GC-MS 法测定皮革中甲基环硅氧烷的检测方法研究

杜英英，李海燕，别红梅

（上海市质量监督检验技术研究院，上海 201114）

1 前 言

有机硅化合物具有广泛的应用，在皮革工业中，可用于鞣剂、加脂剂、涂饰剂和功能性助剂[1]。甲基环硅氧烷主要作为中间体通过反应生成有机硅化合物，被认为是环境中十分重要的污染物之一。目前八甲基环四硅氧烷（D4）、十甲基环五硅氧烷（D5）和十二甲基环六硅氧烷（D6）已被欧盟化学品管理局（ECHA）列入高度关注物质清单（SVHCs）。2019 版OEKO-TEX 皮革标准对甲基环硅氧烷D4、D5 和D6进行了限值，限量要求为＜0.1%。

目前文献中甲基环硅氧烷类物质的检测方法主要有气相色谱法[2]、气质联用法[3，4]等，提取方法有超声、振荡等。国内还没有统一的标准用于同时测试皮革中D4、D5 和D6 的含量，因此建立皮革中甲基环硅氧烷的测定方法非常必要。

本文旨在通过优化前处理条件，建立一种利用气相色谱- 质谱联用仪（GC-MS）同时测定皮革中D4、D5 和D6 含量的检测方法，并对检测方法的线性、回收率、重复性、检出限、定量限等参数进行确认。

2 实验部分

2.1 仪器和试剂

7890A/5975C 型气相色谱- 质谱联用仪（美国安捷伦科技有限公司）；WPE 45 型水浴恒温振荡器（美墨尔特（上海）贸易有限公司）；BL6-180C 型超声波清洗机（上海比朗仪器有限公司）；BSA224SCW 型电子天平（赛多利斯科学仪器（北京） 有限公司）。

标准物质：八甲基环四硅氧烷（D4，98，CAS号：556-67-2），十甲基环五硅氧烷（D5，99，CAS号：541-02-6），十二甲基环六硅氧烷（D6，97，CAS号：540-97-6）均来自梯希爱（上海）化成工业发展有限公司；乙酸乙酯、甲醇、丙酮、正己烷均为色谱纯，来自赛默飞世尔科技（中国）有限公司。

一块阴性皮革样品，市售皮革面料。一块阳性样品，通过加标自制得到。

2.2 标准溶液的配制

准确称取甲基环硅氧烷D4、D5 或D6 标准品各50 mg，用乙酸乙酯溶解并分别定容于50 mL 容量瓶中，得到浓度为1000 mg/L 的各标准储备液。分别移取5.0 mL D4、D5 和D6 标准储备液至100 mL 容量瓶中，用乙酸乙酯定容至刻度，得到浓度为50 mg/L的混合标准溶液，备用。

2.3 方法原理

取代表性试样剪碎至5 mm× 5 mm，混匀，称取约1.00 g（精确至0.0001 g）样品置于试剂瓶中，加入20 mL 乙酸乙酯，在45℃下振荡萃取60 min，冷却至室温，吸取少量提取液用0.22μ m 有机相滤膜过滤后，供气相色谱- 质谱测定和确认。

2.4 色谱- 质谱仪器条件

色谱柱为毛细管柱（DB-5MS，30 m× 0.25 mm×0.25μ m），载气为纯度≥99.999%的高纯氦，流量为1.0 mL/min，进样方式为不分流进样，进样量为1μ L，进样口温度为260℃，离子源温度为230℃，四极杆温度为150℃，离子源为EI 源，电子能量70eV，接口温度为300℃。升温程序：初始温度40℃保持1min，然后以15℃/min 的速率升温至230℃。

3 结果与讨论

3.1 GC-MS 图谱分析

甲基环硅氧烷D4、D5 和D6 均为极性较弱的物质，与极性较强的DB-35MS 和DB-Wax 色谱柱相比，弱极性的DB-5MS 色谱柱所得到的色谱图响应值高，峰型窄且对称，因此选择DB-5MS 色谱柱进行测试。分析过程中，首先通过全扫描（SCAN）得到D4、D5 和D6 的总离子流图，详见图1，再根据质谱图中的碎片离子，选择丰度较高、分子量较大的离子作为定性和定量离子。阳性确认时，可根据保留时间以及特征碎片离子的种类和丰度比来判断。在本方法的分析条件下，D4、D5 和D6 的保留时间分别为6.87 min、8.60 min 和10.27 min，定量离子分别为m/z 281、355 和341，详见表1。

