紡織品中醛類化合物的高效液相色譜法測定

唐川江，聶錦梅，崔成民，王振華

(1.北京服裝學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100029;2.北京市服裝安全檢測與評價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029)

醛類化合物對人體健康有很大的危害，研究表明甲醛、乙醛、丙烯醛等醛類化合物具有遺傳毒性［1］。目前，甲醛已經(jīng)被確定為致癌物，在環(huán)境、食品、工業(yè)產(chǎn)品中均有明確的限量規(guī)定［2］。乙醛也是一種可能的致癌物質(zhì)［3］，其毒性主要是影響胚胎的發(fā)育。目前，國內(nèi)外主要對紡織品中甲醛的含量作出了嚴(yán)格的控制和限定，但是其他醛類沒有明確的限定。

醛類化合物分析的前處理技術(shù)有國標(biāo)采用的水萃取法、蒸汽吸收法，也有新型固相萃取法［4］、固相微萃取法［5］、液液微萃取法［6］、微乳液萃取法［7］等。檢測方法有分光光度法［8－9］、流動(dòng)注射法［10］、氣質(zhì)聯(lián)用法［11］、高效液相色譜法［12－13］、液質(zhì)聯(lián)用法［14］、熒光法［15－16］、催化動(dòng)力學(xué)法［17］、化學(xué)發(fā)光法［18］、電化學(xué)法［19］等。由于醛類化合物廣泛應(yīng)用于紡織品中助劑的生產(chǎn)中，于是紡織品中也會(huì)殘留部分醛類化合物。目前已有測定紡織品中甲醛、乙二醛、戊二醛的方法［20］，而同時(shí)測定紡織品中可能存在的多種醛類化合物能夠更全面地監(jiān)測紡織品中的醛類污染物。本文通過研究甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、苯甲醛、乙二醛、戊二醛7種醛類化合物和2，4－二硝基苯肼(DNPH)衍生化反應(yīng)的條件，選擇合適的衍生化條件，結(jié)合高效液相色譜建立了同步提取、測定紡織品中7種醛類化合物的分析方法，可用于檢測紡織品中常見醛類化合物的含量。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Agilent1260液相色譜儀、二極管陣列檢測器，配有 Chemstation數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(美國 Agilent公司);DS－S24型電熱恒溫水浴鍋(上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司)，雷磁PHS－25型pH計(jì)(上海精密科學(xué)儀器有限公司)，感量 0.1 mg電子天平(OHAUS CORD Pine Brook NJ USA)。甲醇和乙腈(色譜純，美國Fisher公司);超純水(Millipore純水機(jī)制備，電阻率≥18.2 MΩ·cm);甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、苯甲醛、乙二醛、戊二醛標(biāo)準(zhǔn)品(上海阿拉丁生化科技股份有限公司)。其他試劑均為分析純(北京化工廠)。

1.2 液相色譜條件

WatersSymmetryShieldTM RP18色譜柱(4.6×150mm，5 μm)，流動(dòng)相為體積分?jǐn)?shù)50%的乙腈和水，流速1.0 mL/min，柱溫30℃，進(jìn)樣量20 μL，紫外光檢測波長為 360、384、440 nm。

1.3 樣品處理

從10g混合均勻的5mm×5mm織物樣品中精確稱取1.000g布樣置于250 mL碘量瓶中，加入100 mL二級水，旋緊蓋后放入(40±2)℃水浴中振蕩萃取(30±5)min，取出后冷卻至室溫，取濾液進(jìn)行衍生化。

1.4 衍生化條件

準(zhǔn)確量取1 mL醛的混合溶液于10 mL具塞試管中，室溫下加入4 mL質(zhì)量濃度為1.2 mg/mL的2，4－二硝基苯胼(DNPH)溶液，混合均勻后在70℃水浴加熱150 min，然后取出冷卻至室溫，用孔徑為0.45 μm的有機(jī)濾膜過濾，進(jìn)樣20 μL分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜條件的優(yōu)化

利用二極管陣列檢測器對7種醛類DNPH衍生物進(jìn)行光譜掃描，甲、乙、丙、丁醛和戊二醛的DNPH醛腙都在360 nm附近有最大吸收，故選擇360 nm為此5種醛腙的檢測波長，而苯甲醛腙和乙二醛腙的檢測波長分別為384 nm和440 nm。在360 nm波長下，采用Waters symmetry shield TM RP 18色譜柱，考察了乙腈水溶液中乙腈體積分?jǐn)?shù)分別為60%、55%、50%時(shí)7種醛腙的分離效果，結(jié)果表明乙腈體積分?jǐn)?shù)為50% 時(shí)，幾種醛腙的分離度達(dá)到最佳效果，在40 min內(nèi)能完全分離，分離色譜圖見圖1。

