HPLC-MS/MS法測定皮革和紡織品中4種表面活性劑殘留

1 引言

4-戊基苯酚（PeP）、4-庚基苯酚（HpP）和工業(yè)中常用的特辛基酚（OP）、壬基酚（NP）一樣均屬于烷基苯酚類表面活性劑。由于其良好的滲透、乳化、增溶和洗滌作用，這類表面活性劑常被用于紡織、皮革、造紙、農(nóng)藥等領(lǐng)域，但缺點是不易降解并且會擾亂人體正常激素的合成、釋放等[1]。2017年初，ECHA正式公布的第16批4項SVHC，新增了戊基苯酚(PeP)和庚基苯酚(HpP)兩個物質(zhì)。OEKO-TEX?協(xié)會發(fā)布的2018版STANDARD 100 by OEKO-TEX?和2019版STANDARD：leather standard by OEKO-TEX?產(chǎn)品認(rèn)證的限制物質(zhì)清單中同樣增加了戊基苯酚和庚基苯酚這兩種化合物。目前，國內(nèi)外對這類表面活性劑的研究主要集中在辛基苯酚和壬基苯酚，涉及環(huán)境樣品、羽絨羽毛、皮革和紡織品等，而對這4種物質(zhì)同時檢測的方法還未見報道。因此，建立一種能夠同時測定這4種烷基苯酚類物質(zhì)的方法具有重要的意義。

對于此類表面活性劑，常用的分析檢測方法有高效液相色譜法[2]、高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法[3-4]、氣相色譜法[5]和氣相色譜-質(zhì)譜法[6-7]等。但色譜法存在選擇性差、靈敏度低等不足，無法解決皮革基質(zhì)復(fù)雜的問題，尤其是陽性樣品需經(jīng)質(zhì)譜進一步驗證與定量。而液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)則具有較高的靈敏度和選擇性、基質(zhì)干擾小、檢出限低等優(yōu)點，并且相關(guān)國家檢測標(biāo)準(zhǔn)也采用了高效液相色譜-質(zhì)譜法測定紡織品中烷基苯酚及烷基苯酚聚氧乙烯醚類。故本研究擬采用高效液相色譜-質(zhì)譜（HPLC-MS/MS）法探索建立皮革和紡織品中4種表面活性劑的分析方法。

2 試驗部分

2.1 儀器與試劑

高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用儀（Agilent-6410B美國安捷倫），97043-942超聲波清洗器（VWR），DC-12氮吹儀（上海安譜公司），BUCHIR-300旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（瑞士BUCHIR公司）。

所用試劑均為色譜純。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對特辛基酚（OP）、壬基酚（NP）、4-戊基苯酚（PeP）、4-庚基苯酚（HpP）均購于Dr.Ehrenstorfer公司。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

采用甲醇溶解事先準(zhǔn)確稱量的標(biāo)準(zhǔn)品，將其分別配成質(zhì)量濃度約為1000mg/L的標(biāo)準(zhǔn)儲備液，取一定體積的標(biāo)準(zhǔn)儲備液配制成OP、NP、HpP濃度均為50mg/L、PeP濃度為500mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，再根據(jù)試驗需要進行適當(dāng)稀釋，現(xiàn)配現(xiàn)用。

2.3 樣品前處理

首先將樣品剪成5mm×5mm的碎片，混勻后稱取1g（精確至0.001g）置于錐形瓶中，加入30mL甲醇，在70℃下超聲提取60min，過濾提取液，再用15mL甲醇將殘渣超聲提取5分鐘，合并濾液。用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀在40℃以下將提取液濃縮至近干，準(zhǔn)確加入1mL甲醇以溶解殘渣，經(jīng)0.22μm有機濾膜過濾后用HPLC/MS-MS檢測。

2.4 色譜及質(zhì)譜條件

2.4.1 HPLC條件

色譜柱：ZORBAX SB-C18柱（150mm ×2.1mm，3.5μm）；流動相：A為甲醇，B為0.01mol/L甲酸銨水溶液。洗脫梯度：0～7min，78%～88%A，7min～9min 88%A，9min～10min 88%～98% A，10min～14min 98%～78%A。流速：0.20 mL/min；柱溫：20℃；進樣體積：10μL。

2.4.2 MS/MS條件

離子源：電噴霧離子源(ESI)；掃描方式：負(fù)離子掃描；檢測方式：一級質(zhì)譜全掃描（Fullscan）和選擇離子監(jiān)測（SIM）模式；毛細管電壓：3750V；霧化氣（氮氣）壓力為40psi；霧化溫度為325℃；霧化氣流速為10L/min。

