高效液相色譜法測定羽絨制品中烷基酚聚氧乙烯醚

姜瑞妹，俞旭霞，陳海相,張克和,寧小玉

(1.浙江理工大學(xué)先進(jìn)紡織材料與制備技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州 310018；2.蕭山區(qū)質(zhì)量計量監(jiān)測中心，杭州 311202)

高效液相色譜法測定羽絨制品中烷基酚聚氧乙烯醚

姜瑞妹1，俞旭霞2，陳海相1,張克和1,寧小玉1

(1.浙江理工大學(xué)先進(jìn)紡織材料與制備技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州 310018；2.蕭山區(qū)質(zhì)量計量監(jiān)測中心，杭州 311202)

建立了高效液相色譜測定羽絨制品中烷基酚聚氧乙烯醚(APEO)含量的方法。以V(甲醇)∶V(水)=2∶1為萃取劑，在60℃溫度下振蕩萃取樣品1h，以V(甲醇)∶V(水)∶V(乙腈)=80∶15∶5為流動相采用高效液相色譜—二極管陣列檢測器對APEO進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，此方法簡單快捷、定量準(zhǔn)確、重復(fù)性好，加標(biāo)回收率在86.35%～107.07%范圍，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)小于6.29%。

烷基酚聚氧乙烯醚；羽絨；高效液相色譜；振蕩萃取；測定

烷基酚聚氧乙烯醚(簡稱APEO)，80%以上為壬基酚聚氧乙烯醚(NPEO)，15%左右為辛基酚聚氧乙烯醚(OPEO)，還有5%為十二烷基酚聚氧乙烯醚和二壬基酚聚氧乙烯醚等。APEO分子結(jié)構(gòu)中同時含有親水基團(tuán)和疏水基團(tuán)，具有良好的潤濕、乳化、分散、滲透、增溶和去污等作用，與其他非離子型化合物及離子型化合物都具有良好的配伍性而廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)，尤其是洗滌劑行業(yè)[1]。羽絨制品輕柔保暖，且有良好的吸濕性，廣泛應(yīng)用于服裝行業(yè)。羽絨在利用前必須經(jīng)過洗滌，去除樣品中的雜質(zhì)和污穢物質(zhì)，才能保證羽絨及其制品的質(zhì)量[2]。羽絨在經(jīng)過洗滌劑洗滌后可能有APEO的殘留。研究表明，APEO具有較強(qiáng)的生物累積性和毒性，可通過各種途徑侵入人體，其代謝產(chǎn)物烷基酚和短乙氧基鏈APEO的毒性遠(yuǎn)高于母系化合物，可誘導(dǎo)人類雌激素敏感型乳腺癌細(xì)胞增生，降低肌體免疫能力，影響神經(jīng)系統(tǒng)，擾亂生物的內(nèi)分泌系統(tǒng)，屬于環(huán)境激素類的化學(xué)物質(zhì)[3]。APEO類物質(zhì)逐步被德國、英國、中國等列入禁用范圍，并被列入REACH法規(guī)的高度關(guān)注物質(zhì)(SVHC)清單。2014年Oeko-Tex Standard 100對APEO和烷基酚的限定總量小于250.0mg/kg。這些法規(guī)指令及其標(biāo)準(zhǔn)成為我國紡織品和羽絨制品出口所面臨的貿(mào)易技術(shù)壁壘。

我國羽毛羽絨資源極其豐富，已成為世界上最大的羽絨及其制品生產(chǎn)、出口和消費(fèi)國[4]。為提高羽絨制品的品質(zhì)，減少APEO的污染，有必要研究并建立羽絨中APEO的測定方法。據(jù)報道，APEO的檢測方法主要有氣相色譜—質(zhì)譜法(GC-MS)[5]、高效液相色譜法(HPLC)[6-7]和高效液相色譜—質(zhì)譜法(HPLC-MS)[8]等。GC-MS分辨率高，但不能直接分析n>4的難揮發(fā)性APEO，對于分子量和沸點(diǎn)較高的APEO，需要預(yù)先進(jìn)行衍生處理；而HPLC適合分析測定揮發(fā)性較差的APEO。目前，羽絨中APEO的樣品前處理主要是以甲醇為萃取劑，采用索氏萃取、超聲萃取或加速溶劑萃取等方法。本文則采用V(甲醇)∶V(水)=2∶1為萃取劑，研究振蕩萃取高效液相色譜法測定羽絨制品中的壬基酚聚氧乙烯醚和辛基酚聚氧乙烯醚，方法簡單實(shí)用、準(zhǔn)確可靠。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試劑