圖1 7種醛腙分離色譜圖Fig.1 Chromatogram of seven hydrazones

2.2 衍生化條件的優(yōu)化

2.2.1 反應(yīng)介質(zhì)的選擇

由于2，4－二硝基苯肼不溶于水，因此以乙腈作為衍生反應(yīng)溶劑，研究了乙腈比例對反應(yīng)靈敏度的影響。各取1 mL醛的混合溶液(每種醛的質(zhì)量濃度均為10 μg/mL)于不同具塞試管中，調(diào)整體系中乙腈的比例分別為40%、50%、60%、70%、80%(用水和乙腈定容為5 mL，使DNPH溶液的濃度相同，體系pH值為3.75)，混合均勻后在(60±2)℃水浴中加熱60 min，然后取出，冷卻至室溫進(jìn)樣分析。結(jié)果顯示，當(dāng)乙腈體積分?jǐn)?shù)為60% ～80%時(shí)，除苯甲醛腙略有下降外，各醛腙峰面積達(dá)到穩(wěn)定。據(jù)文獻(xiàn)［21］報(bào)道，乙二醛與DNPH反應(yīng)生成乙二醛單腙和乙二醛二腙，乙二醛二腙的濃度高時(shí)會(huì)析出橙黃色絮狀物而影響分析結(jié)果。本實(shí)驗(yàn)中，乙腈體積分?jǐn)?shù)在60%以下時(shí)均有固體析出，綜合考慮，實(shí)驗(yàn)為盡量不使分析過程中有沉淀析出，選擇乙腈體積分?jǐn)?shù)為80%。

2.2.2 衍生化試劑質(zhì)量濃度的選擇

取1 mL醛的混合溶液在反應(yīng)溫度為60℃，反應(yīng)時(shí)間為60 min，乙腈體積分?jǐn)?shù)為80%，體系pH值為3.75條件下，分別加入4 mL質(zhì)量濃度為0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4 mg/mL 的 DNPH 進(jìn)行衍生化反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，質(zhì)量濃度在1.0～1.4 mg/mL范圍內(nèi)時(shí)各種醛腙峰面積保持穩(wěn)定，本文選擇DNPH質(zhì)量濃度為1.2 mg/mL。

2.2.3 反應(yīng)溫度的選擇

取1 mL醛的混合溶液在DNPH質(zhì)量濃度為1.2 mg/mL，反應(yīng)時(shí)間為60 min，乙腈體積分?jǐn)?shù)為80%，體系pH值為3.75條件下，分別在30、40、50、60、70℃進(jìn)行衍生化反應(yīng)。結(jié)果表明，當(dāng)溫度為60～70℃時(shí)，除乙二醛腙則略有增加外，其余醛腙峰面積基本不變。由于反應(yīng)溫度過高會(huì)造成乙腈的損失，影響定量分析，因此本文實(shí)驗(yàn)選擇衍生化反應(yīng)溫度為70℃。

2.2.4 反應(yīng)時(shí)間的選擇

取1 mL醛的混合溶液在DNPH質(zhì)量濃度為1.2 mg/mL，反應(yīng)溫度為70℃，乙腈體積分?jǐn)?shù)為80%，體系 pH值為3.75條件下分別反應(yīng)10、30、60、120、180 min。結(jié)果表明，反應(yīng)時(shí)間達(dá)到 30 min后，除乙二醛腙和苯甲醛腙仍處于上升狀態(tài)之外，其他所有醛腙的峰面積均達(dá)到穩(wěn)定，在120～180 min時(shí)間范圍內(nèi)所有醛腙峰面積均已基本不變。故本文實(shí)驗(yàn)選擇反應(yīng)時(shí)間為120 min。

2.2.5 反應(yīng)體系pH值的選擇

取1 mL醛的混合溶液在DNPH質(zhì)量濃度為1.2 mg/mL，反應(yīng)溫度為70℃，反應(yīng)時(shí)間為120 min，乙腈體積分?jǐn)?shù)為80%條件下，考察了pH值為2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5 時(shí)對衍生化的影響。結(jié)果表明，pH值在2.0～3.0范圍內(nèi)各醛腙峰面積最大且保持穩(wěn)定，本實(shí)驗(yàn)選擇體系的pH值為2.5。

綜上所述，本文實(shí)驗(yàn)選擇最優(yōu)衍生化條件為乙腈體積分?jǐn)?shù)80%，DNPH溶液質(zhì)量濃度1.2 mg/mL，反應(yīng)溫度70℃，反應(yīng)時(shí)間120 min，反應(yīng)體系的pH=2.5。衍生物在24 h內(nèi)能保持穩(wěn)定。

