LTQ-Orbitrap組合式高分辨質(zhì)譜測定紡織品中的15種鄰苯二甲酸酯

趙曉亞，王美玲，付曉芳，王　鵬，李　晶，尚吟竹，葉　誠，鄭茜玥，牛增元

(1. 湖北出入境檢驗檢疫局技術(shù)中心，湖北 武漢 430050；　2. 湖南出入境檢驗檢疫局，湖南 長沙 410000；

3. 山東出入境檢驗檢疫局，山東 青島 266000)

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LTQ-Orbitrap組合式高分辨質(zhì)譜測定紡織品中的15種鄰苯二甲酸酯

趙曉亞1*，王美玲2，付曉芳1，王鵬1，李晶1，尚吟竹1，葉誠1，鄭茜玥1，牛增元3

(1. 湖北出入境檢驗檢疫局技術(shù)中心，湖北 武漢 430050；2. 湖南出入境檢驗檢疫局，湖南 長沙 410000；

3. 山東出入境檢驗檢疫局，山東 青島 266000)

摘要：建立了線性離子阱-靜電場軌道肼高分辨質(zhì)譜(LTQ-Orbitrap)快速同時測定紡織品中15種鄰苯二甲酸酯殘留的方法，并根據(jù)精確地分子離子峰和子離子峰進(jìn)行定性和確證. 樣品經(jīng)甲醇提取，用Agilent Eclipse XDB-C(18)色譜柱(3.5 × 100 mm，3.5 μm)，以甲醇-5 mmol/L乙酸銨(含0.1%甲酸, V/V)溶液為流動相，F(xiàn)T正離子掃描模式進(jìn)行質(zhì)譜檢測，外標(biāo)法定量. 結(jié)果表明，該方法在0.05～5.0 mg/L范圍內(nèi)線性關(guān)系良好(r≥ 0.99)，檢出限為2.0 mg/kg. 按照建立的方法進(jìn)行了2.0、5.0 和10.0 mg/kg 3個添加水平的15種鄰苯二甲酸酯的加標(biāo)回收試驗，回收率為81.3%～103.2%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為5.7%～12.9%. 本文利用LTQ-Orbitrap高分辨質(zhì)譜配合全自動篩選應(yīng)用軟件ToxID可以對大量數(shù)據(jù)文件進(jìn)行高通量分析的特點，建立了紡織品中15種鄰苯二甲酸酯殘留的快速篩選和確證方法.

關(guān)鍵詞：線性離子阱-靜電場軌道肼；高分辨質(zhì)譜；紡織品；鄰苯二甲酸酯

鄰苯二甲酸酯(PAEs)是一種環(huán)境激素，可通過消化、呼吸器官和皮膚進(jìn)入人體后產(chǎn)生類似雌激素的作用，干擾人體正常內(nèi)分泌[1]. 鑒于鄰苯二甲酸酯對人類的危害，國際上已經(jīng)對其在某些產(chǎn)品中的用量作出了明確的限制. Oeko-Tex Standard 100 2015[2]規(guī)定DINP、DNOP、DEHP、DHxP、DIDP、DIHxP、BBP、DBP、DIBP、DIBP、DIHP、DHNUP、DHP、DMEP、DPP在嬰兒用品類紡織品中總量不得超過0.1%；DEHP、BBP、DBP、DHxP、DIBP、DIHP、DIHxP、DHNUP、DHP、DMEP、DPP在直接接觸皮膚類紡織品、不直接接觸紡織品及家飾材料中的總量均不得超過0.1%；DHxP和DIHxP在所有4個產(chǎn)品級別下的總量均不得超過0.1%. 我國GB/T 18885-2009[3]生態(tài)紡織品技術(shù)要求規(guī)定DBP、BBP、DEHP、DINP、DIDP、DNOP 6種鄰苯二甲酸酯總量不得超過0.1%.

目前國內(nèi)外有關(guān)PAEs的測定方法主要有氣相色譜法[4-6]、高效液相色譜法[7-9]、氣相色譜-質(zhì)譜法[10-14]、液相色譜-質(zhì)譜法[15-16]等，分析基質(zhì)主要有大氣、水和土壤等環(huán)境樣品、塑料材料及制品、食品等. 前處理技術(shù)主要包括固相萃取、液液萃取等[17]；紡織品中PAEs的檢測研究報道不多，采用氣相色譜[1]、氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)[18-20]和液相色譜-質(zhì)譜法[21].

