快速溶剂萃取－固相萃取－液相色谱－串联质谱法同时检测小型家用电器中溴代阻燃剂

卢晓宇，张敬轩，李 挥，张 岩

（1.北京出入境检验检疫局，北京 100026；2.河北省食品质量监督检验研究院，河北 石家庄 050051）

溴代阻燃剂（brominated flame retardants，BFRs）是世界上消费量最大的卤素有机阻燃剂［1］，目前正在使用的溴代阻燃剂约75种，其中最主要的是十溴二苯醚（DBDPO）、四溴双酚A（TBBP－A）和六溴环十二烷（HBCDs），主要应用于印刷电路板、塑料、涂层、电线电缆及树脂类电子元件中。研究表明，HBCDs具有很强的生物蓄积性、持久性和生物毒性［2－3］，被认为是一种新型的环境持久有机污染物［4］，已经受到了国际社会的广泛关注；TBBP－A能够与人类的转甲状腺素蛋白（transthyretin）（前白蛋白）紧密结合，是一种免疫毒素［5］，对人体存在潜在危害。为了控制电子产品对环境的危害，欧盟在2003年2月13日就已正式公布两项针对电子电器产品环保的指令（RoHS指令和 WEEK指令），并于2004年8月13日启动两项关于电子垃圾的法规，冲击了中国出口欧盟各国的电子电器产品制造及材料、零部件供应，同时对材料、零部件及设计工艺提出了更高的环保要求。

目前，测定HBCDs和TBBP－A的方法主要有气 相色谱法（GC）［5－6］、高效液相色谱法（HPLC）［7］和气相色谱－质谱联用法（GC／MS）［8－9］。GC、HPLC法无法满足被测物准确定性的要求；用GC／MS测定则需要繁琐的预处理和对样品进行衍生化。HBCDs的3种异构体α、β、γ－HBCDs在160℃以上会相互转化，导致三者无法准确定量；当温度高于240℃时，HBCDs会发生脱溴降解，导致结果不准确且污染色谱柱［10］。近年来，随着液相色谱－质谱法（LC／MS），液相色谱－串联质谱法（LC－MS／MS）以及其它辅助技术的快速发展，LC－MS／MS方法逐步应用于 TBBP－A 和 HBCDs的测定［11－19］。

本研究采用快速溶剂萃取进行待测物的提取，同时采用C18固相萃取柱净化，再利用超高效液相色谱－电喷雾串联四极杆质谱（UPLC－ESI－MS／MS）进行分析，建立了一种同时检测小家电中α，β，γ－HBCDs和TBBP－A的方法。

1 实验部分

1.1 仪器与装置

Agilent 1200－6460超快速液相色谱－三重四极杆串联质谱仪:美国Agilent公司产品，配有电喷雾离子源（ESI）及MassHunter数据处理系统；ASE300快速溶剂萃取仪:美国戴安公司产品，配有12位萃取池；10通道固相萃取装置:美国Agilent公司产品；C18固相萃取柱（500mg，6mL）:美国Agilent公司产品。

1.2 材料与试剂

α，β，γ－六溴环十二烷（HBCDs）、四溴双酚 A（TBBP－A）标准品:美国Sigma公司产品，纯度均大于98%；甲醇、丙酮、正己烷、二氯甲烷（色谱纯）:德国Merck公司产品。

1.3 实验处理

1.3.1 制样 称取约100g试样，切成小块后放入液氮中冷冻，再用研磨机粉碎。

1.3.2 提取 称取粉碎好的1g（精确到0.01 g）试样于定性滤纸中，包好后置于萃取池中进行快速溶剂萃取。萃取剂为丙酮－正己烷溶液，样品池温度120℃，压力10.3MPa，加热时间5min，静态萃取时间10min，氮气吹扫时间100 s，循环次数为3次，冲洗样品池的体积为20%。萃取结束后，萃取液在40℃以下减压浓缩至近干，用正己烷定容至3mL，待净化。

