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嘉峪检测网 2025-09-30 20:51
摘 要: 采用高效液相色谱-质谱联用法测定婴幼儿及儿童服装中10种邻苯二甲酸酯(PAEs)类化合物的含量。采用Poroshell 120 EC-C18色谱柱(100 mm×4.6 mm, 2.7 μm),以乙腈-0.1%甲酸水溶液按不同比例混合作为流动相进行梯度淋洗,流量为0.2 mL/min;质谱测定采用电喷雾正离子,多反应监测模式分析测定10种邻苯二甲酸酯类化合物。结果表明,10种邻苯二甲酸酯类化合物的质量浓度在0.1~5 μg/mL范围内与色谱峰面积具有良好的线性关系,相关系数均不小于0.993,检出限为0.03~015 mg/kg,定量限为0.10~0.50 mg/kg。测定结果的相对标准偏差为2.6%~9.2%(n=10),加标回收率为91.9%~102.8%。应用F检验和t检验验证了该方法的准确性和可靠性,该方法能够实现PAEs中同分异构体的有效分离,解除气相色谱-质谱法在邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯和邻苯二甲酸二异庚酯检测中的限制,适合婴幼儿及儿童服装纺织品中塑化剂的检测。
关键词: 高效液相色谱-质谱联用法; 邻苯二甲酸酯类化合物; 婴幼儿及儿童服装纺织品; F检验; t检验
邻苯二甲酸酯(PAEs)类化合物,具有增强聚合物可塑性、柔韧性和耐用性等作用,被广泛用作增塑剂[1]。PAEs化合物可充当染色载体,提升纤维的塑性,在婴幼儿及儿童服装纺织品生产中主要应用于纺织涂层制品、塑胶印刷品、柔软性泡沫材料以及塑料制成的装饰附件等。但是PAEs化合物属于环境类激素,可以通过呼吸、饮食或皮肤接触进入人体,从而影响人体正常的激素代谢,改变人体内激素水平,具有潜在的致癌性、致畸性等危害[2‒3],因此各国对其使用均作了严格要求。
目前,PAEs类化合物的检测方法主要有气相色谱法[4‒5]、气相色谱-质谱联用法[6‒8]、高效液相色谱法[9‒10]等。国内标准GB/T 20388—2016《纺织品 邻苯二甲酸酯的测定 四氢呋喃法》推荐采用气相色谱-质谱联用(GC-MS)法测定纺织品产品中PAEs类物质。GC-MS法作为纺织品中塑化剂的常用检测方法之一,具有重复性好、定性准确的优点,但是该方法对同分异构体的分离效果差(标准中提到邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯和邻苯二甲酸二异庚酯的色谱峰存在重叠现象,且它们都具有多重锋),定性、定量难度大。鉴于高效液相色谱-质谱联用(HPLC-MS/MS)法具有高效分离、简单快速、灵敏度高、精密度好、重现性好、回收率高和检测范围宽等优点[11‒13]。笔者以婴幼儿及儿童服装为研究对象,在HPLC-MS/MS法基础上,选择合适的色谱柱和合适的流动相,并优化流动相梯度条件等,用以检测10种PAEs类化合物的含量。与GC-MS法相比,该方法能增大色谱峰的分离度,实现同分异构体的有效分离,进而解除GB/T 20388—2016中提及的GC-MS法在邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯和邻苯二甲酸二异庚酯检测中的限制。
1 实验部分
1.1 主要仪器与试剂
液相色谱-质谱联用仪:Agilent 1200-6410B型,配Agilent 1260 液相色谱仪,美国安捷伦科技有限公司。
索氏提取器:SCT-06型,杭州汇尔仪器设备有限公司。
电子天平: BSA224S型,感量为0.1 mg,赛多利斯(上海)贸易有限公司公司。
氮吹仪:ND200-2型,宁波纺织仪器厂。
甲醇、乙腈、二氯甲烷:均为色谱纯,上海安谱实验科技有限公司。
10种邻苯二甲酸酯(PAEs)混合标准溶液:包括邻苯二甲酸二异丁酯(DIBP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二甲氧基乙酯(DMEP)、邻苯二甲酸二戊酯(DPP)、邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)、邻苯二甲酸二异庚酯(DIHP)、邻苯二甲酸二-2-乙基已酯(DEHP)、邻苯二甲酸二正辛酯(DNOP)、邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)、邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP),质量浓度均为1 000 mg/L,溶剂为正己烷,上海安谱实验科技有限公司。
实验样品:5件流通领域婴幼儿及儿童印花服装产品,市售。
1.2 标准溶液配制
PAEs混合标准储备溶液:取10种PAEs混合标准溶液0.5 mL,用氮吹仪缓慢吹至近干,加入乙腈溶解,定容至50 mL,配制成各组分质量浓度均为10 mg/L的PAEs混合标准储备溶液。