2.3 方法的線性范圍和檢出限

分別配制 7.5、3.0、1.5、0.75、0.30、0.25、0.15 μg/mL一系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，在選定的條件下衍生化并用色譜進(jìn)行測定。7種醛在0.15～7.5 μg/mL范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)均大于0.9994。按照樣品分析的全部步驟，向布樣上添加的質(zhì)量濃度為0.1 μg/mL的7種醛混合溶液，連續(xù)分析7個(gè)樣品，計(jì)算檢出限，7種醛類最低值為2.2 mg/kg，最高值為4.5 mg/kg，遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的20 mg/kg的最低限量標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果如表1所示。

表1 7種醛的線性方程、相關(guān)系數(shù)和檢出限Tab.1 Linear equations，correlation coefficients and LODs for seven aldehydes

2.4 方法的回收率和精密度

選取不含有醛的紡織品樣品添加不同濃度混合醛類化合物標(biāo)準(zhǔn)溶液，按本文方法進(jìn)行提取、衍生化并測定含量，計(jì)算加標(biāo)回收率和精密度。7種醛的添加含量分別為20、100、500 mg/kg，每個(gè)添加濃度平行測定7次，在3個(gè)添加水平范圍內(nèi)的平均回收率均在85.4%～97.8%之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)在0.2% ～7.6%之間，結(jié)果如表2所示。

在本市某自由市場隨機(jī)采購5件兒童內(nèi)衣，采用本文方法進(jìn)行了檢測，在其中一件樣品中檢出甲醛和乙醛，含量分別為26.6 mg/kg和6.8 mg/kg，其余均未檢出。

3 結(jié)論

本文建立了同時(shí)測定紡織品中甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、苯甲醛、乙二醛、戊二醛7種醛類化合物的高效液相色譜方法。通過對反應(yīng)溫度、pH值、時(shí)間、2，4－二硝基苯肼濃度的考察，確定了衍生化的最優(yōu)條件。在色譜優(yōu)化條件下7種醛的衍生物得到良好的分離，其質(zhì)量濃度在0.15～7.5 μg/mL范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均大于0.9994，方法的平均回收率為85.4% ～97.8%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.2% ～7.6%(n=7)，檢出限范圍為 2.2～4.5 mg/kg，低于國標(biāo)對相關(guān)醛類的限量要求。本文的方法能夠同時(shí)測定多種紡織品中醛類化合物的含量，適用于紡織品中醛類化合物的分析確證。

表2 紡織品中7種醛的添加回收率和精密度(n=7)Tab.2 Recovery and precision for seven aldehydes in textile sample(n=7)

［1］楊丹鳳，襲著革，張華山，等.3種醛類化合物對DNA的交聯(lián)生成作用［J］.中國公共衛(wèi)生學(xué)報(bào)，1999，18(2):110－111.YANG Danfeng，XI Zhuge，ZHANG Huashan，et al.Crosslinking action of three aldehydes with DNA［J］.Chinese Journal of Public Health，1999，18(2):110 －111.

［2］鄭健.甲醛與人體健康［J］.大學(xué)化學(xué)，2009，24(1):52－56.ZHENG Jian.Formaldehyde and human health［J］.University Chemistry，2009，24(1):52 －56.

［3］方家龍，劉玉瑛.乙醛及其毒性［J］.環(huán)境衛(wèi)生學(xué)雜志，1996，23(2):101 －105.FANG Jialong，LIU Yuying.Acetaldehyde and its toxicity［J］.Journal of Environmental Hygiene，1996，23(2):101－105.

［4］CLARA－EUGENIA Ba?os， MANUEL Silva.In situ continuous derivatization/pre－concentration of carbonyl compounds with 2，4－dinitrophenylhydrazine in aqueous samples by solid－phase extraction:application to liquid chromatography determination of aldehydes［J］.Talanta，2009，77(5):1597 －1602.

［5］JOSEF Beránek，ALENA Kubátová.Evaluation of solidphase microextraction methods for determination of trace concentration aldehydes in aqueous solution［J］.Journal of Chromatography A，2008，1209(1/2):44 －54.

［6］MARA Serrano，MANUEL Silva，MERCEDES Gallego.Development of anenvironment－friendly microextraction method for the determination of aliphatic and aromatic aldehydes in water［J］.Analytica Chimica Acta，2013，784:77－84.

