纺织品中甲醛的超快速液相色谱串联质谱法测定

李志刚，戴鸽

（1.浙江工业职业技术学院，浙江绍兴312000；2.宁波申洲针织有限公司，浙江宁波315000）

甲醛是一种致癌、致畸的剧毒物质，具有一定的生物毒性，可以引起基因突变，给人体健康带来很大的安全隐患。但在纺织领域，甲醛却有着十分重要的作用，固色剂及抗皱整理剂中都含有游离甲醛，含有甲醛的纺织面料在穿着和使用过程中会逐渐释放出游离甲醛，与人体呼吸道及皮肤接触引发呼吸道及皮肤炎症，还会对眼睛产生刺激。个别生产厂家为降低成本，使用甲醛质量分数极高的廉价助剂，对人体十分有害。为此，国家质检总局于2001年发布了国家强制性标准GB 18401—2001《纺织品甲醛含量的限定》，对各类纺织品和服装的甲醛质量分数作出严格限定。甲醛的检测方法主要有分光光度法[1-5]、催化发光法[6]、流动注射法[7]、液相色谱法[8-11]、电化学法[12]、顶空气相色谱法[13]、气相色谱质谱联用法[14-15]以及液相色谱串联质谱法[16]等。分光光度法是各类样品中甲醛检测的最常见方法之一，简便快速，不足之处在于如果样品提取液有颜色，就有可能干扰测定，影响定性和定量。液相色谱串联质谱以其灵敏度高、抗干扰力强以及定性能力强等特点，已广泛应用于食品、水质、土壤以及生物制品等的检测。本实验采用液相色谱串联质谱法对纺织品中的游离甲醛进行检测，取得了满意的结果。

1 实验

1.1 材料与仪器

材料：甲醛GBW（E）081701 100 mg/L（北京海岸鸿蒙标准物质技术有限公司），酚试剂（自制），乙腈、甲酸（HPLC级，德国Merck公司），实验用水为Milli-Q高纯水。

仪器：Prominence UFLC XR型超快速高分离液相色谱仪（包含LC-20AD输液泵、SIL-20AC自动进样器、CTO-20AC柱温箱和DGU-20A3脱气机）（日本岛津株式会社），AB 5500型三重四极杆串联质谱仪（包含数据分析系统）（美国AB SCIEX公司），全玻璃溶剂过滤器（美国Waters公司），Legend RT型离心机（德国Heraeus公司），KQ-2200型超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司），Milli-Q型纯水系统（美国Millipore公司）。

1.2 实验方法

1.2.1 样品前处理

取10 g具有代表性的纺织面料，剪碎、混匀，称取1.0 g于50 mL离心管中，加入10 mL水，盖紧盖子，放入（40±2）℃水浴中超声提取30 min，8 000 r/min离心5 min，取上清液9.5 mL，加入0.5 mL 0.1 g/L酚试剂（称取0.01 g酚试剂加水溶解，并定容至100 mL，冰箱冷藏保存，可稳定3天），充分混匀后过0.2μm滤膜，进样测定。

1.2.2 测试条件

色谱条件：色谱柱Shim-pack XR-ODSⅡ（2.0 mm×75 mm，1.7μm）；流速0.35 mL/min；进样量5μL；流动相A相0.1%甲酸，B相乙腈（含0.1%甲酸）；梯度程序0～1.00 min 10%～90%B，1.00～4.00 min 90%B，4.00～4.01 min 90%～10%B，4.01～6.00 min 10%B。

质谱条件：电喷雾离子源（ESI）；正离子扫描；多反应监测模式（MRM）；电喷雾电压（IS）5 500 V；雾化气压力（GS1）50.0 psi；气帘气压力（CUR）20.0 psi；碰撞气压力（CAD）8.0 psi；辅助气压力（GS2）50.0 psi；离子源温度（TEM）500℃；扫描时间10 ms；碰撞室入口电压（EP）10.0 V；碰撞室出口电压（CXP）11.0 V；去簇电压（DP）200 V；定量离子对192.0→164.0、碰撞气能量（CE）20 eV；定性离子对192.0→150.0、碰撞气能量（CE）30 eV。

典型的MS/MS图和MRM图见图1和图2。

图1 生成物典型的MS/MS图

图2 生成物典型的MRM图

2 结果与分析

2.1 质谱条件优化以及裂解推断

本实验通过甲醛与酚试剂反应，生成产物利用质谱检测器进行检测，达到对甲醛进行定性和定量的目的。将100μg/L甲醛与酚试剂完全反应后的生成物注入ESI源中，用蠕动泵以10μL/min连续注射，在ESI（+）和ESI（-）离子检测模式下分别进行一级质谱扫描分析，得到响应值高而且稳定的准分子离子峰，实验结果显示，生成物在ESI（+）离子检测模式下得到的质子化分子离子峰强度大而且稳定。为此，实验选择在ESI（+）模式下进行，随后优化去簇电压（DP），对准分子离子峰[C9N3SH9+H]+进行二级质谱扫描，得到二级质谱碎片离子的全谱信息，选择两对响应值高的特征离子对作为定量及定性离子对，分别优化其碰撞气能量（CE）。最后对雾化气压力、气帘气压力、离子源温度等参数进行优化。

优化后的二级MS/MS质谱图（如图1所示）上出现了m/z=164.0、150.0、136.0以及122.0等多个碎片离子，其中m/z=164.0和150.0最为稳定，分别被选作为定量离子和定性离子，m/z=164.0为[C9N3SH9+H]+母离子失去[NCH2]碎片之后形成的子离子，m/z=150.0为[C9N3SH9+H]+母离子失去[N2CH2]碎片之后形成的子离子。

