高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法測定紡織品中不同聚合度的烷基酚聚氧乙烯醚

文/蔚彪 馮徐根 孫敬 唐小芳

1 引言

烷基酚聚氧乙烯醚( APEO) 是一種重要的聚氧乙烯型非離子表面活性劑，是印染助劑中最常用的主要原料之一，擁有在自然環(huán)境中難以降解，在生物體內(nèi)累積等特性。烷基酚聚氧乙烯醚（APEO）中，壬基酚聚氧乙烯醚(NPEO）最多，并且其降解產(chǎn)物壬基酚會(huì)干擾內(nèi)分泌系統(tǒng)，損傷生殖系統(tǒng)，進(jìn)而影響生物的生存和繁殖。STANDARD 100 by OEKO-TEX 2019[1]版中附錄4 限定殘余表面活性劑總量小于100mg/kg，與2018版保持一致，沒有提高對(duì)APEO限量的要求。因此對(duì)紡織品中APEO的即時(shí)、準(zhǔn)確檢測就是必要的。其提取方式主要有索氏提取法[2-4]、快速溶劑萃取[5]、超聲提取法[6-9]等，超聲提取以提取時(shí)間短、需要有機(jī)溶劑量小、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)成為首選。測定方法主要有氣相色譜-質(zhì)譜法、液相色譜-紫外檢測法、液相色譜-熒光檢測法、液相色譜-質(zhì)譜法以及液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法。

氣相色譜-質(zhì)譜法的缺點(diǎn)是小分子的可測，大分子不易汽化，因此主要針對(duì)AP進(jìn)行檢測；對(duì)大分子的APEO檢測則只能用液相色譜進(jìn)行，反相液相色譜的缺點(diǎn)是不同聚合度的NPEO和OPEO作為一個(gè)峰共流出，使得單獨(dú)定性和定量都不準(zhǔn)確；液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法則可以對(duì)NPEO和OPEO的不同聚合度單獨(dú)進(jìn)行定性和定量，彌補(bǔ)了液相色譜的不足。 目前對(duì)紡織品中APEO的不同聚合度進(jìn)行報(bào)道和研究的很少，本文通過對(duì)高中低三種不同聚合度的研究彌補(bǔ)了這方面空白。

本試驗(yàn)采用超聲萃取的方法，優(yōu)化了萃取溫度、萃取溶劑和萃取時(shí)間，運(yùn)用高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定，建立了對(duì)紡織品中不同聚合度APEO的檢測方法。通過對(duì)前處理方法、液相色譜條件和串聯(lián)質(zhì)譜等條件的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了APEO的高準(zhǔn)確度、高精密度和高靈敏度的測定；通過對(duì)萃取液進(jìn)行濃縮、定容至5mL，使得定量更加準(zhǔn)確。

2 試驗(yàn)部分

2.1 主要儀器及試劑

儀器：Agilent 1200LC-Agilent 6410安捷倫三重串聯(lián)四極桿質(zhì)譜儀（美國安捷倫科技有限公司）；皮革切粒機(jī)；電子天平（梅特勒-托利多儀器上海有限公司）；索氏提取裝置；SXKW型數(shù)顯控溫電熱套（北京中興偉業(yè)儀器有限公司）；全玻璃微孔過濾器（規(guī)格1000mL，天津津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司）；RE-5299真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器（上海振捷試驗(yàn)設(shè)備有限公司）；全玻璃微孔過濾器（規(guī)格1000mL，天津津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司）；0.22μm、13cm、 200/pkg尼龍過濾膜（迪馬科技有限公司）。

試劑：辛基酚聚氧乙烯醚（OP5EO、OP9EO、OP10EO、OP12EO、OP13EO）（CAS No.：9036-19-5，9002-93-1,9002-93-1）標(biāo)準(zhǔn)品（中國 BePure公司）；壬基酚聚氧乙烯醚（NP4EO、NP7EO NP8EO NP9EO NP10EO）（CAS No.：68412-54-4，127087-87-0,9016-45-9）標(biāo)準(zhǔn)品（中國 BePure公司）；色譜級(jí)甲醇（迪馬科技有限公司）；色譜級(jí)乙酸銨（美國Thermo Fisher科技有限公司）；色譜級(jí)甲酸（美國Thermo Fisher科技有限公司）；試驗(yàn)用水均為超純水。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)品的配制

