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基于超高效液相色谱-串联质谱法的纺织品中7种尼泊金酯类防腐剂测定

来源:步旅网
第33卷第1期 纺织学报 V01.33.No.1 2012年1月 Journa1 of Textile Research Jan.,2012 文章编号:0253—9721(2012)O1—0096—06 基于超高效液相色谱一串联质谱法的纺织品中 7种尼泊金酯类防腐剂测定 吴 刚 ,赵珊红 ,吴俭俭 ,董锁拽 ,郭方龙 ,王力君 ,叶庆富 (1.浙江省检验检疫科学技术研究院,浙江杭州 310015;2.浙江大学原子核农业科学研究所,浙江杭州 310029 3.浙江出入境检验检疫局丝类检测中心,浙江杭州310012) 摘要利用超高效液相色谱一串联四极杆质谱(UPLC—MS/MS)联用技术,建立一种能在7 rain内快速分离和测定 纺织品中7种尼泊金酯类防腐剂的方法。样品经超声提取、浓缩,甲醇一水(体积比为1:1)溶解,采用Acquity UPLC 0 BEH C. 液相色谱柱,以甲醇一水溶液为流动相,梯度洗脱,电喷雾负离子模式电离,多反应监测模式检测,外标法 定量。该方法检出限(LOD)为4~12 ̄g/kg;在0.1~1.0 ̄g/mL范围内线性关系良好,添加量分别为0.5、1.0、 3.0 mg/kg时,添加回收率范围为(76.09±4.92)%~(106.65±4.90)%,相对标准偏差为4.60%~14.88%。 关键词 超高效液相色谱一串联质谱;尼泊金酯;纺织品;检测 中图分类号:TS 101.914 文献标志码:A Determination of 7 nipagin esters in textiles by ultrahigh performance liquid chromatography in combination with mass spectrometry WU Gang ,ZHAO Shanhong ,wU Jianjian ,DONG Shuozhuai , GUO Fanglong ,WANG un ,YE Qingfu (1.Zhejiang Academy ofScience and Technologyfor Inspection&Quarantine,Hangzhou,Zhejiang 310015,China; 2.Institute f oNuclear Agricultural Sciences,Zhejiang Universit5,Hangzhou,Zhejiang 3 10029,China; 3.Silk Test Center,Zhejiang Entry—Exit Inspection&Quarantine Bureau,Hangzhou,Zhejiang 3 1 00 1 2,China) Abstract A novel method has been developed for rapid separation and determination of 7 nipagin esters in textiles by ultrahigh performance liquid chromatography—mass spectrometry(UPLC—MS/MS)within 7 min.Nipagin esters residues in textiles were extracted by ultrasonic extraction with methano1.The extract was concentrated and redissolved in the mixed solvent of methanol and water(volume ratio of 1:1).The chromatographic analysis was performed on an Acquity UPLC@ BEH C】8 column by a gradient elution employing methanol and water as a mobile phase.Electrospray ionization(ESI)was conducted in negative ion mode:detection was undertaken with multiple reaction monitoring(MRM);and external standard was used for quantitative determination.The calibration curves showed good linearity in the range of0.1—1.0 p ̄g/mL orf all nipagin esters with the limits