高效液相色譜串聯光譜及質譜測定紡織品中35種有害染料

＊鞠恒強張美玲

（1.青島市華測檢測技術有限公司 山東 266101 2.萊茵技術-商檢（青島）有限公司 山東 266100）

高效液相色譜串聯光譜及質譜測定紡織品中35種有害染料

＊鞠恒強1張美玲2

（1.青島市華測檢測技術有限公司 山東 266101 2.萊茵技術-商檢（青島）有限公司 山東 266100）

采用高效液相色譜-二極管陣列檢測器-質譜（HPLC-DAD-MS）快速測定紡織品中的35種有害染料。研究設計丙酮快速溶劑提取法的提取效率是超聲波提取法的2.4～12.3倍，色譜柱為Agilent ZORBAX SB-C18 narrow-bore column 2.1 x 50mm，比150mm（5μm）色譜柱分析時間縮短了四分之三，比100mm（1.8μm）色譜柱分析時間縮短了三分之一，極大的提高了分析效率。以乙腈-0.01mol/L乙酸銨（含0.1%甲酸）溶液作為該35種染料化合物的流動相，獲得了最優的色譜峰及質譜峰。該方法中，35種有害染料的檢出限為2.7mg/kg～18.15mg/L，線性相關系數都大于0.995，平均回收率為70%～110%，相對標準偏差（RSD）均小于10%，可以滿足紡織品中多種致癌染料同時檢測的需要。

高效液相色譜串聯質譜；35種有害染料；快速溶劑提取；光譜分析；紡織品

紡織品在日常生活中有著廣泛的應用領域，如衣服、鞋帽、家紡用品、毛絨玩具等，是生活中必不可少的用品。而紡織品中的有毒有害物質可以通過皮膚接觸、眼睛接觸、舔食或吸入等方式進入人體，從而對人體造成傷害。在染色過程中，染料分子通過吸附、擴散等多種化學或物理處理，從染液轉移到被染物上而使之染色。目前，已經證實存在多種可誘發人體癌變或引起人體皮膚、黏膜或呼吸道過敏的致癌和致敏染料。由于致敏致癌染料的嚴重危害，包括中國在內的許多國家和世界權威組織相繼頒布了嚴格的法規和技術標準進行限制。

目前，致敏致癌等有毒有害染料的檢測一般采用薄層色譜法、高效液相色譜法、離子對色譜法、液相色譜-質譜法和氣相色譜-質譜法等。德國標準DIN54231∶2005[5]，規定用超聲波輔助甲醇方法提取紡織品中的染料，用HPLCDAD-MS檢測紡織品中的分散染料。本文在此基礎上進一步優化萃取步驟及色譜分析條件，選用50mm（1．8μm）色譜柱獲得了較好的分離度，縮短了分析時間，根據染料的光譜吸收特征和質譜的結構信息進行準確測定，技術指標符合定量定性分析方法，可以滿足紡織品中有毒有害染料的檢測要求。

1.實驗部分

(1)儀器與試劑

Agilent高效液相色譜儀-二極管陣列檢測器-單四極桿質譜聯用儀（Agilent LC1260-6410），配有2μLDAD流通池，ES-API大氣壓電噴霧離子源，Dionex ASE 320快速溶劑萃取儀，0．22μm聚四氟乙烯針式過濾器。

35種分散性染料（見表1）均購自德國Dr． Ehrenstorfer，丙酮（色譜純，德國Merk），甲醇（色譜純，德國Merck），乙腈（色譜純，德國Merck），乙酸銨（色譜純，美國Sigma公司），甲酸（色譜純，德國Merck），水（MiliQ系統純水制備）。

序保留時間 準分子離子 DAD號 染料名稱 CAS號 分子式15cm長5cm長 正離 負離 檢測色譜柱 色譜柱 子 子 波長1 分散藍1 2475-45-8 C14H12N4O1 2.5 0.858 268 / 615 2 分散藍3 2475-46-9 C17H16N2O3 5.1 1.688 297 / 615

表1 35種有害分散性染料的特征離子和光譜特征吸收波長

(2)標準溶液的配置

準確稱取各種染料的標準物質，用甲醇配制得到濃度為500mg/L的標準儲備溶液，該溶液儲存在-18℃±2℃下避光保存。將染料用甲醇試劑配制成濃度為10mg/L混合溶液，包含表1的35種有害染料。該溶液在0℃-4℃下避光保存。

(3)樣品前處理

對于均勻單一顏色的樣品：在樣品的不同部位取樣。對于多種顏色和有圖案的樣品：按照成品的顏色比例，均勻取樣。如果分析的樣品是成品，則樣品的各個部分要按比例取樣。取樣后將樣品裁剪成5mm×5mm，并混合均勻。

將制備好的樣品稱取1g±0．01g，放入快速溶劑萃取儀中，溫度120℃，壓力10．34MPa，用丙酮靜態萃取15min，用60%的溶劑快速沖洗樣品，100s氮氣吹掃萃取池。萃取完后，35℃下水浴減壓濃縮至近干，用甲醇溶解轉移至10mL容量瓶中，并用甲醇定容至刻度，搖勻，用0．22μm PTFE針式過濾器將萃取液過濾到2mL的樣品瓶里，待上HPLC-DAD/MSD分析測試。

