超高效合相色譜法快速檢測(cè)紡織品中的8 種熒光增白劑

湯 娟， 丁友超 ， 曹錫忠， 齊 琰， 錢 凱

（江蘇出入境檢驗(yàn)檢疫局工業(yè)產(chǎn)品檢測(cè)中心，江蘇 南京210001）

熒光增白劑（FWAs）是一種能激發(fā)入射光線產(chǎn)生熒光，使所染物質(zhì)獲得類似熒石效應(yīng)的熒光染料，廣泛應(yīng)用于紡織纖維、紙張、塑料、涂料和合成洗滌劑，其中應(yīng)用于紡織纖維的FWAs 種類最多。經(jīng)FWAs 處理過(guò)的紡織品，不僅改善外觀，提高品質(zhì)和檔次，同時(shí)提升了商業(yè)價(jià)值，因而FWAs 的消費(fèi)量越來(lái)越高。目前，我國(guó)紡織品中常用FWAs 的品種主要包括雙三嗪氨基二苯乙烯類型、二苯乙烯聯(lián)苯類型、雙苯并唑類型、二苯乙烯基苯類型、吡唑啉類型、香豆素類型等［1］。

FWAs 中含有一些特別活躍的分子，較易遷移至角質(zhì)層或血液里，且不易分解，其可大大削減人體免疫力，甚至?xí)斐裳合到y(tǒng)受損；FWAs 對(duì)皮膚黏膜有強(qiáng)烈的刺激作用，使人體出現(xiàn)皮膚起皺、汗液減少、紅腫瘙癢、感染出血或紫斑潰爛等癥狀，甚至?xí)l(fā)變態(tài)反應(yīng)性皮炎或接觸性皮炎等疾?。?］；烏魯木齊市疾病預(yù)防控制中心報(bào)道FWAs 能與傷口外的蛋白質(zhì)結(jié)合，阻礙傷口愈合；被人體吸收后能使人體細(xì)胞出現(xiàn)變異性傾向，其毒性聚集在肝臟或其他重要器官，成為潛在的致癌因素［3］。因此建立快速檢測(cè)紡織品中FWAs 的方法非常緊急和必要。

目前，F(xiàn)WAs 的檢測(cè)方法主要包括高效液相色譜-熒光法（HPLC-FLD）［4］、高效液相色譜-二極管陣列檢測(cè)法（HPLC-DAD）［5］和液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（LC-MS）［6，7］，研究基質(zhì)主要集中于紙［8，9］、洗滌劑［10］、食品材料［11，12］、水［13-15］等。這些方法涉及的FWAs 不僅種類少，溶劑使用量大，更重要的是不符合開(kāi)發(fā)綠色環(huán)保分析方法的發(fā)展趨勢(shì)。

超高效合相色譜（ultra performance convergence chromatography，UPC2）技術(shù)是一種以超臨界流體色譜技術(shù)原理為基礎(chǔ)，以CO2為主要流動(dòng)相的最新分離技術(shù)。該技術(shù)具有有機(jī)溶劑使用量少、黏度低、傳質(zhì)性能好、分離效率高、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)［16］。本研究利用UPC2技術(shù)建立了紡織品中8 種FWAs（見(jiàn)表1）的快速、簡(jiǎn)單的檢測(cè)方法。

表1 8 種FWAs 的化學(xué)信息Table 1 Chemical information of the eight FWAs

表1 （續(xù)）Table 1 （Continued）

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

ACQUITY UPC2系統(tǒng)（美國(guó)Waters 公司），配ACQUITY UPC2PDA 檢測(cè)器。ACQUITY UPC2HSS C18 SB 色譜柱（100 mm×3.0 mm，1.8 μm）；ACQUITY UPC2CSH Fluoro-phenyl 色譜柱（100 mm×3.0 mm，1.7 μm）；ACQUITY UPC2BEH色譜柱（100 mm ×3.0 mm，1.7 μm）（美國(guó)Waters公司）。PL602-L 和ML54 型電子天平（感量分別為0.01 g 和0.000 1 g，梅特勒-托利多儀器上海有限公司）；KQ-250DB 型數(shù)控超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；0.22 μm 有機(jī)相針式過(guò)濾器（上海安譜科學(xué)儀器有限公司）。

FWAs 標(biāo)準(zhǔn)品:FP（純度＞90.0%）、KCB（純度＞98.0%）、OB（純度＞98.0%）和KSN（純度＞95.0%）購(gòu)于TCI 化成工業(yè)發(fā)展有限公司；SWN（純度99%）購(gòu)于J＆K 公司；DT（純度＞85%）和ER-Ⅱ（純度＞85%）購(gòu)于浙江珊瑚化工有限公司；ER-Ⅰ（純度＞65%）購(gòu)于江蘇格羅瑞化學(xué)有限公司。甲醇、乙腈、乙醇和異丙醇（色譜純，德國(guó)Merck 公司）。三氯甲烷、N，N-二甲基甲酰胺和二甲苯（分析純，南京化學(xué)試劑有限公司）。二氧化碳（純度≥99.99%，南京天澤氣體有限公司）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 色譜條件

