一种用于茶叶中多氯联苯检测的快速样品前处理方法与流程

本发明涉及分析化学领域，具体涉及一种用于茶叶中多氯联苯检测的快速样品前处理方法，该快速样品前处理方法是一种基于改性碳纳米管材料为主要分散固相萃取吸附剂的前处理方法，结合气相色谱-质谱(gc-ms)，可用于同时检测茶叶中18种多氯联苯(pcbs)。

背景技术：

多氯联苯(pcbs)是一类人工合成的氯代联苯类芳烃化合物，曾作为优质工业添加剂(热载体、阻燃剂、增塑剂、绝缘材料等)大量使用在印刷、化工、电力、塑料、油漆等领域。文献研究表明，pcbs能够导致生物体内分泌紊乱、免疫和生殖系统破坏，诱发癌症和神经性疾病，上世纪70年代开始已在全球范围内停产和使用，但在空气、土壤、水体、沉积物、生物样品、食品等介质中不断被检出，已成为一类普遍存在的持久性有机污染物，被列入斯德哥尔摩公约首批控制污染物名单。

关于pcbs的检测方法，目前主要有气相色谱法(gc-ecd)、气相色谱-质谱法(gc-ms)、气相色谱-串联质谱法(gc-ms/ms)等。采用的前处理技术有索氏提取、液液萃取、加速溶剂萃取、微波辅助萃取、超临界流体萃取等萃取技术，以及固相萃取、凝胶渗透色谱、h2so4磺化、固相微萃取等净化技术，这些方法往往过程繁琐、费时，溶剂消耗量大，有的萃取过程需要专用设备，分析成本较高。

分散固相萃取技术以具有操作简单、快速、高效、成本低廉等优点，近年来得到了迅速发展，在环境、食品等检测领域广泛应用。该技术的关键和核心是吸附剂材料。常用的吸附剂，如n-丙基乙二胺(psa)、石墨化碳黑(gcb)、c18等，对复杂基质的净化效果并不理想，而且价格相对较高。

技术实现要素：

本发明提供一种用于茶叶中多氯联苯检测的快速样品前处理方法，其目的在于解决现有的茶叶样品前处理方法中存在的净化效果不理想、后续检测易受杂质影响以及前处理所用材料成本较高的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于茶叶中多氯联苯检测的快速样品前处理方法，依次包括下列步骤：

第一步，称取粉碎后的茶叶样品于离心管中，加入无水硫酸钠和正己烷-丙酮溶液，依次进行涡旋混匀、超声提取、离心，然后取上清液至试管中，氮吹浓缩，然后用甲苯定容至所需体积，得到待净化茶叶样品溶液；其中，所述茶叶样品与无水硫酸钠的质量比为1:1，茶叶样品与所述正己烷-丙酮溶液的投入比为向每1g茶鲜叶样品中投入10～20ml正己烷-丙酮溶液；

第二步，向待净化茶叶样品溶液中加入改性碳纳米管、psa以及无水硫酸镁，涡旋，离心，取上清液氮吹近干，定量加入正己烷，涡旋混匀，过有机系滤膜，得到茶叶样品净化液，供gc-ms分析；其中，所述改性碳纳米管为羧基化多壁碳纳米管，所述茶叶样品、改性碳纳米管、psa以及无水硫酸镁四者的质量比为10:1～1.5:1～1.5:1。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，较佳的方案是所述正己烷-丙酮溶液中正己烷与丙酮的体积比为1:1。

2、上述方案中，较佳的方案是在所述第一步中，超声提取10～20min，以6000～9000r/min离心2～8min。

3、上述方案中，较佳的方案是在所述第二步中，以7000～10000r/min离心2～10min。

4、上述方案中，所述羧基化多壁碳纳米管又叫mwcnts-cooh。

本发明设计特点：碳纳米管是一种新型纳米碳材料，与psa等相比，由于具有极大的比表面积，吸附容量更高，吸附性能力更佳，价格相对低廉，近年来被作为分散固相萃取吸附剂广泛应用于水体、土壤、食品等样品中各类污染物的检测中，有效地提高了前处理的效率，降低了检测的成本。但目前将碳纳米管作为分散固相萃取吸附剂用于茶叶中多氯联苯(pcbs)的检测尚未见报道。

本发明的样品前处理方法是以茶叶为对象，茶叶样品经丙酮-正己烷(1:1,v/v)混合溶剂提取，提取液溶剂置换为甲苯，再以mwcnts-cooh和psa混合吸附剂净化，有效地减少了基质中色素、茶多酚、儿茶素等杂质干扰，获得了较好的提取效率和净化效果。本发明的方法学参数验证良好，各pcbs目标物在0.005～0.5mg/kg范围内呈线性相关(r≥0.9998)，基质加标回收率在90.7％～115.2％之间，rsd(n＝5)不大于10.9％，loq均为0.005mg/kg。

本发明的样品前处理方法采用改性碳纳米管作为分散固相萃取方法的吸附剂，可用于结合gc-ms建立同时检测茶叶中18种pcbs的分析方法。该方法操作简单，净化效果好，准确度高，稳定性好，对于保证茶叶质量安全具有积极的意义。

