氢化物发生原子吸收光谱法

  原标题：高效液相色谱 – 氢化物发生原子吸收光谱法测定塑料食品包装材料中的有机锡

摘要建立了高效液相色谱 – 氢化物发生原子吸收光谱法同时测定塑料食品包装材料中二甲基锡 (DMT)、 三甲基锡 (TMT)、 二丁基锡 (DBT) 和二苯基锡 (DPhT) 含量的方法。选择甲醇为溶剂， 微波辅助萃取样品中的有机锡化合物， 采用 Eclipse Plus C 18 反相柱， 在流动相为甲醇 – 水 – 乙酸 ( 体积比为 65∶33∶2) 的混合溶液中， 加入 0.05% 的三乙胺溶液作为离子对试剂， 流速为 0.6 mL／min 时， 4 种有机锡化合物可达到有效分离。在 4% 盐酸溶液和 2.5% 硼氢化钠溶液的氢化反应条件下， 4 种有机锡化合物质量浓度在 5～100 μg／L 范围内与对应吸收峰面积呈良好线性关系， 其相关系数 (r) 均大于 0.999。方法的检出限在 0.35～0.50 μg／L 之间。样品平均加标回收率为 86.4%～94.2%，测定结果的相对标准偏差小于 7.4%(n=7)。该方法操作简单快速， 分离效果好， 适用于塑料食品包装材料中有机锡的快速检测。

Determination of Organo Tin Compounds in Plastic Food Packings Materials by High Performance

Liquid Chromatography–Hydride Generation–Atomic Absorption Spectrometry

Jiang Xiaoliang， Huang Huixian， Yan Jianyong， Xu Zhenghua， Yi Bihua， Li Daguang

(Jiangmen Entry–Exit Inspection and Quarantine Bureau， Jiangmen529000， China)

AbstractA method for simultaneous determination of dimethyltin(DMT)， trimethyltin(TMT)， dibutyltin(DBT) and

diphenyltin(DPhT) in plastic food packing materials was established by using high performance liquid chromatography–hydride generation–atomic absorption spectrometry (HPLC–HG–AAS). The sample of plastic food packaging material was treated with methanol by microwave extraction. An Eclipse Plus C 18 column was used to separate the four organo tin compounds using methanol-water-acetic acid(volume ratio was 65∶33∶2) with 0.05% triethylamine as the mobile phase，at flow rate of 0.6 mL／min. The hydrogenation of organo tin compounds reacted in the environment of 4% HCl and 2.5%NaBH 4 . The four kinds of organo tin compounds(DMT， TMT， DBT and DPhT) had good linear relationship with thecorresponding absorption peak area in the range of 5–100 μg／L， with correlation coefficients(r) more than 0.999， and the detection limits of the four organo tin compounds were 0.35–0.50 μg／L. The average recoveries were in the range of 86.4%–94.2% for four organo tin compounds with the relative standard deviations below 7.4%(n=7). The method is feasible and fast for the simultaneous determination of organo tin compounds in plastic food packing materials with simple andconvenient operation， efficient sparation and low detection limit.

Keywordsorgano tin compound; high performance liquid chromatography; plastin of food packing material;

hydride generation–atomic absorption spectrometry

有机锡化合物具有光、 热稳定和有效延时塑料老化作用， 广泛用于塑料制品的稳定剂和工业催化剂等［1］。伴随着食品安全问题频发， 食品安全越来越成为广泛关注的焦点， 食品包装材料作为最贴近食品的 “贴身衣物” ， 其质量安全性将直接关系到食品的安全。塑料以其诸多优点广泛用于食品包装材料中， 包装材料中有毒有害化学物质的迁移是引起食品被污染的重要途径之一。有机锡化合物具有特异的毒性作用， 可以引起免疫系统、 内分泌系统和神经系统的毒性效应， 微量有机锡就会对非目标生物产生不良作用， 导致生物性畸变或各种异常［2–3］。

目前有机锡化合物常用分析方法主要为气相色谱 – 质谱法［4–7］、 气相色谱 – 电感耦合等离子体质谱法［8］、 高效液相色谱 – 电感耦合等离子体质谱法［9–13］、 微波辅助提取 – 电感耦合等离子体质谱法［14］、 高效液相色谱 – 氢化物发生原子荧光光谱法［15］、 毛细管电泳法［16］ 和增敏溶出伏安法 ［17］ 等。

笔者将高效液相色谱技术和氢化物原子吸收光谱技术联用， 利用高效液相色谱将不同形态有机锡化合物进行分离， 然后再利用氢化物原子吸收光谱检测技术对已分离的有机锡进行检测， 充分发挥氢化物原子吸收光谱技术的专一性和高灵敏度的特点。

