高效液相色谱串联光谱及质谱测定纺织品中35种有害染料

＊鞠恒强张美玲

（1.青岛市华测检测技术有限公司 山东 266101 2.莱茵技术-商检（青岛）有限公司 山东 266100）

高效液相色谱串联光谱及质谱测定纺织品中35种有害染料

＊鞠恒强1张美玲2

（1.青岛市华测检测技术有限公司 山东 266101 2.莱茵技术-商检（青岛）有限公司 山东 266100）

采用高效液相色谱-二极管阵列检测器-质谱（HPLC-DAD-MS）快速测定纺织品中的35种有害染料。研究设计丙酮快速溶剂提取法的提取效率是超声波提取法的2.4～12.3倍，色谱柱为Agilent ZORBAX SB-C18 narrow-bore column 2.1 x 50mm，比150mm（5μm）色谱柱分析时间缩短了四分之三，比100mm（1.8μm）色谱柱分析时间缩短了三分之一，极大的提高了分析效率。以乙腈-0.01mol/L乙酸铵（含0.1%甲酸）溶液作为该35种染料化合物的流动相，获得了最优的色谱峰及质谱峰。该方法中，35种有害染料的检出限为2.7mg/kg～18.15mg/L，线性相关系数都大于0.995，平均回收率为70%～110%，相对标准偏差（RSD）均小于10%，可以满足纺织品中多种致癌染料同时检测的需要。

高效液相色谱串联质谱；35种有害染料；快速溶剂提取；光谱分析；纺织品

纺织品在日常生活中有着广泛的应用领域，如衣服、鞋帽、家纺用品、毛绒玩具等，是生活中必不可少的用品。而纺织品中的有毒有害物质可以通过皮肤接触、眼睛接触、舔食或吸入等方式进入人体，从而对人体造成伤害。在染色过程中，染料分子通过吸附、扩散等多种化学或物理处理，从染液转移到被染物上而使之染色。目前，已经证实存在多种可诱发人体癌变或引起人体皮肤、黏膜或呼吸道过敏的致癌和致敏染料。由于致敏致癌染料的严重危害，包括中国在内的许多国家和世界权威组织相继颁布了严格的法规和技术标准进行限制。

目前，致敏致癌等有毒有害染料的检测一般采用薄层色谱法、高效液相色谱法、离子对色谱法、液相色谱-质谱法和气相色谱-质谱法等。德国标准DIN54231∶2005[5]，规定用超声波辅助甲醇方法提取纺织品中的染料，用HPLCDAD-MS检测纺织品中的分散染料。本文在此基础上进一步优化萃取步骤及色谱分析条件，选用50mm（1．8μm）色谱柱获得了较好的分离度，缩短了分析时间，根据染料的光谱吸收特征和质谱的结构信息进行准确测定，技术指标符合定量定性分析方法，可以满足纺织品中有毒有害染料的检测要求。

1.实验部分

(1)仪器与试剂

Agilent高效液相色谱仪-二极管阵列检测器-单四极杆质谱联用仪（Agilent LC1260-6410），配有2μLDAD流通池，ES-API大气压电喷雾离子源，Dionex ASE 320快速溶剂萃取仪，0．22μm聚四氟乙烯针式过滤器。

35种分散性染料（见表1）均购自德国Dr． Ehrenstorfer，丙酮（色谱纯，德国Merk），甲醇（色谱纯，德国Merck），乙腈（色谱纯，德国Merck），乙酸铵（色谱纯，美国Sigma公司），甲酸（色谱纯，德国Merck），水（MiliQ系统纯水制备）。

序保留时间 准分子离子 DAD号 染料名称 CAS号 分子式15cm长5cm长 正离 负离 检测色谱柱 色谱柱 子 子 波长1 分散蓝1 2475-45-8 C14H12N4O1 2.5 0.858 268 / 615 2 分散蓝3 2475-46-9 C17H16N2O3 5.1 1.688 297 / 615

表1 35种有害分散性染料的特征离子和光谱特征吸收波长

(2)标准溶液的配置

准确称取各种染料的标准物质，用甲醇配制得到浓度为500mg/L的标准储备溶液，该溶液储存在-18℃±2℃下避光保存。将染料用甲醇试剂配制成浓度为10mg/L混合溶液，包含表1的35种有害染料。该溶液在0℃-4℃下避光保存。

(3)样品前处理

对于均匀单一颜色的样品：在样品的不同部位取样。对于多种颜色和有图案的样品：按照成品的颜色比例，均匀取样。如果分析的样品是成品，则样品的各个部分要按比例取样。取样后将样品裁剪成5mm×5mm，并混合均匀。

