固相萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法測定兒童彩泥中的初級芳香胺

摘 要 建立了固相萃取-氣相色譜-質(zhì)譜（SPE-GC-MS）檢測兒童彩泥中苯胺等9種初級芳香胺的方法。對彩泥樣品采用超聲萃取法，以甲醇為提取劑于室溫下反復(fù)提取2次，提取液經(jīng)過濃縮后與還原劑溶液在70 ℃反應(yīng)30 min，將反應(yīng)后的溶液通過Oasis HLB 固相萃取柱凈化收集后進行檢測。采用本方法成功實現(xiàn)了9種初級芳香胺的分離檢測，方法的定量限為5 mg/kg，實際樣品的平均回收率在70%～110%之間。本方法準(zhǔn)確、快速、靈敏度高，可用于兒童彩泥中初級芳香胺的實際檢驗。

關(guān)鍵詞 固相萃取； 氣相色譜-質(zhì)譜法； 初級芳香胺； 彩泥

2010-11-29收稿；2011-01-18接受

本文系國家財政部行業(yè)公益性項目（No. 200810953）資助

 E-mail: njuzhangqing@caiq.org.cn

1 引 言

長期以來，偶氮染料由于顏色鮮艷而被廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品染色領(lǐng)域［1，2］。但是由于部分偶氮染料與人體的代謝產(chǎn)物（如汗液等）作用，產(chǎn)生對人體有致癌作用的芳香胺。芳香胺是包括苯胺及其衍生物在內(nèi)的一類物質(zhì)，其中很多物質(zhì)被證明有毒性和致癌性，會對人體和環(huán)境造成不良影響［3，4］。彩泥（俗稱橡皮泥）在兒童玩具以及幼兒教育中一直有較高的使用量。彩泥可直接與兒童皮膚接觸，甚至有可能被兒童誤食，如果其中含有致癌芳香胺將給兒童帶來嚴(yán)重的傷害。歐盟EN71玩具安全標(biāo)準(zhǔn)系列標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，在彩泥等玩具中不得檢出超過5 mg/kg的9種致癌性芳香胺（苯胺、鄰甲苯胺、2-甲氧基苯胺、4-氯苯胺、2-萘胺、聯(lián)苯胺、3，3′-二甲基聯(lián)苯胺、3，3′-二氯聯(lián)苯胺和3，3′-二甲氧基聯(lián)苯胺）［5］。

致癌性芳香胺的檢測方法一般包括3步：偶氮染料的還原裂解、芳香胺的提取及測定。目前，初級芳香胺檢測研究主要集中于紡織品、皮革、電子電氣產(chǎn)品、煙氣、廢水等方面［6～9］，其中紡織品和皮革的研究最多［10～12］。采用的檢測方法包括高效液相色譜法（HPLC） ［13］、氣相色譜- 質(zhì)譜法（GC -MS）［14］、薄層色譜法（TLC） ［15］和毛細(xì)管電泳法［16］等。目前市場上銷售的彩泥主要以水、面粉、塑膠、染料、色素為原料，其中還含有大量有機酸類物質(zhì)，如苯甲酸等。彩泥的基質(zhì)復(fù)雜，用檢測紡織品中初級芳香胺的國標(biāo)方法檢測彩泥，經(jīng)過甲醇提取，濃縮后過硅藻土的固相萃取柱， 再用甲基叔丁基醚洗脫后檢測，發(fā)現(xiàn)雜質(zhì)嚴(yán)重影響分離檢測效果。本研究考察了各實驗參數(shù)對于檢測結(jié)果的影響，建立了兒童彩泥中初級芳香胺的測定方法。

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

6890/5975氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國Agilent公司）；固相萃取和真空抽濾裝置（美國Supelco公司）；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（日本Eyela公司）；超聲清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；離心機（日本Hitachi公司）；Oasis HLB 固相萃取柱（6 mL，200 mg，美國Waters公司）；氮氣、氦氣（＞99.999％）。9種芳香胺的標(biāo)準(zhǔn)品均購自美國Chemservice公司。甲醇（色譜純，美國Fisher公司）；其它試劑均為分析純。實驗用水為經(jīng)Milli-Q凈化系統(tǒng)過濾的去離子水。

