高效液相色譜-線性離子阱／靜電場軌道阱質(zhì)譜快速篩查確證生態(tài)紡織品中22 種致敏性分散染料

牛增元 ， 羅 忻， 葉曦雯， 修曉麗，2， 張 麗，3， 王 新， 陳 靜

（1. 山東出入境檢驗(yàn)檢疫局檢驗(yàn)檢疫技術(shù)中心，山東 青島266002；2. 青島科技大學(xué)環(huán)境與安全工程學(xué)院，山東 青島266042；3. 中國海洋大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，山東 青島266100）

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，紡織品的品質(zhì)指標(biāo)已從傳統(tǒng)的實(shí)用性、美觀性、耐用性向更加重視安全、環(huán)保、健康、衛(wèi)生等生態(tài)指標(biāo)轉(zhuǎn)變。紡織品中容易誤用或?yàn)樽非蠼?jīng)濟(jì)利益而故意使用各種致敏性分散染料，長期穿著含有致敏性染料的服裝會對人體健康造成危害，國際紡織環(huán)保協(xié)會的Oeko-Tex?Standard 100［1］和歐盟委員會的2009／567／EC 指令（Eco-Label）［2］共禁止生態(tài)紡織品中使用22 種有害分散染料。建立針對紡織品中分散染料的高靈敏度、高通量檢測方法，對保護(hù)人類健康和生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

有關(guān)紡織品中致敏性分散染料的檢測方法有高效液相色譜法（HPLC）［3］，高效液相色譜-質(zhì)譜法（HPLC-MS）［4］和 高 效 液 相 色 譜-串 聯(lián) 質(zhì) 譜 法（HPLC-MS／MS）［5-7］等。分散染料成分復(fù)雜，可能既含有染料化合物本身，又含有目標(biāo)物的同分異構(gòu)體，還含有未反應(yīng)的中間體和大量助劑等。同時，紡織品纖維種類繁多，加工過程中的助劑對分析干擾大，因此采用色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)成為目前染料準(zhǔn)確定性定量的可靠手段。本文應(yīng)用的Orbitrap 高分辨質(zhì)譜具有分辨率高、質(zhì)量精確度好、抗基質(zhì)干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢，樣品只需簡單凈化，甚至無需凈化即可上機(jī)分析。該技術(shù)目前已廣泛應(yīng)用于環(huán)境樣品分析［8，9］、脂質(zhì)分析［10］、藥物控制［11］和食品安全［12-15］等領(lǐng)域的檢測研究，但將Orbitrap 應(yīng)用于紡織品中有害物質(zhì)的檢測還很少見［16-19］。

本文建立了HPLC-linear ion trap （LTQ）／Orbitrap高分辨質(zhì)譜篩查確證紡織品中22 種禁用分散染料的分析方法。方法簡便、快速，選擇性和靈敏度高，適用于生態(tài)紡織品中多種分散染料的同時檢測。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

ACQUITY Ultra Performance LC 超高效液相色譜儀（美國Waters 公司），LTQ-Orbitrap XL 線性離子阱-靜電場軌道阱組合質(zhì)譜儀（美國Thermo 公司）；SHA-B 型恒溫振蕩器（國華儀器）；MS 3 basic 漩渦振蕩器（德國IKA 公司）；0.22 μm 聚四氟乙烯濾膜（DIKMA 公司）；實(shí)驗(yàn)用水均為超純水（Millipore 公司）；甲醇、乙腈（色譜純，Merck 公司）；甲酸（色譜純，F(xiàn)luka 公司）；乙酸銨（色譜純，Mallinckrodt Baker 公司）；吡啶（分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）。

分散藍(lán)3（純度20%）、分散橙1（純度25%）、分散橙3（純度90%）、分散紅1（純度95%）、分散黃9（純度99.6%）、分散藍(lán)106、分散藍(lán)124、分散橙37／76 和分散紅11 購自美國Sigma-Aldrich 公司；分散藍(lán)1（純度30.0%）、分散藍(lán)7（純度78.0%）、分散藍(lán)26（純度53%）、分散藍(lán)35（純度60%）、分散藍(lán)102（純度100.0%）、分散黃1（純度80.0%）、分散黃3（純度30%）、分散黃49（純度81.0%）、分散黃23（純度99.0%）和分散橙149（純度96.0%）購自德國Dr. Ehrenstorfer 公司；分散棕1、分散紅17 和分散黃39 購自Bruno Ludewig 公司。分別準(zhǔn)確稱取適量的各染料標(biāo)準(zhǔn)品，用甲醇溶解并定容，配制成有效質(zhì)量濃度為200 mg／L 的標(biāo)準(zhǔn)儲備液，于-18 ℃下避光保存。使用時用甲醇／水（1 ∶1，v／v）逐級稀釋成混合標(biāo)準(zhǔn)中間液。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品前處理

