衍生化氣相色譜-質(zhì)譜法測(cè)定玩具涂層中可遷移有機(jī)錫

孫玉慧，蔣小良，*，曾銘，王斌，李達(dá)光，易碧華

（1.江門出入境檢驗(yàn)檢疫局，廣東 江門 529000；2.花都出入境檢驗(yàn)檢疫局，廣東 廣州 510800；3.東莞出入境檢驗(yàn)檢疫局，廣東 東莞 523000）

【分析測(cè)試】

衍生化氣相色譜-質(zhì)譜法測(cè)定玩具涂層中可遷移有機(jī)錫

孫玉慧1，蔣小良1，*，曾銘2，王斌3，李達(dá)光1，易碧華1

（1.江門出入境檢驗(yàn)檢疫局，廣東 江門 529000；2.花都出入境檢驗(yàn)檢疫局，廣東 廣州 510800；3.東莞出入境檢驗(yàn)檢疫局，廣東 東莞 523000）

建立了氣相色譜-質(zhì)譜法測(cè)定玩具涂層中可遷移有機(jī)錫化合物［OTs，包括二甲基錫（DMT）、一丁基錫（MBT）、二丁基錫（DBT）、四丁基錫（TeBT）、二苯基錫（DPhT）和二辛基錫（DOT）］含量的分析方法。樣品用0.07 mol/L鹽酸溶液浸泡提取其中的可遷移有機(jī)錫，經(jīng)四乙基硼酸鈉衍生化后，再進(jìn)行氣相色譜-質(zhì)譜選擇離子方式（SIM）測(cè)定。對(duì)衍生化時(shí)間和衍生化試劑用量進(jìn)行了優(yōu)化。在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的四乙基硼酸鈉溶液用量為2.0 mL，衍生化時(shí)間為25 min的條件下，方法的線性相關(guān)系數(shù)均大于0.999，最低檢出限達(dá)到0.01 mg/kg。在0.2 mg/L和1.0 mg/L加標(biāo)水平下，加標(biāo)回收率分別為83.2% ～ 92.3%和92.6% ～ 98.9%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于3.8%，滿足歐盟玩具安全新指令2009/48/EC的檢測(cè)要求。

玩具涂層；有機(jī)錫化合物；衍生化；氣相色譜-質(zhì)譜法；鹽酸提取

First-author’s address: Jiangmen Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau， Jiangmen 529000， China

有機(jī)錫化合物的結(jié)構(gòu)通式為RnSnX4-n（R為烴基，分為烷基和芳香基兩類；X為無機(jī)或有機(jī)酸根、氧、氫氧根或鹵族元素等，1≤n≤4），碳鏈越長(zhǎng)，其有機(jī)錫化合物的溶解度就越?。?］。此類化合物用途極其廣泛，如塑料穩(wěn)定劑、涂料、紡織、玩具、農(nóng)業(yè)殺菌劑、防腐蝕劑等，但應(yīng)用在玩具可能導(dǎo)致其殘留在玩具涂層、塑料和織物中。有機(jī)錫會(huì)引起雌性軟體動(dòng)物變性，還具有神經(jīng)毒性、肝臟毒性、生殖毒性、遺傳毒性、免疫抑制毒性等［2］，歐盟玩具新指令2009/48/EC中明確規(guī)定玩具涂層的有機(jī)錫遷移限量為12 mg/kg［3］。

目前檢測(cè)有機(jī)錫化合物的方法主要有氣相色譜-火焰光度法［4］、氣相色譜-質(zhì)譜法（GC-MS）［5-6］、氣相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜法［7］、高效液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜法［8-10］、微波輔助提取-電感耦合等離子體質(zhì)譜法［11］、高效液相色譜-氫化物發(fā)生原子熒光光譜法［12］等。本文采用0.07 mol/L鹽酸溶液浸泡提取試樣，用四乙基硼酸鈉進(jìn)行衍生化處理，建立了玩具涂層中 6種有機(jī)錫化合物可遷移量的分析方法。該法操作簡(jiǎn)便，靈敏度和準(zhǔn)確度高，對(duì)出口歐盟玩具產(chǎn)品的分析檢測(cè)具有重要意義。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試劑和儀器

