超高效液相色谱-串联质谱法测定纺织品中

1、超高效液相色谱-串联质谱法测定纺织品中9种酚类化合物温裕云1,2基金项目：福建省泉州市丰泽区科技项目（2012FZ17）及远东技术服务有限公司委托项目*通信作者：yywen, 陈志华2, 陈婷1, 欧延2（1. 厦门大学海洋与地球学院，福建 厦门，361102；2. 福建远东技术服务有限公司，福建 泉州，362006；）摘要：建立了超高效液相色谱-串联质谱法（UHPLC-MS/MS）同时测定纺织品中2,4-二氯苯酚、2,4,6-三氯苯酚、2,3,4,6-四氯苯酚、五氯苯酚、辛基苯酚、壬基苯酚、邻苯基苯酚、双酚A、四溴双酚A等9种酚类化合物的方法。样品在密闭萃取瓶中于60用甲醇超声萃取1 h后，

2、待测酚类化合物用Zorbax XDB-C18色谱柱分离，电喷雾负离子模式（ESI-）电离、多重反应监测模式（MRM）测定，外标法定量。方法优化了超声萃取条件、色谱分离条件及质谱碎裂电压、碰撞能量等质谱测定条件。优化实验条件下，方法相对标准偏差（RSD）为5.1% (PCP) 9.7% (2,3,4,6-TeCP) (n=7)，对9种酚类物质3个浓度水平的加标回收率在82% (2,3,4,6-TeCP) 120% (OP)之间，方法定量限（LOQs）在0.03 (PCP) 1.5 (TBBPA) mg/kg之间，线性范围为0.05 10 mg/L。方法具有样品处理方法简单、分析速度快、选择性好、

3、灵敏度高等特点，能同时完成纺织品中9种酚类化合物的定性与定量分析。关键词：纺织品；液相色谱-串联质谱；酚类化合物；中图分类号: X131.2 含氯苯酚如五氯苯酚（PCP）、四氯苯酚（TeCP）、三氯苯酚（TriCP）、二氯苯酚（DCP）以及邻苯基苯酚（OPP）常用做纺织与皮革的防腐、防霉、防蛀剂，但由于其对人体具有较强毒性，国内外法律法规已对其禁用或限用1-2；壬基苯酚（NP）、辛基苯酚（OP）、双酚A（BPA）等烷基酚类化合物具有良好的表面活性，常用做纺织和皮革工业的清洗剂、乳化剂、处理剂等，因其化学结构与雌性激素相似，属典型的内分泌干扰物，对人类健康、环境安全产生的潜在风险广受关注3-5，

4、欧盟法规明确对其限用1-2；四溴双酚A（TBBPA）则是纺织品、塑料、橡胶、纤维和纸张工业中大量使用的溴代阻燃剂，因其用量巨大而引起的环境问题已经受到关注6-7，挪威于2007年提出的消费性产品中禁用特定有害物质法案，即PoHS提案8也包括PBBPA，欧盟未来的RoHS 2.0指令也可能在将其列入其中。因此，准确、快速检测纺织品中上述9种酚类化合物对产品质量安全、环境健康具有重要的现实意义及应用需求。尽管上述9种酚类化合物的测定已有国家/国际标准和相关的研究报道9-19，如气相色谱法（GC-ECD）测定纺织品或皮革中的PCP9-10、气相色谱-质谱联用法（GC-MS）测定纺织品中的多种含氯苯酚

5、11-13、高效液相色谱法（HPLC-DAD）测定纺织品或皮革中的含氯苯酚14-15以及液相色谱-质谱联用法（HPLC-MS）测定纺织品中的含氯苯酚和烷基酚16-19。但上述方法基本都是针对一种或几种物质的测定，要得到符合法规要求的多个酚类组分的含量1- 2，须采用多个不同的检测方法，并且这些方法的测定流程比较繁琐，花费时间长，测定成本高。为满足严格的法规要求及纺织产品质量控制的实际需要，本工作利用超高效液相色谱-串联质谱（UHPLC-MS/MS）定性能力强、检测灵敏度高、定量准确等优点，建立了同时测定纺织品中DCP、TriCP、TeCP、PCP、OPP、NP、OP、BPA、TBBPA等9种酚

6、类化合物的方法。1 实验部分1.1仪器及试剂Agilent 1290液相色谱仪；Agilent 6460三重串联四极杆质谱仪，系统配置：Agilent JetStream Technologies (AJS) 电喷雾离子源（ESI）接口，MassHunter工作站软件。超声波振荡器（KQ-400KDE型高功率数控超声波，昆山市超声仪器有限公司）。甲醇（LC-MS级，德国Merck公司）；氨水（LC-MS级，美国Sigma公司）； Mili-Q超纯水；一次性过滤膜（聚四氟乙烯，0.22m）。标准品：壬基苯酚购自Aldrich公司（工业级），为含不同支链壬基部分的异构体混合物；辛基苯酚购自Dr.

