超声萃取-超高效液相色谱-串联质谱法测定玩具涂层中2种光引发剂残留量

2021-10-11陶小美罗小芳胡爱生

理化检验-化学分册 2021年9期

陶小美,罗小芳,胡爱生

(1.亿科检测认证有限公司,昆山 215331;2.好孩子儿童用品有限公司,昆山 215331)

玩具中的有害物质可能影响幼儿的生长发育,因此玩具的健康安全问题一直是各国关注的重点。我国是世界最大的玩具出口国,也是欧盟的进口玩具大国[1],应实时关注各国或组织关于玩具的最新规定。UV 紫外油墨具有高效、经济、环保等特点,有待取代有毒溶剂型油墨,成为玩具用主要涂料[2-3]。光引发剂是UV 紫外油墨的重要成分,可在紫外光或可见光作用下引发涂料聚合物单体发生交联反应,从液体状态转变成固体状态[4],大部分光引发剂会成为聚合物链段的残基,而没有聚合的光引发剂则会残留在油墨之中[5-6]。文献[7-8]发现,残留的光引发剂在进入人体后,可通过与细胞球磷脂复合层间的强力作用,影响胞质膜的运动和硬度,从而扰乱雌激素受体反应,增加患癌概率。因此,2019年9月,欧洲化学品管理局(ECB)就成员国提议的4种潜在高关注物质(SVHC)展开公众评议,而通过评议的物质会作为第22 批物质列入REACH 法规中的SVHC候选清单,其中包括2种光引发剂,即2-二甲氨基-2-苄基-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮(光引发剂IHT-PI 910)和2-甲基-1-[4-(甲基硫代)苯基]-2-(4-吗啉基)-1-丙酮(光引发剂IHT-PI 907),限量均为1 000 mg·kg－1。此REACH 一旦实施,势必影响我国对欧盟的玩具出口,因此,建立一种快速、简便、可靠地测定玩具涂层中这2种光引发剂含量的方法,具有非常重要的意义。

目前,针对光引发剂检测的研究主要集中在包装材料或食品接触材料中光引发剂含量的测定及迁移的探索上[9-11],测定方法有气相色谱-质谱法[12-13]和液相色谱法[14]。而针对玩具涂层中光引发剂IHT-PI 910和光引发剂IHT-PI 907 的报道很少,因此,本工作建立了超声萃取-超高效液相色谱-串联质谱法(UHPLC-MS/MS)测定玩具涂层中光引发剂IHT-PI 910、IHT-PI 907含量的方法,以期为玩具涂层中这2种光引发剂含量的监控提供技术参考。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

Waters ACQUITY UPLC H-Class Xevo TQD型超高效液相色谱-质谱联用仪,配Mass Lynx 软件;KQ 3200DB型超声仪。

单标准储备溶液:100.0 mg·L－1,分别称取光引发剂IHT-PI 910、IHT-PI 907标准品5.0 mg,用乙腈溶解并定容至50 mL容量瓶中。

混合标准溶液:100μg·L－1,移取适量的2种光引发剂单标准储备溶液,用乙腈稀释配制成2种光引发剂混合标准溶液。

光引发剂IHT-PI 910、IHT-PI 907 标准品的纯度大于98%;乙腈、甲酸为色谱纯;试验用水为超纯水。

1.2 仪器工作条件

1.2.1 色谱条件

ACQUITY UPLC BEH C18色谱柱(50 mm×2.1 mm,1.7 mm),柱温40 ℃;进样量5μL;流量0.3 mL·min－1;流动相A 为乙腈,B为0.1%(体积分数,下同)甲酸溶液。梯度洗脱程序:0～2.5 min时,A 为75%;2.5～4.5 min时,A 由75%降至40%;4.5～5.0 min时,A 由40%升至75%。

1.2.2 质谱条件

电喷雾离子源正离子(ESI＋)模式;离子源温度140 ℃,脱溶剂气温度500 ℃;毛细管电压3.2 kV;多反应监测(MRM)模式。其他质谱参数见表1,其中“∗”为定量离子。

表1 质谱参数Tab.1 MS parameters

1.3 试验方法

用金属刀片手工刮取玩具表面的涂层(避免刮下本体材料),粉碎后称取0.50 g于50 mL 萃取瓶中,加入乙腈10 mL,于60 ℃超声萃取30 min。取萃取液7.5 mL 置于50 mL 具塞玻璃管中,加入0.1%甲酸溶液2.5 mL,摇匀,过0.20μm 滤膜,按仪器工作条件对滤液进行测定。