二甲基錫（DMT）、一丁基錫（MBT）、二丁基錫（DBT）、四丁基錫（TeBT）、二苯基錫（DPhT）和二辛基錫（DOT）標(biāo)準(zhǔn)品，純度均≥98%，德國(guó)Dr.Ehrenstorfer GmbH公司；四乙基硼酸鈉（NaBEt4），純度≥98%，百靈威科技有限公司；正己烷，色譜純，百靈威科技有限公司；甲醇，色譜純，美國(guó)Fisher Chemical公司；0.45 μm有機(jī)濾膜，德國(guó)Membrane公司。

QP2010 Plus氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，日本島津公司；SW23恒溫振蕩水浴槽，德國(guó)JULABO公司；DL-360A超聲波發(fā)生器，上海之信儀器有限公司；TB215D電子天平，美國(guó)丹佛公司；Synergy UV超純水系統(tǒng)，美國(guó)密理博公司；UB-7 pH酸度計(jì)，美國(guó)丹佛公司。

1.2 溶液的配制

0.07 mol/L鹽酸溶液（提取液）：按EN71-3:2013 Safety of toys — Part 3: Migration of certain elements配制并標(biāo)定。

乙酸鈉緩沖溶液：配制1 mol/L的乙酸鈉溶液，并用冰醋酸調(diào)節(jié)pH至4.00 ± 0.10。

衍生化溶液（2%四乙基硼酸鈉溶液）：準(zhǔn)確稱取2.000 g四乙基硼酸鈉于100 mL棕色容量瓶中，用水溶解，然后定容至刻度，搖勻。

1.3 有機(jī)錫混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的配制

準(zhǔn)確稱取一定量各有機(jī)錫標(biāo)準(zhǔn)品［m（DMT）∶m（MBT）∶m（DBT）∶m（TeBT）∶m（DPhT）∶m（DOT）= 1∶1∶1∶1∶1∶1］于50 mL棕色容量瓶中，然后用甲醇溶解，定容至刻度，搖勻靜置，得到10.00 mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)存液，放入4 °C的冰箱保存。臨用前再用甲醇逐級(jí)稀釋成系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，質(zhì)量濃度分別為0.02、0.05、0.10、0.50、1.00和5.00 mg/L。

1.4 有機(jī)錫標(biāo)準(zhǔn)工作液的衍生化處理

分別準(zhǔn)確移取各濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)工作液1 mL于50 mL離心管中，加入2 mL乙酸鈉緩沖溶液，充分搖勻，再加入2.0 mL衍生化溶液，超聲（頻率35 kHz，后同）15 min，隨后準(zhǔn)確移入2 mL正己烷，超聲10 min，然后以4 000 r/min離心3 min，靜置分層后取上層有機(jī)相用0.45 μm有機(jī)濾膜過濾至氣相專用進(jìn)樣瓶中，以便供給氣相色譜-質(zhì)譜儀分析。

1.5 實(shí)際樣品處理

歐盟玩具標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)“可遷移”的定義是“模擬物在吞咽后與胃酸持續(xù)接觸一段時(shí)間的條件下，從玩具材料中溶出的物質(zhì)”，因此實(shí)驗(yàn)中一般采用0.07 mol/L的鹽酸溶液模擬胃酸，模擬溫度為37 °C，接觸時(shí)間為動(dòng)態(tài)（振蕩）1 h、靜態(tài)1 h。

用金屬刀片刮取玩具上的涂層（包括油漆、油墨、清漆等），并用孔徑為0.5 mm的篩子篩分。準(zhǔn)確稱取0.200 g（精確至0.001 g）樣品于三角瓶中，加入10 mL 0.07 mol/L的鹽酸溶液，充分混合后在37 °C的恒溫振蕩水浴槽內(nèi)振蕩1 h，然后恒溫37 °C放置1 h，過濾后將提取液轉(zhuǎn)移到50 mL離心管中，加入2 mL乙酸鈉緩沖溶液，以下操作同1.4節(jié)。