将制备好的样品称取1g±0．01g，放入快速溶剂萃取仪中，温度120℃，压力10．34MPa，用丙酮静态萃取15min，用60%的溶剂快速冲洗样品，100s氮气吹扫萃取池。萃取完后，35℃下水浴减压浓缩至近干，用甲醇溶解转移至10mL容量瓶中，并用甲醇定容至刻度，摇匀，用0．22μm PTFE针式过滤器将萃取液过滤到2mL的样品瓶里，待上HPLC-DAD/MSD分析测试。

(4)色谱条件

色谱柱：Agilent ZORBAX SB-C18 narrow-bore column (2．1x50mm，1．8μm)，带有0．3μm1290 infinity LC在线过滤器。

35种染料物质的流动相，对于表1中1-35的染料物质：A为乙腈溶液，B为含0．1%甲酸的0．01mol/L的乙酸铵溶液。梯度洗脱程序：0～3min内，流动相A从40%增至85%，3～4min内，流动相A从85%增至98%，并保持2min，流动相A在6．5min变为40%，并保持至10min。柱温40℃，流速0．4mL/min，进样量2μL。样品经色谱柱分离后进入DAD光谱检测器，再直接导入带有大气压电喷雾离子源接口的质谱仪。

(5)光谱条件

扫描速率为40Hz，二极管阵列检测器波长采集范围为190-700nm，检测波长为422nm、570nm、509nm、615nm。

(6)质谱条件

大气压电喷雾离子源，表1的35种染料物质用正离子SIM模式，喷雾电压45psi，干燥气为氮气（99．999%），流速为12L/min，温度为350℃，裂解电压为120V。35种染料物质的质谱分析参数见表1。

2.结果与讨论

(1)提取方法的选择

要完全提取纤维中的染料，需要在相应的条件下进行萃取。丙酮对分散性染料有很好的溶解作用，且对于化学合成纤维有很好的溶胀作用，因此在高温高压下能够很好的剥离纤维上的染料。本文采用丙酮作为溶剂在快速溶剂萃取仪中进行萃取得到了很好的提取效果。

将三块阳性样品分别用超声波提取法和丙酮快速溶剂提取法进行平行6次测定，平均结果显示丙酮快速溶剂提取法检测值是超声法检测值的2．4～12．3倍，表明本文的丙酮快速溶剂提取法提取效率更高。本方法的相对偏差在3．1%～5．6%，均小于10%，表明本方法的重现性较好。

(2)色谱柱的选择：

采用Agilent ZORBAX SB-C18 narrow-bore column 2．1x50mm，1．8μm色谱柱，可获得较高的分离度和灵敏度。图1中的3组图谱，显示出了浓度为1mg/L的35种染料物质的HPLC-DAD色谱图。由图1中可以看出35种混合物都实现了较好的分离。采用此50mm（1．8μm）长色谱柱，对于35种染料物质每次进样分析时间为10min，有效提高了分析速度，比DIN54231∶2005中150mm（5μm）色谱柱的40min分析时间缩短了四分之三，比100mm（1．8μm）色谱柱的15min分析时间缩短了三分之一，极大的提高了分析效率。结果表明，35种染料化合物在该50mm（1．8μm）色谱柱下获得了理想的分离分析效果。

图1 35种染料物质HPLC-DAD图谱

(3)流动相的选择

分别考察了甲醇-水，乙腈-水，甲醇-乙酸铵溶液，乙腈-0．01mol/L乙酸铵溶液，乙腈-0．01mol/L乙酸铵（含0．1%甲酸）溶液等对染料化合物的色谱分离效果和离子化程度影响的比较。结果表明，以乙腈-0．01mol/L乙酸铵（含0．1%甲酸）溶液作为35种染料化合物分析流动相时，H+有助于这些染料化合物的电离，获得了最优的色谱峰及质谱峰。选择梯度洗脱方式，通过优化流动相的洗脱条件，可以很好的实现35种染料化合物的有效分离。

(4)光谱及质谱检测分析

表1中的35种染料化合物，其中包括分散性染料、碱性染料、酸性染料、直接染料等多种类型的染料，用DAD对35种化合物在190-700nm的光谱范围内进行扫描并采集其数据，利用保留时间及光谱图进行定性。对4,4’-二(二甲胺基)-4”-(甲氨基)三苯甲基乙醇根据表1中提供的特征吸收波长处检测到的色谱图进行定量分析。其余的34种染料化合物用MS进行定量分析。

