气相色谱法测定医疗防护用品中环氧乙烷残留量

闫顺华，罗明，朱毅忠，马小华，马国明

（1.新疆维吾尔自治区药品检验研究院，乌鲁木齐 830054； 2.新疆维吾尔自治区药品监督管理局，乌鲁木齐 830054）

由于新冠肺炎疫情爆发，国内对口罩、防护服等医疗防护用品的需求急剧增加。随着国家、各级政府的正确引导和大力推进，很多企业积极转产，不断生产出越来越多的医疗防护用品以满足疫情防控的需要，而环氧乙烷是医疗防护用品最常用的消毒剂之一。

环氧乙烷又称氧化乙烯（简称EO），其化学式为C2H4O，相对分子质量为44.05，沸点为10.8℃，低于此温度时为无色透明液体，常温下是具芳香醚味的无色气体，气体密度为空气的1.52 倍［1–2］。环氧乙烷的蒸气压比较大，这种特性使得环氧乙烷穿透力、杀菌力强，杀菌谱广［3–4］。当温度达到50℃时，环氧乙烷气体的穿透力最强，可以穿透微孔达到物品的深部，包装好的医疗防护用品用环氧乙烷消毒也能取得满意的效果［5］。在具备良好灭菌效果的同时，环氧乙烷因其本身的特性（易燃、易爆、有毒、刺激性强，是高致癌物并且具有高致敏性），容易对眼、耳、口、鼻等器官造成腐蚀性损伤，轻则造成患者头疼、中枢抑制、恶心、呕吐、腹泻、肺水肿和呼吸困难等症状，重则会导致肾脏器官损坏或溶血现象发生［6–7］。

世界各国规定了在环氧乙烷环境下工作暴露的浓度极限。我国规定环氧乙烷8 h 加权平均值的允许暴露极限为1.15 μL／L，大部分工业发达国家规定环氧乙烷的暴露极限为1 μg／g，德国甚至将环氧乙烷的暴露极限规定为0.1 μg／g，而法国则规定环氧乙烷15 min 加权平均值的短时间接触容许浓度为5 μg／g［8–9］。我国规定一次性医疗防护用品环氧乙烷残留量应不大于10 μg／g［10］。

目前常用的环氧乙烷残留量的检测标准有3个。GB／T 14233.1–2008 《医用输液、输血、注射器具检验方法 第1 部分：化学分析方法》［11］规定，测定环氧乙烷的方法有气相色谱法和比色分析法，两种方法相比，气相色谱法具有准确度高、分析速度快、操作简便且检测数据直观、清晰等优势。但该标准中的气相色谱法只规定了样品前处理、方法和标准溶液配制过程，未规定气相色谱仪工作条件参数。GB 19083–2010 《医用防护口罩技术要求》［12］和GB 19082–2009 《医用一次性防护服技术要求》［13］规定用气相色谱法测定经环氧乙烷灭菌的口罩和防护服中环氧乙烷残留量，均对气相色谱仪的使用条件如检测器、进样口温度、柱温作了规定，但缺少载气流量和分流比的参数条件，且该方法也没有说明是否应使用标准曲线法进行测定。

笔者综合分析上述3 个标准中环氧乙烷残留量检测方法的优劣，结合工作实际探索了气相色谱法测定环氧乙烷残留量的最佳条件，对建立的方法进行了方法学验证。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

气相色谱仪：岛津GC–2010 Plus 型，带顶空进样器，FID 检测器，日本岛津公司。

电子天平：Mettler Toledo PL203 型，瑞士梅特勒–托利多公司。超纯水仪：U2 型，四川优普超纯科技有限公司。环氧乙烷标准样品：2 mg／mL，编号为SH-22696YW,北京曼哈格生物科技有限公司。

医疗防护用品样品：口罩、防护服，取自若干转产企业。

实验用水为超纯水。

1.2 溶液配制

1.2.1 环氧乙烷标准储备液

取1 mL 环氧乙烷标准样品，用水定容至100 mL，得到20 μg／mL 的环氧乙烷标准储备液，于2～8 ℃下保存。

1.2.2 环氧乙烷标准工作液

分别取0.5、1、2、4、6、8 mL 环氧乙烷标准储备液，置于6 只20 mL 容量瓶中，用水定容至标线，得到质量浓度分别为0.5、1、2、4、6、8 μg／mL 的环氧乙烷系列标准工作液。

1.3 样品前处理

一般在医疗防护用品中环氧乙烷最不易解析部位（即取环氧乙烷相对残留量最高的部位）取样。对于防护服，取样位置选择产品包装里层紧密厚实处。为保证取样的均匀性，分别取同批次样品的相同部位3 处以上，混合均匀后测定。由于口罩的材质相对均匀，实际佩戴时口罩中间部位与人体口鼻处接触较为密切，因此取样时一般选择口罩中间部位。称取样品1.000 g，截为5 mm 长碎块（或10 mm 片状物），置于20 mL 顶空进样瓶中，精密加入5 mL 超纯水，密封，在(60±1)℃温度下平衡40 min，上机分析。

