高效液相色谱串联质谱法测定纺织品中不同聚合度的烷基酚聚氧乙烯醚

文/蔚彪 冯徐根 孙敬 唐小芳

1 引言

烷基酚聚氧乙烯醚( APEO) 是一种重要的聚氧乙烯型非离子表面活性剂，是印染助剂中最常用的主要原料之一，拥有在自然环境中难以降解，在生物体内累积等特性。烷基酚聚氧乙烯醚（APEO）中，壬基酚聚氧乙烯醚(NPEO）最多，并且其降解产物壬基酚会干扰内分泌系统，损伤生殖系统，进而影响生物的生存和繁殖。STANDARD 100 by OEKO-TEX 2019[1]版中附录4 限定残余表面活性剂总量小于100mg/kg，与2018版保持一致，没有提高对APEO限量的要求。因此对纺织品中APEO的即时、准确检测就是必要的。其提取方式主要有索氏提取法[2-4]、快速溶剂萃取[5]、超声提取法[6-9]等，超声提取以提取时间短、需要有机溶剂量小、操作简单等优点成为首选。测定方法主要有气相色谱-质谱法、液相色谱-紫外检测法、液相色谱-荧光检测法、液相色谱-质谱法以及液相色谱串联质谱法。

气相色谱-质谱法的缺点是小分子的可测，大分子不易汽化，因此主要针对AP进行检测；对大分子的APEO检测则只能用液相色谱进行，反相液相色谱的缺点是不同聚合度的NPEO和OPEO作为一个峰共流出，使得单独定性和定量都不准确；液相色谱-串联质谱法则可以对NPEO和OPEO的不同聚合度单独进行定性和定量，弥补了液相色谱的不足。 目前对纺织品中APEO的不同聚合度进行报道和研究的很少，本文通过对高中低三种不同聚合度的研究弥补了这方面空白。

本试验采用超声萃取的方法，优化了萃取温度、萃取溶剂和萃取时间，运用高效液相色谱-串联质谱法测定，建立了对纺织品中不同聚合度APEO的检测方法。通过对前处理方法、液相色谱条件和串联质谱等条件的优化，实现了APEO的高准确度、高精密度和高灵敏度的测定；通过对萃取液进行浓缩、定容至5mL，使得定量更加准确。

2 试验部分

2.1 主要仪器及试剂

仪器：Agilent 1200LC-Agilent 6410安捷伦三重串联四极杆质谱仪（美国安捷伦科技有限公司）；皮革切粒机；电子天平（梅特勒-托利多仪器上海有限公司）；索氏提取装置；SXKW型数显控温电热套（北京中兴伟业仪器有限公司）；全玻璃微孔过滤器（规格1000mL，天津津腾实验设备有限公司）；RE-5299真空旋转蒸发器（上海振捷试验设备有限公司）；全玻璃微孔过滤器（规格1000mL，天津津腾实验设备有限公司）；0.22μm、13cm、 200/pkg尼龙过滤膜（迪马科技有限公司）。

试剂：辛基酚聚氧乙烯醚（OP5EO、OP9EO、OP10EO、OP12EO、OP13EO）（CAS No.：9036-19-5，9002-93-1,9002-93-1）标准品（中国 BePure公司）；壬基酚聚氧乙烯醚（NP4EO、NP7EO NP8EO NP9EO NP10EO）（CAS No.：68412-54-4，127087-87-0,9016-45-9）标准品（中国 BePure公司）；色谱级甲醇（迪马科技有限公司）；色谱级乙酸铵（美国Thermo Fisher科技有限公司）；色谱级甲酸（美国Thermo Fisher科技有限公司）；试验用水均为超纯水。

2.2 标准品的配制

分别称取适量各标准品，以色谱级甲醇为溶剂，定容至25mL棕色容量瓶，配制成质量浓度为1000µg/mL的标准储备液。分别移取适当体积的各标准储备液，配制混合标准储备液。混合标准储备液中NP4EO、NP7EO、NP8EO、NP9EO、NP10EO、OP5EO、OP9EO、OP10EO、OP12EO、OP13EO的质量浓度分别为1272.0μg/mL、1252.0μg/mL、1252.0μg/mL、1440.0μg/mL、1440.0μg/mL、1300.0μg/mL、1240.0μg/mL、1240.0μg/mL、1240.0μg/mL、1240µg/mL。用甲醇将其稀释1000倍，得到混合标准工作液，按试验所需依次将混合标准工作液稀释到特定浓度。

