可用于皮革中禁用偶氮染料检测的几种预处理技术评述

孙霞，马贺伟

（1.国家皮革质量监督检验中心，浙江海宁314400；2.嘉兴学院材料与纺织工程学院，浙江嘉兴314001）

可用于皮革中禁用偶氮染料检测的几种预处理技术评述

孙霞1*，马贺伟2

（1.国家皮革质量监督检验中心，浙江海宁314400；2.嘉兴学院材料与纺织工程学院，浙江嘉兴314001）

目前检测皮革偶氮染料过程中面临有机溶剂污染严重、操作繁琐等问题，急需建立一种高效富集样品裂解液中芳香胺的环保途径。文中分析了溶剂萃取、重氮化-偶合显色、固相微萃取及液相微萃取等4种较为实用的技术应用于样品预处理的现状。基于各种技术的特点，并结合皮革材质组成，展望了液相微萃取技术的应用前景。

皮革；禁用偶氮染料；检测；有机溶剂污染

1 前言

偶氮染料是指分子结构中含有一个或多个偶氮（-N=N-）基团的有机合成染料。该类染料约占商品染料的70%，皮革染色时所用的直接染料、酸性染料、分散染料等均含有偶氮染料。由于研究证实偶氮染料染色后的皮革在使用过程中可能会分解出致癌芳香胺，所以偶氮染料的生态环保性能受到国内外的重点关注，并制定了限量要求。国际上相关的规定以欧盟指令2002/61/EC最为权威，国内以强制性标准GB 20400《皮革和毛皮有害物质限量》为依据，这使得禁用芳香胺偶氮染料的检测成为皮革及其制品的最基本安全技术要求。由于目前皮革类消费品使用的普及性及消费意识的增强，国内皮革检测实验室的样品量逐年增加，检测业务日益繁重。

目前，针对皮革中禁用偶氮染料检测所实施的标准通常为ISO 17234-1和GB/T 19942，该两项标准的检测原理与操作过程相同，实验大致流程如下：剪碎的样品用正己烷脱脂后晾干，然后在70℃下用保险粉对样品上的染料进行裂解，裂解液注入装有硅藻土的层析柱中，用约80 mL叔丁基甲醚或乙醚多次淋洗，再进一步通过旋蒸将洗脱液浓缩，最后氮吹后定容，进行GC-MS检测。该方法的预处理流程长、操作繁琐，尤其是使用了大量的有机溶剂，严重影响实验室环境和检测人员的健康，该问题早已引起研究者的关注[1-2]。因此，寻求一种环保、高效禁用偶氮染料检测的样品预处理方法具有积极的现实意义。

然而，至今针对皮革中禁用偶氮染料检测的预处理新方法文献研究报道较少。本文在参照已有的纺织品中禁用偶氮染料检测的预处理方法研究基础上，结合皮革自身成分的特点，对几种较为实用的预处理方法用于皮革检测的可行性进行分析，目的在于确保检测结果可靠的基础上，实现检测过程的绿色化以及高效化，以供检测实验室参考。

2 预处理技术及应用现状

2.1 溶剂萃取技术

溶剂萃取即向裂解后的水溶液体系中加入有机溶剂，对芳香胺进行萃取，然后分离出有机溶剂进行HPLC或GC-MS测试。该方法也即是常规的液液萃取法。为了促进芳香胺的游离并加速其转移到有机相中，通常要将水溶液pH调至碱性，并加入中性盐至饱和。

周佳[3]等人以甲醇作为溶剂，对于纺织品裂解后的溶液（含有碳酸钾）进行萃取，加入硫酸钠使水溶液饱和，振荡萃取后分离出甲醇，进行GC-MS测定，建立了一种可用于纺织品中禁用偶氮染料的快速筛选方法，该方法中1 g的样品消耗的甲醇约为10 mL。黄圆圆[4]等人对于纺织品裂解后的溶液，以乙酸乙酯作为溶剂进行萃取，然后离心分离出乙酸乙酯进行GC-MS测定，所建方法的检测结果与已有的国家标准一致性良好，该方法中1 g的样品消耗的乙酸乙酯量为12 mL。方荣谦[5]等人以叔丁基甲醚为萃取溶剂，对纺织品裂解后的芳香胺进行振荡萃取，并加入适量的氯化钠和NaOH溶液以提高萃取效果，所建方法中1 g的样品消耗的叔丁基甲醚量为5 mL。

从上述溶剂萃取技术的研究可知，溶剂萃取技术操作简单，省去了繁琐的旋蒸浓缩和氮吹过程，尤其是尤其溶剂的消耗量显著降低，并可采用气味轻、低毒的溶剂代替国标中气味重、毒性高的叔丁基甲醚或乙醚，提高了检测过程的环保性和高效性。

