高效液相色谱法在纺织品检测中的应用

文/范梦晶 周歆如 洪剑寒 胡玲玲

纺织业是我国的重要产业，我国纺织产业链的发展满足了多个国家对于纺织品的需求，生产链中纺织工序繁琐，添加剂繁杂，尤其是功能性纺织品，本身存在的有害物质以及后期在一定使用条件下产生的有毒物质都在无形中影响着环境和人类的身体健康，同时也影响限制我国的纺织品出口贸易。随着生活质量的提高与卫生健康意识的增强，人们对于纺织品质量要求不断提高，对纺织品中有害物质含量的限制以及检测显得尤为重要。正是由于人们的需求，促进了检测仪器的快速发展，现有的一些检测技术包括紫外、红外光谱、核磁共振、质谱、色谱等方法，都能够根据自身的特性提供不同角度、不同功能的独立测试，也能够进行技术联用来提高检测结果的准确性。

色谱法中的高效液相色谱法（High Performance Liquid Chromatography，HPLC)因其分离分析效率高且应用范围广而受到广泛关注，其最早主要应用于药品、化妆品、农产品等成分检测。随着纺织品功能化的发展，在纺织品制备及功能整理过程中所用的功能试剂种类越来越多，其中部分功能试剂会对人体及环境造成危害，作为质量把控的关键，HPLC已经成为纺织品检测的一种重要技术。

1 高效液相色谱法工作原理与特点

HPLC又称“现代液相色谱”“高压液相色谱”等。经过经典液相色谱的改进，结合气相色谱的理论，将这两种方法对物质的分离作用发挥到最大，即采用高压输液系统，使流动相处于高压环境，当流动相在与小粒径的固定相做相对运动时，会实现多次重复的吸附脱附动作，利用样品溶液中各组分在选用的固定相和流动相上有分配系数差的原理，使得组分分离，最终经高灵敏度的检测器检测样品所含成分。高效液相色谱法因其定性和定量的准确性已成为医疗药物、纺织学、化学等领域的主要检测技术。

高效液相色谱法具有高柱效性、灵敏度高、选择性多、解析速度快、使用范围广等优点。这些特点都是相较于经典色谱法所体现出来的，高柱效即分离柱的柱径约在2 mm ～6 mm，固定相的粒径小于10 μm，且可以在实际试验中针对不同的样品选择不同的固定相填充料，进而提高色谱柱的柱效，优化检测结果；高灵敏性的特点是外加检测器的作用，即在经典液相色谱法的基础上加上高灵敏度的检测器，比如二极管阵列检测器、紫外吸收检测器还有荧光检测器等都能够实现在线检测，从而提高检测结果的精确性和可行性；流动相可以控制和改善样品分离过程的选择性，所以对不同类型的有机化合物或者对同分异构体进行分析时都可以选择高效液相色谱法，HPLC的高选择性在纺织领域、医疗药物领域发挥了重要作用；分析速度快主要是由于高压输送泵的作用，高压环境下流动相流动速度加快，从而收缩分析时间，一般在1 h甚至在几分钟内就可以完成整个分析过程，大大提高了分离分析效率；高效液相色谱法所使用到的色谱柱能够重复使用，试验所用流动相的残留样品可以进行回收处理，且能够用于分析分离大部分的有机化合物，尤其对于强极性、大分子、高沸点等的物质分析，表现出明显的优势，体现了HPLC的使用广泛性。

2 高效液相色谱法在纺织品检测中的应用现状

随着纺织行业的发展，为了满足人们对高质量、功能性纺织品的追求，在纺织品的生产过程中会添加一些化合物来实现美观、清洁、防紫外线、抗菌等功能。相关功效的纺织品很受大众欢迎，但同时也存在一些对人体、环境有害的物质，违背了人类健康发展的意愿、人与自然和谐相处的理念。下面针对高效液相色谱法在染料测定、烷基苯酚聚氧乙烯醚（APEO）测定、CMR同分异构测定、紫外线吸收剂测定、荧光增白剂、抗菌、杀虫剂的测定以及胶原蛋白的测定来分别叙述其进展。