參照ISO 標(biāo)準(zhǔn)［20］方法：準(zhǔn)確稱取0.5 g 紡織品試樣（剪碎至5 mm×5 mm 以下，精確到0.01 g），置于40 mL 具塞玻璃瓶中，加入20 mL 吡啶／水（1 ∶1，v／v），在95 ℃、150 r／min 條件下水浴振蕩30 min，冷卻至室溫，靜置。準(zhǔn)確移取80 μL 上清液，用甲醇／水（1 ∶1，v／v）稀釋至1 mL，過0.22 μm 聚四氟乙烯（PTFE）濾膜，待上機(jī)分析測定。

1.2.2 色譜條件

日本資生堂CAPCELL PAK C18色譜柱（100 mm×2.0 mm，5 μm）；流動相A 為5 mmol／L 乙酸銨水溶液（含0.01%（v／v）甲酸），B 為乙腈；線性梯度洗脫程序：0～2.00 min，90%A～40%A；2.00～7.00 min，40% A ～10% A，并保持3 min；10.00 ～10.10 min，10%A ～90%A，保持至15 min。流速：0.25 mL／min；柱溫：30 ℃；樣品室溫度：15 ℃；進(jìn)樣量：10 μL。

1.2.3 質(zhì)譜條件

可加熱的電噴霧離子源（HESI-II）；毛細(xì)管溫度為350 ℃，鞘氣（N2）壓力為2.067×105Pa（即30 arb），輔助氣（N2）流量為3.3 L／min（即10 arb）。

ESI 正離子模式：噴霧電壓為3 kV，毛細(xì)管電壓為30 V，管透鏡電壓（tube lens）為80 V；ESI 負(fù)離子模式：噴霧電壓為-2.5 kV，毛細(xì)管電壓為-10 V，管透鏡電壓為-50 V。正、負(fù)離子模式分別采集數(shù)據(jù)。一級質(zhì)譜全掃描：m／z 150～550，分辨率（R）為30 000；二級質(zhì)譜碰撞誘導(dǎo)解離（CID）碎片掃描：R為15 000，CID 歸一化碰撞能量為35%?；衔锖Y選的離子提取窗口寬度為5×10-6（5 ppm）。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜條件的優(yōu)化

本文采用反相色譜進(jìn)行分離，流動相選用乙腈為有機(jī)相，分別考察了不同pH 值的乙酸銨緩沖溶液為水相時的影響。比較了5 mmol／L 乙酸銨（pH約為6.38），5 mmol／L 乙酸銨（含0.01%（v／v）甲酸，pH 約為4.45）和5 mmol／L 乙酸銨（含0.1%（v／v）甲酸，pH 約為3.26）在正、負(fù)離子質(zhì)譜模式下對22 種分散染料色譜行為和離子化效果的影響。結(jié)果表明，以乙腈-5 mmol／L 乙酸銨（含0.01%（v／v）甲酸）為流動相時獲得了最優(yōu)的色譜峰形及質(zhì)譜響應(yīng)。在優(yōu)化的色譜條件下，22 種分散染料的保留時間見表1，提取離子色譜圖見圖1。

2.2 質(zhì)譜參數(shù)的確定

將22 種分散染料通過流動注射泵注入Orbitrap 高分辨質(zhì)譜，選擇適合的離子模式和豐度較高的準(zhǔn)分子離子峰。除分散黃1 和分散黃9 外，其他20 種染料在正離子模式下均有較強(qiáng)的質(zhì)譜響應(yīng)，母離子為［M＋H］＋；而分散黃1 和分散黃9 僅在負(fù)離子模式有質(zhì)譜響應(yīng)，母離子為［M-H］-。在1.2.3節(jié)的條件下，基于化合物加合離子的精確質(zhì)量數(shù)和保留時間建立篩查列表，22 種分散染料的一級質(zhì)譜母離子和通過Mass Frontier 軟件模擬碰撞推導(dǎo)出的二級質(zhì)譜CID 主要碎片離子信息見表1。采用二級碎片離子的理論精確質(zhì)量數(shù)進(jìn)行化合物確證，極大地提高了定性的準(zhǔn)確性。

2.3 方法評價

采用Orbitrap 高分辨質(zhì)譜對22 種分散染料進(jìn)行定量分析，根據(jù)各化合物的響應(yīng)情況，將22 種分散染料的標(biāo)準(zhǔn)溶液用甲醇／水（1 ∶1，v／v）稀釋成系列標(biāo)準(zhǔn)工作液，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度和峰面積繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，發(fā)現(xiàn)部分染料在質(zhì)量濃度超過100 ng／mL 時呈拋物線關(guān)系，該現(xiàn)象有可能是阱容量飽和導(dǎo)致的。由于高分辨質(zhì)譜提取離子的精確質(zhì)量數(shù)，故其基線噪聲極低，以10 倍信噪比計算得到的定量限與方法的實(shí)際值可能存在差距。本實(shí)驗(yàn)參考已有報道［22，23］，用空白基質(zhì)的提取液逐級稀釋標(biāo)準(zhǔn)溶液至儀器所能檢出的最低濃度，將該濃度進(jìn)行換算后，得到方法的定量限。22 種分散染料的線性范圍、相關(guān)系數(shù)及定量限見表2。

