超聲萃取-超高效液相色譜-串聯質譜法測定玩具涂層中2種光引發劑殘留量

2021-10-11 13:03:24陶小美羅小芳胡愛生

理化檢驗-化學分冊 2021年9期

陶小美,羅小芳,胡愛生

(1.億科檢測認證有限公司,昆山 215331;2.好孩子兒童用品有限公司,昆山 215331)

玩具中的有害物質可能影響幼兒的生長發育,因此玩具的健康安全問題一直是各國關注的重點。我國是世界最大的玩具出口國,也是歐盟的進口玩具大國[1],應實時關注各國或組織關于玩具的最新規定。UV 紫外油墨具有高效、經濟、環保等特點,有待取代有毒溶劑型油墨,成為玩具用主要涂料[2-3]。光引發劑是UV 紫外油墨的重要成分,可在紫外光或可見光作用下引發涂料聚合物單體發生交聯反應,從液體狀態轉變成固體狀態[4],大部分光引發劑會成為聚合物鏈段的殘基,而沒有聚合的光引發劑則會殘留在油墨之中[5-6]。文獻[7-8]發現,殘留的光引發劑在進入人體后,可通過與細胞球磷脂復合層間的強力作用,影響胞質膜的運動和硬度,從而擾亂雌激素受體反應,增加患癌概率。因此,2019年9月,歐洲化學品管理局(ECB)就成員國提議的4種潛在高關注物質(SVHC)展開公眾評議,而通過評議的物質會作為第22 批物質列入REACH 法規中的SVHC候選清單,其中包括2種光引發劑,即2-二甲氨基-2-芐基-1-[4-(4-嗎啉基)苯基]-1-丁酮(光引發劑IHT-PI 910)和2-甲基-1-[4-(甲基硫代)苯基]-2-(4-嗎啉基)-1-丙酮(光引發劑IHT-PI 907),限量均為1 000 mg·kg－1。此REACH 一旦實施,勢必影響我國對歐盟的玩具出口,因此,建立一種快速、簡便、可靠地測定玩具涂層中這2種光引發劑含量的方法,具有非常重要的意義。

目前,針對光引發劑檢測的研究主要集中在包裝材料或食品接觸材料中光引發劑含量的測定及遷移的探索上[9-11],測定方法有氣相色譜-質譜法[12-13]和液相色譜法[14]。而針對玩具涂層中光引發劑IHT-PI 910和光引發劑IHT-PI 907 的報道很少,因此,本工作建立了超聲萃取-超高效液相色譜-串聯質譜法(UHPLC-MS/MS)測定玩具涂層中光引發劑IHT-PI 910、IHT-PI 907含量的方法,以期為玩具涂層中這2種光引發劑含量的監控提供技術參考。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

Waters ACQUITY UPLC H-Class Xevo TQD型超高效液相色譜-質譜聯用儀,配Mass Lynx 軟件;KQ 3200DB型超聲儀。

單標準儲備溶液:100.0 mg·L－1,分別稱取光引發劑IHT-PI 910、IHT-PI 907標準品5.0 mg,用乙腈溶解并定容至50 mL容量瓶中。

混合標準溶液:100μg·L－1,移取適量的2種光引發劑單標準儲備溶液,用乙腈稀釋配制成2種光引發劑混合標準溶液。

光引發劑IHT-PI 910、IHT-PI 907 標準品的純度大于98%;乙腈、甲酸為色譜純;試驗用水為超純水。

1.2 儀器工作條件

1.2.1 色譜條件

ACQUITY UPLC BEH C18色譜柱(50 mm×2.1 mm,1.7 mm),柱溫40 ℃;進樣量5μL;流量0.3 mL·min－1;流動相A 為乙腈,B為0.1%(體積分數,下同)甲酸溶液。梯度洗脫程序:0～2.5 min時,A 為75%;2.5～4.5 min時,A 由75%降至40%;4.5～5.0 min時,A 由40%升至75%。

1.2.2 質譜條件

電噴霧離子源正離子(ESI＋)模式;離子源溫度140 ℃,脫溶劑氣溫度500 ℃;毛細管電壓3.2 kV;多反應監測(MRM)模式。其他質譜參數見表1,其中“?”為定量離子。

表1 質譜參數Tab.1 MS parameters

1.3 試驗方法

用金屬刀片手工刮取玩具表面的涂層(避免刮下本體材料),粉碎后稱取0.50 g于50 mL 萃取瓶中,加入乙腈10 mL,于60 ℃超聲萃取30 min。取萃取液7.5 mL 置于50 mL 具塞玻璃管中,加入0.1%甲酸溶液2.5 mL,搖勻,過0.20μm 濾膜,按儀器工作條件對濾液進行測定。