1.6 氣相色譜-質(zhì)譜條件

1.6.1 色譜條件

色譜柱為Rtx-5MS（長(zhǎng)15 m，內(nèi)徑0.25 mm，壁厚0.25 μm），載氣為高純氦氣（純度≥99.999%）。進(jìn)樣口溫度280 °C，進(jìn)樣量1.0 μL，采用不分流進(jìn)樣方式，流速1.0 mL/min，升溫程序如下：初始溫度60 °C，保持2 min，以10 °C/min升至100 °C；再以20 °C/min升至250 °C保持10 min；最后以30 °C/min升至280 °C。

1.6.2 質(zhì)譜條件

離子源溫度230 °C，四極桿溫度150 °C，電子轟擊離子源（EI）電離能量70 eV，色譜-質(zhì)譜接口溫度280 °C，溶劑延遲3.5 min。采用選擇離子監(jiān)測(cè)模式（SIM）進(jìn)行測(cè)定，6種有機(jī)錫化合物選擇離子監(jiān)測(cè)的特征離子見表1。

表1 6種有機(jī)錫化合物的保留時(shí)間和特征離子Table 1 Retention time and characteristic ions of six organotin compounds

2 結(jié)果與討論

2.1 衍生化條件的選擇

因?yàn)橛袡C(jī)錫化合物難以氣化，所以使各有機(jī)錫與四乙基硼酸鈉反應(yīng)，生成其乙基衍生物后再采用氣相色譜-質(zhì)譜法測(cè)定。影響衍生效果的主要因素有衍生試劑及其用量、衍生化時(shí)間等。

2.1.1 衍生試劑及其用量的選擇

目前常用的衍生試劑有四乙基硼酸鈉、硼氫化鈉、硼氫化鉀和格林試劑。硼氫化鈉和硼氫化鉀在酸性環(huán)境中會(huì)使有機(jī)錫化合物發(fā)生氫化反應(yīng)而生成揮發(fā)性錫氫化物，影響后續(xù)測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性；格林試劑的衍生化條件苛刻，需要在無水和不帶活潑氫離子的非極性溶劑中反應(yīng)，且其前萃取過程繁瑣復(fù)雜。因此本文選擇四乙基硼酸鈉為衍生試劑，選擇質(zhì)量濃度為10.00 mg/L的有機(jī)錫混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，考察衍生試劑用量分別為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5和3.0 mL時(shí)的檢測(cè)情況，發(fā)現(xiàn)2%四乙基硼酸鈉溶液用量為2.0 mL時(shí)，6種衍生化有機(jī)錫化合物的色譜峰面積最大，故選擇此用量為宜。在1.6節(jié)條件下進(jìn)行色譜分析，6種有機(jī)錫化合物的選擇性離子監(jiān)測(cè)色譜如圖1所示，可見衍生后的有機(jī)錫化合物峰形好，響應(yīng)值高。

圖1 6種有機(jī)錫化合物標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的選擇離子色譜圖Figure 1 Selected ion monitoring chromatogram of six standard organotin compounds

2.1.2 衍生化時(shí)間的選擇

用10.00 mg/L混合標(biāo)準(zhǔn)溶液和2.0 mL衍生化溶液考察衍生化時(shí)間對(duì)衍生效果的影響，分別選擇衍生化時(shí)間為5、10、15、20、25、30和35 min，通過色譜峰面積和峰形對(duì)稱性來判斷衍生化效率，峰形對(duì)稱性好、峰面積越大，衍生化效率越高。結(jié)果表明，衍生化效率隨著衍生化時(shí)間延長(zhǎng)不斷提高，當(dāng)衍生化時(shí)間為25 min后，衍生化效率達(dá)到一平臺(tái)，繼續(xù)增加時(shí)間，效率基本不變，由此選擇衍生化時(shí)間為25 min。

2.2 方法的線性范圍和檢出限

將系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液依次衍生化處理后，進(jìn)樣到氣相色譜-質(zhì)譜儀中，得到質(zhì)譜的選擇離子流色譜圖，再分別以各有機(jī)錫化合物的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，其對(duì)應(yīng)的離子峰面積為縱坐標(biāo)進(jìn)行線性回歸，即得到 6種有機(jī)錫的線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)（r）。將未檢出有機(jī)錫的涂層的萃取液（空白基質(zhì)），按照同樣條件上機(jī)測(cè)試，在信噪比（S/N）為3的條件下，計(jì)算得出6種有機(jī)錫化合物的檢出限，結(jié)果見表2。

