固相萃取/超高效液相色譜法測定紡織品中14種紫外吸收劑

張曉利，劉偉紅，吳潔珊

( 1.廣東檢驗檢疫技術中心,廣東 廣州 510623；2.深圳天祥質量技術服務有限公司

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固相萃取/超高效液相色譜法測定紡織品中14種紫外吸收劑

張曉利1*，劉偉紅1，吳潔珊2

( 1.廣東檢驗檢疫技術中心,廣東 廣州 510623；2.深圳天祥質量技術服務有限公司

廣州分公司，廣東 廣州 510663)

建立了固相萃取(SPE)凈化，超高效液相色譜(UPLC)同時測定紡織品中14種二苯甲酮類(BPs)和苯并三唑類(BZTs)紫外吸收劑的分析方法。樣品以甲醇-四氫呋喃超聲提取，提取液經ENVI-Carb固相萃取柱凈化后，在C18色譜柱和乙腈-0.1%甲酸水流動相下梯度洗脫分離，二極管陣列檢測器測定。結果表明，14種紫外吸收劑在0.1～50 mg/L濃度范圍內線性關系良好，相關系數均大于0.999；方法檢出限為1～5 mg/kg；陰性滌綸和腈綸樣品在3個加標水平下的平均回收率(n=6)為81.5%～99.1%，相對標準偏差(RSD)為2.8%～7.5%。該方法簡單快速，回收率和精密度良好，適用于紡織品中14種紫外吸收劑的同時測定。

紫外吸收劑；紡織品；超高效液相色譜法；固相萃取

太陽光中的紫外線會輻射損傷人體皮膚，也會導致各種材料老化和性能惡化。紫外吸收劑(UV absorbers，UVAs)可以吸收有害的高能量紫外線并將其轉換為無害的熱能、化學能和光能等釋放，被廣泛應用于防紫外織物、化妝品和塑料制品等，以達到保護人體健康或提高產品性能的目的[1]。紫外吸收劑種類較多，其中二苯甲酮類(BPs)紫外吸收劑因在整個紫外區具有較強的吸收作用，是目前應用最廣泛的一類；苯并三唑類(BZTs)紫外吸收劑因穩定性好、吸收效率高而具有較高的商業價值[1-3]。但BPs可影響動物體內的雌激素水平，甚至有致癌作用[4-6]。BZTs紫外吸收劑UV-320和UV-328具有持久性、生物累積性和毒性，被歐盟列入第12批高關注物質(SVHC)清單[7]。近年來，由于環境污染導致臭氧層被破壞，紫外吸收劑在防紫外織物等工業產品中的應用量日益增加，同時由于不合理的使用和排放，導致紫外吸收劑在環境中蓄積，成為污染生態環境的因素之一，直接或間接影響人體健康[6,8]，造成惡性循環；另外，防紫外織物中的紫外吸收劑也可能與皮膚接觸而遷移進入人體，增加危害風險。國際上對紫外吸收劑造成的環境污染和人體健康危害問題也愈加關注，紛紛制定了相關政策，如我國《化妝品衛生規范》(2007年版)[9]對防曬化妝品中紫外吸收劑的種類和用量進行了限制；我國GB9685-2008[10]和歐盟(EU)No 10/2011[11]均列出了食品接觸塑料制品中允許使用的紫外吸收劑及部分特定遷移限量，如規定UV-9的特定遷移量為6.0 mg/kg，UV-326和UV-327的特定遷移量均為30.0 mg/kg。目前雖尚未見對防紫外織物中紫外吸收劑限制的相關規定，但從環境污染和人體安全角度考慮，為避免因追求防紫外效果而濫用紫外吸收劑，防紫外織物中紫外吸收劑的使用情況、質量控制等均應引起高度重視，而建立防紫外織物中紫外吸收劑的有效檢測方法是準確監控相關情況的前提。

在已報道的文獻中，紫外線吸收劑的檢測方法有液相色譜法[12-16]、液相色譜-串聯質譜法[17-19]、氣相色譜-質譜法[18]等，且主要以液相色譜法為主；研究基質多為化妝品[15-17]、食品接觸材料及食品模擬物[12-13,18]、環境樣品[14,19]等。但上述報道均未涉及紡織品基質。鑒于紡織品中紫外吸收劑的添加量一般較高，液相色譜的靈敏度已可滿足檢測要求，因此，本研究以紡織、塑料等工業常用的BPs和BZTs紫外吸收劑[1-3]為待測目標物，應用固相萃取(SPE)凈化技術和超高效液相色譜儀(UPLC)，探索了前處理提取凈化條件，優選出合適的洗脫分離條件和定性條件，建立了同時測定紡織品中14種BPs和BZTs紫外吸收劑的分析方法。

