高效液相色谱法同时测定无纺布中的丙烯酸、巴豆酸和衣康酸

2020-07-09刘永玉

广州化工 2020年12期

刘永玉

(福建紫金矿冶测试技术有限公司厦门分公司，福建厦门 361101)

丙烯酸类物质是一类不饱和的有机酸化合物，它们的分子内含有与羧基共轭的碳-碳双键结构，因此可以进行均聚或者共聚，同时还可以与其它醇类物质进行酯化，从而衍生形成各种功能性的丙烯酸工业产品，成为当代化工领域中一类非常重要的化工中间体[1]。丙烯酸类化合物所形成的树脂等高分子材料，被广泛用于粘合剂、涂料、树脂等行业，随着其性能的不断开发，丙烯酸类物质还可以用于制药、纺织、造纸、化纤、以及塑料包装材料和水处理等工业方面，具有越来越广泛的应用前景[2-3]。

然而，丙烯酸、衣康酸和巴豆酸作为常见的含丙烯酸结构单元的物质，当以它们为聚合原料生产无纺布时，部分未发生聚合的残留单体会残留在无纺布中，这些未聚合的残留在使用或废弃过程中，会缓慢迁移出来，从而污染水体、土壤环境，以及各类消费品和食品[4]。欧盟相关法规规定，食品接触材料中规定丙烯酸的迁移限量为6.0 mg/kg[5]；我国也规定规定工作场所中丙烯酸的卫生标准TWA为6 mg/m3[6]。因此，建立无纺布中丙烯酸类化合物的检测方法具有重要的意义，从而保护消费者的健康安全。

对于上述三种含丙烯酸结构化合物，已有部分检测方法报道，如气相色谱法、紫外分光光度法以及气相色谱质谱联用法等[6-14]。例如，2014年，刘兰[10]课题组测定了土曲霉发酵液中的衣康酸含量，在利用高效液相色谱法能达到很好的准确度和较低的检出限。2016年，张朝阳[11]课题组报道了卡波姆共聚物中丙烯酸残留量的高效液相色谱测定方法，结果表明其在一定浓度内线性关系良好(R2=0.9996)，方法平均回收率高达93%。2018年，胡新功课题组[12]在报道了食品包装材料中巴豆酸的检测方法，同样具有良好的线性(R2>0.99)和回收率(86%～116%)，其检出限低达0.5 mg/L。

虽然对于丙烯酸类物质的检测研究已有不少报道，然而目前对于无纺布中三种物质的检测尚未见报道。因此，建立一种同时检测无纺布中丙烯酸、衣康酸和巴豆酸的研究方法，能够在实际质量监控中进行高效检测，避免单独逐一测试，从而提高检测效率，节约资源，具有很好的实际应用价值。

1 实验

1.1 仪器与试剂

仪器：水，用超纯水制备(Millipore)；移液枪(Sartorius)；高效液相色谱仪，Agilent 1100，配紫外检测器(美国安捷伦)；紫外分光光度计(美国安捷伦)；超声仪(上海科导)。

试剂耗材：丙烯酸、巴豆酸、衣康酸均为分析纯，磷酸为色谱纯，以上均购自安耐吉；正己烷为农残级，乙酸乙酯、乙腈、甲醇均为色谱纯，以上均购自上海安谱；尼龙滤膜针式过滤器购自上海安谱。

1.2 标准溶液的配制

分别准确称取0.5 g(精确到0.1 mg)丙烯酸、巴豆酸、衣康酸三种丙烯酸化合物加入三个100 mL容量瓶中，加水溶解后用水定容，然后分别移取50 μL上述三种单标加入100 mL容量瓶中，用水定容，此为三种混标的标准储备液，置于4 ℃下避光保存。系列标准溶液由混合标准储备液用水稀释而得。

1.3 样品前处理

取一定的代表性样品，将试样剪成小于1×1 cm的小块，准确称取1 g(精确至0.1 mg)试样两份，供平行测定使用。将样品放置于100 mL具塞锥形瓶中，加入10毫升超纯水，在室温下超声提取30 min，然后过0.45 μm滤膜后供高效液相色谱测定。