ACQUITY UPC2HSS C18 SB 色譜柱（100 mm×3.0 mm，1.8 μm）；系統(tǒng)背壓為13.10 MPa；色譜柱溫度為60 ℃；進(jìn)樣量為2 μL；分析時(shí)間為12 min；流動(dòng)相分別為超臨界CO2（A 相）和甲醇（B相）；梯度洗脫程序:0.0 ～0.5 min，95% A；0.5 ～9.0 min，95%A ～85%A；9.0 ～10.0 min，85%A ～95% A；10.0 ～12.0 min，95% A。流 速 為1.5 mL／min；檢測(cè)波長(zhǎng)為350 nm。

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

分別準(zhǔn)確稱取50 mg 各種熒光增白劑（精確至0.1 mg）于10 mL 棕色容量瓶中，用乙醇溶解并定容至刻度，配成質(zhì)量濃度為5 g／L 的單一標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，于-4 ℃下避光保存。

分別吸取1 mL 單一標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液至50 mL 棕色容量瓶中，用乙醇定容至刻度，配成100 mg／L 的混合標(biāo)準(zhǔn)工作液，逐級(jí)稀釋成所需的系列標(biāo)準(zhǔn)工作液。

1.2.3 樣品前處理

將樣品剪成5 cm × 1 cm 的碎片，準(zhǔn)確稱?。?.00 ±0.01）g 樣品，用不含F(xiàn)WAs 的白色細(xì)線扎緊，在25 mL 沸騰的二甲苯上方垂直放置30 min，使冷凝溶劑從樣品上流過(guò)，提取液冷卻至室溫后，于70 ℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至干，用1 mL 乙醇溶解，用0. 22 μm有機(jī)相針式過(guò)濾器過(guò)濾至進(jìn)樣小瓶中，供超高效合相色譜儀測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜柱的選擇

8 種FWAs 中含有同分異構(gòu)體和結(jié)構(gòu)類似物，分離難度較大。色譜柱的選擇是色譜分離方法的核心，本實(shí)驗(yàn)首先考察了具有明顯差異的不同固定相色譜柱對(duì)8 種熒光增白劑分離的影響，即:ACQUITY UPC2HSS C18 SB 色譜柱（100 mm×3.0 mm，1.8 μm）；ACQUITY UPC2CSH Fluoro-phenyl 色譜柱（100 mm × 3.0 mm，1.7 μm）；ACQUITY UPC2BEH 色譜柱（100 mm ×3.0 mm，1.7 μm）。從圖1 可見(jiàn)，在相同條件下，ACQUITY UPC2HSS C18 SB 色譜柱的分離效果明顯好于其他兩者。

2.2 流動(dòng)相中輔助溶劑的選擇

圖1 不同色譜柱對(duì)8 種熒光增白劑的分離效果Fig.1 Effect of different columns on the separation of the eight FWAs

UPC2系統(tǒng)中少量的有機(jī)溶劑對(duì)分析物的分離具有重要影響。不同的有機(jī)溶劑具有不同的選擇性和洗脫能力，超臨界CO2作為UPC2的主要流動(dòng)相，可與全部有機(jī)溶劑互溶，因而為輔助溶劑的選擇提供了很寬的范圍。本實(shí)驗(yàn)主要討論了4 種常用有機(jī)溶劑（甲醇、乙腈、乙醇、異丙醇）對(duì)8 種FWAs 分離的影響。從圖2 可以看出，4 種有機(jī)溶劑對(duì)8 種FWAs 的洗脫能力大小順序?yàn)榧状迹疽掖迹井惐迹疽译?，且選擇差異性明顯，其中甲醇和異丙醇的分離效果較好，但異丙醇黏度較高，柱壓偏高，且峰形較寬；乙腈和乙醇對(duì)8 種FWAs 的分離效果較差，乙腈使峰形展寬嚴(yán)重，且峰形較差；乙醇不能將SWN與雜質(zhì)分開(kāi)，且KCB 與ER-Ⅰ為共同出峰。因此實(shí)驗(yàn)選擇甲醇作為輔助有機(jī)溶劑。

2.3 柱溫及系統(tǒng)背壓的優(yōu)化

圖2 不同有機(jī)溶劑對(duì)8 種FWAs 分離效果的影響Fig.2 Effect of different organic solvents on the separation of the eight FWAs