1 實驗部分

1.1 儀器、試劑與材料

超高效液相色譜系統(Waters Acquity UPLC system)，配二極管陣列檢測器(DAD，美國Waters公司)。MS2 Minshaker渦旋振蕩器(德國IKA公司)，KQ-500E超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)，N-EVAP 112水浴氮吹儀(美國OA公司)。ENVI-Carb固相萃取柱(Supelclean，500 mg/6 mL；臨用前用12 mL甲醇活化平衡)。

14種紫外吸收劑(UVAs)標準品：UV-0(CAS 131-56-6)，UV-9(CAS 131-57-7)，UV-12(CAS 131-54-4)，UV-71(CAS 2240-22-4)，UV-329(CAS 3147-75-9)，UV-326(CAS 3896-11-5)，UV-327(CAS 3864-99-1)，UV-234(CAS 70321-86-7)，UV-320(CAS 3846-71-7)，UV-328(CAS 25973-55-1)，UV-284(CAS 4065-45-6)，UV-2(CAS 131-55-5)，UV-24(CAS 131-53-3)，UV-531(CAS 1843-05-6)，純度均大于97%，購自百靈威科技有限公司。甲醇、乙腈、四氫呋喃、甲苯(色譜純，美國Fisher公司)。

分別準確稱取適量的標準品。其中UV-0，UV-9，UV-12，UV-284，UV-2，UV-24和UV-531用甲醇溶解后定容，配成相應的單標儲備液；UV-71，UV-234，UV-320，UV-326，UV-327，UV-328和UV-329用少量四氫呋喃溶解、甲醇定容，配成相應的單標儲備液。分別吸取適量的單標儲備液，用甲醇逐級稀釋成濃度均為100 mg/L的14種化合物混合標準溶液，均置于4 ℃冰箱保存。臨用時，用甲醇稀釋成所需濃度的系列混合標準工作液。

分析樣品：共27個布料樣品，其中滌綸11個、腈綸10個、綿綸6個。

自制含紫外吸收劑的樣品：按照抗紫外紡織品的實際后整理工藝，用含UV-9和UV-327的抗紫外助劑對陰性滌綸樣品進行浸泡、水洗和熱定型等加工處理，處理后的樣品用于實驗條件的優化。

1.2 樣品處理

稱取1.0 g樣品(精確至0.01 g)于100 mL錐形瓶中，加入25 mL甲醇-四氫呋喃(8∶2，體積比)混合液，超聲1 h，過濾，取1.0 mL濾液加至已活化平衡的ENVI-Carb固相萃取小柱，待液體全部流出后，用5 mL甲醇淋洗，棄去流出液，再用5 mL甲苯-乙腈(3∶1，體積比)混合液洗脫，接收全部洗脫液，置于40 ℃水浴氮吹濃縮至干，用甲醇定容至1.0 mL，渦旋混勻，過0.22 μm PTFE濾膜，濾液供UPLC測定。

1.3 UPLC-DAD檢測條件

色譜柱：Phenomenex kinetex C18色譜柱(100 mm×3.0 mm，2.6 μm)；流動相：A為0.1%(體積分數)甲酸水，B為乙腈；流速為0.3 mL/min；梯度洗脫程序：0.0～5.0 min，30%～80% B；5.0～6.0 min，80%～100% B；6.0～12.0 min，100% B；12.0～12.1 min，100%～30% B；12.1～14.0 min，30% B。柱溫：35 ℃；進樣量：5 μL；檢測波長為340 nm。

圖1 UV-2和UV-327的紫外光譜圖Fig.1 UV spectra of UV-2 and UV-327

圖2 14種化合物的色譜圖Fig.2 Chromatogram of 14 analytes1.UV-284;2.UV-2;3.UV-0;4.UV-24;5.UV-12;6.UV-9;7.UV-71;8.UV-531;9.UV-329 ;10.UV-326;11.UV-234;12.UV-320;13.UV-327;14.UV-328