1.3.3 净化 将C18固相萃取柱依次用2mL二氯甲烷和2mL甲醇活化后，将试样溶液过柱，先用12mL正己烷淋洗，再用5mL甲醇洗脱，收集洗脱液，氮气吹干后加入V（甲醇）∶V（水）＝50∶50的溶液定容至1mL。旋涡振荡1min，经0.22μm针头过滤器过滤，供 RRLCMS／MS测定。

1.4 实验条件

1.4.1 色谱条件 C18色谱柱（100mm×2.1 mm×1.8μm）；梯度洗脱:0～3.0min，75%～95%B，3～5min，95%～95%B，5～6min，95%～75%B，其中A为水，B为甲醇；流速:0.3 mL／min；进样量:10μL；柱温:10℃。

1.4.2 质谱条件 MRM监测方式；正离子模式；离子化方式:电喷雾电离；气体温度:300℃；气体流量:7μL／min；压力:3.1×105Pa；鞘气温度:300℃；鞘气流量:10μL／min；毛细管电压:2000V；喷嘴电压:1900V；离子源温度:120℃。溴代阻燃剂的质谱分析优化参数列于表1。

表1 溴代阻燃剂的质谱分析优化参数Table 1 Optimized parameters for analysis of brominated flame retardants using MS／MS with MRM mode

2 结果与讨论

2.1 样品前处理条件的选择及优化

2.1.1 萃取方式的选择 日常检验中常用的萃取方式有3种:索氏抽提、快速溶剂萃取（ASE）和微波萃取（MWE），根据文献［17］中有关萃取方式的研究结果，本研究选择ASE作为首选的萃取方式。同时优化了快速溶剂萃取条件:通过加标回收实验（样品中加标浓度为1mg／kg）对比萃取剂甲醇、丙酮、二氯甲烷、正己烷以及相关混合溶液的萃取效率，发现V（丙酮）∶V（正己烷）＝1∶1溶液的萃取率可达92%，其余溶剂组合方式萃取率均小于80%。另外还确定了其他萃取条件:样品池温度120℃，压力10.3MPa，加热时间5min，静态萃取时间10min，N2吹扫时间100s，循环次数3次，冲洗样品池的体积为20%。

2.1.2 固相萃取条件的优化 考察了C18柱（Supelclean LC－C18、Sep－Pak C18）、亲水亲脂柱（Oasis HLB）、石墨化碳黑柱（Supelclean Envi－Carb）和石墨化碳黑／氨基复合柱（Sep－Pak Carbon／NH2）。结果表明，Sep－Pak C18固相萃取柱的净化效果和回收率最佳。实验选用500mg／6mL C18固相萃取柱做富集和净化，然后用500 μg／L四溴双酚A和2000μg／L六溴环十二烷标准混合溶液做C18固相萃取柱洗脱实验，结果示于图1。其中1～12mL为正己烷淋洗，13～19mL为甲醇洗脱。结果表明，正己烷淋洗不会使被测物流失，而使用5mL甲醇洗脱则可得到94%以上的回收率，洗脱效果良好。

图1 C18固相萃取柱洗脱实验图Fig.1 The figure of elution test for C18 solid phase extraction column

2.2 色谱分离的优化

根据四溴双酚A和六溴环十二烷的分子结构特性，选择了Eclipse Plus C18色谱柱（1.8μm×2.1mm×100mm）。由于电喷雾质谱的电离是在溶液状态电离，因此流动相的组成和添加剂除了影响目标化合物的保留时间和峰形外，还影响离子化效率，从而影响检测灵敏度。实验在满足较好的色谱分离的同时，比较了甲醇－水和乙腈－水这两种流动相对目标化合物离子化程度的影响。结果表明，当流动相为甲醇－水时，响应值明显高于以乙腈－水为流动相时的响应值（约为2～4倍）。因此，选用甲醇－水为流动相。

