本实验采用索氏提取法对塑料桶中的PAEs进行提取,并通过响应面法对影响PAEs提取的因子水平及其交互作用进行优化与评价,为检测食用油塑料桶中PAEs含量提供。
1材料与方法1.1试剂和仪器准库:日本岛津公司;电子天平:上海精科天平有限公司;索氏提取器:北京中西泰安技术服务有限公司;氮气吹扫仪:上海天呈科技有限公司。
正己烷、甲醇、乙醚、三氯甲烷由成都科龙试剂化工厂提供;DBP(邻苯二甲酸二丁酯)、DEHP仪器有限公司提供;食用油塑料桶。
1.2提取工艺将食用油塑料桶依次用脱脂棉沾取去离子水、乙醚擦洗干净,剪成2mmX2mm大小并将其粉碎成粉末。称取2g样品,置于粗脂肪提取仪的抽提筒中,加入乙醚30mL索氏抽提。用氮气流吹干溶剂后,甲醇将残留物定容至10mL,上机进样。
1.3色谱和质谱条件10pm);载气为高纯度氦气,载气流速1mL/min;进样口温度:250C;柱温条件为初始温度150C,保持1皿n,以/min升温至260C,保持5皿n.进样量1L;分流进样,分流比50电子轰击(EI)离子源;电离能量70eV;离子源温度;四极杆温度150C;接口温度280C;全扫描(SCAN)质量范围:40m/z~400m/z;DBP定性离子为149、177、176、150,DEHP定性离子为149、167、71、57,两者的定量离子均为149. 1.4标准曲线的制作取DBP和DEHP的混合标准系列溶液(1.0mg/L、0mg/L),按照上述色谱和质谱条件进行分析,外标法定量。每次进样1pL,平行测定创新与借鉴bookmark1中国酿造bookmark2 3次,以峰面积y对浓度x(mg/L)进行线性回归,回归方程和相关系数,见表1.表1组分名称线性范围/相关系数线性方程检出限/ 1.5试验方法1.5.1单因素试验在其他条件相同的情况下,分别考察不同的提取试剂、料液比、提取温度、提取时间对食用油塑料桶中PAEs索氏提取的影响。
1.5.2响应面试验设计通过单因素试验确定影响食用油塑料桶中PAEs索氏提取的关键因素,以食用油塑料桶中PAEs提取量为响应值,采用响应面模型对关键因素进行中心组合设计试验,从而对提取优化进行条件。
2结果与讨论2.1单因素试验2.1.1提取试剂对PAEs提取的影响称取2g粉碎的食用油塑料桶样品,在提取时间4h,提取温度70C,30mL提取试剂条件下,不同提取试剂对PAEs提取的影响,试验结果见表2.表2提取试剂对PAEs提取的影响提取试剂乙醚三氯甲烷正己烷甲醇PAEs提取量/由表2可知,4种提取试剂对PAEs提取的影响次序为:三氯甲烷>乙醚>正己烷>甲醇。较其他3种提取试剂,三氯甲烷与PAEs的极性更相似,更易提取塑料中的PAEs,试验选择三氯甲烷为提取试剂。
2.1.2提取温度对邻苯二甲酸酯提取的影响称取2g粉碎的食用油塑料桶样品,在提取时间4h,30mL三氯甲烷提取条件下,不同提取温度对PAEs提取的影响,试验结果见表3.表3提取温度对PAEs提取的影响提取温度/C PAEs提取量/由表3可知,提取温度<60C时,PAEs提取量随提取温度的升高而显著增加;提取温度>60C时,PAEs提取量随提取温度的升高而略有降低;提取温度在60C时,PAEs提取量最大。当提取温度过小,PAEs不易从塑料中迁移出;当提取温度过高,增加了其他杂质迁移量影响检测结果,并且温度过高导致PAEs的分解损失。
2.1.3提取时间对邻苯二甲酸酯提取的影响称取2g粉碎的食用油塑料桶样品,在提取温度60C,30mL三氯甲烷条件下,不同提取时间对PAEs提取的影响,试验结果见表4.表4提取时间对PAEs提取的影响Table提取时间/h2 PAEs提取量由表4可知,提取时间<6h,PAEs提取量随提取时间的增加而显著增加;提取时间超过6h,PAEs提取量随提取时间的增加而略有降低,提取时间为6h时,PAEs含量最大。当提取时间较短时,PAEs提取量随时间的增加而逐渐地从塑料桶中迁移出,当时间过长时,PAEs随时间的延长发生部分分解,造成测定结果偏低。
2.1.4料液比对邻苯二甲酸酯提取的影响称取2g粉碎的食用油塑料桶样品,在提取温度60C,提取时间6h下,量取不同体积的三氯甲烷,考察不同料液比对PAEs提取的影响,试验结果见表5.表5料液比对PAEs提取的影响料液比PAEs提取量由表5可知,料液比小于2:30时,PAEs提取量随料液比的增加而略有增加;料液比大于2:30时,PAEs提取量随料液比的增加而减少;料液比为2:30时,PAEs提取量最大。在料液比较小的时,提取试剂量较大,导致杂质迁移出较多,影响了PAEs的检测;当料液比较大时,塑料质量较多,提取试剂对PAEs提取不够充分。
