2結(jié)果與分析

2.1頂空-氣相色譜法

2.1.1頂空進(jìn)樣平衡溫度與時(shí)間的優(yōu)化對于水中氫氣的檢測，分子篩毛細(xì)管柱會(huì)受到水蒸氣的影響，本研究采用GS-CarbonPLOT毛細(xì)管柱。圖1A為單純氫氣進(jìn)樣色譜圖，圖1B為富氫水樣本檢測色譜圖?？芍?dú)錃獬龇鍟r(shí)間為1.22 min。在該色譜條件下，色譜圖基線穩(wěn)定，氫氣峰能夠分離，并且無拖尾等現(xiàn)象。

圖1氫氣（A）及富氫水樣本（B）頂空進(jìn)樣色譜圖

氣相色譜法檢測的前提是將水中的氫氣釋放出來，這就需要采用頂空的前處理方法。選取同一濃度（氫氣0.805 mg/L）樣品，考察了頂空進(jìn)樣的不同平衡溫度（40、50、60、70、80℃）和不同平衡時(shí)間（5、10、15、20、30 min）對測定結(jié)果的影響。結(jié)果表明：平衡時(shí)間為15 min時(shí)，隨著平衡溫度的升高，氫氣峰面積相應(yīng)遞增，當(dāng)溫度超過70℃，目標(biāo)物的峰面積增加緩慢，且溫度過高會(huì)影響頂空瓶氣密性，故實(shí)驗(yàn)選擇70℃作為平衡溫度（圖2A）；平衡溫度為70℃時(shí)，隨著平衡時(shí)間增加，5～20 min目標(biāo)物的峰面積逐級(jí)遞增并趨于平穩(wěn)，之后峰面積才基本不再增加（圖2B）。故實(shí)驗(yàn)選擇頂空進(jìn)樣的平衡溫度和平衡時(shí)間分別為70℃和20 min。

圖2頂空平衡溫度（A）和平衡時(shí)間（B）對氫氣峰面積的影響

2.1.2線性關(guān)系、檢出限和定量限在優(yōu)化后的條件下，將0、0.161、0.322、0.805、0.966、1.449、1.610 mg/L梯度標(biāo)準(zhǔn)工作溶液使用頂空-氣相色譜法進(jìn)行檢測，以峰面積（Y）為縱坐標(biāo)，氫氣濃度（X，mg/L）為橫坐標(biāo)進(jìn)行回歸運(yùn)算，得到頂空-氣相色譜法回歸方程為Y=19.38X+0.9595，R2=0.9976。在0～1.610 mg/L范圍內(nèi)本方法具有良好的線性關(guān)系（圖3A）。以3倍信噪比為檢出限，10倍信噪比為定量限，得檢出限為0.0036 mg/L，定量限為0.012 mg/L。

圖3頂空-氣相色譜法（A）和氫氣微電極法（B）檢測水中氫氣含量標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.1.3準(zhǔn)確度和精密度配制氫氣濃度為0.1613、0.805、1.449 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行檢測，每個(gè)濃度在優(yōu)化后條件下平行測定6次，通過回收率來考察方法的準(zhǔn)確度，通過相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）來考察方法的精密度，測定結(jié)果如表1所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在0.161、0.805、1.449 mg/L添加水平，回收率分別為104.90%、102.22%和97.78%，說明準(zhǔn)確度良好。RSD分別為3.87%、2.29%和1.69%，均小于5%，說明精密度良好（表1）。

表1頂空-氣相色譜法的準(zhǔn)確度及精密度

2.2氫氣微電極法

2.2.1線性關(guān)系、檢出限和定量限將0、0.161、0.322、0.805、0.966、1.449、1.610 mg/L梯度標(biāo)準(zhǔn)工作溶液使用氫氣微電極法進(jìn)行檢測，以信號(hào)強(qiáng)度（Y）為縱坐標(biāo)，氫氣濃度（X，mg/L）為橫坐標(biāo)進(jìn)行回歸運(yùn)算，得到氫氣微電極法回歸方程為Y=1297X-22.98，R2=0.9978。在0～1.610 mg/L范圍內(nèi)本方法均具有良好的線性關(guān)系（圖3B）。以3倍信噪比為檢出限，10倍信噪比為定量限，得檢出限為0.00023 mg/L，定量限為0.00077 mg/L。