2 結果與討論

2.1 檢測波長的確定

用UPLC分別對14種待測物單標溶液進樣檢測，獲得各待測物在200～400 nm范圍內的紫外光譜圖。UV-0等7種BPs約在285 nm和340 nm處表現出主要吸收峰，不同化合物在兩個波長處的吸收強度稍有差異；UV-71等7種BZTs的紫外吸收光譜圖類似，均在約310 nm和345 nm處表現出明顯的吸收，且345 nm處的吸收稍強。典型的BPs類紫外吸收劑UV-2和BZTs類紫外吸收劑UV-327的紫外吸收光譜圖如圖1所示。為了方便操作和獲得較高的檢測靈敏度，實驗確定14種紫外吸收劑的檢測波長為340 nm。

2.2 色譜分離條件的優化

14種UVAs的極性差異較大，UV-284含有磺酸基團，水溶性好，極性大；UV-328極性較??；其余化合物極性介于兩者之間。14種化合物的良好分離是實現液相色譜同時檢測的前提。以常用的C18色譜柱作為分離柱，考察了乙腈-水和乙腈-0.1%甲酸水2組流動相體系對14種待測物的分離情況。實驗發現，由于UV-284在水中呈離子狀態，在乙腈-水體系中幾乎無保留，且色譜峰拖尾；而在酸性體系中，UV-284呈分子狀態，可實現較好保留，且色譜峰尖銳、對稱。因此，實驗選用乙腈-0.1%甲酸水作為流動相體系，并對洗脫梯度等分離條件進行優化。

為使極性相對較大的待測物能夠獲得較好的保留和分離，選擇較大比例水相(70%)作為初始梯度，以較低的流速(0.3 mL/min)進行緩慢梯度洗脫，在此條件下，UV-284，UV-2，UV-0，UV-24，UV-12和UV-9獲得了良好的保留和分離；上述6種待測物流出后將有機相變換為100%乙腈并保持6 min，以縮短弱極性待測物的保留時間，避免弱極性待測物因保留時間長而出現色譜峰展寬，從而影響分離度和響應值。在優化的梯度洗脫條件(如“1.3”所示)下，14種待測物在11 min內獲得了良好的峰形、分離度和合適的保留時間，待測物標準溶液的色譜圖見圖2。

2.3 前處理條件的優化

防曬布料一般是在纖維加工時添加防曬助劑或通過在織物表面涂層等方式制成，檢測時需采用適當的方法將紫外吸收劑提取出。考慮到紫外吸收劑與纖維的結合方式，以及BPs和BZTs兩類待測紫外吸收劑的結構特性，選取實驗室常用、效率高的超聲提取方式，并考察了甲醇、甲醇-四氫呋喃(8∶2)、甲醇-四氫呋喃(6∶4)作為提取溶劑的提取效果。稱取1.0 g自制含紫外吸收劑的樣品，加入250 μL濃度為100 mg/L的不含UV-9和UV-327的混合標準溶液，放置4 h后，加入不同提取溶劑超聲提取1 h，考察14種待測物的提取率，結果如圖3所示。可見采用甲醇-四氫呋喃二元提取溶劑的提取效果優于甲醇(其中UV-9和UV-327以甲醇-四氫呋喃(6∶4)提取獲得的峰面積為100%，另外2種提取劑與之對比計算)，不同比例的甲醇-四氫呋喃二元體系的整體提取效果相差不大，但鑒于甲醇-四氫呋喃(6∶4)中四氫呋喃的添加比例較高，導致部分待測物在后續的固相萃取淋洗步驟中流出，影響凈化回收率，故本實驗選用甲醇-四氫呋喃(8∶2)混合液作為最佳提取溶劑。

圖3 甲醇和不同比例的甲醇-四氫呋喃混合體系的萃取效果對比Fig.3 Comparison of extraction effect of methanol and different proportions of methanol-tetrahydrofuran

為保證充分提取，對超聲提取時間(30，40，50，60 min)進行優化。采用自制含紫外吸收劑UV-9和UV-327的樣品，并添加其余12種紫外吸收劑混合標準溶液，放置吸附后進行考察。結果表明：14種待測物達到提取平衡的時間不盡相同，但均在50 min 后達到提取回收平衡，鑒于不同樣品加工方式不同，紫外吸收劑與纖維結合的牢固程度可能會不同，為使方法具有更好的適用性，選擇超聲提取時間為60 min。

