微波輔助萃取-氣質聯用法同時測定皮革及其制品中21種有害有機溶劑的殘留量

王成云，李心恬，唐麗莉，余侃，楊怡然，曾欣莉（.深圳出入境檢驗檢疫局工業品檢測技術中心，廣東深圳58067；.深圳職業技術學院，廣東深圳58055）

微波輔助萃取-氣質聯用法同時測定皮革及其制品中21種有害有機溶劑的殘留量

王成云1，李心恬1，唐麗莉1，余侃1，楊怡然1，曾欣莉2
（1.深圳出入境檢驗檢疫局工業品檢測技術中心，廣東深圳518067；2.深圳職業技術學院，廣東深圳518055）

建立了一種同時測定皮革及其制品中21種有害有機溶劑殘留量的氣相色譜/質譜聯用方法，該方法以甲醇為萃取溶劑，采用微波輔助萃取技術提取皮革及其制品中殘留的有害有機溶劑，提取產物經固相萃取柱凈化后，直接進行氣質聯用分析，外標法定量。21種有害有機溶劑的檢出限為0.02～0.10 mg/kg，方法的加標平均回收率為82.4%～94.7%，相對標準偏差為1.7%～4.9%。該方法簡單快速、靈敏度高、檢出限低，可完全滿足皮革及其制品中有害有機溶劑殘留量檢測工作的需要。應用該方法對市售皮革及其制品進行篩查，在部分樣品中檢出不同含量的多種目標分析物。

微波輔助萃?。粴赓|聯用；皮革；有害有機溶劑

1引言

乙二醇醚類有機溶劑、酰胺類有機溶劑和N-甲基吡咯烷酮（NMP）是三類廣泛使用的有機溶劑，在皮革工業中大量使用［1-3］，例如N，N-二甲基甲酰胺（DMF）和N，N-二甲基乙酰胺（DMA）大量用于皮革上色、皮革表面涂裝以及貼膜革和移膜革的生產；NMP大量用于皮革涂飾；乙二醇醚單甲醚（EGME）、乙二醇單乙醚（EGEE）、乙二醇單丁醚（EGBE）、二乙二醇二乙醚（DEGDEE）大量用于皮革處理劑中。這些有機溶劑可能會殘留在產品中，給消費者帶來潛在的危害。隨著科技的進步和生活水平的提高，人們對涉及環境安全和人體健康的化學品的使用越來越關注。對這三類有機溶劑的毒性所進行的大量研究表明［4-6］，NMP、部分乙二醇醚類有機溶劑和部分酰胺類有機溶劑會致癌、致畸變。為此，各國紛紛立法限制使用這些有機溶劑［7-12］，且限制使用的有機溶劑種類不斷增加，目前已有15種有機溶劑被限制使用，其中11種還被歐洲化學品管理局列入高關注物質（SVHC）清單。歐盟REACH法規規定，涉及SVHC的產品，如果在歐盟銷售，則其含量必須滿足限量要求，否則產品就會被要求召回，甚至不允許進入歐盟市場。

歐盟對這些有害有機溶劑的嚴厲限制嚴重阻礙了我國皮革及其制品的順利出口，為應對此技術性貿易壁壘，必須加強對皮革及其制品中有害有機溶劑殘留量的監控，因此非常有必要建立一種能同時測定包含15種限用有害有機溶劑在內的多種有機溶劑殘留量的分析方法。本文采用微波輔助萃取技術提取皮革及其制品中殘留的有害有機溶劑，提取產物經固相萃取柱凈化后進行GC/MS-SIM分析，建立了一種能同時測定21種有害有機溶劑的氣質聯用方法，并將其用于市售皮革及其制品中有害有機溶劑殘留量的篩查，在多種產品中檢出了不同含量的多種有害有機溶劑。

表1 21種有害有機溶劑

2試驗部分

2.1儀器與試劑

試驗中用到的儀器包括：Varian 3800-CP 1200氣質聯用儀（美國 Varian公司）；Retch SM 2000織物研磨儀（德國Retch公司）；ETHOS 1微波萃取儀（意大利Milestone公司）；

SmarVapor RE501旋轉蒸發儀（德國Dechem-Tech公司）；氮吹儀（青島?？苾x器有限公司）；硅膠固相萃取柱（美國Waters公司，1 g/6 mL）；0.22μm濾膜（美國Anpel公司）。