7、Ehrenstorfer GmbH公司，为含不同支链辛基部分的异构体混合物；其它酚类化合物均购自Dr. Ehrenstorfer GmbH公司，纯度均大于99.5%，各待测组分的信息如表1示。1.2 标准溶液的配制标准储备液：分别称取10 mg表1中的标准品于10 mL容量瓶中，用甲醇溶解并定容，配制成质量浓度为1.0 mg/mL的标准储备液。使用时将标准储备液用流动相（V(甲醇):V(水) = 30:70,）稀释至所需浓度。1.3 样品前处理取样品35 g，将其剪碎至约5 mm×5 mm大小，混匀。准确称取样品0.500 g于具塞样品瓶中，加入5 mL甲醇并于60 、功率280 W

8、下，超声萃取60 min。冷却至室温，取约1 mL萃取液过0.22 m聚四氟乙烯滤膜，待测定。1.4 UHPLC-MS/MS分析条件色谱分离使用 Zorbax Eclipse XDB-C18 Extended RRHD （2.1×100 mm, 1.8 m）色谱柱，柱温40 ，流动相A为含0.075%氨水的水溶液（pH=10.5）、B为甲醇，流速0.4 mL/min，梯度洗脱程序为: 02.5 min, 30%40% B；2.54.5 min, 40%95% B。进样量1.0 L。质谱检测条件：电喷雾负离子模式（ESI-）；干燥气温度：350 ；干燥气流速：8.0 L/min；雾化器

9、压力：241 kPa；鞘气温度：380 ；鞘气流速：8.0 L/min；毛细管电压：2000 V；喷嘴电压：500 V。定性和定量采用多重反应监测（MRM）模式，具体参数见表1，采用外标法定量。2 结果与讨论2.1 色谱分离及质谱测定条件优化酚类物质为弱酸性物质，易在电喷雾负离子模式（ESI-）下形成M-H-母离子，通过实验发现在流动相A（水相）中加入少量氨水可以促进酚类物质的电离，使待测组分的质谱信号强度得到显著提高，因此采用能耐受更宽pH值范围的Zorbax Eclipse XDB-C18 Extended RRHD（2.1 mm×100 mm, 1.8 m, 2.0 <p

10、H< 11.5）色谱柱进行实验，并且考察了流动相A中加入不同浓度氨水（氨水与水的体积比为0%, 0.01%, 0.05%, 0.075%, 0.1%，0.15%）对灵敏度的影响。结果表明，所有组分的质谱信号响应随着氨水浓度增大而提高，并在大于0.1%时趋于平稳，待测组分2,4-DCP、TBBPA的保留时间随着氨水浓度增大而增加，其它组分的保留时间基本不受氨水浓度的影响。因此综合考虑质谱信号响应、分离度、色谱柱在高pH下的寿命，最终采用的流动相A为含0.075%氨水的水溶液（pH=10.5）。优化实验条件下，各组分的分离情况如图1，对应的保留时间见表1。为了获得最佳的定性定量MRM参数，分

11、别对2 mg/L的单组分标准溶液进样，并采用仪器自带的优化软件Optimizer对碎裂电压（Fragmentor）、碰撞能量（Collision energy, CE）、定性与定量MRM离子对进行优化，得到最佳MRM采集参数，见表1。此外，实验还优化了干燥气温度、干燥气流速、雾化气压力、鞘气温度、鞘气流速、毛细管电压、喷嘴电压等离子源参数，以使大多组分得到最佳的灵敏度，最终采用的离子源参数见1.4中的质谱条件。2.2 样品前处理条件的优化 纺织品中酚类的测定的提取方法主要有水蒸汽蒸馏法9、超声萃取法10-13、加速溶剂萃14-16取法。萃取溶剂主要有碳酸钾水溶液9, 11、甲醇10, 12-1

