王玉峰 石葆瑩 余偉梅

(廣東省東莞市質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心，國(guó)家紙制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，廣東東莞，523808)

聚丙烯酰胺 (PAM)是水溶性高分子中應(yīng)用最廣泛的品種之一，也是造紙工業(yè)中應(yīng)用最早、最廣泛的造紙助劑之一［1-4］。通常認(rèn)為，PAM是非常穩(wěn)定的高分子聚合物，但在自然條件下，PAM也會(huì)發(fā)生緩慢的物理、化學(xué)降解［6-7］，PAM主鏈斷裂會(huì)產(chǎn)生大量的低聚物，低聚物的進(jìn)一步降解會(huì)產(chǎn)生丙烯酰胺(AM)單體［8-9］。目前我國(guó)造紙行業(yè)在造紙助劑的使用上，大多只關(guān)注其使用效果，而對(duì)其安全性能關(guān)注較少，當(dāng)前市場(chǎng)上常用的PAM產(chǎn)品中均檢測(cè)出含有殘留的丙烯酰胺單體，部分產(chǎn)品甚至殘留的比較嚴(yán)重［10］。以上就是造成紙品中含有丙烯酰胺單體的兩個(gè)最主要途徑。

由于丙烯酰胺具有較強(qiáng)的毒性，目前，人們對(duì)食品［11-13］和化妝品［14-15］中丙烯酰胺含量的檢測(cè)研究較多，但對(duì)紙品中丙烯酰胺測(cè)定的研究鮮見報(bào)道。為了維護(hù)人們的身體健康，對(duì)紙品中丙烯酰胺測(cè)定進(jìn)行研究具有重要意義。

目前對(duì)食品和化妝品中丙烯酰胺含量的檢測(cè)主要采用氣相色譜-質(zhì)譜 (GC-MS)法，該方法需要對(duì)樣品進(jìn)行溴化衍生化處理，使得樣品處理周期較長(zhǎng)，操作復(fù)雜，而且衍生化過程中會(huì)造成丙烯酰胺的損失［13］，給測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性增加了不確定因素。本研究首先采用固相萃取柱對(duì)丙烯酰胺提取液進(jìn)行凈化，然后采用高效液相色譜法進(jìn)行測(cè)定。從而建立了一種操作簡(jiǎn)單、測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可信、適合于檢測(cè)紙品中丙烯酰胺含量的方法。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 儀器與試劑

Waters 2695型高效液相色譜儀 (HPLC):包括四元泵、真空脫氣機(jī)、自動(dòng)進(jìn)樣器、恒溫柱箱，美國(guó)Waters公司;Oasis HLB 6cc(200 mg)固相萃取柱:美國(guó)Waters公司;MTN-2800D氮吹濃縮儀:天津奧特賽恩斯儀器有限公司。

丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)品:純度為99.9%，美國(guó)Sigma公司;甲醇:色譜純，天津科密歐公司;實(shí)驗(yàn)用水:二次蒸餾超純水。

1.2 樣品預(yù)處理

稱取約5 g紙張樣品，精確至0.1 mg，將紙樣粉碎后加入到具塞錐形瓶中;在錐形瓶中加入20 mL超純水，蓋上塞子，并將錐形瓶置于60℃的恒溫水浴中振蕩2 h;將錐形瓶取出，冷卻至室溫，置于高速離心機(jī)中以5000 r/min的轉(zhuǎn)速離心20 min，上層液體經(jīng)0.45 μm濾膜過濾;濾液置于氮吹儀下濃縮至1 mL;再加入1 mL超純水重溶并渦流混合，備用。

分別用4 mL甲醇活化和4 mL超純水平衡HLB固相萃取柱，然后吸取上述重溶液1.5 mL通過HLB固相萃取柱，再用3 mL 5%的甲醇水溶液洗脫并收集該洗脫液，進(jìn)樣分析。固相萃取柱用適量甲醇反復(fù)沖洗，并用超純水平衡。

1.3 HPLC工作條件

色譜柱 C18，5 μm，250 mm ×4.6 mm;柱溫30℃;檢測(cè)波長(zhǎng)197 nm;流動(dòng)相:甲醇∶水 =5∶95(體積比);流速1.0 mL/min;進(jìn)樣量20 μL。

2 結(jié)果與討論

2.1 提取溶劑的選擇

丙烯酰胺的提取是整個(gè)分析過程的重點(diǎn)，只有有效地提取出紙品中的丙烯酰胺單體，才能進(jìn)行準(zhǔn)確地定量分析。

丙烯酰胺具有良好的溶解性，能溶于水、甲醇、乙醇、乙腈、丙酮等極性溶劑，但不溶于正己烷和苯等非極性溶劑。其中丙烯酰胺在水中的溶解度最大，為2155 g/L，而且用水做提取劑可以避免受紙品中部分有機(jī)物的影響，因此水是丙烯酰胺的理想提取劑。