1.4 分析方法

色谱柱：选择Agilent ZORBAX SB-C18(4.0 μm, 4.6 mm×250 mm)；流动相：初始流动相为5%乙腈和95%的磷酸水溶液(v/v=0.04%)；进样量：20 μL；流速：1.00 mL/min；柱温：40 ℃；检测波长：205 nm；梯度洗脱条件见表1。

表1 流动相的梯度洗脱条件

2 结果与讨论

2.1 提取溶剂的选择

我们通过制备阳性样品进行提取实验，考察了正己烷、甲醇、乙腈、水以及乙酸乙酯五种不同的溶剂对阳性样品无纺布中目标物的单次提取效果，结果表明水的提取效果最好；甲醇和乙腈也能有效提取，但上机测试显示色谱峰形不佳；乙酸乙酯和正己烷提取效率较低，因此确定采用水作为提取溶剂。

2.2 提取方式、提取时间和提取次数的选择

接下来我们以水为提取溶剂，考察了阳性无纺布中目标化合物在索氏提取和超声提取两种不同提取方式下的提取效果，结果表明，索氏提取效果略高于超声提取，但是需要的时间很长且容易造成交叉污染，考虑到操作的简便性及实验效率，最终采用超声作为本方法的提取方式。

确定了提取方式之后，我们考察了在超声条件下的提取时间，我们考察了15 min，30 min，45 min，60 min四个提取时间的检测数据，结果表明15 min时部分待测目标尚未提取完全，而30 min之后各目标物含量基本没有变化，因此选择30 min为最佳提取时间。

确定上述条件后，考察不同的提取次数，结果表明第二次提时目标物的含量小于总残留量的2%，说明经过第一次提取，已基本提取完全，考虑到水不易浓缩会影响灵敏度，以及操作的简便性，我们最终将提取次数确定为一次。

2.3 检测波长、色谱柱和流动相的选择

通过紫外分光光度计分别测定衣康酸，丙烯酸，巴豆酸三种物质的紫外吸收光谱图。分析谱图可知，各物质的最强紫外吸收峰分别如下：衣康酸为195 nm，丙烯酸为200 nm，巴豆酸为209 nm。综合考虑流动相的截止波长以及检出限的要求，我们选择205 nm作为本实验的最佳吸收波长，并选择乙腈和水为流动相；对于色谱柱的选择，我们发现采用常规C18即可满足要求。在检测过程中，我们发现如果用纯水和乙腈为流动相，各物质的色谱峰形很差，可能原因是酸类物质在流动相中发生了部分电离，为了改善峰形，我们进行了酸度调节，结果表明当采用乙腈-0.05%磷酸水溶液(v/v=0.05%)三种化合物均能得到很好的峰形；此外，由于三种物质在色谱柱上的保留时间差异较大，为了提高检测效率，同时降低方法检出限，我们采用梯度洗脱进行分离，最终衣康酸，丙烯酸，巴豆酸均能很好地进行分离检测，整个分析时间不超过15分钟，其高效液相色谱图如图1所示。

图1 标准溶液中三种丙烯酸类化合物的高效液相色谱图

2.4 方法检出限和限性范围和精密度实验

将混标逐级稀释，配成一系列标准工作溶液，浓度范围为1.0，2.0，5.0，10，20，50 mg/kg，在选定的色谱条件下进行测定，以各目标化合物的浓度为横坐标，对应的峰面积为纵坐标，绘制标准工作曲线，三种物质的相关系数在0.9991～0.9999之间，结果表明在1.0～50 mg/kg范围内线性良好。对空白无纺布进行添加实验，以3倍信噪比估算所对应目标物的检出限，10倍信噪比估算定量限，结果表明，衣康酸的检出限为0.30 mg/kg，定量限为0.9 mg/kg；丙烯酸的检出限为0.33 mg/kg，定量限为1.0 mg/kg；巴豆酸的检出限为0.20 mg/kg，定量限为0.60 mg/kg。采用上述方法，对阴性样品进行加标实验，对样品添加低、中、高三个水平分别为1.0 mg/kg、5.0 mg/kg、50 mg/kg。每个含量平行测定6次，重复试验，结果表明回收率在88%～96%之间，相对标准偏差(RSD)在1.8%～8.7%之间，具体结果见表2。