SPE-UPLC-MS/MS測定紡織品中8種有機(jī)磷酸酯阻燃劑

曾云想 梁婷婷 湯明河 楊章力

(1.浙江省醬鹵休閑食品質(zhì)量檢測中心，溫州 325000；2.蒼南縣疾病預(yù)防控制中心，溫州 325000)

SPE-UPLC-MS/MS測定紡織品中8種有機(jī)磷酸酯阻燃劑

曾云想1梁婷婷2湯明河1楊章力1

(1.浙江省醬鹵休閑食品質(zhì)量檢測中心，溫州 325000；2.蒼南縣疾病預(yù)防控制中心，溫州 325000)

建立了固相萃取-超高效液相-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用法(SPE-UPLC-MS/MS)同時(shí)測定紡織品中8種有機(jī)磷酸酯阻燃劑(OPEs)的分析方法。樣品用甲醇超聲提取30min后，經(jīng)弗羅里硅土固相萃取小柱凈化后，采用Aglient Eclipse Plus C18色譜柱(3.0×100mm，1.8μm)，5mmol/mL乙酸銨水溶液(0.1%的甲酸水溶液)-乙腈作為流動(dòng)相梯度洗脫電噴霧正離子(ESI+)模式離子化，選擇多反應(yīng)檢測(MRM)方式監(jiān)測，串聯(lián)質(zhì)譜測定，外標(biāo)法定量。結(jié)果顯示，各目標(biāo)物方法檢出限在0.003～0.500mg/kg，相關(guān)系數(shù)≥0.9991，回收率為81.7%～93.5%，RSD%為1.5%～3.4%。結(jié)果表明，本方法滿足測定紡織品中有機(jī)磷酸酯阻燃劑的需要。

有機(jī)磷酸酯阻燃劑 固相萃取-超高效液相-串聯(lián)質(zhì)譜 紡織品

阻燃劑是用來降低高分子聚合物材料本身的可燃性，提高其自熄性，抑制燃燒時(shí)火焰?zhèn)鞑サ囊环N助劑。磷酸酯類阻燃劑是近年來廣泛應(yīng)用于紡織品中最重要的一類阻燃劑，但也是對(duì)人類危害程度較深的一類阻燃劑[1-3]。阻燃劑通過形成不揮發(fā)性的保護(hù)膜以及碳化膜，從而阻隔合成材料與氧氣的接觸。阻燃劑的阻燃成效并不意味著經(jīng)過了原絲改性或阻燃后整理就完全不會(huì)燃燒，而是指經(jīng)過阻燃整理來提高其本身抗燃性，來減緩火勢蔓延速度，從而達(dá)到自熄的效果。紡織品的阻燃后整理是通過化學(xué)鍵合、非極性范德華引力、氫鍵、吸附沉積以及物理粘合等作用，使阻燃劑添加在高分子鏈上，從而達(dá)到阻燃效果。阻燃劑整理方法多種多樣，從處理工藝的角度上分析，相對(duì)其他方法，阻燃劑酶處理的優(yōu)勢是反應(yīng)條件溫和，且催化效率高，專一性很強(qiáng)，對(duì)環(huán)境不會(huì)造成深度污染，同樣在一定程度上減少了對(duì)人體的傷害。即便如此，長期接觸磷酸酯阻燃劑仍會(huì)引起甲狀腺疾病、肝臟損傷、免疫系統(tǒng)功能衰退、運(yùn)動(dòng)神經(jīng)受損等疾病，且具有高度致癌性。人們長時(shí)間接觸的衣物，被褥等紡織品相對(duì)來說存在著更大的危險(xiǎn)，特別是中小學(xué)學(xué)生常年穿著的校服，嬰幼兒類服裝和直接接觸類服裝。而美國、德國、英國、日本等國家也相繼制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)，從而來規(guī)范和限制阻燃劑的使用范疇和使用劑量，如《美國材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)》、《食品與日用消費(fèi)品法》、《有害物質(zhì)安全法規(guī)》以及《家用產(chǎn)品有害物質(zhì)控制法》[4，5]。本實(shí)驗(yàn)建立了較完善的磷酸酯類阻燃劑的固相萃取-超高效液相-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用法(SPE-UPLC-MS/MS)，用以檢測紡織品中的歐盟高度關(guān)注的8種有機(jī)磷阻燃劑(磷酸三乙基酯TEP、磷酸三(2-氯)乙酯TCEP、磷酸三丙基酯TPrP、磷酸三(2-氯) 丙酯TCPP、磷酸三(1，3-二氯異丙基)酯TDCP、磷酸三苯基酯TPhP、磷酸三丁氧基乙酯TBEP、磷酸二( 2-乙基) 己基二苯酯EHDPP)。

