SPE-UPLC-MS/MS测定纺织品中8种有机磷酸酯阻燃剂

曾云想 梁婷婷 汤明河 杨章力

(1.浙江省酱卤休闲食品质量检测中心，温州 325000；2.苍南县疾病预防控制中心，温州 325000)

SPE-UPLC-MS/MS测定纺织品中8种有机磷酸酯阻燃剂

曾云想1梁婷婷2汤明河1杨章力1

(1.浙江省酱卤休闲食品质量检测中心，温州 325000；2.苍南县疾病预防控制中心，温州 325000)

建立了固相萃取-超高效液相-串联质谱联用法(SPE-UPLC-MS/MS)同时测定纺织品中8种有机磷酸酯阻燃剂(OPEs)的分析方法。样品用甲醇超声提取30min后，经弗罗里硅土固相萃取小柱净化后，采用Aglient Eclipse Plus C18色谱柱(3.0×100mm，1.8μm)，5mmol/mL乙酸铵水溶液(0.1%的甲酸水溶液)-乙腈作为流动相梯度洗脱电喷雾正离子(ESI+)模式离子化，选择多反应检测(MRM)方式监测，串联质谱测定，外标法定量。结果显示，各目标物方法检出限在0.003～0.500mg/kg，相关系数≥0.9991，回收率为81.7%～93.5%，RSD%为1.5%～3.4%。结果表明，本方法满足测定纺织品中有机磷酸酯阻燃剂的需要。

有机磷酸酯阻燃剂 固相萃取-超高效液相-串联质谱 纺织品

阻燃剂是用来降低高分子聚合物材料本身的可燃性，提高其自熄性，抑制燃烧时火焰传播的一种助剂。磷酸酯类阻燃剂是近年来广泛应用于纺织品中最重要的一类阻燃剂，但也是对人类危害程度较深的一类阻燃剂[1-3]。阻燃剂通过形成不挥发性的保护膜以及碳化膜，从而阻隔合成材料与氧气的接触。阻燃剂的阻燃成效并不意味着经过了原丝改性或阻燃后整理就完全不会燃烧，而是指经过阻燃整理来提高其本身抗燃性，来减缓火势蔓延速度，从而达到自熄的效果。纺织品的阻燃后整理是通过化学键合、非极性范德华引力、氢键、吸附沉积以及物理粘合等作用，使阻燃剂添加在高分子链上，从而达到阻燃效果。阻燃剂整理方法多种多样，从处理工艺的角度上分析，相对其他方法，阻燃剂酶处理的优势是反应条件温和，且催化效率高，专一性很强，对环境不会造成深度污染，同样在一定程度上减少了对人体的伤害。即便如此，长期接触磷酸酯阻燃剂仍会引起甲状腺疾病、肝脏损伤、免疫系统功能衰退、运动神经受损等疾病，且具有高度致癌性。人们长时间接触的衣物，被褥等纺织品相对来说存在着更大的危险，特别是中小学学生常年穿着的校服，婴幼儿类服装和直接接触类服装。而美国、德国、英国、日本等国家也相继制定了相应的标准、法规，从而来规范和限制阻燃剂的使用范畴和使用剂量，如《美国材料试验协会标准》、《食品与日用消费品法》、《有害物质安全法规》以及《家用产品有害物质控制法》[4，5]。本实验建立了较完善的磷酸酯类阻燃剂的固相萃取-超高效液相-串联质谱联用法(SPE-UPLC-MS/MS)，用以检测纺织品中的欧盟高度关注的8种有机磷阻燃剂(磷酸三乙基酯TEP、磷酸三(2-氯)乙酯TCEP、磷酸三丙基酯TPrP、磷酸三(2-氯) 丙酯TCPP、磷酸三(1，3-二氯异丙基)酯TDCP、磷酸三苯基酯TPhP、磷酸三丁氧基乙酯TBEP、磷酸二( 2-乙基) 己基二苯酯EHDPP)。

目前有机磷酸酯阻燃剂的研究主要集中在纺织品、水体、空气等领域[6-8]，气相色谱法、气相色谱-质谱法和液相色谱-质谱法是目前常用的检测分析方法。近年来，消费品中的有机磷酸酯阻燃剂也有相关报道。纺织品方面，王成云等[9]和幸苑娜等[10]报道了采用气相色谱-质谱法测定纺织品中的有机磷阻燃剂，王成云等[11]还报道了纺织品中6种有机磷阻燃剂的微波辅助萃-气相色谱-串联质谱检测方法。皮革制品方面，张伟亚等[12]采用混合模式吸附剂固相萃取-气相色谱-质谱法测定了皮革中的磷酸三(2-氯乙基)酯。此外，马强等[13]对玩具中3种有机磷阻燃剂的测定进行了研究。目前尚未有利用超高效液相-串联质谱联用法(UPLC-MS/MS)检测纺织品中有机磷酸酯阻燃剂测定的相关研究报道。本实验采用超声萃取、固相萃取柱净化后进行超高效液相-串联质谱联用法测定，建立了纺织品中TEP、TCEP、TPrP、TCPP、TDCP、TPhP、TBEP和EHDPP等 8 种有机磷酸酯的检测方法。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