12、3, 17-18、丙酮19等。据文献10, 12-13, 17-18报道，甲醇为萃取溶剂进行超声提取时萃取效果好，可得到较高的回收率。因此，本文采用甲醇为萃取溶剂，对待测的9种酚类化合物进行超声萃取，并使用自制的阳性样品，对超声萃取时间、萃取功率、萃取温度等条件进行优化。实验结果表明，温度60 、功率280W、时间为60 min时，各待测组分的萃取效率较高，各组分的加标回收率在82% 120%之间。2.3 基质效应尽管UHPLC-MS/MS测定待测酚类化合物时，母离子和子离子一一对应的多反应监测模式（MRM）可以很大程度上去除基体杂质的干扰，但复杂样品共提取基质成分和试样前处理引入的杂质可能抑

13、制或增强待测物在ESI源的离子化效率，进而影响方法的灵敏度，以及分析结果的准确度。实验中发现各待测组分的基质效应差异较大，即使采用某几种稳定同位素标记的组分作为内标，也无法有效地消除或降低其他组分的基质效应，并且实际分析工作中对每个组分采用稳定同位素标记的内标进行定量，分析成本较高，所以本实验采用萃取不同样品基质（棉布、涤纶布）后的萃取液，来配制标准溶液，考察其基质效应，结果表明在加标浓度较低（2,4,6-TriCP 、2,4-DCP、TBBPA浓度为1.0 mg/L, 其他组分为0.050.2 mg/L）时，回收率较低，大多组分小于50%，基质对目标化合物的影响较显著；当加标浓度为较高时（2

14、,4,6-TriCP 、2,4-DCP、TBBPA浓度为5.0 mg/L，其他组分为0.252.0 mg/L），它们的回收率在80120%之间，表明在此浓度范围内基质对目标化合物的影响并不显著，因此要实现样品中低浓度目标组分的准确测定，最好采用基质匹配（即采用萃取液配制标准溶液）的工作曲线进行定量。2.4 方法的精密度及加标回收率称取7份样品前处理优化时自制的阳性样品，分别进行7次平行实验，计算方法的精密度，结果见表2，各组分的相对标准偏（RSD）在5.1%9.7%之间。由于不同组分灵敏度差异较大，因此根据不同浓度水平分成两组进行加标回收实验。以空白纺织样品为基质，在10, 20 , 50 m

15、g/kg （2,4,6-TriCP、2,4-DCP、TBBPA） 和1.0, 2.0, 5.0 mg/kg（2,3,4,6-TeCP、PCP、BPA、OPP、OP、NP）的添加水平下进行样品加标回收实验，所得结果见表2，不同浓度的加标回收率在82%120%之间。2.5 方法的定量限与线性范围方法的定量限（LOQ）采用标准添加法进行测定，即在空白样品中添加不同浓度的待测目标组分，前处理后按浓度由高至低检测，直到获得信噪比等于10（S/N=10）的浓度，确定其为方法的LOQ，结果见表3。用含30%甲醇的水溶液配制2,4-DCP、2,4,6-TriCP、TBBPA浓度为0.5、1.0、2.0、5.0

16、、10.0 mg/L；2,3,4,6-TeCP、PCP、BPA、OPP、OP、NP浓度为0.05、0.1、0.2、0.5、1.0 mg/L的系列标准溶液，在优化的色谱与质谱条件下进行测定，以标准工作溶液中目标组分的质量浓度（x: mg/L）为横坐标，目标组分的定量离子对峰面积（y）为纵坐标绘制标准曲线，结果见表3，表明9种酚类物质在各自的浓度范围内有良好的线性关系，相关系数均大于0.9985。2.6 实际样品测定用建立的方法对可能含有待测酚类化合物的纺织品样品进行测定，并与本实验室采用GC-MS测定的结果进行比较，如表4所示。结果表明，在含有酚类化合物的阳性样品中，两种方法都能给出准确的定性、

17、定量结果，计算两种方法所得结果的En值20均小于1，表明两种测定方法的结果基本一致。图2为空白天然纤维（棉布）样品中添加9种酚类组分的MRM色谱图，添加浓度为2.0 mg/kg。3 结 论建立了UHPLC-MS/MS同时测定纺织品中多个禁用酚类物质的方法，具有样品前处理步骤简捷、仪器分析速度快、灵敏度好、能较有效去除基体杂质干扰等优点，满足欧盟法规或国内外纺织品生态标准限量的测定要求，也可以作为GC-MS测定时阳性样品的确证方法。表1 目标组分的MRM分析参数Tab. 1 MRM parameters for target compounds序号化合物名称缩写CAS No.保留时间/min碎裂

