本發(fā)明涉及水環(huán)境檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種水環(huán)境中微量新型污染物三氯蔗糖的檢測(cè)方法。

技術(shù)背景

三氯蔗糖的甜度為蔗糖的600～800倍，在全球包括中國(guó)在內(nèi)的80多個(gè)國(guó)家,超過(guò)4000種不同產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用，是目前最流行的人工甜味劑之一。中國(guó)已經(jīng)成為三氯蔗糖第二大產(chǎn)地，人工甜味劑生產(chǎn)及使用規(guī)模大。

三氯蔗糖不為人體或動(dòng)物吸收，可經(jīng)污、廢水排放進(jìn)入地表水體中，是其進(jìn)入水環(huán)境的主要途徑之一；生產(chǎn)企業(yè)的廢水排放及大氣沉降等也是三氯蔗糖進(jìn)入水環(huán)境的途徑。由于三氯蔗糖在水中溶解度高，水環(huán)境持久性強(qiáng)，被定義為環(huán)境新型污染。據(jù)報(bào)道，三氯蔗糖在污水和地表水環(huán)境中檢出濃度約為幾至幾十μg/l，飲用水中約為幾百ng/l。三氯蔗糖消耗量的持續(xù)增加將導(dǎo)致其在環(huán)境水體中的不斷積累，進(jìn)而可能產(chǎn)生一定的環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

三氯蔗糖生產(chǎn)及使用規(guī)模大，理論上國(guó)內(nèi)存在水環(huán)境污染范圍廣、污染水平高的分布特征，是水源中不容忽視的一類微量有機(jī)污染物。目前國(guó)內(nèi)凈水廠推廣應(yīng)用以臭氧為主的深度處理工藝，但微量存在的三氯蔗糖去除率低，且可能產(chǎn)生多種不完全脫氯產(chǎn)物，對(duì)飲用水供水安全具有潛在威脅。

食品行業(yè)中三氯蔗糖較為成熟的檢測(cè)方法有氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法和高效液相色譜法等。三氯蔗糖作為新型有機(jī)污染物的一種，在水環(huán)境中的存在水平較低，大多數(shù)為微量甚至痕量，受水體基質(zhì)成分影響較大，在環(huán)境樣品中的檢測(cè)較食品分析難度更大，定量更復(fù)雜。建立精確度和靈敏度高的三氯蔗糖檢測(cè)方法是探討其在水中生態(tài)危害、轉(zhuǎn)化規(guī)律及潛在風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

實(shí)驗(yàn)室儀器中，氣相色譜-質(zhì)譜儀較液相色譜-質(zhì)譜儀常見，操作維護(hù)方便。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用可對(duì)三氯蔗糖進(jìn)行定性和定量分析，通過(guò)硅烷衍生化處理生成與三氯蔗糖相對(duì)應(yīng)的性質(zhì)穩(wěn)定的揮發(fā)性衍生物，盡管預(yù)處理方法相對(duì)復(fù)雜，仍可較好實(shí)現(xiàn)水中微量三氯蔗糖分析檢測(cè)。三氯蔗糖在水環(huán)境中的含量大多介于ng/l至μg/l，氣相色譜聯(lián)用法因檢測(cè)限不能滿足直接定量的需求，需進(jìn)行相應(yīng)的富集預(yù)處理。固相萃取因其操作方便、分離與凈化效果好而被廣泛應(yīng)用于液體樣品的富集預(yù)處理。固相萃取-氣質(zhì)聯(lián)用法用于測(cè)定水中微量三氯蔗糖，富集倍數(shù)1000倍時(shí)，檢測(cè)限為0.1μg/l，適合水環(huán)境中微量三氯蔗糖的檢測(cè)。

本發(fā)明的目的在于提供一種水環(huán)境中微量三氯蔗糖的檢測(cè)方法，以解決水環(huán)境中微量三氯蔗糖檢測(cè)無(wú)相關(guān)及適宜方法的現(xiàn)狀，提高水環(huán)境中微量三氯蔗糖檢測(cè)的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和可靠性。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)效果，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：一種固相萃取-氣質(zhì)聯(lián)用檢測(cè)水環(huán)境中微量三氯蔗糖方法，包括以下步驟：s1、采集水樣，儲(chǔ)存于4℃的冰箱；

s2、采用固相萃取技術(shù)對(duì)s1中的水樣進(jìn)行富集及純化預(yù)處理，得到濃縮樣品；

s3、對(duì)s2中處理后的濃縮樣品氮吹干，進(jìn)行硅烷衍生化處理，得到樣品溶液；

s4、對(duì)s3中得到的樣品溶液采用gc/ms進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)出樣品溶液中三氯蔗糖衍生物的特征離子、特征離子的出峰時(shí)間及峰面積；

