頂空氣相色譜法測定離子交換樹脂中8種有機溶劑殘留

　　色譜, 2021, 39(7): 764-770

　　DOI: 10.3724/SP.J.1123.2020.12021

　　朱賀文, 臧穎超, 張光生, 盧立新, 夏海鋒*

　　離子交換色譜是生物技術分離純化方向應用最為廣泛的一種色譜分離方法。它的原理是利用目標物上所帶電荷與層析介質上面的帶電集團所帶相反電荷之間的靜電作用力而結合。由于不同分子的電荷位點的差異以及電荷量的不同導致結合強度不同,因此可以按照結合力由弱到強的順序將不同分子逐個洗脫下來,達到純化效果。

　　離子交換樹脂交換容量高,機械強度好,綠色環保不產生污染,成本低廉,工藝步驟簡單,所以在食品、保健品和醫藥工業中得到迅速的推廣使用。離子交換色譜作為色譜技術的核心之一,早已廣泛應用于重組蛋白、抗體和疫苗等的純化過程。在食品工業中,離子交換樹脂不但可以處理工業廢水,還可用于糖類、酒、奶、油脂、飲料等的去鹽、脫色、分離、提純、去渾濁、去堿、去酸、催化等方面。

　　離子交換樹脂應用廣泛,但同時,由于市場上購買到的樹脂都是化工生產樹脂,有機物殘留問題嚴重,我國目前食品工業所用離子交換樹脂的安全標準還不完善,只是有一些文件依據分離物所帶電荷的正負以及帶電量的不同對個別類型的樹脂產品進行了限定。而離子交換樹脂在生產或保存過程中產生的有機殘留物可能在接觸食品、藥品、保健品后影響目標產品的安全性。隨著近年來人們對食品的安全、衛生、無毒要求越來越高,對樹脂的檢測及遷移的研究就越來越重要。

　　文獻報道離子交換樹脂生產或保存時涉及的有機溶劑一般為苯系物、二氯乙烷、二甲苯、甲基丙烯酸酯、氯苯等,結合預實驗的氣相色譜質譜法的檢測結果,我們確定了甲基異丙基甲酮、丁酸甲酯、3-戊酮、1,3-二乙基苯、1,4-二乙基苯、1,2-二氯乙烷、間二氯苯、甲基丙烯酸甲酯。

　　離子交換樹脂的提取方法有多種,如超聲提取、溶劑萃取、頂空分析、熱脫附等,有機殘留物的檢測方法包括頂空氣相色譜法、頂空固相微萃取-氣相色譜法、液相色譜-質譜聯用法、頂空-固相微萃取-氣相色譜-質譜法,進樣方式主要有氣相色譜直接進樣法和頂空進樣法,本實驗采用干擾小、精確度高、操作方便的頂空氣相色譜法進行檢測,而對于提取溶劑的選擇既要考慮到提取效率的問題,還要兼顧到分離效果、溶解性、揮發性。

　　報道過的溶劑有水、0.2 mol/L的NaOH溶液、乙醇和二甲亞砜,本實驗選擇二甲亞砜作為溶劑,用超聲波提取結合溶劑萃取的方法提取有機物。市面上根據基體分類離子交換樹脂主要有甲基丙烯酸酯、交聯丙烯酸、酚醛、苯乙烯等類型,我們在4種類型樹脂中挑選了Amberlite FPA53、Amberlite XAD7HP、Amberlite XAD761、Seplite LX-016、Seplite LX-762、Seplite LX-28、Seplite LX-1600、Seplite LX-T5、Seplite LX-69B、Seplite LSL-010、Seplite LX-T81共計11種樹脂進行檢測。

　　本研究建立了不同類型樹脂中8種有機化合物的頂空氣相色譜檢測方法,優化了頂空進樣處理和氣相色譜檢測的條件參數,具有充分的理論和技術基礎以及操作可行性,該方法優點在于有機溶劑對氣相色譜的污染和測定結果的影響較小、操作簡單、精密度好、結果準確、能滿足離子交換樹脂中有機物的檢測需要。

　　頂空及氣相色譜條件

　　采用頂空進樣毛細管氣相色譜法,頂空進樣器樣品平衡時間30 min；平衡溫度80 ℃；進樣量750 μL；色譜柱為DB-23毛細管柱(60 m×0.32 mm×0.25 μm)；氫火焰離子化檢測器；柱溫(程序升溫): 初始溫度60 ℃,保持16 min,再以20 ℃/min的升溫速率升至200 ℃,保持2 min；進樣口溫度240 ℃； FID溫度300 ℃；分流比為3:1；載氣為氮氣,流速為1.2 mL/min。

　　樣品制備

　　稱取濕重2.0 g的樹脂,置于25 mL的容量瓶中,準確加入10 mL二甲亞砜,蓋上瓶塞后用封口膜密封,超聲提取20 min以后取5 mL提取液過0.22 μm濾膜待測。