of determination(LOD)of4—12 p ̄g/kg. The rec0veries of 7 nipagin esters at the spiked concentration levels of 0.5,1.0 and 3.0 mg/kg ranged fr0m f76.09±4.92)%to(106.65±4.90)%with relative standard deviations(RSDs)of4.60%一 14.88%. Kev words uhrahigh performance liquid chromatography—mass spectrometry(UPLC—MS/MS);nipagin ester;textile;determination 收稿日期:2011—02—15 修回日期:2011—08—23 基金项目:国家质检总局科研项目(2011IKIlO);浙江出入境检验检疫局科研项目(ZK200955) 作者简介:昊刚(1976一),男,高级工程师,博士。主要从事生态纺织品检测与环境毒理学研究。E-mail:wug—hz@163・。。 。 第1期 吴 刚等:基于超高效液相色谱一串联质谱法的纺织品中7种尼泊金酯类防腐剂测定 ・97・ 尼泊金酯(nipagin ester)是一类广谱、高效防腐 剂,1924年首次被报道具有抗菌活性,1932年即被 用作食品防腐剂,到1965年,人们逐渐认识到尼泊 金酯类的防腐作用,并将其广泛应用于食品生产、饮 料加工,化妆品、家具、纺织与皮革等日用化工产品 领域¨I3 。尼泊金酯因具有酚羟基结构而有杀菌活 性。尼泊金酯的抑菌活性主要是分子态起作用,在 pH值为3~8的范围内均有很好的抑菌效果 。目 前,工业上商品化应用的尼泊金酯类防腐剂从甲酯 到辛酯,烃基碳链越大,亲油性越强,同时菌体对酯 的吸附量越大,对细菌的发育阻止作用也越好,毒性 则与烷基链长成反比 。尼泊金酯类防腐剂尽 管低毒,但使用量过大会危及人体健康。Routledge 等 于1998年首次发现尼泊金酯具有雌激素活性, 这~发现对尼泊金酯具有低毒性的旧观点提出了挑 战。过量的雌激素是导致人类乳房癌的主要病因之 一,Darbre等 对20名乳房癌患者的肿瘤组织中的 尼泊金酯的含量进行了分析,发现其平均浓度为 (20.6±4.2)ng/g。研究表明,人类长期低剂量地 摄入或接触尼泊金酯,部分没有被体内组织酯酶水 解成代谢产物——对羟基苯甲酸,而直接被吸收储 存在人体组织中,从而对人类的身心健康造成严重 影响。 李洁等 采用反相高效液相色谱法,同时测定 化妆品中溴硝丙二醇和尼泊金甲酯、乙酯、丙酯、异 丙酯、丁酯、异戊酯等7种防腐剂。王晓强等¨ 应 用反相高效液相色谱法,定量测定化妆品中4种对 羟基苯甲酸酯的含量。关崇新等 采用高效液相 色谱法对洗发液中4种尼泊金酯含量进行直接测 定。这些方法多数属常量分析。漆爱明等” 测定 药品中的酞酸酯和尼泊金酯。沈吴宇等 同时分 析了化妆品中8种邻苯二甲酸酯和4种尼泊金酯。 本文采用超声波萃取法提取样品,利用超高效液相 色谱一串联质谱的快速、高效特点,不需净化即可快 速分离和准确测定纺织品中7种尼泊金酯类防 腐剂 1 实验部分 1-l 材 料 甲醇(HPLC级),尼泊金甲酯(MP,纯度 80%)、尼泊金乙酯(EP,纯度97.5%)、尼泊金丙 酯(PP,纯度100%)、尼泊金丁酯(BP,纯度100%)、 尼泊金庚酯(HP,纯度100%)、尼泊金异丙酯(IPP. 纯度100%)、尼泊金异丁酯(IBP,纯度99%),以上 各尼泊金酯均购自德国Dr.EHrenstorfer GmbH公 司,无水硫酸钠(AR级)。 1.2仪器设备 超高效液相色谱一串联质谱仪(Acquity UPLC Quattro Premier XE型,配电喷雾离子源,美国Waters 公司),色谱柱:Acquity UPLC@BEH Cl8,50 mill X 2.1 mm(内径),1.7 m(美国Waters公司),可控温 超声波浴(频率45 kHz,能保持温度(70"4-3)qC,昆 山舒美超声仪器有限公司),HS501振荡器(德国 IKA公司),R210型旋转蒸发仪(瑞士BUCHI公 司),分析天平(精度为0.1 mg与l mg,瑞士Metter— Toledo公司),氮吹仪,50 mL具螺旋盖玻璃管,平底 烧瓶,容量瓶等玻璃仪器,玻璃注射器,0.22 Ixm聚 四氟乙烯过滤头。 1-3 方 法 1.3.1试样制备 取5 g以上有代表性的试样,剪碎至5 mm× 5 mm以下,混匀。 1.3.2提取与净化 从混合样中称取约1 g试样,精确至0.01 g,置 于50 mL具螺旋盖玻璃管中,加入20 mL甲醇,旋紧 盖子,置于(70±3)cC的超声波浴中超声萃取 30 rain。冷却至室温后,将萃取液过无水Na SO 层 转入平底烧瓶中。再加入20 mL甲醇到样品中,重 复以上操作1次。