Agilent1290-6460型超高效液相-串联质谱仪；Rapidtrace固相萃取仪；IKA RV10旋转蒸发仪；MTN-2800W氮吹浓缩仪；KH3200B型台式超声波清洗器；Direct-Pure UP 型纯水机；梅特勒LE204E/02型分析天平。

8种有机磷酸酯阻燃剂(OPEs)标品均购自德国Dr.Ehrenstorfer 公司(纯度均大于 98% )；甲醇、乙腈(色谱级)购自美国Fisher公司；弗罗里硅土(Florisil,6mL/1g)，硅胶(Silica, 6mL/1g)，HLB(3mL/200mg)固相萃取柱；

OPEs单标储备液(1000mg/L)用乙腈配制，8种OPEs的混标储备液(10 mg/L)用水/乙腈(60/40)稀释单标储备液配制；所有储备液均在4℃的暗环境中密封保存。

1.2 仪器工作条件

(1)色谱条件 ：Aglient Eclipse Plus C18色谱柱(3.0 mm×100mm)；流动相：A为5mmol/mL乙酸铵水溶液(0.1%的甲酸水溶液)，B为乙腈；柱温40℃，进样量10μL。流动相梯度洗脱程序(10min)：0 min，B：40%；3min，B：55%；5min，B:70%；7 min，B:90%。流量0.3mL/min。

(2)质谱条件 ：电喷雾电离正离子模式(ESI+)；质谱扫描方式：多反应离子监测(MRM)；脱溶剂气：氮气；碰撞气：氩气；干燥气流量：10L/min；干燥气温度：350℃；毛细管电压：3.0kV；喷雾压力：207KPa。其他质谱参数见表1。其中*为定量离子。

1.3 试验方法

将纺织品样品剪成0.5cm×0.5cm×0.5cm的碎片，称取1g(精确至0.001)于250mL三角瓶中，加入30mL甲醇，超声萃取30min。将样品溶液全部转移到圆底烧瓶中，于35℃水浴中旋转蒸发浓缩约至1mL,待净化。用6mL乙腈-水(1∶1，V/V)混合溶剂对弗罗里硅土柱进行活化；加入样品浓缩液后，用6mL乙腈-水(1∶1，V/V)混合溶剂洗脱，收集洗脱液，氮吹至近干，用5mmol/mL乙酸铵水溶液(0.1%的甲酸水溶液)-乙腈定容至1mL,过有机滤膜后进UPLC-MS/MS测定。

表1 质谱参数

2 结果与讨论

2.1 色谱行为

按仪器工作条件进行测定，8种有机磷酸酯阻燃剂的色谱图见图1。

2.2 检测条件的优化

2.2.1 样品提取溶剂的优化

分别称取1g的纺织品样品(精确至0.001g)于4个标号的250mL三角瓶中，加入0.10μg/mL磷酸酯类标准工作液10.0mL。对应加入30mL的提取溶剂如正己烷、乙腈、甲醇、乙酸乙酯，充分涡旋震荡(约1min)后，室温下静止放置1min，在超声仪中超声30min，过滤，移到圆底烧瓶中，再用提取溶剂反复冲洗残余纺织品，再将液体经上步骤移到圆底烧瓶中，在旋转蒸发仪40℃水域下浓缩至近干，用5mmol/mL乙酸铵水溶液(0.1%的甲酸水溶液)-乙腈震荡溶解，溶液用0.22μm有机滤膜过滤，测定。结果显示，相比其它提取溶剂的提取效率，甲醇的提取效率最好。

2.2.2 超声提取时间的优化

分别称取1g的纺织品样品(精确至0.001g)于4个标号的250mL三角瓶中，加入0.10μg/mL磷酸酯类标准工作液10.0mL。加入30mL的提取溶剂甲醇，充分涡旋震荡(约1min)后，室温下静止放置1min，在超声仪中超声分别提取10min、30min、60min、90min后，过滤，移到圆底烧瓶中，再用提取溶剂反复冲洗残余纺织品，再将液体经上步骤移到圆底烧瓶中，在旋转蒸发仪40℃水浴下浓缩至近干，用5mmol/mL乙酸铵水溶液(0.1%的甲酸水溶液)-乙腈震荡溶解，溶液用0.22μm有机滤膜过滤，测定。对不同超声时间的样品回收率进行了比较，结果显示：30min的超声时间最佳，30min以后时间的超声效果相差不多，但为了缩短实验操作时间，最终选取了30min的超声时间，分两次超声，这样可以更有效地将纺织品中的目标物释放出来。

