前 言
鉛 進 入 人 體 器 官 是 經 由 消 化 道 和 呼 吸 道，包括食物、水和空氣(1)，除了工業排放 的廢水、廢氣外，車輛的廢氣也是主要的污 染 來 源 ， 汽 車 排 放 廢 氣 中 鉛 化 合 物 ， 會 導 致 環 境 或 土 壤 表 層 含 有 低 濃 度 有 機 鉛 化 合 物。自1922年發現石油中的鉛化合物具有 抗震特性，四乙基鉛(tetraethyllead)類化合 物 是 汽 油 中 所 添 加 的 抗 震 劑 ， 用 以 增 加 辛 烷 的 數 目 。 文 獻 資 料 顯 示 ， 四 乙 基 鉛 等 有 機 鉛 化 合 物 ， 因 較 易 穿 透 人 體 之 血 腦 障 壁 (blood-brain barrier)，故會直接侵襲人類之 中樞神經系統，對人體具有甚強的毒性。有
機鉛化合物種類很多，包括tetramethyllead、
tetraethyllead、trimethyllead、triethyllead….
等。烷基鉛化合物的毒性大小，依序為R4Pb
＞R3Pb＋＞R3Pb2＋，R=－CH3或－C2H5
(2)。雖
然目前大部份國家已減少四乙基鉛的使用，
甚至禁止，但是在市區等交通繁忙地區其環 境監測時發現有機鉛的濃度仍然偏高(3)。汽 車排放廢氣中鉛化合物，會導致土壤表層或 者植物的葉面含有低濃度有機鉛化合物；而 毒性最強的四乙基鉛化合物則會因石油的生 產、輸送或者精製時的混合、加油站的漏出 而造成土壤和地下水的污染(4)。文獻指出製酒 用的葡萄如果種植於鄰近工業區時，顯示乙 基鉛物種濃度有增加的趨勢(5)。有機鉛化合物
以氣相層析質譜儀分析葡萄酒中有機鉛-四乙基鉛之檢驗 方法探討及調查
施如佳 陳石松 高雅敏 鄭秋真 周薰修
第四組摘 要
本研究以氣相層析質譜分析法建立葡萄酒中四乙基鉛(tetraethyllead)含量之檢驗 方法。葡萄酒檢體於醋酸鈉緩衝溶液中以正庚烷萃取，經過離心分層後，取上清液，
利用氣相層析質譜儀分析定量。氣相層析管柱為毛細管柱VF-5ms (30 m × 25 mm i.d., 0.25 μm )，並採用氦氣為移動相氣體，以離子阱質量分析偵檢器偵測。於葡萄酒中 添加0.05、0.10及0.20 ppm 之四乙基鉛標準品進行回收試驗，結果，於白葡萄酒之平 均回收率為99.9 ~ 113.9%，變異係數為3.2 ~ 7.3%；於紅葡萄酒之平均回收率為99.3 ~ 109.9%，變異係數為2.1 ~ 3.7%。本研究之方法偵測極限為0.04 ppm。將此方法應用於 10件市售葡萄酒檢體之分析，結果均未檢出。
關鍵詞：有機鉛(organolead)、四乙基鉛(tetraethyllead)、氣相層析質譜法(gas chromatography-mass spectrometry)、葡萄酒(grape wine)
的中毒症狀為頭痛、嘔吐、疲勞、腹瀉，特 別是失眠；後期則會造成中樞神經系統出現 低溫、震顫及低血壓等症狀(6)。
質譜測定法係以不同質荷比的離子通過 磁場時產生不同行徑路線而加以分離。離子 阱質譜儀 (ion trap spectrometer)是將射頻電 壓 (ratio frequency) 交流電加到環電極 (ring electrode) 及端蓋電極 (end cap electrode) ， 如此形成三度空間的四極電場，其特點為將 離子的形成、儲存、掃瞄分析均在同一空間 進行。當待測化合物游離時，同時於環電極 上施加交流電壓，則游離的離子將被儲存於 離子阱中，不同質荷比的離子也會依其個別 振動特性頻率於阱中運動。當離子特性振動 頻率達到環電極射頻交流電壓頻率一半時，
便會從四極電場吸收能量，加大振幅穿過蓋 電極下的小孔，到達電子倍增管偵測器被檢 測。因其具有高靈敏度及高掃瞄特性，在串 聯質譜法時具有較高的離子碰撞誘導效率，
更適於微量分析工作(7)。
葡 萄 酒 因 為 含 有 水 果 的 香 氣 和 淡 淡 甜 味，近幾年深受大眾喜愛，也是休閒和品味 的象徵。區等學者(8)曾進行問卷調查，結果顯 示受訪者最常喝的酒類為紅葡萄酒。為了解 葡萄酒的採摘釀製過程是否會因工業廢水或 車輛廢氣等環境污染因素，造成有機金屬四 乙基鉛的殘留，本研究除探討使用氣相層析 質譜分析法建立檢測方法外，另抽驗國人較 常飲用的市售紅白葡萄酒共10件進行調查，
