超高效合相色谱法快速测定苯并三唑类紫外稳定剂

廖 芸,莫月香,朱奕轩,胡剑灿,罗 峻

(广州纤维产品检测研究院,广东 广州511447)

苯并三唑类紫外稳定剂(Benzotriazole UV stabilizers,BUVSs)能吸收高能量的紫外线,转化为低能量,起到保护高分子材料及人体皮肤的作用,广泛地应用在化妆品、纺织、食品接触材料、建筑等领域。但研究表明,部分紫外稳定剂BUVSs具有持久性、生物蓄积性和毒性,可能破坏生物体的内分泌系统,对生物体的生殖和发育产生不利影响,并可能对人类有致癌作用。日本政府在2006年的《化学物质控制法》中将UV-320列入第一等级监控化学物质,禁止进口含UV-320的产品；由于UV-327具有与UV-320相似的生物累积作用,也被日本政府列入第1类化学污染物检测对象；欧洲化学品管理局(ECHA)在2014年12月将UV-320、UV-328列入第十二批SVHC清单,并将其归为持久性生物累积有毒物质。目前,苯并三唑类紫外稳定剂的测定方法主要有超高效液相色谱法(HPLC)[1]、超高效液相色谱-串联质谱法(UPLCMS/MS)[2]、气相色谱-串联质谱法(GC-MS/MS)[3]等,但这些方法分析时间长,工作效率低,使用大量有机溶剂作为流动相,给环境和实验人员的健康带来危害。

超高效合相色谱(Ultra Performance Convergence Chromatography,UPC2)为Waters公司于2012年推出的一款新型分析仪器,以成本低且无毒的超临界CO2为主要流动相,具有传质性好、分离效果佳、绿色环保等特点,并且减少挥发性有害溶剂的使用,保护环境和实验人员的健康,已成功应用在纺织品[4-5]、食品[6-8]、中药[9-10]等研究领域。本文利用UPC2技术建立了紫外稳定剂UV-327、UV-320、UV-328的快速测定方法。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

ACQUITY UPC2系统,配 ACQUITY UPC2PDA检测器(美国 Waters公司)；ACQUITY UPC2BEH色谱柱(3.0 mm×150 mm,1.8μm)、ACQUITY UPC2CSH Fluoro-Phenyl色谱柱(3.0 mm×150 mm,1.8μm)和ACQUITY UPC2HSS C18 SB色谱柱(3.0 mm×150 mm,1.8μm)。

UV320、UV327、UV328 标 准 品 (美 国 Sigma Aldrich公司)；甲醇、乙腈、异丙醇(色谱纯,德国CNW公司)

1.2 试验条件

1.2.1 仪器条件

色谱柱：ACQUITY UPC2HSS C18 SB色谱柱(100 mm×3.0 mm,1.8μm)；系统背压：2 000 psi；色谱柱温度：50℃；进样量：5μl；流动相：超临界CO2(99.5%)和异丙醇(0.5%)；流速：0.6 ml/min；PDA检测波长：340 nm；分析时间：4 min。

1.2.2 标准溶液制备

准确称取适量标准品,用乙腈溶解,配制成浓度为1 000μg/ml的标准储备液,于4℃下避光保存。根据需要稀释成适当的标准工作溶液,于4℃下避光保存。

2 结果与讨论

2.1 检测波长

在210～400 nm的扫描范围内,对UV-320、UV-327和UV-328的单一标准溶液分别上机测试,各物质最大吸收峰的光谱图见图1。3种紫外稳定剂在310 nm和340 nm左右均有较强的吸收,两处的吸收强度差异较小。为减少干扰,选择340 nm作为检测器检测波长。

图1 UV-327、UV-320和UV-328的光谱图

2.2 色谱柱的优化

为研究不同固定相色谱柱对苯并三唑类紫外稳定剂分离效果的影响,选取3种不同固定相的色谱柱,分别为强极性的ACQUITY UPC2BEH色谱柱、中等极性的ACQUITY UPC2CSH Fluoro-Phenyl色谱柱和非极性的ACQUITY UPC2HSS C18 SB色谱柱,分离效果如图2所示。由图2可知,在相同条件下,ACQUITY UPC2HSS C18 SB色谱柱的分离效果要优于ACQUITY UPC2BEH色谱柱和ACQUITY UPC2CSH Fluoro-Phenyl色谱柱,因此采用ACQUITY UPC2HSS C18 SB色谱柱进行进一步的优化分离。

2.3 色谱柱温度和系统背压的优化

考察了40、50、60℃色谱柱温度对3种化合物分离效果的影响。在超高效合相色谱系统中,色谱柱温度的改变会影响超临界流体的密度,从而改变其分离能力。色谱柱温度增加,超临界流体的密度降低,溶剂化能力减弱,目标物保留时间增加；色谱柱温度降低,超临界流体的密度增加,溶剂化能力增强,目标物保留时间减少。由图3可知,随着温度的升高,3种紫外稳定剂的保留时间延长,但后2种化合物得不到有效的分离。同样,系统背压的改变也会影响流体的密度,系统背压的升高使超临界流体的密度增大,从而影响目标物的分离效果。由图4可知,在1 600 psi的系统背压下,目标物的保留时间延长,目标物完全出峰的时间达到9 min左右,而在2 000 psi的系统背压下,目标物仅需4 min即可完全出峰,但系统背压的改变依然不能将目标物有效地分离。综合考虑,选50℃色谱柱温度、2 000 psi系统背压的条件下再进一步进行其他参数条件的优化。

图2 不同色谱柱对紫外稳定剂分离效果的影响

2.4 助溶剂的优化

有机溶剂的加入对系统中目标物的分离效果起至关重要的作用。有机溶剂由于极性、洗脱能力的不同,对目标物的保留行为产生不同的影响。考察了乙腈、甲醇、异丙醇3种常用有机试剂对目标物分离效果的影响。从图5可看出,异丙醇作为助溶剂分离效果最好,能有效地将UV-327、UV-320和UV-328分离。

图3 不同色谱柱温度对紫外稳定剂分离效果的影响

图4 系统背压对紫外稳定剂分离效果的影响

图5 不同助溶剂对紫外稳定剂分离效果的影响

2.5 线性和检出限

用标准储备液配制成一系列浓度为0.5、1、2、5、10、25、50μg/ml的标准工作溶液。在选定的条件下上机测试,以浓度为横坐标,响应值为纵坐标,绘制标准曲线。目标物的线性回归方程、相关系数和检出限(S/N=3)见表1。

表1 线性范围和检出限

2.6 回收率和精密度

以已知浓度的溶液连续进样7次,回收率和精密度结果见表2。由表2可知,该方法结果准确,精密度良好。

表2 回收率和精密度 单位：%

3 结语

超高效合相色谱以超临界CO2为流动相,结合了气相色谱和液相色谱的优点,弥补了气相色谱和液相色谱的不足,既能应用于难以气化、高温下易分解的物质,又大大缩短了分析时间,提高了分离效率,绿色环保。本文所建立的超高效合相色谱法,快速高效,绿色环保,3 min内就能实现3种紫外稳定剂的有效分离。超高效合相色谱技术的发展为分析领域注入了新的力量。