s5、配制三氯蔗糖儲(chǔ)備液和三氯蔗糖標(biāo)準(zhǔn)液，分別將不同質(zhì)量濃度的三氯蔗糖標(biāo)準(zhǔn)液依次進(jìn)行s3的操作，得到不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣品溶液，分別將標(biāo)準(zhǔn)樣品溶液的硅烷衍生物進(jìn)樣gc/ms，以三氯蔗糖衍生物的峰面積為y值，三氯蔗糖濃度為x值，擬合三氯蔗糖線性回歸方程；

s6、通過(guò)s5中的三氯蔗糖的線性回歸方程，對(duì)s4中測(cè)出的三氯蔗糖衍生物的特征離子的出峰時(shí)間及出峰面積進(jìn)行樣品溶液中三氯蔗糖的含量計(jì)算。

優(yōu)選的，所述s2中固相萃取的操作，包括如下步驟：

步驟1：水樣上柱前，依次用4ml甲醇和6ml超純水潤(rùn)洗活化固相萃取柱；

步驟2：準(zhǔn)確量取1l水樣，將待處理的水樣過(guò)固相萃取柱富集，控制流速為2ml/min；

步驟3：水樣富集后抽濾2min，隨后取6ml甲醇緩慢淋洗固相萃取柱，收集洗脫液。

優(yōu)選的，所述固相萃取柱為poly-seryhlbspe小柱60mg/3ml。

優(yōu)選的，所述s3中硅烷衍生化處理，包括如下步驟：

步驟1：取氮吹后的殘留物于反應(yīng)管內(nèi)，加入70μln-甲基三甲基硅基三氟乙酰胺、1％三甲基氯硅烷衍生化試劑和30μl吡啶；

步驟2：將步驟1的反應(yīng)管蓋塞，用旋渦混合器混勻，得到樣品a；

步驟3：將裝有樣品a的反應(yīng)管放入70℃烘箱，衍生化30min；

步驟4：將步驟3衍生化后的反應(yīng)管冷卻至室溫，使用微量進(jìn)樣針轉(zhuǎn)移到進(jìn)樣瓶，待gc/ms分析。

優(yōu)選的，所述gc/ms的檢測(cè)條件包括色譜條件和質(zhì)譜條件，所述色譜條件為色譜柱rxi-5ms毛細(xì)管柱，其規(guī)格為30m×0.25mm×0.25μm，載氣：高純氦；流速1.2ml/min；進(jìn)樣口溫度280℃；不分流進(jìn)樣；進(jìn)樣量：1μl；升溫程序：在初始溫度40℃情況下保持1min，再以8℃/min升至265℃，然后以2℃/min升至280℃情況下保持10min，最后以10℃/min升至300℃情況下保持10min；所述質(zhì)譜條件為ei離子源，離子源溫度220℃，接口溫度180℃，在m/z60～650范圍內(nèi)進(jìn)行全掃描，確定物質(zhì)的保留時(shí)間和特征離子；采用選擇離子檢測(cè)模式，選擇定性離子和定量離子，m/z為308、343和361，定量離子為308。

優(yōu)選的，所述三氯蔗糖儲(chǔ)備液的配制包括如下步驟：準(zhǔn)確稱取適量的三氯蔗糖，用超純水溶解并稀釋，配制濃度為100mg/l的儲(chǔ)備液。

優(yōu)選的，所述s5中的三氯蔗糖標(biāo)準(zhǔn)液包括質(zhì)量濃度為0.2mg/l、0.4mg/l、0.6mg/l、0.8mg/l和1.0mg/l。

本發(fā)明與現(xiàn)有其它行業(yè)三氯蔗糖檢測(cè)技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：(1)可實(shí)現(xiàn)水環(huán)境中微量三氯蔗糖的準(zhǔn)確測(cè)定，在0.2～1.0mg/l范圍內(nèi)線性良好(r2＝0.990)，富集倍數(shù)1000倍時(shí)，檢出限為0.1μg/l，定量限為0.2μg/l，檢出限低，適宜于水環(huán)境中微量的三氯蔗糖。

(2)以0.1、2.0和5.0μg/l等三個(gè)梯度三氯蔗糖濃度進(jìn)行加標(biāo)實(shí)驗(yàn)，考察方法準(zhǔn)確度，固相萃取回收率88.1％～107.8％，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.39％～4.72％，回收率高，檢測(cè)效率高，穩(wěn)定性好。