1.4 加标样品制备

分3 组各取6 份环氧乙烷医用防护空白样品1.000 g，分别加入0.5、2、6 μg／mL 环氧乙烷标准工作液5 mL，其余步骤同1.3 样品前处理，分别得到加标质量为2.5、10、30 μg 的加标样品。

1.5 色谱条件

色 谱 柱：DB–624 型 毛 细 管 柱(30 m×0.25 mm，1.40 μm，美国安捷伦科技有限公司)；载气：N2（纯度为99.999%），流量为30 mL／min；分流比：10∶1；氢气流量：40 mL／min；空气流量：400 mL／min；柱流量：1.0 mL／min；检测器：FID；检测器温度：230 ℃；进样口温度：210 ℃；柱温：80 ℃（恒温程序）；平衡温度：60 ℃；平衡时间：40 min；进样体积：500 μL。

2 结果与讨论

2.1 色谱柱选择

DB–624 型柱是一款中等极性色谱柱，通常用于气相色谱法快速分析挥发性化合物，专为分析挥发性优先控制污染物和残留溶剂而设计，与使用其它色谱柱相比，采用DB–624 型色谱柱分析环氧乙烷时分离效果更好，灵敏度更高，色谱峰形良好。

2.2 载气流量选择

载气流量是决定气相色谱分离度的重要因素之一。载气流量会影响色谱柱理论塔板高度。若载气流量过低，则样品扩散比较严重，色谱柱效较低；若载气流量过高，样品的传质阻力较大，色谱柱效也较低。为了取得最高柱效，需要选择最佳线性载气流量。实际操作中，为加快分离速度，选用的载气流量通常比载气最佳流量稍高，常用的载气流量范围为10～100 mL／min，根据色谱柱柱效和多次试验结果，本实验选择载气流量为30 mL／min。

2.3 分流比选择

为防止溶剂峰拖尾、样品残留和交叉污染而干扰样品的正常出峰，本实验采用分流进样模式。分流能够减少样品气体的过柱量，保护色谱柱。同时设置适当的分流比，可影响保留时间，增大色谱峰的分离度。经多次实验验证，最终确定最佳分流比为10∶1。

2.4 线性方程、检出限与定量限

用气相色谱仪对环氧乙烷系列标准工作液进行测定，每个浓度点重复测定2 次，计算色谱峰面积平均值，以溶液质量浓度（x）为自变量、色谱峰面积（y）为因变量，对测定数据进行线性拟合，得到环氧乙烷标准曲线的线性方程为y=3 145.6x+289.89，相关系数为0.999 8，表明本法线性良好。由于环氧乙烷不稳定且易挥发，每次检测前，均需对标准曲线进行单点校正，当测定浓度与理论浓度相对偏差小于5%时［12］，可使用原标准曲线。如果超过规定的相对偏差，则要重新制作标准曲线。

采用在空白样品中添加目标化合物的方法，以信噪比为3 确定环氧乙烷在取样量为1.000 g 时的检出限为0.10 μg／g，信噪比为10 确定方法定量限为0.35 μg／g。

2.5 精密度试验

取同一份样品，按1.3 进行处理并制备样品溶液6 份，进样测定，记录色谱峰面积，按标准曲线法计算样品中环氧乙烷含量，测定结果列于表1。由表1 可知，本法测量结果的相对标准偏差为1.73%，表明本法精密度较高。

表1 精密度试验结果

2.6 加标回收试验

对1.4 制备的加标样品分别进行测定，加标样品色谱图如图1 所示，测定结果列于表2。由表2可知，样品低、中、高3 水平加标平均回收率分别为99.3%、94.34%和98.9%，表明本方准确度较高。根据相关文献［14–15］，进行样品测定时，回收率应满足以下要求：当被测组分含量大于100 mg／kg 时，回收率应为95%～105%；当被测组分含量为1～100 mg／kg 时，回收率应为90%～110%；当被测组分含量为0.1～1 mg／kg 时，回收率应为80%～110%；当被测组分含量小于0.1 mg／kg，回收率应为60%～120%。本法完全满足相关要求。

图1 加标样品气相色谱图

表2 样品加标回收试验结果

2.7 样品测定

为保证检测结果的平行性符合标准，要求每批次样品均采用平行双样测定。取样原则一般选择同一批次的两个独立包装的相同部位，平行偏差不得大于10%［13］。取不同厂家的防护服、口罩样品共15个批次，一式2 份，按1.3 方法制备样品溶液，进样测定，计算样品中环氧乙烷残留量，结果列于表3。

表3 样品中环氧乙烷残留量测定结果

由表3 中数据可知，本法的检测结果与参考方法相差不大，测定值相对偏差均在10%以内，但本法较参考方法具有更高的灵敏度，分析时间也明显缩短，能够大幅提高工作效率。

3 结语

所建立的气相色谱法用于检测口罩、防护服等医疗防护用品中环氧乙烷的残留量，方法简单易行，重现性好，精密度、准确度较高，适用于医疗防护用品中环氧乙烷残留量的测定。