超高效液相色谱-串联质谱测定家用液体洗涤产品中异噻唑啉酮类防腐剂

2018-07-04卫志东韩枫

安徽化工 2018年3期

卫志东，韩枫

（安徽省产品质量监督检验研究院，安徽合肥230051）

家用液体洗涤剂产品包括餐具洗涤剂、洗衣液、衣物柔顺剂、去污剂及硬表面清洗剂等，其主要起清洁、香化、抗菌和保护的作用。因其富含水及有机物，易被微生物污染而变质，因此家用液体洗涤产品中常常会添加防腐剂以达到抑制微生物生长的目的，其中，2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮（MI）和5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮（CMI）是家用液体洗涤产品中最常见的异噻唑啉酮类高效广谱杀菌防腐剂，具有抗菌能力强、应用剂量小、与洗涤剂配方成分相容性好、低毒性、低残留、性价比高等优点[1]。

异噻唑啉酮类化合物具有一定的细胞毒性和神经毒性，与人体接触时仍然存在健康隐患，尤其对人的皮肤和粘膜具有刺激性，异噻唑啉酮的致敏性还可能会引发接触性皮炎等[2]，若长期接触或误食可能会产生危害。中国及欧盟均限制CMI、MI和1，2-苯并异噻唑啉-3-酮（BIT）在化妆品、食品容器、包装材料和玩具中的使用[3]。我国现行的国家标准未对家用液体洗涤产品中防腐剂使用量和使用范围进行规定。由于家用液体洗涤产品属于日用消费品，产品中异噻唑啉酮类防腐剂的添加也不受化妆品等相关标准的限制。因此，建立家用液体洗涤产品中异噻唑啉酮类化合物残留量的分析方法，对规范家用液体洗涤产品中防腐杀菌剂的使用，确保质量安全具有重要意义。

检测异噻唑啉酮的方法主要有紫外分光光度法、气相色谱法、气相色谱-质谱法、高效液相色谱法、液相色谱-串联质谱法（LC-MS/MS）等，其中UPLC-MS/MS由于分析时间短、定性准确、灵敏度高等特点，被越来越多地用于检测复杂基体中的异噻唑啉酮类化合物。目前，大多数采用LC-MS/MS进行异噻唑啉酮检测的研究集中在化妆品[4-5]、纸张[6-7]、胶黏剂[8]等领域。国内针对家用液体洗涤产品中异噻唑啉酮防腐剂检测的研究仍然较少，并且测定对象均未能同时涵盖CMI、MI、BIT和DCOI这4种可能存在于家用液体洗涤产品中的异噻唑啉酮。本研究以甲醇作萃取剂，采用UPLC-MS/MS技术发展了一种前处理步骤简单、快速、灵敏度高的分析方法，可同时检测家用液体洗涤产品中上述4种极性和物质结构差异大的异噻唑啉酮。

1 实验部分

1.1 仪器、试剂与材料

1290-6460超高效液相色谱-串联质谱仪（美国安捷伦公司）；Multifuge X1R高速冷冻离心机（美国赛默飞世尔公司）；KQ5200DE超声波清洗仪（昆山市超声仪器有限公司）；N-EVAP-24氮吹仪（美国Organomation公司）；标准品MI、BIT和OI购自美国Sigma-Aldrich公司，CMI和DCOI购自德国Dr.Ehrenstorfer GbmH公司。甲醇为LC-MS纯（美国Sigma-Aldrich公司）；实验用水为经PURELAB flex超纯水机处理的去离子水（英国ELGA公司）。

1.2 标准溶液的配制

分别称取适量的标准品，用甲醇配成质量浓度约为1000 mg/L的标准储备溶液。分别移取适量体积的各标准溶液储备液，用甲醇配成100 mg/L的混合标准中间溶液。分别取适量混合标准中间溶液，用甲醇配成10、50、100、200、400、500 μg/L的混合标准工作溶液。

1.3 液相色谱-质谱条件

采用Waters ACQUITY UPLC HSS T3 C18柱，流动相为甲醇（A相）和水（B相）；流速：0.3 mL/min；进样量：1 μL；柱温：40℃。洗脱梯度：0～3.0 min，90%A；3.0～4.5 min，90%A～50%A；4.5～6.0 min，50%A～20%A；6.0～7.5 min，20%A～10%A；7.5～9.0 min，10%A～90%A；9.0～12.0 min，90%A。质谱采用电喷雾离子源正离子模式分析，数据采集采用多反应监测（MRM）模式，干燥气温度350℃，干燥气流速11 L/min，雾化气压力45psi，正离子模式毛细管电压（ESI+）4000V。