采用甲醇溶液为萃取剂， 微波辅助萃取， 浓缩后用甲醇定容， 然后采用 Eclipse Plus C 18 反相色谱柱， 优化色谱分离参数， 选择最佳氢化物发生条件，建立了高效液相色谱 – 氢化物发生原子吸收光谱法测定塑料食品包装材料中二甲基锡、 三甲基锡、 二丁基锡和二苯基锡 4 种有机锡化合物的分析方法。微波辅助萃取大大简化了样品前处理过程， 缩短了样品处理时间， 提高了样品分析效率。采用液相色谱 –原子吸收光谱法测定塑料食品包装材料中有机锡含量， 无需衍生化步骤， 操作简便。

1实验部分

1． 1主要仪器与试剂

高效液相色谱仪： 1200 型， 美国 Agilent 公司；

微 波 消 解／萃 取 仪： Ethos ONE 型， 意 大 利Milestone 公司；

原 子 吸 收 光 谱 仪： AA–800 型， 美 国 PerkinElmer 公司；

微型化学原子化器： MCA–101 型， 上海智通仪器有限公司；

旋转蒸发仪： EV321 型， 北京莱伯泰科仪器有限公司；

电子天平： TB215D 型， 美国丹佛公司；

切割式粉碎机： SM300 型， 德国 RETSCH 公司；

超离心粉碎仪： ZM 200 型， 德国 RETSCH 公司；

台式高速离心机： Allegra X–15R 型， 美国贝克曼库尔特有限公司；

酸度计： DELTA320A 型， 瑞士梅特勒公司；

纯水系统： Simplicity+Aquelix 型， 法国密理博公司；

二甲基锡 (DMT)、 三甲基锡 (TMT)、 二丁基锡(DBT) 和二苯基锡 (DPhT) 标准品： 纯度均不小于97%， 德国 Dr EhrenstorferGmbH 公司；

甲醇、 乙酸和三乙胺： 色谱纯；

盐酸、 硼氢化钠： 优级纯；

氢氧化钠： 分析纯；

实验用水为超纯水。

1． 2实验方法

1． 2． 1高效液相色谱仪工作条件

色 谱 柱： ZORBAX Eclipse Plus C 18 (150 mm×4.6 mm， 5 μm， 美国 Agilent 公司 ) ； 流动相： 甲醇 – 水 – 乙酸 ( 体积比为 65∶33∶2)， 每升流动相加入 0.5 mL 0.05% 的三乙胺； 流速： 0.6 mL／min ； 进样体积： 20 μL。

1． 2． 2原子吸收光谱仪工作条件

检测波长： 286.3 nm ； 灯电流： 25 mA ； 狭缝宽度： 0.7 nm ； 乙炔流量： 0.8 L／min ； 空气流量： 10L／min ； 延时时间： 3 s ； 积分时间： 16 s。

1． 2． 3实验步骤

待测样品溶液经液相色谱分离后进入氢化物发生器， 盐酸溶液和硼氢化钠溶液通过双毛细管同时进入氢化物发生器与分离的有机锡发生氢化反应生成挥发性有机锡氢化物， 再直接由载气引入原子吸收光谱仪进行检测， 通过检测器记录吸收峰面积，标准曲线法测定有机锡化合物的含量。

1． 3样品处理

随机选取塑料食品接触样品约 20 g， 将其剪碎至 2 mm×2 mm， 然后用液氮冷冻保护超离心粉碎仪粉碎。 精密称取0.500 g粉碎的样品(精确到0.001g) 置于 50 mL 聚四氟乙烯萃取罐中， 然后加入 20mL 甲醇萃取液， 摇匀， 密闭并固定好萃取罐， 放入微波消解／萃取仪中。设置萃取程序： 以 5℃／min升温至 90℃， 保持 20 min。萃取完成后， 待冷却至40℃以下， 将萃取液转移至旋转蒸发瓶中， 残渣用少量的甲醇溶液洗涤 3 次， 合并洗涤液后在真空旋转蒸发仪上浓缩 ( 控制温度不超过 35℃ ) 至约为1 mL， 然后再用甲醇溶液溶解残渣并转移至 10 mL容量瓶中， 定容至标线。取上层清液以 8 000 r／min离心 5 min， 然后再用 0.45 μm 有机滤膜过滤， 然后按照 1.2 实验方法进行测定。

2结果与讨论

2． 1有机锡氢化反应发生条件的选择有机锡的吸收峰面积取决于有机锡的氢化反应速率， 有机锡只有在酸性介质中才能与硼氢化钠发生反应。在选定流动相为甲醇 – 水 – 乙酸(65∶33∶2) 条件下， 考察了盐酸浓度和硼氢化钠浓度对各有机锡氢化反应的影响。