2.3 试验步骤

取代表性纺织品样品，将其剪碎至5mm×5mm小片，混匀。准确称取剪碎的样品1.0 g（精确至0.01g），置于50 mL离心管中，加入30 mL甲醇，在（50±2）℃下超声提取（60±5）min。用旋转蒸发仪在35℃、200mbar将提取液浓缩、旋转蒸发至2mL～3mL后，转移至5mL容量瓶，用2mL甲醇淋洗球形瓶，移入容量合并，用甲醇定容至5mL，摇匀，过0.22μm滤膜后，供高效液相色谱质谱/质谱仪测定。

2.4 LC-MS/MS工作条件

色谱柱：Aglient Zorbax EclipseXDB C18(2.1mm×50mm×1.8µm)；流速：0.35mL/min；柱温：35℃；进样量：3µL；流动相A：0.01 mol/L乙酸铵溶液；流动相B：甲醇；APEO采相同梯度洗脱条件，如表1所示。

表1 梯度洗脱条件

质谱条件：电喷雾离子源（ESI）。离子化模式：负模式。毛细管电压：4000V。雾化气压力：40psi。干燥器流量：9L/min。干燥器温度：350℃。

3 结果讨论

3.1 色谱条件的选择

3.1.1 色谱柱的优化

在同样的色谱条件下分别比较了安捷伦XDB-C18柱（2.1mm×50mm，1.8μm）、安捷伦XDB-C18柱（4.6mm×50mm，1.8μm）、安捷伦Eclipse Plus C18柱（4.6mm×150mm，3.5μm）和ZORBAX NH2柱（4.6mm×150mm，5μm）对烷基酚和烷基酚聚氧乙烯醚的分离效果。测试结果表明，壬基酚聚氧乙烯醚和辛基酚聚氧乙烯醚正离子扫描模式下在安捷伦XDB-C18（4.6mm×50mm，1.8μm）柱上无法完全分离，分离度较差；在安捷伦Eclipse Plus C18柱（4.6mm×150mm，3.5μm）和ZORBAX NH2柱（4.6mm×150mm，5μm）上虽然可以实现完全分离，但是保留时间较长，壬基酚聚氧乙烯醚在0.8min后出现，辛基酚聚氧乙烯醚完全洗脱出来需要29min；在安捷伦XDB-C18（2.1mm×50mm，1.8μm）柱上可以完全分离，分离度较好，而且5min内完全洗脱出来，峰形好，因此选择XDB-C18（2.1mm×50mm，1.8μm）柱作为分离柱。

3.1.2 流动相的优化

本文分别比较了0.01 mmol/L乙酸铵-甲醇、0.1%甲酸溶液-甲醇和水-甲醇3种流动相体系梯度洗脱对APEO响应值和分离度的影响，响应值见图1。

图1 APEO的TIC MRM流动相比较

结果显示，以0.1%甲酸溶液-甲醇等梯度洗脱时的响应值较低，TIC MRM峰高1.5×104cps，以水-甲醇梯度洗脱时，烷基酚和烷基酚聚氧乙烯醚的响应值较低，TIC峰的响应值在2.2×104cps；而采用0.01 mmol/L乙酸铵-甲醇进行梯度洗脱，APEO的响应值最大，因此选择乙酸铵-甲醇作为流动相进行梯度洗脱。

3. 1.3 流速的优化

分别尝试了流速为0.2mL/min、0.35mL/min、0.5mL/min，流速为0.2mL/min时壬基酚和壬基酚聚氧乙烯醚峰宽加大，不利于积分；当流速为0.5mL/min时，辛基酚和壬基酚，辛基酚聚氧乙烯醚和壬基酚聚氧乙烯醚分离度过小，无法分开。当流速为0.35mL/min时，辛基酚和壬基酚，辛基酚聚氧乙烯醚和壬基酚聚氧乙烯醚分离度最佳，因此流速采用0.35mL/min。按照色谱条件对APEO混合标准溶液进行测定，其色谱图见图2。

图2 APEO的TIC MRM图

3. 2 质谱条件的优化

通过单独对APEO的单个物质进行优化，分别优化了OP5EO、OP9EO、OP10EO、OP12EO、OP13EO、NP4EO、 NP7EO、NP8EO、NP9EO、NP10EO的母离子和子离子，并且优化了对应离子对的裂解电压和获得较高子离子响应的碰撞电压。确定了检测的特征离子m/z。

APEO采用正离子模式扫描。采用MS2 SCAN模式进行一级质谱扫描，找到APEO每个化合物对应的分子离子峰，以该分子离子峰为母离子进行Product Ion扫描，在母离子接近于0响应时的响应值最高的两个离子作为定量和定性离子。APEO的定性、定量离子对MRM色谱图见图3。

