王成云， 張偉亞， 李麗霞， 沈雅蕾， 林君峰， 謝堂堂， 褚乃清

(深圳出入境檢驗檢疫局工業(yè)品檢測技術(shù)中心，廣東深圳518067)

乙二醇醚類有機(jī)溶劑是環(huán)氧乙烷的重要衍生物，其分子內(nèi)同時含有醚鍵和羥基，具有十分優(yōu)異的性能，因此獲得了廣泛的應(yīng)用。在皮革工業(yè)中，乙二醇醚類有機(jī)溶劑大量用于著色劑、勻染劑等助劑中。20世紀(jì)80年代以來，對乙二醇醚類有機(jī)溶劑的毒性進(jìn)行了大量研究［1］，發(fā)現(xiàn)乙二醇醚類有機(jī)溶劑在體內(nèi)代謝后會形成劇毒物質(zhì)，對人體造成永久性傷害，甚至?xí)掳?。因此各國及組織紛紛立法限制使用乙二醇醚類有機(jī)溶劑［2-4］，歐盟法規(guī)《化學(xué)品的注冊、評估、授權(quán)和限制》(REACH法規(guī))規(guī)定，乙二醇醚類有機(jī)溶劑使用量不得超過0.1%。目前限制使用的乙二醇醚有機(jī)溶劑已達(dá)7種，歐盟更將乙二醇單甲醚(ethylene glycol methyl ether，EGME)、乙二醇單乙醚(ethyleneglycol ethyl ether，EGEE)、乙二醇二甲醚(ethylene glycol dimethyl ether，EGDME)、乙二醇二乙醚(ethylene glycol diethyl ether，EGDEE)、二乙二醇二甲醚(diethylene glycol dimethyl ether，DEGDME)列入高關(guān)注物質(zhì)(substance of very high concern，SVHC)清單中。我國乙二醇醚類有機(jī)溶劑的消費量占全球總消費量的21%，國外對乙二醇醚類有機(jī)溶劑的嚴(yán)厲限制給我國皮革制品的出口設(shè)立了一道技術(shù)貿(mào)易壁壘，必須建立一個快速簡便的檢測方法，以應(yīng)對國外技術(shù)貿(mào)易壁壘。目前對乙二醇醚類有機(jī)溶劑的檢測主要集中在環(huán)境樣品、化妝品、食品、防凍劑、涂料、紡織品、玩具等方面［5-14］，采用的檢測方法有氣相色譜法、氣相色譜/質(zhì)譜法、毛細(xì)管柱氣相色譜法、液相色譜/質(zhì)譜法等，但這些文獻(xiàn)中均只涉及部分被限用的乙二醇醚類有機(jī)溶劑，尚未有文獻(xiàn)報道對全部7種限用乙二醇醚類有機(jī)溶劑進(jìn)行測定，而皮革及其制品中乙二醇醚類有機(jī)溶劑殘留量的測定則尚未見文獻(xiàn)報道。

皮革樣品基質(zhì)復(fù)雜，大量共存雜質(zhì)與待測物質(zhì)往往同時被萃取出來，影響待測組分檢測的靈敏度，因此通常需要先進(jìn)行凈化處理，而固相萃取柱凈化則是最常用的凈化手段［15-17］。本文采用超聲萃取技術(shù)提取皮革及其制品中的乙二醇醚類有機(jī)溶劑，萃取物經(jīng)固相萃取柱凈化后進(jìn)行氣相色譜/質(zhì)譜-選擇離子監(jiān)測法(GC/MS-SIM)測定，建立了一個同時測定12種乙二醇醚類有機(jī)溶劑殘留量的氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用方法。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Agilent 7890A-7000B三重四極桿氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(美國Agilent公司);AS 20500AT超聲波清洗器(Auto Science公司);Retch SM 2000織物研磨儀(德國Retch公司);SmarVapor RE501旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(德國Dechem-Tech公司);氮吹儀(青島?？苾x器有限公司);0.22 μm濾膜(德國Membrane公司);硅膠固相萃取柱(美國Waters公司，規(guī)格為1 g/6 mL)。