(3)可實(shí)現(xiàn)水環(huán)境樣品中微量三氯蔗糖的快速、準(zhǔn)確檢測(cè)，適用于實(shí)際水樣中微量三氯蔗糖的分析檢測(cè)。

附圖說(shuō)明

圖1：為本發(fā)明三氯蔗糖的氣質(zhì)聯(lián)用色譜及質(zhì)譜圖(三氯蔗糖濃度為2.00mg/l)；

圖2：為本發(fā)明三氯蔗糖在水源水環(huán)境的分布情況圖；

圖3：為本發(fā)明三氯蔗糖在純水、自來(lái)水和水源水中的加標(biāo)回收率圖；

圖4：為本發(fā)明不同水源與三氯蔗糖濃度分布情況表1；

圖5：為本發(fā)明三氯蔗糖在超純水、管網(wǎng)水與原水中的加標(biāo)回購(gòu)率實(shí)驗(yàn)結(jié)果表2。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的具體說(shuō)明。

下面將結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述。下列實(shí)施案例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而不應(yīng)視為限制本發(fā)明的范圍。所示試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商，均為可以通過(guò)正常渠道購(gòu)買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

以下為實(shí)施例：檢測(cè)水源中微量三氯蔗糖的含量。

具體包括以下步驟：

s1、采集水樣。自浙江省杭州市和湖州市的飲用水處理及供水管道系統(tǒng)中選點(diǎn)取樣。采樣時(shí)間為2017年12月，2018年1月和5月中旬，在水廠各工藝段共采集20個(gè)水樣，于2018年5月中旬共采集9個(gè)管網(wǎng)水樣，進(jìn)行三氯蔗糖的檢測(cè)。杭州市的九溪，清泰和南星水廠原水取自錢塘江，祥符水廠原水取自苕溪；湖州市的城西水廠以東苕溪及老虎潭水庫(kù)為水源，太湖水廠從太湖取水。

水樣采集后立即帶回實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)0.45μm的濾膜過(guò)濾后保存于棕色瓶中，并于4℃遮光環(huán)境中保存。

s2、采用固相萃取技術(shù)對(duì)s1中的水樣進(jìn)行富集及純化預(yù)處理，得到濃縮樣品。準(zhǔn)確量取1l水樣，采用poly-seryhlbspe固相萃取小柱(60mg/3ml)對(duì)水樣進(jìn)行預(yù)處理，依次用4ml甲醇，6ml超純水活化平衡，然后將待處理的水樣過(guò)柱富集，控制流速為2ml/min。水樣富集后抽濾2min，用6ml甲醇緩慢淋洗小柱。收集洗脫液。

s3、對(duì)s2中處理后的樣品氮?dú)獯蹈?，進(jìn)行硅烷衍生化處理，得到樣品溶液。向吹干的殘留物中加入70μln-甲基三甲基硅基三氟乙酰胺+1％三甲基氯硅烷衍生化試劑和30μl吡啶，蓋塞混勻，在70℃烘箱，衍生化30min，冷卻至室溫，待gc/ms分析。

s4、對(duì)s3中得到的樣品溶液采用gc/ms進(jìn)行檢測(cè)，確定三氯蔗糖衍生物的特征離子出峰時(shí)間及峰面積。

gc/ms檢測(cè)條件如下：色譜條件為色譜柱rxi-5ms毛細(xì)管柱(30m×0.25mm×0.25μm)；載氣：高純氦；流速1.2ml/min；進(jìn)樣口溫度280℃；不分流進(jìn)樣；進(jìn)樣量：1μl；升溫程序：初始溫度40℃(保持1min)，以8℃/min升至265℃，以2℃/min升至280℃(保持10min)，最后以10℃/min升至300℃(保持10min)。質(zhì)譜條件為ei離子源，離子源溫度220℃，接口溫度180℃，在m/z60～650范圍內(nèi)進(jìn)行全掃描，確定物質(zhì)的保留時(shí)間和特征離子。為降低干擾，提高靈敏度，采用選擇離子檢測(cè)模式即sim模式進(jìn)行定量分析，選擇定性離子和定量離子(m/z為308，343和361，其中定量離子為308)。

三氯蔗糖的氣質(zhì)聯(lián)用色譜及質(zhì)譜圖(2.00mg/l)如圖1所示。

s5、以標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)三氯蔗糖不同濃度的硅烷衍生物進(jìn)樣gc/ms,以峰面積為y值，三氯蔗糖濃度為x值，擬合三氯蔗糖線性回歸方程。

