超高效液相色譜法同時測定紡織品中18種熒光增白劑

湯　娟,　周　佳,　錢　凱,　丁友超,　程　月,　齊　琰

(江蘇出入境檢驗檢疫局工業(yè)產(chǎn)品檢測中心, 江蘇 南京 210019)

隨著經(jīng)濟和科技的發(fā)展,越來越多的消費者選擇購買對人體無害的消費品,而綠色環(huán)保的消費潮流已擴展到紡織領(lǐng)域。熒光增白劑(fluorescent whitening agents, FWAs)是一種能激發(fā)入射光線產(chǎn)生熒光、使所染物質(zhì)獲得類似熒石效應(yīng)的熒光染料。目前,紡織品中常用的FWAs種類包括三嗪氨基二苯乙烯類、二苯乙烯聯(lián)苯類、苯并噁唑類、吡唑啉類和碳環(huán)類等[1]。

雖有文獻[2]顯示大多數(shù)FWAs是低毒的,但由于其本身含有芳香胺和苯乙烯結(jié)構(gòu),在毒理性上具有潛在的致癌風(fēng)險。FWAs中含有特別活躍的結(jié)構(gòu),較易遷移到角質(zhì)層或血液中,不易分解,能夠降低人體免疫力,甚至造成血液系統(tǒng)受損[3,4]。FWAs對皮膚黏膜具有強烈的刺激作用,使人體出現(xiàn)皮膚起皺、汗液減少、紅腫瘙癢、感染出血或紫斑潰爛等癥狀,甚至?xí)鹱儜B(tài)反應(yīng)性皮炎或接觸性皮炎等疾病[5]。因此,建立測定FWAs的檢測方法對紡織品安全至關(guān)重要。

表 1 　18種FWAs標準品的信息

目前,國內(nèi)外針對FWAs已制定相關(guān)標準或法規(guī),如GB/T 27741-2011、GB/T 9685-2008和2002/72/EC等,但上述標準或法規(guī)主要以塑料制品或紙張為檢測基質(zhì)。文獻報道的檢測FWAs的基質(zhì)主要有紙張[6,7]、塑料制品[8,9]、食品[10-12]、化妝品[13,14]、水[15]、洗滌劑[16]和紡織品[17,18]等。儀器方法主要包括共振光散射光譜法[19]、熒光光譜法[20]、離子色譜法[21,22]、液相色譜法(LC)[23-25]、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(LC-MS)[26]和超高效合相色譜法(UPC2)[27]等,其中涉及紡織品中FWAs的檢測主要集中于天然纖維中陰離子型FWAs或化學(xué)纖維中非離子型FWAs。

熒光檢測器(FLR)抗干擾能力強,選擇性高;UPLC與LC相比,分析速度快,分離度高,樣品通量大，靈敏度高。因此,本實驗建立了UPLC-FLR同時測定紡織品中18種FWAs的方法,與已報道文獻[17,18,27]相比,分析物種類更多。

1　實驗部分

1.1　儀器、試劑與材料

Acquity超高效液相色譜儀,配熒光檢測器(美國Waters公司); PL602-L和ML54型電子天平(梅特勒-托利多儀器上海有限公司); KQ-250DB型數(shù)控超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)。

18種FWAs標準品信息見表1。甲醇、乙腈和乙醇(色譜純,德國Merck公司);三氯甲烷(分析純,南京化學(xué)試劑有限公司);乙酸銨(色譜純,美國Sigma公司);乙酸二正己基銨(純度70%～75%)、四丁基氟化銨(0.5 mol/L)(日本TCI公司)。實驗用水為Milli-Q去離子水發(fā)生器(美國Millipore公司)制備的超純水(18.2 MΩ5cm)。59種紡織樣品均購于本地市場;陽性樣品由上海染料研究所提供。

1.2　標準溶液的配制

準確稱取各FWAs標準品,配制成質(zhì)量濃度為500 mg/L的標準儲備液(MST、SPP、APC、VBL、4BK、BBF、CBS-X、CXT、DCB和WG用甲醇配制,ER-2、ER-1、DT、KCB、OB-1、FP、KSN和OB用三氯甲烷配制),于-4 ℃冰箱中避光保存。