2.1 染料测定

染料中会添加各种有机物质来实现易上色、美观、稳定的功能，但这些物质堪称“隐形杀手”，时刻威胁着人类的健康，因此通过HPLC对纺织品染料进行监控分析尤为重要。

硝基苯类化合物常常用于染料之中，但同时也因其毒性被限制用量，已被欧洲化学品管理局（ECHA）列为第14种高度关注物质（SVHC）候选物质。染料作为纺织品必不可缺的一部分，针对含硝基苯类化合物纺织品的检测非常重要。潘建君等采用加速溶剂萃取-高效液相色谱法，对含硝基苯类化合物的纯棉织物进行各成分含量检测，选用甲醇为提取溶剂，XDB-C18分析柱，265 nm作为检测波长，通过不断调整甲醇和水的含量比例，结果表明在以45∶55的比例混合，并控制流速为1.0 mL/min时能够使硝基苯类化合物得到较好的分离效果，色谱峰图尖锐对称。

铬也是纺织品印染加工中大量使用的染料助剂，三价铬Cr（Ⅲ）和六价铬Cr（Ⅵ）最为常见，Cr(Ⅲ)常以微量存在于人体中，用来维持生理机能，过量会导致中毒；Cr（Ⅵ）用于印染能够使纺织品有更好的色牢度，能够提高纺织品的使用价值，但它的毒性远远大于Cr（Ⅲ），一旦进去人体细胞将会导致蛋白质沉积，引起病变，GB/T 18885—2020《生态纺织品技术要求》明确提出纺织品总镉含量要求小于40mg/kg。严格的含量控制使得生产厂家规范生产，有效的检测方法能够为相关检测部门提供平台，实现对纺织品质量的严格把关。苏丽等将高效液相色谱与电感耦合等离子体质谱法联用建立了检测模型，对含Cr的全棉、涤纶、氨纶3种试样进行分离分析，结果表明试样中存在的Cr（Ⅲ）、铬Cr（Ⅵ）分别与各自对应的峰面积线性关系良好，重复性高，检出限低，回收率高于90%，选择已售的牛仔裤作为实际商品测量其含Cr量，均未超标。

染料分子中存在偶氮基结构的称为偶氮染料，因其染色效果优良，常常用于纺织品、皮革印染工艺之中，但偶氮染料通过衣物与人体的汗液长期接触会发生氧化还原反应产生芳香胺致癌物。国内外已经出台相关的规范标准对纺织品中的芳香胺含量严格控制甚至限制，其含量检测也是保证我国纺织品出口的必要前提。GB/T 23344—2009《纺织品4-氨基偶氮苯的测定》中提到的检测技术为碱性条件还原并使用气质联用仪GC/MS仪器来测定，为了减少高温产生的副产品对检测结果的影响，降低对操作人员的技术要求，徐建云等建立了超声辅助-高效液相色谱法-二极管阵列器对偶氮染料还原产物4-氨基偶氮苯进行检测。对4-氨基偶氮苯进行紫外吸收试验发现在384nm处有紫外强吸收，并将此处作为检测波长，线性关系能够满足定量要求，基质干扰小，回收率在80%左右，相对标准偏差 (RSD) 小于1.23%。

虽然已经对染料中的有害成分浓度进行了严格控制，但对人体和环境产生的危害仍然还有，因此，寻找或制备绿色无污染的染料刻不容缓。以姜黄素为原料制成的姜黄染料符合21世纪绿色环保的理念，人们发现当姜黄染料作用于柞蚕丝织物时能够达到很好的上染效果，并且不容易褪色，染过之后还呈现非常好的光泽感，并且抗紫外线性能和抗菌性能也非常好，所以这种染料非常具有发展潜力去取代含有害物质的染料。莫月香等建立了HPLC的方法对棉制品中的姜黄素类化合物的含量进行了测定。这种方法检测过程简单，结果准确可靠，植物纺织品中姜黄素及其同系物的测定可以使用此方法，能够通过其质量判定是否符合标准，对植物染纺织品中染料及判定提供了依据。

2.2 烷基苯酚聚氧乙烯醚（APEO）测定

APEO是一种表面活性剂，具备湿润、清洁等功能，常存在于纺织加工的洗涤剂、染整助剂中。但APEO存在使生物中毒致癌、自然难以降解、破坏雌雄激素平衡等危害。我国对于APEO的限制要求标准不及国外，也正是由于国内的监管不严，含量超标的产品被限制出口，成为影响我国纺织行业经济发展的一个重要因素。因此，APEO的含量控制以及检测就显得十分重要，关于这种物质的测定国内外已经有了一些标准与检测规范。赵素敏等建立超声萃取-高效液相色谱法-荧光检测器（超声萃取-HPLC-FLD）的方法对含洗涤剂的织物样品中APEO进行检测，其进样浓度与峰面积呈现良好的线性关系，回收率和精密度都表现出较好的波动范围，经添加不同浓度的APEO得出的数据发现，浓度越大，标准偏差越低。

