香水中邻苯二甲酸二乙酯的直接质谱分析研究

黄龙珠，张席席，朱腾高，张兴磊

(东华理工大学分析测试研究中心，江西 南昌 330013)

邻苯二甲酸酯是一类环境内分泌干扰物，主要用作增塑剂，也用于农药、涂料、印染、化妆品和香料等的生产[1]。有关专家表示，过多使用含邻苯二甲酸酯的化妆品，会对人类生殖系统和神经系统造成危害[2]。例如，化妆品中的邻苯二甲酸酯物质会通过女性的呼吸系统和皮肤进入体内，增加女性患乳腺癌的几率，也会危害到她们未来生育的男婴的生殖系统。美国环保局将6种邻苯二甲酸酯类化合物(DMP、DEP、DBP、DOP、BBP、DEHP)列入129种重点控制的污染物名单中，我国环境优先污染物黑名单中也包括3种邻苯二甲酸酯类化合物(DMP，DBP，DOP)[3]。从2004年10月起，欧盟化妆品指令76/768/EEC禁止了一批邻苯二甲酸酯类化学品在化妆品中的使用，今后对这一类属化学品的禁令将继续扩大。

目前，邻苯二甲酸酯的检测方法主要有高效液相色谱法[4]、气相色谱-质谱法[5]、大气压化学电离-液相色谱-串联质谱法[6]等，这些方法均需复杂的样品前处理过程(如，用有机溶剂萃取，再通过固相萃取柱净化)，存在操作繁琐、费时费力等问题，且需大量有机溶剂。因此，建立一种简便、高效、快速的化妆品中邻苯二甲酸酯的检测方法具有重要的现实意义。

电喷雾萃取电离质谱(EESI-MS)法具有以下特点：1)能够承受复杂基质，无需任何样品预处理即可用于复杂样品的直接质谱分析；2) 稳定性好、灵敏度高、分析速度快；3) 适用面广；4) 不会受到化学污染或物理损伤；5) 可较方便地进行选择性分子-离子或离子-离子反应研究；6) 可用于现场分析。

本实验拟采用电喷雾萃取电离质谱法对5种不同品牌香水进行快速直接质谱分析，希望为香水中邻苯二甲酸酯的分析提供方法参考。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

离子源：江西省质谱科学与仪器重点实验室研制；LTQ-XL型线性离子阱质谱仪：美国Finnigan公司产品，配有Xcalibar数据处理系统；KQ3200B型超声清洗仪：昆山舒美超声仪器有限公司产品。

5种不同品牌香水：购于当地大型商场，常温密封保存；邻苯二甲酸二乙酯(DEP)标准品(色谱纯)：德国Dr. Ehrenstorfer公司产品；甲醇(色谱纯)：美国ROE公司产品；乙酸(分析纯)：西陇化工股份有限公司产品；实验用水为二次蒸馏水。用甲醇溶液配制质量浓度为1.0 mg/L邻苯二甲酸二乙酯标准储备液，使用时再根据需要用甲醇溶液稀释至适当浓度，配制成标准工作液。

1.2 EESI原理和装置

EESI离子源[7-21]主要由相互独立的电喷雾通道和样品引入通道构成，工作原理示于图1。电喷雾通道产生的初级带电试剂(甲醇或水)液滴与由样品引入通道喷出的中性样品液滴在相对宽阔的三维空间内发生碰撞，发生在线液-液萃取反应，中性样品中的待测物质被萃取到初级带电试剂液滴中，形成的待测物离子通过质谱仪入口进入到质谱仪中进行质量分析。EESI离子源的电喷雾通道与质谱仪进样口的角度(α)、样品引入通道与质谱仪进样口间的距离(l)、电喷雾通道与样品引入通道间的角度(β)及距离(d)，均可根据需求进行调节，以达到最佳的实验效果。本实验过程中，l=10 mm，d=1 mm，α=150°，β=60°。

图1 EESI离子源原理图Fig.1 Schematic diagram of EESI source

1.3 质谱条件

设定LTQ-MS正离子检测模式，扫描范围m/z60～400；ESI电压3.0 kV；离子传输管温度100 ℃；溶剂流速3 μL/min；样品溶液流速6 μL/min；雾化气(N2，纯度99.999%)压力1.0 MPa。在进行串联质谱分析时，母离子的隔离宽度为1.0 u，碰撞时间为30 ms，碰撞能量20%～25%。由于本实验所用的EESI源是基于ESI溶剂电喷雾萃取电离中性样品液滴中的待测物的原理，因此，依据相似相溶原理，选择甲醇-水-2酸溶液(40∶40∶20，V/V/V)为ESI溶剂，其他参数由LTQ-MS软件系统自动优化。