色譜純甲醇由美國Tedia公司提供，標準品均由德國Dr. Ehrenstorfer公司提供，相關信息見表1。用甲醇配制混合標準溶液儲備液，各組分的濃度見表1。分析純試劑乙腈、乙醇、甲醇、丙酮、正己烷、二氯甲烷、乙酸乙酯、乙醚、叔丁基甲醚、石油醚、四氫呋喃均由廣州化學試劑廠提供。

自制黑色牛皮革陽性樣品：采用浸漬-烘干-焙烘工藝制備，含有NMP、EGDEE、EGDBE、EGDME、DEGDME、DEGDEE等6種目標化合物。

2.2樣品前處理

用織物研磨儀將待測樣品研磨成粉末，稱取約1.0 g樣品，置于微波萃取管（材質為聚四氟乙烯）中，加入17 mL甲醇，微波萃取30 min，萃取溫度為85℃，冷卻至室溫后，過濾，用雞心瓶收集濾液，真空下旋轉蒸發至約5 mL，殘留液體轉移至硅膠固相萃取柱（用5 mL甲醇進行預活化處理）中，使其緩慢流出，收集流出液，液體流出速度控制為約2 滴/s，待濾液快流完時，用5 mL甲醇分多次淋洗固相萃取柱，繼續收集流出液。將流出液轉移至雞心瓶中，真空下旋轉蒸發至近干，再轉移至氮吹儀中，用干燥氮氣緩慢吹干。用1mL甲醇溶解殘留物，所得溶液用0.22 μm濾膜過濾后直接進行GC/MS-SIM分析。必要時，可進行適當稀釋。

2.3分析條件

2.3.1色譜條件

色譜柱：DB-Wax（60 m （0.25 mm（0.25 μm）；升溫程序：60℃保持2 min后，以20℃/min的速度升至220℃并保持10 min，再以 50℃/min升至245℃，保持2.5 min；載氣：氦氣（純度＞99.999%），流速為0.8 mL/min；進樣方式：脈沖分流進樣，進樣量為1.0 μL，進樣口溫度為230℃。

2.3.2質譜條件

溶劑延遲：6.2 min；傳輸線溫度：280℃；離子源溫度：220℃；四極桿溫度：150℃；電離方式：電子轟擊（EI）；電離能：70 eV；分析模式：全掃描定性，選擇離子定量，特征離子及其豐度比見表2。

表2目標化合物的特征離子及豐度比

3結果與討論

3.1分析條件的優化

氣相色譜分離時，由于被分離的組分在固定相和流動相中分配系數不同，通過在固定相和流動相之間的反復分配，最終實現各組分的分離。色譜柱的固定相的性質對分離效果影響顯著，NMP、酰胺類溶劑、乙二醇醚類溶劑的極性均較強，因此極性色譜柱的分離效果較好?？疾炝?種不同固定相及規格的色譜柱對21種目標化合物的分離效果，結果發現極性柱DB-Wax（60 m（0.25 mm（0.25 μm）的分離效果最好，可將21種目標化合物完全分離開來［13］。

進樣口溫度、離子源溫度、載氣流速和分流比均對譜峰面積有影響，經正交實驗優化，最終確定分析條件如下：進樣口和離子源溫度分別為230、200℃，載氣流速為0.8 mL/min，分流比為20∶1。在此條件下，對21種有害有機溶劑混標進行分析，得到圖1所示的選擇離子監測色譜圖，圖1中各組分的譜峰完全分離，譜峰峰形尖銳而對稱。

