吕海涛， 綦敬帅， 姜文荟， 由秋莹， 宋吉英

(青岛农业大学 化学与药学院，山东 青岛266109)

0 引 言

增塑剂(Plasticizer)或称塑化剂、可塑剂，是一种增加材料的柔软性或是材料液化的添加剂，能够增强弹性、透明度、耐用性和使用寿命［1］，在塑料、树脂等材料中的含量可高达30% ～50%［2］。其应用领域涵盖农业佐剂、建筑材料、医疗器械、化妆品［3-4］、包装业、儿童玩具、涂料、食品［5］和纺织业等［6-7］。由于各种相关材料的广泛应用，在大气、水体、土壤、生物体等介质中均可检测到邻苯二甲酸酯的存在，因此其毒理特性被广泛关注［8］。目前，部分此类化合物被证明为环境激素类污染物，对生物体内分泌以及雄性生殖系统起干扰影响［9］。有研究证实，邻苯二甲酸酯类增塑剂还具有致癌、致畸、致突变作用［10］。

我国蔬菜等作物种植过程中，棚膜常被用于为作物提供一个良好的温度、湿度及光质量的小气候环境，并可防止病虫害及减少自然灾害的影响，从而提高作物的产量及品质，提早收获和延长生长周期。邻苯二甲酸酯类增塑剂与塑料基体间的结合并非化学键，使其得已保持独立的化学性质而极易直接污染所种植的蔬菜、粮食，或通过对土壤、大气以及水体的迁移对作物造成间接污染［11］。目前常见的检测手段包括气相色谱法［8，12］、液相色谱法［13］、气质联用［2，4，6，14-15］、液质联用［16］等。本实验选取正己烷作为萃取试剂，选择微波辅助萃取，利用一般实验室常规的气相色谱法进行分离检测棚膜中的6 种邻苯二甲酸脂类增塑剂。该方法不仅可满足对农用棚膜中对邻苯二甲酸酯类化合物的检测，而且也可应用于本科生教学实验。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

仪器:GC-2014C 色谱仪(日本岛津)，SHB-II 循环水式多用真空泵(郑州长城科工贸有限公司)，DZX-1型真空干燥箱(上海福玛实验设备有限公司)，RE-52AA 旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂)，TDL-50B微波合成萃取仪(北京祥鹄科技有限公司)，AR2140电子分析天平(奥斯豪国际工贸公司)。

标准品:邻苯二甲酸二甲酯(99.5%，DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(99. 5%，DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(99.5%，DBP)、邻苯二甲酸丁酯苯甲酯(98%，BBP)、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯(99%，DEHP)、邻苯二甲酸二正辛酯(99%，DnOP)(德国Dr. Ehrenstorfer 公司)，丙酮、乙酸乙酯、正己烷均为分析纯(国药集团化学试剂有限公司)，市售农用棚膜。

实验用玻璃仪器在使用前于碱液中浸泡12 h，用超纯水洗净，最后分别使用重蒸丙酮与正己烷清洗，烘干。

1.2 气相色谱条件

色谱柱:DB-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm);检测器为氢火焰离子化检测器;进样口温度300 ℃;进样方式:不分流;进样量1 μL;检测器温度300 ℃;升温程序:起始温度60 ℃，保持1 min;以20 ℃/min 的速度升至210 ℃，保持2 min;再以5 ℃/min 的速度升至300 ℃，保持2 min。

1.3 标准曲线的建立

精确称取6 种PAEs 增塑剂标准品溶于乙酸乙酯，配制成1 g/L 的邻苯二甲酸酯增塑剂混合标准储备液，置于冰箱4℃避光保存。采用2 倍稀释，将储备液用乙酸乙酯稀释为2.0 ～1 000.0 mg/L 标准工作溶液，进行气相色谱分离，绘制标准工作曲线。

1.4 样品的前处理

精确称取2.0 g 棚膜样品(1.0 cm×2.0 cm)于三口瓶中，加入适量正己烷，置于微波萃取仪，料液比(mL/g)为25 ∶1，微波提取功率400 W，提取时间8 min，提取1 次，旋转蒸干，加入2 mL 乙酸乙酯溶解。使用0.45 μm 有机滤头过滤后，进行气相色谱测定。

1.5 单因素实验

单因素试验条件包括微波萃取时间、萃取功率、料液比(m样品:V正己烷)、试样破碎程度。精确称取2.0 g样品，按表1 所述条件进行提取分析。

表1 棚膜样品单因素试验

1.6 正交试验

在单因素实验基础上，选取微波萃取功率(A)、萃取时间(B)、棚膜破碎程度(C)、料液比(D)为考察因素，以实际棚膜样品中BBP、DEHP 和DNOP 提取程度为考察指标，设计五因素四水平正交试验(见表2)。

