LTQ-Orbitrap组合式高分辨质谱测定纺织品中的15种邻苯二甲酸酯

赵晓亚，王美玲，付晓芳，王　鹏，李　晶，尚吟竹，叶　诚，郑茜玥，牛增元

(1. 湖北出入境检验检疫局技术中心，湖北 武汉 430050；　2. 湖南出入境检验检疫局，湖南 长沙 410000；

3. 山东出入境检验检疫局，山东 青岛 266000)



LTQ-Orbitrap组合式高分辨质谱测定纺织品中的15种邻苯二甲酸酯

赵晓亚1*，王美玲2，付晓芳1，王鹏1，李晶1，尚吟竹1，叶诚1，郑茜玥1，牛增元3

(1. 湖北出入境检验检疫局技术中心，湖北 武汉 430050；2. 湖南出入境检验检疫局，湖南 长沙 410000；

3. 山东出入境检验检疫局，山东 青岛 266000)

摘要：建立了线性离子阱-静电场轨道肼高分辨质谱(LTQ-Orbitrap)快速同时测定纺织品中15种邻苯二甲酸酯残留的方法，并根据精确地分子离子峰和子离子峰进行定性和确证. 样品经甲醇提取，用Agilent Eclipse XDB-C(18)色谱柱(3.5 × 100 mm，3.5 μm)，以甲醇-5 mmol/L乙酸铵(含0.1%甲酸, V/V)溶液为流动相，FT正离子扫描模式进行质谱检测，外标法定量. 结果表明，该方法在0.05～5.0 mg/L范围内线性关系良好(r≥ 0.99)，检出限为2.0 mg/kg. 按照建立的方法进行了2.0、5.0 和10.0 mg/kg 3个添加水平的15种邻苯二甲酸酯的加标回收试验，回收率为81.3%～103.2%，相对标准偏差为5.7%～12.9%. 本文利用LTQ-Orbitrap高分辨质谱配合全自动筛选应用软件ToxID可以对大量数据文件进行高通量分析的特点，建立了纺织品中15种邻苯二甲酸酯残留的快速筛选和确证方法.

关键词：线性离子阱-静电场轨道肼；高分辨质谱；纺织品；邻苯二甲酸酯

邻苯二甲酸酯(PAEs)是一种环境激素，可通过消化、呼吸器官和皮肤进入人体后产生类似雌激素的作用，干扰人体正常内分泌[1]. 鉴于邻苯二甲酸酯对人类的危害，国际上已经对其在某些产品中的用量作出了明确的限制. Oeko-Tex Standard 100 2015[2]规定DINP、DNOP、DEHP、DHxP、DIDP、DIHxP、BBP、DBP、DIBP、DIBP、DIHP、DHNUP、DHP、DMEP、DPP在婴儿用品类纺织品中总量不得超过0.1%；DEHP、BBP、DBP、DHxP、DIBP、DIHP、DIHxP、DHNUP、DHP、DMEP、DPP在直接接触皮肤类纺织品、不直接接触纺织品及家饰材料中的总量均不得超过0.1%；DHxP和DIHxP在所有4个产品级别下的总量均不得超过0.1%. 我国GB/T 18885-2009[3]生态纺织品技术要求规定DBP、BBP、DEHP、DINP、DIDP、DNOP 6种邻苯二甲酸酯总量不得超过0.1%.

目前国内外有关PAEs的测定方法主要有气相色谱法[4-6]、高效液相色谱法[7-9]、气相色谱-质谱法[10-14]、液相色谱-质谱法[15-16]等，分析基质主要有大气、水和土壤等环境样品、塑料材料及制品、食品等. 前处理技术主要包括固相萃取、液液萃取等[17]；纺织品中PAEs的检测研究报道不多，采用气相色谱[1]、气相色谱-质谱法(GC-MS)[18-20]和液相色谱-质谱法[21].