3 結(jié)果與討論

3.1 MS/MS條件的優(yōu)化

3.1.1 掃描方式的選擇

以5mg/L混合標(biāo)準(zhǔn)溶液進樣，分別在正、負(fù)兩種掃描模式下考察4種烷基苯酚的質(zhì)譜響應(yīng)。在負(fù)離子模式下響應(yīng)較強，而在正離子模式下響應(yīng)低且干擾多。因此，選擇在負(fù)離子模式下檢測4種表面活性劑。

在負(fù)離子模式下，選定4種烷基苯酚的母離子峰進行子離子掃描，由于其分子量均較小，故子離子掃描出來的質(zhì)譜圖的豐度均較弱且干擾多，故只能采用一級質(zhì)譜全掃描（Fullscan）和選擇離子監(jiān)測（SIM）模式相結(jié)合的方式來進行定性定量計算，利用安捷倫自帶的Optimizer優(yōu)化軟件，進一步優(yōu)化碎裂電壓（Fragmentor），相關(guān)參數(shù)見表1。

3.1.2 毛細管電壓的選擇

保持其他條件不變，考察常用的2750V～4500V范圍內(nèi)的毛細管電壓對4種表面活性劑峰面積的影響，結(jié)果如圖1所示。結(jié)果顯示，隨著毛細管電壓的逐步增加，4種表面活性劑的峰面積逐漸增大，當(dāng)毛細管電壓為3750V時，峰面積達到最大值，但隨著毛細管電壓再進一步增加，4種烷基苯酚對應(yīng)的峰面積反而逐漸下降。因此，確定最佳毛細管電壓為3750V。

圖1 毛細管電壓對4種表面活性劑峰面積的影響

3.1.3 霧化氣壓力的選擇

考察了霧化氣壓力對4種表面活性劑峰面積的影響，結(jié)果如圖2所示。結(jié)果顯示，隨著霧化氣壓力的逐步增大，4種烷基苯酚的峰面積也隨之增加，當(dāng)霧化氣壓力達到40psi時，4種表面活性劑的峰面積均達到最大；但隨著霧化氣壓力再進一步增加，峰面積反而有所下降。因此，確定最佳毛細管霧化氣壓力為40psi。

表1 4種表面活性劑的基本參數(shù)、保留時間、母離子和碎裂電壓

圖2 霧化氣壓力對4種表面活性劑峰面積的影響

3.1.4 霧化氣溫度的選擇

在霧化氣溫度為250℃～350℃范圍內(nèi)考察了霧化氣溫度對4種烷基苯酚峰面積的影響，結(jié)果如圖3所示。在溫度為250℃～300℃范圍內(nèi)，峰面積變化不大，但當(dāng)霧化氣溫度為325℃時，峰面積達到最大，因此確定霧化氣溫度為325℃。

圖3 霧化氣溫度對4種表面活性劑峰面積的影響

3.1.5 霧化氣流速的選擇

霧化氣流速如果過快，將會影響分析物質(zhì)進入質(zhì)譜檢測器的量；霧化氣流速如果過慢，較多的溶劑顆粒將會同時進入檢測器導(dǎo)致噪聲水平增加，因此要慎重確定一個適當(dāng)?shù)牧魉??？疾炝?L/min～10L/min范圍內(nèi)霧化氣流速對4種表面活性劑峰面積的影響情況，結(jié)果如圖4所示，當(dāng)霧化氣流速達到10 L/min時，4種烷基苯酚的峰面積達到最大；霧化氣流速再進一步增加，4種烷基苯酚的峰面積反而有所下降。因此，確定霧化氣流速為10L/min。

圖4 霧化氣流速對4種表面活性劑峰面積的影響

3.2 色譜條件的優(yōu)化

3.2.1 色譜柱的選擇

考察了Poroshell 120 SB C18柱（2.1mm×100mm，2.7μm）、Poroshell 120 EC-C18 柱（2.1mm×100 mm，2.7μm）、Poroshell 120Phenyl Hexyl(2.1mm×100mm，2.7μm)柱和Zorbax SB-C18柱(2.1mm×150mm，3.5μm )對4種烷基苯酚的分離情況和峰面積情況。同等條件下，Poroshell 120 EC-CN柱（2.1mm×100mm，2.7μm）、Poroshell 120Phenyl Hexyl (2.1mm×100mm，2.7μm)柱的分離效果較差。Zorbax SB-C18柱(2.1mm×150mm，3.5μm )可將其分開且分離效果好，峰形好，因此選擇Zorbax SB-C18柱(2.1mm×150mm，3.5μm )作為分離柱。

3.2.2 流動相的選擇

為了實現(xiàn)目標(biāo)化合物間良好的色譜分離及較好響應(yīng)，分別考察了甲醇-水溶液和乙腈-水溶液對4種表面活性劑的影響。結(jié)果顯示，甲醇流動相體系能較好地實現(xiàn)4種表面活性劑的分離，乙腈流動相體系中只有PeP的響應(yīng)值較高，因此選擇甲醇流動相體系。

