超高效液相色谱-飞行时间质谱法测定水基胶中甲醛

2018-09-03黄思静汪义杰徐昕荣

分析科学学报 2018年3期

黄思静，汪义杰，朱斌，徐昕荣

(1.华南理工大学分析测试中心，广东广州 510640;2.珠江水利科学研究院，广东广州 510611)

水基胶是由能分散或能溶解于水中的成膜材料制成的胶粘剂，又称为水溶性胶粘剂。水溶性胶粘剂主要有水性聚氨酯(APU)、水性丙烯酸、聚醋酸乙烯乳液(PVAc)、EVA等，主要应用于木材加工、包装印刷、织物与制鞋等行业，在烟草行业也有应用[1]。世界卫生组织(WHO)和美国环境保护局(EPA)均将甲醛列为潜在危险致癌物与重要的环境污染物，是公认的变态反应源，也是潜在的强致突变物之一[2]。

目前，报道较多且较成熟的甲醛的测定方法主要有分光光度法及高效液相色谱法等[3 - 6]。本文采用超高效液相色谱-飞行时间质谱法(UPLC-TOF MS)测定水基胶中甲醛，建立的方法灵敏度高、重复性好、定量准确，能更加快速检测水基胶中的甲醛。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

Agilent1290/Bruker maXis impact超高效液相色谱-高分辨质谱联用仪(德国，Bruker)；BS 110S 型电子天平(德国，Sartorius)；SPH-401新型微量振荡器(金坛市国旺实验仪器厂)；台式离心机(美国，Denville)。

甲醛-2,4-二硝基苯腙(浓度1.0 mg/mL，美国AccuStandard公司)。乙腈(色谱纯，德国Merck公司)；H3PO4(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)；衍生化试剂2,4-二硝基苯肼(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)。准确称取0.1 g 2,4-二硝基苯肼固体于1 000 mL棕色容量瓶中，加入6 mL H3PO4后，用乙腈定容。实验用水为去离子水。

1.2 样品制备

称取0.5 g试样(精确至0.1 mg)于50 mL具塞三角瓶中，加入25.0 mL去离子水后，置于振荡器上振荡提取15 min。准确移取5.0 mL提取液至离心管中，常温下12 000 r/min离心20 min，静置后，准确移取1 mL上层清液于10 mL容量瓶中，加入1 mL衍生化试剂后用乙腈定容，放置15 min进行衍生化。然后用有机滤膜(0.22 μm) 过滤，滤液待UPLC-TOF MS分析，同时做空白实验。

1.3 分析条件

色谱条件：ZORBAX RRHD SB-C18色谱柱(50×2.1 mm，1.8 μm)，柱温25 ℃，流动相A：水，流动相B：乙腈；梯度洗脱程序：0～1.0 min，70%A;1.0～2.0 min，70%～20%A;2.0～4.0 min，20%A;4.0～5.0 min，20%～70%A，5.0～6.0 min，70%A；流速0.2 mL/min；进样量：5.0 μL；检测波长：352 nm。

质谱条件：电喷雾离子源(ESI)，离子化方式：正离子模式；喷雾电压：3 500 V；载气温度：180 ℃；载气流量：8.0 L/min。

2 结果与讨论

2.1 提取条件

甲醛易溶于水，水基胶样品可用去离子水提取。参考《烟用水基胶甲醛的测定高效液相色谱法》(YC/T 332-2010)[7]，称取0.5000 g样品至50 mL具塞三角瓶中，加入25 mL去离子水，分别振荡10、15、20、25、30 min，结果表明振荡提取10 min后，甲醛含量即达到最大。实验选择振荡提取15 min。

2.2 衍生条件

样品振荡提取后，准确移取1 mL上清液于10 mL容量瓶中，加入1.0、2.0、3.0、4.0 mL衍生试剂，用乙腈定容后进行衍生反应。实验发现，衍生剂如果用量过大会导致衍生物峰高过高或衍生物沉淀析出。根据不同样品中甲醛含量的高低需要调节衍生试剂的加入量。正常情况下，该实验中选择加入1.0 mL衍生剂即可满足大部分样品的需要，如果在测试过程中出现衍生剂峰面积过小的情况，则需要加大衍生剂的含量。另外，还实验了衍生反应时间。分别反应5、10、15、20、25 min后进行测定，发现衍生10 min后甲醛含量已达到最大值，且基本趋于稳定。实验选取衍生反应时间为15 min，以使样品充分反应。

2.3 色谱-质谱条件优化

图1 甲醛-二硝基苯腙标准物质(a)和样品(b)的色谱图Fig.1 Chromatograms of formaldehyde-2,4-dinitrophenyl hydrazone standard(a) and sample(b)

图2 甲醛-2,4-二硝基苯腙化合物的质谱图Fig.2 The mass spectrum of formaldehyde-2,4-dinitrophenylhydrazone

对甲醛-二硝基苯腙进行UPLC分析，从二极管阵列检测器在190～400 nm波长扫描所得紫外光谱图(图略),甲醛-二硝基苯腙在352、360、372 nm处都有较好的吸收峰，但是在352 nm处响应值最大。实验采用常用的乙腈-水流动相进行梯度洗脱，当乙腈的体积比为80%时，甲醛-二硝基苯腙出峰时间为3.38 min，6.00 min内即可完成数据采集。图1为标准物质和样品的色谱图。图1a中峰1是标准物质的色谱峰，图1b中峰1是样品中甲醛-二硝基苯腙的色谱峰。

甲醛衍生化后的衍生物为甲醛-2,4-二硝基苯腙，对其进行正、负离子模式扫描，结果显示在正离子模式下，m/z211.05 为该化合物的分子离子峰，也是最强峰，其正离子模式下质谱图见图2。在EIC(Extracted Ion Chromatogram)模式下，优化质谱仪的参数，发现甲醛-2,4-二硝基苯腙保留时间为3.52 min。

2.4 工作曲线和检出限

准确移取一定量的1.0 mg/L甲醛-2,4-二硝基苯腙溶液至容量瓶中，用乙腈定容，并且梯度稀释，配制5个不同浓度的标准溶液，分别取标准溶液上机测定。检测甲醛的线性范围为0.0146～8.93 mg/L，线性相关系数r2=0.9990。按3倍信噪比(S/N)计算检出限为0.5 mg/kg。

2.5 回收率和精密度

选择一个浓度合适的水基胶样品，加入甲醛-2,4-二硝基苯腙标样浓度为1.02、6.40、40.0 mg/L(相当于甲醛浓度是0.146、0.914和5.71 mg/kg)，分别进行8次平行测定，结果见表1。相对标准偏差(RSD)均小于10%，回收率为94.43%～105.27%，说明方法有较好的精密度和准确度。