LTQ Orbitrap是把线性离子阱多级质谱和高分辨质谱相结合的杂交型质谱仪，能够对被测化合物的结构做更全面的描述，提高了对复杂基质中被测化合物结构确证的能力，因此，本文建立了LTQ Orbitrap对纺织品中15种邻苯二甲酸酯的测定方法.

1实验部分

1.1仪器与试剂

标准品杨邻苯二甲酸二异已酯(Di-iso-hexylphthalate 71850-09-4 DIHxP)购自美国Accustandard公司；邻苯二甲酸二戊酯(iso- n-Di-pentylphthalate 776297-69-9 DPP)购自Toronto Research 公司；邻苯二甲酸丁苄酯(Butylbenzylphthalate 85-68-7 BBP)、邻苯二甲酸二丁酯(Dibutylphthalate 84-74-2 DBP)、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯(Di-(2-ethylhexyl)-phthalate 117-81-7 DEHP)、邻苯二甲酸二甲氧乙酯(Di-(2-methoxyethyl)-phthalate 117-82-8 DMEP)、邻苯二甲酸二C6-8支链烷基酯(富C7) (Di-C6-8-branched alkylphthalates, C7 rich 71888-89-6 DIHP)、邻苯二甲酸二己酯(Di-hexylphthalate, branched and linear 68515-50-4 DHxP)、邻苯二甲酸二异癸酯(Di-iso-decylphthalate 68515-49-1 DIDP)、邻苯二甲酸二异壬酯(Di-iso-nonylphthalate28553-12-0 DINP)、邻苯二甲酸二己酯(Di-n-hexylphthalate 84-75-3 DHP)、邻苯二甲酸二正辛酯(Di-n-octylphthalate 117-84-0 DNOP)、邻苯二甲酸二戊酯(Di-pentylphthalate (n-, iso-, or mixed) 131-18-0, 605-50-5, 84777-06-0 DPP)购自Dr. Ehrensterfer公司，纯度均≥98%. 甲醇(色谱纯，德国Merck)，乙腈(色谱纯，德国Merck)，乙酸铵(分析纯)，乙酸(分析纯)，水(Millipore系统产生的超纯水). 纺织品样品购于湖北市场.

标准溶液：分别称取10.0 mg上述标准品，置于10 mL 棕色容量瓶中，用甲醇溶解并定容配制成1.0 mg/mL 的标准储备液，转入棕色样品瓶中，-20 ℃下保存. 实验中用甲醇稀释上述标准储备液，配制成不同浓度的混合标准溶液，于4 ℃下保存.

1.2样品制备

取代表性样品，将其剪碎至5 mm×5 mm以下，混匀后，称取0.5 g样品(精确至0.01 g)，至于50 mL具塞玻璃管中，准确加入20 mL甲醇，涡旋 3 min后，50 ℃下超声提取 20 min，室温静置，移取适量提取液，若样品中邻苯二甲酸酯含量过高，则用甲醇+水(3∶1，V/V)稀释至适当倍数后，过0.22 m虑膜，LTQ-Orbitrap测定.

1.3仪器条件

1.3.1液相色谱条件

Agilent Eclipse XDB-C18柱(3.5 × 150 mm，3.5 μm)；流动相为5 mmol/L乙酸铵(含0.1% 甲酸，V/V)溶液(A)和甲醇(B)，梯度洗脱程序为：0～3 min，80% B，3～10 min，100% B，10～17 min，100% B，17～18 min，80% B，流速0.3 mL/min；进样量10 μL，柱温35 ℃.

1.3.2质谱条件

质量分析器为FT Orbitrap；ESI正离子模式扫描；质量范围(m/z)为100～1 000；分辨率为60 000；喷雾电压为4.0 kV；管状透镜电压为75 V，鞘气(N2)压力为206.7 kPa，辅助气(N2)流量为3.96 L/min(即6 arb).