18、电压/V母离子/ (m/z)子离子/(m/z)碰撞能量/V12,4,6-三氯苯酚2,4,6-Trichlorophenol2,4,6-TriCP88-06-22.011019735*, 16130, 3022,4-二氯苯酚2,4-Dichlorophenol2,4-DCP120-83-22.280161125*, 3513, 173四溴双酚ATetrabromobisphenol ATBBPA79-94-72.4170543418*, 44845, 3342,3,4,6-四氯苯酚2,3,4,6-Tetrachlorophenol2,3,4,6-TeCP58-90-23.111023135*,

19、19525, 185五氯苯酚PentachlorophenolPCP87-86-54.112026535*306双酚ABisphenol ABPA80-05-74.9110227212*, 13313, 217邻苯基苯酚O-Phenyl phenolOPP90-43-75.1140169115*, 14131, 238辛基苯酚4-tert-octylphenolOP140-66-95.7100205133*259壬基苯酚NonylphenolNP25154-52-35.9120219133*, 14726, 26*：定量子离子（Quantitative ion）.表2 加标回收率及精密度Tab

20、. 3 The recoveries and RSD 组分回收率/%自制样品测定均值*/(mg·kg-1)RSD*/%加标浓度10 mg·kg-120 mg·kg-150 mg·kg-12,4,6-TriCP88 899315.56.32,4-DCP88 839216.79.3TBBPA87 859215.67.8加标浓度1.0 mg·kg-12.0 mg·kg-15.0 mg·kg-1-2,3,4,6-TeCP82 87901.619.7PCP87 88901.455.1BPA95 971001.578.6OPP93 96

21、991.809.5OP112 1151200.528.5NP95961030.456.8注：*n=7.表3 方法的定量限和线性Tab. 3 The limits of quantification and linearity组分名称线性范围/(mg·L-1)线性方程相关系数r2定量限/ (mg·kg-1)2,4,6-TriCP0.510y=330.03x -39.060.99990.52,4-DCP0.510y=84.59x -9.700.99991.5TBBPA0.510y=1028.01x -152.60.99990.52,3,4,6-TeCP0.051.0y=3227

22、.56x -26.950.99950.05PCP0.051.0y=7454.00x +60.540.99960.03BPA0.051.0y=4528.77x -39.570.99990.06OPP0.051.0y=1718.25x -16.240.99960.10OP0.051.0y=5026.70x+103.50.99930.06NP0.051.0y=6323.11x -124.70.99850.04表4 实际样品测定结果Tab. 4 The results of samples analysis mg·kg-1样品本方法测定结果GC-MS测定结果帆布 canvasPCP: 0.5

23、1PCP: 0.45涤纶布dacronOP: 55, NP: 136OP: 61, NP: 128棉布 cottonNP: 89NP: 95020406080Relative abundance / %100进样浓度：1.0 µg/mL，其中1. 2,4,6-TriCP; 2. 2,4-DCP; 3. TBBPA; 4. 2,3,4,6-TeCP; 5. PCP; 6. BPA; 7. OPP; 8. OP; 9. NP 喊时测定多咱并且满足中国、欧盟等地区多个法规要求sZ88888888888888888888888888888888888888888888888888888888

24、8888888888888888888888888888888888888888t 喊时测定多咱并且满足中国、欧盟等地区多个法规要求sZ888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888/ min 1.52.02.53.03.54.04.55.05.56.0123456789图1 9种酚类物质的MRM色谱图Fig.1 MRM Chromatogram of 9 phenols2,4,6-TriCP2,4-DCPTBBPA2,3,4,6-TeCPPCPBP

25、AOPPOPNP图2 天然纤维（棉布）中添加9种酚类组分的MRM色谱图（添加浓度2.0 mg·kg-1）Fig. 2 MRM chromatograms of natural sample (cotton) spiked with 9 phenols (2 mg·kg-1)参考文献: 1 International Association for Research and Testing in the Field of Textile Ecology (OEKO-TEX®). OEKO-TEX® Standard 100S. Switzerland: 2

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34、quantification of 2,4-dichlorophenol, 2,4,6-trichloro- phenol, 2,3,4,6-tetrachlorophenol, pentachlorophenol, 4-tert-octylphenol, nonylphenol, o-Phenyl phenol, bisphenol A, and tetrabromobisphenol A in textiles with ultra high performance liquid chromatography tandem electrospray ionization mass spectrometry (UHPLC- MS/MS). Textile samples were extracted in a closed bottle at 60 with