表2 6種有機(jī)錫化合物的線性范圍、回歸方程、相關(guān)系數(shù)和檢出限Table 2 Linear ranges， regression equations， correlation coefficients and detection limits of six organotin compounds

2.3 方法的準(zhǔn)確度和精密度

為驗(yàn)證本方法的準(zhǔn)確度和精密度，選取未檢出有機(jī)錫的玩具涂層（空白樣品），進(jìn)行0.2 mg/L和1.0 mg/L這2個(gè)水平的加標(biāo)試驗(yàn)，每個(gè)水平進(jìn)行7次平行樣分析，加標(biāo)回收率及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）見表3。由表3可見，0.2 mg/L水平的加標(biāo)回收率在83.2% ～ 92.3%之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差≤3.8%，1.0 mg/L水平的加標(biāo)回收率在92.6% ～ 98.9%之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差≤2.4%，準(zhǔn)確度和精密度均較好。

表3 方法的加標(biāo)回收率和精密度Table 3 Recoveries and precisions of the method

空白樣品及其1.0 mg/L加標(biāo)的選擇離子色譜圖見圖2。

圖2 空白樣品及其加標(biāo)有機(jī)錫化合物（1.0 mg/L）的選擇離子色譜圖Figure 2 SIM chromatogram of 6 organotin compounds in coating on toys sample with spiked level of 1.0 mg/L

2.4 實(shí)際樣品分析

隨機(jī)選取4種帶涂層的小公仔玩具樣品，按照1.5節(jié)處理后，首先采用全掃描（SCAN）分析，根據(jù)保留時(shí)間進(jìn)行定性分析，然后根據(jù)定性結(jié)果采用選擇離子方式進(jìn)行定量分析，最終分析結(jié)果見表4，圖3為2#樣品的選擇離子色譜圖?？梢姳痉椒z測(cè)限低，靈敏度高，能滿足歐盟玩具新指令中有關(guān)玩具涂層中有機(jī)錫遷移限量的檢測(cè)要求。

表4 實(shí)際玩具涂層樣品的有機(jī)錫化合物分析結(jié)果Table 4 Analysis results of organotin compounds in real toy coating samples

圖3 樣品2中有機(jī)錫化合物的選擇離子色譜圖Figure 3 SIM chromatogram of organotin compounds in the coating on No.2 toy sample

3 結(jié)論

本文參照歐盟玩具標(biāo)準(zhǔn)EN71第三部分，采用0.07 mol/L鹽酸模擬胃酸提取玩具涂層中有機(jī)錫化合物，建立了衍生化氣相色譜-質(zhì)譜法測(cè)定玩具涂層中6種可遷移有機(jī)錫化合物含量的分析方法。在選定的最優(yōu)儀器工作條件下，6種有機(jī)錫化合物在線性范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)均大于0.999，最低檢出限為0.01 mg/kg。兩水平加標(biāo)的回收率在83.2% ～ 98.9%之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于3.8%，可用于分析實(shí)際玩具涂層，具有操作簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確度高、檢出限低、精密度好等優(yōu)點(diǎn)。

［1］ 程肖飛， 王禮， 于靜.有機(jī)錫穩(wěn)定劑在PVC加工中的應(yīng)用［J］.聚氯乙烯， 2011， 39 （4）: 33-34.

［2］ 王珊珊， 馮流.有機(jī)錫化合物的毒性效應(yīng)及其影響因素［J］.安全與環(huán)境學(xué)報(bào)， 2005， 5 （3）: 12-15.

［3］ The European parliament and the council of the European Union.Directive 2009/48/EC of the European parliament and of the council of 18 June 2009 on the safety of toys ［A/OL］.（2009-06-29） ［2015-09-20］ http://www.conformance.co.uk/directives/Resources/2009-48-EC.pdf.

［4］ 鄧愛華， 龐晉山， 彭曉俊， 等.氣相色譜-雙柱雙檢測(cè)器測(cè)定塑料制品中的10種有機(jī)錫［J］.分析測(cè)試學(xué)報(bào)， 2015， 34 （1）: 35-42.