結果將提供有關單位作為衛生行政管理的依 據，以及提供消費者購買之參考。
材料與方法
一、檢體來源
本研究所使用之檢體係94年1月間購自台 北地區之水果酒專賣店紅葡萄酒及白葡萄酒 共10件。
二、試藥
ᨧ 對照標準品：
四乙基鉛(tetraethyllead)購自美國Aldrich Chemical公司(Wisconsin, USA)。
ᨨ 試劑與試藥：
醋 酸 ( a c e t i c a c i d ) 、 醋 酸 鈉 ( s o d i u m acetate)、正庚烷(n-heptane)丙酮(acetone) 均購自德國Merck公司(Darmstadt)。
三、儀器設備
ᨧ !振盪機(Shaker)：Shiangtai，台灣祥泰公 司產品。
ᨨ !離心機(Centrifuge)：Labofuge 400，
美 國 H e r a e a s I n s t r u m e n t s 公 司 產 品 (Massachusetts, USA)。
ᨩ !氣 相 層 析 離 子 阱 質 譜 儀 ( G a s chromatography ion trap mass spectrometer, GC-ITMS)：Satum 2200，美國Varian公 司(California, USA)。
ᨪ !氣相層析毛細管管柱：
VF-5ms(95% dimethylpolysiloxane, 30 cm
× 25 mm i.d., 0.25 μm)購自美國Varian公 司(California, USA)。
四、1 M醋酸鈉緩衝溶液
稱取醋酸鈉82 g，加水700 mL溶解後以 醋酸調pH值至4.0，再加水使成1000 mL。
五、標準溶液之調製 ᨧ 標準原液
精確稱取四乙基鉛(tetraethyllead)標準 品100 mg，以正庚烷溶解並定容至1000 mL，供作標準原液。
ᨨ 標準溶液
精確量取上述標準原液以正庚烷稀釋，
配製成0.25 ~ 10.00 μg/mL之標準溶液備
用。
六、分析方法
取白葡萄酒及紅葡萄酒檢體約5 g，精確 稱定，加入1 M醋酸鈉緩衝溶液10 mL及正庚 烷2 mL，以振盪器(速度8)激烈振盪萃取20分 鐘，再以離心速度3000 r.p.m. 離心10分鐘後，
以玻璃滴管吸取上清液1 mL，移入樣品瓶供 作檢液，續以氣相層析質譜儀(GC-MS)分析。
氣相層析質譜分析條件如表一所示。
ᨧ 標準曲線之製作
精 確 量 取 0 . 2 5 、 0 . 5 0 、 0 . 7 5 、 1 . 0 0 、 2.00、5.00及10.00 μg/mL四乙基鉛標準 溶液各1 μL，分別注入氣相層析質譜 儀，依上述條件進行分析，由積分儀之 波峰面積與濃度作圖，經回歸分析即可 製成標準曲線。
ᨨ 含量測定
精確取上述檢液及標準溶液各1 μL，
分別注入氣相層析質譜儀，就檢液與 標準溶液所得波峰之滯留時間及感度 (intensity)比較鑑別之，並依下列計算式 求得四乙基鉛之含量，計算式如下：
C× V 檢體中四乙基鉛的含量(ppm)＝ }}}
W C：由標準曲線中求得檢液中四乙基鉛濃
度(μg/mL)
V：檢液最後定容之體積(mL) W：取樣分析檢體之重量(g) 七、回收試驗
精確稱取檢體5 g，分別添加0.25、0.50 及1.00 μg/mL 之四乙基鉛標準溶液各1 mL，
每一添加量作三重複，同時作空白試驗，依 前述分析方法操作，經GC-MS定量後，與原 來已知標準溶液濃度比較，即可計算出回收 率。
八、儀器偵測極限(IDL)及方法偵測極限之評估 (MDL)(9)
ᨧ 儀器偵測極限(IDL)
取四乙基鉛標準溶液，由0.05、0.075、
0.25、0.50、0.75、1.00、2.00、5.00及 10.00 μg/mL之濃度測定後，繪製一相關 線性圖，取在曲線斜率呈明顯變化之濃 度，亦即曲線轉折處對應之濃度即為儀 器偵測極限。
