固相微萃取 SPME Arrow 測(cè)定水中的土臭素和2-甲基異崁醇

  前言

嗅味是由水中各種有機(jī)與無(wú)機(jī)物質(zhì)綜合作用而表現(xiàn)出來(lái)的，包括土壤顆粒、腐爛的植物、微生物（浮游生物、細(xì)菌、真菌等）及各種無(wú)機(jī)鹽（如氯根、硫化物、鈣、鐵和錳）、有機(jī)物和一些氣體等。水中植物在某些微生物（如放線菌、蘭綠藻等）作用下所產(chǎn)生的微量有機(jī)物（如 2-MIB、土臭素等）也是嗅味的主要來(lái)源。

固相微萃取（Solid Phase Microextraction，SPME）是以熔融石英光導(dǎo)纖維或其他材料作為基體支持物，利用“相似相溶"的原理，在其表面涂漬不同性質(zhì)的高分子固定相薄層，通過(guò)直接浸入或頂空方式，對(duì)待測(cè)物進(jìn)行提取、富集、進(jìn)樣和解吸。自1989 年發(fā)明以來(lái)，由于其操作簡(jiǎn)便、節(jié)省溶劑、回收率好的特性，現(xiàn)在已成為樣品前處理應(yīng)用中重要的萃取技術(shù)之一，廣泛應(yīng)用于水、土壤、空氣等環(huán)境樣品的分析。

本實(shí)驗(yàn)參考 GB/T 5750-2023《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》，通過(guò)全自動(dòng)固相微萃取模式，以頂空式萃取的方式對(duì)水中的 2 種臭味物質(zhì)進(jìn)行了定量分析，通過(guò)測(cè)定 2 種臭味物質(zhì)的校準(zhǔn)曲線、重復(fù)性和加標(biāo)回收率來(lái)表現(xiàn)全自動(dòng)固相微萃取的萃取性能。

1.實(shí)驗(yàn)過(guò)程

GB/T 5750-2023《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》規(guī)定，采用頂空式固相微萃取技術(shù)吸附樣品中的土臭素和2-甲基異莰醇，經(jīng)萃取頭富集后用氣質(zhì)聯(lián)用儀進(jìn)行解析和測(cè)定。該方法使用手動(dòng)固相微萃取，耗時(shí)長(zhǎng)，重現(xiàn)性差，自動(dòng)化程度低，不利于大批量樣品檢測(cè)。并且固相微萃取纖維頭采用常規(guī)石英纖維，質(zhì)地柔軟易折斷，壽命普遍偏低。針對(duì)以上問(wèn)題，本實(shí)驗(yàn)使用 Astation 全自動(dòng)多功能樣品制備進(jìn)樣平臺(tái)，采用新型 SPME Arrow 技術(shù)取代傳統(tǒng)的 SPME 纖維頭進(jìn)行全自動(dòng)化固相微萃取富集。