3.2凈化條件的優化

皮革基質十分復雜，大量的伴生雜質往往與目標分析物一起被萃取出來，如果不進行凈化處理，則會對目標分析物的測定造成嚴重的干擾。固相萃取柱凈化是皮革樣品凈化最常用的手段，經固相萃取柱凈化后，目標分析物的回收率受固相萃取柱的填料類型及容量、洗脫液的類型及體積、洗脫速度影響［13］。選用的固相萃取柱不僅要對每種組分均有令人滿意的回收率，且不能引入新的雜質。分別考察了Waters Sep-Pak Vac Silica柱（1 g/6 mL）、WatersSep-Pak Vac Silica柱（0.5 g/3 mL）、Agilent Bond Elut Si（1 g/6 mL）、Agilent Bon d Elut Al-N柱（0.5 g/3 mL）、Agilent Bond Elut C18柱（1 g/6 mL）、Supelclean LC-Si SPE柱（1 g/6 mL）、Supelclean LC-18 SPE柱（1 g/6 mL）、Supelclean LC-Ph SPE柱（0.5 g/3 mL）、Supelclean LC-Florisil SPE柱（1 g/6 mL）、Supelclean ENVI-18 SPE柱（0.5 g/3 mL）、Supelclean LC-18 SPE柱（0.5 g/3 mL）、CNWBond LC-C18柱（1 g/6 mL）、Anpelclean PA SPE柱（1 g/6 mL）、AccuBond Florisil PR柱（0.5 g/3 mL）、Varian Bond Elut SCX柱（0.5 g/3 mL）、Varian HF Bond Elut C18柱（2 g/12 mL）等16種固相萃取柱對21種有害有機溶劑混合標準溶液的回收率，發現 Waters Sep-Pak Vac Silica柱 （1 g/6 mL）的效果最好，各組分的回收率為92.4%～100.8%，且所得譜圖中無雜質峰出現。分別以不含目標分析物的牛皮革、羊皮革和豬皮革為空白基質，分別添加同一濃度的混合標準溶液，考察該固相萃取柱對實際樣品的回收率，結果發現，各組分的回收率為87.2%～93.1%，回收率令人滿意。采用該柱對1個市售皮革樣品萃取液進行凈化，并對經與未經凈化處理的萃取液進行GC/MS全掃描分析，對比所得譜圖，結果發現，經凈化后，譜圖中基本無雜質峰，而未經凈化時，譜圖中出現大量雜質峰。經優化，最終凈化處理條件如下：選擇 Waters Sep-Pak Vac Silica柱（1 g/6 mL）作為凈化柱，用5mL甲醇進行洗脫，洗脫時液體流出速度為2滴/秒。

圖1混標的選擇離子色譜圖峰的標注號同表4

3.3微波萃取條件的優化

微波萃取效率主要取決于所用萃取溶劑，此外，較長的萃取時間、較高的萃取溫度和較大的萃取壓力也有助于提高萃取效率。一般情況下，萃取溫度設定為比溶劑沸點高10～20℃。萃取溶劑體積一般為微波萃取管總體積的1/3，因此，對于每種萃取溶劑，其萃取溫度確定后，萃取壓力也隨之而定。在選擇萃取溫度時，應考慮萃取管本身能承受的最高溫度和最大壓力。本實驗中，所用萃取管材質為聚四氟乙烯，它可以承受260℃的高溫，能耐受50個大氣壓的高壓。本實驗中所用萃取溶劑的沸點均遠遠低于260℃，為盡量提高萃取效率，對于每種萃取溶劑，其萃取溫度均設定為比其沸點高20℃，而此時萃取管內壓力也遠遠小于50個大氣壓。

以甲醇為萃取溶劑，對自制黑色牛皮革陽性樣品進行微波輔助萃取，萃取時間分別為5、10、15、20、25、30、35、40、45、50 min，測定各條件下各組分的萃取量，并計算總萃取量，結果發現，隨著萃取時間的增加，總萃取量逐漸增加，并在30 min時達到最大值，萃取時間繼續增加時，總萃取量反而稍微下降，因此，萃取時間最終確定為30 min。

分別以甲醇、乙醇、乙醚、石油醚、叔丁基甲醚、丙酮、四氫呋喃、乙酸乙酯、乙酸乙酯/二氯甲烷（1∶1，V/V）、丙酮/正己烷（1∶1，V/V）、二氯甲烷、乙腈為萃取溶劑，對1個市售陽性樣品和1個自制陽性樣品進行萃取，測定各組分的萃取量，計算其總萃取量，以總萃取量來判斷各萃取溶劑的萃取效率，結果見表3。表3的數據表明，對于同一樣品中的不同組分，萃取量最大的溶劑各不相同。對于1#樣品，甲醇的總萃取量最大，對于2#樣品，丙酮/正己烷（1∶1，V/V）的總萃取量最大，甲醇次之。綜合考慮，選擇甲醇為萃取溶劑。微波萃取條件最終優化如下：以甲醇為萃取溶劑，85℃下微波萃取 30 min。

3.4線性關系和檢出限

用甲醇將混合標準溶液逐級稀釋，配制混合標準工作液，按上述方法進行測定，對于每個組分，均用峰面積（A）對其質量濃度（ρ）進行線性回歸，結果發現，在一定質量濃度（ρ）范圍內，峰面積（A）均與其質量濃度（ρ）線性相關，表4給出了各組分的線性關系。按公式LOD=3Sb/b計算各組分的檢出限（LOD），其中Sb為空白值標準偏差，b為方法校準曲線的斜率，各組分的檢出限為0.02～0.10 mg/kg。