PAEs系列混合标准工作溶液:移取一定体积的10种PAEs混合标准储备溶液,置于10 mL的容量瓶中,加入乙腈溶解并稀释成各组分质量浓度均分别为0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0 μg/mL的PAEs系列混合标准工作溶液。
1.3 仪器工作条件
1.3.1 液相色谱仪
色谱柱:Poroshell 120 EC-C18柱(100 mm×4.6 mm,2.7 μm,美国安捷伦科技有限公司);柱温:30 ℃;流量:0.2 mL/min;进样体积:5 μL;流动相:A为乙腈,B为0.1%甲酸水溶液;洗脱方式:梯度洗脱;洗脱程序:0~4 min时A为60%,4~6 min时A由60%升至80%,6~10 min时A由80%升至90%,10~13 min时A为90%,13~15 min时A由90%升至95%,15~20 min时A为95%,20~22 min时A由95%降至60%,22~25 min时A为60%。
1.3.2 质谱仪
电离模式:电喷雾离子源(ESI+);监测模式:多反应监测正离子模式;离子源温度:350 ℃;干燥器温度:320 ℃;干燥气:氮气,流量为10 L/min;电喷雾电压:600 V;毛细管电压:3 500 V;鞘气温度:280 ℃;各化合物的检测离子对及质谱参数信息见表1。
表1 10种邻苯二甲酸酯类化合物的质谱分析参数
Tab. 1 Mass spectrum analysis parameters of 10 phthalates
1.4 样品处理
取5.0 g婴幼儿童服装纺织品样品,将其裁剪成2.5 mm×2.5 mm的碎片,混合均匀后称取2.0 g(精确至0.000 1 g)于索氏萃取装置中,加入20 mL二氯甲烷,设定温度为60 ℃,索氏提取5 h,经孔径为0.45 μm有机滤膜过滤后,转移至50 mL容量瓶中,萃取残渣用少量二氯甲烷洗涤3次,转移清洗液至容量瓶中,并用乙腈定容至50 mL。移取10.0 mL样品萃取溶液,在40 ℃温度下旋转蒸发至1 mL,置于氮气下缓慢吹至近干,用乙腈定容至2 mL,经孔径为0.45 μm有机滤膜过滤后进行测定。
2 结果与讨论
2.1 萃取条件的选择
目前PAEs类化合物常用的提取方法主要有震荡提取法、索氏提取法、超声萃取法和微波萃取法等[14‒15]。在这些提取方法中,振荡提取法在PAEs检测样品处理过程中应用并不广泛,该法主要适用于液态化妆品、水、食品等较容易溶解的样品;索氏提取法具有提取率高、结果准确、节省溶剂、设备简单、操作简便等优点,同时该方法也存在提取时间较长、同时处理样品数量少等不足;超声萃取法具有操作简单、快速高效、低能耗和萃取时间短(通常20~40 min即可获得最佳提取率)等优点,但是该方法使用的设备较传统萃取方法的设备昂贵,同时还有一定的噪声污染;微波提取法的优点是可以节省大量的溶剂,所需样品量少,提取时间短,该方法缺点是需要极性溶剂,设备较前几种方法昂贵。考虑到检测方法各自的优缺点,以及结合实验室现有设备,试验采纳了索氏提取法,考察了三氯甲烷、乙腈、正己烷、二氯甲烷和甲醇5种常见有机溶剂对婴幼儿及儿童服装纺织品中PAEs的萃取效果。将萃取温度设定为比各萃取溶剂沸点高20 ℃,将索氏提取时间设定为5 h,结果发现,同时在相同的萃取时间下,三氯甲烷和二氯甲烷提取纺织品中的10种PAEs目标物的效果最好,回收率最高,但是考虑到有机溶剂的毒性影响,最终选择二氯甲烷做为样品的萃取溶剂。
2.2 实验材料的选择
色谱实验室中,在试剂、耗材、仪器设备等生产使用过程中,均离不开聚氯乙烯材质物质。在纺织品的PAEs类化合物检测过程中,易检出阳性,特别是聚氯乙烯生产常用增塑剂,如DBP、DEHP、DINP等,均有检出阳性的现象,因此在试验过程中,尽量避免使用塑料材质试验耗材,且所有容器和工具均用乙腈洗涤,以减少实验过程中的基质干扰。在1.3仪器工作条件下,空白溶液中未检出10种PAEs。
2.3 色谱条件选择
2.3.1 色谱柱的选择
PAEs类化合物在二氯甲烷中有较好的溶解性,不溶于水,根据目标物的分子结构式,采用正离子电离模式,在该模式下该类化合物的离子化效率和检测灵敏度较高。由于PAEs属于弱极性化合物,在C18色谱柱中保留时间长,因此选用了常见的Zorbax SB C18色谱柱(150mm× 4.6 mm,5.0 μm)、Eclipse XDB C18色谱柱(150 mm× 4.6 mm,5.0 μm)色谱柱和Poroshell 120 EC-C18色谱柱(100 mm× 4.6 mm,2.7 μm)分别对5 mg/L 的PAEs混合标准溶液进行分离。结果发现,相比于其他两种色谱柱,Poroshell 120 EC-C18色谱柱(100 mm×4.6 mm,2.7 μm)分离效果最好,能在21 min内实现10种PAEs化合物的有效分离,因此色谱柱选用Poroshell 120 EC-C18色谱柱(100 mm×4.6 mm,2.7 μm)。PAEs混合标准溶液的MRM色谱图见图1。
图1 10种PAEs混合标准溶液的MRM色谱图
