超声萃取-衍生化-气相色谱-质谱联用分析纺织品中五种苯酚化合物

1 引言

苯酚、甲苯酚（邻甲苯酚、间甲苯酚、对甲苯酚）和双酚A等5种苯酚类化合物广泛应用于纤维、助剂、染料等[1-3]。研究表明，苯酚、甲苯酚（邻甲苯酚、间甲苯酚、对甲苯酚）、双酚A具有致畸、致突变特性，可通过皮肤、呼吸道等进入人和动物体内，对中枢神经系统、呼吸系统、肝脏、肾脏等造成损害[4]，双酚A还被报道为环境激素，可干扰多种生物的内分泌功能[5]。2018版Oeko-Tex Standard 100标准[6]将纺织产品中苯酚、邻甲苯酚、间甲苯酚、对甲苯酚和双酚A列为限用物质。目前，未见对纺织品中苯酚、邻甲苯酚、间甲苯酚、对甲苯酚和双酚A的同时检测方法的报道。本文通过优化，探讨建立同时检测纺织品中苯酚、邻甲苯酚、间甲苯酚、对甲苯酚和双酚A等5种苯酚化合物的超声萃取-衍生化-气质联用分析方法。

2 试验部分

2.1 试剂和材料

双酚A、邻甲苯酚、间甲苯酚、对甲苯酚、苯酚：标准物质，纯度均≥99%。甲醇、正己烷：均为色谱纯。无水碳酸钾：分析纯。无水硫酸钠：分析纯，650℃灼烧4h。乙酸酐：分析纯。

2.2 设备和仪器

气相色谱-质谱联用仪，安捷伦公司。超声发生器，昆山超声仪器有限公司。台式离心机，上海安亭科学仪器厂。

2.3 试验方法

2.3.1 样品前处理

样品剪成约5 mm×5 mm，混合均匀。称取1.0 g（精确至0.01 g），置于100mL具塞锥形瓶中。

加入30mL甲醇，室温超声萃取20min。过滤提取液收集于梨形瓶中，残渣再加入20mL甲醇超声提取10min，合并滤液。40℃低真空旋转蒸发浓缩至近干。加入5mL 0.1mol/L K2CO3溶液，充分溶解残余物，转移至15mL离心管中。

加入1mL乙酸酐，振摇2min，准确加入5.0mL正己烷，振摇2min，以4000 r/min离心3min。移除下层水相。加入10mL 20g/L硫酸钠溶液，振摇1min，以4000 r/min离心3min，取上层正己烷相，经有机膜过滤，供气相色谱-质谱联用仪器分析。

2.3.2 标准工作溶液处理

以0.1mol/L K2CO3溶液为溶剂，配制浓度为0.05mg/L、0.1mg/L、0.2mg/L、0.5mg/L、1.0mg/L、2.0mg/L、4.0mg/L的系列标准工作液。分别准确移取1mL标准工作溶液于15mL离心管中，以0.1 mol/L K2CO3溶液稀释至5 mL，按2.3.1衍生化步骤，供气相色谱-质谱联用仪器分析。

2.3.3 分析条件

（1）色谱条件：色谱柱D B-3 5（30m×0.25mm×0.25μm）石英毛细管柱；GC色谱进样口温度280℃；不分流进样；柱流量为1.2 mL/min；溶剂延迟时间5 min；程序升温条件为：初始温度50℃，以10℃/min升温至145℃，再以50℃/min升温至300℃（保持5min）。

（2）质谱条件：数据采集方式为选择离子扫描（SIM），特征离子见表1；检测器电离方式：电子轰击源（EI）；传输线温度280℃；离子源温度230℃；离子源电子能量70eV。

表1 苯酚化合物特征离子

3 结果与讨论

3.1 色谱柱的选择

苯酚类化合物经乙酸酐衍生化后生成的苯酚乙酸酯类化合物，因此苯酚、邻甲苯酚、间甲苯酚、对甲苯酚和双酚A经衍生化后分别生成苯酚乙酸酯、邻甲苯酚乙酸酯、间甲苯酚乙酸酯、对甲苯酚乙酸酯和双酚A二乙酸酯，这些物质一般多采用弱极性或中极性的毛细管色谱柱进行分析。探索采用弱极性的DB-5MS、中极性DB-17MS和DB-35MS等3种色谱柱对目标物进行分离，考察不同极性和类型色谱柱对目标物分离效果的影响，分离色谱图见图1～图3。