图3 APEO的MRM色谱图

3.3 样品前处理条件的选择

3.3.1 萃取温度的选择

分别称取1.0g加标样品，用甲醇分别在30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃下超声萃取1小时，结果如表3。

由表3所得回收率可知，在30℃至70℃所得回收率都大于80%，80℃时的回收率是最低的，综合考虑在50℃时萃取，NPEO和OPEO所得的回收率最大，故选择50℃为萃取温度。需要注意的是由于超声波萃取温度会随超声时间变长而升高，必要时使用冰块，控制超声波中的水浴温度在50℃。

表2 APEO的保留时间、定性离子信息、碎裂电压、碰撞能量和极性 %

表3 萃取温度与回收率的关系

3.3.2 萃取溶剂的选择

分别称取1.0g加标样品，根据常用溶剂的极性，本方法比较了乙腈、甲醇、正己烷、甲基叔丁基甲醚、四氢呋喃5种萃取溶剂，试验所得数据整理至表4。

由表4所得回收率可知，在50℃进行萃取试验，NPEO比OPEO的回收率高，乙腈、甲醇的回收率都大于80%，而且甲醇的回收率都大于100%，故选择甲醇为萃取溶剂。

表4 萃取溶剂与APEO回收率的关系

3.3.3 萃取时间的选择

分别称取1.0g加标样品，比较了萃取时间为20min、30min、50min、60min、80min、100min、120min时的回收率，试验所得数据整理至表5。

由表5所得回收率可知，在50℃进行萃取试验，随着萃取时间的增加，NPEO和OPEO的回收率增加，NPEO和OPEO在60min处达到回收率最大，NPEO达到110%，OPEO达到107.5%，故选择60min为萃取时间。

表5 萃取时间与APEO回收率的关系

3.4 线性方程、检出限

选取不同浓度的APEO混合系列标准工作溶液进行测定，将质量浓度（μg/L）、峰面积分别作为横、纵坐标，绘制出标准曲线。由此计算得到回归方程。

由表6中的数据可知，在对应的浓度范围内，10种分析物的相关系数R2皆大于等于0.9913，其线性关系良好。分别以每种物质信噪比S/N≥3时的物质添加浓度来确定方法的检出限。向空白没有检出APEO的白色棉布样品添加目标化合物，按方法进行响应处理，测得的检出限见表6。

表6 APEO标准曲线线性关系及检出限

3.5 回收率和精密度

对同一没有检出APEO的白色棉布样品中添加3个高中低不同浓度水平的APEO混合标准品溶液，加标样品吸附完全、过夜，采用以上前处理和LC-MS/MS方法测定方法的回收率和精密度，每个水平单独测定5次，结果见表7。

从表7可以看出，在不同添加水平下， APEO的回收率为80.02%～110.23%，相对标准偏差为2.08%～7.64%。

表7 APEO方法的回收率和精密度数据

3.6 样品测定

利用所建立方法对白色棉布、黑色羊毛、羽绒面料、床单面料、儿童牛仔裤等43批样品进行检测，其中7批检出NPEO，3批检出OPEO和NPEO，OPEO的含量在0.256mg/kg～6.48mg/kg之间，NPEO的含量在0.69mg/kg～165.53mg/kg之间，APEO的含量在1.32mg/kg～168.78mg/kg之间。目前纺织品中对APEO限量做出规定的有STANDARD 100 by OEKO-TEX 2019，而我国对APEO并没有做出限量的规定，本方法按照OEKO-TEX的100mg/kg为限量值，共有3批超出限量值，6.9%不合格。

4 结论

运用超声提取方法，采用液相色谱质谱联用分析方法，XDB-C18 (2.1mm×50mm，1.8μm)色谱柱，优化液相色谱和质谱条件，通过对萃取温度、萃取溶剂和萃取时间的优化，能够对纺织品中不同聚合度的APEO残留量进行精确定性和定量，建立了利用液质联用技术测定纺织品中APEO含量的分析方法。本方法具有简便、快捷，在6min内测定结果准确的特点。在49.60μg/L～1152.00μg/L浓度范围内具有良好的线性关系，10种APEO相关系数大于0.9913，加标回收率在80.02%～110.23%之间，相对标准偏差2.43%～7.64%，最低检出限为2.48 μg/L，满足了目前OEKO-TEX检测限量的要求[10]，同时为我国以后对APEO限量值的颁布提供试验数据支持。