ᨨ 方法偵測極限(MDL)
樣品含待測物之濃度高於預估方法偵測 極限，添加儀器偵測極限五倍之標準 溶液於樣品檢液中，使其濃度為預估 表一、四乙基鉛之氣相層析質譜分析條件 GC-ITMS Varian Saturn 2200
Column Capillary VF-5ms
30 m× 25 mm i.d. × 0.25 μm
Injection volume 1 uL Injection technique Splitless Injection Temp. 250℃
Detector Temp. 280℃
Column Temp. Initial (℃) rate (℃/min.) hold (min.) 40
150 10 0
290 20 2
Carrier gas Helium
EI mode Ion trap detector Reference spectra m/z: 208-237-295 Mass acquisition Start time: 5.0 min.
End time: 12.0 min.
Range: 180~600 m/z
偵測極限之1 ~ 5倍，依據檢驗方法 中待測物之分析步驟操作，重覆分析 七件，並將測得之檢驗結果依檢驗方 法，求得濃度並計算七次測定值之標 準偏差(Sa)，以三倍Sa為方法偵測極限 (MDL)。
結果與討論
一、氣相層析質譜分析條件之探討
本分析方法係參考Zufiaurre等學者(3)以 氣相層析質譜儀直接分析，但是未經衍生化 的步驟。本研究以氣相層析串聯離子阱質量 分析器檢測，四乙基鉛經電子撞擊後(electron ionization)斷裂出三組斷片(fragments)，主斷 片為295 (m/z)，其次為237 (m/z)及208 (m/z)。
所使用的氣相層析管柱為VF-5ms ，其屬非 極性的毛細層析管柱，可於10分鐘內分析完 成。氣相層析質譜分析條件如表一所示，四 乙基鉛標準品經注入氣相層析質譜儀中可獲 得穩定和極佳的波峰和感度，其質譜及層析 圖譜如圖一所示。為確定GC-MS系統中各影 響因子之穩定性，以標準品1.0 μg/mL分析十 次所得之遷移時間和積分面積的再現性來表 現，其結果如表二所示。樣品遷移時間和積 分面積之變異係數均小於10%，顯示本分析條 件的穩定性良好。
二、標準曲線之製作
將四乙基鉛標準品依前述標準曲線製作 方法繪製得標準曲線，其線性方程式為Y＝
45382X-8292.9，線性迴歸係數(r2)為0.9994，
表示四乙基鉛在0.25 ~ 10.0 μg/mL內之濃 度與波峰面積有良好之正比例關係(圖二)。
三、醋酸緩衝溶液之選擇
本研究參考Zufiaurre等人(3)及陳等人(10)的 萃取條件，發現以醋酸鈉緩衝溶液萃取之效
圖一、四乙基鉛標準品之(A)質譜圖及(B)總離 子層析圖譜
(A)
(B) 表二、以氣相層析質譜法分析四乙基鉛之
再現性 Concentration
(μg/mL)
Peak area (×104)
Retention time (min)
16679 9.09
16570 9.10
16737 9.09
16735 9.09
16687 9.09
1.0 16034 9.10
16569 9.10
15818 9.10
16533 9.10
15690 9.10
Average 16405 9.10
CV(%) 2.4 0.1
果佳，分別以0.5 M、1.0 M、1.5 M三種不同 醋酸鈉緩衝溶液濃度萃取，由圖三顯示，以 濃度為1.0 M和1.5 M醋酸鈉緩衝溶液萃取的回 收情形良好。基於上述探討，本研究乃採用 濃度為1.0 M醋酸鈉緩衝溶液，當作協助萃取 用的緩衝溶液。本檢驗方法的整個操作流程 如圖四。
四、添加回收試驗
將紅葡萄酒及白葡萄酒檢體各精確稱取 5 g，分別添加0.25、0.50及1.00 μg之四乙基鉛 標準品，每一添加量作三重複，同時作空白 試驗，依本檢驗方法進行回收試驗，白葡萄 酒之回收率為99.9 ~ 113.9%，變異係數為3.2
~ 7.3%；紅葡萄酒之回收率為99.3 ~ 109.9%，