分別吸取適量體積的標準儲備液,置于50 mL棕色容量瓶中,用甲醇配制成質(zhì)量濃度分別為1.0 mg/L(MST和CBS-X)、5.0 mg/L(FP)、10 mg/L(ER-2、ER-1、DT、KCB、OB-1、KSN和OB)、25 mg/L(VBL)和50 mg/L(SPP、APC、BBF、4BK、CXT、DCB和WG)的混合標準溶液,使用時用甲醇逐級稀釋,配制成所需濃度的混合標準工作溶液。

1.3　樣品前處理

將樣品剪成約5 mm×5 mm大小,混合均勻。準確稱取1.0 g(精確至0.01 g)樣品,置于50 mL具塞玻璃管中,加入10 mL三氯甲烷-乙醇(6∶4, v/v),將纖維充分浸濕,于50 ℃超聲提取30 min,重復(fù)上述提取步驟,合并提取液,于40 ℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至干,用1 mL甲醇溶解殘渣,過0.22 μm有機濾膜,待測。

1.4　分析條件

色譜柱:Waters ACQUITY UPLC HSS T3柱(100 mm×2.1 mm, 1.8 μm);柱溫:45 ℃;流動相:(A)5 mmol/L乙酸銨水溶液和(B)甲醇;流速:0.4 mL/min。梯度洗脫程序:0～2.0 min, 85%A～65%A; 2.0～10.0 min, 65%A～30%A; 10.0～11.0 min, 30%A; 11.0～15.0 min, 30%A～10%A; 15.0～27.0 min, 10%A; 27.0～27.1 min, 10%A～85%A; 27.1～28.0 min, 85%A。進樣量:2 μL;激發(fā)波長:350 nm;發(fā)射波長:430 nm。

圖 1 　采用不同色譜柱時18種FWAs的色譜圖Fig. 1 　Chromatograms of 18 FWAs on different columns　Column: a. ACQUITY UPLC HSS T3 (100 mm×2.1 mm, 1.8 μm); b. ACQUITY UPLC BEH C18 (100 mm×2.1 mm, 1.7 μm); c. ACQUITY UPLC BEH Shield RP 18 (100 mm×2.1 mm, 1.7 μm); d. ACQUITY UPLC BEH HILIC (100 mm×2.1 mm, 1.7 μm).　Peaks 1-18 are the same as that in Table 1.

2　結(jié)果與討論

2.1　色譜柱的優(yōu)化

本試驗分別考察了4種不同鍵合相的色譜柱對18種熒光增白劑分離效果的影響(見圖1),包括ACQUITY UPLC HSS T3(100 mm×2.1 mm, 1.8 μm,三鍵C18烷基鍵合)、ACQUITY UPLC BEH C18(100 mm×2.1 mm, 1.7 μm,直鏈烷烴)、ACQUITY UPLC BEH Shield RP 18(100 mm×2.1 mm, 1.7 μm, C18鍵合相內(nèi)嵌氨基甲酸酯極性基團)和ACQUITY UPLC BEH HILIC(100 mm×2.1 mm, 1.7 μm,硅膠)色譜柱。采用ACQUITY UPLC HSS T3色譜柱時,18種FWAs可獲得較為理想的分離效果。另外,還發(fā)現(xiàn)部分FWAs在不同色譜柱上的洗脫順序發(fā)生了改變,表現(xiàn)出不同固定相分離選擇性的差異。

2.2　流動相的優(yōu)化

甲醇和乙腈是液相色譜分析時最常使用的有機流動相,經(jīng)試驗可知,甲醇能使18種FWAs得到較好分離。18種FWAs中包含陰離子型化合物,這些化合物在水中均以陰離子形式存在,以水為流動相時,大分子空間位阻使得這些待測物在反相色譜柱上無保留或保留較差,如MST、SPP和APC,理論上離子對試劑可以增強待測物與固定相的結(jié)合力。試驗比較了不同離子對試劑(5 mmol/L乙酸銨水溶液、5 mmol/L乙酸二正己基銨水溶液和5 mmol/L四丁基氟化銨水溶液)對18種FWAs色譜分離的影響。結(jié)果表明,3種離子對試劑均能使陰離子型待測物的保留增強,但以乙酸二正己基銨和四丁基氟化銨為離子對試劑時,部分分析物的分離效果較差,如SPP和APC。因此本試驗選用5 mmol/L乙酸銨水溶液作為流動相中的水相。

