气质联用法同时测定皮革及其制品中5种限用酰胺类溶剂残留量

王成云，钟声扬，曾惠贞，邬晓慧，李燕华，林君峰，褚乃清（深圳出入境检验检疫局工业品检测技术中心，广东深圳518067）

气质联用法同时测定皮革及其制品中5种限用酰胺类溶剂残留量

王成云，钟声扬，曾惠贞，邬晓慧，李燕华，林君峰，褚乃清
（深圳出入境检验检疫局工业品检测技术中心，广东深圳518067）

摘要院建立了一个同时测定皮革及其制品中5种限用酰胺类溶剂残留量的气质联用方法。该方法以乙酸乙酯为萃取溶剂，超声萃取皮革及其制品中残留的限用酰胺类溶剂，萃取物经固相萃取柱净化后直接进行气相色谱/质谱-选择离子监测法测定，外标法定量。在信噪比(S/N)=3的条件下，甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺的检出限分别为50、10、25、10、5 g/kg。在3个不同加标水平下，平均加标回收率为85.67%~95.23%，相对标准偏差为1.27%~4.36% (n=9)。该方法简便快速，灵敏度高，检出限远远低于REACH法规的限量要求，可完全满足皮革及其制品中限用酰胺类溶剂残留量检测工作的需要。

关键词院皮革；酰胺；气相色谱/质谱-选择离子监测法；REACH法规

1　引言

酰胺类溶剂具有活泼的反应性和特殊的溶解能力，在皮革工业中得到了广泛的应用[1-2]，如在皮革染色工艺中，酰胺类溶剂可使皮革上色均匀，不褪色。在湿法贴膜工艺中，大量使用N,N-二甲基甲酰胺[3]。皮革工业中使用的酰胺类溶剂，往往会在成品中残留，给消费者造成的危害不容忽视。人们对酰胺类溶剂的毒性进行了大量研究[4-6]，发现部分酰胺类溶剂对人体有害，甚至可致癌。酰胺类溶剂的毒性引起了各国的高度重视[7]，欧盟2003/36/EC指令将甲酰胺、N-甲基甲酰胺（N-methylformamide, MF）、N,N-二甲基甲酰胺（N,N-dimethylformamide, DMF）、N-甲基乙酰胺（N-methylacetamide, MA）、N, N-二甲基乙酰胺（N,N-dimethyl acetamide, DMA）等5种酰胺类溶剂列入REACH受限物质清单中，法国国家食品安全、环境和劳工部发布了消费品中使用甲酰胺毒性和危险性的初始调查报告，欧洲化学品管理局更将甲酰胺、DMF、 DMA、MA列入高关注物质（SVHC）清单。根据REACH法规的要求，凡是在欧盟市场上销售的产品，均需满足相关SVHC限量要求。国外对酰胺类溶剂的严厉限制给我国皮革及其制品的出口设置了一道技术贸易壁垒，为了打破此技术贸易壁垒，必须加强对皮革及其制品中酰胺类溶剂残留量的监控。目前已有大量文献报道对酰胺类溶剂的检测[8-13]，但所有文献均只涉及部分酰胺类溶剂，尚未见文献报道涉及所有5种限用酰胺类溶剂。本文建立了一个能同时测定上述5种限用酰胺类溶剂的气质联用方法，对皮革及其制品中残留的酰胺类溶剂进行了测定。

2　实验部分

2.1仪器与试剂

Agilent 7890A-7000B三重四极杆气质联用仪（美国Agilent公司）；SB 25-12DTD超声波清洗机（宁波新芝生物科技股份有限公司）；Retch SM 2000织物研磨仪（德国Retch公司）；硅胶固相萃取柱（美国Waters公司，1 g/6 mL）；0.22 μm滤膜（德国Membrane公司）；Smar Vapor RE501旋转蒸发仪(德国Dechem-Tech公司）；氮吹仪(青岛海科仪器有限公司）。

