液相色譜-質(zhì)譜法同時(shí)測(cè)定紡織品中19種含氯苯酚類化合物

高永剛，牛增元*，張艷艷，葉曦雯，羅 忻，張嘉蘊(yùn)

(1.山東出入境檢驗(yàn)檢疫局 技術(shù)中心，山東 青島 266003；2.青島市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，山東 青島 266022)

含氯苯酚類化合物具有良好的殺菌效果，是一類重要的殺菌劑，其在紡織業(yè)中用途廣泛，是紡織品、皮革、織造漿料和印花色漿中普遍采用的一種防霉防腐劑。但含氯苯酚類化合物也是一種強(qiáng)毒性物質(zhì)，難以降解且能在生物體內(nèi)富集，可對(duì)環(huán)境和人體健康產(chǎn)生影響[1]。國(guó)際生態(tài)紡織品標(biāo)簽Oeko-Tex 100[2]已將三氯苯酚(Trichlorophenol,TrCP)、四氯苯酚(Tetrachlorophenol,TeCP)、五氯苯酚(Pentachlorophenol,PCP)、單氯苯酚(Chlorophenol,MCP)和二氯苯酚(Dichlorophenol,DCP)共19種含氯苯酚類化合物全部列入禁用物質(zhì)清單，并且規(guī)定I類產(chǎn)品即嬰幼兒用服裝中6種三氯苯酚總含量不得超過(guò)0.20 mg/kg，3種四氯苯酚總含量不得超過(guò)0.05 mg/kg，五氯苯酚含量不得超過(guò)0.05 mg/kg，3種單氯苯酚總計(jì)不得超過(guò)0.5 mg/kg，6種二氯苯酚總計(jì)不得超過(guò)0.5 mg/kg。因此，建立準(zhǔn)確快速檢測(cè)紡織品中含氯苯酚類化合物的分析方法對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量安全、環(huán)境健康具有重要的現(xiàn)實(shí)意義及應(yīng)用需求。

目前，紡織品中含氯苯酚類化合物的檢測(cè)方法有氣相色譜-質(zhì)譜法、液相色譜法、超高效液相色譜-高分辨質(zhì)譜法(UPLC-Orbitrap HRMS)等。GB/T 18414采用碳酸鉀溶液提取，乙酸酐衍生化后GC-MS測(cè)定[3-4]；高永剛等研究了中空纖維液相微萃取/高效液相色譜同時(shí)測(cè)定紡織品中10種含氯苯酚的方法[5]；李琳等研究了加速溶劑萃取/高效液相色譜測(cè)定皮革和紡織品中五氯苯酚和四氯苯酚的方法[6]。但以上方法的提取檢測(cè)過(guò)程相對(duì)繁瑣，且僅針對(duì)其中的2～10種含氯苯酚進(jìn)行測(cè)定，不利于快速檢測(cè)。而運(yùn)用UPLC-Orbitrap HRMS對(duì)含氯苯酚進(jìn)行快速篩查的方法[7]，其所用儀器昂貴，成本較高，一般實(shí)驗(yàn)室很難開(kāi)展相關(guān)檢測(cè)。此外，采用多種方法檢測(cè)所有含氯苯酚類化合物的含量也造成了時(shí)間和成本的浪費(fèi)。為滿足嚴(yán)格的法規(guī)要求及紡織產(chǎn)品質(zhì)量控制的實(shí)際需要，本方法利用液相色譜-質(zhì)譜定性能力強(qiáng)、定量準(zhǔn)確、檢測(cè)靈敏等優(yōu)點(diǎn)，建立了同時(shí)測(cè)定紡織品中19種含氯苯酚類化合物的方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器、試劑與材料

Agilent 6120液相色譜-質(zhì)譜儀(美國(guó)Agilent公司)；R215旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(瑞士Buchi公司)；超聲波發(fā)生器(昆山市超聲儀器有限公司)；0.22 μm針式濾膜過(guò)濾頭(津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司)。

甲醇(色譜純，美國(guó)Tidia公司)；乙酸、乙酸銨(色譜純，上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司)；實(shí)驗(yàn)用水為超純水，電阻率為18.2 MΩ·cm。19種含氯苯酚類化合物標(biāo)準(zhǔn)品(化合物名稱見(jiàn)表1)均購(gòu)自德國(guó)Dr.Ehrenstorfer公司，純度均≥98%。用甲醇將每種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)配制成1 000 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，于4 ℃下避光儲(chǔ)存。準(zhǔn)確移取適量標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液，用甲醇配制成濃度為10 mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，或根據(jù)需要配制成其他濃度的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。5 mmol/L乙酸銨溶液(含0.4 %乙酸)：稱取0.385 g乙酸銨，用水溶解并定容至1 000 mL，搖勻備用。