配制三氯蔗糖儲(chǔ)備液和三氯蔗糖標(biāo)準(zhǔn)液，準(zhǔn)確稱取適量的三氯蔗糖，用超純水溶解并稀釋，配制不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)液。分別取一系列質(zhì)量濃度為0.2mg/l、0.4mg/l、0.6mg/l、0.8mg/l和1.0mg/l的三氯蔗糖標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行步驟s3，以溶液質(zhì)量濃度對(duì)峰面積進(jìn)行線性回歸，得到線性回歸方程y＝362343x-186619，線性相關(guān)系數(shù)r2＝0.990，富集倍數(shù)1000倍時(shí)，以信噪比s/n＝3計(jì)，測(cè)得方法三氯蔗糖的檢出限為0.1μg/l，以信噪比s/n＝10計(jì)，定量限為0.2μg/l。

s6、通過(guò)s5中的三氯蔗糖的線性回歸方程，對(duì)s4中測(cè)出的三氯蔗糖衍生物的特征離子的出峰時(shí)間及出峰面積進(jìn)行樣品溶液中三氯蔗糖的含量計(jì)算。

本發(fā)明對(duì)浙江境內(nèi)兩個(gè)城市的數(shù)座水廠水源進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)三氯蔗糖均有檢出，檢出率為92.6％，最高檢出濃度2.1μg/l，最低未檢出，具體三氯蔗糖濃度分布情況如附圖4中表1所示。

各水源與水廠中三氯蔗糖濃度如圖2所示。

固相萃取及衍生化的可靠性由加標(biāo)回收試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。取超純水，管網(wǎng)水和水廠原水分別配制濃度為0.1μg/l、2.0μg/l和5.0μg/l的三氯蔗糖溶液1l，按水樣前處理的方法進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，每組均進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如附圖5中表2所示。

由表2可知，加標(biāo)實(shí)驗(yàn)的平均回收率在88％～108％之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.62％～4.72％，均小于5％，置信水平為95％的置信區(qū)間(86.82％，103.24％)。三氯蔗糖在純水中的回收率高于自來(lái)水和水源水，由于純水的基質(zhì)效應(yīng)最小，而水源水含有復(fù)雜的基質(zhì)，是造成回收率降低的主要原因。加標(biāo)回收的結(jié)果表明固相萃取預(yù)處理有較高的回收率和良好的精密度，能夠滿足水樣中三氯蔗糖含量測(cè)定的要求。

不同基質(zhì)條件下，三氯蔗糖固相萃取氣質(zhì)聯(lián)用加標(biāo)回收率如圖3所示。

總而言之，本發(fā)明通過(guò)采用特定的固相萃取-衍生化預(yù)處理結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用儀對(duì)水環(huán)境中微量三氯蔗糖的檢測(cè)，有效的實(shí)現(xiàn)了三氯蔗糖的富集和提純，避免了其它雜質(zhì)的干擾，檢測(cè)限低，線性好。彌補(bǔ)了目前水環(huán)境中微量三氯蔗糖檢測(cè)方法的不足。

以上所述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。

技術(shù)特征：

1.一種固相萃取-氣質(zhì)聯(lián)用檢測(cè)水環(huán)境中微量三氯蔗糖方法，其特征在于,包括以下步驟：

s1、采集水樣，儲(chǔ)存于4℃的冰箱；

s2、采用固相萃取技術(shù)對(duì)s1中的水樣進(jìn)行富集及純化預(yù)處理，得到濃縮樣品；

s3、對(duì)s2中處理后的濃縮樣品氮吹干，進(jìn)行硅烷衍生化處理，得到樣品溶液；

s4、對(duì)s3中得到的樣品溶液采用gc/ms進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)出樣品溶液中三氯蔗糖衍生物的特征離子、特征離子的出峰時(shí)間及峰面積；

s5、配制三氯蔗糖儲(chǔ)備液和三氯蔗糖標(biāo)準(zhǔn)液，分別將不同質(zhì)量濃度的三氯蔗糖標(biāo)準(zhǔn)液依次進(jìn)行s3的操作，得到不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣品溶液，分別將標(biāo)準(zhǔn)樣品溶液的硅烷衍生物進(jìn)樣gc/ms，以三氯蔗糖衍生物的峰面積為y值，三氯蔗糖濃度為x值，擬合三氯蔗糖線性回歸方程；

s6、通過(guò)s5中的三氯蔗糖的線性回歸方程，對(duì)s4中測(cè)出的三氯蔗糖衍生物的特征離子的出峰時(shí)間及出峰面積進(jìn)行樣品溶液中三氯蔗糖的含量計(jì)算。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固相萃取-氣質(zhì)聯(lián)用檢測(cè)水環(huán)境中微量三氯蔗糖方法，其特征在于，所述s2中固相萃取的操作，包括如下步驟：