表1 22 種分散染料的色譜、質(zhì)譜分析參數(shù)Table 1 Liquid chromatographic and mass spectrometric parameters of the 22 disperse dyes

圖1 22 種分散染料的（a、b、c）正離子模式和（d）負(fù)離子模式下的離子提取色譜圖Fig.1 Extracted ion chromatograms of the 22 disperse dyes in （a，b，c）positive ionization mode and （d）negative ionization mode

選取日常生活中常見的滌綸布、棉滌混紡布等2 種材料作為紡織品代表基質(zhì)，依據(jù)Oeko 標(biāo)準(zhǔn)［1］對紡織品中致敏染料檢測定量限的規(guī)定（50 mg／kg），并參考?xì)W盟2002／657 指令［21］對方法驗(yàn)證的相關(guān)要求，在空白樣品中進(jìn)行了25、50、100 mg／kg 等3 個水平的加標(biāo)回收試驗(yàn)，每個水平進(jìn)行6 次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，測得2 種不同紡織品纖維中絕大多數(shù)分散染料的回收率范圍為65%～120%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于15%（見表3）。

另外，由于分散黃49 的添加回收率低于10%，以直接向提取溶劑中（無基質(zhì)）加入一定量標(biāo)準(zhǔn)溶液的方式分別考察了分散黃49 在（a）甲醇超聲法、（b）吡啶／水超聲法、（c）甲醇水浴振蕩法和（d）吡啶／水水浴振蕩提取法（本方法）下的添加回收率，其中超聲法的溫度70 為℃，水浴振蕩法為95 ℃，提取完畢后，觀察提取液的顏色變化，a、b 和c 方法的提取液顏色為淡黃色，而本方法的提取液變?yōu)闊o色，所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2。

表2 22 種分散染料的線性范圍、相關(guān)系數(shù)（r2）和定量限Table 2 Linear ranges，correlation coefficients （r2）and LOQs of the 22 disperse dyes

表3 紡織品中22 種分散染料的添加回收率結(jié)果（n＝6）Table 3 Results of recoveries for the 22 disperse dyes spiked in textile samples （n＝6）

根據(jù)圖2，a、b、c 方法下分散黃49 的回收率均在90%以上，而d 方法下分散黃49 在吡啶／水溶液中僅能回收6%左右，表明分散黃49 在溫度為95 ℃的吡啶／水溶液中可能發(fā)生分解或轉(zhuǎn)化，但由于分散黃49 的定量限遠(yuǎn)低于法規(guī)要求的定量限（見表2），因此，若在d 條件下檢出分散黃49，則可以采用a、b、c 中任一方法復(fù)驗(yàn)得到準(zhǔn)確可靠的定量結(jié)果。

圖2 分散黃49 在4 種不同提取方法下的回收率（n＝3）Fig.2 Recoveries of Disperse Yellow 49 with four different extraction methods （n＝3）

2.4 實(shí)際樣品的檢測

運(yùn)用本方法對涉及各種纖維類型的40 余件紡織品樣品進(jìn)行了22 種分散染料的快速篩查檢測，其中一個樣品檢出分散橙37／76，含量為15.8 mg／kg。樣品中分散橙37／76 的一級離子提取色譜圖見圖3a。首先，通過母離子精確質(zhì)量數(shù)和保留時間與表1 中標(biāo)準(zhǔn)值比對，初步確認(rèn)檢出化合物為分散橙37／76。然后，將母離子在二級質(zhì)譜歸一化能量為35%的CID 碰撞質(zhì)譜圖（見圖3b）與分散橙37／76 標(biāo)準(zhǔn)品的CID 碰撞能量圖比較，兩者二級碎片離子精確質(zhì)量數(shù)的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.6×10-6（0.6 ppm），最終確證檢出化合物為分散橙37／76。

圖3 實(shí)際樣品中分散橙37／76 的（a）離子提取色譜圖和（b）二級CID 碰撞質(zhì)譜圖Fig.3 （a）Extracted ion chromatogram and （b）CID mass spectrum （MS2）of Disperse Orange 37／76 in a real sample

3 結(jié)論

本研究建立的紡織品中分散染料的高效液相色譜-線性離子阱／靜電場軌道阱高分辨質(zhì)譜篩查和確證方法具有簡便、快速、高通量的優(yōu)點(diǎn)，其選擇性高，抗干擾性能好，定性結(jié)果準(zhǔn)確可靠，目前已應(yīng)用于紡織品樣品的日常檢測中。

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