加速溶剂萃取-液相色谱串联质谱法测定烟用接装纸中高氯酸根的方法

摘要

一种加速溶剂萃取‑液相色谱串联质谱法测定烟用接装纸中高氯酸根的方法，其特征在于：采用改进的加速溶剂萃取技术对样品进行前处理，使样品的提取和净化同时完成，采用液相色谱串联质谱对样品进行测定。本发明的优点在于：采用整体柱树脂作为填料，简化了萃取池结构，也使树脂的称量和取用更为方便，样品的提取和净化在一次萃取过程中可以同时完成，自动化程度高。采用液相色谱串联质谱对样品进行测定，定量限低，可以满足微量成分的测定需求。

说明书

技术领域

本发明属于烟用纸张有害成分理化分析领域，具体是一种加速溶剂萃取-液相色谱串联质谱法测定烟用接装纸中高氯酸根的方法。

背景技术

高氯酸盐是一种有毒的无机化学物质。高氯酸根离子与碘离子具有相似的电荷和离子半径，能够与碘离子竞争而进入人体甲状腺，引起甲状腺荷尔蒙生成量的减少，从而影响大脑组织的发育，危害人类的健康，尤其是孕妇、胚胎、婴儿最容易受到危害。并且，由于高氯酸根离子特殊的结构，导致其化学稳定性较高，水溶性和流动扩散性强，吸附性低，在环境中能够持久存在，是一种持久性污染物。

在造纸工业上，为了便于印刷，油墨或纸张表面通常需要添加抗静电剂，而高氯酸盐是合成抗静电剂的常用原料之一。美国食品药品监督管理局（USFDA）规定在食品包装材料中其含量不得超过1.2%（w/w）。这一规定目前遭到来自9大消费者组织的抗议，他们建议取消在食品包装材料中添加高氯酸盐的允许。烟用接装纸也是包装材料中的一种，在吸烟过程中直接与吸烟者口唇接触，因此，对于烟用接装纸中高氯酸根离子的监控和检测很有必要。而目前烟草行业关于烟用接装纸中高氯酸根离子的测定并无推荐方法，且没有相关的限量标准发布。

高氯酸根离子的测定方法有光度法，拉曼光谱法，电极法，离子色谱法(IC)，离子色谱质谱(IC-MS)及高效液相色谱串联质谱法(HPLC-MS/MS)。主要应用范围为环境样品，如水和土壤，以及食品，如蔬菜和牛奶等。相对于单纯的色谱分析，质谱及串联质谱具有选择性好，灵敏度高，定量更加准确等优点，是目前发展迅速，应用更为广泛的测定方法。

关于样品的前处理，较为常用的则是传统的溶液萃取法。由于样品基质一般较为复杂，萃取液还需要经过净化才能进行仪器分析。赛默飞世尔科技公司于2009年采用加速溶剂萃取（ASE）对蔬菜水果等样品中的高氯酸根离子进行测定时，采用了一种将萃取和净化合二为一的方法，即将净化树脂和样品预先填充于萃取池中，在一次萃取过程中实现两个步骤的同时完成。但是该方法的缺点在于树脂种类过多，且需要分层填充，造成了萃取池内结构过于复杂，在实际应用中回收率和重复性不是很理想。

随着固相萃取技术（SPE）的发展，特别是复合型萃取柱的出现，不同种类的树脂可以集合在1根柱中，而将此技术应用在加速溶剂萃取领域，则可以使萃取池的填充结构简化，从而提高前处理的效率。

发明内容

本发明的目的正是基于上述现有技术状况而提供的一种加速溶剂萃取-液相色谱串联质谱法测定烟用接装纸中高氯酸根的方法，该方法采用整体柱树脂作为填料，简化了萃取池结构，也使树脂的称量和取用更为方便，样品的提取和净化在一次萃取过程中可以同时完成，自动化程度高。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种加速溶剂萃取-液相色谱串联质谱法测定烟用接装纸中高氯酸根的方法，采用改进的加速溶剂萃取技术对样品进行前处理，使样品的提取和净化同时完成，采用液相色谱串联质谱对样品进行测定，具体方式为：