2.3　提取溶液的優(yōu)化

紡織品中尤其是非天然纖維紡織品,經(jīng)各種工藝加工后,對分析物的吸附力極強。本實驗分別比較了三氯甲烷、乙醇和三氯甲烷-乙醇(9∶1、8∶2、7∶3、6∶4、5∶5、4∶6、3∶7、2∶8、1∶9, v/v)混合溶液作為提取劑時18種FWAs的提取率(見圖2)。結(jié)果表明,當三氯甲烷-乙醇(6∶4, v/v)作為提取劑時,離子型和非離子型FWAs的提取率均較高,故選為實驗所用。

2.4　超聲時間、超聲溫度和超聲功率的優(yōu)化

超聲提取可促進纖維大分子鏈蠕動,加快待測物從纖維表面解析溶出,但超聲時間過長影響工作效率,超聲溫度過高或超聲功率過大都可能造成待測物發(fā)生異構(gòu)化,使提取物有效成分的含量降低。本實驗選擇13個陽性樣品(均含有本研究的18種FWAs),比較了不同超聲時間(10、20、30、40、50和60 min)、超聲溫度(30、40、50和60 ℃)和超聲功率 168、252、336和420 W)對提取總量的影響,實驗結(jié)果見表2。當超聲時間為30 min、超聲溫度為50 ℃和超聲功率為252 W時,18種FWAs的提取總量達到最大值,為5 562.3 mg/kg，故選為實驗所用。

圖 2 　不同提取溶液對18種FWAs提取率的影響Fig. 2 　Effects of different extraction solvents on the extraction rates of the 18 FWAs　A: chloroform; B: chloroform-ethanol (9∶1, v/v); C: chloroform-ethanol (8∶2, v/v); D: chloroform-ethanol (7∶3, v/v); E: chloroform-ethanol (6∶4, v/v); F: chloroform-ethanol (5∶5, v/v); G: chloroform-ethanol (4∶6, v/v); H: chloroform-ethanol (3∶7, v/v); I: chloroform-ethanol (2∶8, v/v); J: chloroform-ethanol (1∶9, v/v); K: ethanol.

表 2 　不同超聲時間、超聲溫度和超聲功率下18種FWAs的提取總量

表 2 　(續(xù))

2.5　線性范圍及定量限

將混合標準工作液用甲醇逐級稀釋成系列混合標準工作液,按1.4節(jié)描述進行測定,外標法定量,以各FWAs的質(zhì)量濃度為橫坐標、對應(yīng)的峰面積為縱坐標建立標準曲線,得到各FWAs的線性回歸方程(見表3)。結(jié)果表明,18種FWAs在各自范圍內(nèi)線性關(guān)系良好,相關(guān)系數(shù)(R2)均≥0.999 2。

對系列混合標準溶液進行分析，以信噪比為10(S/N=10)計算方法的定量限(LOQ), 18種FWAs的定量限為0.002～0.1 mg/L。

表 3 　18種FWAs的線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)和定量限

y: peak area;x: mass concentration, mg/L.

2.6　回收率及精密度

對陰性棉、滌綸和55%棉滌樣品進行3個水平的加標回收試驗,每個水平做6次平行。結(jié)果表明,棉、滌綸和55%棉滌樣品中18種FWAs的平均回收率分別為88.3%～101.2%、90.3%～104.5%和89.8%～103.4%;相對標準偏差(RSD)分別為2.3%～5.4%、2.4%～5.4%和2.0%～5.5%(n=6),詳見表4。本方法的回收率及精密度均能滿足檢測要求。

表 4 　不同添加水平下18種FWAs的回收率和精密度(n=6)

表 4 　(續(xù))

2.7　實際樣品檢測

應(yīng)用本方法檢測59種紡織樣品,其中12種樣品檢出4BK,含量為78.2～150.2 mg/kg; 6種樣品檢出CBS-X,含量為57.2～123.9 mg/kg; 3種樣品檢出ER-1和ER-2,含量分別為123.3～1 119.3 mg/kg和141.3～1 233.2 mg/kg。典型陽性樣品色譜圖見圖3。

圖 3 　典型陽性樣品中4BK、CBS-X和ER-1、ER-2的色譜圖Fig. 3 　Chromatograms of 4BK, CBS-X and ER-1, ER-2 in the typical positive samples

3　結(jié)論

本實驗建立了UPLC-FLR測定紡織品中18種FWAs的方法。該方法可用同一種前處理步驟處理天然纖維、化學(xué)纖維以及混合纖維,靈敏度高,穩(wěn)定性好,適用于各種紡織品中FWAs的檢測。該方法具有一定的實際應(yīng)用價值,為我國相關(guān)部門的監(jiān)管工作提供科學(xué)依據(jù)。