變異係數為2.1 ~ 3.7%。表三為葡萄酒中添加 四乙基鉛標準品之回收情形，添加回收圖譜 如圖五所示。
五、儀器最低偵測極限及方法偵測極限
(C) (B) (A)
圖三、不同濃度之醋酸鈉緩衝溶液分析四乙 基鉛之GC-MS圖譜
(A) 0.5 M sodium acetate buffer solution (B) 1.0 M sodium acetate buffer solution (C) 1.5 M sodium acetate buffer solution
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圖二、四乙基鉛標準品以氣相層析質譜儀分 析之標準曲線
圖四、葡萄酒中四乙基鉛之分析流程
ᨧ 儀器偵測極限(IDL)
取 四 乙 基 鉛 標 準 溶 液 0 . 0 5 、 0 . 0 7 5 、 0.25、0.50、0.75、1.00、2.00、5.00及 10.00 μg/mL分別注入氣相層析質譜系 統，結果經迴歸分析其相關係數(R2)為 0.9992，顯示線性關係良好，但未見有 轉折點，由於四乙基鉛在0.05 μg/mL以 下波峰形狀不明顯較難判定，因此將 0.05 μg/mL定為儀器偵測極限。
ᨨ 方法偵測極限(MDL)
添加含四乙基鉛0.25 μg之標準溶液至5 g紅葡萄酒中，依所建立之方法重複操 作七次後，計算其結果之3倍標準偏差 值，可得方法偵測極限0.036 ppm。實 際添加四乙基鉛0.01、0.02及0.04 ppm 之標準溶液至紅葡萄酒測其方法偵測極 限，結果以0.04 ppm之GC-MS圖譜完整 又清晰，如圖六，因此確定方法偵測極 限為0.04 ppm。
六、本研究與相關文獻之比較
Z u f i a u r r e等 學 者( 3 )於 p o t a s s i u m - hydrogenphthalate(pH 4.0)緩衝液中以sodium t e t r a e t h y l b o r a t e ( N a B E t4)將三甲基鉛離子 (MePb＋) 乙基化後，再以正己烷萃取，注入 氣相層析質譜儀，以SIM方式檢測雨水中的三 甲基鉛的物種分析。Leal-Granadillo等學者(11) 則以氣相層析串聯耦合電漿質譜儀 (GC-ICP- MS)檢測離子性的有機鉛化合物，將有機鉛化 合物於diethyldithiocarbamate (pH 9)溶液中，
以butyl magnesium chloride 衍生化，再以正己 烷萃取，最後注入GC-ICP-MS分析。本研究 僅針對四乙基鉛化合物檢測，無須衍生化，
而是以溶劑直接萃取，方法簡單，GC-MS圖 譜之波峰形狀及分離效果極佳；而且添加標 準品於葡萄酒檢體的回收率均可達90%以上，
具有良好的精確性和再現性，由此可知本方 表三、葡萄酒中添加四乙基鉛標準品之回
收率 Spiked level
(μg)
Recovery(%)a White wine Red wine 0.25 113.9(3.7)b 99.3(2.1) 0.50 99.9 (3.2) 105.5 (3.3) 1.00 101.9 (7.3) 109.9 (3.7) a：average of triplicate
b：value in the parenthesis is coefficient of variation (%)
圖五、添加四乙基鉛1.0 μg於紅葡萄酒中之氣 相層析圖譜
(A) standard (B) sample blank
(C) sample spiked with tetraethyllead 1.0 μg (A)
(B)
(C)
件及紅葡萄酒6件，其中包括澳洲和法國產製 的酒各4件、美國產製的酒1件、義大利產製 的酒1件。十件酒檢體依本研究建立之方法檢 測，結果均未檢出。
結論與建議