合并2次提取液,40℃水浴中减 压浓缩至近干,用甲醇+水(体积比为1:1)准确定 容为10 mL,过0.22 m聚四氟乙烯过滤头后,供 UPLC—MS/MS测定。 1.3.3分析方法 1.3.3.1 超高效液相色谱条件 色谱柱:Acquity UPLC@BEH Cl8,50 min×2.1 mm(内径),1.7 Ixm 或相当者;流速为0.3 mL/min;柱温为40 ;进样 体积为5 IxL;流动相A为甲醇;流动相B为水;梯 度洗脱程序见表1。 表I超高效液相色谱梯度洗脱程序表 Tab.1 Gradient elution program for UPLC ・98・ 纺织学报 第33卷 1.3.3.2质谱条件 电喷雾负离子源,多反应监测 模式,毛细管电压为3.0 kV,离子源温度为110 oC, 脱溶剂气温度为380℃,脱溶剂气流速(N 气)为 600 L/h;,锥孔反吹气流速(N:气)为50 L/h,碰撞 气流速(Ar气)为0.16 mL/min,其他质谱条件参见 表2。 表2 7种尼泊金酯类化合物质谱条件表 Tab.2 Parameters of MS for determinating 7 nipagin esters 注:有上角标a的为定量离子的值。 2结果与讨论 2.1样品前处理条件的选择 2.1.1提取溶剂的选择 尼泊金酯类微溶于水,易溶于甲醇、乙醚、丙酮 等有机溶剂 ,比较了甲醇、乙醚与丙酮的提取效 果,发现丙酮与甲醇的提取效率相差不大,均高于乙 醚。由于丙酮提取液的颜色较深,所含杂质也较多, 考虑溶剂对样品基质的影响,选择甲醇作为提取 溶剂 14]。 2.1.2超声萃取条件的优化 选用购自超市的含有尼泊金甲酯的某品牌湿 巾,剪成至5 mm×5 mm以下,混匀备用。 2.1.2.1 超声萃取温度的选择 准确称取1 g上述 剪碎样品,精确至0.01 g,放A5o mL具螺旋盖玻璃 管中,加入20 mL甲醇,置于超声萃取仪,设置常温、 40、50、60、70℃等温度,在频率为45 kHz的超声波 浴中,对湿巾样品进行超声提取30 min,测得尼泊金 甲酯的含量分别为414.6、507.1、524.7、602・5、 681.4 mg/kg。可以看出,70℃的水浴温度超声萃 取效果最好。 一般可加热型超声波清洗器的最高加热温度为 70 cI=,而甲醇的沸点为64.5 qC,高于此温度(如 90℃),甲醇会沸腾汽化,不能充分浸没样品,对样 品的提取效率反而降低。实验结果表明,70℃超声 波浴提取30 min,密封提取器中沸腾汽化甲醇的量 较少,液体甲醇仍能浸没样品,提取效率较高,因此 本文选择的最高温度为70℃。 2.1.2.2超声萃取时间及次数的选择取一定量 上述样品,在水浴温度为70℃进行超声萃取时间选 择实验。样品经过30 min的超声萃取后,再重复进 行超声提取3次,样品经过60、90、120 min萃取,测 得尼泊金甲酯的含量分别为687.0、825.1、836.4、 838.3 mg/kg。考虑样品提取的方便性,采用30 rain 超声萃取2次,即共超声萃取60 min。 2.1.3振荡萃取条件的选择 取一定量上述样品,加入30 mL甲醇,采用 300 r/min的振荡速度进行振荡提取,分别提取30、 60、90、120 min,测得尼泊金甲酯的含量分别为 300.6、309.6、303.1、304.2 mg/kg,可见振荡提取 30、6O、90、120 min所得结果差异不明显。实验结果 表明,采用超声提取法的提取效率远远高于振荡提 取法。 2.2 线性关系 用甲醇和水(体积比为1:1)配制7种尼泊金酯 类化合物的混合标准溶液,质量浓度分别为0.1、 0.3、0.5、0.7、1.0 Ixg/mL,在以上色质联用条件下, 每种浓度至少重复进样3次,得到峰面积的平均值, 对进样浓度与峰面积绘制标准工作曲线,峰面积与 质量浓度成正比,其线性方程与相关系数r及参考 保留时间见表3。结果表明线性相关性较好。以 3倍信噪比(S/N=3)确定最低检出浓度(LOD值), 其中尼泊金甲酯(MP)的LOD值为4.5 txg/kg,尼泊 金乙酯(EP)的LOD值为4.5 Ixg/kg,尼泊金异丙 酯(IPP)的LOD值为11.4 Ixg/kg,尼泊金丙酯(PP) 的LOD值为12 Ixg/kg,尼泊金异丁酯(IBP)的LOD 值为4.8 Ixg/kg,尼泊金丁酯(BP)的LOD值为 4.7 g/kg,尼泊金庚酯(HP)的LOD值为4 txg/kg; 以S/N=10确定最低定量浓度(LOQ值),MP与 EP的LOQ值均为14.8 g/kg,IPP的LOQ值为 37.6 g/kg,PP的LOQ值为39.6 ixg/kg,IBP的 LOQ值为15.8 ̄xg/kg,BP的LOQ值为l5.5 txg/kg, HP的LOQ值为13.2 Ixg/kg。 