色譜純甲醇(美國Media公司)，分析純試劑二氯甲烷、丙酮、四氫呋喃、甲醇、乙酸乙酯、乙醇、乙腈(廣州化學(xué)試劑廠)。

標(biāo)準(zhǔn)品乙二醇單甲醚(純度99.8%)、乙二醇單乙醚(純度99.5%)、乙二醇單丁醚(ethylene glycol butyl ether，EGBE，純度99.8%)、二乙二醇單甲醚(diethylene glycol methyl ether，DEGME，純度99.5%)、二乙二醇單乙醚(diethylene glycol ethyl ether，DEGEE，純度 99.0%)、二乙二醇單丁醚(diethylene glycol butyl ether，DEGBE，純 度98.5%)、乙二醇二甲醚(純度99.9%)、乙二醇二乙醚(純度99.5%)、乙二醇二丁醚(EGDBE，純度99.5%)、二乙二醇二甲醚(純度99.9%)、二乙二醇二乙醚(diethylene glycol diethyl ether，DEGDEE，純度99.5%)、二乙二醇二丁醚(diethylene glycol dibutyl ether，DEGDBE，純度 99.8%)均由德國Dr.Ehrenstorfer公司提供。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

分別稱取適量的標(biāo)準(zhǔn)品，用甲醇溶解，配制成質(zhì)量濃度約為2 000 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)儲備液。分別移取適量的各標(biāo)準(zhǔn)溶液儲備液，配制成混合標(biāo)準(zhǔn)溶液儲備液，其中各組分的質(zhì)量濃度分別為40.00(EGME)、80.16(EGEE)、41.00(EGBE)、41.20(EGDME)、40.32(EGDEE)、28.98(EGDBE)、29.26(DEGME)、20.20(DEGEE)、31.14(DEGBE)、42.04(DEGDME)、42.60(DEGDEE)、28.20 mg/L(DEGDBE)。使用時，用甲醇逐級稀釋至所需濃度。

1.3 樣品前處理

選取有代表性的樣品，用織物研磨儀磨碎成粉末，混勻。稱取1.0 g樣品，置于150 mL磨口錐形瓶中，加入25 mL乙酸乙酯，在45℃下超聲萃取30 min，收集上清液，殘渣用25 mL乙酸乙酯進(jìn)行第二次萃取，合并萃取液，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至近干，再用氮氣緩慢吹干。用5 mL甲醇溶解殘留物，轉(zhuǎn)移至用5 mL甲醇預(yù)活化的Waters Sep-Pak Vac Silica(1 g/6 mL)固相萃取柱中，控制流速為2滴/s，收集流出液，用5 mL甲醇淋洗固相萃取柱并收集流出液。流出液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至近干，用氮氣緩慢吹干后，用2 mL甲醇溶解并定容，經(jīng)0.22 μm濾膜過濾后進(jìn)行氣相色譜/質(zhì)譜-選擇離子監(jiān)測法分析。必要時，先進(jìn)行適當(dāng)稀釋。

1.4 GC/MS 條件

DB-Wax色譜柱(60 m×0.25 mm×0.25 μm)，起始溫度60℃，保持2 min，以20℃/min的速度升至220℃，保持3 min。后處理溫度為245℃，時間為5 min。進(jìn)樣口溫度230℃，傳輸線溫度280℃。載氣為氦氣，純度 ＞99.999%，流速0.8 mL/min，進(jìn)樣量1.0 μL，脈沖分流進(jìn)樣，分流比20∶1，溶劑延遲5.2 min。

離子源溫度220℃，電子轟擊(EI)電離方式，電離能量70 eV。監(jiān)測方式:全掃描模式定性，選擇離子掃描模式定量，監(jiān)測離子見表1。μm)分離不夠完全，而極性柱DB-Wax(60 m ×0.25 mm×0.25 μm)可達(dá)到良好的分離效果。

表1 目標(biāo)化合物的特征離子和定量離子Table 1 Characteristic ions and quantitative ions of the target compounds

通?？刹捎梅至鬟M(jìn)樣和不分流進(jìn)樣兩種進(jìn)樣方式，經(jīng)對比研究，發(fā)現(xiàn)采用分流進(jìn)樣方式時，所得的譜圖質(zhì)量較高，因此選擇采用分流進(jìn)樣方式。