2 結果與討論

2.1 色譜行為

2種光引發劑混合標準溶液的總離子流色譜圖見圖1。

圖1 2種光引發劑的總離子流色譜圖Fig.1 Total ion current chromatogram of 2 photoinitiators

由圖1 可知:光引發劑IHT-PI 907、IHT-PI 910的保留時間分別為1.53,2.30 min,2種光引發劑可在3.00 min內完成分離測定。

2.2 樣品前處理條件的選擇

2.2.1 萃取溶劑和萃取方法

乙腈常被作為光引發劑的萃取溶劑,因此,試驗選擇乙腈作萃取溶劑。

試驗比較了索氏萃取法、微波萃取法和超聲萃取法對樣品的提取效果。結果顯示:超聲萃取法、索氏萃取法的提取效果比微波萃取法的好,但由于索氏萃取法操作步驟更繁瑣、萃取時間更長和所需溶劑更多,因此,試驗選擇超聲萃取法提取樣品中的目標物。

2.2.2 萃取時間

試驗考察了超聲萃取時間分別為10,20,30,40,50,60 min時對玩具表面涂層中的2種光引發劑提取效果的影響,結果見圖2。

由圖2可知:2種光引發劑的響應值隨著萃取時間的延長而增加;當提取時間不小于30 min時,響應值趨于穩定。綜合考慮,試驗選擇萃取時間為30 min。

圖2 萃取時間對2種光引發劑響應值的影響Fig.2 Effect of extraction time on the response value of 2 photoinitiators

2.3 流動相的選擇

乙腈、甲醇常被用作反相色譜流動相中的有機相,因此,試驗考察了分別采用乙腈-水、甲醇-水、乙腈-甲酸溶液、甲醇-甲酸溶液等體系作為流動相時對2種光引發劑色譜分離效果的影響。結果顯示:有機相采用甲醇時,色譜峰容易拖尾,峰形較差;而在水相中加入適量甲酸能促進2 種光引發劑的電離,可改善色譜分離效果。因此,試驗選擇乙腈-甲酸溶液作流動相。

進一步考察了水相中甲酸體積分數分別為0.05%,0.4%時對2種光引發劑色譜分離效果的影響。結果顯示:水相中甲酸的體積分數為0.1%時,可獲得較好的響應信號和分離度,且目標物色譜峰的拖尾現象得到了改善,峰形較好。因此,試驗選擇乙腈-0.1%甲酸溶液作流動相。

2.4 質譜條件的選擇

分別將0.5 mg·L－1光引發劑IHT-PI 910、IHT-PI 907標準調諧液注入離子源,按照2種光引發劑的化學結構,選擇在ESI＋模式下進行母離子全掃描,以確定2種光引發劑的分子離子峰。以分子離子峰作為母離子,以[M＋H]＋模式掃描其子離子,選擇2組干擾最小、豐度最高的子離子作為定性定量離子。以光引發劑IHT-PI 907為例,光引發劑IHT-PI 907可與H＋生成m/z280.4的準分子離子,再進行二級電噴霧質譜分析,m/z280.4的準分子離子經過碰撞解離后,發生如下行為:丟失IHTPI 907末端的嗎啉基,生成m/z88.3的子離子;因質子轉移等反應斷裂IHT-PI 907內側的羰基鍵,生成m/z165.4的子離子;斷裂IHT-PI 907鏈中的甲硫基鍵,生成m/z233.1 的子離子;丟失IHT-PI 907中性碎片丙基鍵,生成m/z43.5的子離子等。由于m/z165.4、m/z88.3的子離子峰強較高且干擾較少,所以試驗選擇m/z165.4、m/z88.3子離子作為IHT-PI 907 的定量、定性離子。重復上述步驟,可篩選出光引發劑IHT-PI 910的定量、定性離子為m/z176.2、m/z190.1。

試驗還對離子源溫度、毛細管電壓、脫溶劑氣溫度等參數進行了優化,最優參數見1.2節。

2.5 基質效應

由于涂層成分比較復雜,可能影響后續的質譜分析,因此有必要考察基質效應的影響。試驗采用陰性樣品溶液配制0.5,50,100μg·L－1的基質匹配混合標準溶液,同時,采用乙腈配制同濃度水平的混合標準溶液,按照儀器工作條件測定,以兩者對應的峰面積比值(ME)來考察基質效應,ME 越接近100%,表明基質效應越弱,結果見表2。