UPC2與一般液相色譜相比，分離溫度和壓力的改變能夠更為顯著地改變流動(dòng)相的密度，從而改變其分離能力。較高的柱溫導(dǎo)致流動(dòng)相的密度變小而增加保留時(shí)間，較高的壓力導(dǎo)致流動(dòng)相的密度變大而縮短保留時(shí)間，因此溫度和壓力是建立UPC2方法中的兩個(gè)重要參數(shù)。通常UPC2可設(shè)置的柱溫為35 ～65 ℃，壓力為11.72 ～24.14 MPa，但壓力低于12.41 MPa 時(shí)，CO2會(huì)從超臨界態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦咏鼩鈶B(tài)的狀態(tài)，影響其極性和密度，最終影響分析物的分離效果。綜合考慮，實(shí)驗(yàn)考察了不同柱溫（40、50、60 ℃）和不同系統(tǒng)背壓（13.10、13.79、14.48 MPa）對(duì)8 種FWAs 分離的影響。從圖3 可以看出，隨著柱溫的升高，保留時(shí)間延長(zhǎng)，60 ℃時(shí)待測(cè)物均達(dá)到基線分離。而由圖4 可見(jiàn)，系統(tǒng)背壓的升高僅縮短了保留時(shí)間，對(duì)分離效果影響較小，但過(guò)高的背壓會(huì)使系統(tǒng)壓力過(guò)高。因此實(shí)驗(yàn)將柱溫設(shè)為60 ℃，系統(tǒng)背壓設(shè)為13.10 MPa。

2.4 紫外檢測(cè)波長(zhǎng)的選擇

圖3 不同溫度對(duì)8 種FWAs 分離的影響Fig.3 Effect of different temperatures on the separation of the eight FWAs

采用三維（3D）檢測(cè)模式，分別對(duì)8 種FWAs 單一標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行紫外掃描，掃描范圍為210 ～500 nm，8 種FWAs 的最大吸收波長(zhǎng)見(jiàn)表2。結(jié)合工作效率和檢測(cè)靈敏度，采用350 nm 對(duì)8 種FWAs 同時(shí)進(jìn)行掃描檢測(cè)。

表2 8 種FWAs 的最大吸收波長(zhǎng)Table 2 Maximum wavelengths （λmax）of the eight FWAs

2.5 樣品前處理?xiàng)l件的優(yōu)化

有關(guān)染料檢測(cè)的文獻(xiàn)及本實(shí)驗(yàn)室常用的前處理方法有甲醇［17，18］、三氯甲烷［4，7］或N，N-二甲基甲酰胺超聲提取和N，N-二甲基甲酰胺或二甲苯循環(huán)提取。本研究比較了上述幾種提取方法的提取情況，圖5 顯示了每種提取方法對(duì)8 種FWAs 的提取總量。對(duì)于同一自制陽(yáng)性樣品，二甲苯循環(huán)提取的提取效率最高，甲醇超聲和N，N-二甲基甲酰胺超聲的提取效率最低，僅為二甲苯循環(huán)提取效率的1.7%和3.3%。實(shí)驗(yàn)研究的8 種FWAs 均應(yīng)用于化學(xué)纖維，此類纖維的生產(chǎn)需經(jīng)高溫高壓，因而超聲提取率不如循環(huán)提取，因此實(shí)驗(yàn)采用二甲苯循環(huán)提取作為樣品前處理方法。

圖4 不同系統(tǒng)背壓對(duì)8 種FWAs 分離的影響Fig.4 Effect of auto back pressure regulators （）on the separation of the eight FWAs

圖5 不同提取方法的提取效果Fig.5 Extraction efficiencies of different extraction methods

2.6 方法的線性范圍和定量限

配制8 種FWAs 的質(zhì)量濃度分別為1.0、2.0、5.0、10.0 和20.0 mg／L 的系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，按1.2.1 節(jié)所述方法進(jìn)行超高效合相色譜分析，以FWAs 的峰面積（y）為縱坐標(biāo)，質(zhì)量濃度（x，mg／L）為橫坐標(biāo)，建立標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到FWAs 的線性回歸方程。以信噪比為10（S／N ＝10）計(jì)算得到分析方法的定量限（LOQ）。從表3 可見(jiàn)，8 種FWAs 在1.0～20.0 mg／L 范圍內(nèi)線性良好（r≥0.999 1），LOQ在0.70 ～0.95 mg／L 之間。

2.7 回收率及精密度

以陰性滌綸樣品為基質(zhì)，采用標(biāo)準(zhǔn)添加法進(jìn)行回收率和精密度測(cè)定，在2.0、5.0 和10.0 mg／kg 添加水平下的平均回收率在90.9% ～96.5%之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD，n ＝6）在2.8% ～4.2% 之間（見(jiàn)表4），可見(jiàn)本方法的實(shí)驗(yàn)精密度能夠滿足分析要求。