2.2.3 净化条件的优化

采用溶剂空白加标模拟净化过程，溶剂空白加标样品分别经硅胶、弗罗里硅土和HLB固相萃取柱净化，考察三者对目标化合物的回收率。结果所示，3种固相萃取柱均对目标化合物回收率均80%以上。但硅胶柱净化效果较差，净化后8种有机磷酸酯阻燃剂出峰处呈鼓包状，无法对目标物进行准确定性和定量分析；HLB柱和弗罗里硅土柱均对8种化合物有较好的净化效果，目标物出峰处均无干扰，实现了目标物和杂质的有效分离，但是样品经HLB柱后共洗脱的杂质较多，而弗罗里硅土柱的共洗脱杂质较少。这可能是由于两者对目标化合物的保留机理不同所致。HLB柱对8种目标化合物的保留能力极弱，机理上属于保留杂质；而弗罗里硅土柱对目标化合物保留能力较强，机理上属于保留目标物。所以，样品经HLB柱后杂质较多，可能是由于HLB柱对目标物和杂质均具有弱保留能力，使得目标物和杂质共同被洗脱下来；而样品经弗罗里硅土柱后共洗脱杂质较少，则可能在淋洗阶段已将大部分杂质去除。综合上述考虑，本实验选取弗罗里硅土柱对8种有机磷酸酯阻燃剂进行净化。

图1 8种有机磷酸酯色谱图

2.2.4 色谱流动相的优化

在流动梯度洗脱中，相对于无机相，有机相的比例越高在色谱图中出峰越快，但是为了更好地分离开目标物，得到丰度值较高的色谱图就要根据具体的目标物种类和特征而定。本实验分别尝试了几种流动相如5mmol/mL乙酸铵水溶液(0.1%的甲酸水溶液)-乙腈、5mmol/mL乙酸铵的水溶液(0.1%的甲酸水溶液)-甲醇、水-乙腈、以及水-甲醇。本实验是在正离子扫描模式下进行的，因此为了得到峰型好且丰度高的色谱图，实验在流动相里加入0.1%的甲酸水。结果表明 5mmol/mL乙酸铵水溶液(0.1%的甲酸水溶液)-乙腈作流动相并在相应的流动相梯度下，8种物质很好的被分开，没有发生叠加现象，而且丰度值高，峰形尖锐。

2.3 标准曲线、线性范围和检出限

在仪器工作条件下测定0.01、0.05、0.10、0.50、1.0、5.0mg/L混合标准溶液，以各化合物的质量浓度为横坐标，定量离子色谱峰面积为纵坐标，绘制标准曲线。结果表明：8种有机磷酸酯的质量浓度在0.01～5.0mg/L范围内呈线性，其线性回归方程及相系数见表2。连续分析6个接近于检出限浓度的空白加标样品、以3倍信噪比计算方法的检出限，结果见表2。

表2 线性参数及检出限

2.4 回收试验

为了验证方法的准确度和精密度，对食品包装袋进行0.1、1.0、10.0mg/kg不同浓度的加标回收试验，每一浓度水平分别做6次平行测定，计算出回收率为81.7%～93.5%，相对标准偏差为0.9%～3.9%，方法回收率和精密度良好，能满足检测的要求。结果见表3。

表3 精密度与回收试验结果(n=6) %

2.5 实际样品测定

使用实验建立的测定方法，随机对市面6种不同类型功能性阻燃纺织品20批次进行测定。共有4种不同类型功能性阻燃纺织品检测出部分OPEs组分。结果见表4。

表4 实际样品分析结果

3 结论

通过提取条件的选择及分离优化、质谱检测参数的优化，建立了超声-固相萃取柱净化-超高效液相色谱-质谱串联法测定纺织品中8种有机磷酸酯阻燃剂的方法。该方法具有灵敏度高、重现性好等特点，且定性能力强，能很好地排除基地干扰；各目标物方法检出限在0.003～0.500mg/kg，相关系数≥0.9991，回收率为81.7%～93.5%，RSD%为1.5%～3.4%。本方法可满足纺织品中有机磷酸酯阻燃剂的检测要求。

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Determination of eight organophosphate ester flame retardants in textile by SPE-UPLC-MS/MS.

Zeng Yunxiang1, Liang Tingting2,Tang Minghe1,Yang Zhangli1

(1.Leisure Food Quality Inspection Center of Zhejiang，Wenzhou 325000,China；2. Cangnan Center for Disease Control and Prevention，Wenzhou 325000,China)

Analytes in textile samples were extracted with methanol by ultrasonic extraction for 30 min, then were purified by solid phase extraction (SPE) using florisil cartridges.The separation was performed on an Aglient Eclipse Plus C18 (3.0×100mm,1.8μm) column with a gradient mobile mixture composed of 5mmol/mL ammonium acetate solution containing 0.1% formic acid and acetonitrile, and the electrospray ionization(ESI)source in positive ion mode was used for the analysis in the multiple reaction monitoring(MRM), then tandem MS was used for the measurement, and the external standard method was used for the quantification. The measurement results showed that the detection limit was in the range of 0.003-0.500mg/kg, and the correlation coefficient was ≥0.9991. The average recovery rates of eight OPEs were 81.7%-93.5% with relative standard deviation (RSD%) of 1.5%-3.4%.The method can be used for the determination of OPEs in textile.

OPEs; SPE-UPLC-MS/MS; textile

浙江省苍南县科技计划项目(2016G12)

10.3969/j.issn.1001-232x.2017.04.010

2017-02-24

曾云想，男，1987年出生，工程师，硕士，研究方向食品、纺织品及相关产品质量安全检测，E-mail:zyx0611401136@163.com。