分別稱取適量各標(biāo)準(zhǔn)品，以色譜級(jí)甲醇為溶劑，定容至25mL棕色容量瓶，配制成質(zhì)量濃度為1000μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。分別移取適當(dāng)體積的各標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，配制混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液?；旌蠘?biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液中NP4EO、NP7EO、NP8EO、NP9EO、NP10EO、OP5EO、OP9EO、OP10EO、OP12EO、OP13EO的質(zhì)量濃度分別為1272.0μg/mL、1252.0μg/mL、1252.0μg/mL、1440.0μg/mL、1440.0μg/mL、1300.0μg/mL、1240.0μg/mL、1240.0μg/mL、1240.0μg/mL、1240μg/mL。用甲醇將其稀釋1000倍，得到混合標(biāo)準(zhǔn)工作液，按試驗(yàn)所需依次將混合標(biāo)準(zhǔn)工作液稀釋到特定濃度。

2.3 試驗(yàn)步驟

取代表性紡織品樣品，將其剪碎至5mm×5mm小片，混勻。準(zhǔn)確稱取剪碎的樣品1.0 g（精確至0.01g），置于50 mL離心管中，加入30 mL甲醇，在（50±2）℃下超聲提?。?0±5）min。用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀在35℃、200mbar將提取液濃縮、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至2mL～3mL后，轉(zhuǎn)移至5mL容量瓶，用2mL甲醇淋洗球形瓶，移入容量合并，用甲醇定容至5mL，搖勻，過0.22μm濾膜后，供高效液相色譜質(zhì)譜/質(zhì)譜儀測定。

2.4 LC-MS/MS工作條件

色譜柱：Aglient Zorbax EclipseXDB C18(2.1mm×50mm×1.8μm)；流速：0.35mL/min；柱溫：35℃；進(jìn)樣量：3μL；流動(dòng)相A：0.01 mol/L乙酸銨溶液；流動(dòng)相B：甲醇；APEO采相同梯度洗脫條件，如表1所示。

表1 梯度洗脫條件

質(zhì)譜條件：電噴霧離子源（ESI）。離子化模式：負(fù)模式。毛細(xì)管電壓：4000V。霧化氣壓力：40psi。干燥器流量：9L/min。干燥器溫度：350℃。

3 結(jié)果討論

3.1 色譜條件的選擇

3.1.1 色譜柱的優(yōu)化

在同樣的色譜條件下分別比較了安捷倫XDB-C18柱（2.1mm×50mm，1.8μm）、安捷倫XDB-C18柱（4.6mm×50mm，1.8μm）、安捷倫Eclipse Plus C18柱（4.6mm×150mm，3.5μm）和ZORBAX NH2柱（4.6mm×150mm，5μm）對(duì)烷基酚和烷基酚聚氧乙烯醚的分離效果。測試結(jié)果表明，壬基酚聚氧乙烯醚和辛基酚聚氧乙烯醚正離子掃描模式下在安捷倫XDB-C18（4.6mm×50mm，1.8μm）柱上無法完全分離，分離度較差；在安捷倫Eclipse Plus C18柱（4.6mm×150mm，3.5μm）和ZORBAX NH2柱（4.6mm×150mm，5μm）上雖然可以實(shí)現(xiàn)完全分離，但是保留時(shí)間較長，壬基酚聚氧乙烯醚在0.8min后出現(xiàn)，辛基酚聚氧乙烯醚完全洗脫出來需要29min；在安捷倫XDB-C18（2.1mm×50mm，1.8μm）柱上可以完全分離，分離度較好，而且5min內(nèi)完全洗脫出來，峰形好，因此選擇XDB-C18（2.1mm×50mm，1.8μm）柱作為分離柱。