LTQ Orbitrap是把線性離子阱多級質(zhì)譜和高分辨質(zhì)譜相結(jié)合的雜交型質(zhì)譜儀，能夠?qū)Ρ粶y化合物的結(jié)構(gòu)做更全面的描述，提高了對復(fù)雜基質(zhì)中被測化合物結(jié)構(gòu)確證的能力，因此，本文建立了LTQ Orbitrap對紡織品中15種鄰苯二甲酸酯的測定方法.

1實驗部分

1.1儀器與試劑

標(biāo)準(zhǔn)品楊鄰苯二甲酸二異已酯(Di-iso-hexylphthalate 71850-09-4 DIHxP)購自美國Accustandard公司；鄰苯二甲酸二戊酯(iso- n-Di-pentylphthalate 776297-69-9 DPP)購自Toronto Research 公司；鄰苯二甲酸丁芐酯(Butylbenzylphthalate 85-68-7 BBP)、鄰苯二甲酸二丁酯(Dibutylphthalate 84-74-2 DBP)、鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯(Di-(2-ethylhexyl)-phthalate 117-81-7 DEHP)、鄰苯二甲酸二甲氧乙酯(Di-(2-methoxyethyl)-phthalate 117-82-8 DMEP)、鄰苯二甲酸二C6-8支鏈烷基酯(富C7) (Di-C6-8-branched alkylphthalates, C7 rich 71888-89-6 DIHP)、鄰苯二甲酸二己酯(Di-hexylphthalate, branched and linear 68515-50-4 DHxP)、鄰苯二甲酸二異癸酯(Di-iso-decylphthalate 68515-49-1 DIDP)、鄰苯二甲酸二異壬酯(Di-iso-nonylphthalate28553-12-0 DINP)、鄰苯二甲酸二己酯(Di-n-hexylphthalate 84-75-3 DHP)、鄰苯二甲酸二正辛酯(Di-n-octylphthalate 117-84-0 DNOP)、鄰苯二甲酸二戊酯(Di-pentylphthalate (n-, iso-, or mixed) 131-18-0, 605-50-5, 84777-06-0 DPP)購自Dr. Ehrensterfer公司，純度均≥98%. 甲醇(色譜純，德國Merck)，乙腈(色譜純，德國Merck)，乙酸銨(分析純)，乙酸(分析純)，水(Millipore系統(tǒng)產(chǎn)生的超純水). 紡織品樣品購于湖北市場.

標(biāo)準(zhǔn)溶液：分別稱取10.0 mg上述標(biāo)準(zhǔn)品，置于10 mL 棕色容量瓶中，用甲醇溶解并定容配制成1.0 mg/mL 的標(biāo)準(zhǔn)儲備液，轉(zhuǎn)入棕色樣品瓶中，-20 ℃下保存. 實驗中用甲醇稀釋上述標(biāo)準(zhǔn)儲備液，配制成不同濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，于4 ℃下保存.

1.2樣品制備

取代表性樣品，將其剪碎至5 mm×5 mm以下，混勻后，稱取0.5 g樣品(精確至0.01 g)，至于50 mL具塞玻璃管中，準(zhǔn)確加入20 mL甲醇，渦旋 3 min后，50 ℃下超聲提取 20 min，室溫靜置，移取適量提取液，若樣品中鄰苯二甲酸酯含量過高，則用甲醇+水(3∶1，V/V)稀釋至適當(dāng)倍數(shù)后，過0.22 m慮膜，LTQ-Orbitrap測定.

1.3儀器條件

1.3.1液相色譜條件

Agilent Eclipse XDB-C18柱(3.5 × 150 mm，3.5 μm)；流動相為5 mmol/L乙酸銨(含0.1% 甲酸，V/V)溶液(A)和甲醇(B)，梯度洗脫程序為：0～3 min，80% B，3～10 min，100% B，10～17 min，100% B，17～18 min，80% B，流速0.3 mL/min；進(jìn)樣量10 μL，柱溫35 ℃.

1.3.2質(zhì)譜條件

質(zhì)量分析器為FT Orbitrap；ESI正離子模式掃描；質(zhì)量范圍(m/z)為100～1 000；分辨率為60 000；噴霧電壓為4.0 kV；管狀透鏡電壓為75 V，鞘氣(N2)壓力為206.7 kPa，輔助氣(N2)流量為3.96 L/min(即6 arb).