步驟1：水樣上柱前，依次用4ml甲醇和6ml超純水潤(rùn)洗活化固相萃取柱；

步驟2：準(zhǔn)確量取1l水樣，將待處理的水樣過(guò)固相萃取柱富集，控制流速為2ml/min；

步驟3：水樣富集后抽濾2min，隨后取6ml甲醇緩慢淋洗固相萃取柱，收集洗脫液。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種固相萃取-氣質(zhì)聯(lián)用檢測(cè)水環(huán)境中微量三氯蔗糖方法，其特征在于，所述固相萃取柱為poly-seryhlbspe小柱60mg/3ml。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固相萃取-氣質(zhì)聯(lián)用檢測(cè)水環(huán)境中微量三氯蔗糖方法，其特征在于，所述s3中硅烷衍生化處理，包括如下步驟：

步驟1：取氮吹后的殘留物于反應(yīng)管內(nèi)，加入70μln-甲基三甲基硅基三氟乙酰胺、1％三甲基氯硅烷衍生化試劑和30μl吡啶；

步驟2：將步驟1的反應(yīng)管蓋塞，用旋渦混合器混勻，得到樣品a；

步驟3：將裝有樣品a的反應(yīng)管放入70℃烘箱，衍生化30min；

步驟4：將步驟3衍生化后的反應(yīng)管冷卻至室溫，使用微量進(jìn)樣針轉(zhuǎn)移到進(jìn)樣瓶，待gc/ms分析。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固相萃取-氣質(zhì)聯(lián)用檢測(cè)水環(huán)境中微量三氯蔗糖方法，其特征在于，所述gc/ms的檢測(cè)條件包括色譜條件和質(zhì)譜條件，所述色譜條件為色譜柱rxi-5ms毛細(xì)管柱，其規(guī)格為30m×0.25mm×0.25μm，載氣：高純氦；流速1.2ml/min；進(jìn)樣口溫度280℃；不分流進(jìn)樣；進(jìn)樣量：1μl；升溫程序：在初始溫度40℃情況下保持1min，再以8℃/min升至265℃，然后以2℃/min升至280℃情況下保持10min，最后以10℃/min升至300℃情況下保持10min；所述質(zhì)譜條件為ei離子源，離子源溫度220℃，接口溫度180℃，在m/z60～650范圍內(nèi)進(jìn)行全掃描，確定物質(zhì)的保留時(shí)間和特征離子；采用選擇離子檢測(cè)模式，選擇定性離子和定量離子，m/z為308、343和361，定量離子為308。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固相萃取-氣質(zhì)聯(lián)用檢測(cè)水環(huán)境中微量三氯蔗糖方法，其特征在于，所述三氯蔗糖儲(chǔ)備液的配制包括如下步驟：準(zhǔn)確稱取適量的三氯蔗糖，用超純水溶解并稀釋，配制濃度為100mg/l的儲(chǔ)備液。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固相萃取-氣質(zhì)聯(lián)用檢測(cè)水環(huán)境中微量三氯蔗糖方法，其特征在于，所述s5中的三氯蔗糖標(biāo)準(zhǔn)液包括質(zhì)量濃度為0.2mg/l、0.4mg/l、0.6mg/l、0.8mg/l和1.0mg/l。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明提供一種固相萃取?氣質(zhì)聯(lián)用檢測(cè)水環(huán)境中微量三氯蔗糖方法，包括以下步驟：采集水樣，依次對(duì)水樣進(jìn)行固相萃取和硅烷衍生化處理，采用GC/MS測(cè)定樣品溶液中三氯蔗糖衍生物的峰面積，以標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)三氯蔗糖不同濃度硅烷衍生物的峰面積為y值，三氯蔗糖濃度為x值，擬合三氯蔗糖線性回歸方程，計(jì)算樣品溶液中三氯蔗糖的含量。本方法測(cè)定水中微量三氯蔗糖，線性相關(guān)系數(shù)R2＝0.990，富集倍數(shù)1000倍時(shí)，檢測(cè)限為0.1μg/L，適合水環(huán)境中微量三氯蔗糖的檢測(cè)，具有穩(wěn)定性好、靈敏度高、效率高、重復(fù)性和準(zhǔn)確可靠等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：馬曉雁;唐梁杰;朱世翠;宋亞麗

受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江工業(yè)大學(xué)

技術(shù)研發(fā)日：2020.11.27

技術(shù)公布日：2021.05.04