超声萃取UPLC-MS/MS测定纺织品中水杨酸酯类防紫外线整理剂

吴刚 虞慧芳 何坚刚 席广成 王力君 张明誉 应苏玲

（1.浙江省检验检疫科学技术研究院 浙江杭州 311215；2.浙江省农业科学院；3.中国检验检疫科学研究院；4.浙江立德产品技术有限公司）

1 前言

臭氧空洞造成的紫外线的增强可能导致人类皮肤晒黑、晒伤，甚至诱发皮肤癌。因此，防紫外线功能纺织制品受到消费者的青睐[1-3]。一般的天然纤维或常规化学纤维制成的服装面料不能满足防紫外线辐射要求，防紫外线的功能性纺织品一般要通过功能性纤维和功能性后整理获得，其防护原理为：采用吸收、屏蔽性能的化学试剂对纤维、纱线或织物进行处理。水杨酸酯类紫外线吸收剂可提高其他防晒剂的防晒效果，且因其性质稳定、润滑、难溶于水、易被添加到防晒功能纺织品中，是应用最早的一类紫外线吸收剂，可选择性吸收日光中波长为300 nm 的紫外线，因而具有防晒作用。 主要品种有：水杨酸苯酯、水杨酸-p-叔丁基苯酯、水杨酸-p-叔辛基苯酯、间苯二酚单苯甲酸酯、对-二甲基氨基苯甲酸-2-乙基己酯、水杨酸-2-乙基己酯、水杨酸三甲环己酯等[4-6]。由于它们分子内存在氢键， 能在光的作用下发生弗莱斯重排，生成具有强烈吸收紫外线能力的二羟基二苯酮，详见式（1），因而该类化合物被称为先驱型紫外线吸收剂[7]。

需要引起注意的是， 经过弗莱斯重排生成的二苯甲酮类化合物具有刺激性和麻醉作用。 它是一种环境激素，能引起包括人类、家禽以及野生动物等各种生物的内分泌机能紊乱[8-11]。目前，仅见化妆品、食品包装材料和环境样品中部分水杨酸酯类紫外线吸收剂的检测方法的报道， 未见纺织品中相关检测方法的报道[12-15]。

2 实验部分

2.1 仪器、试剂与材料

材料：甲醇、乙腈、丙酮、二氯甲烷和乙酸乙酯（均为色谱级）；标准物质：水杨酸苯酯（纯度≥98%）、水杨酸-p-叔丁基苯酯（纯度≥98%）、水杨酸-p-叔辛基苯酯（纯度≥98%）、间苯二酚单苯甲酸酯（纯度≥98%）、对-二甲基氨基苯甲酸-2-乙基己酯（纯度≥98%）、水杨酸-2-乙基己酯（纯度≥98%）和水杨酸三甲环己酯（纯度≥98%）等（上海安谱公司）。

仪器：超高效液相色谱-串联质谱联用仪（UPLCMS/MS）（Acquity UPLC Quattro Premier XE 型，配电喷雾离子源（ESI），美国Waters 公司）；色谱柱：Acquity UPLCHSS T3（2.1 mm×100 mm，1.8 μm，美国Waters公司），0.22 μm 有机相过滤头等。

2.2 实验步骤

2.2.1 提取

取适量待测样品，将其剪碎并混匀，称取1.00 g样品，精确至0.01 g，置于50 mL 带螺旋盖的玻璃提取管中，加入20 mL 甲醇浸没试样。密封后，置于超声波发生器中超声提取30 min。冷却至室温后，取适量上层提取液，过0.22 μm 针式过滤头，用于超高效液相色谱-串联质谱联用仪分析测定，外标法定量。

2.2.2 色谱条件

2.2.3 质谱条件

离子源：ESI 电喷雾离子源；检测方式：正、负离子扫描多反应监测模式（MRM）；毛细管电压：3.0 kV；萃取电压：3.5kV； 离子源温度：135℃； 脱溶剂气温度：350℃；脱溶剂气（氮气）流速：700 L/h；锥孔反吹气（氮气）流速：60 L/h；碰撞气（氩气）流速：0.16 mL/min；其他质谱参数详见表1。

3 结果与讨论

3.1 提取溶剂的选择

本文研究的7种水杨酸酯类防紫外线整理剂分子结构式均含有羟基苯甲酸酯基这个基本结构，但是，它们的支链结构有较大差异，含羟基较多的水杨酸酯类化合物极性明显强于含羟基较少的水杨酸酯类化合物，其中间苯二酚单苯甲酸酯含有两个羟基，因此，它的极性较强，随着分子结构中羟基的空间位置不同和烷基碳链的增长，极性逐渐减弱。 但是，它们都易溶于醇类、醚类、丙酮、氯仿等有机溶剂，为了确定合适的提取溶剂，选择丙酮（Acetone）、二氯甲烷（DCM）、乙酸乙酯（ETAC）和甲醇（Methanol）4种溶剂，对自制阳性棉布、涤纶和尼龙样品进行提取效率试验。试验结果详见图1~图3。结果表明，在相同的试验条件下，甲醇对阳性样品中7种目标物的提取效果均明显优于丙酮、乙酸乙酯和二氯甲烷酯；同时，考虑提取溶剂对纺织品可能含有的染料的提取能力强弱、溶剂的挥发性和毒性等方面的综合因素，本文采用甲醇作为提取溶剂。