（1）采用Thermo Fisher ASE200加速溶剂萃取仪对样品进行萃取，萃取池体积为33ml，萃取前萃取池由下至上的结构为：2张玻璃纤维滤膜，0.5-0.7g DIONEX OnGuard Ba/Ag/H 整体柱树脂(市场有售)，1张玻璃纤维滤膜，0.2-0.5g Oasis HLB 柱树脂(市场有售)，1张玻璃纤维滤膜，1g磨碎后样品与2-2.5g硅藻土混合物，样品中须加入0.4mL 500ng/mL的内标溶液；所述内标为¹⁸O标记的高氯酸根离子,用水配制成浓度为500ng/mL的内标溶液。

萃取条件为：萃取溶剂：水；静态循环时间：5-7min；冲洗体积：30-35%；氮气吹扫：100-130s；温度：70-100℃；压力：1300-1600psi；

（2）萃取后的溶液用水定容至40-50mL，经过水相滤膜过滤后使用LC-MS/MS进行分析；LC-MS/MS条件为：采用Agilent 1200 Series 液相色谱（美国Agilent公司）和API 4000三重四级杆质谱[配备电喷雾电离源(ESI)]（美国AB公司）进行分析。分析条件为：色谱柱：waters IC-Pak HR(6×75mm,4.6µm)；流动相：40-60mmol/L乙酸胺/乙腈混合溶液，体积比为5:8；洗脱方式：等度，流速：0.5-1.0mL/min；柱温：30-50 ˚C；进样体积：50µL；电离方式：电喷雾离子源（ESI）；扫描方式：负离子；碰撞气(CAD)：7psi；气帘气(CUR),25psi；辅助加热气1(GS1),50psi；辅助加热气2(GS2),50psi；电离电压(IS),-4.5kv；离子化温度(TEM),450℃；MRM模式采集，MRM参数见表1。

表1LC-MS/MS多级反应监测参数

本发明的内容还包括：

（1）要在普通含量的氯离子和硫酸根离子实现微量高氯酸根离子的检测，对于氯离子和硫酸根离子的去除有助于基质效应的消除和含量的准确测定。在以往的报道中，ASE萃取池中采用的净化树脂为OnGuard Ba，OnGuard Ag，OnGuard H柱填充树脂以及一些去除有机物的树脂，如C18，硅胶等。每一种树脂都需要单独称取且占据一层空间。本发明中采用的为OnGuard Ba/Ag/H 整体柱树脂，并且通过磁力搅拌实现几种树脂的充分混合，将三种树脂合为一层，简化了前处理的步骤。

（2）树脂由SPE小柱拆开后获得，使用前需要活化，通过对SPE小柱进行活化的方式来实现： Ba/Ag/H 整体柱使用3-6mL水进行活化，Oasis HLB柱使用3mL甲醇和3mL水分别进行活化。

（3）由于SPE柱均为特定规格，且注明填料（树脂）质量，本发明所选取的树脂质量为SPE柱所标明质量的整数倍，因此，本发明所选取的树脂质量均为活化前的树脂干基净重。

（4）采用Oasis HLB柱去除样品中的有机杂质。HLB柱是由亲脂性二乙烯苯和亲水性N-乙烯基吡咯烷酮单体按一定比例组成的大孔共聚物为填料，相较于C₁₈柱，HLB柱吸附剂的表面积大，容量约为C18柱的3倍，净化效率更高。

（5）实验采用添加标准溶液法制备含有高氯酸根离子的阳性样品，即在制备好的1.0 g烟用纸张试样中加入400µL 0.1µg/mL的标准溶液，在通风橱中避光晾干后作为实验阳性样品，样品加标量为40µg/kg。

（6）标准储备液和内标溶液的配置：

准确称取0.1232g无水高氯酸钠于烧杯中，加入适量水溶解，转移至100mL容量瓶中，用水定容，得到浓度为1mg/mL的高氯酸根一级标准储备液，此溶液在4℃条件下避光保存，保质期为1年。

准确移取100µL一级标准储备液至100mL容量瓶中，用水定容，得到浓度为1000ng/mL的二级标准储备液，此溶液在4℃条件下避光保存，保质期为6个月。

准确移取10mL二级标准储备液至100mL容量瓶中，用水定容，得到浓度为100ng/mL的三级标准储备液，此溶液在4℃条件下避光保存，保质期为6个月。

用4mL水溶解¹⁸O标记的1mg高氯酸钠，得到0.2057mg/mL的内标标准储备液，此溶液在4℃条件下避光保存，保质期为6个月。

准确移取0.243mL内标标准储备液至100mL容量瓶中，用水定容，得到浓度为500ng/mL的内标标准工作溶液，此溶液在4℃条件下避光保存，保质期为6个月。

由标准储备液配置系列标准溶液（内标浓度为5µg/L），进行LC-MS/MS分析后，计算每个标准溶液中高氯酸根与内标的峰面积比，标准曲线的线性范围为1-20µg/L，线性相关系数0.9996，分别按信噪比S/N=3和10计算得方法的检出限（LOD）和定量限（LOQ），分别为2.07µg/kg和6.91µg/kg。