2.1.1盐酸浓度对有机锡氢化反应的影响

选定硼氢化钠质量浓度为 2.5%， 分别配制0.5%， 1%， 1.5%， 2%， 2.5%， 3%， 4%， 5%， 6%， 8%( 体积分数 ) 的盐酸溶液。分别以 20 μg／L 的 DMT，TMT， DBT， DPhT 单标进样后， 考察各有机锡的峰面积变化。试验结果表明， 盐酸体积分数对有机锡的响应值有明显的影响， 随着盐酸体积分数的增加，各有机锡化合物的吸收峰面积迅速增大， 当盐酸体积分数达到 4% 时， 随着盐酸体积分数的增加， 各有机锡化合物的吸收峰面积基本保持不变， 所以实验选择盐酸的最佳体积分数为 4%。

2.1.2硼氢化钠体积分数对有机锡氢化反应的影响选定盐酸体积分数为 4%， 分别配制 0.5%， 1%，1.5%， 2%， 2.5%， 3%， 4% 的硼氢化钠溶液， 考察硼氢化钠溶液体积分数对各有机锡氢化反应的影响。试验结果表明， 随着硼氢化钠体积分数的增加， 各有机锡化合物的吸收峰面积迅速增加， 当硼氢化钠体积分数为 2.5% 时， 吸收峰面积达到最大值， 随着硼氢化钠体积分数继续增加， 吸收峰面积反而降低， 所以实验选择硼氢化钠的体积分数为 2.5%。

2． 2流动相的优化

考虑到样品处理选用甲醇作为萃取剂， 所以流动相也选择甲醇溶液。选定流动相流量为 0.6mL／min， 考察甲醇体积分数在20%～100%范围内，各有机锡的分离效果以及吸收峰面积变化情况。实验结果表明， 当甲醇体积分数小于 60% 时， 随着甲醇体积分数的增加各有机锡化合物的吸收峰面积基本保持不变， 当甲醇体积分数大于 60% 时， 随着甲醇体积分数的增加各有机锡化合物的吸收峰面积迅速降低。同时， 实验结果发现， 在流动相中加入一定量的乙酸和三乙胺可以有效解决各有机锡化合物基线分离困难的问题， 同时， 乙酸和三乙胺可以延长各有机锡化合物的保留时间， 但乙酸和三乙胺浓度过高会抑制有机锡的响应。经反复实验优化， 最后选择流动相为甲醇 – 水 – 乙酸 ( 体积比为 65∶33∶2)，其中每 1 L 流动相中加入 0.5 mL 0.05% 的三乙胺，其有机锡化合物分离色谱图见图 1。

2． 3线性方程及检出限

在上述选择的实验条件下， 将系列有机锡化合物标准混合溶液按照 1.2 实验方法进行分析测定。以各有机锡化合物的吸收峰面积为纵坐标， 以对应的质量浓度为横坐标， 计算其线性回归方程。以各有机锡化合物 3 倍信噪比 (S／N) 时对应浓度为检出限， 结果见表 1。由表 1 可见， 二甲基锡、 三甲基锡、 二丁基锡和二苯基锡在质量浓度为 5～100μg／L 范围内线性良好。

2． 4样品分析及加标回收试验

选择聚丙烯 (PP)、 聚碳酸酯 (PC) 和聚乙烯 (PE)三类最常用的塑料食品包装材料样品进行分析。按照 1.3 进行样品处理， 参考各有机锡标准色谱分离图的保留时间进行定性分析， 以对应保留时间所对应的吸收峰面积进行定量分析。实验结果表明， 上述 3 种材质的塑料食品包装材料中均未检出 4 种有机锡化合物。

取上述 3 种未检出有机锡化合物的塑料食品包装材料各 7 份， 分别加入一定量已知浓度的有机锡混合标准溶液， 按照上述方法进行分析测定， 计算其回收率和相对标准偏差， 结果见表 2。

由表 2 可知， 3 种塑料食品包装材料样品平均加标回收率在 86.4%～94.2% 之间， 相对标准偏差小于 7.4%。

3结论

建立了微波辅助萃取 – 高效液相色谱 – 氢化物发生原子吸收光谱法测定塑料食品包装材料中有机锡化合物的分析方法。与振荡萃取、 超声波萃取和索氏提取等前处理方式相比， 微波辅助萃取方法简化了样品前处理步骤， 缩短了前处理时间， 提高了工作效率。与传统的气相色谱 – 质谱法相比， 该方法无需样品衍生化步骤， 操作简便， 与 HPLC–ICP–MS相比， 无需购买昂贵的 ICP–MS， 其检出限和精密度可达到国内外相关法规的要求。该法适用于塑料食品包装材料中有机锡化合物的分析检测， 能有效缩短样品前处理时间， 同时具有准确度高、 精密度好、检出限低等特点。

作者：蒋小良， 黄慧贤， 闫剑勇， 徐正华， 易碧华， 李达光

( 江门出入境检验检疫局， 广东江门529000)

来源：《化学分析计量》