒸馏方式不具有现实的使用意义。因此本实验使用的这款蒸馏仪十分必要，且很有实用性。这款蒸馏仪使用的水蒸气蒸馏仪提取方法，其蒸馏效率更高，蒸馏提取时间由普通蒸馏的一个半小时缩短到10min， 且仪器采用智能的程序控制，其实验的精密度和重复性更高。使用蒸馏仪蒸馏出的标准系列曲线，完全符合国标检测要求。测定已知样品的回收率与精密度，都符合国标GB5009.231-2016规定的标准。与传统的蒸馏装置相比，这款蒸馏仪操作简单，完全实现了智能化控制，蒸馏效率高，处理后的样品所测得的相对偏差小，精密度高，完全符合饮用水挥发酚检测的国家标准，且蒸馏时间明显缩短，极大地提高了饮用水中挥发酚的检测效率，值得大力推广。