1.4 样品前处理

将样品混匀。称取1.0g样品置于50mL聚丙烯离心管中，准确加入25.0mL甲醇，涡旋2min，在45℃超声萃取5min，于离心机上以5000r/min离心5min，取1.0mL上清液移入2mL离心管中，在45℃氮吹至干，1.0mL甲醇涡旋2min复溶，经0.22μm滤膜过滤后进行UPLC-MS/MS分析。

2 结果与讨论

2.1 UPLC-MS/MS条件的选择

2.1.1 液相色谱条件的优化

本文采用Waters ACQUITY UPLC HSS T3色谱柱进行分离，该色谱柱是采用特殊键合和封端技术的硅胶基质反相C18色谱柱，对极性和非极性化合物都有很好的保留，尤其对MI、CMI等极性较大的小分子也具有很好的分离效果，可同时为4种异噻唑啉酮提供均衡的保留性能。采用适当的梯度洗脱程序，可以让4种异噻唑啉酮在较短时间内得到较好的分离。在相同的梯度洗脱条件下，对比了乙腈和甲醇的分离效果，最终选择价格便宜、毒性较低的甲醇和水为流动相。本研究还考查了柱温分别为30℃、40℃、50℃时的分离效果，柱温对目标物的影响不显著，各组分均能在3个柱温条件下很好分离，峰面积没有显著变化，40℃时流动相粘度较低，传质阻力减小，液相系统操作压力较低，且出峰更快，峰形更尖锐，故选定40℃作为分析温度。

2.1.2 质谱条件的优化

异噻唑啉酮结构中的含氮基团易于结合质子得到正离子，因此选择正离子模式进行检测。将质量浓度为10.0μg/L 的 MI、CMI、BIT 和 DCOI混合标准溶液引入离子源，进行一级质谱分析，结果表明这4种化合物的最强峰均为其准分子离子峰，因此选择准分子离子[M+H]+为母离子，通过优化喷雾气压流量、喷雾温度、离子传输毛细管电压、碎裂电压等参数使得母离子强度最大。分别对分子离子进行二级质谱分析（子离子扫描），得到碎片的离子信息，找到强度较大的2个子离子，优化其碰撞能量，其中强度最大的一个子离子用作定量离子，另外一个用作定性离子，得到的特征子离子和碰撞能量信息如表1所示。

表1 4种异噻唑啉酮的质谱分析参数

在上述优化实验条件下，10.0 μg/L的异噻唑啉酮标准溶液色谱图见图1。

图1 MRM 模式下 MI、CMI、BIT、DCOI混合标准溶液的总离子流色谱图

2.2 样品前处理条件的优化

通过对比水、乙腈、甲醇对4种异噻唑啉酮的提取效果发现，用水提取高浓度的BIT和DCOI时的效果较差，用乙腈提取MI、CMI的效果较差，而甲醇对4种化合物均有较好的提取效果，因此选取甲醇作为提取溶剂。经优化提取时间发现，超声提取10 min时，4种异噻唑啉酮的提取效率达到最大值，因此确定提取时间为10 min。家用液体洗涤产品中会含有部分挥发性有机物，取超声提取离心后的上清液，45℃氮吹至干，可除去挥发性有机物对测试的干扰，降低样品基质对异噻唑啉酮的离子化效率的影响。

2.3 标准曲线、线性范围和定量限

在优化的色谱条件下，对质量浓度为10.0～500.0 μg/L的异噻唑啉酮混合标准工作溶液进行测定，以目标物峰面积对混合标准工作溶液的质量浓度进行线性回归，得到线性回归方程，4种异噻唑啉酮在10.0～500.0 μg/L范围内呈良好的线性关系，相关系数r≥0.999（见表2）。根据10倍信噪比确定5种异噻唑啉酮的仪器定量限均为2.0μg/L，相应的方法定量限均为0.05mg/kg，表明本方法能够满足4种异噻唑啉酮的高灵敏检测。

表2 5种异噻唑啉酮的线性方程和相关系数

2.4 加标回收率和精密度

为了考查方法的精密度，根据实际家用液体洗涤产品样品中异噻唑啉酮的浓度范围，选择0.5、1.0、5.0mg/kg为低、中、高3种加标浓度，在不含异噻唑啉酮的空白家用液体洗涤产品样品中分别添加异噻唑啉酮混合标准溶液，在优化后的仪器条件下进样分析，各试样各平行处理6份，计算方法的回收率，结果见表3。样品中异噻唑啉酮的平均加标回收率在81.2%～103.2%之间，相对标准偏差RSD为2.23%～4.52%，符合分析检测要求。