本研究探討葡萄酒中四乙基鉛之分析方 法。檢體中之四乙基鉛以1 M醋酸鈉緩衝溶液 及正庚烷萃取，最後利用氣相層析配合離子 阱質量分析偵檢器偵測。添加四乙基鉛於白 葡萄酒之回收率為99.9 ~ 113.9%，於紅葡萄 酒之回收率為99.3 ~ 109.9%；方法之偵測極 限為0.04 ppm。本研究方法由於檢驗過程簡 單、分析時間短，且其精確性和再現性均極 佳，可以廣泛用於定性及定量葡萄酒中之四 乙基鉛之殘留。因本研究主要是建立快速精 確葡萄酒中四乙基鉛之分析方法，因此調查 部份僅抽驗10件葡萄酒檢體，如欲了解全國 葡萄酒中四乙基鉛的殘留情形，有待進一步 市售品之全面性抽驗。
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法適於四乙基鉛之檢測分析。由於無機鉛鹽 類極性大，不易被非極性的溶劑萃取，因此 無機鉛的檢測須以乾式或濕式消化方式前處 理後，再以原子吸收光譜儀檢測。而有機鉛 因為沸點較低，容易在加熱過程逸失，因此 仍須以溶劑直接萃取方式為宜。
七、市售葡萄酒中四乙基鉛之殘留量調查 於台北市各水果酒專賣店抽購白葡萄酒4 圖六、紅葡萄酒中四乙基鉛最低檢出限量之
氣相層析質譜圖 (A) red wine blank
(B) red wine spiked with 0.01 ppm tetraethyllead (C) red wine spiked with 0.02 ppm tetraethyllead (D) red wine spiked with 0.04 ppm tetraethyllead
(A)
(B)
(C)
(D)
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The Determination of Organolead (tetraethyllead) in Grape Wine by Gas Chromatography-Mass Spectrometry
RU-CHIA SHIH, SYR-SONG CHEN, YA-MIN KAO, CHIEU-CHEN CHENG AND SHIN-SHOU CHOU
Food Chemistry Division
Abstract
A simple detection method based on gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) was developed for the residual determination of organolead (tetraethyllead) in white wine and red wine. Tetraethyllead was extracted from wine samples with sodium acetate buffer solution and n-heptane, followed by GC-MS analysis.
Tetraethyllead was separated by a capillary column of VF-5ms (30 m ×25 mm i.d., 0.25 μm) using helium as carrier gas and determined by ITMS detector. The average recoveries of tetraethyllead spiked into 5 g of samples at the levels of 0.05, 0.10 and 0.20 ppm were in the range of 99.9 ~ 113.9&for white wine, and 99.3 ~ 109.9&for red wine. Coefficients of variation were 3.2 ~ 7.3% and 2.1 ~ 3.7%, respectively. The detection limit of method was 0.04 ppm. No residue of tetraethyllead was detected in ten wine samples which were purchased from wine stores in Taiwan.