2.3 CMR同分异构测定

2018年10月12日，欧盟对含致癌、致基因突变、致生殖毒性（CMR），大多为芳香烃类物质的纺织品进行规定限制。CMR物质的毒性强，对人体有着很大的危害，目前对纺织品中的CMR物质进行检测还处于初步阶段。秦鑫等采用超声提取-高效液相色谱法对5种同分异构CMR物质进行了测定。试验结果表明，各物质的保留时间最少6.35 min，最多23.02 min，并建立CMR色谱峰面积与浓度的关联模型，相关系数高达0.999，满足CMR物质的定性和定量分析。

2.4 紫外线吸收剂测定

紫外线对人体的危害很大，轻则变黑、晒伤，重则皮肤癌。为了美观和健康，人们的防晒意识在不断地增强，日常在户外需要通过涂防晒霜实现化学防晒或者打伞、穿防晒衣实现物理防晒，用在防晒衣里面的紫外线吸收剂一方面可以保护人们的皮肤，另一方面可以保护染料不会在光的照射下破坏分子结构生成其他物质。

苯并三唑类紫外线吸收剂是应用较广泛的一种，其优点是吸收紫外线能力强且不易挥发，但会造成人体内分泌系统紊乱。赵海浪等采用超声萃取-高效液相色谱法-二极管阵列检测器联用技术，测试了涤纶纤维中的UV-350、UV-320、UV-327和UV-328 四种苯并三唑类紫外线吸收剂，选择甲醇和10 mmol/L乙酸铵混合制备流动相，色谱柱的使用型号为ZORBAX Eclipse XDB-C18，外标法定量，经过该方法所测的结果快速有效，能够较好地分离四种苯并三唑类物质，满足纺织行业规定含量检测要求，为探索更好的检测紫外线吸收剂方法奠定了一定的基础。

水杨酸酯类化合物是除了苯并三唑类化合物以外，另一种具备紫外线吸收功能、可制备紫外线吸收剂的化合物，因不溶于水易于清洗被大量加入到户外防晒类服饰中。吴刚等同样将超声萃取-HPLC-DAD法应用于检测水杨酸酯类紫外线吸收剂在纺织品中的浓度。考察不同极性的提取剂对含有水杨酸酯物质的棉、涤纶、尼龙样品提取效率的影响，得到甲醇是提取最佳试剂的结论。选取Eclipse XDB-C18液相色谱柱，乙腈作为流动相进行梯度洗脱，多次试验取峰面积平均值，根据所得数据得到峰面积和进样浓度的关系成正比，相关系数在0.99以上，重复性良好，相对标准偏差小于10%，结果准确可靠。由于在光线照射一段时间后，水杨酸酯类化合物在光的催化作用下生成含毒性的二苯甲酮类物质，会导致紫外线在短时间内的吸收量大量增加，因而表现出良好的抗紫外线性能。但是二苯甲酮与人体长时间接触后会使人体产生呕吐头晕等不良反应，也会使家禽等生物出现内分泌机能障碍，其危害不可估量，需要建立相应的测定方法来控制其在纺织品中的含量。已有的测定方法是液相色谱-质谱法，朱峰等设计了高效液相色谱-串联质谱（HPLCMS）的分析方法应用于二苯酮化合物的含量测定，结果表明：甲醇对二苯酮化合物的提取效果最好，色谱图显示8种二苯酮化合物的峰值紧凑，可以根据保留时间加以区分，定量下限范围在0.13mg/kg～1.25mg/kg之间。方法简单，分析快速灵敏，能够较为准确地测量出其含量，为制定相关检测标准提供了思路。保琦蓓等建立了HPLC法同时检测纺织品中的11种二苯甲酮，全部完成分离耗时60min，虽然表现出的分离效果较好，回收率高，但效率较低，目前针对多种二苯甲酮类物质同时检测技术已经有了一些进步，但有待提高。