2 结果与讨论

2.1 色谱行为

2种光引发剂混合标准溶液的总离子流色谱图见图1。

图1 2种光引发剂的总离子流色谱图Fig.1 Total ion current chromatogram of 2 photoinitiators

由图1 可知:光引发剂IHT-PI 907、IHT-PI 910的保留时间分别为1.53,2.30 min,2种光引发剂可在3.00 min内完成分离测定。

2.2 样品前处理条件的选择

2.2.1 萃取溶剂和萃取方法

乙腈常被作为光引发剂的萃取溶剂,因此,试验选择乙腈作萃取溶剂。

试验比较了索氏萃取法、微波萃取法和超声萃取法对样品的提取效果。结果显示:超声萃取法、索氏萃取法的提取效果比微波萃取法的好,但由于索氏萃取法操作步骤更繁琐、萃取时间更长和所需溶剂更多,因此,试验选择超声萃取法提取样品中的目标物。

2.2.2 萃取时间

试验考察了超声萃取时间分别为10,20,30,40,50,60 min时对玩具表面涂层中的2种光引发剂提取效果的影响,结果见图2。

由图2可知:2种光引发剂的响应值随着萃取时间的延长而增加;当提取时间不小于30 min时,响应值趋于稳定。综合考虑,试验选择萃取时间为30 min。

图2 萃取时间对2种光引发剂响应值的影响Fig.2 Effect of extraction time on the response value of 2 photoinitiators

2.3 流动相的选择

乙腈、甲醇常被用作反相色谱流动相中的有机相,因此,试验考察了分别采用乙腈-水、甲醇-水、乙腈-甲酸溶液、甲醇-甲酸溶液等体系作为流动相时对2种光引发剂色谱分离效果的影响。结果显示:有机相采用甲醇时,色谱峰容易拖尾,峰形较差;而在水相中加入适量甲酸能促进2 种光引发剂的电离,可改善色谱分离效果。因此,试验选择乙腈-甲酸溶液作流动相。

进一步考察了水相中甲酸体积分数分别为0.05%,0.4%时对2种光引发剂色谱分离效果的影响。结果显示:水相中甲酸的体积分数为0.1%时,可获得较好的响应信号和分离度,且目标物色谱峰的拖尾现象得到了改善,峰形较好。因此,试验选择乙腈-0.1%甲酸溶液作流动相。

2.4 质谱条件的选择

分别将0.5 mg·L－1光引发剂IHT-PI 910、IHT-PI 907标准调谐液注入离子源,按照2种光引发剂的化学结构,选择在ESI＋模式下进行母离子全扫描,以确定2种光引发剂的分子离子峰。以分子离子峰作为母离子,以[M＋H]＋模式扫描其子离子,选择2组干扰最小、丰度最高的子离子作为定性定量离子。以光引发剂IHT-PI 907为例,光引发剂IHT-PI 907可与H＋生成m/z280.4的准分子离子,再进行二级电喷雾质谱分析,m/z280.4的准分子离子经过碰撞解离后,发生如下行为:丢失IHTPI 907末端的吗啉基,生成m/z88.3的子离子;因质子转移等反应断裂IHT-PI 907内侧的羰基键,生成m/z165.4的子离子;断裂IHT-PI 907链中的甲硫基键,生成m/z233.1 的子离子;丢失IHT-PI 907中性碎片丙基键,生成m/z43.5的子离子等。由于m/z165.4、m/z88.3的子离子峰强较高且干扰较少,所以试验选择m/z165.4、m/z88.3子离子作为IHT-PI 907 的定量、定性离子。重复上述步骤,可筛选出光引发剂IHT-PI 910的定量、定性离子为m/z176.2、m/z190.1。

试验还对离子源温度、毛细管电压、脱溶剂气温度等参数进行了优化,最优参数见1.2节。

2.5 基质效应

由于涂层成分比较复杂,可能影响后续的质谱分析,因此有必要考察基质效应的影响。试验采用阴性样品溶液配制0.5,50,100μg·L－1的基质匹配混合标准溶液,同时,采用乙腈配制同浓度水平的混合标准溶液,按照仪器工作条件测定,以两者对应的峰面积比值(ME)来考察基质效应,ME 越接近100%,表明基质效应越弱,结果见表2。