［7］ISELA Lavilla，NOELIA Cabaleiro，F(xiàn)RANCISCO Pena.Ultrasound－assisted emulsification microextraction with simultaneous derivatization coupled to fibre optics－based cuvetteless UV－vis micro－spectrophotometry for formaldehyde determination in cosmetic samples［J］.Analytica Chimica Acta，2010，674(1):59 －63.

［8］張書林.間苯三酚比色法測定微量甲醛研究［J］.環(huán)境工程，2005，23(4):77 －78.ZHANG Shulin.Study on the methods for determining trace formaldehyde by phloroglucinol［J］.Environmental Engineering，2005，23(4):77 －78.

［9］趙婷，林云周，方芳.AHMT分光光度法測定固色劑中甲醛含量［J］.印染，2010(1):42－44.ZHAO Ting，LIN Yunzhou，F(xiàn)ANG Fang.Determination of formaldehyde in fixing agents by AHMT spectrophotometry［J］.China Dyeing ＆ Finishing，2010(1):42－44.

［10］LIZiwei， MA Hongbing， LU Huihui， etal.Determination of formaldehyde in foodstuffs by flow injection spectrophotometry using phloroglucinol as chromogenic agent［J］.Talanta，2008，74(4):788 －792.

［11］YEH Tai Sheng，LIN Tzu Chun，CHEN Ching Chuan，et al.Analysis of free and bound formaldehyde in squid and squid products by gas chromatography－mass spectrometry［J］.Journal of Food and Drug Analysis，2013，21(2):190 －197.

［12］OLIVA－TELES M T，PAIGA P，DELERUE－MATOS C M，et al.Determination of free formaldehyde in foundry resins asits 2，4－dinitrophenylhydrazone by liquid chromatography［J］.Analytica Chimica Acta，2002，467(1/2):97－103.

［13］VANDER Y H， NGUYEN M N A.Simultaneous determination of ketoconazole and formaldehyde in a shampoo:liuid chromatography method development and validation［J］.Journal of Chromatography A，2002，958(1/2):191－201.

［14］SAKURAGAWA A，YONENO T，INOUE K，et al.Trace analysis of carbonyl compounds by liquidchromatography－mass spectrometry after collection as 2，4－dinitrophenylhydrazine derivatives［J］.Journal of Chromatography A，1999，844(1/2):403 －408.

［15］KAMIL Motyka， PAVEL Miku Ka. Continuous fluorescence determination of formaldehyde in air［J］.Analytica Chimica Acta，2004，518(1/2):51 －57.

［16］WANG Yongsheng，TAN Xuan，XUE Jinhua，et al.Determination of trace formaldehyde in blood plasma by resonance fluorescence technology［J］. Analytica Chimica Acta，2011，690(2):234 －239.

［17］李艷霞，王金中，張建夫.催化動(dòng)力學(xué)極譜法測定痕量甲醛［J］.理化檢測:化學(xué)分冊，2007，43(9):737－739.LI Yanxia，WANG Jinzhong，ZHANG Jianfu.Catalytic method for polarographic determination of trace amount of formaldehyde［J］.Physical Testing and Chemical Analysis:Chemical Analysis，2007，43(9):737 －739.

［18］謝成根，李淮芬.反向流動(dòng)注射化學(xué)發(fā)光測定微量甲醛［J］.中國環(huán)境監(jiān)測.2004，20(3):28－30.XIE Chenggen，LI Huaifen.Reverse flow injection chemiluminescence for determination of minim formaldehyde［J］.Environmental Monitoring In China，2004，20(3):28 －30.

［19］宋李紅，易清風(fēng)，唐梅香，等.樹枝狀微納米銀催化劑對甲醛的電化學(xué)檢測［J］.環(huán)境化學(xué)，2013，32(1):15－19.SONG Lihong，YI Qingfeng，TANG Meixiang，et al.Dentrite－like Ag micronano－catalysts for electrochemical detection of formaldehyde ［J］. Environmental Chemistry，2013，32(1):15 －19.

［20］俞凌云，魏玉君，溫演慶，等.快速測定紡織品中3種游離醛的研究［J］.針織工業(yè)，2013(12):82－84.YU Lingyun，WEI Yujun，WEN Yanqing，et al.Rapid determination of three free aldehydes in textiles［J］.Knitting Industries，2013(12):82 －84.

［21］朱鴨梅，崔群，王海燕.高效液相色譜法測定乙醛溶液中的乙二醛和乙醛酸［J］.色譜，2010，28(1):59－63.ZHU Yamei，CUI Qun，WANG Haiyan.Determination of glyoxal and glyoxalic acid in aldehyde solution by high performance liquid chromatography［J］.Chinese Journal of Chromatography，2010，28(1):59 －63.