一次性染色口罩中有害染料的快速測定

黃啟英，丁友超，周宇航，周 佳，3，蔣潔蓉，湯 娟，3，王曉瓊，錢 凱

（1.江蘇省紡織產品質量監督檢驗研究院，江蘇南京 210007；2.南京海關工業產品檢測中心，江蘇南京 210019；3.南京金檢檢驗有限公司，江蘇南京 210019）

在疫情環境下，口罩對人們來說并不陌生。市場上的口罩有很多種，特別是帶有各種圖案的大紅色網紅口罩很是喜慶。鑒于時尚原因，很多商家在口罩的制造過程中想盡各種辦法增加時尚元素。鮮艷的顏色非常吸引人，人們不再滿足于醫用口罩的單一色彩，轉而喜歡購買五顏六色的口罩，既有防御作用又有時尚效果。

染料分為天然染料和合成染料［1］，研究表明，禁用的偶氮染料對人、動物、環境等都會造成不可逆轉的損傷［2-4］。歐盟Eco label（EU 2002/371/EC）和生態紡織品標簽STANDARD 100 by OEKO-TEX［5］都要求紡織品中不得檢出有害染料。有些口罩印花需要使用很多染料，其中的有害染料，特別是口罩包邊處使用的有害染料直接接觸人體的口、鼻，將直接危害人體健康。目前口罩中的染料大部分參考紡織品中的染料測定，但現有的紡織品染料檢測方法對口罩中染料的提取作用不明顯，可能存在漏檢等情況，因此需要建立染色口罩中染料的檢測方法。

現有文獻中大部分染料都是檢測紡織品［6-8］、食品包裝材料［9］、染料廢水［4］所得，前處理都是利用甲醇超聲的方法提取染料［7-10］，還有利用氯苯蒸汽進行萃取脫色［11］。有機試劑萃取脫色比甲醇超聲提取效率高，但是氯苯對于聚丙烯材質的口罩，高溫（形成蒸汽）會溶解聚丙烯材質，因此需要建立新的口罩中染料的檢測方法。

本實驗利用二氯甲烷溶劑對口罩中的印花染料進行萃取，方法穩定、高效、易操作。雖然液相色譜-質譜儀比液相色譜儀的靈敏度高，但是液相色譜-質譜儀不是實驗室常見的儀器，而且維護費用昂貴，因此本實驗采用高效液相色譜法進行目標物的分離。

1 實驗

1.1 材料與儀器

試劑：甲醇、乙腈、乙醇（色譜純，德國Merck 公司），乙酸銨、0.5 mol/L 磷酸二氫四丁基銨（色譜純，美國Sigma-Aldrich 公司），70%～75%乙酸二正己基銨、0.5 mol/L 四丁基氟化銨（日本TCI 公司），二氯甲烷、丙酮（分析純，南京化學試劑股份有限公司）。染料標準品：1 組（分散藍106、分散黃3、分散橙1、分散橙37/76、分散紅11、分散藍124、分散黃9、分散棕1、分散藍1、分散橙3、分散藍35、分散紅1）、2 組（分散藍102、分散紅17、分散黃49、分散黃1、分散藍26、分散黃39、分散藍3、分散藍7）、3 組（堿性紅9、堿性紫14、分散藍1、直接藍6、直接藍15、酸性紅26、直接紅28、溶劑黃1、酸性紫49、直接棕95、分散橙11、直接黑38、堿性紫3、分散黃56、分散黃3、酸性紅114、溶劑黃3、溶劑黃2、堿性藍26、分散黃23、分散橙149、分散黃7、分散紅151）（美國Dr.Ehrenstorfer 公司）。儀器：Milli-Q去離子發生器（美國sigma公司），DAD1260高效液相色譜儀（美國安捷倫公司），PL602-L 型電子天平（精度0.01 g）、M154 型電子天平（精度0.000 1 g）［梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司］，KQ-250DB型數控超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司），反應管（50 mL，帶蓋），有機相針式過濾頭（0.45 μm）。

1.2 標準溶液的配制

標準儲備溶液：分別稱取10 mg 標準物質（精確至0.1 mg）于10 mL 容量瓶中，分別用二氯甲烷溶解并定容至刻度，配制成1 000 mg/L 標準儲備溶液。

混合標準工作溶液：分別移取一定體積的標準儲備溶液置于容量瓶中，并用二氯甲烷定容至刻度，配制成適合進儀器的混合標準工作溶液。使用時根據需要用二氯甲烷逐級稀釋，配制成不同質量濃度的系列標準工作溶液。

1.3 樣品前處理

稱取1.0 g（精確至0.01 g）有染色層的口罩，用無色的紗線扎緊，垂直放于萃取裝置中（使冷凝的溶劑可以從樣品上流過），加入25 mL 二氯甲烷，萃取30 min 左右，抽提液冷卻至室溫，濃縮至近干，用甲醇準確洗脫殘留物至2 mL，取瓶進儀器分析。

1.4 色譜分析條件

色譜柱：ZORBAX Eclipse XDB-Phenyl 柱（150.0 mm×4.6 mm×5.0 μm）；1 組和2 組的流動相：A 為0.1%磷酸，B 為100%甲醇；3 組流動相：A 為2 mmol/L 磷酸二氫四丁基銨水溶液，B 為100%甲醇-乙腈［V（甲醇）∶V（乙腈）=1∶1］；1 組和2 組梯度洗脫程序：0～15.0 min，60%～70%B，15.0～20.0 min，70%～80%B，22.0～25.0 min，80%～95%B；3 組梯度洗脫程序：0～15.0 min，15%～40%B，15.0～17.0 min，40%B，17.0～30.0 min，40%～90%B；流速：1.0 mL/min；進樣體積：10 μL；柱溫：35 ℃；1組、2組檢測波長：360、420、460、570、630 nm；3組檢測波長：400、500、600 nm。