色彩鮮艷的布料對紫外線具有較大的隔離率，防曬織物一般會添加厚重色彩的染料，此外，紡織品加工生產中也會添加很多助劑，這些染料和助劑在提取過程中會被共提取，若提取液不經凈化直接進液相色譜檢測，易污染儀器和色譜柱，也可能對檢測結果造成干擾，因此實驗考慮以固相萃取方式進行凈化。對比了HLB(Waters，200 mg/3 mL)、C18(CNW，200 mg/3 mL)和ENVI-Carb(Supelclean，500 mg/6 mL)固相萃取柱的凈化效果。以在陰性紫黑色滌綸樣品提取液中添加14種待測物標準溶液的方式進行試驗，3根固相萃取柱的上樣量均為1.0 mL，分段收集流出液進行檢測。結果發現，可能由于上柱溶液為純有機溶劑，HLB小柱在上樣流出液中已檢出大部分待測化合物；而C18小柱可能由于其柱填料的高度約有2.0 mL柱容體積，在上樣流出液中未檢出待測化合物，但在隨后2 mL甲醇淋洗液中檢出14種待測物，且除色凈化效果不明顯；ENVI-Carb小柱，在上樣流出液和5 mL甲醇淋洗液中均未檢出待測物，但在5 mL甲苯-乙腈(3∶1)洗脫液中檢出14種待測物，回收率達80%～100%，且樣液澄清透明，除色凈化效果好，這是因為ENVI-Carb小柱的填料為石墨化碳黑，具有較好的吸附色素效果，且可通過π-π作用力對含苯環的待測物產生較強的吸附，甲醇淋洗可以除去無吸附和吸附力較弱的一些助劑雜質，最后采用含甲苯的溶劑取代石墨化碳黑吸附位點上的待測物，實現待測物的洗脫，實際樣品色譜圖顯示目標峰無雜質干擾。因此，選擇以ENVI-Carb小柱對提取液進行固相萃取凈化，可有效除去染料和其它雜質的污染和干擾。

2.4 線性關系、方法檢出限及定量下限

按照優化的儀器條件檢測濃度為0.1～50 mg/L的系列混合標準工作液，以各待測物的峰面積為縱坐標(y)，相應的質量濃度為橫坐標(x，mg/L)繪制標準曲線。以最低濃度標準溶液進行考察，根據3倍信噪比(S/N=3)計算儀器檢出限；結合前處理稀釋倍數(25倍)和回收率情況計算方法檢出限(LOD)，以S/N=10計算得到方法定量下限(LOQ)。14種待測物的保留時間、線性范圍、回歸方程、相關系數(r)、LOD和LOQ見表1。結果表明，14種待測物在相應的濃度范圍內線性關系良好，相關系數均大于0.999；LOD為1～5 mg/kg，LOQ為4～17 mg/kg，方法的靈敏度滿足微量和常量檢測的要求。

表1 14種化合物的保留時間、線性范圍、線性方程、相關系數、方法檢出限及定量下限

Table 1 Retention times(RT),linear ranges,linear equations,correlation coefficients(r),the method detection and quantitation limits(LOD and LOQ) of 14 analytes

AnalyteLinearrange(mg/L)LinearregressionrLOD(mg/kg)LOQ(mg/kg)RT(min)UV-28405～50y=17358x-2651509990517199UV-201～20y=54364x-342720999814279UV-001～20y=69611x+93820999314416UV-2401～20y=55938x-388970999114462UV-1201～20y=46778x-266440999114515UV-901～20y=65861x-520980999614559UV-7101～20y=45972x-47000999314660UV-53101～20y=37865x-109650999714922UV-32901～50y=38160x-177400999914952UV-32602～50y=38628x-170760999527992UV-23402～50y=26523x-1682309995271008UV-32001～50y=37402x-1311509996141025UV-32702～50y=24604x-396609997271071UV-32802～50y=17933x-311909996271086