标准品甲酰胺(纯度99.3%）、MF(纯度99.5%）、DMF(纯度99.8%）、MA (纯度99.5%）、DMA(纯度99.5%）均由德国Dr.Ehrenstorfer公司提供，色谱纯甲醇由美国Merck公司提供，分析纯试剂甲醇、乙醚、乙醇、乙腈、石油醚、正己烷、叔丁基甲醚、丙酮、乙酸乙酯、二氯甲烷、四氢呋喃均由广州化学试剂厂提供。

2.2标准溶液的配制

分别称取适量的各标准品，用甲醇配制成质量浓度为约1 000 μg/mL的标准储备液，取适当体积的各标准储备液，用甲醇配制成混标，该混标中各组分的质量浓度为：31.56 μg/mL（甲酰胺）、20.50 μg/mL （MF）、20.66 μg/mL（MA）、10.05μg/mL（DMF）、20.66 μg/mL（DMA）。使用时再用甲醇逐级稀释至所需浓度。

2.3样品处理

将待测样品用织物研磨仪磨成粉末，混匀，取1.0 g样品，置于磨口锥形瓶中，加入25 mL乙酸乙酯，超声萃取30 min，萃取温度为45℃，过滤，残渣再次用25 mL乙酸乙酯超声萃取，合并滤液，旋转蒸发至约1 mL后，用氮气缓慢吹干，用5 mL甲醇溶解残留物，转移至已用5

mL甲醇活化的固相萃取柱中，控制液体流出速率为2滴/秒，用鸡心瓶收集流出液，用5 mL甲醇洗涤萃取柱，合并流出液，旋转蒸发至约1 mL，转移至5 mL容量瓶中，用3 mL甲醇分多次洗涤鸡心瓶，定容至5 mL。溶液经0.22 μm滤膜过滤后直接进行GC/MS-SIM分析。必要时，先进行浓缩或稀释处理再进样分析。

2.4分析条件

DB-624色谱柱（30 m× 0.25 mm×1.4 μm），初始温度60℃，保持2 min，以20℃/min的速度升至220℃，保持4 min，后处理温度240℃，后处理时间1 min。进样口温度220℃，进样量1.0 μL，脉冲分流进样，分流比15∶1。载气为氦气（纯度＞99.999%），载气流速1.2 mL/min。传输线温度280℃。

离子源温度300℃，四极杆温度150℃，EI电离模式，电离能量70 eV。溶剂延迟5.5 min，全扫描模式定性，选择离子监测模式定量，特征离子见表1。

3　结果与讨论

3.1分析条件的优化

不同色谱柱的固定相各不相同，气相色谱分离时，被分离物质在固定相和流动相之间通过反复分配来实现分离，固定相是决定保留时间和分离度的关键因素。考察了DB- 624（30 m×0.25 mm×1.4 μm）、DB-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）、DB -5HT（15 m×0.25 mm×0.10 μm）、DB-35MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）、HPInnowax（30 m×0.25 mm×0.25 μm）、DB-Wax（30 m×0.25 mm×0.25 μm）、DB- 5MS（60 m×0.25 mm×0.25 μm）等7种色谱柱的分离效果，结果发现DB-624色谱柱的分离效果最好。

表1　5种酰胺类溶剂的特征离子

图1　5种酰胺混标的GC/MS-SIM图

气相色谱有分流进样和不分流进样2种进样方式，对比实验结果表明，分流进样时谱图质量更好，因此选择分流进样方式。

气相色谱峰面积受进样口温度、载气流速、离子源温度和分流比影响，保持其它因素不变，单独改变某一个因素，观察峰面积的变化，结果发现，只改变单一因素时，最佳进样口温度为220℃，最佳离子源温度为300℃，最佳载气流速为1.2 mL/min，最佳分流比为15∶1。为更全面地考察各因素的综合影响，设计了表2所示的四因素三水平正交实验，测定各条件下的峰面积，为方便比较，对不同分流比下取得的峰面积进行归一化处理[14]，计算归一化后的总峰面积，也列于表2中。从