乙腈、甲醇均為色譜純，正己烷、乙醚、二氯甲烷、異丙醇、丙酮、乙醇均為分析純；壬基酚聚氧乙烯醚(NPEO，商品名Imbentin-N/6，百靈威)，辛基酚聚氧乙烯醚(OPEO，商品名TritonX-100，Acros公司)；實(shí)驗(yàn)用水為超純水。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

Agilent1100高效液相色譜儀，配備二極管陣列檢測器(HPLC-DAD)(美國Agilent公司)；超純水機(jī)(美國Millipore公司)；KQ-250DB型數(shù)控超聲清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)；恒溫振蕩器THZ-82(國華電器有限公司)；索氏萃取裝置。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)工作溶液配制

分別稱取0.1gNPEO和OPEO，用甲醇溶解定容至100mL容量瓶中，此標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液質(zhì)量濃度為1000mg/L。精確吸取1000mg/L的NPEO和OPEO標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液0.1、0.2、0.5、1.0mL于100mL容量瓶中，用甲醇稀釋至刻度。將此4種質(zhì)量濃度系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液用0.45μm的有機(jī)系過濾膜過濾。

1.3.2 陽性樣品制備

準(zhǔn)確稱取0.5g羽絨于150mL具塞錐形瓶中，吸取0.5mL的NPEO標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液滴加到羽絨上，置放一段時間以達(dá)到吸附平衡，待用。

1.3.3 樣品前處理

準(zhǔn)確稱取0.5g羽絨于150mL具塞錐形瓶中，加入萃取劑，采用恒溫振蕩器水浴振蕩萃取，冷卻后用0.45μm的有機(jī)系過濾膜過濾。

1.3.4 色譜條件

色譜柱：SB-C18(150mm×4.6mm,5μm)；流動相：V(甲醇):V(水)∶V(乙腈)=80∶15∶5；流速：1.0mL/min；進(jìn)樣量：20μL；柱溫：30℃。

2 結(jié)果與討論

2.1 檢測波長的選擇

高效液相色譜法測定APEO，檢測波長的選擇主要有276nm和225nm兩種，不同的文獻(xiàn)報道不同[8-9]。圖1為質(zhì)量濃度1000mg/L的NPEO和OPEO標(biāo)準(zhǔn)溶液在210～360nm范圍內(nèi)進(jìn)行DAD掃描光譜圖及結(jié)構(gòu)式。它們的紫外吸收光譜圖形相似，最大吸收波長為225nm，次強(qiáng)吸收波長為276nm，為獲得較高的檢測靈敏度，本文選擇檢測波長225nm。

圖1 NPEO和OPEO的掃描光譜圖及結(jié)構(gòu)式

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

采用HPLC-DAD于225nm波長下對APEO的系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液進(jìn)行測定，以色譜峰的峰面積A為縱坐標(biāo)，APEO的質(zhì)量濃度c(質(zhì)量濃度分別為1、2、5、10mg/L)為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，見圖2?；貧w擬合的線性方程：OPEO為A=18.1551c+1.4020，線性相關(guān)系數(shù)R2=0.9997；NPEO為A=13.2520c+1.3408，線性相關(guān)系數(shù)R2=0.9998。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.3 萃取方法及條件

2.3.1 萃取方式

固體樣品預(yù)處理方法常用：索氏萃取、超聲萃取、振蕩萃取、固相萃取、超臨界流體萃取、加速溶劑萃取等。文獻(xiàn)報道[7,10-12]，羽絨中APEO的萃取大多選擇甲醇為溶劑，采用索氏萃取、超聲萃取或加速溶劑萃取等方法。本實(shí)驗(yàn)用甲醇為萃取劑，比較了振蕩萃取、超聲萃取、索氏萃取3種方式萃取羽絨中APEO的效率。

取1.3.2制備的陽性樣品，平均分為三組。第一組加入40mL甲醇，用恒溫水浴振蕩器于60℃溫度下進(jìn)行振蕩萃?。坏诙M加入40mL甲醇，用超聲清洗器進(jìn)行超聲萃取；第三組加入150mL甲醇，用索氏萃取裝置進(jìn)行萃取。萃取時間為0.25、0.5、1、1.5、2、48h，結(jié)果見圖3。在30min內(nèi)，振蕩萃取就可達(dá)到較高的萃取效率，超聲萃取次之，索氏萃取較差。超聲萃取會引起溫度的升高，不易控制溫度，可能影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。而索氏萃取有機(jī)溶劑消耗量大，操作復(fù)雜，耗時較長。振蕩萃取設(shè)備簡單，操作方便，溫度易控制，實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定性較好。本實(shí)驗(yàn)以下研究就以振蕩萃取法作為羽絨制品中的APEO的前處理方法。

