頂空進(jìn)樣-氣相質(zhì)譜法檢測(cè)芳香紡織品中揮發(fā)性成分

胡劍燦,肖 敏,羅 峻

(廣州纖維產(chǎn)品檢測(cè)研究院,廣東 廣州511447)

隨著社會(huì)的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,稱為人類“第二皮膚”的紡織品,已經(jīng)從過去的實(shí)用型向多功能化轉(zhuǎn)變,其中,具有醫(yī)療保健功能的紡織品也應(yīng)運(yùn)而生。研究表明,許多芳香劑具有鎮(zhèn)靜、殺菌和保健的功效,香味還可以舒緩緊張情緒、緩解壓力和催人興奮[1-2],這些芳香藥物以各種方式被應(yīng)用到紡織品上,興起了所謂的“芳香療法”。例如,利用香味聚酯纖維制成的香味床上用品,具有樹木精煉油的香味,能讓使用者感到猶如置身于大森林,促進(jìn)使用者安穩(wěn)睡眠,被稱之為“催眠商品”。芳香保健紡織品對(duì)提高產(chǎn)品附加值、創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益,以及滿足人類需求方面具有積極的意義,但同時(shí)也帶來了新的問題。香精中成分復(fù)雜,往往包括十幾種甚至幾十種不同的化合物,加上紡織品各種染色和整理加工工藝,最終的產(chǎn)品是否仍含有醫(yī)療保健功效的有效成分是消費(fèi)者首先會(huì)關(guān)注的問題。如果僅僅依靠嗅覺進(jìn)行主觀判斷,測(cè)試結(jié)果往往會(huì)因人而異,帶有主觀成分且靈敏度低。而對(duì)于一些在香精中可能存在的限量使用的物質(zhì)成分,僅僅通過嗅覺也難以進(jìn)行辨別。本文擬利用頂空進(jìn)樣-氣相質(zhì)譜建立芳香紡織品揮發(fā)性物質(zhì)的檢驗(yàn)方法,以客觀的方法對(duì)芳香紡織品進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

儀器:CDS8400大體積頂空進(jìn)樣器,安捷倫7890 A-5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀。

試劑:無水乙醇(分析純),玫瑰香精、茉莉香精、薰衣草香精、桂花香精(廣州百花香料股份有限公司,均為日化香精等級(jí))。

1.2 芳香紡織品的制備

將玫瑰香精、茉莉香精、薰衣草香精、桂花香精分別用乙醇稀釋為0.1%的溶液。將稀釋后的香精溶液噴灑到純棉布上,待溶劑乙醇揮發(fā)干凈后得到的樣品作為芳香紡織品試樣。將芳香紡織品試樣剪碎至5 mm×5 mm以下,混合均勻后準(zhǔn)確稱取1.00 g,放入大體積頂空進(jìn)樣器中進(jìn)行測(cè)試。

1.3 儀器條件

色譜柱:HP-5 MS,30 m×0.25 mm×0.25μm;載氣:He,純度≥99.999%,流量為1 ml/min;進(jìn)樣口溫度:250℃;傳輸線溫度:280℃;離子源:EI(源溫230℃,電子能量70 e V);掃描方式:全掃描;掃描質(zhì)量范圍:50-550 a mu;溶劑延遲:7.5 min。

2 結(jié)果與討論

2.1 頂空溫度和頂空時(shí)間的確定

芳香劑的主要有效成分是一大批具有揮發(fā)性的化學(xué)物質(zhì),能對(duì)人體的嗅覺功能產(chǎn)生作用?？傮w來說芳香劑的化學(xué)組成十分復(fù)雜,即使是人工制備的香精也含有十幾種,甚至幾十種的化合物。這些化合物包括醇、酯、酮、醛等多種類型,其沸點(diǎn)一般在200～300℃之間,大多數(shù)具有良好的揮發(fā)性。以頂空進(jìn)樣的方式進(jìn)行進(jìn)樣檢測(cè),前處理簡(jiǎn)單方便,無需溶劑,大大地減少了溶劑萃取過程中可能引入的雜質(zhì)和溶劑,同時(shí)頂空進(jìn)樣能有效地模擬揮發(fā)性物質(zhì)從紡織品上揮發(fā)逸散到空氣中的過程,體現(xiàn)芳香紡織品實(shí)際使用過程中的變化。頂空進(jìn)樣的溫度和時(shí)間是頂空進(jìn)樣的兩個(gè)重要參數(shù),以加入玫瑰香型的棉布為樣品,對(duì)這兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行研究。

2.1.1 頂空溫度

分別研究了頂空溫度為50、60、70、80、90、100、110℃條件下,色譜圖上色譜峰的數(shù)目變化(見圖1),以及色譜圖中面積最大的組分(保留時(shí)間20.264 min,檢索成分為二苯醚,CAS:101-84-8)的峰面積(見圖2)。

