超声提取-气相色谱串联质谱法测定纺织品中的3种环境类雌激素

2020-09-17张润坤曾智雯刘玥彤

印染助剂 2020年8期

张润坤，曾智雯，刘玥彤

（广东省公共卫生检测与评价工程研究中心，广东药科大学公共卫生学院，广东广州 510310）

环境类雌激素因具有与雌激素相似的分子结构，会干扰机体内正常分泌物的合成、运输和代谢等过程，进而对机体的代谢平衡产生破坏［1］。环境类雌激素进入机体后可与靶器官上的雌激素受体结合，导致生殖器官与骨骼提早发育；同时可在生物体内积蓄，通过阻碍神经系统的传输、毒害生殖腺、影响肝脏以及肾脏内的酶系统、降低机体免疫机能等途径导致机体激素失调、生殖器官病变甚至癌变［2-3］。辛基苯酚（OP）、壬基苯酚（NP）和双酚A（BPA）是典型的酚类环境类雌激素［4］。

OP、NP 和BPA 作为重要的中间体可以用于增塑剂、阻燃剂、涂料、表面活性剂等的合成与生产［1］，被广泛用于改善纺织品的性能，导致纺织品中可能残留OP、NP 和BPA。而纺织品又与人类生活密切相关，特别是与人体皮肤直接接触的纺织品，残留在纺织品上的环境类雌激素会对人体健康构成潜在危害。长期以来，纺织品中OP 和NP 的残留研究受到国内外学者的高度关注，而且对其在纺织品上的残留量限定越来越严格。STANDARD 100 by OEKO-TEX®（2018）［5］首次对纺织品中的BPA 残留量提出限值要求，BPA 对人体的危害研究不再局限于包装材料、化妆品、食品等领域，纺织品领域也同样引起了关注。因此，检测纺织品中OP、NP 和BPA 的残留量具有重要意义。

OP、NP 和BPA 常用的提取方法有索氏提取法、加速溶剂萃取法及超声提取法［6-9］。索氏提取法耗费时间长、溶剂用量大；加速溶剂萃取法需要在高温高压下完成；而超声提取法操作简单，不易受使用溶剂的限制，具有溶剂用量少、提取温度低、效率高、时间短等优点，是一种快速、高效的前处理方法［10］。测定OP、NP 和BPA 的方法主要有气相色谱质谱法［11］、高效液相色谱法［12-13］、高效液相色谱质谱法［14-15］。本研究采用超声提取法，结合气相色谱串联质谱技术，通过优化提取条件，建立了一种简便、灵敏、快速且能同时测定纺织品中OP、NP 和BPA 的分析方法，并用于测试实际样品。

1 实验

1.1 仪器与试剂

仪器：Agilent 6890N GC/5975B MSD 气相色谱质谱联用仪（美国Agilent 仪器有限公司），DL-820E 超声波清洗机（上海之信仪器有限公司），XS105DU 电子天平（瑞士梅特勒-托利多公司）。

试剂：OP 标准品（CAS 号140-66-9，98.5%）、NP标准品（CAS 号25154-52-3，99.0%，不同支链的同分异构体混合物）、双酚A 标准品（CAS 号80-05-7，98.5%）（德国Dr.Ehrenstorfer 公司），甲醇（色谱纯，美国Spectrum 公司）。

1.2 测试方法

将样品剪碎至5 mm×5 mm 以下，准确称取1.0 g（精确至0.000 1 g）加入10.0 mL 甲醇中，在55 ℃下超声30 min，待样液降至室温，用0.45 μm 滤膜过滤后采用GC-MS 测定，外标法定量。

1.3 检测条件

质谱条件：电离能量70 eV，离子源温度230 ℃，四级杆温度150 ℃，GC-MS 接口温度280 ℃，溶剂延迟时间3.0 min；MS 检测模式：以离子扫描模式（SIM）和全扫描（SCAN）模式同时进行，SCAN模式范围为35～300 amu；SIM 模式：OP 的定性离子m/z为107、206，定量离子为206；NP 的定性离子m/z为107、220，定量离子为220；BPA 的定性离子m/z为91、228，定量离子为228。OP、NP 和BPA 标准品的质谱图如图1所示。

图1 OP(a)、NP(b)和BPA(c)标准物质的质谱图

色谱条件：载气为He 气（纯度大于99.999%），载气流速1.0 mL/min；色谱柱为DB-5 毛细管柱（30 m×0.25 mm i.d.，0.25 μm）；进样口温度250 ℃；进样量为1 μL，不分流进样；初始温度80 ℃，保持0.5 min，以20 ℃/min 升至200 ℃，再以15 ℃/min 升至320 ℃，保持4 min。在此条件下测定含有OP、NP 和BPA 的标准溶液，所获得的色谱图见图2。由于NP 具有多种同分异构体，其标准色谱图在保留时间7.6～8.2 min 内出现了多个对应不同同分异构体的色谱峰（见图2 插图），故用所有同分异构体的积分面积总和进行定量。

图2 OP、NP 和BPA 标准溶液的色谱图

2 结果与讨论

2.1 提取条件的优化

优化萃取方法可以减少实验干扰，提高分析方法的灵敏度。BPA 分子具有较强的极性，且OP、NP 和BPA 均易溶于甲醇，根据相似相溶原理以及基于环保低毒考虑，选择甲醇作为提取溶剂。

以55 ℃为提取温度，将加标样品（加标水平约为20 mg/kg）分别超声提取不同时间，考察提取时间对OP、NP 和BPA 回收率的影响，每个时间条件平行测试8 次，结果见3a。随着提取时间的延长，OP、NP 和BPA 的回收率均逐渐升高；当提取时间为30 min 时，回收率基本保持稳定，回收率均大于95%。因此，提取时间选择30 min。

图3 提取时间(a)及提取温度(b)对OP、NP 和BPA 回收率的影响

以甲醇为提取溶剂，将加标样品（加标水平约为20 mg/kg）分别在不同温度下超声提取30 min，考察提取温度对OP、NP 和BPA 回收率的影响，每个温度条件平行测试8 次，结果如图3b 所示。随着提取温度的升高，BPA 的回收率没有明显变化，OP、NP 的回收率逐渐升高，达到55 ℃时基本保持稳定，并且回收率均大于95%。因此，提取温度选择55 ℃。

2.2 线性范围与检出限

在优化条件下，分别对不同质量浓度的OP、NP和BPA 混合标准溶液进行测试，以质量浓度（ρ，mg/L）为横坐标，对应的峰面积（y）为纵坐标绘制标准曲线。OP、NP 和BPA 分别在0.01～21.51、0.10～21.82、0.02～20.16 mg/L 范围内线性良好，相关系数R2分别为0.999 8、0.999 7、0.999 8。对加标样品进行测试，以3倍信噪比（S/N=3）和10 倍信噪比（S/N=10）时的加标质量分数分别作为方法的检出限和定量限，OP、NP和BPA 的检出限分别为0.02、0.40、0.06 mg/kg，定量限分别为0.1、1.0、0.2 mg/kg（如表1所示）。

2.3 回收率与精密度

以纯白色棉纺织布料作为空白样品，制备OP、NP、BPA 质量分数为1、20、200 mg/kg 的加标样品进行加标回收实验。由表2 可以看出，在不同加标水平下的回收率为94.8%～107.7%，其中OP 的回收率为94.8%～98.8%，RSD 为2.1%～4.5%；NP 的回收率为96.6%～107.7%，RSD 为1.7%～3.7%；BPA 的回收率为98.3%～104.6%，RSD 为1.7%～7.6%。该方法具有较好的准确度和精密度。