然而上述技术是基于纺织品的材质特点而开发，因为纺织品裂解后的溶液中杂质较少，萃取后的有机溶剂采用膜过滤即可满足GC-MS进样要求。而皮革中含有较多的油脂和填充物，这些基质材料在70℃的高温裂解过程中，必然会进入到裂解液中，而且在有机溶剂萃取过程中进一步进入到有机相中，这将会对HPLC或GC-MS造成严重污染，并干扰测定结果。因此虽然溶剂萃取操作简便、溶剂消耗量少，但与已有的国标GB/T 19942相比，该过程杂质干扰及仪器污染严重，对于皮革样品不具有普适性。

2.2 重氮化-偶合显色技术

该技术见于叶曦雯[6-7]和李引[8]等人研究报道。其基于芳香胺的重氮化-偶合显色反应原理而建立。样品经过裂解处理后，采用叔丁基甲醚和盐酸溶液两步萃取，以实现芳香胺的萃取和反应液的脱色，然后向盐酸萃取液中加入50 μL的NaNO2溶液完成重氮化，再加入1 mL邻甲氧基苯酚溶液与重氮盐偶合而显色，通过目测即可快速判断样品中是否含有禁用芳香胺，方法检出限为15 mg/kg。该方法操作简单、快速、成本低，溶剂消耗量少，不依赖于大型的GC-MS仪器，因此检测方法可以延伸到车间、仓库等场所，适用于纺织品中禁用偶氮染料的快速定性筛选。

该技术对于皮革样品的检测的适用性未见报道。该技术应用于皮革时可能存在的关键问题是颜色的干扰，因为皮革的色牢度一般低于纺织品，裂解液中颜色通常比较明显。日常采用国标GB/T 19942对皮革的检测时表明，至少30%的皮革样品的裂解液经过硅藻土层析柱净化后，样液中的颜色仍然显著。由于皮革加工中所用染料类型的多样性，本技术中所采用的叔丁基甲醚和盐酸液两步萃取技术，无法保证偶合之前的样液中脱色完全。因此若能进一步研究出有效净化裂解液中颜色的技术，该技术可用于皮革中禁用偶氮染料的快速筛选。

2.3 固相微萃取技术

固相微萃取（SPME）是采用涂覆不同化合物的微型熔融石英萃取纤维，吸附水溶液中微量有机化合物，再结合色谱进样技术将被吸附物质脱附而进行仪器分析，自1990年问世以来，已广泛应用于水、食品、土壤中的半挥发性物质的检测[9]。SPME集采样、萃取、浓缩、进样于一体的样品前处理技术，易于实现与色谱联用的联用。与传统的样品前处理技术如溶剂萃取、索式提取等相比，其不使用有机溶剂，且简便、快速，样品用量少[10]。

芳香胺属于半挥发性物质，因此适合采用SPME进行富集、再结合色谱进样技术将被吸附的芳香胺脱附后检测。许泓[11]等人采用SPME对皮革和纺织品裂解液中的芳香胺进行萃取，系统对比了7 μm和100 μm聚二甲基硅氧烷以及85 μm聚丙烯酸酯纤维等3种萃取纤维的萃取效果，优选出最佳的萃取纤维为85 μm聚丙烯酸酯纤维，方法回收率在50.0%～94.6%之间，该过程中未使用有机溶剂，实现了检测过程的无溶剂操作。

SPME存在的问题在于其需要价格较贵的SPME萃取纤维以及专用的SPME装置，且萃取纤维的寿命较短，在日常样品检测量较多的情况下存在一定的局限性[12]。因此目前SPME并未普及于皮革及纺织品中偶氮染料的检测。

2.4 基于离子液的液相微萃取技术

液相微萃取（LPME）是在溶剂萃取和固相微萃取（SPME）基础上发展起来的一种新的样品前处理方法，它集采样、萃取、浓缩于一体，通过将少量萃取溶剂悬于色谱进样针头或将溶剂注入一小段中空纤维内部，并置于待测溶液中富集待测物质[13]。与SPME技术相比，LPME不需要专门的装置，检测成本低，但其萃取溶剂的用量少，这对萃取溶剂的富集能力提出了高的要求。