為了讓質(zhì)譜信號響應(yīng)更強、讓分離效果更好，分別考察了純水和在水相中添加0.1%甲酸、0.01 mol/L甲酸銨、0.01 mol/L乙酸銨。結(jié)果表明，采用0.01 mol/L甲酸銨作為流動相分離效果較好，響應(yīng)較好，因此最終選擇甲醇+0.01 mol/L甲酸銨溶液為流動相。

3.2.3 流速的選擇

分別考察了0.10mL/min、0.15mL/min、0.20mL/min、0.25 mL/min、0.30mL/min和0.35mL/min流速條件下的分離效果和響應(yīng)。結(jié)果顯示，當(dāng)流速為0.10mL/min～0.35mL/min時，隨著流速的增大，目標(biāo)物保留時間隨之減小，峰面積響應(yīng)也隨之減少，綜合分離度和響應(yīng)考慮，本試驗選擇流速為0.20 mL/min。

3.3 樣品前處理條件的優(yōu)化

3.3.1 樣品提取方式的選擇

生態(tài)紡織品有毒有害物質(zhì)檢測中，常用的提取方法是索氏、振蕩和超聲波提取法。索氏提取法的優(yōu)點在于提取效果較好，而缺點是耗時長、消耗溶劑多、操作繁瑣。相比較而言，超聲波萃取法、振蕩萃取法優(yōu)點在于耗時短、效率高、操作簡易、設(shè)備價格低廉。本文采用比較超聲和振蕩兩種萃取法對皮革和棉貼襯布加標(biāo)后的峰面積大小來研究它們對4種表面活性劑的萃取效果的影響。結(jié)果表明，將甲醇作為提取溶劑時，對于棉貼襯布加標(biāo)樣品，兩種萃取效率相差不大；而對于皮革加標(biāo)樣品，超聲萃取法的萃取效率更高，因此最終選擇超聲萃取法作為提取方法。

3.3.2 超聲波提取溶劑的選擇

試驗考察了水、甲醇、乙醇、乙腈、丙酮對皮革和棉貼襯布加標(biāo)樣品的提取效果。結(jié)果表明，以甲醇為提取溶劑萃取回收率最高，并且流動相也是甲醇，因此最終選擇甲醇作為提取溶劑。

3.3.3 超聲提取時間的影響

將皮革和棉貼襯布加標(biāo)樣品作為研究對象，采用甲醇作為萃取溶劑，分別萃取20min、30min、40min、50min、60min和70min，以研究萃取時間的影響。結(jié)果表明，對于皮革加標(biāo)樣品，超聲50min時萃取效果穩(wěn)定且最佳；對于棉貼襯布加標(biāo)樣品，超聲60min時萃取效果最好。綜合考慮，確定60min為最佳萃取時間。

3.3.4 超聲提取溫度的影響

試驗比較了溫度為30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃時的提取效率。結(jié)果表明，隨著超聲溫度的增加，4種烷基苯酚的回收率也隨之增加，當(dāng)提取溫度為70℃和80℃時，回收率最高，均在81.35%～104.02%，故最終選擇超聲溫度為70℃。

3.4 線性關(guān)系與檢出限

選取OP、NP和 HpP濃度為0.5mg/L～5mg/L（PeP濃度為5mg/L～50mg/L）之間的系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液進行測定，將質(zhì)量濃度(mg/L)、峰面積分別作為橫、縱坐標(biāo)，繪制出標(biāo)準(zhǔn)曲線，由此計算得到回歸方程，結(jié)果見表2。由表2中的數(shù)據(jù)可知，在相應(yīng)的濃度范圍內(nèi)，4種分析物的相關(guān)系數(shù)R2皆大于0.997，線性關(guān)系良好。分別以每種化合物信噪比S/N≥3和S/N≥10時的化合物添加濃度來確定方法的檢出限（LODs）和測定低限(LOQs)。向空白樣品中添加目標(biāo)物質(zhì)，按優(yōu)化的方案進行相應(yīng)處理，測得的LODs和LOQs見表2。

表2 4種表面活性劑標(biāo)準(zhǔn)曲線線性關(guān)系及檢出限與定量限

3.5 回收率與精密度

以皮革和棉貼襯布為空白樣品分別加入標(biāo)準(zhǔn)溶液進行加標(biāo)回收測定，每個水平的回收率試驗做7次平行，計算其回收率。結(jié)果如表3所示，4種烷基苯酚的平均回收率處于81.2%～97.7%之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）處于2.0%～7.7%之間。

表3 方法回收率試驗結(jié)果（n=7）

4 結(jié)論

本研究建立了超聲提取/高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定皮革和紡織品中4種烷基苯酚類表面活性劑的分析方法。在本文的測定條件下，能得到較好的標(biāo)準(zhǔn)曲線、回收率和精密度。