绿色环保的分散液液萃取-气相色谱法测定果味饮料中苯系物(BTEX)的研究

《Food Analytical Methods》：Green-Oriented Dispersive Liquid–Liquid Extraction Method Prior to Gas Chromatography Analysis of Benzene, Toluene, Ethylbenzene, and Xylenes in Fruit Drink

　　本研究针对传统BTEX(苯、甲苯、乙苯、二甲苯)分析方法使用有毒卤代溶剂的问题，开发了一种基于绿色分析化学(GAC)理念的分散液液萃取(DLLE)-GC-FID方法。通过优化萃取溶剂(n-己烷)与分散溶剂(乙腈)的体积比(1:1)和萃取时间(30秒)，实现了对果味饮料中BTEX的高效萃取(回收率>102%)。该方法具有良好线性范围(0.35-12.50 μg/mL，R2>0.9975)和低检测限(0.164-0.677 μg/mL)，Eco-Scale评分52表明其绿色环保特性，为食品中挥发性有机物的监测提供了新方案。

　　

在食品安全领域，苯系物(Benzene, Toluene, Ethylbenzene, and Xylenes, BTEX)作为一类挥发性有机化合物，因其潜在的致癌性和神经毒性备受关注。美国环境保护署(US EPA)规定饮用水中苯的限值仅为5 μg/L，而国际癌症研究机构(IARC)将苯归类为1类致癌物。令人担忧的是，BTEX不仅存在于工业污染中，还可能通过食品添加剂反应或塑料包装迁移进入饮料产品。传统检测方法虽灵敏但存在明显缺陷：常用卤代萃取溶剂对环境不友好，分散液液微萃取(DLLME)的微升级溶剂体积难以处理高浓度或大体积样品，且对含糖、酸、色素复杂的饮料基质适应性差。

为解决这些难题，马来西亚理工大学的研究团队在《Food Analytical Methods》发表了一项创新研究，开发出绿色环保的分散液液萃取(Dispersive Liquid-Liquid Extraction, DLLE)结合气相色谱-火焰离子化检测器(GC-FID)的分析方法。该方法通过增大萃取溶剂体积至1000 μL，显著提升了复杂基质中BTEX的萃取效率，同时采用低毒性的n-己烷替代传统卤代溶剂，实现了绿色分析化学(Green Analytical Chemistry, GAC)目标。

关键技术方法包括：基于溶剂兼容性和毒性评估的萃取体系优化(n-己烷/乙腈，1:1体积比)，30秒涡旋辅助萃取结合离心分离的快速前处理流程，以及通过GC-FID进行定性与定量分析(分流进样1:50，SH-RXI-5ms色谱柱程序升温分离)。方法验证涵盖线性范围、检测限(LOD)、定量限(LOQ)及日内/日间精密度评价，并通过Eco-Scale模型进行绿色度评估。实际样品分析选取市售果味饮料，并采用ISO/IEC 17025认证实验室的顶空GC-MS结果进行方法比对。

方法优化与验证结果

通过单因素优化实验，研究人员系统评估了萃取溶剂、分散溶剂、体积比和萃取时间四个关键参数。如图2所示，n-己烷因其低极性(相对极性0.009)和低水溶性(0.014%)，对疏水性BTEX表现出最佳萃取效率，且避免了卤代溶剂的健康风险。乙腈作为分散溶剂时，其与n-己烷的良好相容性使得萃取液滴分布均匀，RSD值降至1.1-4.1%。当萃取剂与分散剂体积比为1:1时，在保证高回收率(98-108%)的同时显著提升了方法精密度(RSD 0.9-3.2%)。30秒短时涡旋既满足快速萃取需求，又符合GAC的节能理念。

方法验证数据显示(表1，表2)，所有分析物在0.35-12.50 μg/mL范围内线性良好(R²>0.9975)，LOD为0.164-0.677 μg/mL。日内精密度(RSD 0.5-6.0%)和日间精密度(RSD 1.1-9.8%)均符合分析要求，其中乙苯的再现性最佳(RSD 0.5%)。值得注意的是，苯的回收率偏高(126.4%)源于其出峰位置接近溶剂峰(2.7分钟)，但仍在可接受范围。

实际样品应用与绿色度评价

在果味饮料实际检测中，仅对二甲苯被检出(0.5 μg/mL)，与认证实验室的检测结果(总二甲苯1.07 μg/mL)具有一致性，证实了方法的实用性。Eco-Scale评估体系通过试剂危害性、能耗、废物产生等指标量化方法绿色度，本方法获得52分，属于"可接受的绿色分析"。虽然Assadi等人使用微升级二硫化碳的方法获得相同分数，但本研究采用的n-己烷具有更优的职业安全特性(NFPA健康危害评级为0)，真正实现了绿色与安全的平衡。

研究结论表明，DLLE-GC-FID方法成功解决了传统BTEX分析中溶剂毒性大、基质适应性差的核心问题。通过增大萃取体积和优化溶剂体系，方法在保持高灵敏度(R²>0.9975)的同时，显著提升了对复杂饮料样品的处理能力。绿色度评价(Eco-Scale=52)验证其符合GAC原则，为食品行业提供了一种高效环保的监测工具。未来研究方向可聚焦于进一步降低溶剂用量(如结合空气辅助分散技术)或采用更高灵敏度的检测器(如GC-MS)，以拓展方法在痕量分析中的应用潜力。这项工作的创新之处在于将常规DLLME的微升级操作升级为更实用的毫升级DLLE，在方法稳健性与绿色化之间找到了最佳平衡点，为食品污染物监测提供了新范式。