表2数据可知，在1#条件下总峰面积最大。因此，最终分析条件优化如下：进样口温度220℃，离子源温度300℃，载气流速1.2 mL/min，分流比15∶1。在此优化条件下对5种酰胺类溶剂混标进行GC/MS-SIM分析，得到的谱图如图1所示，图1中5种酰胺谱峰之间完全分离，峰形尖锐，谱峰对称性好。

表2　气相色谱条件正交实验

3.2净化条件的优化

皮革及其制品的基质十分复杂，采用超声萃取技术提取样品中的待测组分时，大量杂质伴随待测组分一起被提取出来，严重影响了待测组分的测定，通常需要先进行净化处理。固相萃取柱净化是一种常用的净化方式，提取产物经固相萃取柱净化后，伴生杂质基本被除去，但部分待测组分也会被固相萃取柱吸附而损失。因此在选择固相萃取柱时，必须同时考虑其净化能力和回收率。考察了Waters Sep-Pak Vac柱（0.5 g/3 mL）、Waters Sep-Pak Vac Silica柱（1 g/6 mL）、Supelclean LC-Ph柱（0.5 g/3 mL）、Supelclean LC-Si SPE柱（1 g/6 mL）、Anpelclean PA SPE柱（1 g/6 mL）、Varian Bond Elut SCX柱（0.5 g/3 mL）、Supel clean LC-Florisil SPE柱（1 g/6 mL）、Supelclean ENVI-18 SPE柱（0.5 g/3 mL）、Supel clean LC-C18 SPE柱（1 g/6 mL）、CNW Bond LC-C18柱（1 g/6 mL）、Supelclean LC-C18SPE柱（0.5 g/3 mL）、Agilent Bond Elut Si柱（1 g/6 mL）、AccuBond Florisil PR柱（0.5 g/3 mL）、Agilent Bond Elut C18柱（1 g/6 mL）、Agilent Bond Elut Al-N柱（0.5 g/3 mL）、Varian HF Bond Elut C18柱（2 g/12 mL）等16种固相萃取柱对5种酰胺类溶剂混标的回收率，结果表明，Waters Sep- Pak Vac Silica柱（1 g/6 mL）的回收率最高，均大于94%。为考察固相萃取柱对实际样品的净化效果，分别以不含目标分析物的牛皮革、猪皮革和羊皮革为基质，各加入2 mL混标，测定其回收率，Waters Sep-Pak Vac Silica柱（1 g /6 mL）的回收率也是最高的，均大于88%，所得谱图中基本无杂质峰出现，其它净化柱则谱图中杂质较多，因此最终选择Waters Sep-Pak Vac Silica柱（1 g/6 mL）作为净化柱。该净化柱的填料为极性二氧化硅，而酰胺类溶剂均具有较强的极性，二氧化硅与酰胺间发生正相萃取，在萃取过程中起主导作用的是二氧化硅与酰胺间的作用力。用强极性溶剂将待测组分洗脱下来，杂质则留在净化柱上。考察洗脱液的体积、过净化柱时的流速和净化柱的容量对净化效果的影响，发现较大的流速、较大的洗脱液体积和较小的容量均导致回收率的下降。

3.3萃取条件的优化

超声萃取效率受萃取溶剂种类、萃取温度、萃取时间、萃取溶剂体积和萃取方式影响。以乙酸乙酯为溶剂，对2个市售皮革制品样品进行超声萃取（1#样品为米白色二层牛皮革，含有DMF和DMA，2#样品为黑色羊皮革，含有DMF），分别考察萃取温度、萃取时间和萃取溶剂体积的影响。结果发现，只改变单一因素时，最佳萃取温度为45℃，最佳萃取时间为30 min，最佳萃取溶剂体积为25 mL。为综合考虑这3个因素的影响，设计了表3所示的正交实验，测定各条件下的萃取量，对于1#样品，计算其总萃取量，也列于表3中。从表3数据可知，对于2个阳性样品，1#