為更全面地考察各因素的綜合影響，針對進(jìn)樣口溫度、離子源溫度、載氣流速、分流比等影響色譜峰面積的4個因素，設(shè)計了表2所示的四因素三水平正交實驗，對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理以便于進(jìn)行比較［18］，實驗結(jié)果表明，No.9條件下總峰面積最大。因此，分析條件最終確定如下:進(jìn)樣口溫度230℃，離子源溫度220℃，載氣流速0.8 mL/min，分流比為20∶1。圖1給出了12種乙二醇醚類混合標(biāo)準(zhǔn)液的選擇離子監(jiān)測色譜圖，圖1中各組分之間完全分離，各譜峰峰形尖銳，對稱性好。

表2 氣相色譜/質(zhì)譜條件正交實驗Table 2 Orthogonal experiments of gas chromatography/mass spectroscopy conditions

2 結(jié)果與討論

2.1 分析條件的優(yōu)化

色譜分離時，固定液種類的不同極大地影響目標(biāo)化合物在色譜柱上的保留時間和分離度，乙二醇醚類有機(jī)溶劑分子中含有烷基、醚鍵，有的還含有羥基，在實驗過程中，分別使用不同極性的色譜柱，如弱極性柱 DB-5MS(30 m ×0.25 mm ×0.25 μm)、DB-5MS(60 m × 0.25 mm ×0.25 μm)、DB-5HT(15 m×0.25 mm ×0.10 μm)、DB-35MS(30 m ×0.25 mm×0.25 μm)、中等極性柱 DB-624(30 m ×0.25 mm×4.10 μm)、極性柱 DB-Wax(30 m × 0.25 mm ×0.25 μm)、DB-Wax(60 m ×0.25 mm ×0.25 μm)等7種不同的色譜柱進(jìn)行分離，改變色譜條件，觀察分離效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，弱極性柱和中等極性柱分離效果均不好，極性柱DB-Wax(30 m×0.25 mm×0.25

圖1 優(yōu)化條件下12種目標(biāo)物混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的選擇離子色譜圖Fig.1 SIM chromatogram of a mixed solution of the 12 standards by GC/MS under optimized conditions

2.2 凈化條件的優(yōu)化

皮革樣品基質(zhì)復(fù)雜，待測物提取后，往往需要進(jìn)行凈化處理。固相萃取(SPE)是集富集、分離、凈化于一體的一種樣品預(yù)處理技術(shù)，填料是其技術(shù)核心。本文選擇了極性、吸附原理、吸附容量及填料種類各異的15種SPE柱:Waters Sep-Pak Vac Silica(1 g/6 mL)、Supelclean LC-C18SPE(1 g/6 mL)、Supelclean LC-Ph SPE(0.5 g/3 mL)、Supelclean LC-Si SPE(1 g/6 mL)、Waters Sep-Pak Vac C18(0.5 g/3 mL)、AccuBond Florisil PR(0.5 g/3 mL)、Anpelclean PA SPE(1 g/6 mL)、CNWBond LC-C18(1 g/6 mL)、Supelclean LC-Florisil SPE(1 g/6 mL)、Agilent Bond Elut Si(1 g/6 mL)、Agilent Bond Elut C18(1 g/6 mL)、Varian HF Bond Elut C18(2 g/12 mL)、Varian Bond Elut SCX(0.5 g/3 mL)、Supelclean ENVI-18 SPE(0.5 g/3 mL)、Agilent Bond Elut Al-N(0.5 g/3 mL)，考察它們對混合標(biāo)準(zhǔn)液和實際樣品溶液的預(yù)處理效果，并將凈化前后的溶液進(jìn)行對照。實驗結(jié)果表明，C18柱可有效去除提取物中的油脂，但不能有效去除色素，F(xiàn)lorisil柱對油脂和色素的去除效果均不佳，硅膠柱可有效去除色素;過柱時的流速和淋洗液體積也是影響SPE凈化效果的重要因素，分析目標(biāo)物的回收率與流速和淋洗液體積成反比，這些實驗結(jié)果與文獻(xiàn)報道一致［19，20］。另外，萃取效果對柱容量也有要求，容量過小將導(dǎo)致回收率偏低。Waters Sep-Pak Vac Silica柱的填料為極性的二氧化硅，填料與乙二醇醚類之間的作用機(jī)理為正相萃取，乙二醇醚中的極性基團(tuán)與填料中的極性二氧化硅之間的作用力在萃取過程中起到了主導(dǎo)作用。用強(qiáng)極性溶劑洗脫時，目標(biāo)分析物被洗脫下來，而雜質(zhì)則被留在硅膠上。