圖3 3種萃取方式的萃取效率

2.3.2 萃取劑優(yōu)選

為確定優(yōu)選萃取羽絨中APEO的萃取劑，實(shí)驗(yàn)選擇正己烷、乙醚、二氯甲烷、異丙醇、丙酮、乙醇、甲醇、V(甲醇)∶V(水)=1∶1和V(甲醇)∶V(水)=2∶1九種萃取劑，用恒溫水浴振蕩器于60℃下振蕩萃取1h，冷卻，用0.45μm的有機(jī)系過濾膜過濾，采用HPLC-DAD進(jìn)樣分析，萃取效率測試結(jié)果見圖4。圖4可見以甲醇—水為萃取劑進(jìn)行振蕩萃取時，萃取效率明顯高于其余萃取劑，而V(甲醇)∶V(水)=2∶1的萃取效率較高。APEO的結(jié)構(gòu)中既含有疏水基團(tuán)，又含有親水基團(tuán)，所以強(qiáng)極性溶劑會提高萃取效率，尤其是對APEO這種同時具有親水性和疏水性的化合物。

圖4 不同萃取劑的萃取效率

2.3.3 萃取溫度和時間

羽絨制品中的APEO是物理方式附著而并非化學(xué)方式結(jié)合，因此振蕩萃取的溫度可能對萃取效率存在一定的影響。實(shí)驗(yàn)吸取40mLV(甲醇)∶V(水)=2∶1于1.3.2制備的陽性樣品中，在40℃、50℃和60℃3種不同溫度下分別振蕩萃取1h和2h，冷卻，用0.45μm的有機(jī)系過濾膜過濾，進(jìn)樣HPLC分析，萃取效率結(jié)果見圖5。萃取時間無論為1h或2h，在60℃溫度下萃取效率均達(dá)到較高的水平，因此，實(shí)驗(yàn)選取60℃溫度下振蕩萃取1h萃取羽絨制品中的APEO。

圖5 萃取效率與溫度和時間的關(guān)系

2.3.4 萃取劑體積

分別吸取5、10、15、20、40、60、80mL和100mL的V(甲醇)∶V(水)=2∶1于1.3.2制備的8份陽性樣品中，采用恒溫振蕩器于60℃下振蕩萃取1h，冷卻后用0.45μm的有機(jī)系過濾膜過濾，采用HPLC-DAD于225nm波長下分析，結(jié)果見圖6。在萃取劑體積5～30mL的范圍內(nèi)，萃取效率快速提升，這是因?yàn)橛鸾q蓬松，萃取劑過少，不能充分浸濕，隨著萃取劑體積的增加，潤濕的程度增大，萃取效率顯著提高；當(dāng)萃取劑體積達(dá)40mL時，萃取效率已接近100%。當(dāng)萃取劑完全潤濕羽絨后，萃取劑體積的增加對羽絨制品中APEO的萃取效率影響不明顯。

圖6 萃取劑用量與萃取效率

2.4 回收率與精密度

以低、中、高3種添加量(分別為50、200、500μg)進(jìn)行精密度和回收率加標(biāo)試驗(yàn)。分別準(zhǔn)確稱取3份0.5g羽絨，滴加0.25、1、2.5mL的100mg/L的NPEO于羽絨上，置放一段時間以達(dá)到吸附平衡，再加入40mL萃取劑V(甲醇)∶V(水)=2∶1，用恒溫振蕩器于60℃下振蕩萃取1h，冷卻后用0.45μm的有機(jī)系過濾膜過濾，進(jìn)HPLC分析，結(jié)果見表1。表1可見，加標(biāo)回收率在86.35%～107.07%之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD在2.42%～6.29%之間，表明該方法具有較好的可靠性、重現(xiàn)性以及適用性。

2.5 實(shí)際樣品測定

采用本文建立的實(shí)驗(yàn)方法對3家羽絨使用客戶實(shí)際采集的6個羽絨樣品進(jìn)行測試，得到的測試結(jié)果見表2。3家客戶中有2家4只樣品檢出NPEO，圖7為羽絨樣品A1、A2、C1、C2的用V(甲醇)∶V(水)=2∶1溶液萃取得到的HPLC色譜圖。

表1 方法的加標(biāo)回收率和精密度試驗(yàn)結(jié)果(n=9)