钻孔弹模测试根据《水利水电工程岩石试验规程》[15-16](DL/T 5368—2007、SL264—2001)的规定，采用逐级一次加/卸压循环方式，压力一般可分7～10级，其基本测试步骤如下：

2结果与讨论

2.1提取条件的选择

邻苯二甲酸酯类化合物难溶于水，易溶于甲醇、乙醇、乙醚等有机溶剂. 实验比较了甲醇、乙腈、三氯甲烷和二氯甲烷、丙酮、乙酸乙醋和正己烷等种有机溶剂对纺织品中邻苯二甲酸醋的提取效果. 结果表明，丙酮的提取效果较差，正己烷与乙腈的提取效果无显著差异. 甲醇、三氯甲烷和二氯甲烷提取纺织品中15种待测物时渗透性最强，回收率最高. 但三氯甲烷和二氯甲烷与流动相不兼容，故试验选用甲醇作为提取溶剂.

2.2材料对测定的影响

色谱检测实验室中几乎每种试剂与仪器设备的生产分析过程均离不开含有聚氯乙烯材质的物质，因此在纺织品中邻苯二甲酸酯测定过程易检出阳性，特别是聚氯乙烯生产常用的一些增塑剂如DBP、DEHP和DINP，均有检出阳性的现象，因此试验过程中应尽量避免使用含塑料材质的试验器材，且所用容器和器皿均预先用甲醇洗涤，以减少基质干扰. 并且在样品处理过程中，每次均需要做试剂空白，并在结果处理时扣除空白后再进行定量计算.

2.3仪器分析条件的优化

邻苯二甲酸酷属弱极性化合物，在C18色谱柱中保留性强，邻苯二甲酸酯的同分异构体难以分离，DIDP 峰形差. 流动相中分别比较了0.1%甲酸-甲醇、0.1%甲酸-乙腈、5 mmol/L乙酸铵(含0.1%甲酸)-甲醇，5 mmol/L乙酸铵-甲醇、5 mmol/L乙酸铵-乙腈等对质谱响应和分离度的影响. 结果发现当5 mmol/L 乙酸铵(含0.1%甲酸)-甲醇为流动相时，PAEs的分离度最好，且响应值较高，故选用5 mmol/L乙酸铵(含0.1%甲酸)-甲醇为流动相，同时比较了Waters XSELECTTMHSS T3和Agilent Eclipse XDB-C18以及不同梯度条件的影响，结果显示Agilent Eclipse XDB-C18在本文给出的梯度条件下，实验结果最佳.

质谱条件的优化：根据邻苯二甲酸酯类化合物的结构特征，选择电喷雾离子源，在正离子模式下对物质进行一级质谱分析，得到它们的分子离子峰，确定各分子离子均为[M+H]+形式，以此为母离子，作二级质谱，并进行质谱条件优化. 对于同分异构体而言，在源内诱导碰撞(CID, 35)电压下，通过保留时间和多级碎片质量数的不同，可进行确证. 各化合物的精确质量数、碎片离子信息见表1. 通过碎片离子质谱图分析，发现这类化合物有共同的碎片离子，即m/z为149. 图1给出了15种邻苯二甲酸酯标准溶液35ev CID裂解模式下的二级碰撞谱图.

表1　母离子及碎片离子

图1　15种邻苯二甲酸酯35ev CID谱图Fig.1　CID mass spectrum in 35% energy of 15 PAEs

2.4线性关系

配制0.05、0.1、0.25、0.5、1.0和5.0 μg/mL系列不同浓度混合标准溶液进行测定，以各组分的峰面积扣除试剂空白后对质量浓度绘制标准曲线，求得线性回归方程和线性相关系数，其线性相关系数均大于0.99，见表2. 外标法定量. 由于Orbitrap提取离子后的谱图基线非常平稳，没法计算信噪比，故采用空白样品添加法进行检出限的测定，而且由于纺织品中允许的邻苯二甲酸酯类的最高检出限量比较高，检测方法没必要设定过低的检出限，因此以响应最低的化合物能够检出为最低检出限水平，经样品添加实验确定检出限(也为定量限)为2.0 mg/kg.

