高效液相色譜串聯質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，擁有在自然環境中難以降解，在生物體內累積等特性。烷基酚聚氧乙烯醚（APEO）中，壬基酚聚氧乙烯醚(NPEO）最多，并且其降解產物壬基酚會干擾內分泌系統，損傷生殖系統，進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APEO限量的要求。因此對紡織品中APEO的即時、準確檢測就是必要的。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，超聲提取以提取時間短、需要有機溶劑量小、操作簡單等優點成為首選。測定方法主要有氣相色譜-質譜法、液相色譜-紫外檢測法、液相色譜-熒光檢測法、液相色譜-質譜法以及液相色譜串聯質譜法。

氣相色譜-質譜法的缺點是小分子的可測，大分子不易汽化，因此主要針對AP進行檢測；對大分子的APEO檢測則只能用液相色譜進行，反相液相色譜的缺點是不同聚合度的NPEO和OPEO作為一個峰共流出，使得單獨定性和定量都不準確；液相色譜-串聯質譜法則可以對NPEO和OPEO的不同聚合度單獨進行定性和定量，彌補了液相色譜的不足。 目前對紡織品中APEO的不同聚合度進行報道和研究的很少，本文通過對高中低三種不同聚合度的研究彌補了這方面空白。

本試驗采用超聲萃取的方法，優化了萃取溫度、萃取溶劑和萃取時間，運用高效液相色譜-串聯質譜法測定，建立了對紡織品中不同聚合度APEO的檢測方法。通過對前處理方法、液相色譜條件和串聯質譜等條件的優化，實現了APEO的高準確度、高精密度和高靈敏度的測定；通過對萃取液進行濃縮、定容至5mL，使得定量更加準確。

2 試驗部分

2.1 主要儀器及試劑

儀器：Agilent 1200LC-Agilent 6410安捷倫三重串聯四極桿質譜儀（美國安捷倫科技有限公司）；皮革切粒機；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型數顯控溫電熱套（北京中興偉業儀器有限公司）；全玻璃微孔過濾器（規格1000mL，天津津騰實驗設備有限公司）；RE-5299真空旋轉蒸發器（上海振捷試驗設備有限公司）；全玻璃微孔過濾器（規格1000mL，天津津騰實驗設備有限公司）；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）標準品（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）標準品（中國 BePure公司）；色譜級甲醇（迪馬科技有限公司）；色譜級乙酸銨（美國Thermo Fisher科技有限公司）；色譜級甲酸（美國Thermo Fisher科技有限公司）；試驗用水均為超純水。

2.2 標準品的配制

分別稱取適量各標準品，以色譜級甲醇為溶劑，定容至25mL棕色容量瓶，配制成質量濃度為1000μg/mL的標準儲備液。分別移取適當體積的各標準儲備液，配制混合標準儲備液。混合標準儲備液中NP4EO、NP7EO、NP8EO、NP9EO、NP10EO、OP5EO、OP9EO、OP10EO、OP12EO、OP13EO的質量濃度分別為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，得到混合標準工作液，按試驗所需依次將混合標準工作液稀釋到特定濃度。

2.3 試驗步驟

取代表性紡織品樣品，將其剪碎至5mm×5mm小片，混勻。準確稱取剪碎的樣品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）℃下超聲提取（60±5）min。用旋轉蒸發儀在35℃、200mbar將提取液濃縮、旋轉蒸發至2mL～3mL后，轉移至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，供高效液相色譜質譜/質譜儀測定。

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℃；進樣量：3μL；流動相A：0.01 mol/L乙酸銨溶液；流動相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

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

3 結果討論

3.1 色譜條件的選擇

3.1.1 色譜柱的優化

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）對烷基酚和烷基酚聚氧乙烯醚的分離效果。測試結果表明，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）上雖然可以實現完全分離，但是保留時間較長，壬基酚聚氧乙烯醚在0.8min后出現，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 流動相的優化

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種流動相體系梯度洗脫對APEO響應值和分離度的影響，響應值見圖1。

