高效液相色譜法測定紡織品中丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和N—羥甲基丙烯酰胺

林型跑 陳海相 孫巖峰 謝甲增 蔣丹丹

摘要：建立了高效液相色譜（HPLC）測定紡織品中丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和N—羥甲基丙烯酰胺含量的方法。色譜條件：流動相為乙腈—水（1∶99，V/V），檢測波長為202 nm，流速為0.5 mL/min。用水提取紡織樣品中的丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和N—羥甲基丙烯酰胺，提取液經(jīng)C18柱分離，外標法定量。結(jié)果表明：丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和N—羥甲基丙烯酰胺在0.05～1.00 μg/mL范圍內(nèi)均線性良好，相關(guān)系數(shù)均大于0.999，方法檢出低限分別為0.8、0.5、1.5 mg/kg，加標回收率在85.81%～107.37%之間，相對標準偏差在0.13%～4.34%之間。

關(guān)鍵詞：高效液相色譜;測定;紡織品;丙烯酰胺;甲基丙烯酰胺;N—羥甲基丙烯酰胺

中圖分類號：TS101.9;O657.7

文獻標志碼：A

文章編號：1009-265X（2019）01-0080-07

丙烯酰胺或其聚合物在紡織品的生產(chǎn)加工過程中用作上漿劑、抗靜電劑、粘合劑、穩(wěn)定劑等;甲基丙烯酰胺或其聚合物可用于纖維的勻染劑、吸濕劑、膠黏劑和抗靜電劑等;N—羥甲基丙烯酰胺常作為交聯(lián)劑，用于纖維改性、染料及紡織染整助劑的加工等[1]。因此，紡織品中可能殘留有丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和N—羥甲基丙烯酰胺。Bluesign認證[2]已把丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和N—羥甲基丙烯酰胺納入限用物質(zhì)清單，一般不得超過0.1%（w/w）。

丙烯酰胺具有明顯的神經(jīng)毒性、生殖毒性和潛在致癌性，可經(jīng)消化道、呼吸道、皮膚黏膜等多種途徑侵入人體，危害健康[3—4]，被國際癌癥研究機構(gòu)（IARC）列為對人類可疑致癌物，屬嚴格管制的高風險物質(zhì)[5]。甲基丙烯酰胺與N—羥甲基丙烯酰胺均對眼睛、皮膚、上呼吸道及粘膜有刺激作用。歐盟Directive 76/768/EEC指令要求化妝品禁用丙烯酰胺[6]。丙烯酰胺超過0.1%（w/w）的商品不得在歐洲市場銷售，世界衛(wèi)生組織規(guī)定水中丙烯酰胺不得超過0.5 μg/L[7—8]。丙烯酰胺的檢測主要采用氣相色譜法、高效液相色譜法、氣質(zhì)聯(lián)用法和離子排斥色譜法等分析技術(shù)[9—14]。國家標準GB/T 30166—2013《紡織品丙烯酰胺的測定》規(guī)定了高效液相色譜法和離子排斥色譜法測定紡織品中丙烯酰胺的含量[15]。但未見紡織品中甲基丙烯酰胺和N—羥甲基丙烯酰胺含量測定方法的研究報道。本文采用高效液相色譜法建立測定紡織品中丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和N—羥甲基丙烯酰胺含量的方法，對促進紡織品進出口貿(mào)易、保護環(huán)境、保障健康都有積極意義，并為檢測方法標準的制修訂提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1實驗

1.1儀器和試劑

1100高效液相色譜儀，配備二極管陣列檢測器（DAD，美國Agilent公司），色譜柱：SB—C18（150 mm×4.6 mm，5 μm）和TC—C18（150 mm×4.6 mm，5 μm），KQ—250DB數(shù)控超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司），THZ—8型水浴恒溫振蕩器（江蘇太倉市實驗設(shè)備廠），AG135電子天平（美國Mettler Toledo公司）。