［5］ 牛增元， 袁玲玲， 葉羲文.固相萃取-氣相色譜質(zhì)譜法同時(shí)測(cè)定涂料中的8種有機(jī)錫［J］.分析科學(xué)學(xué)報(bào)， 2008， 24 （6）: 667-672.

［6］ 林殷， 王璨， 黃帥， 等.GC-MS法同時(shí)測(cè)定聚合物材料中19種有機(jī)錫化合物［J］.塑料科技， 2015， 43 （4）: 96-100.

［7］ ZACHARIADIS G A， ROSENBERG E.Determination of butyl and phenyltin compounds in human urine by HS-SPME after derivatization with tetraethylborate and subsequent determination by capillary GC with microwave-induced plasma atomic emission and mass spectrometric detection ［J］.Talanta， 2009， 78 （2）: 570-576.

［8］ 冷桃花， 陳貴宇， 段文鋒， 等.高效液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜法分析水產(chǎn)品中有機(jī)錫的形態(tài)［J］.分析化學(xué)， 2015， 43 （4）: 558-563.

［9］ 范洋波， 吳堅(jiān)， 鄭云峰， 等.液液萃取-高效液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜法聯(lián)用檢測(cè)黃酒中的有機(jī)錫［J］.釀酒科技， 2014， 11: 90-94.

［10］ 王欣， 幸苑娜， 陳澤勇， 等.HPLC-ICP-MS聯(lián)用技術(shù)測(cè)定玩具中痕量可遷移有機(jī)錫［J］.質(zhì)譜學(xué)報(bào)， 2013， 34 （2）: 115-121.

［11］ 郭嵐， 雷曉康， 潘萍萍， 等.微波輔助提取-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定海產(chǎn)品中總有機(jī)錫［J］.分析科學(xué)學(xué)報(bào)， 2013， 29 （2）: 179-182.

［12］ 鄧愛華， 龐晉山， 彭曉俊， 等.高效液相色譜-氫化物發(fā)生原子熒光法同時(shí)測(cè)定塑料制品中的3種有機(jī)錫［J］.分析測(cè)試學(xué)報(bào)， 2014， 33 （8）: 928-933.

［ 編輯：杜娟娟 ］

Determination of transportable organotin compounds in coating on toys by derivatization and gas chromatography-mass spectrometry

// SUN Yu-hui， JIANG Xiao-liang*， ZENG Ming， WANG Bin， LI Da-guang， YI Bi-hua

A method for the determination of transportable organotin compounds （OTs） including dimethyltin （DMT），n-butyltin （MBT）， dibutyltin （DBT）， tetrabutyltin （TeBT）， diphenyltin （DPhT）， and dioctyltin （DOT）］ in coatings on toys by gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS） was developed.Trace amount of the transportable organotin compounds in samples are extracted by immersing in 0.07 mol/L hydrochloric acid， derivatized by sodium tetraethylborate， and then detected by GC-MS in selective ion mode （SIM）.The derivatization time and dosage of derivatization reagent were optimized.Under the conditions of sodium tetraethylborate solution （2wt%） dosage 2.0 mL and derivatization time 25 min， the linear correlation coefficients are all over 0.999， with a lowest detection limit of 0.01 mg/kg.The recoveries of OTs range from 83.2% to 92.3% and from 92.6% to 98.9% for the spiked levels 0.2 and 1.0 mg/L respectively， with a relative standard deviations lower than 3.8%， meeting the determination requirements of Directive 2009/48/EC of the European parliament and of the council of 18 June 2009 on the safety of toys.

toy coating； organotin compound； derivatization； gas chromatography-mass spectrometry； hydrochloric acid extraction

O657； O614.4

A

1004 - 227X （2016） 06 - 0320 - 05

2015-09-22

2015-11-17

國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局科技計(jì)劃項(xiàng)目（2015IK074）；廣東檢驗(yàn)檢疫局科技計(jì)劃項(xiàng)目（2015GDK54）；江門市科技計(jì)劃項(xiàng)目（201501003001318）。

孫玉慧（1976-），女，遼寧莊河人，碩士研究生，主治醫(yī)師，主要從事進(jìn)出口商品檢測(cè)工作。

蔣小良，工程師，（Email） liang96@yeah.net。