1.2 色譜-質(zhì)譜條件

色譜柱：Poroshell 120 SB-C18柱；柱溫：40 ℃；進(jìn)樣量：2.0 μL。流動(dòng)相A：5 mmol/L乙酸銨溶液，流動(dòng)相B：甲醇；流速：0.25 mL/min。梯度洗脫程序：0～15.0 min，40%～75%B；15.0～20.0 min，75%B；20.0～20.1 min，75%～40%B；20.1～25.0 min，40%B。掃描模式：電噴霧負(fù)離子模式(ESI-)；干燥氣流量：12 mL/min；干燥氣溫度：350 ℃；碰撞解離電壓：95 V；選擇離子掃描(SIM)模式。掃描參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 19種含氯苯酚類化合物的掃描參數(shù)Table 1 Scan parameters of selected ion for 19 chlorinated phenols

*quantitation ion

1.3 樣品前處理

取代表性樣品，將其剪碎至長(zhǎng)5 mm×寬5 mm以下，混勻。稱取1.0 g(精確至1 mg)試樣，置于樣品瓶中，加入20 mL甲醇混勻后，于常溫下超聲提取20 min，將提取液倒入雞心瓶，樣品殘?jiān)俜謩e用20 mL甲醇超聲提取，合并提取液于雞心瓶中，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至近干，用甲醇定容至1 mL，混勻，經(jīng)針孔濾膜過(guò)濾后，液相色譜-質(zhì)譜儀測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 提取方式的選擇

紡織品中含氯苯酚類化合物常用的提取方式主要有超聲輔助萃取、索氏提取、固液振蕩萃取、微波萃取及加速溶劑萃取等方法。其中，索氏提取效率較高，但過(guò)程繁瑣，提取時(shí)間長(zhǎng)，試劑消耗量大，不推薦使用。加速溶劑萃取設(shè)備昂貴，普及率不高?；诜椒ǖ钠占靶院涂刹僮餍裕痉椒▽?duì)固液振蕩萃取、超聲輔助萃取兩種方式進(jìn)行比較。取陽(yáng)性樣品(樣品基質(zhì)為棉標(biāo)準(zhǔn)貼襯，采用整理加工工藝添加含氯苯酚類化合物)，按“1.3”方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示，兩種萃取方式的實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)顯著區(qū)別，但固液振蕩萃取法的平行性稍差。本方法最終選用超聲輔助萃取法。

2.2 提取溶劑的選擇

含氯苯酚類化合物均可溶于多種有機(jī)溶劑，一般作為提取的有機(jī)溶劑有甲醇、甲苯、氯苯、乙腈、丙酮、乙酸乙酯、石油醚等。取自制棉、滌綸、絲3種基質(zhì)陽(yáng)性樣品，用甲醇、甲苯、氯苯、乙腈、丙酮、乙酸乙酯、石油醚、二氯甲烷等進(jìn)行萃取，實(shí)驗(yàn)按“1.3”方法進(jìn)行操作，結(jié)果顯示，苯系溶劑、甲醇和丙酮均對(duì)各基質(zhì)的紡織品有較好的提取效率。考慮到苯系溶劑的毒性較大，對(duì)環(huán)境危害大，且共溶雜質(zhì)較多，會(huì)干擾定量結(jié)果。用丙酮作提取溶劑最終需用甲醇定容。而選用甲醇作提取溶劑，提取效率高，提取液所含雜質(zhì)少，干擾較少，易于定量且定量結(jié)果更為準(zhǔn)確。因此，實(shí)驗(yàn)最終選擇甲醇作為提取溶劑。

2.3 提取時(shí)間的選擇

選取含有含氯苯酚類化合物的陽(yáng)性樣品(樣品基質(zhì)為絲標(biāo)準(zhǔn)貼襯，采用整理加工工藝添加含氯苯酚類化合物)，每個(gè)時(shí)間設(shè)置3個(gè)平行樣。放入密封樣品瓶中，加入20 mL甲醇溶液，在常溫條件下考察不同超聲萃取時(shí)間(10、20、30、40 min)的影響。結(jié)果顯示，樣品經(jīng)過(guò)10 min超聲提取的結(jié)果明顯偏低，經(jīng)20 min和30 min超聲提取的結(jié)果差別不大，經(jīng)40 min超聲提取后，測(cè)定結(jié)果最高，但考慮到超聲提取時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)引起提取溶劑的溫度升高，方法的精密度偏差較大，以及會(huì)產(chǎn)生噪音等環(huán)境污染。因此本方法最終采用超聲提取20 min。

