高效液相色谱法同时检测纺织品中25种致癌芳香胺

2020-12-30颜怀玉秦朝秋

印染助剂 2020年12期

邢飞，任亮，颜怀玉，王玫，孙赟，秦朝秋

（大连海关，辽宁大连 116000）

在纺织品着色过程中，染料、印染助剂、黏合剂等的使用导致纺织品中残留部分致癌芳香胺［1］，这些致癌芳香胺会引起人体病变和诱发癌症，严重危害人体健康［2-4］。禁用偶氮染料是指在一定条件下能还原出致癌芳香胺的偶氮染料，因此禁用偶氮染料检测也叫致癌芳香胺检测。欧盟、德国、日本及我国都有明文规定，禁止生产和销售检测出禁用偶氮染料的纺织品，现行的国际标准EN ISO 14362-1：2017和中国国家标准GB/T 17592—2011中都明确规定了禁用偶氮染料的种类［5-7］。

致癌芳香胺的常用检测技术有气质联用色谱法（GC-MS）和高效液相色谱法（HPLC）等。气质联用色谱法作为检测禁用偶氮染料的主要手段，灵敏度高、分析速度快、选择性好、定性分析和定量分析均可［8-10］，但是对同分异构体的鉴别有较大的局限性，结果也并非完全可靠，进样口高温分解等原因容易导致假阳性，严重影响分析的准确性［10-12］。高效液相色谱法在分析测定某些高沸点、热不稳定的致癌芳香胺及同分异构体方面具有优势，引入二极管阵列检测器后，借助紫外光谱的特性，定性、定量的可靠性有所提高，能对气质联用法检测结果进行验证，降低误判风险［13-15］。

我国现行纺织品中禁用偶氮染料的测试方法为GB/T 17592—2011，该方法的高效液相色谱法只能检测出21种致癌芳香胺，检测一个样品耗时长达50 min，流动相采用甲醇-磷酸盐体系，会造成柱压过大、柱子易堵塞等问题。为避免使用磷酸盐体系，本研究开发的高效液相色谱检测方法采用Accucore aQ色谱柱，可以更加快速、有效、准确地对致癌芳香胺进行分析检测。

1 实验

1.1 仪器和试剂

ULTIMATE 3000高效液相色谱仪［DAD检测器，赛默飞世尔科技（中国）有限公司］，R-215旋转蒸发仪（瑞士步琦有限公司），SHA-B恒温振荡器（常州智博瑞仪器制造有限公司）；甲醇［色谱纯，赛默飞世尔科技（中国）有限公司］，乙腈（色谱纯，DikmaPure公司），乙酸铵、冰乙酸（色谱纯，上海麦克林生化科技有限公司），氨水（分析纯，国药集团化学试剂有限公司），芳香胺标准品（色谱纯，纯度大于等于98.0%，北京迪科马科技有限公司），25种芳香胺混合标准品（100 mg/L，色谱纯）。

1.2 标准溶液的制备

准确称取各芳香胺标准品，然后用乙腈配制成1 000 mg/L的标准储备液，使用时用乙腈稀释至所需质量浓度。

1.3 样品前处理和色谱条件

样品前处理参照GB/T 17592—2011进行。色谱柱为Accucore aQ（150 mm×4.6 mm，2.6 μm）；流动相A为甲醇，流动相B为乙酸铵水溶液（20 mmol/L，pH 6.9）。梯度洗脱程序：0～3.0 min，5%～18%流动相A，保持3 min；6.0～10.9 min，18%～35%流动相A；10.9～22.0 min，42%流动相A；22.0～30.0 min，42%～95%流动相A；30.0～30.1 min，95%～5%流动相A，保持5 min。流速1 mL/min，柱温40 ℃，进样量2 μL，二极管阵列检测器，检测波长为240、280、305 nm。