圖1 APEO的TIC MRM流動相比較

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

3. 1.3 流速的優化

分別嘗試了流速為0.2mL/min、0.35mL/min、0.5mL/min，流速為0.2mL/min時壬基酚和壬基酚聚氧乙烯醚峰寬加大，不利于積分；當流速為0.5mL/min時，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。當流速為0.35mL/min時，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APEO混合標準溶液進行測定，其色譜圖見圖2。

圖2 APEO的TIC MRM圖

3. 2 質譜條件的優化

通過單獨對APEO的單個物質進行優化，分別優化了OP5EO、OP9EO、OP10EO、OP12EO、OP13EO、NP4EO、 NP7EO、NP8EO、NP9EO、NP10EO的母離子和子離子，并且優化了對應離子對的裂解電壓和獲得較高子離子響應的碰撞電壓。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模式進行一級質譜掃描，找到APEO每個化合物對應的分子離子峰，以該分子離子峰為母離子進行Product Ion掃描，在母離子接近于0響應時的響應值最高的兩個離子作為定量和定性離子。APEO的定性、定量離子對MRM色譜圖見圖3。

圖3 APEO的MRM色譜圖

3.3 樣品前處理條件的選擇

3.3.1 萃取溫度的選擇

分別稱取1.0g加標樣品，用甲醇分別在30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃下超聲萃取1小時，結果如表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℃時的回收率是最低的，綜合考慮在50℃時萃取，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隨超聲時間變長而升高，必要時使用冰塊，控制超聲波中的水浴溫度在50℃。

表2 APEO的保留時間、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系

3.3.2 萃取溶劑的選擇

分別稱取1.0g加標樣品，根據常用溶劑的極性，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，試驗所得數據整理至表4。

由表4所得回收率可知，在50℃進行萃取試驗，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回收率的關系

3.3.3 萃取時間的選擇

分別稱取1.0g加標樣品，比較了萃取時間為20min、30min、50min、60min、80min、100min、120min時的回收率，試驗所得數據整理至表5。

由表5所得回收率可知，在50℃進行萃取試驗，隨著萃取時間的增加，NPEO和OPEO的回收率增加，NPEO和OPEO在60min處達到回收率最大，NPEO達到110%，OPEO達到107.5%，故選擇60min為萃取時間。

表5 萃取時間與APEO回收率的關系

3.4 線性方程、檢出限

選取不同濃度的APEO混合系列標準工作溶液進行測定，將質量濃度（μg/L）、峰面積分別作為橫、縱坐標，繪制出標準曲線。由此計算得到回歸方程。

由表6中的數據可知，在對應的濃度范圍內，10種分析物的相關系數R2皆大于等于0.9913，其線性關系良好。分別以每種物質信噪比S/N≥3時的物質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化合物，按方法進行響應處理，測得的檢出限見表6。

表6 APEO標準曲線線性關系及檢出限

3.5 回收率和精密度

對同一沒有檢出APEO的白色棉布樣品中添加3個高中低不同濃度水平的APEO混合標準品溶液，加標樣品吸附完全、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，每個水平單獨測定5次，結果見表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%，相對標準偏差為2.08%～7.64%。

表7 APEO方法的回收率和精密度數據

3.6 樣品測定

利用所建立方法對白色棉布、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APEO限量做出規定的有STANDARD 100 by OEKO-TEX 2019，而我國對APEO并沒有做出限量的規定，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 結論

運用超聲提取方法，采用液相色譜質譜聯用分析方法，XDB-C18 (2.1mm×50mm，1.8μm)色譜柱，優化液相色譜和質譜條件，通過對萃取溫度、萃取溶劑和萃取時間的優化，能夠對紡織品中不同聚合度的APEO殘留量進行精確定性和定量，建立了利用液質聯用技術測定紡織品中APEO含量的分析方法。本方法具有簡便、快捷，在6min內測定結果準確的特點。在49.60μg/L～1152.00μg/L濃度范圍內具有良好的線性關系，10種APEO相關系數大于0.9913，加標回收率在80.02%～110.23%之間，相對標準偏差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]，同時為我國以后對APEO限量值的頒布提供試驗數據支持。