表1 D4、D5 和D6 的保留时间及特征离子

图1 D4、D5 和D6 的总离子流图

3.2 前处理方法的选择和优化

3.2.1 提取试剂

提取试剂的选择对目标检测物甲基环硅氧烷D4、D5 和D6 的提取效果具有重要的影响，选择合适的提取试剂有助于更好地检测待测物。通过比较不同试剂提取下的样液浓度，选取最佳的提取试剂。选择正己烷、丙酮、乙酸乙酯和甲醇四种提取试剂进行考察：准确称取1.00 g（精确至0.0001 g）含D4的阳性样品，分别加入20 mL 提取试剂，45℃超声60 min，冷却后过滤，测定样品溶液的浓度，其结果见图2。从图2 可以看出，提取效果：乙酸乙酯＞甲醇＞丙酮＞正己烷。因此，本文选择乙酸乙酯作为提取试剂。

图2 不同提取试剂的提取效果比较

3.2.2 提取方式

通过比较不同提取方式下的测定值，选取最佳的提取方式。选择超声提取、水浴振荡两种方式进行考察：准确称取1.00 g（精确至0.0001 g）含D4 的阳性样品，各加20 mL 乙酸乙酯，分别用两种方式在45℃下提取60 min，冷却后过滤，测定样品溶液的浓度，结果见图3。从图中可以看出，水浴振荡提取效果略好于超声提取。因此，选择水浴振荡作为样品的前处理方法。

图3 不同提取方式的提取效果比较

3.2.3 提取温度

提取温度对目标待测物的提取效果有较大的影响，为更准确地测定样品中待测物的含量，考察了不同提取温度对提取效果的影响，以确定最佳提取温度。准确称取1.00 g（精确至0.0001 g）含D4 的阳性样品，各加20 mL 乙酸乙酯，分别在常温、35℃、45℃、55℃和65℃下振荡萃取60 min，冷却后过滤，测定样品溶液的浓度，结果见图4。从图中可以看出，随着温度的升高，提取效率在显著上升后趋于稳定，因此选择45℃作为提取温度。

图4 不同提取温度的提取效果比较

3.2.4 提取时间

准确称取1.00 g（精确至0.0001 g）含D4 的阳性样品，各加20mL 乙酸乙酯，在45℃下分别振荡萃取10min、20min、30min、45min、60min 和90min，冷却后过滤，测定样品溶液的浓度，结果见图5。从图中可以看出，随着提取时间的增加，提取效率提高，并逐渐达到平衡，因此选择60min 作为提取温度。

图5 不同提取时间的提取效果比较

3.3 线性方程、回收率、重复性和检出限

3.3.1 线性方程

分别取0.5 mL、1.0 mL、2.0 mL、5.0 mL、10 mL和20 mL 浓度为50 mg/L 的D4、D5 和D6 混合标准中间液，用乙酸乙酯定容于50 mL 容量瓶中，得到6个浓度分别为0.5mg/L、1.0mg/L、2.0mg/L、5.0 mg/L、10 mg/L 和20 mg/L 的混合标准工作溶液。用GC-MS进行分析，以峰面积对标样浓度作图，得到校准曲线，如表2 所示。D4、D5 和D6 的线性相关系数均＞0.995，表明线性关系较好。

表2 D4、D5 和D6 的线性方程

3.3.2 准确性和重复性

方法的准确性通过加标回收试验来检验，在待测的皮革样品中加入一定量已知浓度的标准物质，计算回收率。重复性是通过在同一实验室内，由同一实验人员用相同的仪器进行7 次平行试验，计算精密度，一般用相对标准偏差（RSD）来表示。取空白样品，分别进行低、中、高三个水平的加标，加标量分别为10 mg/kg、200 mg/kg 和400 mg/kg，按照试验方法进行测定，并平行测定7 次，计算加标回收率及相对标准偏差，结果见表3。

表3 回收率及重复性试验结果

由表3 可以看出，低、中、高三个水平的加标回收率在83.5%～100.6%之间，相对标准偏差（RSD，n=7）在2.1%～6.4%之间，表明该方法的准确性和重复性均能满足分析要求。

3.3.3 检出限和定量限

通过对样品进行10 次校准曲线最低点加标试验（加标浓度10 mg/kg），计算标准偏差，方法检出限以3 倍标准偏差值（SD）表示，方法定量限以10 倍标准偏差值（SD）表示，检测结果见表4。

表4 方法检出限和定量限

从表4 可以看出，皮革中D4、D5 和D6 的定量限在（4.7～5.4）mg/kg 之间。

4 结 论

建立了气相色谱- 质谱法同时测定皮革中甲基环硅氧烷D4、D5 和D6 的检测方法，优化了前处理的各个参数，包括不同提取试剂、提取方式、提取时间以及提取温度对样品提取的影响。本方法中D4、D5 和D6 的检出限在（4.7～5.4）mg/kg 之间，加标回收率在83.5%～100.6%之间，相对标准偏差（RSD，n=7） 在2.1%～6.4%之间，线性相关系数均大于0.995，满足分析要求。该方法适用于皮革中D4、D5和D6 的日常检测，对相关检测标准的制定也具有一定的指导意义。