2 结果与分析

2.1 邻苯二甲酸酯类增塑剂的分离

对6 种邻苯二甲酸酯类化合物进行了气相色谱分离，图1 为混合标准溶液和实际样品的色谱图。实验所检测的6 种邻苯二甲酸酯类增塑剂的峰形以及分离效果良好，能够满足分析的要求。

图1 邻苯二甲酸酯类增塑剂气相色谱图

2.2 标准曲线和检出限

配制一系列浓度梯度的混合标准溶液用来绘制标准曲线，每一梯度平行进样3 次，以平均值做线性回归分析。从表3 可以看出，在线性范围内，6 种增塑剂均有着良好的线性关系，相关系数大于0.999。

表3 6 种PAEs 类增塑剂的保留时间、线性方程、相关系数及检出限

2.3 提取条件的优化2.3.1 单因素实验结果

(1)考察了微波萃取功率对棚膜中邻苯二甲酸酯类化合物的提取效果影响(见图2)，当微波萃取功率为500 W 时，样品中所含3 种增塑剂的提取效果最佳。

图2 微波萃取功率对提取效果的影响

(2)考察了微波萃取时间对棚膜中邻苯二甲酸酯类化合物的提取效果影响(见图3)，当提取时间6 min时，BBP 和DNOP 的提取效果最佳，而DNOP 的提取效果最好的时间为14 min，但提取时间过长，会有更多的杂质被溶解，且样品经过旋蒸后呈现黏稠状不利于后期处理。

图3 微波萃取时间对提取效果的影响

(3)考察了棚膜破碎程度对棚膜中邻苯二甲酸酯类化合物的提取效果影响(见图4)，当1 cm ×1 cm时，样品中所含3 种增塑剂的提取效果最佳。

图4 试样破碎程度对提取效果的影响

(4)考察了料液比对棚膜中邻苯二甲酸酯类化合物的提取效果影响(见图5)，当料液比30∶1时，样品中所含3 种增塑剂的提取效果最佳。

2.3.2 正交分析

本实验对含有BBP、DEHP 和DNOP 的棚膜样品进行五因素四水平的正交分析，正交实验结果见表4及表5。

由表4 可知，各因素对样品中所含3 种增塑剂的提取量影响顺序为A ＞C ＞B ＞D。由表5 可知，统计学分析五个因素中，微波萃取功率为影响BBP、DEHP、DNOP 提取量显著性因素，而影响BBP 提取量的显著性因素还有破碎程度，综合考虑得出最佳提取条件为:A3B3C2D4，即将棚膜样品破碎至1.0 cm ×2.0 cm，料液比(mL/g)为1 ∶50，微波功率400 W，萃取时间8 min。依照上述最优条件进行验证试验，得到BBP 提取量为83.68 mg/kg，DEHP 提取量为447.71 mg/kg，DNOP 提取量为144.64 mg/kg，实验结果高于正交设计实验的最高提取量，表明提取方法稳定可靠。

图5 料液比对提取效果的影响

2.4 加标回收率和精密度

选取3 种浓度对样品进行加标回收率分析，同时对加标棚膜样品6 次测定计算RSD 值(见表6)。样品回收率为85. 4% ～110. 7%，相对标准偏差为0.61% ～7.47%，符合实验要求。

表4 正交试验结果 mg/kg

表5 方差分析表

表6 棚膜实验加标回收率、相对标准偏差分析结果

2.5 实际样品分析

依照上述实验所建立的方法对市场中购买的棚膜样品进行检验，每个样品重复检测3 次取平均值(见表7)。在所检测的3 种棚膜样品中皆含有BBP 与DEHP 的存在，B 样品中还有DBP 被检出。

3 结 语

本研究采用微波辅助萃取-气相色谱法建立了测定棚膜材料中6 种邻苯二甲酸酯类增塑剂的方法，对样品的提取条件进行了优化。通过方法学验证和实际应用，证明该方法操作简单，快速、准确度和灵敏度均符合分析要求。

表7 实际棚膜样品分析 mg/kg

“—”:样品中检测不到该种邻苯二甲酸酯类化合物本实验可应用于仪器分析本科实验教学，涵盖微波提取和气相色谱分离等知识点，实验过程中学生可以分组进行实验，方案自主设计，可以进行微波提取试剂、萃取功率、萃取时间、破碎程度、料液比等影响因素加以研究，锻炼了学生的文献查阅能力、协作能力和多方位思维能力。有利于学生分析化学综合能力的培养。

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