表2　15种邻苯二甲酸酯LTQ Orbitrap分析的线性回归方程和线性范围

2.5回收率与精密度试验

选取不含邻苯二甲酸酯的空白纺织品作基质添加回收. 在空白样品中分别添加2.0、5.0和200 mg/kg三个浓度水平，各平行6份，按照本实验方法进行测定，其回收率和相对标准偏差见下表3. 由于邻苯化合物存在同分异构体，在分离时存在不能完全分离的情况，因此同分异构体采用添加单标的方式进行回收率及精密度试验. 在实际样品测定时可按同分异构体的总量进行计算.

表3　样品的回收率与精密度(n=6)

2.6实际样品的测定

应用本方法对102个纺织样品涉及棉、麻、丝、纯涤、棉涤混纺、棉涤腈纶混纺纤维等样品进行检测(其中天然纤维样品41个、人造纤维样品4个、合成纤维样品27个、混纺纤维样品30个)，虽有部分样品检出了几个邻苯二甲酸酯类化合物，但均未超出规定限量. 结果发现DINP有相当水平的检出，含量范围为4.4～223.3 mg/kg；DEHP含量范围为2.46～22.4 mg/kg；DIDP含量范围在4.8 mg/kg左右；只有一个样品检出DNOP，含量为29.1 mg/kg.

3结论

本文将线性离子阱-静电场轨道肼高分辨质谱(LTQ-Orbitrap)技术引入纺织品中PAEs检测，在进行母离子准确定性定量的同时，增加高分辨的二级质谱，有利于排除干扰，增加定性准确性. 该方法具有准确、快速的特点，可用于日常纺织品中BBP、DBP、DEHP、DMEP、DIHP、DHxP、DIDP、DIHxP、DINP、DHP、DNOP、DPP的定量及定性检测.

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[责任编辑：任铁钢]

Determination of 15 phthalates esters in textiles by the high resolution LC-LTQ-Orbitrapmass spectrometry

ZHAO Xiaoya1*, WANG Meiling2, FU Xiaofang1，WANG Peng1, LI Jing1，SHANG Yinzhu1，YE Cheng1， ZHENG Xiyue1, NIU Zengyuan3

(1.HubeiEntry-ExitInspectionandQuarantineBureau,Wuhan430050,Hubei,China;2.HunanEntry-ExitInspectionandQuarantineBureau,Changsha410000,Hunan,China;3.ShandongEntry-ExitInspectionandQuarantineBureau,Qingdao430050,Shandong,China)

Abstract:The analysis of 15 phthalates esters was evaluated using high performance liquid chromatography(HPLC)combined with full-scan accurate linear ion trap-orbitrap mass spectrometry(LTQ-Orbitrap). The textiles were extracted with methanol. The LC separation was performed on a column of Agilent Eclipse XDB-C(18) (3.5 × 100 mm, 3.5 μm)with methanol and 5 mmol/L ammonium acetate(0.1% formic acid, V/V) solution as the mobile phase. The phthalates esters were detected by FT positive mode. The external standard calibration showed good linearity within the concentrations of 0.05-5.0 mg/L for all phthalates esters. The correlation coefficient is more than 0.99， and the limit of detection is 2.0 mg/kg. The average recoveries of 15 phthalates esters ranged from 81.3% to 103.2% at the spiked levels of 2.0, 5.0 and 10.0 mg/kg with the relative standard deviations (RSDs) less than 12.9%. We have developed the method based on accurate mass measurements of extracted target ions in full scan mode using LC-LTQ-Orbitrap XL and ToxID as a tool for fast quantitative analysis. The instrument exhibited very high sensitivity and repeatability.

Keywords:linear ion trap-orbitrap mass spectrometer(LTQ-Orbitrap MS); high-resolution mass spectrometry(HRMS); textiles; phthalates esters

文章编号：1008-1011(2016)02-0211-08

中图分类号：O622.3

文献标志码：A

作者简介：赵晓亚(1978-), 女, 高级工程师, 从事食品安全检测, *通讯联系人：E-mail:zhaoxy@hbciq.gov.cn.

基金项目：质检公益性行业科研专项项目(201310062-2).

收稿日期：2016-01-15.