表2 羽絨實(shí)際樣品測定結(jié)果mg/kg

圖7 檢出APEO羽絨樣的萃取溶液色譜圖

3 結(jié) 論

以V(甲醇)∶V(水)=2∶1為萃取劑，采用振蕩萃取方法對羽絨制品進(jìn)行預(yù)處理，使用HPLC-DAD測定，建立了羽絨制品中APEO含量的檢測方法。振蕩萃取的預(yù)處理方法可以有效萃取羽絨制品中的APEO，設(shè)備簡單易操作且更穩(wěn)定；甲醇溶劑中添加水的混合萃取劑在提高APEO萃取效率的同時還更環(huán)保。該方法的加標(biāo)回收率在86.35%～107.07%范圍，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD小于6.29%。該方法滿足羽絨制品中APEO含量快捷、準(zhǔn)確、更環(huán)保的測定要求。

[1] 嚴(yán)群芳.非離子表面活性劑的性質(zhì)及應(yīng)用[J].貴州化工,2005,30(5):4-7,22.

[2] 董云哲,周作伸.羽毛羽絨加工工藝[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù),2008,28(1):126-131.

[3] Morales T V, Padrón M E T, Ferrera Z S, et al. Determination of alkylphenol ethoxylates and their degradation products in liquid and solid samples[J]. Trends in Analytical Chemistry, 2009, 28(10): 1186-1200.

[4] 王華雄.技術(shù)性貿(mào)易壁壘對我國羽絨及制品出口及其生產(chǎn)企業(yè)的影響研究[D].杭州：浙江工業(yè)大學(xué),2009.

[5] Ma H W, Cheng Y. Determination of free and ethoxylated alkylphenols in leather with gas chromatography-mass spectrometry[J]. Journal of Chromatography A, 2010, 1217(50): 7914-7920.

[6] 劉顯奎,馬 琳,趙 洋.液相色譜法測定皮革中烷基酚聚氧乙烯醚的研究[J].中國皮革,2011,40(19):5-9.

[7] 吳 剛,趙珊紅,王華雄,等.加速溶劑萃取-高效液相色譜測定羽絨羽毛中的烷基苯酚與聚氧乙烯醚[J].紡織學(xué)報,2010(3):72-77.

[8] DeArmond D P, DiGoregorio A L. Rapid liquid chromatography-tandem mass spectrometry-based method for the analysis of alcohol ethoxylates and alkylphenol ethoxylates in environmental samples[J]. Journal of Chromatography A, 2013, 1305: 154-163.

[9] 韓 灝,邵 兵,馬亞魯,等.高效液相色譜法測定飲料類食品中的類雌激素[J].色譜,2005,23(2):176-179.

[10] 侯紹剛,孫紅文, 黃國蘭,等.固相萃取-高效液相色譜法測定生活污水中壬基酚聚氧乙烯醚及其降解產(chǎn)物[J].中國環(huán)境監(jiān)測,2005,21(4):10-13.

[11] 陳武炯.高效液相色譜法測定紡織品中烷基酚及烷基酚聚氧乙烯醚[J].中國纖檢,2008(5):56-58.

[12] SN/T1850.1—2006.紡織品中烷基苯酚類及烷基苯酚聚氧乙烯醚類的測定第1部分：高效液相色譜法[S]．

(責(zé)任編輯：張祖堯)

Determination of Alkylphenol Ethoxylates in Down Feather Products by High Performance Liquid Chromatography

JIANGRuimei1,YUXuxia2，CHENHaixiang1,ZHANGKehe1,NINGXiaoyu1

(1.Key Laboratory of Advanced Textile Materials and Manufacturing Technology, Ministry of Education, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China; 2.Xiaoshan District Quality & Metrology Monitoring Center, Hangzhou 311202, China)

Determination of alkylphenol ethoxylates (APEO) content in the down feather products by high performance liquid chromatography was established in this paper. APEO was analyzed by HPLC- diode array detector with V(methanol)∶V(water)=2∶1 as the extraction agent for 1h oscillation extraction under 60℃, and V(methanol)∶V(water)∶V(acetonitrile)=80∶15∶5 as flow phase. The results show that the method is fast, accurate in quantitative analysis and has excellent repetition. The recovery is 86.35%～107.07%. Relative standard deviation is less than 6.29%.

alkylphenol ethoxylates; down feather; high performance liquid chromatography (HPLC); oscillation extraction; determination

2014-08-16

浙江省質(zhì)監(jiān)系統(tǒng)科研項(xiàng)目(201300245)；浙江省公益性技術(shù)應(yīng)用研究項(xiàng)目(2014C37088)。

姜瑞妹(1990-)，女，安徽蚌埠人，碩士研究生，主要從事功能高分子研究。

陳海相，E-mail：ecotes@126.com

O657.7，TQ423.2

A

1009-265X(2015)01-0053-05