超高效合相色譜法快速測定苯并三唑類紫外穩(wěn)定劑

廖 蕓,莫月香,朱奕軒,胡劍燦,羅 峻

(廣州纖維產(chǎn)品檢測研究院,廣東 廣州511447)

苯并三唑類紫外穩(wěn)定劑(Benzotriazole UV stabilizers,BUVSs)能吸收高能量的紫外線,轉(zhuǎn)化為低能量,起到保護高分子材料及人體皮膚的作用,廣泛地應(yīng)用在化妝品、紡織、食品接觸材料、建筑等領(lǐng)域。但研究表明,部分紫外穩(wěn)定劑BUVSs具有持久性、生物蓄積性和毒性,可能破壞生物體的內(nèi)分泌系統(tǒng),對生物體的生殖和發(fā)育產(chǎn)生不利影響,并可能對人類有致癌作用。日本政府在2006年的《化學物質(zhì)控制法》中將UV-320列入第一等級監(jiān)控化學物質(zhì),禁止進口含UV-320的產(chǎn)品；由于UV-327具有與UV-320相似的生物累積作用,也被日本政府列入第1類化學污染物檢測對象；歐洲化學品管理局(ECHA)在2014年12月將UV-320、UV-328列入第十二批SVHC清單,并將其歸為持久性生物累積有毒物質(zhì)。目前,苯并三唑類紫外穩(wěn)定劑的測定方法主要有超高效液相色譜法(HPLC)[1]、超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(UPLCMS/MS)[2]、氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(GC-MS/MS)[3]等,但這些方法分析時間長,工作效率低,使用大量有機溶劑作為流動相,給環(huán)境和實驗人員的健康帶來危害。

超高效合相色譜(Ultra Performance Convergence Chromatography,UPC2)為Waters公司于2012年推出的一款新型分析儀器,以成本低且無毒的超臨界CO2為主要流動相,具有傳質(zhì)性好、分離效果佳、綠色環(huán)保等特點,并且減少揮發(fā)性有害溶劑的使用,保護環(huán)境和實驗人員的健康,已成功應(yīng)用在紡織品[4-5]、食品[6-8]、中藥[9-10]等研究領(lǐng)域。本文利用UPC2技術(shù)建立了紫外穩(wěn)定劑UV-327、UV-320、UV-328的快速測定方法。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

ACQUITY UPC2系統(tǒng),配 ACQUITY UPC2PDA檢測器(美國 Waters公司)；ACQUITY UPC2BEH色譜柱(3.0 mm×150 mm,1.8μm)、ACQUITY UPC2CSH Fluoro-Phenyl色譜柱(3.0 mm×150 mm,1.8μm)和ACQUITY UPC2HSS C18 SB色譜柱(3.0 mm×150 mm,1.8μm)。

UV320、UV327、UV328 標 準 品 (美 國 Sigma Aldrich公司)；甲醇、乙腈、異丙醇(色譜純,德國CNW公司)

1.2 試驗條件

1.2.1 儀器條件

色譜柱：ACQUITY UPC2HSS C18 SB色譜柱(100 mm×3.0 mm,1.8μm)；系統(tǒng)背壓：2 000 psi；色譜柱溫度：50℃；進樣量：5μl；流動相：超臨界CO2(99.5%)和異丙醇(0.5%)；流速：0.6 ml/min；PDA檢測波長：340 nm；分析時間：4 min。

1.2.2 標準溶液制備

準確稱取適量標準品,用乙腈溶解,配制成濃度為1 000μg/ml的標準儲備液,于4℃下避光保存。根據(jù)需要稀釋成適當?shù)臉藴使ぷ魅芤?于4℃下避光保存。

2 結(jié)果與討論

2.1 檢測波長

在210～400 nm的掃描范圍內(nèi),對UV-320、UV-327和UV-328的單一標準溶液分別上機測試,各物質(zhì)最大吸收峰的光譜圖見圖1。3種紫外穩(wěn)定劑在310 nm和340 nm左右均有較強的吸收,兩處的吸收強度差異較小。為減少干擾,選擇340 nm作為檢測器檢測波長。