图1 DB-5MS色谱柱的分离效果色谱图

图2 DB-17MS色谱柱的分离效果GC-MS色谱图

图3 DB-35MS色谱柱的分离效果GC-MS色谱图

由图1～图3可见，使用DB-5 MS和DB-17 MS色谱柱时，间甲酚乙酯和对甲酚乙酯分离效果不够理想；采用DB-35MS色谱柱时，实现5种目标物基线分离，且峰型良好。因此，选择DB-35MS为色谱柱。

3.2 进样口温度的确定在180℃～300℃范围内

试验考察了进样口温度对分析的影响，结果见图4。

图4 进样口温度对峰面积响应值的影响

结果表明，当进样口温度在180℃～220 ℃，苯酚和3种甲酚衍生物的峰面积响应值均随着进样口温度的升高而增加，220 ℃之后，其响应值均趋于稳定；双酚A衍生物沸点较高，进样口温度在180℃～280℃范围内，其响应值随着进样口温度的升高而增加，280℃～300℃之间，响应值基本没有变化。因此，选择进样口温度定为280℃。

3.3 提取方法的选择

试验考察两种提取方法对试样的酚类物质进行提取，考察了其对目标物提取率的影响。提取方法分别为：

方法1：往制备好的样品中加入30mL甲醇，室温下超声萃取20min，提取液经过滤，收集滤液于圆形烧瓶中。残渣再用20mL甲醇超声萃取10min，合并滤液。滤液经40℃旋转蒸发浓缩至近干。加入5 mL、0.1mol/L碳酸钾溶液，充分溶解残余物后，转移至15mL离心管；

方法2：往制备好的样品中加入80 mL、0.1mol/L碳酸钾溶液，室温下超声萃取20min，提取液经过滤，收集滤液于圆形烧瓶中。残渣再用30 mL、0.1mol/L碳酸钾溶液超声萃取5min，合并滤液。

两种提取方法对目标物的提取率见表2。可见方法1对5种苯酚化合物的提取率均高于90%，优于方法2。因此，选择提取方法为方法1甲醇超声提取。

表2 提取方法对目标物提取率的影响

3.4 提取溶剂用量的确定

试验考察了不同提取溶剂用量对目标物提取率的影响。将试样分别按表3中的3种程序进行提取，第一次提取20 min，第二次提取10 min，提取液均按2.3.3衍生，检测结果见表3。

由表3可见，程序3提取效果最差，程序1和程序2的提取效果相近。因此，考虑尽量减少提取溶剂的用量，试验采用程序2对试样进行提取。

3.5 线性关系与方法检出限

对标准工作混合溶液衍生化后进行气相色谱-质谱联用分析，得到拟合方程及其相关系数，分别以3倍和10倍信噪比计算得到5种苯酚化合物的检出限和定量限。结果显示，苯酚、邻甲苯酚、间甲苯酚、对甲苯酚在0.05mg/L～1.0mg/L范围内线性相关系数分别为0.9997、0.9998、0.9993和0.9997，检出限和定量限分别为0.02mg/kg和0.05mg/kg；双酚A在0.2mg/L～4.0mg/L范围内线性相关系数为0.9991，检出限和定量限分别为0.06mg/kg和0.20mg/kg。表明该方法具有较宽的线性范围、良好的线性关系以及检测灵敏度。

3.6 方法的准确度和精密度

向空白织物中添加3个含量水平的混合标准溶液，按优化的试验方法条件进行加标回收试验，每个浓度的回收率做7个平行，并计算方法的精密度。结果如表4所示，平均回收率为90.2%～103.4%，且相对标准偏差为2.6%～6.1%，小于10%，满足日常检测的要求。

4 结论

本文通过对提取方法和色谱条件的优化，建立了超声萃取-衍生化-气相色谱-质谱联用分析纺织品中苯酚、邻甲苯酚、间甲苯酚、对甲苯酚和双酚A等5种苯酚化合物的方法。纺织品样品经甲醇超声萃取，萃取经乙酸酐衍生化后，采用气相色谱-质谱联用选择离子扫描（SIM）检测。在优化的方法条件下，纺织品中苯酚、邻甲苯酚、间甲苯酚、对甲苯酚在0.05mg/L～1.0mg/L范围内，双酚A在0.2mg/L～4.0mg/L范围内线性关系良好，线性相关系数均大于0.999，检出限为0.02mg/L～0.06 mg/kg，定量限为0.05mg/L～0.20 mg/kg，回收率为90.2%～103.4%，相对标准偏差为2.6%～6.1%。方法稳定准确可靠，适用于纺织品中该苯酚、邻甲苯酚、间甲苯酚、对甲苯酚和双酚A的常规分析。

表3 提取溶剂的用量对目标物提取率的影响

表4 方法回收率和精密度试验结果（n=7）