离子液作为一种新型溶剂，具有优于传统萃取溶剂的突出性质，例如不挥发性、高稳定性、强极性和无污染性等，其可以通过氢键和静电作用溶解多种有机化合物，比常规有机溶剂具有更高溶解力，表现出优良的富集效果，非常适合作为液相微萃取中的萃取溶剂[14]。同时离子液可以直接进入HPLC进行分析，因为在流动相的冲洗下，离子液容易被稀释，不会影响目标物的分析[15]。虽然未能证实离子液在使用过程中为绿色试剂，但其不挥发性和极低的消耗量保证了其在使用过程中的安全。以离子液体为萃取剂的LPME技术已成功用于萃取富集环境样品中的多环芳烃[16-17]及苯系物[18]，并体现出环保、高效的特点。

LPME通常使用密度大于水的疏水性离子液体，以便于富集后离子液的分离。使用时，离子液可以先注入中空纤维内再置于裂解后的样品溶液中，也可以直接加入裂解后的样品溶液中进行分散萃取。

丁健桦[19]采用溶剂棒液相微萃取技术，对纺织品裂解液中的8种可致癌芳香胺进行富集，其采用离子液 [BMIM]PF6作为富集相，最后采用HPLC对离子液中的芳香胺进行检测。方法的回收率在83.2%～91.2%之间；8种芳香胺的富集倍数在10～270倍之间，显示出灵敏、快捷、有机溶剂消耗少的特点。张慧[20]等人采用液相微萃取技术，以自制的离子液[BMIM]PF6为萃取溶剂，对纺织品裂解溶液中的芳香胺进行富集，并比较了直接浸入式微萃取和溶剂棒微萃取两种模式的萃取效果，优选出溶剂棒微萃取模式，并考察了NaCl加入量和pH对萃取效果的影响，所建方法对22种芳香胺的富集倍数在5.7～270之间，回收率在82%～94%之间，所测芳香胺含量均高于国标GB的测定值，原因在于样品预处理时，离子液的富集效果突出，减少了芳香胺的损失。卢鸯[21]等人以离子液 [C6MIM]PF6为萃取溶剂，对纺织品裂解液中的芳香胺进行萃取，通过旋涡分散加速富集过程，然后离心使离子液沉淀析出，取样后进行HPLC测试，所建方法对21种芳香胺的富集倍数在11～186之间，定量检出限低于1 mg/kg，远低于标准限量要求。

从已有的文献结果可见，离子液体因其高效的富集能力，有力支撑了液相微萃取技术的发展，也使得偶氮染料检测过程中溶剂消耗显著降低，因为其不使用常规的有机溶剂，而且离子液的消耗量很少（低于100 μL）。但是，因该技术所用试剂的微量化，要求实验操作过程更加精细，因此对实验人员的熟练程度和细心程度提出了更高的要求，否则将会导致极大偏差。另外，因离子液的高沸点特征，导致分析测试的仪器只能采用HPLC进行，而不能使用灵敏度高、定性准确的GC-MS，这也是采用离子液体作为萃取剂的LPME技术未广泛应用于芳香胺染料检测的问题所在。

3 结论

针对采用国标方法检测偶氮染料过程中出现的有机溶剂污染严重、效率低等问题，已经发展出了溶剂萃取、重氮化-偶合显色、固相微萃取及液相微萃取等环保、高效的样品预处理技术。虽然这些技术针对纺织品检测时表现出优于国标的效果，但因皮革基质的复杂性，可能难以直接应用于皮革的检测。离子液-液相微萃取技术因其富集的高效性及溶剂消耗的微量性，表现出优越于其它三种技术的特点。对于HPLC操作经验丰富的实验室，可以根据实际情况对液相微萃取技术进行调整和改进，以替代有机溶剂消耗量大、操作繁琐耗时的国标法。

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Evaluation of Sample Pre-treatment Techniques for Analyzing Banned AZO Colorants in Leather

SUN Xia1*,MA He-wei2
(1.State center of quality supervision and test for leather,Zhejiang,Haining 314400,China;2.College of Material and Textile Engineering,Jiaxing College,Jiaxing 314001,China)

The problems that obvious pollution due to the organic solvent and fussy operation during the procedure for testing banned AZO colorants in leather,urgently require a high efficient and environmental friendly technique to be developed for extracting the yielded aromatic amines from the sample cleavage solution.The existing four techniques as organic-solvent extraction,diazotization-coupling color reaction, solid-phase micro-extraction and liquid-phase micro–extraction,were introduced and evaluated for their feasibility for determining banned AZO colorants in leather.The liquid-phase micro-extraction technique was specially considered to be developed further due to leather matrix characteristics.

leather;banned AZO colorants;tes;organic solvent pollution

TS 57

A

1671-1602（2016）23-0027-04

浙江省皮革工程重点实验室第一批开放基金项目（2016）

孙霞（1985-），女，硕士，工程师。邮箱：332664887@qq.com。

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