2.5 荧光增白剂测定

荧光增白剂时常出现在洗涤剂、纸制品、纺织品等日常用品中，其存在能够使得产品的外观以及品质有一定程度的提升。但经过医学实验证明，当含荧光增白剂的物质亲肤时，荧光增白剂会通过皮肤进入人体细胞，使细胞发生变异，严重会导致癌变最终形成癌症，对人们的身体健康造成威胁，同时也阻碍了环境的绿色发展，因此对于荧光增白剂的含量检测、含量控制显得尤为重要。

非离子荧光增白剂（FWAs）因其疏水性常常与涤纶、锦纶等憎水化学纤维结合从而改善织物性能。为了检测织物中所含非离子荧光剂的含量，吴晓琼等利用高效色谱荧光检测法同时检测了聚酯织物上的9种非离子荧光增白剂（DT、SWN、OB、KSN、ER-Ⅰ、ER-Ⅱ、KCB、OB-Ⅰ和OB-Ⅱ），根据峰面积和进样浓度绘制的曲线模型表明线性良好。在进行定性时，ER-Ⅰ、ER-Ⅱ由于是同分异构体难分辨，所以谱图显示未达到基线分离，可以根据保留时间不同区分，检测8块含FWAs的实际纺织样品后，均检测到了ER-Ⅰ、ER-Ⅱ。吴晓琼等首次建立了高效液相色谱-串联质谱检测模式，针对7种特殊的离子荧光增白剂，分别为MST、ABP、VBL、CBS、4BK、CXT和WG 进行了检测，这种方法在10 min内就实现了有效准确的分离，标准品的峰面积与检测响应值相关系数大于0.995，为后续建立高效液相色谱法分离提供了依据。

婴童用纺织品安全性的保证更为严格，因婴童活动的不确定因素较高，且身体抵抗力差，很容易因为舔食使毒入口，危害极大。周利英等测定了童用纺织品中的荧光增白剂，通过HPLC-DAD的方法，主要针对荧光增白剂的迁移含量为目标，通过模拟接触对荧光增白剂的迁移量进行测试，结果表明：在100 mg/L以下浓度范围内线性相关性良好，回收率在100%左右，其迁移含量有明显数据，该方法简单、准确，为荧光增白剂的测试提供了新的思路，也为荧光增白剂在纺织品中含量标准的制定提供了依据。钟萍等建立了加速溶剂萃取-高效液相色谱（ASE-HPLC）法。萃取前处理后使用高效液相色谱法分析，把这一方法应用到测试婴幼儿纺织品中荧光增白剂含量的检测中，是对荧光增白剂检测方法的又一创新。通过多组试验得出提取剂、提取温度对提取效率的影响，优化流动相，为满足定性与外标法定量的要求，选择以乙腈-10mmol/L乙酸铵体系作为流动相在250.0mm×4.6mm×5.0μm规格的色谱柱中进行试验，得到的峰形分离明确不重叠。

2.6 含抗菌、杀虫剂测定

在实际生活中，会用到抗菌性的服装，比如医护人员在特定情况下穿的衣服，日常穿的内衣内裤等。有机抗菌剂、无机抗菌剂以及天然抗菌剂是主要的3类抗菌剂，天然抗菌剂无疑是最受欢迎，但也是最缺乏的，天然抗菌剂的研究和发现越来越受到关注。供纺织品使用的抗菌剂是有机抗菌剂和天然抗菌剂，这都得益于两者菌效果好，能够有效去除一些有害菌，防止入侵打破身体的菌群平衡。但由于目前行业检测方法和含量控制标准的不完善，相关质量监管力度低，一些打着天然抗菌剂的旗号被高价售卖的伪劣产品在市场遍地横生，有些有机类抗菌剂含量过高或者长时间接触人的皮肤会危害人体健康，所以建立一种检测模式来监测控制抗菌剂的含量是非常重要的。

徐韵扬等采用HPLC对纺织品中的有机抗菌剂进行研究。对棉织物进行有机抗菌处理，建立色谱模型、线性回归方程，6次试验计算平均回收率在86.5%以上，RSD＜5%，完成标准品的定性与定量分析，并对5个市售样品中抗菌剂进行检测，结果表明市面上的一些产品存在有害抗菌剂残留。杨欣卉等创建了高效液相色谱-二极管阵列检测器的方法，采用正交试验选择超声波提取优化处理方案，对纺织品中的芦荟苷、大黄酚以及芦荟大黄素等3种天然抗菌整理剂的标准品进行色谱图分析，并选取6份实际样品检测抗菌剂含量，RSD＜3%，这一方法为纺织品检测技术提供了新的思路。