2.2 樣品前處理

2.2.1 偶氮染料的提取及還原裂解 稱取1 g待測樣品（對于不同顏色的同類玩具材料視為單獨樣品），切碎至2 mm×2 mm小塊，然后將其分別在20 mL甲醇中超聲提取2次，超聲時間為20 min，離心后取上清液，再分別用10 mL甲醇洗滌剩余殘渣兩次，離心后將所得上清液合并至雞心瓶中。然后將此溶液在35 ℃水浴中旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，將甲醇蒸干，加入8.5 mL 0.06 mol/L檸檬酸緩沖溶液（pH＝6.0）， 1.5 mL 200 g/L連二亞硫酸鈉溶液，在70 ℃恒溫反應(yīng)30 min，取出冷卻至室溫。

2.2.2 初級芳香胺的固相萃取 在反應(yīng)后溶液中加入1 mL 4 mol/L NaOH，然后通過依次用5 mL甲醇活化、5 mL水平衡的Oasis HLB的固相萃取柱。甲醇作為固相萃取柱洗脫液，洗脫5次，每次用量為1 mL，收集洗脫液經(jīng)過無水Na2SO4除水后，經(jīng)過0.45

SymbolmA@ m微孔濾膜過濾后供GC/MS測定。

2.3 色譜與質(zhì)譜分析條件

色譜條件： HP-5M石英毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm×1.80

SymbolmA@ m）；高純氦，流速為1.0 mL/min；分流進樣，分流比5:1。進樣口溫度：280 ℃；程序升溫：初始溫度100 ℃（保持2 min），以10 ℃/min升至 135 ℃； 以15 ℃/min 升至185 ℃（保持1 min）；以15 ℃/min 升至220 ℃（保持12 min）；以8 ℃/min 升至280 ℃，尾吹2 min。9種初級芳香胺標(biāo)準(zhǔn)物的色譜圖如圖1所示。

質(zhì)譜條件：采集模式為選擇離子監(jiān)測方式（SIM）；檢測器：質(zhì)量選擇檢測器（MSD）；質(zhì)量掃描范圍m/z 50～300；離子化方式：EI；電離能量：70 eV。

圖1 10 mg/L初級芳香胺標(biāo)準(zhǔn)物的色譜圖

Fig．1 Chromatogram of 9 aromatic amines

1. 苯胺（Aniline）； 2. 鄰甲苯胺（Aminotoluene）； 3. 甲氧基苯胺（2-Methoxyaniline）； 4. 氯苯胺（4-Chlorobenzenamine）； 5. 2-萘胺（2-Naphthylamine）； 6. 聯(lián)苯胺（Benzidine）； 7. 3，3′-二甲基聯(lián)苯胺（3，3′-Dimethylbenzidine）； 8. 3，3′-二氯聯(lián)苯胺（3，3′-Dichlorobenzidine）；9. 3，3′-二甲氧基聯(lián)苯胺（3，3′-Dimethoxybenzidine）。

第6期康蘇媛等： 固相萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法測定兒童彩泥中的初級芳香胺

3 結(jié)果與討論

3.1 樣品前處理條件的優(yōu)化

3.1.1 偶氮染料提取液的選擇 測定彩泥中初級芳香胺的前提條件是將能分解出初級芳香胺的偶氮染料有效提取并還原轉(zhuǎn)化。本研究選擇分散藍(lán)106（Disperse blue 106）、酒石黃（Tartrazine）、分散紅1（Disperse red 1）、分散橙37（Disperse orange 37）4種不同類型的代表性偶氮染料作為測試對象，考察了它們在甲醇、甲基叔丁基醚、正己烷、水、乙醇等溶劑中的溶解情況。結(jié)果表明，4種偶氮染料在甲醇中的溶解性最好。本研究選擇甲醇為提取劑。

采用紫外可見光譜對提取過程進行考察。自行制作了含有偶氮染料的彩泥樣品，考察了甲醇的提取效果，結(jié)果見圖2。甲醇連續(xù)超聲提取2次可將彩泥中的偶氮染料基本提取完全。因此，本實驗采用上述條件進行提取。