表1 7种水杨酸酯类防紫外线整理剂质谱条件表

图1 4种不同溶剂对棉布中7种水杨酸酯类防紫外线整理剂的提取效果

图2 4种不同溶剂对涤纶中7种水杨酸酯类防紫外线整理剂的提取效果

图3 4种不同溶剂对锦纶中7种水杨酸酯类防紫外线整理剂的提取效果

3.2 超声萃取温度的选择

将含有7种水杨酸酯类紫外线吸收剂的自制棉布、涤纶和尼龙阳性样品剪成至5 mm×5 mm 相当大小，混合均匀。 分别称取1.00 g 上述剪碎样品，放入50 mL 具塞玻璃提取管中，加入20 mL 甲醇，浸没样品，置于超声波水浴中，每种处理设置6 个平行样，设置常温和70℃两种温度， 在频率为40 kHz 的超声波中提取0.5 h，具体结果详见表2～表4。 结果表明，在相同的超声频率下，常温与70℃超声提取结果差异不显著，因此，选择常温超声提取作为本文提取方法。

3.3 色谱质谱条件的选择

本文研究的7种水杨酸酯类化合物从相对分子质量来看， 除了水杨酸-p-叔辛基苯酯的分子量大于300 Da， 其他6 种化合物的相对分子质量均为200~300 Da。采用乙腈和水作为流动相，利用超高效液相色谱（UPLC）系统特有的超高压优势和微晶柱具备小颗粒所有潜能和优势， 采用具有极低键合相流失和对极性化合物有很好保留的1.8 μm 颗粒的Acquity UPLCHSS T3 柱微晶超高效液相色谱柱，在超高压液体相色谱条件下，通过调节流动相的洗脱梯度，将极性差异不显著的7种水杨酸酯类化合物进行了有效分离。 通过电喷雾离子源（ESI）正、负离子监测模式同时对7种水杨酸酯类化合物进行扫描，确定各化合物的母离子、子离子，进一步优化锥孔电压、碰撞能量等质谱学参数，采用5 个通道分段同时采集不同化合物的总离子流色谱图，使得7种水杨酸酯类化合物的特征离子峰的离子强度达到最佳，UPLC-MS/MS 本底信号极低，大大提高了方法的检测灵敏度。7种水杨酸酯类化合物除了对-二甲基氨基苯甲酸-2-乙基己酯采用正离子模式，其他6 种物质均采用负离子模式进行监测， 它们的超高效液相色谱-串联质谱总离子流色谱图详见图4。由于水杨酸苯酯和间苯二酚单苯甲酸酯分子结构式相同，是同分异构体，在液相色谱上很难分离，它们的质谱信号也较为相似， 水杨酸苯酯的两对定量与定性离子对分别为213.30＞169.20 和213.30＞120.98；间苯二酚单苯甲酸酯的两对定量与定性离子对分别为213.34＞169.18 和213.34＞121.04。 因此，通过多反应监测（MRM）模式监测不同通道采集数据，可以对二者细微的差别来进行确证。

表2 不同超声温度棉布样品超声萃取结果

表3 不同超声温度涤纶样品超声萃取结果

表4 不同超声温度尼龙阳性样品超声萃取结果

3.4 方法检测限与线性相关性

用色谱甲醇将含有7种水杨酸酯类化合物的混合标准储备溶液，分别配制成浓度为0.1 μg/mL、0.3 μg/mL、0.5 μg/mL、0.7 μg/mL 和1.0 μg/mL 的标准工作溶液， 在上述超高效液相色谱-串联质谱条件下进行测定， 以进样浓度与峰面积绘制标准工作曲线， 以3 倍信噪比确定分析方法的最低检出浓度（LOD），以10 倍信噪比确定分析方法的最低定量浓度（LOQ），求得7种水杨酸酯类化合物的最低检出浓度和最低定量浓度，其保留时间、线性方程、相关系数等详见表5。

图4 7种水杨酸酯类防紫外线整理剂的超高效液相色谱-串联质谱总离子流色谱

表5 7种水杨酸酯类防紫外线整理剂的保留时间、线性方程、相关系数及最低检出浓度参数

由表5 可知，7种水杨酸酯类防紫外线整理剂的峰面积与质量浓度成正比，线性相关系数（r）均大于0.99，满足标准曲线的线性相关性要求。可以看出：7种水杨酸酯类防紫外线整理剂的检测灵敏度均较高，其中最低检出浓度是对-二甲基氨基苯甲酸-2-乙基己酯，为0.02 mg/kg，对应的最低定量浓度为0.06 mg/kg；水杨酸-p-叔辛基苯酯的最低检出浓度为0.2 mg/kg，是7种物质中最高的，对应最低定量浓度则为0.6 mg/kg。

3.5 方法添加回收率与的精密度试验

本文采用空白棉布、涤纶和尼龙试样加入含有7种水杨酸酯类防紫外线整理剂的混合溶液进行回收率与精密度试验，添加浓度依次为5.0 mg/kg，10.0 mg/kg 和20.0 mg/kg，每个浓度设置6 个平行试样，测定结果详见表6。结果表明，各试样的相对标准偏差均在10%以内，表明方法有良好的重现性。

表6 3种试样中添加水杨酸酯类防紫外线整理剂添加回收率试验

4 结语

本文采用超声波快速提取纺织品中7种水杨酸酯类防紫外线整理剂， 超高效液相色谱-串联质谱法测定目标化合物，外标法定量。 通过优化超高效液相色谱梯度洗脱条件，实现了7种水杨酸酯类化合物6 min 内在超高效液相色谱-串联质谱上的有效分离测定，方法的最低检测限和添加回收率均满足纺织品中7种水杨酸酯类防紫外线整理剂的测定。