目前有機(jī)磷酸酯阻燃劑的研究主要集中在紡織品、水體、空氣等領(lǐng)域[6-8]，氣相色譜法、氣相色譜-質(zhì)譜法和液相色譜-質(zhì)譜法是目前常用的檢測分析方法。近年來，消費(fèi)品中的有機(jī)磷酸酯阻燃劑也有相關(guān)報(bào)道。紡織品方面，王成云等[9]和幸苑娜等[10]報(bào)道了采用氣相色譜-質(zhì)譜法測定紡織品中的有機(jī)磷阻燃劑，王成云等[11]還報(bào)道了紡織品中6種有機(jī)磷阻燃劑的微波輔助萃-氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜檢測方法。皮革制品方面，張偉亞等[12]采用混合模式吸附劑固相萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法測定了皮革中的磷酸三(2-氯乙基)酯。此外，馬強(qiáng)等[13]對(duì)玩具中3種有機(jī)磷阻燃劑的測定進(jìn)行了研究。目前尚未有利用超高效液相-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用法(UPLC-MS/MS)檢測紡織品中有機(jī)磷酸酯阻燃劑測定的相關(guān)研究報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)采用超聲萃取、固相萃取柱凈化后進(jìn)行超高效液相-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用法測定，建立了紡織品中TEP、TCEP、TPrP、TCPP、TDCP、TPhP、TBEP和EHDPP等 8 種有機(jī)磷酸酯的檢測方法。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Agilent1290-6460型超高效液相-串聯(lián)質(zhì)譜儀；Rapidtrace固相萃取儀；IKA RV10旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀；MTN-2800W氮吹濃縮儀；KH3200B型臺(tái)式超聲波清洗器；Direct-Pure UP 型純水機(jī)；梅特勒LE204E/02型分析天平。

8種有機(jī)磷酸酯阻燃劑(OPEs)標(biāo)品均購自德國Dr.Ehrenstorfer 公司(純度均大于 98% )；甲醇、乙腈(色譜級(jí))購自美國Fisher公司；弗羅里硅土(Florisil,6mL/1g)，硅膠(Silica, 6mL/1g)，HLB(3mL/200mg)固相萃取柱；

OPEs單標(biāo)儲(chǔ)備液(1000mg/L)用乙腈配制，8種OPEs的混標(biāo)儲(chǔ)備液(10 mg/L)用水/乙腈(60/40)稀釋單標(biāo)儲(chǔ)備液配制；所有儲(chǔ)備液均在4℃的暗環(huán)境中密封保存。

1.2 儀器工作條件

(1)色譜條件 ：Aglient Eclipse Plus C18色譜柱(3.0 mm×100mm)；流動(dòng)相：A為5mmol/mL乙酸銨水溶液(0.1%的甲酸水溶液)，B為乙腈；柱溫40℃，進(jìn)樣量10μL。流動(dòng)相梯度洗脫程序(10min)：0 min，B：40%；3min，B：55%；5min，B:70%；7 min，B:90%。流量0.3mL/min。

(2)質(zhì)譜條件 ：電噴霧電離正離子模式(ESI+)；質(zhì)譜掃描方式：多反應(yīng)離子監(jiān)測(MRM)；脫溶劑氣：氮?dú)猓慌鲎矚猓簹鍤猓桓稍餁饬髁浚?0L/min；干燥氣溫度：350℃；毛細(xì)管電壓：3.0kV；噴霧壓力：207KPa。其他質(zhì)譜參數(shù)見表1。其中*為定量離子。

1.3 試驗(yàn)方法

將紡織品樣品剪成0.5cm×0.5cm×0.5cm的碎片，稱取1g(精確至0.001)于250mL三角瓶中，加入30mL甲醇，超聲萃取30min。將樣品溶液全部轉(zhuǎn)移到圓底燒瓶中，于35℃水浴中旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮約至1mL,待凈化。用6mL乙腈-水(1∶1，V/V)混合溶劑對(duì)弗羅里硅土柱進(jìn)行活化；加入樣品濃縮液后，用6mL乙腈-水(1∶1，V/V)混合溶劑洗脫，收集洗脫液，氮吹至近干，用5mmol/mL乙酸銨水溶液(0.1%的甲酸水溶液)-乙腈定容至1mL,過有機(jī)濾膜后進(jìn)UPLC-MS/MS測定。

表1 質(zhì)譜參數(shù)