圖1 UV-327、UV-320和UV-328的光譜圖

2.2 色譜柱的優(yōu)化

為研究不同固定相色譜柱對苯并三唑類紫外穩(wěn)定劑分離效果的影響,選取3種不同固定相的色譜柱,分別為強極性的ACQUITY UPC2BEH色譜柱、中等極性的ACQUITY UPC2CSH Fluoro-Phenyl色譜柱和非極性的ACQUITY UPC2HSS C18 SB色譜柱,分離效果如圖2所示。由圖2可知,在相同條件下,ACQUITY UPC2HSS C18 SB色譜柱的分離效果要優(yōu)于ACQUITY UPC2BEH色譜柱和ACQUITY UPC2CSH Fluoro-Phenyl色譜柱,因此采用ACQUITY UPC2HSS C18 SB色譜柱進行進一步的優(yōu)化分離。

2.3 色譜柱溫度和系統(tǒng)背壓的優(yōu)化

考察了40、50、60℃色譜柱溫度對3種化合物分離效果的影響。在超高效合相色譜系統(tǒng)中,色譜柱溫度的改變會影響超臨界流體的密度,從而改變其分離能力。色譜柱溫度增加,超臨界流體的密度降低,溶劑化能力減弱,目標物保留時間增加；色譜柱溫度降低,超臨界流體的密度增加,溶劑化能力增強,目標物保留時間減少。由圖3可知,隨著溫度的升高,3種紫外穩(wěn)定劑的保留時間延長,但后2種化合物得不到有效的分離。同樣,系統(tǒng)背壓的改變也會影響流體的密度,系統(tǒng)背壓的升高使超臨界流體的密度增大,從而影響目標物的分離效果。由圖4可知,在1 600 psi的系統(tǒng)背壓下,目標物的保留時間延長,目標物完全出峰的時間達到9 min左右,而在2 000 psi的系統(tǒng)背壓下,目標物僅需4 min即可完全出峰,但系統(tǒng)背壓的改變依然不能將目標物有效地分離。綜合考慮,選50℃色譜柱溫度、2 000 psi系統(tǒng)背壓的條件下再進一步進行其他參數(shù)條件的優(yōu)化。

圖2 不同色譜柱對紫外穩(wěn)定劑分離效果的影響

2.4 助溶劑的優(yōu)化

有機溶劑的加入對系統(tǒng)中目標物的分離效果起至關(guān)重要的作用。有機溶劑由于極性、洗脫能力的不同,對目標物的保留行為產(chǎn)生不同的影響?？疾炝艘译?、甲醇、異丙醇3種常用有機試劑對目標物分離效果的影響。從圖5可看出,異丙醇作為助溶劑分離效果最好,能有效地將UV-327、UV-320和UV-328分離。

圖3 不同色譜柱溫度對紫外穩(wěn)定劑分離效果的影響

圖4 系統(tǒng)背壓對紫外穩(wěn)定劑分離效果的影響

圖5 不同助溶劑對紫外穩(wěn)定劑分離效果的影響

2.5 線性和檢出限

用標準儲備液配制成一系列濃度為0.5、1、2、5、10、25、50μg/ml的標準工作溶液。在選定的條件下上機測試,以濃度為橫坐標,響應(yīng)值為縱坐標,繪制標準曲線。目標物的線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)和檢出限(S/N=3)見表1。

表1 線性范圍和檢出限

2.6 回收率和精密度

以已知濃度的溶液連續(xù)進樣7次,回收率和精密度結(jié)果見表2。由表2可知,該方法結(jié)果準確,精密度良好。

表2 回收率和精密度 單位：%

3 結(jié)語

超高效合相色譜以超臨界CO2為流動相,結(jié)合了氣相色譜和液相色譜的優(yōu)點,彌補了氣相色譜和液相色譜的不足,既能應(yīng)用于難以氣化、高溫下易分解的物質(zhì),又大大縮短了分析時間,提高了分離效率,綠色環(huán)保。本文所建立的超高效合相色譜法,快速高效,綠色環(huán)保,3 min內(nèi)就能實現(xiàn)3種紫外穩(wěn)定劑的有效分離。超高效合相色譜技術(shù)的發(fā)展為分析領(lǐng)域注入了新的力量。