2.2 流动相优化

通过质谱条件优化得知，该生成物在离子源中绝大多数都是以正离子形式稳定存在，为提高检测灵敏度，尝试在流动相中添加适量甲酸，以提高化合物的电离程度。图3中，化合物的灵敏度随着甲酸质量分数的增大而提高，当甲酸质量分数大于0.1%时，化合物的灵敏度不再提高，而且质谱响应也不太稳定，可能原因是离子源内H+质量分数过大反而会引起化合物电离不稳定。所以，选择在乙腈/水中添加0.1%甲酸作为流动相，使待测化合物既有合理的保留时间，又能充分洗脱强保留的干扰物质。

图3 甲酸质量分数对生成物灵敏度的影响

2.3 样品前处理条件的选择

2.3.1 超声提取时间

图4、图5结果显示，在超声30 min后进行测定，阳性样品结果达到最大；阴性加标样品的平均回收率为95.7%，为此选择超声30 min后离心。

图4 超声时间对阳性样品的提取效率

图5 超声时间对阴性加标样品回收率的影响

2.3.2 甲醛与酚试剂反应的稳定时间

用水逐级稀释100 mg/L甲醛标准溶液至10μg/L，取出9.5 mL加入0.5 mL酚试剂，充分混匀后进样测定。如表1所示，所有时间段的测定结果基本一致，说明该生成物能在10 h内处于稳定，适用于批量样品的检测。

表1 不同时间下生成物的稳定性

2.4 基质效应

在利用液相色谱串联质谱法检测过程中，基质效应是一个不容忽视的问题，因为基质效应会对测定的准确度、精密度产生影响。基质效应的计算公式是某一质量分数的基质加标峰面积/同一质量分数的标准峰面积，计算值越接近1，基质效应越小，反之基质效应越大。本实验通过在阴性样品提取液中加入一定量的甲醛标准溶液，经提取测定，与同一质量分数的标准溶液进行比较来考察其基质效应。取不含甲醛的空白涤纶和纯棉样品各1份进行前处理，得到样品基质溶液，然后加入适量甲醛标准溶液（100 mg/L），配制成5.0μg/L的基质加标溶液，进样测定，随后再测定5.0μg/L标准溶液，计算基质效应。结果显示涤纶和纯棉样品的基质效应分别为0.98和0.99，故所建方法的基质效应可以忽略。实验采用外标法对纺织面料中的甲醛进行定量分析。

2.5 方法验证

2.5.1 线性范围与检出限

吸取100 mg/L甲醛标准溶液100μL，用水稀释并定容至10 mL，此甲醛中间液的质量浓度为1 mg/L，分别吸取适量于6个10 mL容量瓶中，用水定容至刻度，制备成不同质量浓度的标准系列，再分别取出9.5 mL，加入0.5 mL酚试剂，充分混匀后，在所建的色质谱条件下进行测定。以化合物的质谱响应峰面积（Y）对甲醛质量浓度（ρ）进行线性回归，如图6所示，在制备的质量浓度范围内呈良好的线性关系，线性方程为Y=3.88×104ρ+6.11×103，相关系数为0.999 4，检出限（LOD，S/N=3）为10.0μg/kg。

图6 生成物的线性回归曲线

2.5.2 准确度与精密度

分别称取涤纶和纯棉样品各6份，每份2.0 g，用微量移液器准确加入一定量的甲醛标准溶液，制备成10.0、50.0和400.0μg/kg的低、中、高3个水平，按照所建立的方法进行样品前处理和测定。每个加标水平重复测定6次，计算方法的准确度（以回收率计）和精密度[以相对标准偏差（RSDs）计]，结果如表2所示。3个水平的甲醛均具有较好的准确度与精密度，涤纶和纯棉样品的平均回收率分别为92.5%～98.6%和91.4%～97.1%，精密度分别为2.89%～3.81%和2.95%～3.45%。

表2 平均回收率和相对标准偏差（RSD）

2.6 样品测定

应用所建立的实验方法对购自浙江各大商场及个体经营门店的涤纶、锦纶、纯棉、混纺以及纯麻等5个品种的25份样品进行检测，其中1份涤纶、两份混纺和1份纯麻检出甲醛，分别为37.8、3.2、6.9和24.3 mg/kg。依据GB 18401—2001《纺织品 甲醛含量的限定》的规定，所有样品均符合直接接触皮肤类甲醛质量分数不能超过75 mg/kg的限量要求。

2.7 与现行标准方法比较

选取4份阳性样品采用GB/T 2912.1—2009《纺织品甲醛的测定第1部分：游离和水解的甲醛（水萃取法）》和所建立的实验方法进行测定，结果如表3所示，两种方法用于1份涤纶和1份纯棉测定，标准偏差分别为2.4%和0.8%，两份混纺利用现行方法检测时因质量分数低于方法检出限（20 mg/kg）而未检出。由此可见，所建立方法和现行方法相比较无显著性差异，由于所建立方法检出限低，更能满足纺织品中较低质量分数甲醛的测定。

表3 两种测定方法比较

3 结论

利用甲醛与酚试剂反应，生成稳定的具有较高质谱响应的化合物，建立了超快速液相色谱串联质谱法测定纺织品中甲醛的方法，该方法简便、快速、灵敏、准确，检出限比GB/T 2912.1—2009《纺织品甲醛的测定第1部分：游离和水解的甲醛（水萃取法）》的20 mg/kg提高了2 000倍，所建立方法与现行的国家标准对阳性样品的检测结果非常吻合，适用于纺织品中甲醛的定性定量分析。