由圖1可知,頂空進(jìn)樣色譜圖峰的數(shù)目隨著頂空溫度的增加而增加。與溫度越高,有機(jī)物質(zhì)越容易揮發(fā)的性質(zhì)相符。在50℃的頂空條件下,色譜圖上只有7個(gè)峰,當(dāng)溫度為100℃和110℃時(shí),色譜圖上檢測(cè)到峰的數(shù)目均為41個(gè),表明樣品中的芳香揮發(fā)物質(zhì)基本上已被檢測(cè)。

由圖2可知,色譜圖中面積最大組分的峰面積首先隨著頂空溫度的增加而增加,而當(dāng)溫度升高至90℃后,峰面積的增加趨于平緩?？紤]到實(shí)際樣品成分復(fù)雜,為減少較高的溫度對(duì)樣品引起的變化,減少其他雜質(zhì)峰,同時(shí)對(duì)芳香性物質(zhì)保持較好的靈敏度,選擇100℃作為試驗(yàn)的頂空溫度。

圖1 不同頂空溫度下的色譜峰數(shù)目

圖2 不同頂空溫度下保留時(shí)間為20.264 min色譜峰的峰面積

2.1.2 頂空時(shí)間

針對(duì)頂空時(shí)間,在頂空溫度為100℃下,分別研究了時(shí)間為5、7、10、15 min條件下對(duì)試驗(yàn)的影響。頂空時(shí)間的增加有利于更多的揮發(fā)性物質(zhì)從樣品中逸出從而被檢測(cè),因而增加頂空時(shí)間會(huì)使對(duì)應(yīng)色譜峰的面積增加(見圖3)。但是頂空時(shí)間的增加會(huì)使檢測(cè)樣品的總時(shí)間增加,綜合考慮,選擇10 min作為頂空時(shí)間。

圖3 不同頂空時(shí)間下保留時(shí)間為20.264 min色譜峰的峰面積

2.2 芳香樣品的檢測(cè)結(jié)果

玫瑰、茉莉、薰衣草、桂花4種花香的棉布樣品色譜圖分別見圖4～圖7,可知在試驗(yàn)的頂空和色譜條件下,實(shí)現(xiàn)了對(duì)芳香紡織品中揮發(fā)性物質(zhì)有效的分離和檢測(cè)。利用質(zhì)譜軟件提供的功能,將色譜圖各組分的質(zhì)譜在標(biāo)準(zhǔn)譜圖庫NIST進(jìn)行檢索,結(jié)合文獻(xiàn)進(jìn)行人工譜圖解析[3-7],對(duì)香味物質(zhì)的化學(xué)成分進(jìn)行大致的確認(rèn),運(yùn)用峰面積歸一化法進(jìn)行分析,其中譜圖的主要成分(面積百分比＞1%)結(jié)果分別見表1～表4。由表1～表4中數(shù)據(jù)可知,芳香紡織品中的揮發(fā)性物質(zhì)成分比較復(fù)雜,不同香型的紡織品其包含的揮發(fā)性物質(zhì)和比例存在著差異。利用色譜峰的差異和比例,可以作為芳香紡織品的“指紋”,對(duì)香型進(jìn)行區(qū)分。對(duì)具有同類香型的樣品譜圖進(jìn)行了分析,歸納得出該類香型具有的譜峰,進(jìn)而建立不同香型的特征譜圖庫,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)芳香紡織品香型的客觀評(píng)價(jià)。

圖4 玫瑰香味樣品的色譜圖

圖5 茉莉香味樣品的色譜圖

圖6 桂花香味樣品的色譜圖

圖7 薰衣草香味樣品的色譜圖

3 結(jié)語

以頂空進(jìn)樣-氣相質(zhì)譜聯(lián)用建立了芳香紡織品揮發(fā)性物質(zhì)的檢驗(yàn)方法,研究了頂空溫度和頂空時(shí)間對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。結(jié)果表明:最佳頂空溫度100℃,頂空時(shí)間為10 min,該方法能有效地對(duì)芳香紡織品中的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行分離和檢測(cè),可以實(shí)現(xiàn)對(duì)芳香紡織品客觀分析評(píng)價(jià)。

表1 玫瑰香味紡織品色譜主要成分

表2 茉莉香味紡織品色譜主要成分

保留時(shí)間/min 檢索物質(zhì) CAS號(hào) 百分比含量/%13.767 乙酸芐酯 140-11-4 32.82 14.946 癸醛 112-31-2 29.44 11.998 壬醛 124-19-6 10.25 9.761 雙戊烯 138-86-3 6.13 10.882 苯乙酮 98-86-2 3.43 8.998 正辛醛 124-13-0 2.83 11.863 芳樟醇 78-70-6 2.43 8.657 β-蒎烯 127-91-3 2.23 17.75 乙酸松油酯 80-26-2 1.97 8.542 甲基庚烯酮 110-93-0 1.51 21.535 β-紫羅酮 79-77-6 1.06

表3 桂花香味紡織品色譜主要成分

表4 薰衣草香味紡織品色譜主要成分

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