2 结果与讨论

2.1 色谱条件的优化

2.1.1 色谱柱

Accucore aQ色谱柱与100%水流动相兼容，对极性物质具有独特的选择性，适用于碱性物质的分离，能有效分离芳香胺化合物，符合快速分离的要求。

2.1.2 流动相

由图1可以看出，流动相采用甲醇-20 mmol/L冰乙酸（图1c）和乙腈-20 mmol/L冰乙酸（图1d）时基线不平稳，出峰少，分离度不理想；采用甲醇-20 mmol/L乙酸铵（图1a）和乙腈-20 mmol/L乙酸铵（图1b）时均有良好的峰型和分离效果。因为目标芳香胺属于碱性物质，乙酸铵体系pH低于冰乙酸体系，更适合芳香胺的分离；同时考虑到乙腈价格昂贵，最终选择甲醇-20 mmol/L乙酸铵作为流动相，既节约成本又能够达到良好的分离效果。

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图1 不同流动相时致癌芳香胺的色谱图

2.1.3 流动相质量浓度

GB/T 17592—2011中采用甲醇-磷酸盐体系，称取0.575 g磷酸二氢铵（115.03 g/mol）、0.700 g磷酸氢二钠（141.96 g/mol）溶于1 000 mL水中，流动相总离子强度为0.575/115.03+0.700/141.96≈10 mmol/L。由图2可知，当乙酸铵浓度为5、10 mmol/L时峰型拖尾，分离效果不理想；当乙酸铵浓度为20 mmol/L时分离效果最好，但由于乙酸铵浓度越高，黏度越大，越容易造成仪器系统压力过高，降低色谱柱的寿命。在保证分离度和响应值满足要求的前提下，应尽量降低乙酸铵的浓度，因此乙酸铵浓度选择20 mmol/L。

图2 不同乙酸铵浓度时致癌芳香胺的色谱图

2.1.4 流动相pH

Accucore aQ色谱柱最佳pH为2.0～8.0，参考GB/T 17592—2011中甲醇-磷酸盐体系pH 6.9，考察pH对致癌芳香胺分离效果的影响。由图3可知，当pH为4.9时基线不平，峰型差，分离度差；随着pH的增大，基线越来越平稳，峰型越来越尖锐，分离效果加强；当pH为6.9时，流动相对目标物质的分离效果最佳，因为目标芳香胺属于碱性物质，pH增大有利于有机溶剂对目标物质的分离，分离度大大增强；但是当pH增大至7.9时，基本接近色谱柱最佳范围的最高值，分离效果有所下降。故pH选择6.9。

图3 不同pH时致癌芳香胺的色谱图

按照梯度洗脱程序进行实验，除9和10、14和15号芳香胺外，其他芳香胺分离完全（图4）。

图4 致癌芳香胺的色谱图

通过观察紫外光谱图（图5）发现，9号芳香胺的紫外吸收为225.00 nm/246.74 nm/202.07 nm，10号芳香胺为202.01 nm/240.17 nm/293.66 nm；14号芳香胺为207.87 nm/282.17 nm/192.72 nm，15号芳香胺为204.17 nm/262.32 nm/191.92 nm，因此通过光谱分析这两组芳香胺同样可以达到良好的分离效果。与GB/T 17592—2011相比，本研究建立的方法能够缩短分离时间（在35 min内完全分离）。

图5 紫外光谱图

2.2 标准品定容溶剂的选择

考察了甲醇、乙腈、乙腈/水（V/V=1/1）、叔丁基甲醚对致癌芳香胺的溶解情况及标准品的稳定情况。结果表明甲醇和乙腈的溶解效果最佳，但是2,4-二氨基甲苯在甲醇中不稳定，因此选择乙腈作为标准品的定容溶剂。

2.3 方法的线性范围和检出限

以标准品的峰面积（y）对检测值（x，mg/kg）绘制标准曲线，线性方程如表1所示，25种癌芳香胺在1～100 mg/L内均具有良好的线性关系，相关系数（r2）均大于等于0.999 0，检出限均小于等于1.0 mg/kg（以基线噪声的3倍计算）。

表1 25种芳香胺的线性方程、相关系数及检出限

2.4 回收率和精密度

依据GB/T 17592—2011［4-氨基偶氮苯经本方法分解为苯胺和（或）1,4-苯二胺，所以回收率和精密度依据GB/T 23344—2009进行分析］，以空白基质样品进行3个水平的加标回收实验，每个水平平行测试6次。由表2可知，25种致癌芳香胺的平均加标回收率为51.7%～105.7%，相对标准偏差（RSD）为0.2%～2.6%，说明该检测方法有良好的准确度和精密度。