除了考察流动相组成外，还比较了流动相为甲醇－水和分别在此流动相中加入一定量的醋酸铵和氨水等添加剂对目标化合物离子化效率的影响。结果表明:当加入一定量的醋酸铵或氨水后，目标化合物的响应值均有所降低，因此，实验采用甲醇－水混合液作为流动相。

2.3 质谱条件的优化

采用多反应监测（MRM）模式，利用流动注射泵连续进样，在正负离子模式下进行全扫描，以选择适当的分子离子峰和电离方式。结果表明:在负离子模式下，全扫描的分子离子［MH］－m／z543最为理想，因此，选用 TBBP－A的［M－H］－作为碰撞诱导解离的母离子。在二级质谱图中，观察到m／z526、446、418和291等碎片离子峰，示于图2。其中，m／z526离子是失去一个羟基产生的碎片离子，m／z 446碎片离子是［M－Br－OH］－，m／z 418离子是［M－Br－OH－CO］－，m／z291碎片离子是［M －C6H3Br2O］－。

图2 四溴双酚A的子离子质谱图Fig.2 Ion mass spectrum of TBBP－A

分析六溴环十二烷时，同样利用流动注射泵连续进样，在正负离子模式下进行全扫描，以选择适当的分子离子峰和电离方式。结果表明:在负离子模式下，全扫描的分子离子［M－H］－m／z641最理想，但是对于二级质谱，该化合物只能检测Br－，所以采用选择离子（SIM）模式。依据六溴环十二烷与四溴双酚A同时检测的原则，选择了m／z 80和m／z 81作为子离子，其子离子质谱图示于图3。在确定母离子和子离子的基础上，对毛细管电压、锥孔电压、离子源温度、脱溶剂温度等条件进行了优化。

2.4 方法灵敏度

采用在空白样品中添加目标化合物的方法，得到本方法的检出限为0.05～0.2mg／kg，低于欧盟制定的最高限量标准。方法的线性方程、相关系数、检出限列于表2。可以看出，所分析药物的线性相关系数都大于0.998，相关性良好。

图3 六溴环十二烷的子离子质谱图Fig.3 Ion mass spectrum of HBCDs

2.5 方法回收率和精密度

采用空白样品加标的方式进行回收率实验，分别在添加3个水平、快速溶剂萃取、富集净化后浓缩，每个水平单独测定10次，回收率及精密度结果列于表2。空白榈加标50μg／kg四溴双酚A和加标400μg／kg六溴环十二烷的MRM图分别示于图4，图5。实验结果表明，四溴双酚A回收率为87.72%～93.26%，相对标准偏差为6.53%～8.38%；六溴环十二烷的回收率为88.20%～95.71%，相对标准偏差为4.42%～7.17%。本方法具有良好的精密度。

2.6 实际样品检测

按照本方法对市售小型家用电器中的塑料部件进行检测，仅在5种产品中检出四溴双酚A，含量为10.1～73.2mg／kg，均未检出六溴环十二烷，其他产品未检出目标组分，示于图6。

表2 线性方程、相关系数、检出限、回收率和精密度（n＝10）Table 2 Linear equations，correlation factors，limits of detection（LOD），recovery and precision（n＝10）

图4 空白样品加标50.0μg／kg四溴双酚A的MRM图Fig.4 MRM chromatograms of blank sample spiked（50.0μg／kg）TBBP－A

图5 空白样品加标400.0μg／kgα，β，γ－六溴环十二烷的 MRM 图Fig.5 MRM chromatograms of blank sample spiked（400.0μg／kg）HBCDs

图6 样品MRM图Fig.6 MRM chromatogram of sample

3 结论

本研究所建立的 AES－SPE－LC－MS／MS方法可同时测定家用小电器中溴代阻燃剂，样品前处理提取率高、重现性好，方法灵敏度高、选择性和特异性好、条件易于控制，同单组分检测相比，有效缩短了检测时间，结果准确、加标回收率高。将本方法应用于实际样品测定，可从源头上保障电子产品安全，为消费者的健康提供保障。

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