2.4 提取溫度的選擇

選取陽(yáng)性樣品，設(shè)置常溫、40 ℃、60 ℃ 3個(gè)不同的溫度，每個(gè)溫度設(shè)置3個(gè)平行樣。放入密封樣品瓶中，加入20 mL甲醇溶液，在頻率為40 kHz的超聲波浴中，對(duì)樣品超聲提取20 min，結(jié)果顯示，不同溫度下的測(cè)試結(jié)果差別不大。但溫度較高時(shí)，方法的精密度(RSD)相對(duì)較大，這可能是由于溫度越高，提取溶劑越易揮發(fā)，導(dǎo)致結(jié)果的平行性越差，偏差越大。因此本方法選擇常溫下超聲提取。

2.5 提取次數(shù)的選擇

選取陽(yáng)性樣品，放入具塞密封玻璃瓶中，加入20 mL甲醇溶液，超聲提取20 min，提取液轉(zhuǎn)移至雞心瓶中，濃縮，定容至1 mL，用0.22 μm有機(jī)濾膜過(guò)濾，上機(jī)測(cè)試；提取瓶中樣品再次加入20 mL甲醇，按照相同的條件進(jìn)行測(cè)試，重復(fù)操作兩次。對(duì)提取結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果顯示，對(duì)于陽(yáng)性樣品，使用20 mL甲醇提取時(shí)，第1次提取的提取率約97%。進(jìn)行第2次提取后，提取效率可達(dá)99%左右。而第3次提取對(duì)實(shí)驗(yàn)回收基本無(wú)貢獻(xiàn)。因此，方法選擇使用甲醇提取2次。

2.6 流動(dòng)相的選擇

本文的19種目標(biāo)化合物中有單氯苯酚(3個(gè))、二氯苯酚(6個(gè))、三氯苯酚(6個(gè))、四氯苯酚(3個(gè))等4組同分異構(gòu)體，這些同分異構(gòu)體的物理化學(xué)性質(zhì)差別不大。因此，要實(shí)現(xiàn)各組同分異構(gòu)體的完全分離具有較大難度。

根據(jù)對(duì)上述化合物前期的研究經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合文獻(xiàn)報(bào)道[5-7]，分別以甲醇、乙腈作為有機(jī)相，5 mmol/L 乙酸銨(pH約為6.8)、5 mmol/L 乙酸銨(含0.4 %乙酸,pH約為4.0)作為水相，比較了不同流動(dòng)相下的分離效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有機(jī)相中乙腈作為流動(dòng)相時(shí)，基線存在漂移，色譜峰分離度小，分離效果較甲醇流動(dòng)相差，且響應(yīng)也明顯低于甲醇流動(dòng)相。同樣，在負(fù)離子模式下，水相流動(dòng)相采用5 mmol/L乙酸銨(pH約為6.8)時(shí)，同一目標(biāo)化合物的色譜峰出現(xiàn)分叉，響應(yīng)相對(duì)較低且化合物分離不完全，分離度不高。隨著流動(dòng)相pH值的降低，目標(biāo)物的響應(yīng)強(qiáng)度逐漸提高，色譜峰形變好且色譜分離更為完全?？紤]到流動(dòng)相pH過(guò)低會(huì)對(duì)色譜柱及管路造成損害和影響，因此本方法最終選用甲醇-乙酸銨(含0.4 %乙酸)作為流動(dòng)相。

圖1 19種含氯苯酚化合物標(biāo)準(zhǔn)溶液的色譜圖Fig.1 Chromatogram of 19 chlorinated phenols standard solutionthe number denoted was the same as that in Table 1;concentrations of MCP,DCP,TrCP,TeCP and PCP were all 0.05 mg/L

2.7 色譜柱的選擇

分別考察了Poroshell 120 SB-C18(2.1 mm×100 mm,2.7 μm)柱和ZORBAX SB-C18(4.6 mm×250 mm,5.0 μm)柱對(duì)19種含氯苯酚類化合物的分離效果。其中，Poroshell 120 SB-C18填料具有實(shí)心核，可有效限制擴(kuò)散距離，提高分離速度。而ZORBAX SB-C18適于難以分離的酸性、堿性和極性化合物的保留，且在寬的pH范圍內(nèi)有良好的穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，同樣濃度的含氯苯酚溶液在Poroshell 120 SB-C18柱上的響應(yīng)值高且具有較高的分離度，可最大程度將難以分離的含氯苯酚同分異構(gòu)體化合物分離。而ZORBAX SB-C18的響應(yīng)值低于Poroshell 120 SB-C18，且分離效果欠佳。因此，本方法最終采用Poroshell 120 SB-C18(2.1 mm×100 mm,2.7 μm)柱。圖1為優(yōu)化條件下，19種含氯苯酚化合物標(biāo)準(zhǔn)溶液的色譜圖。