1.1 箭形固相微萃取模塊

箭形固相微萃取配置見(jiàn)圖1，SPME Arrow 與 SPME 纖維頭對(duì)比見(jiàn)圖2。

圖 1  箭形固相微萃取模塊

加熱孵化器：  提供加熱、攪拌，樣品預(yù)加熱；

萃取頭老化站：提供加熱、惰性氣體吹掃，用于萃取頭老化，防止交叉污染；

進(jìn)樣針停靠站：提供3孔位針座位置，用于放置 SPME Arrow 針座；

Heatex加熱器：提供加熱、振搖，用于樣品萃??；

圖 2  SPME Arrow 與 SPME 纖維頭對(duì)比

SPME Arrow萃取頭特點(diǎn)：

箭形萃取頭：萃取頭長(zhǎng)度20 mm，支持單相、雙相、三相填料；

更大涂層面積：填料涂敷量大，靈敏度更高，更適合水中痕量目標(biāo)物檢測(cè)及環(huán)境污染物監(jiān)測(cè)；

更低檢出限：針對(duì) GB/T 5750-2023 生活飲用水中土臭素和2-甲基異崁醇具有更低檢出限；

機(jī)械性能強(qiáng)：箭形結(jié)構(gòu)更容易刺穿隔墊，且不易將隔墊碎屑帶入襯管；

使用壽命長(zhǎng)：SPME Arrow 具有更高的使用壽命；

1.2 儀器與試劑

全自動(dòng)多功能樣品制備進(jìn)樣平臺(tái)：Astation，萊伯泰科公司；

SPME Arrow萃取頭：DVB/Carbon WR/PDMS，120μm×20mm，萊伯泰科公司；

氣質(zhì)聯(lián)用儀：7890B-5977B 氣質(zhì)聯(lián)用儀，安捷倫公司；

土臭素和 2-甲基異莰醇標(biāo)準(zhǔn)使用液：40μg/L，溶劑體系為甲醇；

2-異丁基-3-甲氧基吡嗪使用液（內(nèi)標(biāo)）：40μg/L，溶劑體系為甲醇；

甲醇（色譜純，F(xiàn)isher公司）；

氯化鈉（分析純，科密歐公司）。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線配制

配制 6 種不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)品水溶液，配制濃度為 2ng/L、5ng/L、10ng/L、20ng/L、50ng/L、100ng/L。分別移取 10mL 標(biāo)準(zhǔn)品水溶液置于 6 個(gè) 20mL 頂空進(jìn)樣瓶中，加入 10μL 內(nèi)標(biāo)和 3.0g 氯化鈉。另取同樣一個(gè)頂空瓶進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn)，將樣品瓶置于 Astation 樣品盤，待檢測(cè)。

1.4 樣品加標(biāo)重復(fù)性測(cè)試

分別取 10mL 樣品，按 1.3 步驟進(jìn)行處理，加標(biāo)濃度分別為 2ng/L和20ng/L，將樣品瓶置于 Astation 樣品盤，待檢測(cè)。

1.5 方法參數(shù)

1.5.1 萃取參數(shù)

萃取前孵化時(shí)間2min，孵化溫度60℃；萃取時(shí)間30min；萃取溫度60℃；振搖速度250rpm；老化溫度270℃，老化時(shí)間5min；解析時(shí)間5min。

1.5.2 GC-MS 測(cè)定條件

色譜柱：HP-5ms 30m*0.25mm*0.25μm；

進(jìn)樣口溫度：250℃；

進(jìn)樣模式：不分流；

柱流速：1.0mL/min（恒流）；

柱箱溫度：初始溫度 60℃，保持 2.5min；以 8℃/min 升溫至 250℃，保持5min；280℃后運(yùn)行 2min。

四極桿溫度：150℃；離子源溫度：280℃；傳輸線溫度：280℃；

掃描模式：選擇離子掃描（SIM）。 、

表1  土臭素和 2-甲基異莰醇（含內(nèi)標(biāo)）的保留時(shí)間、定量及定性離子

2.測(cè)定結(jié)果

2.1 色譜圖

圖 3 為自來(lái)水中土臭素和 2-甲基異莰醇（含內(nèi)標(biāo)）總離子流圖。

圖3  土臭素和 2-甲基異莰醇（含內(nèi)標(biāo)）總離子流圖

2.2 校準(zhǔn)曲線結(jié)果

通過(guò) Astation 全自動(dòng)固相微萃取測(cè)定水中不同濃度的土臭素和 2-甲基異莰醇，經(jīng)氣質(zhì)分析得到的線性結(jié)果見(jiàn)表 2，線性系數(shù)分別為 0.9999 和 0.9996，校準(zhǔn)曲線見(jiàn)圖 3和圖 4。

表2   土臭素和2-甲基異崁醇校準(zhǔn)曲線結(jié)果

圖 4  2-甲基異莰醇標(biāo)準(zhǔn)曲線

圖 5  土臭素標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.3 加標(biāo)回收率

通過(guò) Astation 全自動(dòng)固相微萃取進(jìn)行自來(lái)水中土臭素和2-甲基異莰醇的加標(biāo)測(cè)試，經(jīng)氣質(zhì)分析得到的回收率結(jié)果見(jiàn)表3。

表 3 土臭素和 2-甲基異莰醇加標(biāo)回收率結(jié)果（自來(lái)水）

3.結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)以萊伯泰科全自動(dòng)多功能樣品制備進(jìn)樣平臺(tái) Astation 為基礎(chǔ)，通過(guò)固相微萃取SPME Arrow 對(duì)水中的土臭素和 2-甲基異莰醇進(jìn)行萃取，經(jīng)氣質(zhì)分析得到2種物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)曲線線性、加標(biāo)回收率和方法檢出限。土臭素和 2-甲基異莰醇線性系數(shù)為 0.9999 和 0.9996 ，加標(biāo)回收率結(jié)果為：10ng/L 自來(lái)水中土臭素和2-甲基異莰醇加標(biāo)回收率平均值為 108.3%和101.6%，RSD 分別為 7.9%和 7.5%；針對(duì) 2ng/L 標(biāo)準(zhǔn)混合水溶液進(jìn)行重復(fù)測(cè)定 (n=7)，計(jì)算得到本方法中 2-甲基異莰醇和土臭素的檢出限分別為 0.47ng/L 和 0.14ng/L。