2.2 凈化條件的選擇

從紙品中提取丙烯酰胺單體的過程中，不可避免的會(huì)將紙品中的某些有機(jī)和無機(jī)組分一起提取出來，如果這些內(nèi)源性雜質(zhì)不經(jīng)過凈化處理，在進(jìn)入HPLC檢測(cè)時(shí)，可能會(huì)堵塞色譜柱，影響其使用壽命，而且導(dǎo)致色譜圖干擾峰較多，基線不穩(wěn)定，影響檢測(cè)結(jié)果。因此，對(duì)提取液中的丙烯酰胺單體進(jìn)行凈化是準(zhǔn)確定量測(cè)量的關(guān)鍵步驟。

固相萃取技術(shù)具有消耗溶劑量少、對(duì)樣品污染少、處理時(shí)間短、被測(cè)物的損失小等特點(diǎn)，目前已成為純化樣品中待檢成分的有效方法。HLB固相萃取柱具有良好的親水親脂性能，可以有效地對(duì)丙烯酰胺進(jìn)行凈化。實(shí)驗(yàn)證明丙烯酰胺提取液經(jīng)HLB固相萃取柱凈化后，色譜峰形好，基線平穩(wěn)，雜質(zhì)峰干擾少，定量準(zhǔn)確。

2.3 方法驗(yàn)證

2.3.1 工作曲線

對(duì)濃度為 0、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、1.0 μg/mL的丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)溶液，采用優(yōu)化的色譜條件進(jìn)行分析。以丙烯酰胺濃度為橫坐標(biāo)，色譜峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得出回歸方程y=24879x+197.8，相關(guān)系數(shù)R2=0.9999，見圖1。從圖1可知，在所測(cè)定的標(biāo)樣濃度范圍內(nèi)，線性關(guān)系很好。

圖1 丙烯酰胺的工作曲線

2.3.2 最低檢出限

取低濃度丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)溶液，用水逐級(jí)稀釋并進(jìn)樣測(cè)定，以信號(hào)噪聲比 (S/N)等于3為基準(zhǔn)，測(cè)得該實(shí)驗(yàn)條件下丙烯酰胺的最低檢出限為10 μg/kg，丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)HPLC譜圖見圖2。

圖2 丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)HPLC譜圖

2.3.3 重現(xiàn)性實(shí)驗(yàn)

對(duì)3種紙樣中的丙烯酰胺含量進(jìn)行測(cè)定，每個(gè)樣品進(jìn)行5次重復(fù)測(cè)定，測(cè)定結(jié)果見表1。從表1可以看出，重復(fù)實(shí)驗(yàn)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差較小，說明該方法的重現(xiàn)性較好。

表1 重復(fù)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.3.4 加標(biāo)回收率

在表1中的1#紙樣中分別加入500、1000、1500 μg/kg丙烯酰胺單體，按實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行回收實(shí)驗(yàn)，每個(gè)添加水平進(jìn)行5次平行實(shí)驗(yàn)，回收率結(jié)果見表2。

表2 丙烯酰胺回收率

由表2可知，加標(biāo)回收率在98.5%～102.6%之間，而且5次平行實(shí)驗(yàn)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差較小，表明該方法具有較高的準(zhǔn)確性。

2.4 實(shí)際樣品測(cè)定

選取3種紙張9個(gè)樣品按照本方法的步驟進(jìn)行處理，制得樣品液并進(jìn)行檢測(cè)，每個(gè)樣品取1份，平行測(cè)定2次，取平均值。所測(cè)樣品中丙烯酰胺的含量結(jié)果見表3。

表3 紙品中丙烯酰胺含量測(cè)定結(jié)果

從表3中可以看出，所測(cè)定的9個(gè)紙樣中只有一個(gè)樣品即1#生活用紙未檢出丙烯酰胺，原因是該樣品在生產(chǎn)過程中未添加聚丙烯酰胺類助劑。其他8個(gè)樣品均檢出了不同含量的丙烯酰胺單體，包裝用紙中丙烯酰胺單體的含量明顯高于文化用紙和生活用紙，主要原因是包裝用紙中二次纖維含量較大，而二次纖維中細(xì)小纖維較多，為了提高纖維的留著和保證紙張的物理強(qiáng)度，聚丙烯酰胺的用量較高。生活用紙中以原生木漿為主，長(zhǎng)纖維含量較高，聚丙烯酰胺的用量相對(duì)較低，因此丙烯酰胺含量相應(yīng)較小。

3 結(jié)論

本研究建立了一種固相萃取-高效液相色譜法測(cè)定紙品中丙烯酰胺含量的方法，樣品中的丙烯酰胺經(jīng)超純水在60℃的條件下提取，離心分離，0.45 μm濾膜過濾并濃縮后，采用固相萃取柱進(jìn)行凈化，然后通過高效液相色譜進(jìn)行分析測(cè)定。該方法具有操作方便、準(zhǔn)確率高、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于各類紙品中丙烯酰胺含量的檢測(cè)。

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