3.1.2 流動(dòng)相的優(yōu)化

本文分別比較了0.01 mmol/L乙酸銨-甲醇、0.1%甲酸溶液-甲醇和水-甲醇3種流動(dòng)相體系梯度洗脫對(duì)APEO響應(yīng)值和分離度的影響，響應(yīng)值見圖1。

圖1 APEO的TIC MRM流動(dòng)相比較

結(jié)果顯示，以0.1%甲酸溶液-甲醇等梯度洗脫時(shí)的響應(yīng)值較低，TIC MRM峰高1.5×104cps，以水-甲醇梯度洗脫時(shí)，烷基酚和烷基酚聚氧乙烯醚的響應(yīng)值較低，TIC峰的響應(yīng)值在2.2×104cps；而采用0.01 mmol/L乙酸銨-甲醇進(jìn)行梯度洗脫，APEO的響應(yīng)值最大，因此選擇乙酸銨-甲醇作為流動(dòng)相進(jìn)行梯度洗脫。

3. 1.3 流速的優(yōu)化

分別嘗試了流速為0.2mL/min、0.35mL/min、0.5mL/min，流速為0.2mL/min時(shí)壬基酚和壬基酚聚氧乙烯醚峰寬加大，不利于積分；當(dāng)流速為0.5mL/min時(shí)，辛基酚和壬基酚，辛基酚聚氧乙烯醚和壬基酚聚氧乙烯醚分離度過小，無法分開。當(dāng)流速為0.35mL/min時(shí)，辛基酚和壬基酚，辛基酚聚氧乙烯醚和壬基酚聚氧乙烯醚分離度最佳，因此流速采用0.35mL/min。按照色譜條件對(duì)APEO混合標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測定，其色譜圖見圖2。

圖2 APEO的TIC MRM圖

3. 2 質(zhì)譜條件的優(yōu)化

通過單獨(dú)對(duì)APEO的單個(gè)物質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化，分別優(yōu)化了OP5EO、OP9EO、OP10EO、OP12EO、OP13EO、NP4EO、 NP7EO、NP8EO、NP9EO、NP10EO的母離子和子離子，并且優(yōu)化了對(duì)應(yīng)離子對(duì)的裂解電壓和獲得較高子離子響應(yīng)的碰撞電壓。確定了檢測的特征離子m/z。

APEO采用正離子模式掃描。采用MS2 SCAN模式進(jìn)行一級(jí)質(zhì)譜掃描，找到APEO每個(gè)化合物對(duì)應(yīng)的分子離子峰，以該分子離子峰為母離子進(jìn)行Product Ion掃描，在母離子接近于0響應(yīng)時(shí)的響應(yīng)值最高的兩個(gè)離子作為定量和定性離子。APEO的定性、定量離子對(duì)MRM色譜圖見圖3。

圖3 APEO的MRM色譜圖

3.3 樣品前處理?xiàng)l件的選擇

3.3.1 萃取溫度的選擇

分別稱取1.0g加標(biāo)樣品，用甲醇分別在30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃下超聲萃取1小時(shí)，結(jié)果如表3。

由表3所得回收率可知，在30℃至70℃所得回收率都大于80%，80℃時(shí)的回收率是最低的，綜合考慮在50℃時(shí)萃取，NPEO和OPEO所得的回收率最大，故選擇50℃為萃取溫度。需要注意的是由于超聲波萃取溫度會(huì)隨超聲時(shí)間變長而升高，必要時(shí)使用冰塊，控制超聲波中的水浴溫度在50℃。

表2 APEO的保留時(shí)間、定性離子信息、碎裂電壓、碰撞能量和極性 %

表3 萃取溫度與回收率的關(guān)系

3.3.2 萃取溶劑的選擇

分別稱取1.0g加標(biāo)樣品，根據(jù)常用溶劑的極性，本方法比較了乙腈、甲醇、正己烷、甲基叔丁基甲醚、四氫呋喃5種萃取溶劑，試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)整理至表4。