丙烯酰胺（純度99%，上海洪昌化學試劑廠），甲基丙烯酰胺、N—羥甲基丙烯酰胺（純度均為98%，上海麥克林生化科技有限公司），甲醇、乙腈（均為色譜純，美國Tedia公司）;水為二級水。

標準溶液的配制：分別準確稱取0.1 g（精確至0.000 1 g）的丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和N—羥甲基丙烯酰胺標準樣品于100 mL棕色容量瓶中，用甲醇溶解并定容，制成1.0 mg/mL標準儲備溶液。分別準確移取1.0 mL各標準儲備溶液于100 mL容量瓶中，用水稀釋定容，配制成濃度為10 mg/L的標準中間溶液。

1.2樣品準備

1.2.1陽性樣品制備

選取標準棉貼襯織物樣品，剪碎（約5 mm×5 mm），稱取1.0 g（精確至0.001 g），取適量丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和N—羥甲基丙烯酰胺標準溶液滴入到織物中后，室溫自然涼干。

1.2.2提取工藝

樣品置于100 mL錐形瓶中，加入提取劑提取，提取液經(jīng)0.45 μm濾膜過濾，待測。

1.3色譜條件

流動相為甲醇—水或乙腈—水;流速為0.5 mL/min;柱溫為30 ℃;進樣量為20 μL。

2結(jié)果與討論

2.1色譜條件的選擇優(yōu)化

2.1.1波長的確定

采用二極管陣列檢測器對丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和N—羥甲基丙烯酰胺的標準溶液在190～360 nm范圍內(nèi)進行光譜掃描，結(jié)果見圖1。丙烯酰胺的最大吸收波長在198 nm處，甲基丙烯酰胺為202 nm，N—羥甲基丙烯酰胺為200 nm。本文方法選定檢測波長為202 nm，對丙烯酰胺和N—羥甲基丙烯酰胺的響應(yīng)值影響不大（與各自最強吸收波長比較，靈敏度僅下降8.58%和1.04%），又可盡量減少基質(zhì)對測定的干擾。

可見，無論用何種流動相，三組分的保留順序不變，即tR1<tR2<tR3，其中，丙烯酰胺與N—羥甲基丙烯酰胺較難分離。其次，與甲醇—水為流動相比較，采用乙腈—水為流動相時三組分保留較弱，洗出較快，分離較差。通過調(diào)整流動相比例，即增加乙腈—水流動相中水比例可提高組分間的分離度，當超過99%時分離度可達2.98，分離完全。

表2是色譜峰面積響應(yīng)值和計算得到的理論塔板數(shù)?？梢?，采用乙腈—水為流動相時，丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和N—羥甲基丙烯酰胺三組分的峰面積和理論塔板數(shù)均比甲醇—水流動相大，說明使用乙腈—水為流動相時，色譜峰更優(yōu)，靈敏度會更高。這是由于乙腈的截止波長為190 nm，在202 nm波長下對三組分的定量測定沒有干擾。此外，乙腈—水流動相中水比例的提高既有利于組分分離，又更環(huán)保經(jīng)濟。

2.1.3色譜柱的比較

根據(jù)丙烯酰胺和N—羥甲基丙烯酰胺的分離度R12來評價選擇色譜柱。以乙腈—水（1∶99）為流動相，使用TC—C18和SB—C18色譜柱對丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和N—羥甲基丙烯酰胺進行分離，獲得的色譜圖分別見圖2（b）和圖3。根據(jù)保留時間和峰寬計算得到分離度分別為：R12（TC）=2.98，R12（SB）=1.46，即色譜柱TC—C18分離性能較好。同時計算得到使用SB—C18時的三組分理論塔板數(shù)n分別為：8 555、8 258和10 147，柱效明顯比TC—C18柱差（表2）。此外，使用SB—C18柱分析時間較長，需要18 min;而使用TC—C18柱分析只需要13 min，分析效率較高。