表3 8 種FWAs 的線性方程、相關(guān)系數(shù)（r）及定量限（LOQ）Table 3 Linear equations，correlation coefficients （r）and limits of quantification （LOQs）of the eight FWAs

表4 不同添加水平下8 種FWAs 的回收率及精密度（n ＝6）Table 4 Recoveries and relative standard deviations （RSDs）of the eight FAWs at different spiked levels （n ＝6）

2.8 實(shí)際樣品檢測(cè)

采用本方法檢測(cè)8 塊含F(xiàn)WAs 的紡織品，結(jié)果表明，8 塊紡織品中均檢出ER-Ⅰ和ER-Ⅱ，含量分別為189.4 ～424.3 mg／kg 和193.5 ～603.4 mg／kg。典型陽(yáng)性樣品的超高效合相色譜圖見(jiàn)圖6。

圖6 一個(gè)陽(yáng)性樣品的色譜圖Fig.6 Chromatogram of a positive sample

3 結(jié)論

通過(guò)優(yōu)化輔助有機(jī)溶劑、柱溫及系統(tǒng)背壓等條件，建立了紡織品中8 種FWAs 的超高效合相色譜法。本方法分析時(shí)間短，能夠在12 min 內(nèi)使8 種FWAs 達(dá)到有效分離。儀器分析中使用的流動(dòng)相以CO2為主，與普通液相色譜法相比，大大降低了有機(jī)試劑的使用，能夠滿足建立綠色環(huán)保分析方法的需求，同時(shí)也降低了檢測(cè)成本。

［1］ Chen R Q. Textile Auxiliaries （陳榮圻. 印染助劑），2005，22（7）:1

［2］ Zhang L S，Lu W T，Zhang Y Y. China Science and Technology Review （張麗莎，盧婉婷，張永勇. 中國(guó)科技博覽），2013（21）:602

［3］ Guo H P，Zhang M Y，Liu Y H. Hunan Papermaking（郭惠萍，張美云，劉亞恒. 湖南造紙），2007（4）:43

［4］ Jiao Y N，Ding L，Zhu S H，et al. Chinese Journal of Chromatography （焦艷娜，丁利，朱紹華，等. 色譜），2013，31（1）:83

［5］ Xian Y P，Guo X D，Luo H Y，et al. Chinese Journal of Chromatography （冼燕萍，郭新東，羅海英，等. 色譜），2013，31（2）:162

［6］ Liu J，Li J，Li J Z，et al. China Pulp ＆Paper （劉峻，李軍，李建中，等. 中國(guó)造紙），2013，32（3）:30

［7］ Du Z F，Xian Y P，Liu F J，et al. Chinese Journal of Analytical Chemistry （杜志峰，冼燕萍，劉付建，等. 分析化學(xué)），2014，42（5）:636

［8］ Chen H C，Ding W H. J Chromatogr A，2006，1108:202

［9］ Chen L S，Jiang D G，F(xiàn)u W S. Journal of Hygiene Research（陳立松，蔣定國(guó)，傅武勝. 衛(wèi)生研究），2014，43（1）:152

［10］ Ma H J，Ma Q，Bai H，et al. Chinese Journal of Analysis Laboratory （馬會(huì)娟，馬強(qiáng)，白樺，等. 分析試驗(yàn)室），2014，33（5）:569

［11］ Wu Z L，Chen S D，Lin X J，et al. Modern Food Science and Technology （吳鐘玲，陳樹(shù)東，林曉佳，等. 現(xiàn)代食品科技），2013，29（11）:2757

［12］ Du Z F，Xian Y P，Liu F J，et al. Modern Food Science and Technology （杜志峰，冼燕萍，劉付建，等. 現(xiàn)代食品科技），2013，29（12）:3014

［13］ Aziz A，Steve P，Marie-Noelle P. Chemosphere，2014，100:27

［14］ Shu W C，Ding W H. J Chromatogr A，2005，1088:218

［15］ Chen H C，Wang S P，Ding W H. J Chromatogr A，2006，1102:135

［16］ Li Z H，Wu S B，Liu S S，et al. Chinese Journal of Analytical Chemistry （李中皓，吳帥賓，劉珊珊，等. 分析化學(xué)），2013，41（12）:1817

［17］ Huang F，Huang X L，Lin X S，et al. Journal of Instrumental Analysis （黃芳，黃曉蘭，林曉珊，等. 分析測(cè)試學(xué)報(bào)），2006，25（4）:78

［18］ Chen M J，Li Y M，Zhang R，et al. Dyestuffs and Coloration（陳美娟，李亞明，張蓉，等. 染料與染色），2006，43（4）:51