2 结果与讨论

2.1 邻苯二甲酸二乙酯标准品EESI-MS谱图

首先采用电喷雾萃取电离-串联质谱(EESI-MS/MS)技术分析邻苯二甲酸二乙酯标准溶液(100 μg/L)，以确定EESI离子源的工作参数。在分析邻苯二甲酸二乙酯标准溶液一级质谱过程中，DEP会形成[M+H]+(m/z223)的准分子离子。m/z223为DEP质子化后的分子离子峰，示于图2。进一步对DEP标准溶液进行EESI-MS/MS定性分析，二级碎片离子信号m/z177为DEP质子化分子离子[M+H]+(m/z223)丢失中性C2H5OH分子获得，示于图3。该实验结果与文献[11]报道一致。

图2 100 μg/L DEP的EESI-MS一级谱图Fig.2 EESI-MS spectrum of 100 μg/L DEP

图3 100 μg/L DEP的EESI-MS二级谱图Fig.3 MS2 spectrum of 100 μg/L DEP

2.2 邻苯二甲酸二乙酯标准溶液的定量分析

2.2.1 线性关系 分别取质量浓度为20、50、100、500、1 000 μg/L的5个邻苯二甲酸二乙酯标准溶液，在优化好的工作条件下进行直接质谱分析，以m/z177作为定量碎片离子，DEP标准溶液的质量浓度作为横坐标，所得的质谱信号强度作为纵坐标，绘制定量曲线，回归方程为y=1 362.7x-44 061。结果表明，邻苯二甲酸二乙酯在20～1 000 μg/L范围内呈现良好的线性关系，线性相关系数R2为0.988 9，标准曲线示于图4。当信噪比S/N=3时，根据LOD=3cσ/S(c为标准品浓度，σ为标准偏差，S为相应信号强度平均值)，计算检测限为0.39 μg/L；当信噪比S/N=10时，定量限为5.47 μg/L。

图4 DEP标准曲线Fig.4 The standard curve of DEP

2.2.2 回收率与精密度 分别取1.5 mL稀释1 000倍后的1～5号样品溶液，在1～4号样品溶液中分别加入浓度为20 μg/L的10、80、20、15 μL DEP标准溶液，向5号样品溶液中加入56 μL 1 000 μg/L的DEP标准溶液，配制成加标溶液，根据优化后的工作条件进行测定，结果列于表1。结果表明，所检测的5种不同品牌香水的方法回收率为94.8%～103.4 %，相对标准偏差(RSD)为1.5%～4.1%。

2.2.3 香水样品中邻苯二甲酸二乙酯含量的检测 采用EESI-MS法分别对5种不同品牌的香水样品进行分析，其中1、3、4号香水样品未经稀释，直接进行EESI-MS分析；2号香水样品稀释10倍后，再进行EESI-MS分析；5号香水样品稀释100倍后，直接进行EESI-MS分析。换算后，香水样品中实际DEP含量列于表2。结果表明，该方法适用于香水样品中邻苯二甲酸二乙酯含量的快速检测，RSD为0.06%～3.4%。

表1 实际样品加标分析结果

表2 实际样品中DEP含量分析结果

3 结论

采用电喷雾萃取电离质谱法对5种不同品牌香水中DEP进行了快速定性定量分析。该方法具有灵敏度高、操作简便、无需复杂的样品预处理等优点，并且单个样品的测定时间小于30 s，适合于大批量样品的快速半定量分析。如果结合小型质谱仪，该方法在香水中邻苯二甲酸酯的现场快速直接质谱分析领域将有良好的应用前景。

[1] 胡天宇, 胡华军, 韩宝瑜，等. 杭州城区水域中PAEs分别特征及黄颡鱼(Pelteobagrus vachelli)体内残留消除研究[J]. 海洋与湖沼，2013，44(2)：355-359. HU Tianyu, HU Huajun, HAN Baoyu, et al. Studies on distribution characteristics and elimination of PAEs in the water of hangzhou and darkbarbel catfish pelteobagrus vachelli[J]. Oceanologia Et Limnologia Sinica, 2013, 44(2):355-359(in Chinese).

[2] ROBERT B. Hazard to the developing male reproductive system from cumulative exposure to phthalate esters-dibutyl phthalate, diisobutyl phthalate, butylbenzyl phthalate, diethylhexyl phthalate, dipentyl phthalate, and diidononyl phthalate[J]. Regulatory Toxicology and Pharmacology, 2009, 53(2):90-101.

[3] 王民生. 邻苯二甲酸酯(塑化剂)的毒性及对人体健康的危害[J]. 江苏预防医学，2011，22(4)：68-70. WANG Minsheng. Toxicity of phthalates (plasticizers) and harm to human health[J]. Jiangsu J Prev Med, 2011, 22(4):68-70(in Chinese).

[4] 王少杰, 孟雨吟, 李秋顺,等. 高效液相色谱法测定蔬菜中邻苯二甲酸二丁酯残留[J]. 山东农业科学，2012，44(1)：112-114. WANG Shaojie, MENG Yuyin, LI Qiushun, et al. Residue determination of dibutyl phthalate in vegetables by HPLC[J]. Shandong Agricultural Sciences, 2012, 44(1):112-114(in Chinese).