1—丙烯酰胺;2—N—羥甲基丙烯酰胺;3—甲基丙烯酰胺圖3色譜柱SB—C18分離色譜圖

2.2樣品的前處理

2.2.1提取方式

固體樣品中殘留物的提取方式一般有：超聲萃取、加速溶劑萃取、索氏萃取、振蕩萃取等方法。其中，索氏萃取常使用有機溶劑且耗時長;加速溶劑萃取設(shè)備昂貴，普及性不高，不適于提取水溶性且不耐高溫的目標物;超聲萃取和振蕩萃取是兩種常用的提取方法，操作簡單，成本較低。由圖4可知使用超聲萃取的提取率在87.4%～102.9%，而使用振蕩萃取的提取率為94.4%～104.9%。兩種方式的提取效果都較好。但由于在超聲萃取過程中溶液溫度易上升而難控制，因此本文采用了振蕩萃取方式。

2.2.2提取劑的選擇

目前，空氣、食品和材料中的丙烯酰胺檢測大多使用水為提取劑，也有使用甲酸、甲醇、乙醇等的水溶液作為提取劑[16—17]。丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和N—羥甲基丙烯酰胺極性較強，都易溶于水、乙醇等極性溶劑，為此，實驗設(shè)計選擇了水、50%乙醇、100%乙醇為提取劑對紡織品中丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和N—羥甲基丙烯酰胺進行提取試驗比較，結(jié)果見圖5。

可見，使用上述3種提取劑的檢測結(jié)果色譜圖存在較大差異。用水為提取劑，檢測結(jié)果與實際含量水平相一致。但使用50%乙醇、100%乙醇為提取劑，檢測結(jié)果明顯偏高，可能是因乙醇還能提取出紡織品中其他殘留物，從而造成干擾，從圖5分析，若乙醇含量越高，則干擾越嚴重。

2.3方法學評價

2.3.1線性關(guān)系和檢出低限

取丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和N—羥甲基丙烯酰胺標準中間溶液，用水配制成0.05、0.10、0.25、0.50、0.75、1.00 μg/mL系列工作溶液，采用上述方法確定的色譜條件進行分析測定，以質(zhì)量濃度C為橫坐標、峰面積A為縱坐標繪制標準工作曲線（圖6），并線性回歸得到丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和N—羥甲基丙烯酰胺標準工作曲線方程分別為：A1=407.78C1-0.19，A2=327.50C2-2.46，A3=304.87C3-0.98;相關(guān)系數(shù)分別為：0.999 7、0.999 8、0.999 8，線性關(guān)系良好。若以10倍信噪比確定方法檢出限，可計算得到丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和N—羥甲基丙烯酰胺的檢出低限分別為0.8、0.5、1.5 mg/kg（紡織品）。

2.3.2加標試驗

用棉貼襯織物樣品以低、中、高3種加標水平（2.5、10、40 mg/kg）進行加標試驗，采用以上建立的方法測定，實驗結(jié)果表明：加標回收率在85.81%～107.37%之間，相對標準偏差RSD在0.13%～4.34%之間，方法的回收率和精密度都較好（表3）。

3結(jié)語

本文以水為提取劑采用振蕩法提取紡織品中的丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和N—羥甲基丙烯酰胺，優(yōu)化了樣品的前處理條件，建立以乙腈—水（1∶99，V/V）為流動相的高效液相色譜測定紡織品中丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和N—羥甲基丙烯酰胺的方法。三組分色譜分離完全，在0.05～1.00 μg/mL濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)均大于0.999，丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和N—羥甲基丙烯酰胺的檢出低限分別為0.8、0.5、1.5 mg/kg（紡織品），加標回收率在85.81%～107.37%之間，相對標準偏差RSD在0.13%～4.34%之間，方法簡單、準確、更環(huán)保、更經(jīng)濟。

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