3.5方法的回收率和精確度

以不含目標分析物的羊皮革為空白基質，分別添加3個不同濃度水平的混標溶液，每個濃度水平均制備9個平行樣，按上述方法進行測定，計算方法的平均回收率和相對標準偏差，實驗結果表明，21種有害有機溶劑的加標平均回收率為82.4%～94.7%，精確度（以相對標準偏差（RSD）計）為1.7%～4.9%。

3.6實際樣品測試

表3 12種溶劑的微波萃取效果（mg/kg）

表4方法的線性關系和檢出限（LOD）

圖2實際樣品的GC/MS-SIM圖1：DMF；2：EGBE；3：DEGEE；4：NMP；5：DEGBE

按本文建立的方法對市售皮革樣品進行測試，共測試512個樣品，其中皮革樣品161個（牛皮革76個、羊皮革53個、豬皮革32個），皮革制品351個（牛皮革制品243個、羊皮革制品53個、豬皮革制品29個），在39個樣品中檢出了DMA、NMP、 DMF、EGEE、DEGEE、TEGBE、EGBE、DEGBE、TEGME等9種不同含量的目標分析物。在這些被檢出的組分中，REACH法規限用物質有6種：EGBE、DMF、NMP、DMA、DEGBE、EGEE，SVHC物質有 4種：DMF、EGEE、NMP、DMA。各組分的檢出次數分別為1次（TEGME）、5次（DMA）、10次（NMP）、11次（TEGBE）、16次（EGEE）、16次（EGBE）、20次（DEGEE）、30次（DMF）、39次（DEGBE），檢出組分的含量為 3.1～454.2 mg/kg，含量最高的是DEGBE，其最大檢出值為454.2 mg/kg，該值雖然低于REACH法規的限量要求（1 000 mg/kg），但應引起高度重視。圖2是1個黑色牛皮二層革樣品的GC/MS-SIM圖，該樣品中檢出DEGBE、DEGEE、DMF、NMP、EGBE等 5種目標分析物，其含量分別為454.2、155.3、44.6、24.7、21.3 mg/kg。

4結論

為了監控皮革及其制品中有害有機溶劑的殘留量，建立了一種能同時測定21種有害有機溶劑氣質聯用方法。該方法以甲醇為萃取溶劑，微波萃取樣品中殘留的有害有機溶劑，萃取液經固相萃取柱凈化后進行氣質聯用分析。該方法簡便快速，檢測通量大，靈敏度高，檢出限為0.02～0.10 mg/kg，可用于皮革及其制品中有害有機溶劑殘留量的測定。

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Simultaneous Determination of the Residual Contents of 21 Harmful Organic Solvents in Leather and Leather Products by Gas Chromatography/Mass Spectrometry Combined with Microwave-assisted Extraction Technique

WANG Cheng-yun1，LI Xin-tian1，TANG Li-li1，YU Kan1，YANG Yi-ran1，ZENG Xin-li2
（1.The Testing and Technology Center for Industrial Products，Shenzhen Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau，Shenzhen 518067，China；2.Shenzhen Polytechnic，Shenzhen 518055，China）

An effective GC/MS method was established for the simultaneous determination of the residual contents of 21 kinds of harmful organic solvents in leather and leather products.Residual harmful organic solvents in leather and leather products were extracted using microwave-assisted extraction using methanol as the extraction solvent.The extracts were purified by a solid-phase extraction（SPE）column，and then analyzed by gas chromatography/mass spectrometry in selected ion monitoring mode（GC/MS-SIM）.The concentration of each target compound was calibrated by the external standard method.The limit of detection（LOD）of 21 harmful organic solvents varied from 0.02 mg/kg to 0.10 mg/kg.The spiked average recoveries changed from 82.4%to 94.7%while the relative standard deviation（RSD）changed from 1.7% to 4.9%.This method was simple，rapid，sensitive and accurate，which could completely satisfy the technical demand on the determination of residual harmful organic solvents in leather and leather products. The proposed method was applied in the screening of residual harmful organic solvents in commercial leather and leather products and several target compounds at different content levels were detected in some samples.

microwave-assisted extraction；gas chromatography/mass spectrometry（GC/MS）；leather；harmful organic solvent

國家質檢總局科研項目（2011IK105，2012IK119，2014IK163）

王成云（1969-），男，博士，研究員，主要從事消費品中有毒有害物質檢測工作。Tel：13025471235，E-mail：wangchengyun2009@126.com。