2.2响应面分析及结果在单因素试验的基础上,用三氯甲烷为提取试剂,选取相关性密切的提取温度、提取时间、液料比3因素,以PEAs提取量为响应值,进行Box~Behnken设计试验。Box~Be-hnken设计试验因素水平及编码值见表6,Box~Behnken试验设计及结果见表7.表6Box~Behnken设计试验因素水平及编码值表8回归模型的方差分析变量代码编码水平编码未编码-10+1提取温度/tX!A6062.565提取时间/hX2B456料液比/方差来源方差自由度方差F值P值模型8070.999896.7821.870.0003A657. ofmodel模型平均值复相关系数R2校正系数RAdY的变异系数CV信噪比多元回归拟合,获得PAEs提取量(D对提取温度(A)、提取时间(B)、料液比(C)的二次多项回归模型方程:0003,模型是显著的,说明回归方程描述因子与响应值之间的关系时,其因变量与全体自变量之间的线性关系显著,即这种试验方法是可靠的。
失拟项P值为0.1020 >0.05,失拟项不显著,表明所建模型拟合性好,试验误差小。在一次项中,A、B、C项的P值小于0.05,表明A、B、C项差异性显著;在二次项中A2、B2、C2的户值均小于0.05,表明A2、B2、C2项差异性显著;在交互项中,AB、AC、BC项的户值大于0.05,表明AB、AC、BC项差异性不显著。
提取时间与提取温度对PAEs提取影响的等高线(A)和响应曲面(B)Figure创新与借鉴bookmark3中国酿造bookmark4 9215,R2值均接近1,说明此模型能预测其响应值;信噪比为13.694,大于4是合意的,表明有很强的信号;Y的变异系数CV表示试验的精确度,试验的CV值为4. 16,CV值低说明试验的精确度高,试验操作可信。综上表明该模型能很好地解释响应值的变化。
由可知,在料液比为2:26.7时,提取时间与提取温度对PAEs提取的交互效应不显著。提取温度对PAEs提取的影响较大,表现为曲线较陡;提取时间对PAEs提取的影响较小,表现为曲线较为平滑。随着提取时间与提取温度的升高,PAEs提取量逐渐变大,但当这两个值的增大到一定程度,PAEs提取量逐渐减小,说明过高或过低的提取时间和提取温度都会影响PAEs的提取,PAEs提取量最大出现在提取时间为4.95h,提取温度为62.5C时。
拟取时>1料液比与提取时间对PAEs提取影响的等高线(A)和响应曲面(B)Figure3.Contourlines(A)料液比与提取温度对PAEs提取影响的等高线(A)和响应曲面(B)由可知,在提取时间为5h时,料液比与提取温度对PAEs提取的交互效应不显著;随着料液比与提取温度的增加,PAEs提取量逐渐增加,当两个因素增加到一定程度,PAEs提取量又逐渐减小,说明过高或过低的料液比和提取温度都会影响PAEs的提取,PAEs提取量最大出现在提取温度为62. 5C,料液比为2由可知,在提取温度水平为62. 5C时,料液比与提取时间对PAEs提取的交互效应不显著;随着洗脱速率和洗脱体积的增加,PAEs提取量逐渐变大,但当这两因素值的增加到一定程度,PAEs提取量逐渐减小,说明过高或过低的料液比和较短较长的提取时间都会影响PAEs提取,PAEs的最大提取量出现在料液比为2:26.4,提取时间为4.95h时。
2.3验证试验条件得到的理论最佳值为:提取温度62.9C、提取时间4.95h、料液比2:26.4;得出的PAEs提取量预测值为110.137mg/kg.考虑试验的可操作性,选取提取温度63C、提取时间5h、料液比2:26.4进行验证试验,得到PAEs提取量实际值为108.782mg/kg,相对误差小于10%,响应面法优化PAEs固相萃取条件是可行的。
3结论通过单因素试验,确定了食用油塑料桶中PAEs索氏提取的最佳条件为:提取试剂三氯甲烷、提取温度62.提取时间5.0h、料液比2:30.通过Box~Behnken响应曲面法试验,确定了塑料中PAEs索氏提取的最佳试验条件为:提取温度63°C、提取时间5h、料液比2:26.4.以该优化条件对食用油塑料桶中PAEs进行索氏提取,得到PAEs提取量为108.782mg/kg,较优化前有较大提高,提高了检测食用油塑料桶中PAEs含量的准确度。
汇荣流体(http://www.servo-valve.cn/) |