一種智能高效快速蒸餾儀在飲用水揮發酚檢測中的應用

孫景然， 王綠波， 張 楨， 席令儀， 潘志輝， 吳 瑾， 劉明珠， 白家磊， 房彥軍

(軍事科學院軍事醫學研究院環境醫學與作業醫學研究所， 天津 300050)

揮發酚類為原生質毒，屬高毒物質，人體攝入一定量會出現急性中毒癥狀；長期飲用被酚污染的水，可引起頭痛、出疹、瘙癢、貧血及各種神經系統癥狀。因此揮發酚的檢測對于保證飲用水安全一直具有重要意義。 酚類的檢測分析方法較多，而目前普遍采用的為4-氨基安替比林光度法。此方法中水蒸氣蒸餾是分離、提取揮發酚成分的重要步驟之一，其原理是將含有揮發性成分的水蒸餾，使揮發性成分隨水蒸氣一并餾出，經冷凝分取揮發性成分的浸提方法。該法適用于具有揮發性、能隨水蒸氣蒸餾而不被破壞、在水中穩定且難溶或不溶于水的其它植物活性成分的提取。其操作是將水蒸氣通入樣品體系中，有效成分伴隨水蒸氣蒸出，從而達到分離提純有效成分的目的，除了用于水中揮發酚的檢測，還被廣泛應用于煙草、食品、藥品、化工等多個行業〔1-3〕?，F有的傳統的水蒸氣蒸餾裝置是較為的繁瑣的玻璃裝置，安裝困難、操作時間長、耗能量大，穩定性差且存在不安全隱患等技術問題〔4-5〕。因此本實驗室采用一種新型的蒸餾儀取代傳統的蒸餾方式，在水中揮發酚的檢測中，能有效提高樣品處理效率，將現行國標檢測方法中需要1-2小時的蒸餾提取時間，縮短至10 min完成，具有高效、穩定的特點。

1 研究方法

1.1 材料依據方法原理：4-氨基安替吡啉三氯甲烷萃取分光光度法(GB5009.231-2016)；儀器和設備：(1)快速水蒸氣蒸餾儀；(2)天平；(3)250 mL分液漏斗；(4)紫外分光光度計；(5)容量瓶100 mL。

1.2 標準曲線的建立制備標準系列工作液：臨用時用標準儲備液(1 μg/mL)稀釋而成；取8個250 mL分液漏斗，分別加入100 mL水，依次加入0.0 mL、0.5 mL、3.0 mL、5.0 mL、10.0 mL、15.0 mL苯酚標準儲備液；采取4-氨基安替吡啉顯色，三氯甲烷萃取光度法，在460 nm波長下，以空白三氯甲烷萃取液為參比，用分光光度計測量吸光度，以苯酚質量0、0.5、3.0、5.0、10.0、15.0 μg計算，獲得標準系列曲線。

1.3 全自動快速蒸餾儀樣機蒸餾提取水中苯酚的精密度和重復性實驗各取300 mL純水，加標準物質至水中苯酚含量為40 μg，取6份樣品，分別檢測其苯酚含量，方法同上，計算其回收率及精密度?；厥章?(樣品檢測結果-樣品本底值)/樣品加標量*100%，精密度= 相對標準偏差/平均值*100%。

1.4 全自動快速蒸餾儀與傳統水蒸氣蒸餾方法的對比實驗依據國標GB 5009.231-2016要求，將以苯酚標準溶液(質量為40 μg)平行測定11組，分別采取全自動快速蒸餾儀提取和國標方法水蒸氣蒸餾方法提取，4-氨基安替吡啉萃取光度法測定，對比兩種方法的蒸餾提取速率以及精密度。

2 結果

2.1 標準曲線的建立取6個濃度的揮發酚溶液建立的標準曲線如下，y=0.021x+0.0023,R2=0.9964>0.995，滿足檢測條件的需要(表1)。

表1 揮發酚溶液標準曲線的建立

2.2 回收率和精密度的實驗結果在300 mL水中加入苯酚40 μg，共制備六份樣品樣品，測定這6組平行樣，所得結果如下表：平均回收率102%，精密度為3.2%，均符合GB5009.231-2016規定的標準，實驗結果重復性較好(表2)。

表2 回收率和精密度的驗證結果

3 全自動快速蒸餾儀與傳統水蒸氣蒸餾方法的對比實驗

以苯酚標準溶液(樣品含量為40 μg)平行測定11組，分別采取全自動快速蒸餾儀提取和國標方法水蒸氣蒸餾方法提取，4-氨基安替吡啉萃取光度法測定，對比兩種方法的蒸餾提取效率以及其相對標準偏差(RSD)，結果如下(表3，表4)。

表3 采用全自動快速蒸餾儀提取-萃取分光光度法測定結果

表4 采用傳統水蒸氣蒸餾-萃取光度法測定結果

3 討論

在飲用水中揮發酚的檢測中，由于沒有專門用于揮發酚分離提取的蒸餾儀，很多單位一直用傳統的蒸餾方法來處理水樣，這種傳統的水蒸氣蒸餾裝置是較為繁瑣的玻璃裝置，安裝困難、操作時間長、耗能量大，且存在不安全隱患等技術問題〔4-5〕。有的單位用定氮儀來代替這種傳統蒸餾，國外比較知名的定氮儀主要有布奇定氮儀和福斯定氮儀〔6-8〕，其價格昂貴，操作復雜。且用定氮儀來執行蒸餾功能，只針對蛋白質等需要滴定的系統而言有實際的操作意義，像揮發酚等不需要滴定，同時又是劇毒物質，需要在通風櫥里操作。因此使用定氮儀來取代傳統的蒸餾方式不具有現實的使用意義。因此本實驗使用的這款蒸餾儀十分必要，且很有實用性。這款蒸餾儀使用的水蒸氣蒸餾儀提取方法，其蒸餾效率更高，蒸餾提取時間由普通蒸餾的一個半小時縮短到10min， 且儀器采用智能的程序控制，其實驗的精密度和重復性更高。使用蒸餾儀蒸餾出的標準系列曲線，完全符合國標檢測要求。測定已知樣品的回收率與精密度，都符合國標GB5009.231-2016規定的標準。與傳統的蒸餾裝置相比，這款蒸餾儀操作簡單，完全實現了智能化控制，蒸餾效率高，處理后的樣品所測得的相對偏差小，精密度高，完全符合飲用水揮發酚檢測的國家標準，且蒸餾時間明顯縮短，極大地提高了飲用水中揮發酚的檢測效率，值得大力推廣。