选取试验用阳性样品，进行加标回收率实验，考察日内（n=5）和日间（n=3）多次重复测定的标准偏差。加标量分别为0.5,2.0,10.0µg/L，结果见表2。

由表2可得，低中高三个水平下的加标回收率良好，日内和日间相对平均标准偏差<8%，这说明在此萃取和净化条件下的样品测定中基质干扰得到了较好的消除，方法的精密度和准确性满足测定需求。

表2 精密度与加标回收率

综上所述，本发明的优点在于：采用市售的整体柱树脂作为填料，用于除去提取液中的SO₄^{2->离子的Ba填料层和用于除去Cl->离子的Ag填料层集合在一根柱中，在使用中可以直接将整体柱打开，使用混合树脂，免去了将不同的树脂分开来分层铺设，这样就简化了萃取池结构，也使树脂的称量和取用更为方便，同时在样品下方铺设对非极性干扰物吸附能力较强的HLB柱树脂而不采用C18树脂，在一定的温度和压力条件下，样品提取和净化在一次萃取过程中可以快速高效的同时完成，自动化程度高。采用液相色谱串联质谱对样品进行测定，定量限低，可以满足微量成分的测定需求。}

附图说明

图1为本发明中加速溶剂萃取池中净化树脂和样品铺设结构示意图；

图2为样品测定的提取离子色谱图m/z ：99.1/83.0；

图3为内标测定的提取离子色谱图m/z ：106.9/89.1。

具体实施方式

本发明以下结合附图实施例做进一步描述：

实施例：烟用接装纸中高氯酸根离子的测定。

1）样品前处理

称取一定量的净化树脂和样品将其铺设至33mL 加速溶剂萃取萃取池中，萃取池结构由下至上见附图1：

2张玻璃纤维滤膜，0.5-0.7g DIONEX OnGuard Ba/Ag/H 整体柱树脂，1张玻璃纤维滤膜，0.2-0.5g Oasis HLB 柱树脂，1张玻璃纤维滤膜，1g（准确称取）磨碎后样品与2-2.5g硅藻土混合物。样品中须加入0.4mL 500ng/mL的内标标准溶液。

萃取条件为：萃取溶剂：水；静态循环时间：5-7min；冲洗体积：30-35%；氮气吹扫：100-130s；温度：70-100℃；压力：1300-1600psi。

萃取后的溶液用水定容至40-50mL，经过水相滤膜过滤后使用LC-MS/MS进行分析。

2）采用Agilent 1200 Series 液相色谱（美国Agilent公司）和API 4000三重四级杆质谱[配备电喷雾电离源(ESI)]（美国AB公司）进行分析。分析条件为：色谱柱：waters IC-Pak HR(6×75mm,4.6µm)；流动相：40-60mmol/L乙酸胺/乙腈混合溶液，体积比为5:8；洗脱方式：等度，流速：0.5-1.0mL/min；柱温：30-50 ˚C；进样体积：50µL；电离方式：电喷雾离子源（ESI）；扫描方式：负离子；碰撞气(CAD)：7psi；气帘气(CUR),25psi；辅助加热气1(GS1),50psi；辅助加热气2(GS2),50psi；电离电压(IS),-4.5kv；离子化温度(TEM),450℃；MRM模式采集，MRM参数见表1。

2）标准工作溶液

采用水对标准储备液进行逐级稀释，得到浓度为0.2, 0.5, 1.0, 2.0, 5.0, 10, 20 µg/L的标准工作溶液（内标浓度为5ng/mL），此溶液在4℃条件下避光保存，保质期为一周。

3）根据峰面积对标准溶液相应浓度进行回归分析，得到标准曲线。然后通过检测样品的峰面积，由标准曲线得到样品对应的浓度，即仪器观测值，

按照如下公式计算样品中检出成分的含量：

A=X×V/m

式中， X>

V>

：样品质量，单位为克（g）；

由以上公式算出样品中高氯酸根含量分别为0.048mg/kg。