条件下萃取量均最大。因此萃取条件优化如下：萃取时间30 min，萃取温度45℃，萃取溶剂体积25 mL。

表3　超声萃取条件正交试验的萃取量（mg/kg）

表4　12种溶剂的萃取量（mg/kg）

对2#样品进行连续3次超声萃取，测定每次的萃取量，分别为57.8、1.1、0.5 mg/kg，3次总萃取量为59.4 mg/kg，第1、2、3次萃取分别占总萃取量的97.31%、1.85%、0.84%。可见连续2次超声萃取时，待测组分已基本萃取完全。

以乙酸乙酯、乙醚、乙腈、乙醇、乙酸乙酯/二氯甲烷（1∶1）、甲醇、正己烷/丙酮（1∶1）、四氢呋喃、丙酮、叔丁基甲醚、石油醚、二氯甲烷等12种常见溶剂为萃取溶剂，对2个阳性样品进行超声萃取，观察萃取量的变化，结果见表4。从表4数据可知，对于同一样品中的不同待测组分，萃取量最大时的溶剂各不相同，即使是不同样品中的同一待测组分，萃取量最大时的溶剂也不一样。对于研究的2个阳性样品，乙酸乙酯作为萃取溶剂时，其总萃取量均最大。因此选择乙酸乙酯为超声萃取溶剂。

3.4线性关系和检出限

以不含酰胺类溶剂的牛皮革为基质，添加不同浓度的混标，按上述方法测定各组分的峰面积，考察峰面积（）与质量浓度（）之间的关系，结果表明，在一定质量浓度（）范围内，峰面积（）均与质量浓度（）呈良好的线性关系，表5给出了5种酰胺类溶剂的保留时间以及线性关系。在信噪比（S/N）=3的条件下，确定了各组分的检出限（LOD），也列于表5中。

表5　方法的线性关系和检出限（LOD）

3.6方法的回收率和精密度

分别以不含酰胺类溶剂的牛皮革、羊皮革和猪皮革为空白基质，各添加高、中、低三个浓度水平的混标，每个浓度添加水平制备9个平行样，按上述方法测定各组分的回收率，计算方法的平均回收率和精密

度。实验结果表明，5种酰胺类溶剂的平均加标回收率为85.67% ~95.23%，精密度（RSD）为1.27%~4.36%。

图2　米白色二层牛皮革的GC/MS-SIM图

3.7实际样品测试

按上述方法对512个市售皮革及其制品中酰胺类溶剂残留量进行了测定，测试样品包括79个羊皮革制品、53个羊皮革、29个猪皮革制品、32个猪皮革、243个牛皮革制品和76个牛皮革，在30个样品中检出DMF（含量为5.1~195.3 mg/kg），在1个样品中检出DMA（含量为20.4 mg/kg），在4个样品中同时检出DMF和DMA（DMF含量为12.6~23.9 mg/kg，DMA含量为11.8~165.5 mg/kg）。图2 是1个米白色二层牛皮革样品的GC/MS-SIM图，该样品中检出DMF和MDA，其含量分别为23.9、19.1 mg/kg。

参考文献：

[1]吕咏梅.二甲基甲酰胺生产现状与市场分析[J].精细化工原料及中间体，2005，7（1）：23-26.

[2]张晓阳.N,N-二甲基乙酰胺合成进展与市场分析[J].化工文摘，2006，（6）：26-27.

[3]干超男.某皮革加工厂二甲基甲酰胺中毒事件的调查[J].中华劳动卫生职业病杂志，2008，（10）：582-582.

[4]Perbellini L, Princivalle A, Caivano M, et al.Biological monitoring of occupationalexposuretoN, N-dimethylacetamide with identification of a new metabolite [J].Occup. Environ.Med, 2003, 60(10): 746-751.

[5]KafferleinHU,FerstlC, Burkhart-Reichl A, et al.The use of biomarkersof exposureof N, N-dimethylformamide in health risk assessment and occupational hygiene in the polyacrylic fibre industry [J]. Occup Environ Med, 2005, 62 (4): 330-336.

[6]夏玉婷，陈晓东，王彩生，等.二甲基甲酰胺毒性的研究进展[J].环境与健康杂志，2011，28（9）：842-845.