(4)色譜條件

色譜柱：Agilent ZORBAX SB-C18 narrow-bore column (2．1x50mm，1．8μm)，帶有0．3μm1290 infinity LC在線過濾器。

35種染料物質的流動相，對于表1中1-35的染料物質：A為乙腈溶液，B為含0．1%甲酸的0．01mol/L的乙酸銨溶液。梯度洗脫程序：0～3min內，流動相A從40%增至85%，3～4min內，流動相A從85%增至98%，并保持2min，流動相A在6．5min變為40%，并保持至10min。柱溫40℃，流速0．4mL/min，進樣量2μL。樣品經色譜柱分離后進入DAD光譜檢測器，再直接導入帶有大氣壓電噴霧離子源接口的質譜儀。

(5)光譜條件

掃描速率為40Hz，二極管陣列檢測器波長采集范圍為190-700nm，檢測波長為422nm、570nm、509nm、615nm。

(6)質譜條件

大氣壓電噴霧離子源，表1的35種染料物質用正離子SIM模式，噴霧電壓45psi，干燥氣為氮氣（99．999%），流速為12L/min，溫度為350℃，裂解電壓為120V。35種染料物質的質譜分析參數見表1。

2.結果與討論

(1)提取方法的選擇

要完全提取纖維中的染料，需要在相應的條件下進行萃取。丙酮對分散性染料有很好的溶解作用，且對于化學合成纖維有很好的溶脹作用，因此在高溫高壓下能夠很好的剝離纖維上的染料。本文采用丙酮作為溶劑在快速溶劑萃取儀中進行萃取得到了很好的提取效果。

將三塊陽性樣品分別用超聲波提取法和丙酮快速溶劑提取法進行平行6次測定，平均結果顯示丙酮快速溶劑提取法檢測值是超聲法檢測值的2．4～12．3倍，表明本文的丙酮快速溶劑提取法提取效率更高。本方法的相對偏差在3．1%～5．6%，均小于10%，表明本方法的重現性較好。

(2)色譜柱的選擇：

采用Agilent ZORBAX SB-C18 narrow-bore column 2．1x50mm，1．8μm色譜柱，可獲得較高的分離度和靈敏度。圖1中的3組圖譜，顯示出了濃度為1mg/L的35種染料物質的HPLC-DAD色譜圖。由圖1中可以看出35種混合物都實現了較好的分離。采用此50mm（1．8μm）長色譜柱，對于35種染料物質每次進樣分析時間為10min，有效提高了分析速度，比DIN54231∶2005中150mm（5μm）色譜柱的40min分析時間縮短了四分之三，比100mm（1．8μm）色譜柱的15min分析時間縮短了三分之一，極大的提高了分析效率。結果表明，35種染料化合物在該50mm（1．8μm）色譜柱下獲得了理想的分離分析效果。

圖1 35種染料物質HPLC-DAD圖譜

(3)流動相的選擇

分別考察了甲醇-水，乙腈-水，甲醇-乙酸銨溶液，乙腈-0．01mol/L乙酸銨溶液，乙腈-0．01mol/L乙酸銨（含0．1%甲酸）溶液等對染料化合物的色譜分離效果和離子化程度影響的比較。結果表明，以乙腈-0．01mol/L乙酸銨（含0．1%甲酸）溶液作為35種染料化合物分析流動相時，H+有助于這些染料化合物的電離，獲得了最優的色譜峰及質譜峰。選擇梯度洗脫方式，通過優化流動相的洗脫條件，可以很好的實現35種染料化合物的有效分離。

(4)光譜及質譜檢測分析

表1中的35種染料化合物，其中包括分散性染料、堿性染料、酸性染料、直接染料等多種類型的染料，用DAD對35種化合物在190-700nm的光譜范圍內進行掃描并采集其數據，利用保留時間及光譜圖進行定性。對4,4’-二(二甲胺基)-4”-(甲氨基)三苯甲基乙醇根據表1中提供的特征吸收波長處檢測到的色譜圖進行定量分析。其余的34種染料化合物用MS進行定量分析。

由于液相的單四極桿質譜是軟電離模式，所以經電離后的離子，是經過加上或者減去一個質子形成的準分子離子峰。表1中的1-32、34和35染料化合物屬于[M+H]+準分子離子，需要在大氣壓電噴霧離子源的正模式條件下進行檢測。

(5)線性范圍和檢出限

分別逐級稀釋三組混合標準工作溶液，得到濃度為0．3mg/L、0．5mg/L、1．0mg/L、1．5mg/L和2．0mg/L的混合標準工作溶液，供HPLC-DAD-MS測定，繪制標準工作曲線，相關系數均大于0．995；空白基質中加入低濃度的標準物質，按照上述最佳分析步驟進行前處理，用HPLC-DAD-MS進行測試，根據3倍信噪比和10倍信噪比分別計算檢出限和定量限顯示所有物質的定量限均低于方法檢出限5mg/kg。