2.2.2準(zhǔn)確度和精密度對氫氣濃度為0.1613、0.805、1.449 mg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液使用氫氣微電極法進(jìn)行檢測，平行測定6次。如表2所示，在0.161、0.805、1.449 mg/L添加水平，回收率分別為96.75%、95.78%和98.00%，說明準(zhǔn)確度良好。相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）分別為1.84%、0.98%和2.80%，均小于5%，說明精密度良好（表2）。

表2氫氣微電極法的準(zhǔn)確度及精密度

2.3實(shí)際樣品檢測

對市售7種罐裝富氫水（編號(hào)1～7），每種3個(gè)樣品（01～03），使用2種方法進(jìn)行測試。結(jié)果見表3。可以看出，市面上罐裝富氫水氫氣含量均達(dá)到了團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/NAHIEM 16-2019《含氫包裝飲用水》中規(guī)定的0.6 mg/L，但不同品牌產(chǎn)品氫氣含量相差很大，從0.8至6.2 mg/L不等。富氫水中的氫氣在暴露于空氣之中后易于散發(fā)，在產(chǎn)品開蓋后氫氣存留情況如何，也是一個(gè)值得關(guān)注的指標(biāo)。本實(shí)驗(yàn)以氫氣含量最高的產(chǎn)品（產(chǎn)品1和產(chǎn)品2）為代表，得到了在開蓋后富氫水氫氣含量隨時(shí)間變化情況。由圖4可知，在開始階段氫氣散失速度較快，之后逐漸減緩。對于初始濃度約為3 mg/L的富氫水產(chǎn)品，開蓋后5 h內(nèi)仍然在氫氣水溶液飽和濃度之上；對于初始濃度約為6 mg/L的富氫水產(chǎn)品，開蓋后8 h內(nèi)仍然可達(dá)到2.2 mg/L以上，遠(yuǎn)超過飽和氫氣濃度?？傮w來說，開蓋后超飽和富氫水中氫氣存留量在30 min內(nèi)降低約10%，6 h內(nèi)約降低一半。

圖4罐裝富氫水產(chǎn)品開蓋后水中氫氣含量隨時(shí)間變化情況F

表3樣品檢測結(jié)果

3討論與結(jié)論

隨著氫氣的生物醫(yī)學(xué)效應(yīng)和機(jī)制研究的深入，氫氣相關(guān)健康產(chǎn)品也越來越多，富氫水是其中重要的產(chǎn)品之一，氫氣含量是富氫水的關(guān)鍵指標(biāo)。本文建立了富氫水中氫氣含量的檢測方法，并對市面上的罐裝富氫水進(jìn)行了檢測。在樣本的前處理方面，對于超飽和的富氫水，需通過稀釋的方式使氫氣含量在標(biāo)準(zhǔn)曲線范圍之內(nèi)，即氫氣的飽和濃度1.61 mg/L以下。

此外，氣相色譜法需通過頂空進(jìn)樣的方式，使溶解于水中的氫氣釋放出來，因此增加了前處理的步驟。在檢測成本方面，氫氣微電極法設(shè)備和耗材的成本低于氣相色譜法。方法學(xué)考察結(jié)果表明，頂空-氣相色譜法與氫氣微電極法在0～1.61 mg/L氫氣含量范圍內(nèi)均有良好線性關(guān)系，在低、中、高三個(gè)添加水平下，回收率分別為97.78%～104.90%、95.78%～98.00%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為1.69%～3.87%、0.98%～2.80%，均能夠滿足檢測要求。目前市面上罐裝富氫水產(chǎn)品標(biāo)注的氫氣含量從1.6 ppm（約1.6 mg/L）到3 ppm（約3 mg/L）不等。通過對市面上7種罐裝富氫水進(jìn)行檢測表明這些產(chǎn)品均達(dá)到團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的0.6 mg/L，但氫氣含量相差較大，不同產(chǎn)品甚至能相差近8倍。本文通過頂空-氣相色譜法和氫氣微電極法對富氫水中氫氣含量進(jìn)行檢測，可以為相關(guān)應(yīng)用及標(biāo)準(zhǔn)的制定提供參考。