2 結果與討論

2.1 混標的相互影響

染料的種類較多，可分為酸性染料、堿性染料、直接染料和分散染料，性質差異較大。因此，一些學者對標樣的分組問題進行了研究［12-14］。由于色譜分離、陰離子和陽離子化合物不能混合，需要將多種染料標準溶液進行分組［15］。

本實驗配制了3 組混合標準溶液，比較當天和第7、20、40、60 d 后的響應。結果表明，與當天的溶液相比，過一段時間后的溶液保留時間與單標一致，各染料的儀器響應基本相當，因此染料可以按照上述條件進行分組，互不干擾，推測所配制的混合標準溶液可在4 ℃下避光保存60 d。

2.2 提取方式

由表1 可以看出，加速溶劑萃取、索式提取和染料萃取對于樣品的提取都有很大的靈活性，但加速溶劑萃取儀器昂貴，索式提取時間特別長，而染料萃取的提取時間明顯短于其他提取技術，節約了時間，更節約了提取溶劑和成本，大大提高了工作效率。

表1 提取方式的比較

2.3 提取效率

要想檢測一次性染色口罩中的染料，必須使染料脫離織物，鑒于大部分口罩的最外層都是滌綸材質，需要采用脫色方法。選取一系列口罩陽性樣品（紅色卡通口罩、深色花色口罩、深色卡通口罩），利用上述方法分別檢測其中的分散紅11、分散藍7以及分散藍7染料，比較多種方法的提取效率，結果如表2所示。由表2 可以看出，染料萃取和加速溶劑萃取的提取效率是其他方法的10 倍左右，遠遠優于其他方法，建議采取染料萃取和加速溶劑萃取。但是加速溶劑萃取儀器昂貴，如果實驗室有該儀器，也可以采用此方法進行萃取。

表2 提取效率的比較

2.4 色譜柱

色譜柱是分析的重點，選擇合適的色譜柱是分析目標化合物的關鍵。根據目標物的特點以及實驗室儀器的普及性，在保證染料分離度的前提下，為了節省時間，本研究選擇反向色譜柱ZORBAX Eclipse XDB-C18（150.0 mm×4.6 mm×5.0 μm）和ZORBAX Eclipse XDB-Phenyl（150.0 mm×4.6 mm×5.0 μm）對多種染料進行分離。有很多染料在C18 柱上可以分離，但是酸性紫49 以及直接棕95 的分離效果不理想；而苯基柱的分離效果卻較好。因此，選擇苯基柱對染料進行分離。

2.5 紫外檢測波長

合適的檢測波長可以得到漂亮的色譜峰，而且可以進一步確定測定底限和靈敏度。利用DAD 檢測器，在方法中設定全波長掃描（掃描范圍為190～800 nm），在3D 光譜圖上讀取對應物質吸收峰的最大吸收波長，記為該物質的檢測波長。

2.6 流動相

目標物在色譜圖上的分離效果見圖1。

首先考慮以去離子水作為無機相的流動相，但是結果顯示，染料在反向色譜柱上的保留較差，甚至有部分染料無保留；在1 組和2 組無機相中加入磷酸，可以增加染料在色譜柱上的保留（如圖1a、圖1b所示）；在3 組無機相中加入2 mmol/L 磷酸二氫四丁基銨水溶液，染料分離效果更佳（如圖1c所示）。

2.7 精密度和回收率

選用一次性染色口罩陰性樣品，分別加入一定量標準溶液，按照前處理和儀器分析方法進行處理，每個樣品做6 次平行實驗，計算精密度。由表3 可知，精密度為89.4%～106.8%，相對標準偏差為1.8%～8.9%，表明本方法穩定、準確，完全符合檢測要求。

表3 陰性樣品的精密度比較

2.8 線性關系和定量限

按照儀器分析的3 倍信噪比（S/N=3）計算方法的檢測限（LOD），10 倍信噪比（S/N=10）計算方法的定量限（LOQ），由表4、表5、表6 可以看出，染料的檢出限為0.04～0.58 mg/L。

表4 1 組中目標物的保留時間、檢測波長、線性范圍、檢出限和定量限

表5 2 組中目標物的保留時間、檢測波長、線性范圍、檢出限和定量限

表6 3組中目標物的保留時間、檢測波長、線性范圍、檢出限和定量限

2.9 實際樣品檢測

用本實驗方法檢測574 個一次性染色口罩，有6個口罩中存在有害染料，其中4 個口罩中檢測出有害染料分散藍7，2個口罩中檢測出有害染料分散紅17。

3 結論

建立了一次性染色口罩中染料的高效液相色譜測定方法，大大提高了提取效率，分離效果好，儀器分析時間短，滿足疫情下口罩檢測的要求。對樣品前處理方法進行優化，以提高染料的提取率，并優化液相色譜流動相，為大批量檢測樣品提供一定參考，也為兒童口罩技術的規范進行一定補充，更為市場上口罩的質量安全監管提供幫助。