顶空气相色谱法测定离子交换树脂中8种有机溶剂残留

　　色谱, 2021, 39(7): 764-770

　　DOI: 10.3724/SP.J.1123.2020.12021

　　朱贺文, 臧颖超, 张光生, 卢立新, 夏海锋*

　　离子交换色谱是生物技术分离纯化方向应用最为广泛的一种色谱分离方法。它的原理是利用目标物上所带电荷与层析介质上面的带电集团所带相反电荷之间的静电作用力而结合。由于不同分子的电荷位点的差异以及电荷量的不同导致结合强度不同,因此可以按照结合力由弱到强的顺序将不同分子逐个洗脱下来,达到纯化效果。

　　离子交换树脂交换容量高,机械强度好,绿色环保不产生污染,成本低廉,工艺步骤简单,所以在食品、保健品和医药工业中得到迅速的推广使用。离子交换色谱作为色谱技术的核心之一,早已广泛应用于重组蛋白、抗体和疫苗等的纯化过程。在食品工业中,离子交换树脂不但可以处理工业废水,还可用于糖类、酒、奶、油脂、饮料等的去盐、脱色、分离、提纯、去浑浊、去碱、去酸、催化等方面。

　　离子交换树脂应用广泛,但同时,由于市场上购买到的树脂都是化工生产树脂,有机物残留问题严重,我国目前食品工业所用离子交换树脂的安全标准还不完善,只是有一些文件依据分离物所带电荷的正负以及带电量的不同对个别类型的树脂产品进行了限定。而离子交换树脂在生产或保存过程中产生的有机残留物可能在接触食品、药品、保健品后影响目标产品的安全性。随着近年来人们对食品的安全、卫生、无毒要求越来越高,对树脂的检测及迁移的研究就越来越重要。

　　文献报道离子交换树脂生产或保存时涉及的有机溶剂一般为苯系物、二氯乙烷、二甲苯、甲基丙烯酸酯、氯苯等,结合预实验的气相色谱质谱法的检测结果,我们确定了甲基异丙基甲酮、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、间二氯苯、甲基丙烯酸甲酯。

　　离子交换树脂的提取方法有多种,如超声提取、溶剂萃取、顶空分析、热脱附等,有机残留物的检测方法包括顶空气相色谱法、顶空固相微萃取-气相色谱法、液相色谱-质谱联用法、顶空-固相微萃取-气相色谱-质谱法,进样方式主要有气相色谱直接进样法和顶空进样法,本实验采用干扰小、精确度高、操作方便的顶空气相色谱法进行检测,而对于提取溶剂的选择既要考虑到提取效率的问题,还要兼顾到分离效果、溶解性、挥发性。

　　报道过的溶剂有水、0.2 mol/L的NaOH溶液、乙醇和二甲亚砜,本实验选择二甲亚砜作为溶剂,用超声波提取结合溶剂萃取的方法提取有机物。市面上根据基体分类离子交换树脂主要有甲基丙烯酸酯、交联丙烯酸、酚醛、苯乙烯等类型,我们在4种类型树脂中挑选了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共计11种树脂进行检测。

　　本研究建立了不同类型树脂中8种有机化合物的顶空气相色谱检测方法,优化了顶空进样处理和气相色谱检测的条件参数,具有充分的理论和技术基础以及操作可行性,该方法优点在于有机溶剂对气相色谱的污染和测定结果的影响较小、操作简单、精密度好、结果准确、能满足离子交换树脂中有机物的检测需要。

　　顶空及气相色谱条件

　　采用顶空进样毛细管气相色谱法,顶空进样器样品平衡时间30 min；平衡温度80 ℃；进样量750 μL；色谱柱为DB-23毛细管柱(60 m×0.32 mm×0.25 μm)；氢火焰离子化检测器；柱温(程序升温): 初始温度60 ℃,保持16 min,再以20 ℃/min的升温速率升至200 ℃,保持2 min；进样口温度240 ℃； FID温度300 ℃；分流比为3:1；载气为氮气,流速为1.2 mL/min。

　　样品制备

　　称取湿重2.0 g的树脂,置于25 mL的容量瓶中,准确加入10 mL二甲亚砜,盖上瓶塞后用封口膜密封,超声提取20 min以后取5 mL提取液过0.22 μm滤膜待测。