鉆孔彈模測試根據(jù)《水利水電工程巖石試驗規(guī)程》[15-16](DL/T 5368—2007、SL264—2001)的規(guī)定，采用逐級一次加/卸壓循環(huán)方式，壓力一般可分7～10級，其基本測試步驟如下：

2結(jié)果與討論

2.1提取條件的選擇

鄰苯二甲酸酯類化合物難溶于水，易溶于甲醇、乙醇、乙醚等有機溶劑. 實驗比較了甲醇、乙腈、三氯甲烷和二氯甲烷、丙酮、乙酸乙醋和正己烷等種有機溶劑對紡織品中鄰苯二甲酸醋的提取效果. 結(jié)果表明，丙酮的提取效果較差，正己烷與乙腈的提取效果無顯著差異. 甲醇、三氯甲烷和二氯甲烷提取紡織品中15種待測物時滲透性最強，回收率最高. 但三氯甲烷和二氯甲烷與流動相不兼容，故試驗選用甲醇作為提取溶劑.

2.2材料對測定的影響

色譜檢測實驗室中幾乎每種試劑與儀器設(shè)備的生產(chǎn)分析過程均離不開含有聚氯乙烯材質(zhì)的物質(zhì)，因此在紡織品中鄰苯二甲酸酯測定過程易檢出陽性，特別是聚氯乙烯生產(chǎn)常用的一些增塑劑如DBP、DEHP和DINP，均有檢出陽性的現(xiàn)象，因此試驗過程中應(yīng)盡量避免使用含塑料材質(zhì)的試驗器材，且所用容器和器皿均預(yù)先用甲醇洗滌，以減少基質(zhì)干擾. 并且在樣品處理過程中，每次均需要做試劑空白，并在結(jié)果處理時扣除空白后再進(jìn)行定量計算.

2.3儀器分析條件的優(yōu)化

鄰苯二甲酸酷屬弱極性化合物，在C18色譜柱中保留性強，鄰苯二甲酸酯的同分異構(gòu)體難以分離，DIDP 峰形差. 流動相中分別比較了0.1%甲酸-甲醇、0.1%甲酸-乙腈、5 mmol/L乙酸銨(含0.1%甲酸)-甲醇，5 mmol/L乙酸銨-甲醇、5 mmol/L乙酸銨-乙腈等對質(zhì)譜響應(yīng)和分離度的影響. 結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)5 mmol/L 乙酸銨(含0.1%甲酸)-甲醇為流動相時，PAEs的分離度最好，且響應(yīng)值較高，故選用5 mmol/L乙酸銨(含0.1%甲酸)-甲醇為流動相，同時比較了Waters XSELECTTMHSS T3和Agilent Eclipse XDB-C18以及不同梯度條件的影響，結(jié)果顯示Agilent Eclipse XDB-C18在本文給出的梯度條件下，實驗結(jié)果最佳.

質(zhì)譜條件的優(yōu)化：根據(jù)鄰苯二甲酸酯類化合物的結(jié)構(gòu)特征，選擇電噴霧離子源，在正離子模式下對物質(zhì)進(jìn)行一級質(zhì)譜分析，得到它們的分子離子峰，確定各分子離子均為[M+H]+形式，以此為母離子，作二級質(zhì)譜，并進(jìn)行質(zhì)譜條件優(yōu)化. 對于同分異構(gòu)體而言，在源內(nèi)誘導(dǎo)碰撞(CID, 35)電壓下，通過保留時間和多級碎片質(zhì)量數(shù)的不同，可進(jìn)行確證. 各化合物的精確質(zhì)量數(shù)、碎片離子信息見表1. 通過碎片離子質(zhì)譜圖分析，發(fā)現(xiàn)這類化合物有共同的碎片離子，即m/z為149. 圖1給出了15種鄰苯二甲酸酯標(biāo)準(zhǔn)溶液35ev CID裂解模式下的二級碰撞譜圖.

表1　母離子及碎片離子

圖1　15種鄰苯二甲酸酯35ev CID譜圖Fig.1　CID mass spectrum in 35% energy of 15 PAEs

2.4線性關(guān)系

配制0.05、0.1、0.25、0.5、1.0和5.0 μg/mL系列不同濃度混合標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測定，以各組分的峰面積扣除試劑空白后對質(zhì)量濃度繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，求得線性回歸方程和線性相關(guān)系數(shù)，其線性相關(guān)系數(shù)均大于0.99，見表2. 外標(biāo)法定量. 由于Orbitrap提取離子后的譜圖基線非常平穩(wěn)，沒法計算信噪比，故采用空白樣品添加法進(jìn)行檢出限的測定，而且由于紡織品中允許的鄰苯二甲酸酯類的最高檢出限量比較高，檢測方法沒必要設(shè)定過低的檢出限，因此以響應(yīng)最低的化合物能夠檢出為最低檢出限水平，經(jīng)樣品添加實驗確定檢出限(也為定量限)為2.0 mg/kg.