由表4所得回收率可知，在50℃進(jìn)行萃取試驗(yàn)，NPEO比OPEO的回收率高，乙腈、甲醇的回收率都大于80%，而且甲醇的回收率都大于100%，故選擇甲醇為萃取溶劑。

表4 萃取溶劑與APEO回收率的關(guān)系

3.3.3 萃取時(shí)間的選擇

分別稱取1.0g加標(biāo)樣品，比較了萃取時(shí)間為20min、30min、50min、60min、80min、100min、120min時(shí)的回收率，試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)整理至表5。

由表5所得回收率可知，在50℃進(jìn)行萃取試驗(yàn)，隨著萃取時(shí)間的增加，NPEO和OPEO的回收率增加，NPEO和OPEO在60min處達(dá)到回收率最大，NPEO達(dá)到110%，OPEO達(dá)到107.5%，故選擇60min為萃取時(shí)間。

表5 萃取時(shí)間與APEO回收率的關(guān)系

3.4 線性方程、檢出限

選取不同濃度的APEO混合系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液進(jìn)行測定，將質(zhì)量濃度（μg/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(jì)算得到回歸方程。

由表6中的數(shù)據(jù)可知，在對(duì)應(yīng)的濃度范圍內(nèi)，10種分析物的相關(guān)系數(shù)R2皆大于等于0.9913，其線性關(guān)系良好。分別以每種物質(zhì)信噪比S/N≥3時(shí)的物質(zhì)添加濃度來確定方法的檢出限。向空白沒有檢出APEO的白色棉布樣品添加目標(biāo)化合物，按方法進(jìn)行響應(yīng)處理，測得的檢出限見表6。

表6 APEO標(biāo)準(zhǔn)曲線線性關(guān)系及檢出限

3.5 回收率和精密度

對(duì)同一沒有檢出APEO的白色棉布樣品中添加3個(gè)高中低不同濃度水平的APEO混合標(biāo)準(zhǔn)品溶液，加標(biāo)樣品吸附完全、過夜，采用以上前處理和LC-MS/MS方法測定方法的回收率和精密度，每個(gè)水平單獨(dú)測定5次，結(jié)果見表7。

從表7可以看出，在不同添加水平下， APEO的回收率為80.02%～110.23%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.08%～7.64%。

表7 APEO方法的回收率和精密度數(shù)據(jù)

3.6 樣品測定

利用所建立方法對(duì)白色棉布、黑色羊毛、羽絨面料、床單面料、兒童牛仔褲等43批樣品進(jìn)行檢測，其中7批檢出NPEO，3批檢出OPEO和NPEO，OPEO的含量在0.256mg/kg～6.48mg/kg之間，NPEO的含量在0.69mg/kg～165.53mg/kg之間，APEO的含量在1.32mg/kg～168.78mg/kg之間。目前紡織品中對(duì)APEO限量做出規(guī)定的有STANDARD 100 by OEKO-TEX 2019，而我國對(duì)APEO并沒有做出限量的規(guī)定，本方法按照OEKO-TEX的100mg/kg為限量值，共有3批超出限量值，6.9%不合格。

4 結(jié)論

運(yùn)用超聲提取方法，采用液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用分析方法，XDB-C18 (2.1mm×50mm，1.8μm)色譜柱，優(yōu)化液相色譜和質(zhì)譜條件，通過對(duì)萃取溫度、萃取溶劑和萃取時(shí)間的優(yōu)化，能夠?qū)徔椘分胁煌酆隙鹊腁PEO殘留量進(jìn)行精確定性和定量，建立了利用液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)測定紡織品中APEO含量的分析方法。本方法具有簡便、快捷，在6min內(nèi)測定結(jié)果準(zhǔn)確的特點(diǎn)。在49.60μg/L～1152.00μg/L濃度范圍內(nèi)具有良好的線性關(guān)系，10種APEO相關(guān)系數(shù)大于0.9913，加標(biāo)回收率在80.02%～110.23%之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差2.43%～7.64%，最低檢出限為2.48 μg/L，滿足了目前OEKO-TEX檢測限量的要求[10]，同時(shí)為我國以后對(duì)APEO限量值的頒布提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。