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜行為

按儀器工作條件進(jìn)行測定，8種有機(jī)磷酸酯阻燃劑的色譜圖見圖1。

2.2 檢測條件的優(yōu)化

2.2.1 樣品提取溶劑的優(yōu)化

分別稱取1g的紡織品樣品(精確至0.001g)于4個(gè)標(biāo)號(hào)的250mL三角瓶中，加入0.10μg/mL磷酸酯類標(biāo)準(zhǔn)工作液10.0mL。對(duì)應(yīng)加入30mL的提取溶劑如正己烷、乙腈、甲醇、乙酸乙酯，充分渦旋震蕩(約1min)后，室溫下靜止放置1min，在超聲儀中超聲30min，過濾，移到圓底燒瓶中，再用提取溶劑反復(fù)沖洗殘余紡織品，再將液體經(jīng)上步驟移到圓底燒瓶中，在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀40℃水域下濃縮至近干，用5mmol/mL乙酸銨水溶液(0.1%的甲酸水溶液)-乙腈震蕩溶解，溶液用0.22μm有機(jī)濾膜過濾，測定。結(jié)果顯示，相比其它提取溶劑的提取效率，甲醇的提取效率最好。

2.2.2 超聲提取時(shí)間的優(yōu)化

分別稱取1g的紡織品樣品(精確至0.001g)于4個(gè)標(biāo)號(hào)的250mL三角瓶中，加入0.10μg/mL磷酸酯類標(biāo)準(zhǔn)工作液10.0mL。加入30mL的提取溶劑甲醇，充分渦旋震蕩(約1min)后，室溫下靜止放置1min，在超聲儀中超聲分別提取10min、30min、60min、90min后，過濾，移到圓底燒瓶中，再用提取溶劑反復(fù)沖洗殘余紡織品，再將液體經(jīng)上步驟移到圓底燒瓶中，在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀40℃水浴下濃縮至近干，用5mmol/mL乙酸銨水溶液(0.1%的甲酸水溶液)-乙腈震蕩溶解，溶液用0.22μm有機(jī)濾膜過濾，測定。對(duì)不同超聲時(shí)間的樣品回收率進(jìn)行了比較，結(jié)果顯示：30min的超聲時(shí)間最佳，30min以后時(shí)間的超聲效果相差不多，但為了縮短實(shí)驗(yàn)操作時(shí)間，最終選取了30min的超聲時(shí)間，分兩次超聲，這樣可以更有效地將紡織品中的目標(biāo)物釋放出來。

2.2.3 凈化條件的優(yōu)化

采用溶劑空白加標(biāo)模擬凈化過程，溶劑空白加標(biāo)樣品分別經(jīng)硅膠、弗羅里硅土和HLB固相萃取柱凈化，考察三者對(duì)目標(biāo)化合物的回收率。結(jié)果所示，3種固相萃取柱均對(duì)目標(biāo)化合物回收率均80%以上。但硅膠柱凈化效果較差，凈化后8種有機(jī)磷酸酯阻燃劑出峰處呈鼓包狀，無法對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行準(zhǔn)確定性和定量分析；HLB柱和弗羅里硅土柱均對(duì)8種化合物有較好的凈化效果，目標(biāo)物出峰處均無干擾，實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)物和雜質(zhì)的有效分離，但是樣品經(jīng)HLB柱后共洗脫的雜質(zhì)較多，而弗羅里硅土柱的共洗脫雜質(zhì)較少。這可能是由于兩者對(duì)目標(biāo)化合物的保留機(jī)理不同所致。HLB柱對(duì)8種目標(biāo)化合物的保留能力極弱，機(jī)理上屬于保留雜質(zhì)；而弗羅里硅土柱對(duì)目標(biāo)化合物保留能力較強(qiáng)，機(jī)理上屬于保留目標(biāo)物。所以，樣品經(jīng)HLB柱后雜質(zhì)較多，可能是由于HLB柱對(duì)目標(biāo)物和雜質(zhì)均具有弱保留能力，使得目標(biāo)物和雜質(zhì)共同被洗脫下來；而樣品經(jīng)弗羅里硅土柱后共洗脫雜質(zhì)較少，則可能在淋洗階段已將大部分雜質(zhì)去除。綜合上述考慮，本實(shí)驗(yàn)選取弗羅里硅土柱對(duì)8種有機(jī)磷酸酯阻燃劑進(jìn)行凈化。