第1期 吴 刚等:基于超高效液相色谱一串联质谱法的纺织品中7种尼泊金酯类防腐剂测定 ・99・ 2.3添加回收率与精密度 分别在空白棉布和涤纶试样中加入7种尼泊金 酯类化合物的混合标准溶液,添加量分别为0.5、 1.0、3.0 mg/kg,设置6次重复测试,按上述前处理 和分析方法,测定试样中的添加回收率,结果见 表4、5。6次平行测定结果的相对标准偏差(RSD) 最小为4.60%,最大为14.88%,同一试样的重现性 较好,但是棉布试样中的相对标准偏差一般高于涤 纶试样,这可能由于不同样品基质对尼泊金酯类化 合物的吸附有一定差异导致的。 表4 7种尼泊金酯在棉布中的添加回收率实验结果(n=6) Tab.4 Results of recovery for 7 nipagin esters spiked into cotton fabric(n=6) 表5 7种尼泊金酯在涤纶中的添加回收率实验结果(n=6) Tab.5 Results of recovery for 7 nipagin esters spiked into polyester(n=6) 2.4色谱条件的选择 本文选择的7种尼泊金酯类化合物,随着烷烃 链的增长,分子质量逐渐增大,极性逐渐减弱,其中 金异丙酯(IPP)的多反应离子监测质谱图;图3为 通道2采集的尼泊金丙酯(PP)和尼泊金异丁 酯(IBP)的多反应离子监测质谱图;图4为通道3 采集的尼泊金丁酯(BP)和尼泊金庚酯(HP)的多反 还有2组同分异构体:尼泊金丙酯与尼泊金异丙酯, 尼泊金丁酯与尼泊金异丁酯,较难分离。尼泊金酯 类化合物不耐酸,在pH值为2.5时迅速分解,因 此,流动相体系中不宜加酸。本文采用甲醇与水作 为流动相,采用具有1.7 pLm颗粒的BEH C 微晶液 相色谱柱,在超高压条件下,以一定的梯度洗脱将 应离子监测质谱图。由图可知,以上色谱条件完全 能够满足7种尼泊金酯类化合物的分离与测定。 2.5 实际样品的检测 用上述所建立的分析方法对市售的某些品牌湿 巾样品进行测定,结果见表6。可见,湿巾样品中均 不同程度地含有尼泊金甲酯残留,部分样品还含有 7种尼泊金酯类化合物进行了有效分离¨ ,它们的 UPLC—MS/MS总离子流图谱见图1。图2为通道1 采集的尼泊金甲酯(MP)、尼泊金乙酯(EP)和尼泊 尼泊金乙酯,而且含量都较高,这种情况应当引起科 研工作者和消费者的注意。 ・100・ 纺织学报 第33卷 5 73 4.55 0 1.00 2 00 3 00 4 00 5.00 6 00 7 00 t/min 图1 7种尼泊金酯类化合物标准物质的 UPLC—MS/MS总离子流色谱图 Fig.1 Total ion chromatograms for 7 nipagin esters reference by UPLC—MS/MS 2 84 。  . .. .  。. 0 1 00 2.00 3 00 4.00 5 00 6.00 7 00 2 1O 1,69 .  .0 1.00 2 00 二 .3.00 4 00  5 00 . 6 00 . 7 00 . t/min 图2通道1的UPLC.MS/MS多反应 离子监测质谱图 Fig.2 Muhiple reaction monitoring(MRM) chromatograms of channel 1 表6实际样品测定结果 Tab.6 Results of sample determination mg/kg 注:ND表示未检出。 4.55 0 1 00 2 00 3.00 4 00 5 00 6.00 7.00 3 48 0 1 00 2.00 3.00 4 00 5.00 6.00 7 O0 t/min 图3 通道2的UPLC—MS/MS多反应离子监测质谱图 Fig.3 Multiple reaction monitoring(MRM) ehromatograms of channel 2 5 73 0 1.00 2.00 3.00 4 00 5 00 6.00 7 00 4 54 O 1 00 2.00 3 00 4 00 5 00 6 00 7 00 //min 图4通道3的UPLC—MS/MS多反应 离子监测质谱图 Fig.4 Multiple reaction monitoring(MRM) chromatograms of channel 3 3 结 论 本文采用超声波萃取法提取样品,利用超高效 液相色谱一串联四极杆质谱联用快速、高效的特点, 在7 rain内能够同时准确地分离与测定纺织品中 7种尼泊金酯类防腐剂。该方法简化了实验步骤, 大幅提高了工作效率,而且具有准确可靠、重复性 好,灵敏度高等优点,适合于样品的批量检测。 参考文献: [1] 万素英,李琳,王慧君.食品防腐和食品防腐剂[M]. 北京:中国轻工业出版社,1998:3—8. 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