由于液相的单四极杆质谱是软电离模式，所以经电离后的离子，是经过加上或者减去一个质子形成的准分子离子峰。表1中的1-32、34和35染料化合物属于[M+H]+准分子离子，需要在大气压电喷雾离子源的正模式条件下进行检测。

(5)线性范围和检出限

分别逐级稀释三组混合标准工作溶液，得到浓度为0．3mg/L、0．5mg/L、1．0mg/L、1．5mg/L和2．0mg/L的混合标准工作溶液，供HPLC-DAD-MS测定，绘制标准工作曲线，相关系数均大于0．995；空白基质中加入低浓度的标准物质，按照上述最佳分析步骤进行前处理，用HPLC-DAD-MS进行测试，根据3倍信噪比和10倍信噪比分别计算检出限和定量限显示所有物质的定量限均低于方法检出限5mg/kg。

(6)回收率和精密度

以不含本文中的35种染料的空白样品为基质，以标准加入法进行回收率试验，添加浓度分别为0．3mg/L、1mg/ L、2mg/L，将35种染料标准物质（2．2中）分别加入到1．0g的空白基质中，重复测量三次，试验测得在低、中、高的3个添加水平范围内的平均回收率为70%～110%，计算每个样品的相对标准偏差，结果均小于10%。

(7)样品测定

将本方法应用于实验室日常的分析中，根据保留时间和光谱进行定性分析，用MS进行定量分析（除表1中33号物质外，33号物质需要用色谱图进行定量分析）。通过测试1000多个纺织品样品统计，常检出的染料化合物有分散黄23、分散橙37/76、分散蓝35a、分散蓝35b、分散黄3、分散黄9、分散橙149。其中分散黄23已经明确可以分解出4-氨基偶氮苯。所以如果在确认分散黄23时有干扰，可以看一下该样品中是否有4-氨基偶氮苯的检出，从侧面确定是否是分散黄23。但并不是所有的4-氨基偶氮苯都是由分散黄23分解得到的。

3.结论

本文采用HPLC-DAD-MS的方法，通过优化色谱柱及流动相等色谱分析条件，采用乙腈-0．01mol/L乙酸铵（含0．1%甲酸）溶液作为35种染料化合物的流动相，以Agilent ZORBAX SB-C18 narrow-bore column 2．1x50mm (1．8μm)为色谱柱，获得了最优的色谱峰及质谱峰。可准确地测定纺织品中的35种有害染料。大大缩短了分析时间，方法快速、高效、准确，可适用于目前纺织品中多种可萃取染料的同时检测。

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[5]DIN 54231: 2005．Textiles-Detection of disperse dyestuffs [S]．

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[10]GB/T 17592-2006．Textiles-Determination of the Banned Azo-Colourants [S]．

鞠恒强（1982～），男，青岛市华测检测技术有限公司，研究方向：食品及消费品检测工作。

(责任编辑王恒）

High Performance Liquid Chromatography Tandem Spectrum and 35 Kinds of Harmful Dyes in the Textile of Mass Spectrometry Determination

Ju Hengqiang1, Zhang Meiling2
(1.Centre Testing International (Qingdao) Co., Ltd, Qingdao 266101 2. TUV Rheinland / CCIC (Qingdao) Co., Ltd., Qingdao 266100)

Adopting the HPLC-DAD-MS to take rapid determination of the 35 kinds of harmful dyes in textiles. The study result shows that the extraction efficiency of acetone rapid solvent extraction method is 2.4 to 12.3 times of that of ultrasonic extraction method and the chromatographic column is Agilent ZORBAX SB-C18 narrow-bore column 2.1 x 50mm and it has shortened the analysis time of 150mm（5µm）chromatographic column by three-quarter and has shortened the analysis time of 100mm（1.8µm）chromatographic column by one third, which has improved the analysis efficiency greatly. Take the acetonitrile -0.01mol/L ammonium acetate (containing 0.1% formic acid) as the mobile phase of these 35 kinds of dye compounds, which has got the most excellent peaks and mass spectral peak. In this method, the detection limit of the 35 kinds of harmful dyes is between 2.7mg / kg ～18.15mg / L and the linear correlation coefficient is all bigger than 0.995, besides, the average recovery rate is between 70%-110% and the relative standard deviation (RSD) is all less than 10%，which can meet the need of testing variety of carcinogenic dyes in textiles simultaneously.

High Performance Liquid Chromatography Tandem Mass Spectrometry；35 kinds of harmful dyes；accelerated solvent extraction； spectrum analysis；textile

O657.63

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