表2　15種鄰苯二甲酸酯LTQ Orbitrap分析的線性回歸方程和線性范圍

2.5回收率與精密度試驗

選取不含鄰苯二甲酸酯的空白紡織品作基質(zhì)添加回收. 在空白樣品中分別添加2.0、5.0和200 mg/kg三個濃度水平，各平行6份，按照本實驗方法進(jìn)行測定，其回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差見下表3. 由于鄰苯化合物存在同分異構(gòu)體，在分離時存在不能完全分離的情況，因此同分異構(gòu)體采用添加單標(biāo)的方式進(jìn)行回收率及精密度試驗. 在實際樣品測定時可按同分異構(gòu)體的總量進(jìn)行計算.

表3　樣品的回收率與精密度(n=6)

2.6實際樣品的測定

應(yīng)用本方法對102個紡織樣品涉及棉、麻、絲、純滌、棉滌混紡、棉滌腈綸混紡纖維等樣品進(jìn)行檢測(其中天然纖維樣品41個、人造纖維樣品4個、合成纖維樣品27個、混紡纖維樣品30個)，雖有部分樣品檢出了幾個鄰苯二甲酸酯類化合物，但均未超出規(guī)定限量. 結(jié)果發(fā)現(xiàn)DINP有相當(dāng)水平的檢出，含量范圍為4.4～223.3 mg/kg；DEHP含量范圍為2.46～22.4 mg/kg；DIDP含量范圍在4.8 mg/kg左右；只有一個樣品檢出DNOP，含量為29.1 mg/kg.

3結(jié)論

本文將線性離子阱-靜電場軌道肼高分辨質(zhì)譜(LTQ-Orbitrap)技術(shù)引入紡織品中PAEs檢測，在進(jìn)行母離子準(zhǔn)確定性定量的同時，增加高分辨的二級質(zhì)譜，有利于排除干擾，增加定性準(zhǔn)確性. 該方法具有準(zhǔn)確、快速的特點，可用于日常紡織品中BBP、DBP、DEHP、DMEP、DIHP、DHxP、DIDP、DIHxP、DINP、DHP、DNOP、DPP的定量及定性檢測.

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[責(zé)任編輯：任鐵鋼]

Determination of 15 phthalates esters in textiles by the high resolution LC-LTQ-Orbitrapmass spectrometry

ZHAO Xiaoya1*, WANG Meiling2, FU Xiaofang1，WANG Peng1, LI Jing1，SHANG Yinzhu1，YE Cheng1， ZHENG Xiyue1, NIU Zengyuan3

(1.HubeiEntry-ExitInspectionandQuarantineBureau,Wuhan430050,Hubei,China;2.HunanEntry-ExitInspectionandQuarantineBureau,Changsha410000,Hunan,China;3.ShandongEntry-ExitInspectionandQuarantineBureau,Qingdao430050,Shandong,China)

Abstract:The analysis of 15 phthalates esters was evaluated using high performance liquid chromatography(HPLC)combined with full-scan accurate linear ion trap-orbitrap mass spectrometry(LTQ-Orbitrap). The textiles were extracted with methanol. The LC separation was performed on a column of Agilent Eclipse XDB-C(18) (3.5 × 100 mm, 3.5 μm)with methanol and 5 mmol/L ammonium acetate(0.1% formic acid, V/V) solution as the mobile phase. The phthalates esters were detected by FT positive mode. The external standard calibration showed good linearity within the concentrations of 0.05-5.0 mg/L for all phthalates esters. The correlation coefficient is more than 0.99， and the limit of detection is 2.0 mg/kg. The average recoveries of 15 phthalates esters ranged from 81.3% to 103.2% at the spiked levels of 2.0, 5.0 and 10.0 mg/kg with the relative standard deviations (RSDs) less than 12.9%. We have developed the method based on accurate mass measurements of extracted target ions in full scan mode using LC-LTQ-Orbitrap XL and ToxID as a tool for fast quantitative analysis. The instrument exhibited very high sensitivity and repeatability.

Keywords:linear ion trap-orbitrap mass spectrometer(LTQ-Orbitrap MS); high-resolution mass spectrometry(HRMS); textiles; phthalates esters

文章編號：1008-1011(2016)02-0211-08

中圖分類號：O622.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

作者簡介：趙曉亞(1978-), 女, 高級工程師, 從事食品安全檢測, *通訊聯(lián)系人：E-mail:zhaoxy@hbciq.gov.cn.

基金項目：質(zhì)檢公益性行業(yè)科研專項項目(201310062-2).

收稿日期：2016-01-15.