圖1 8種有機(jī)磷酸酯色譜圖

2.2.4 色譜流動(dòng)相的優(yōu)化

在流動(dòng)梯度洗脫中，相對(duì)于無機(jī)相，有機(jī)相的比例越高在色譜圖中出峰越快，但是為了更好地分離開目標(biāo)物，得到豐度值較高的色譜圖就要根據(jù)具體的目標(biāo)物種類和特征而定。本實(shí)驗(yàn)分別嘗試了幾種流動(dòng)相如5mmol/mL乙酸銨水溶液(0.1%的甲酸水溶液)-乙腈、5mmol/mL乙酸銨的水溶液(0.1%的甲酸水溶液)-甲醇、水-乙腈、以及水-甲醇。本實(shí)驗(yàn)是在正離子掃描模式下進(jìn)行的，因此為了得到峰型好且豐度高的色譜圖，實(shí)驗(yàn)在流動(dòng)相里加入0.1%的甲酸水。結(jié)果表明 5mmol/mL乙酸銨水溶液(0.1%的甲酸水溶液)-乙腈作流動(dòng)相并在相應(yīng)的流動(dòng)相梯度下，8種物質(zhì)很好的被分開，沒有發(fā)生疊加現(xiàn)象，而且豐度值高，峰形尖銳。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線、線性范圍和檢出限

在儀器工作條件下測定0.01、0.05、0.10、0.50、1.0、5.0mg/L混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，以各化合物的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，定量離子色譜峰面積為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果表明：8種有機(jī)磷酸酯的質(zhì)量濃度在0.01～5.0mg/L范圍內(nèi)呈線性，其線性回歸方程及相系數(shù)見表2。連續(xù)分析6個(gè)接近于檢出限濃度的空白加標(biāo)樣品、以3倍信噪比計(jì)算方法的檢出限，結(jié)果見表2。

表2 線性參數(shù)及檢出限

2.4 回收試驗(yàn)

為了驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確度和精密度，對(duì)食品包裝袋進(jìn)行0.1、1.0、10.0mg/kg不同濃度的加標(biāo)回收試驗(yàn)，每一濃度水平分別做6次平行測定，計(jì)算出回收率為81.7%～93.5%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.9%～3.9%，方法回收率和精密度良好，能滿足檢測的要求。結(jié)果見表3。

表3 精密度與回收試驗(yàn)結(jié)果(n=6) %

2.5 實(shí)際樣品測定

使用實(shí)驗(yàn)建立的測定方法，隨機(jī)對(duì)市面6種不同類型功能性阻燃紡織品20批次進(jìn)行測定。共有4種不同類型功能性阻燃紡織品檢測出部分OPEs組分。結(jié)果見表4。

表4 實(shí)際樣品分析結(jié)果

3 結(jié)論

通過提取條件的選擇及分離優(yōu)化、質(zhì)譜檢測參數(shù)的優(yōu)化，建立了超聲-固相萃取柱凈化-超高效液相色譜-質(zhì)譜串聯(lián)法測定紡織品中8種有機(jī)磷酸酯阻燃劑的方法。該方法具有靈敏度高、重現(xiàn)性好等特點(diǎn)，且定性能力強(qiáng)，能很好地排除基地干擾；各目標(biāo)物方法檢出限在0.003～0.500mg/kg，相關(guān)系數(shù)≥0.9991，回收率為81.7%～93.5%，RSD%為1.5%～3.4%。本方法可滿足紡織品中有機(jī)磷酸酯阻燃劑的檢測要求。

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Determination of eight organophosphate ester flame retardants in textile by SPE-UPLC-MS/MS.

Zeng Yunxiang1, Liang Tingting2,Tang Minghe1,Yang Zhangli1

(1.Leisure Food Quality Inspection Center of Zhejiang，Wenzhou 325000,China；2. Cangnan Center for Disease Control and Prevention，Wenzhou 325000,China)

Analytes in textile samples were extracted with methanol by ultrasonic extraction for 30 min, then were purified by solid phase extraction (SPE) using florisil cartridges.The separation was performed on an Aglient Eclipse Plus C18 (3.0×100mm,1.8μm) column with a gradient mobile mixture composed of 5mmol/mL ammonium acetate solution containing 0.1% formic acid and acetonitrile, and the electrospray ionization(ESI)source in positive ion mode was used for the analysis in the multiple reaction monitoring(MRM), then tandem MS was used for the measurement, and the external standard method was used for the quantification. The measurement results showed that the detection limit was in the range of 0.003-0.500mg/kg, and the correlation coefficient was ≥0.9991. The average recovery rates of eight OPEs were 81.7%-93.5% with relative standard deviation (RSD%) of 1.5%-3.4%.The method can be used for the determination of OPEs in textile.

OPEs; SPE-UPLC-MS/MS; textile

浙江省蒼南縣科技計(jì)劃項(xiàng)目(2016G12)

10.3969/j.issn.1001-232x.2017.04.010

2017-02-24

曾云想，男，1987年出生，工程師，碩士，研究方向食品、紡織品及相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測，E-mail:zyx0611401136@163.com。