Fig. 1 MRM chromatograms of 10 PAEs
t/min 1—DMEP; 2—DBP; 3—DIBP; 4—BBP; 5—DPP 6—DIHP; 7—DEHP; 8—DNOP; 9—DINP; 10—DIDP
2.3.2 流动相的选择
分别以乙腈-水、甲醇-水、乙腈-0.1%甲酸水和甲醇-0.1%甲酸水作为流动相,发现采用乙腈-水、甲醇-水作为流动相对质量浓度为5 mg/L混合标准溶液进行色谱分离时,10种邻苯二甲酸酯类化合物的分离效果差,各物质的色谱峰形也较差;采用乙腈- 0.1%甲酸水和甲醇-0.1%甲酸水作为流动相对同质量浓度混合标准溶液进行色谱分离时,10种化合物能被定量洗脱,分离度有明显提高,目标物的响应及峰形明显好于纯水,并且相较于甲醇,乙腈在色谱中的对于邻苯二甲酸酯类化合物洗脱能力更强,各物质的响应值更高,因此选择乙腈-0.1%甲酸水作为流动相,并采用梯度洗脱的模式。不同流动相体系下PAEs的保留时间及色谱峰面积见表2。
表2 不同流动相下PAEs保留时间及色谱峰面积
Tab. 2 Retention time and chromatographic peak area of PAEs under different mobile phases
注:“-”表示未检出。
2.4 线性关系和方法检出限
采用外标法定量,以纺织品样品为基体,按照1.3仪器工作条件对1.2中PAEs系列混合标准工作溶液进行测定。以10种PAEs的质量浓度为横坐标(x),对应的色谱峰面积为纵坐标(y)进行线性回归。以扣除背景后的3倍信噪比(S/N=3)对应的质量浓度计算检出限,10倍信噪比(S/N=10)对应的质量浓度计算定量限。10种邻苯二甲酸酯类化合物质量浓度的线性范围、线性回归方程、相关系数、检出限和定量限见表3。
表3 10种PAEs化合物的线性范围、线性方程、相关系数、检出限和定量限
Tab. 3 Linear ranges, linear regression equations, correlation coefficients, detection limits, and quantification limits of 10 PAEs compounds
由表3可知,10种邻苯二甲酸酯类化合物的质量浓度在0.1~5 μg/mL范围内与色谱峰面积具有良好的线性关系,相关系数均不小于0.993,检出限为0.03~015 mg/kg,定量限为0.10~0.50 mg/kg,表明该方法的灵敏度较高,满足分析要求。
2.5 精密度与回收试验数据对比
选取空白的婴幼儿及儿童服装纺织品样品,分别添加3、5、10 mg/kg浓度水平的混合标准溶液进行加标回收率和精密度试验,分别用所建立的HPLC-MS/MS法和GB/T 20388—2016标准方法(GC-MS法)平行测定10次,各PAEs的回收率和精密度结果表4。由表4可知,采用HPLC-MS/MS法检测10种PAEs化合物的平均回收率为91.9%~102.8%,测定结果的相对标准偏差为2.6%~9.2%,该方法具有较高的准确度和良好的精密度,满足定量分析要求;采用GC-MS法检测10种PAEs化合物的平均回收率为92.4%~101.3%,测定结果的相对标准偏差为1.7%~5.9%。通过分析检测结果,可以发现两种方法均能满足对10种PAEs化合物的定量分析要求。
表4 两种方法的精密度与回收试验结果(n=10)
Tab. 4 Precision and recovery test results(n=10) of the two test methods ( % )
2.6 方法比对
为了进一步比较两种检测方法的精密度差异,通过对HPLC-MS/MS法和GC-MS法检测得到加标试验结果(各检测10次),检测数据分别用F检验和t检验进行进一步分析,结果见表5。
表5 两种方法测定值的F检验和t检验结果
Tab. 5 F test and t test results of detection values from two test methods
由表5可知,两种方法检测10种PAEs化合物中各物质的F值均小于4.03×F0.025(9,9);同样的,两种方法检测10种PAEs化合物中各物质的t值均小于2.101×t0.025(18)。F检验和t检验结果表明两种方法无显著性差异,进一步说明所建方法检测结果准确、可靠。
3 结语
建立的高效液相色谱-质谱联用法测定婴幼儿及儿童服装纺织品中邻苯二甲酸酯类化合物的含量,采用乙腈-0.1%甲酸水作为流动相,与GC-MS法相比,该方法简单快速、分离高效、灵敏度高,能实现PAEs中同分异构体的有效分离,21 min内能够完成对10种PAEs的检测,进而解除GC-MS法在DINP、DIDP和DIHP检测中的限制,适合婴幼儿童服装纺织品中塑化剂的检测。同时应用F检验和t检验结果表明两种方法无显著性差异,验证了该方法的准确性和可靠性。
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来源:化学分析计量