3.1.2 固相萃取條件的優(yōu)化

由于彩泥基質(zhì)復(fù)雜，樣品提取液有必要進行凈化處理，分別考察了5種不同類型及品牌的 圖2 偶氮染料甲醇提取液的紫外可見吸收光譜

Fig．2 UV-visible absorption spectra of azo dye extract by methanol

1. 第一次提取液（The first extract）; 2. 第二次提取液（The second extract）; 3. 第三次提取液（The third extract）; 4. 空白（Blank）。固相萃取柱（Chroma bond Easy， Oasis HLB， OROCHEM C18， Supelclean ENVI-Card SPE和Supelclean ENVI-Chrom P）的凈化效果，結(jié)果見圖3。綜合考慮各萃取柱的凈化效果和回收率，Oasis HLB的萃取效果最好。

比較了甲醇、乙腈、乙酸乙酯、二氯甲烷及它們的混合液對芳香胺在固相萃取柱上的洗脫能力。根據(jù)洗脫曲線，以甲醇為洗脫液時，回收率最佳。實驗表明，每次用1 mL甲醇洗脫，經(jīng)過5次可將吸附在固相萃取柱上的樣品洗脫完全。

圖3 5種固相萃取柱對芳香胺回收的色譜圖

Fig．3 Chromatogram of extracts of aromatic amines using 5 SPE

a. Chroma bond Easy; b. Oasis HLB Cartridge; c. OROCHEM C18; d. Supelclean ENVI-Card; e. Supelclean ENVI-Chrom P。1～9峰同圖1（Peak numbers are the same as in Fig．1）。

3.1.3 水溶液的酸堿性對提取率的影響 實驗發(fā)現(xiàn)，苯甲酸等酸性物質(zhì)是彩泥中影響芳香胺檢測的主要基質(zhì)成分，在過固相萃取柱前加適量NaOH溶液至pH 12，可將苯甲酸轉(zhuǎn)化為苯甲酸鹽，從而有效減少基質(zhì)干擾。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線和方法的定量限

將芳香胺標(biāo)準(zhǔn)品溶于甲醇，分別配制成100 mg/L標(biāo)準(zhǔn)儲備液，置于冰箱中4 ℃避光保存，可保存1個月。取適量標(biāo)準(zhǔn)儲備液用甲醇稀釋分別稀釋成濃度為1， 2.5， 5， 10， 20 和100 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。將標(biāo)準(zhǔn)樣按濃度從低到高在上述實驗條件下依次進行測定，以得到的色譜峰的峰面積為縱坐標(biāo)，對應(yīng)的初級芳香胺含量為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線（表1）。結(jié)果表明：9種芳香胺濃度在5～100 mg/kg范圍內(nèi)，濃度與其峰面積呈良好線性關(guān)系。在優(yōu)化條件下進行測定，以10倍信噪比確定方法的定量限。本方法對9種芳香胺的定量限均為5 mg/kg。

3.3 回收率和精密度

對實際樣品進行3個加標(biāo)濃度5，25和100 mg/kg的加標(biāo)回收實驗。在優(yōu)化的實驗條件下，對每個添加濃度平行測定6次，回收率和精密度測定結(jié)果見表2。

應(yīng)用本方法對市場上銷售的15款兒童彩泥產(chǎn)品進行了檢測，均未檢出芳香胺類物質(zhì)。

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Determination of Aromatic Amines in Play-clay by Solid Phase Extraction

and Gas Chromatography-Mass Spectrometry

KANG Su-Yuan， ZHANG Qing， BAI Hua， WANG Chao， L Qing

（Institute of Industrial Product Inspection， Chinese Academy of Inspection and Quarantine， Beijing 100123）

Abstract A method for the determination of nine aromatic amines in play-clay by solid phase extraction and gas chromatography-mass spectrometry was developed. The samples were extracted twice by ultrasonic extraction by methanol， the extract was evaporated， and then concentrated solution with the reducing agent reacted 30 min at 70 ℃. After extraction using Oasis HLB SPE column， the aromatic amines were collected and analyzed by gas chromatography-mass spectrometry. The nine primary aromatic amines can be separated and determined successfully by this method. Under the optimized conditions， the respective detection limits were 5 mg/kg， the spiked recoveries of samples were in the range of 70%－110%. The method is accurate， rapid and high sensitive. It can be applied to analyze the primary aromatic amine of real play-clay samples.

Keywords Solid phase extraction; Gas chromatography-mass spectrometry; Primary aromatic amine; Play-clay

（Received 29 November 2010; accepted 18 January 2011）