(6)回收率和精密度

以不含本文中的35種染料的空白樣品為基質，以標準加入法進行回收率試驗，添加濃度分別為0．3mg/L、1mg/ L、2mg/L，將35種染料標準物質（2．2中）分別加入到1．0g的空白基質中，重復測量三次，試驗測得在低、中、高的3個添加水平范圍內的平均回收率為70%～110%，計算每個樣品的相對標準偏差，結果均小于10%。

(7)樣品測定

將本方法應用于實驗室日常的分析中，根據保留時間和光譜進行定性分析，用MS進行定量分析（除表1中33號物質外，33號物質需要用色譜圖進行定量分析）。通過測試1000多個紡織品樣品統計，常檢出的染料化合物有分散黃23、分散橙37/76、分散藍35a、分散藍35b、分散黃3、分散黃9、分散橙149。其中分散黃23已經明確可以分解出4-氨基偶氮苯。所以如果在確認分散黃23時有干擾，可以看一下該樣品中是否有4-氨基偶氮苯的檢出，從側面確定是否是分散黃23。但并不是所有的4-氨基偶氮苯都是由分散黃23分解得到的。

3.結論

本文采用HPLC-DAD-MS的方法，通過優化色譜柱及流動相等色譜分析條件，采用乙腈-0．01mol/L乙酸銨（含0．1%甲酸）溶液作為35種染料化合物的流動相，以Agilent ZORBAX SB-C18 narrow-bore column 2．1x50mm (1．8μm)為色譜柱，獲得了最優的色譜峰及質譜峰。可準確地測定紡織品中的35種有害染料。大大縮短了分析時間，方法快速、高效、準確，可適用于目前紡織品中多種可萃取染料的同時檢測。

[1]陳勇,徐艷艷,劉斌斌等．Textile Dyeing and Finishing Journal(染整技術)[J],2011,33(3):40．

[2]Chen Shi-neng(陳士能)． Encyclopedia of Chinese Chemical Products．Beijing: Chemical Industry Press(中國化工產品大全．北京．化學工業出版社)[M],1998: 859．

[3]He Jin-xin(何瑾馨)． The Chemistry of Dyes． Beijing: China Textile & Apparel Press(染料化學．北京．中國紡織出版社) [M],2009: 11．

[4]Berger C,Muslmani M,Brandao F M,Foussereau J．Contact Dermatitis[J],1984,10(3):154．

[5]DIN 54231: 2005．Textiles-Detection of disperse dyestuffs [S]．

[6]GB/T 20382-2006．Textiles-Determination of carcinogenic dyestuffs [S]．

[7]GB/T 20383-2006．Textiles-Determination of allergenousdyestuffs [S]．

[8]Garrigós M C,Reche F,Marín M L,Pernías K,Jiménez A． J．Chromatogr． A[J]． 2002,963(1-2): 427．

[9]Ding You-chao(丁友超),Cai Jian-he(蔡建和),Yang Jin-fu(楊錦富)，Cao Xi-zhong(曹錫忠)，Yang An-nan(楊安南)． Dyeing and Finishing(印染)[J],2008,34(15): 38．

[10]GB/T 17592-2006．Textiles-Determination of the Banned Azo-Colourants [S]．

鞠恒強（1982～），男，青島市華測檢測技術有限公司，研究方向：食品及消費品檢測工作。

(責任編輯王恒）

High Performance Liquid Chromatography Tandem Spectrum and 35 Kinds of Harmful Dyes in the Textile of Mass Spectrometry Determination

Ju Hengqiang1, Zhang Meiling2
(1.Centre Testing International (Qingdao) Co., Ltd, Qingdao 266101 2. TUV Rheinland / CCIC (Qingdao) Co., Ltd., Qingdao 266100)

Adopting the HPLC-DAD-MS to take rapid determination of the 35 kinds of harmful dyes in textiles. The study result shows that the extraction efficiency of acetone rapid solvent extraction method is 2.4 to 12.3 times of that of ultrasonic extraction method and the chromatographic column is Agilent ZORBAX SB-C18 narrow-bore column 2.1 x 50mm and it has shortened the analysis time of 150mm（5μm）chromatographic column by three-quarter and has shortened the analysis time of 100mm（1.8μm）chromatographic column by one third, which has improved the analysis efficiency greatly. Take the acetonitrile -0.01mol/L ammonium acetate (containing 0.1% formic acid) as the mobile phase of these 35 kinds of dye compounds, which has got the most excellent peaks and mass spectral peak. In this method, the detection limit of the 35 kinds of harmful dyes is between 2.7mg / kg ～18.15mg / L and the linear correlation coefficient is all bigger than 0.995, besides, the average recovery rate is between 70%-110% and the relative standard deviation (RSD) is all less than 10%，which can meet the need of testing variety of carcinogenic dyes in textiles simultaneously.

High Performance Liquid Chromatography Tandem Mass Spectrometry；35 kinds of harmful dyes；accelerated solvent extraction； spectrum analysis；textile

O657.63

A