苯扎氯铵因其具有抑菌、杀菌效果而被用于抗菌纺织品中，但经过大量医学研究试验，苯扎氯有强烈的刺激性，如果人的皮肤和眼睛碰到会引发皮肤病和眼睛疾病。陈小轲等通过超声萃取进行样品试验前处理，建立HPLC-DAD法检测苯扎氯铵同系物。根据苯扎氯铵同系物结构相似的特性，选择了3种不同极性的色谱柱分别考察出峰顺序与峰形，通过全波长扫描选择最佳定量波长，多次改变流动相配比观察洗脱色谱图中3种物质的分离情况，这种方法进行分离得到的线性范围为50mg/L～1000mg/L，回收率、精密度、检出限、定量限等数据直观有效，满足分析检测需要。

有机锡类化合物用途广泛，在纺织领域经常作为纺织材料的催化剂、杀虫剂、热稳定剂、除臭剂，最普遍使用的功能是防止纺织品与人体体液长期接触时导致降解，但研究表明它的存在会导致人体疾病。世界各国的纺织品标准都明确指出其在最终产品上的含量，甚至禁止含有此类物质。针对纺织品中有机锡含量测定方法的研究，已经有了一些进展。郭雪松等摒弃旧方法中使用存在安全隐患的四乙基硼化钠萃取剂与前处理带来的效率低下等缺陷，采用高效液相色谱法与电感耦合等离子体质谱串联技术，用乙腈配有机锡化合物混合溶液，并建立标准线性方程与色谱图，模拟人体汗液实现羊毛、涤纶、棉织物中有机锡化合物的分离，结果令人满意，为多种有机锡的测定提供了方案。

2.7 胶原蛋白测定

随着人们对高质量生活水平的提升，由胶原蛋白纤维制成的纺织品越来越受欢迎，这种纺织品贴身舒适，但是价格也贵，现在市面上有很多打着胶原蛋白的名号卖假货，侵犯消费者的权益，这从另一方面也表明相关部门对胶原蛋白的检测缺乏有效的方法和行业标准。因此，针对这一方法的探索成为生产企业、监管部门的迫切任务。韩莹莹等以羟脯氨酸为试验对象建立了一种柱前衍生高效液相色谱法，对羟脯氨酸的含量进行了测定，使用外标法进行定量，荧光检测器进行检测，在6个空白样品上添加不同浓度的羟脯氨酸进行试验分析，得到回收率高于96.2%，RSD＜3.63%。对6份实际含羟脯氨酸的样品检测其质量分数51.24mg/kg，结果表明重现性好。这种方法简单有效，为相关企业和纺织行业提升纺织品品质和加强行业规范提供了参考。

3 结语

高效液相色谱法在纺织行业进行物质含量检测时，常常会配备不同功能的灵敏器与超声萃取、质谱等的联用，这些联用技术造就了纺织品检测的高精准性与多样性，成为可靠实用的分析手段，高效液相色谱法这项检测技术的进步，推动了纺织行业不断向高阶段发展。然而，高效液相色谱法依旧存在一定的局限性，比如试验中使用的多溶剂混合制备的流动相，一般都是有机物，而有机物是具有一定毒性的，对环境会造成一定的负担；梯度洗脱这一过程有一定的复杂性；高效液相色谱仪配备的检测器不具备通用性，因此要根据不同的试验目标更换不同的灵敏器，不方便且成本高；由于流动相是被高压输送而提高分离分析效率，但有的物质在高压下会发生分子结构破坏或者发生分解，从而造成分析结果不准确。高效液相色谱技术仍存在很大的发展空间，需要继续创新探索改进。比如，固定相的粒径和分离柱的柱径实现进一步减小；多功能检测器实现以及检测器的灵敏度再提高一个层次等，高效液相色谱法在纺织行业会得到更广泛的应用，相信经过科研人员的不断探索与努力，能推动纺织行业的检测标准更加严格规范，并提升纺织品的质量。