[5] 吴慧勤, 朱志鑫, 黄晓兰,等. 不同类别食品中21种邻苯二甲酸酯的气相色谱-质谱测定及其分布情况研究[J]. 分析测试学报，2011，30(10)：1 079-1 087. WU Huiqin, ZHU Zhuxin, HUANG Xiaolan, et al. Study on determination of 21 phthalate acid esters and their distributions in different types of foods by gas chromatography-mass spectrometry[J]. Journal of Instrumental Analysis, 2011, 30(10):1 079-1 087(in Chinese).

[6] 祝伟霞, 杨冀州, 袁 萍, 等. 大气压化学电离-液相色谱串联质谱法测定油基食品中的18种邻苯二甲酸酯类化合物[J]. 现代食品科技，2008，28(1)：115-118. ZHU Weixia, YANG Jizhou, YUAN Ping, et al. Determination of 18 phthalic acid esters compounds in oily foodstuffs by atmospheric pressure chemical ionization (APCI) liquid chromatography tandem mass spectrometry[J]. Modern Food Science and Technology, 2008, 28(1):115-118(in Chinese).

[7] ZHOU Y M, DING J H, ZHANG X, et al. Ion-ion reactions for charge reduction of biopolymers at atmospheric pressure ambient[J]. Chin Chem Lett, 2007, 18(1):115-117.

[8] CHEN H W, TOUBOUL D, JECKLIN M C, et al. Manipulation of charge states of biopolymers ions by atmospheric pressure ion/molecule reactions implemented in an extractive electrospray ionization source[J]. Eur J Mass Spectrom, 2007, 13(4):273-279.

[9] ZHOU Z Q, JIN M, DING J H, et al. Rapid detection of atrazine and its metabolite in raw urine by extractive electrospray ionization mass spectrometry[J]. Metabolomics, 2007, 3(2):101-104.

[10] 李建强, 周瑜芬, 丁健桦, 等. 运动场地游离甲苯-2,4二异氰酸酯的直接电喷雾萃取电离质谱分析[J]. 分析化学，2008，36(9)：1 300-1 304. LI Jianqiang, ZHOU Yufen, DING Jianhua, et al. Rapid detection of toluene-2,4-diisocyanate in various sports fields using extractive electrospray ionization mass spectrometry[J]. Chinese Journal of Analytical Chemistry, 2008, 36(9):1 300-1 304(in Chinese).

[11] CHINGIN K, GAMEZ G, CHEN H W, et al. Rapid classification of perfumes by extractive eletrospray ionization mass spectrometry(EESI-MS)[J]. Rapid Commun Mass Spectrom, 2008, 22(13):2 009-2 014.

[12] CHEN H W, WORTMANN A, ZHANG W H, et al. Rapid in vivo fingerprinting of nonvolatile compounds in breath by extractive electrospray ionization quadrupole time-of-flight mass spectrometry[J]. Angew Chem Int Ed, 2007, 46(4):580-583.

[13] CHEN H W, VENTER A, COOKS R G. Extractive electrospray ionization for direct analysis of undiluted urine, milk and other complex mixtures without sample preparation[J]. Chem Commun, 2006, 19: 2 042-2 044.

[14] 陈焕文, 朱志强. 我国科学仪器研发进入了新阶段[J]. 分析化学， 2011，39(10)：1 463-1 464. CHEN Huanwen, ZHU Zhiqiang. Promoting home-growing analytical instruments to a new era[J]. Chin J Anal Chem, 2011, 39(10):1 463-1 464(in Chinese).

[15] HU B, ZHANG X L, LI M, et al. Coupling corona discharge for ambient extractive ionization mass spectrometry[J]. Analyst, 2011, 136(23):4 977-4 985.

[16] ZHANG X L, LIU Y, ZHANG J H, et al. Neutral desorption extractive electrospray ionization mass spectrometry for fast screening sunscreen agents in cream cosmetic products[J]. Talanta, 2011, 85(3):1 665-1 671.

[17] HU B, YANG S P, LI M, et al. Direct detection of native proteins in biological matrices using extractive electrospray ionization mass spectrometry[J]. Analyst, 2011, 136(18):3 599-3 601.

[18] LIU C X, HU B, SHI J B, et al. Determination of uranium isotopic ratio (235U/238U) using extractive electrospray ionization tandem mass spectrometry[J]. J Anal Atom Spectrom, 2011， 26: 2 045-2 051.

[19] LI X, FANG X W, YU Z Q, et al. Direct quantification of creatinine in human urine by using isotope dilution extractive electrospray ionization tandem mass spectrometry[J]. Anal Chim Acta, 2012, 748:53-57.

[20] ZHANG H, GU H W, YAN F Y, et al. Direct characterization of bulk samples by internal extractive electrospray ionization mass spectrometry[R]. Scientific Reports, doi:10.1038/srep02495.

[21] LI M, DING J H, GU H W, et al. Facilitated diffusion of acetonitrile revealed by quantitative breath analysis using extractive electrospray ionization mass spectrometry[R]. Scientific Reports, doi:10.1038/srep01205.