2.5 方法回收率、精密度及實際樣品檢測

選取陰性紡織品滌綸(Polyester)和腈綸(Polyacrylonitrile fiber)樣品各1個，分別進行低、中、高3個水平的加標回收實驗，回收率與精密度結果見表2。在加標濃度范圍內，14種化合物的平均回收率為81.5%～99.1%，相對標準偏差(RSD)為2.8%～7.5%，表明方法具有良好的回收率與精密度。

表2 14種化合物的回收率及相對標準偏差(n=6)

Table 2 Recoveries and RSDs of 14 analytes(n=6)

AnalyteAdded(mg/kg)PolyesterPolyacrylonitrilefiberRecovery(%)RSD(%)Recovery(%)RSD(%)UV-28417，170，1700815，834，85675，65，60820，849，84169，71，52UV-24，40，400853，905，88264，48，49931，897，87167，51，50UV-04，40，400891，920，91162，43，48863，934，91571，52，57UV-244，40，400872，952，90352，33，41876，954，92053，39，45UV-124，40，400865，943，90559，40，36872，961，91555，35，43UV-94，40，400905，961，93249，36，53911，955，92753，37，40UV-714，40，400895，991，95058，43，45900，978，94243，32，39UV-5314，40，400908，953，92748，45，46888，962，91649，43，52UV-3294，40，400901，978，95344，28，35907，982，95141，32，37UV-3267，70，700920，956，94535，37，44914，964，94238，30，35UV-2347，70，700952，945，93345，32，31925，970，96440，36，34UV-3204，40，400877，962，91947，29，44892，971，94045，42，28UV-3277，70，700902，980，94653，40，37889，959，96347，38，35UV-3287，70，700913，959，94546，42，34903，965，93540，39，41

采用本方法測定了27個布料樣品，均未檢出14種待測紫外吸收劑，可能是由于這些樣品添加了其它種類紫外吸收劑或是采用無機紫外屏蔽劑等方式實現抗紫外效果。

3 結 論

本文建立了紡織品中14種紫外吸收劑的固相萃取/超高效液相色譜測定方法。根據紡織品的基質特性以及14種紫外吸收劑的物化性質，優化獲得了合適的提取和凈化條件，采用梯度洗脫方式使14種紫外吸收劑獲得了良好的色譜分離和合適的保留時間。方法學考察表明，方法檢出限、回收率、精密度等技術指標均較好，能夠滿足檢測要求，可為同時檢測紡織品中14種極性差異較大的BPs和BZTs紫外吸收劑提供準確高效的分析方法。

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Determination of 14 Kinds of Ultraviolet Absorbers in Textiles by Solid Phase Extraction Combined with Ultra-high Performance Liquid Chromatography

ZHANG Xiao-li1*,LIU Wei-hong1，WU Jie-shan2

( 1.Guangdong Inspection and Quarantine Technology Center,Guangzhou 510623，China;2.Intertek Testing Services Shenzhen Ltd.Guangzhou Branch，Guangzhou 510663，China)

A new method was established for the simultaneous determination of fourteen benzophenone and benzotriazole UV absorbents in textiles by solid phase extraction(SPE) combined with ultra-high performance liquid chromatography(UPLC).The samples were extracted with methanol-tetrahydrofuran by ultrasonic.After purified using ENVI-Carb SPE column,the extract solutions were separated on a C18chromatographic column using acetonitrile-0.1% formic acid as mobile system by gradient elution,and detected with diode array detector(DAD).The results indicated that 14 analytes presented favorable linearity(r>0.999) in the concentration range of 0.1-50 mg/L.The limits of detection of the method(LODs,S/N=3) were in the range of 1-5 mg/kg.Recoveries were calculated to be in the range of 81.5%-99.1% at three spiked concentration levels in negative samples,with relative standard deviations(RSD,n=6) of 2.8%-7.5%.The method is simple,rapid,and is suitable for the simultaneous determination of fourteen UV absorbents in textiles with favorable recoveries and precision.

ultraviolet absorbers;textiles;ultra-high performance liquid chromatography(UPLC)；solid phase extraction(SPE)

2015-10-19；

2015-10-30

廣東出入境檢驗檢疫局科技項目(2015GDK62)

10.3969/j.issn.1004-4957.2016.05.014

O657.72;TQ314.257

A

1004-4957(2016)05-0579-06

*通訊作者：張曉利，高級工程師，研究方向：生態紡織品檢測技術，Tel:020-38290453，E-mail:zhangxl@iqtc.cn