[7]Directive 2003/36/EC of the European Parliament and of the Council of 26 May 2003 amending, for the 25th time, Council Directive 76/769/EEC on the approximation of the laws, regulations and administrative provisions of the Member States relating to restriction on the marketing and use of certaindangerous substances and preparation（substances classified as carcinogens, mutagens or substances toxic to reproduction -c/m/r）[J].Official Journal of the European Union, L156: 26-30.

[8]刘丹华，唐红芳，阮征，等.气相色谱法同时测定尿中N-甲基甲酰胺和N-甲基乙酰胺的含量[J].中国卫生检验杂志，2012，22（3）：422- 424.

[9]王耀刚，刘启军，郭清华.毛细管气相色谱法同时测定工作场所空气中二甲基甲酰胺及二甲基乙酰胺[J].中国卫生检验杂志，2012，22（11）：2591-2592.

[10]程群，傅俊渊，林伟，等.气相色谱-质谱联用法测定纺织品中N,N-二甲基甲酰胺[J].福建轻纺，2011，9 （9）：30-32.

[11]郭佳佳，刘华，储大勇，等.气相色谱-质谱联用测定皮革中N,N-二甲基甲酰胺含量[J].现代测量与实验管理，2012，（4）：15-17.

[12]马贺伟.GC-MS测定皮革中二甲基甲酰胺的残留量[J].中国皮革，2009，38（23）：38-41.

[13]李峰，洪萍，应杏秋.GC/MS同时检测人尿中N,N-二甲基乙酰胺及其代谢产物N-甲基乙酰胺[J].中国卫生检验杂志，2011，21（11）：2627-2628.

[14]王成云，张伟亚，李丽霞，等.气相色谱/质谱测定皮革及其制品中乙二醇醚类有机溶剂的残留量[J].色谱，2014，32（8）：890-896.

Simultaneous Determination of the Residual Contents of 5 Kindsof Banned Amides in Leather and Leather Productsby Gas Chromatography/Mass Spectrometry

WANG Cheng-yun, ZHONG Sheng-yang, ZENG Hui-zhen, WU Xiao-hui, LI Yan-hua, LIN Jun-feng, CHU Nai-qing
(The Testingand Technology Center for Industrial Products, Shenzhen Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Shenzhen 518067, China)

Abstract:A gas chromatography/mass spectrometry method was established for the simultaneous determination of the residual contents of 5 kinds of banned amides in leather and leather products. Residual banned amides in leather and leather products were ultrasonically extracted with ethyl acetate as the extraction solvent. The extract was purified by solid phase extraction column, and then was analyzed by gas chromatography/mass spectrometry-selected ion monitoring (GC/MS-SIM) technique. The concentration of each analyte was calibrated by the external standard method. The limit of detection (LOD) was 50, 10, 25, 10, 5 mg/kg for formamide, N-methylformamide, N,N-dimethyl formamide, N-methylacetamide and N,N-dimethylacetamide, respectively. Average spiked recoveries varied from 85.67% to 95.23% under three different spiked levels while the relative standard deviation (RSD) changed from 1.27% to 4.36%. The proposed method was simple, rapid and accurate, and the limits of detection (LOD) much less than the limited requirements of Regulation concerning registration, evaluation, authorization and restriction of chemicals (REACH). It could satisfy completely the demand of determination of residual banned amides in leather and leather products.

Key words:leather; amide; gas chromatography/mass spectrometry-selected ion monitoring (GC/MS-SIM); REACH regulation

作者简介：第一王成云（1969-），男，博士，研究员，1997年毕业于中国科学技术大学化学系分析化学专业，目前主要从事消费品中有毒有害物质的检测和相关检测方法的开发工作，共在SCI、EI杂志上发表论文18篇，在国内核心期刊上发表论文100多篇，申请实用新型专利1项，参与完成国家标准4项，参与完成行业标准20多项，获省部级二等奖2项、三等奖6项。E-mail: wangchengyun2009@126.com。

收稿日期：2015-01-30

中图分类号院TS 57

文献标志码院A

文章编号：1671-1602（2015）04-0031-06