总之，与传统固相萃取方法相比，本发明方法操作简单，快速准确，灵敏度高，净化效果好，易形成标准化操作，为开展茶叶中pcbs的检测研究提供有效的方法。

附图说明

附图1为18种pcbs混合标液的gc-ms色谱图，按照出峰顺序依次标号，数字标号分别表示：1.pcb28；2.pcb52；3.pcb101；4.pcb81；5.pcb77；6.pcb123；7.pcb118；8.pcb114；9.pcb153；10.pcb105；11.pcb138；12.pcb126；13.pcb167；14.pcb156；15.pcb157；16.pcb180；17.pcb169；18.pcb189。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例：一种用于茶叶中多氯联苯检测的快速样品前处理方法

本实施例的样品前处理方法结合气相色谱-质谱(gc-ms)同时检测茶叶中18种多氯联苯(pcbs)，具体检测方法如下：

1、标准溶液的配制：

准确量取1ml10mg/l的18种pcbs混合标准溶液于10ml容量瓶中，用正己烷定容，配成1mg/l的混合标准母液，于4℃冰箱冷藏保存；使用前，取出放至室温后，用正己烷逐级稀释成0.005、0.01、0.05、0.1和0.5mg/l的混合标准工作溶液。

取空白茶叶样品，经前处理后，上机样液用氮气吹干，加入1.0ml不同浓度的混合标准工作溶液，振荡混匀，过0.22μm有机滤膜，得到对应浓度的基质匹配标准溶液。

2、样品前处理：

称取粉碎后的茶叶样品1g于50ml塑料离心管中，加入1g无水硫酸钠和15ml正己烷-丙酮(1:1,v/v)溶液，涡旋混匀，超声提取15min，8000r/min离心4min，取上清液至玻璃试管中，氮吹浓缩，然后用甲苯定容至5ml，待净化。

向待净化溶液中加入0.15g改性碳纳米管和0.15gpsa及0.1g无水硫酸镁，涡旋，以9000r/min离心5min，取上清液氮吹近干，定量加入0.5～1ml正己烷，涡旋混匀，过0.22μm有机膜，供gc-ms分析。

3、仪器工作条件

色谱条件：hp-5ms石英毛细管柱(30m×0.32mm,0.25μm)；进样口温度250℃；载气为高纯氮气；流速1.2ml/min；不分流进样；进样量1.0μl。升温程序：初始温度80℃，保持2min；以20℃/min速率升温至180℃，保持2min；再以3℃/min速率升温至230℃，保持2min；再以10℃/min速率升温至280℃，保持2min。

质谱条件：电子轰击(ei)离子源，电离电压70ev，离子源温度280℃，四极杆温度150℃，传输线温度280℃。

上述方法中所用的主要仪器与设备：7890b-5977a气相色谱-质谱联用仪(美国agilent公司)；kq-500de超声波清洗器(昆山超声仪器公司)；tg16-ws台式高速离心机(湖南湘仪实验仪器公司)；k600粉碎机(德国博朗公司)。

上述方法中所用的药品与试剂：18种pcbs混合标准溶液，质量浓度为10mg/l(购于美国o2si公司)。改性碳纳米管(长度：10～30μm，外径：10～20nm，内径：5～10nm，纯度：＞95％，比表面积：＞200m²/g)，购于南京先丰纳米材料科技有限公司；丙酮、乙酸乙酯、乙腈、氯化钠、无水硫酸钠(用前于450℃下灼烧4h)、无水硫酸镁(用前于620℃下灼烧4h)，均为分析纯(上海国药集团公司)。

本实施例的试验结果：

1、色谱质谱分离

表1和附图1分别为18种pcbs的色谱质谱信息及分离效果图，表1中*表示定量离子。可见，18种pcbs分离度良好，出峰紧凑且峰形对称，分析周期小于30分钟，在保证了分离效果的同时，实现了快速分析的目的和效果。

表118种pcbs的保留时间、特征离子及其相对丰度

2、方法的线性范围与定量下限

分别配制质量浓度为0.005～0.5mg/kg的基质标准工作溶液进行测定，以目标物的峰面积(y)为纵坐标，质量浓度(x)为横坐标，进行线性回归，绘制基质标准曲线。结果表明，在0.005～0.5mg/kg浓度范围内，各目标物峰面积与其浓度呈线性相关，相关系数(r)为0.9998～1.0000(表2)。以能准确测得空白基质最低添加量的方式，确定18种目标物的定量下限(loq)均为0.005mg/kg。

表218种pcbs的基质标准曲线、相关系数

3、方法的回收率与精密度

在碧螺春茶、铁观音茶与普洱茶3种空白茶叶基质中，分别添加0.005～0.1mg/kg的混合标液，混匀后静置得到加标样品，进行前处理和测定，每个浓度水平重复5次，计算回收率和相对标准偏差(rsd)。结果显示，在3个浓度添加水平下，各目标物的平均回收率在90.7％～115.2％之间，rsd为0.3％～10.9％(表3)。方法的准确度高、精密度好。

表318种pcbs在3种茶叶基质中的平均回收率及相对标准偏差(n＝5)

4、结果分析：本实施例的方法有效地减少了基质中色素等杂质干扰，获得了较好的提取效率和净化效果，方法学参数验证良好，各目标物在0.005～0.5mg/kg范围内呈线性相关(r≥0.9998)，基质加标回收率在90.7％～115.2％之间，rsd(n＝5)不大于10.9％，loq均为0.005mg/kg。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。