2.8 流速與柱溫

在不改變其他色譜條件的前提下，隨著流速的增加，整體保留時(shí)間不斷減小，可有效的提高分析效率。但提高柱流速，雖縮短保留時(shí)間，但會(huì)導(dǎo)致柱壓不斷升高，當(dāng)流速為0.30 mL/min時(shí)，柱壓即達(dá)到3.78×107Pa，且分離效果并無(wú)顯著改善。整體考慮，選擇流速為0.25 mL/min，此時(shí)柱壓適中，保留時(shí)間和分離度均處在合理范圍。

確定流速0.25 mL/min，考察柱溫對(duì)分離效果的影響，發(fā)現(xiàn)隨著溫度的升高，分離度提高，峰形更加尖銳，柱壓隨著溫度的升高而下降，保留時(shí)間則隨著溫度的升高而減小。當(dāng)柱溫達(dá)到40 ℃時(shí)，柱效和分離度均能達(dá)到比較滿意的效果。考慮到較高的柱溫容易損傷色譜柱，因此，最終選擇柱溫為40 ℃。

2.9 線性范圍與檢出限

鑒于本文所研究的19種含氯苯酚化合物同分異構(gòu)體較多，色譜分離的難度大，同時(shí)結(jié)合Oeko-Tex Standard 100中對(duì)含氯苯酚類化合物的限量要求，本方法確定選用同種化合物的總和進(jìn)行定性定量分析。以二氯苯酚為例，提取特征離子后，取色譜圖上所有二氯苯酚色譜峰加和，以二氯苯酚總量進(jìn)行計(jì)算。

移取適量19種含氯苯酚標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液，使其濃度分別為0.05、0.25、2.50、5.00 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)工作液，在選定的實(shí)驗(yàn)條件下，對(duì)一系列濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)定，并以色譜峰面積(Y)對(duì)分析物的質(zhì)量濃度(X,mg/L)進(jìn)行線性回歸。結(jié)果顯示，同種含氯苯酚化合物，即單氯苯酚(MCP)、二氯苯酚(DCP)、三氯苯酚(TrCP)、四氯苯酚(TeCP)、五氯苯酚(PCP)的總含量均在0.05～5.0 mg/L范圍內(nèi)與其對(duì)應(yīng)的峰面積之和呈良好線性關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)(r)均大于0.999 90。以響應(yīng)信號(hào)大于噪聲標(biāo)準(zhǔn)偏差的10倍對(duì)應(yīng)的加標(biāo)樣品溶液濃度確定方法的定量下限，測(cè)得MCP、DCP、TrCP、TeCP、PCP的定量下限均為0.05 mg/kg。

2.10 回收率與相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差

以不含目標(biāo)化合物的棉滌綸混紡織物作為空白基質(zhì)，分別添加0.05 mg/L、0.5 mg/L和5.0 mg/L 3個(gè)不同濃度水平的19種含氯苯酚類化合物混標(biāo)，每個(gè)加標(biāo)濃度水平均制備6份平行樣，按上述方法測(cè)試，計(jì)算方法的平均回收率。由表2可以看出，方法的平均回收率為80.3%～104%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.0%～9.8%。

表2 樣品中19種含氯苯酚類化合物的回收率與相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=6)Table 2 Recoveries and RSDs of 19 chlorinated phenols in samples(n=6)

2.11 陽(yáng)性樣品的測(cè)定

模擬紡織品生產(chǎn)工藝流程，選用不含目標(biāo)化合物的棉滌織物作為基質(zhì)樣品，將變性淀粉漿料和聚乙烯醇類漿料混合，向其中添加TeCP和PCP標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，攪拌均勻，將織物充分浸泡上漿，熱燒堿溶液退漿，30 ℃烘干，自制含氯苯酚陽(yáng)性樣品。對(duì)所制備的樣品按照實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)行6次平行測(cè)定。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，添加的TeCP和PCP均能夠全部檢出，且其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)分別為6.2%和0.55%，方法的精密度符合要求。

3 結(jié) 論

本文以甲醇為提取溶劑，采用超聲輔助萃取法萃取紡織品中的19種含氯苯酚類化合物，并采用液相色譜-質(zhì)譜法進(jìn)行測(cè)定，從而建立了一種同時(shí)測(cè)定紡織品中19種含氯苯酚類化合物的方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該方法操作簡(jiǎn)單、分離度高、線性關(guān)系良好、定量下限低、精密度高，可滿足紡織品中19種含氯苯酚類化合物的檢測(cè)需要。