在1.3節(jié)的條件下，使用Waters Sep-Pak Vac Silica柱(1 g/6 mL)可獲得最好的回收率和凈化效果。對于混合標(biāo)準(zhǔn)液，各組分的回收率均在97%以上，遠(yuǎn)高于其他萃取柱，而且凈化后的樣品譜圖中雜質(zhì)峰最少，而使用其他SPE柱凈化后樣品溶液尚存有少量雜質(zhì)，甚至引入新的雜質(zhì)。對于實際樣品，各組分回收率均大于87%，且譜圖中雜質(zhì)峰極少，回收率和凈化效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于其他萃取柱。表3給出了牛皮、豬皮、羊皮等3種不同基質(zhì)的皮革制品的過柱凈化回收率數(shù)據(jù)。這3種皮革制品中均不含目標(biāo)分析物，分別添加質(zhì)量濃度約為5 mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)液2 mL，用 Waters Sep-Pak Vac Silica柱凈化，收集洗脫液，定容至10 mL，測定回收率。從表3可知，對于3種不同基質(zhì)的皮革，各組分的回收率均大于87.0%。因此，本文最終選擇采用Waters Sep-Pak Vac Silica柱(1 g/6 mL)進(jìn)行凈化處理。

表3 目標(biāo)化合物在實際樣品中的凈化回收率Table 3 Recoveries of target compounds in real samples after purification procedure

2.3 超聲萃取條件的優(yōu)化

影響超聲萃取效率的主要因素是萃取溶劑種類，超聲萃取方式、溫度、時間以及溶劑用量也對萃取效率有影響。

以乙酸乙酯為萃取溶劑，對一個陽性樣品進(jìn)行超聲萃取，該樣品中含有DEGEE和DEGBE。在保持其他因素不變的前提下，分別改變超聲萃取時間、溫度以及溶劑用量，考察其總萃取量的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，最佳萃取時間為30 min、最佳萃取溫度為40℃、最佳萃取體積為25 mL。為更好地反映萃取溫度、萃取時間以及萃取溶劑體積對總萃取量的影響，設(shè)計了表4所示的三因素三水平正交實驗，測定各條件下各組分的萃取量以及總萃取量，以總萃取量的大小作為萃取效果高低的判斷依據(jù)。結(jié)果表明，最佳超聲萃取條件為:萃取時間為30 min，萃取溫度為45℃，萃取溶劑體積為25 mL。

取3份樣品，第1份樣品超聲萃取1次，第2份樣品連續(xù)超聲萃取2次，第3份樣品連續(xù)超聲萃取3次，測定其總萃取量，其總萃取量分別為123.6、1 27.2、127.5mg/kg，可見連續(xù)超聲萃取2次已經(jīng)基本萃取完全。

表4 萃取條件正交實驗Table 4 Orthogonal experiments of extraction conditions

分別選取乙醚、二氯甲烷、叔丁基甲醚、丙酮、四氫呋喃、甲醇、正己烷/丙酮(1∶1，v/v)、乙酸乙酯、乙酸乙酯/二氯甲烷(1∶1，v/v)、乙醇、石油醚、乙腈等12種常見溶劑作為萃取溶劑，對2個陽性樣品進(jìn)行超聲萃取，其中1#樣品中含有DEGEE和DEGBE，2#樣品中含有 EGDME、EGDEE、DEGDME、EGDBE和DEGDEE，觀察萃取量的變化，結(jié)果見表5。從表5數(shù)據(jù)可以看出，對于不同樣品中的不同組分，萃取量最大的溶劑各不相同。以各組分的總萃取量大小來判斷溶劑的萃取能力大小，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對于2個陽性樣品，乙酸乙酯的萃取效果均最好。同時，此時所得譜圖中雜質(zhì)峰很少。分別以乙醚和二氯甲烷作為萃取溶劑時，所得譜圖中雜質(zhì)峰較多;特別是乙醚作為萃取溶劑時，雜質(zhì)峰對EGDME的測定有較大干擾。因此最終選擇乙酸乙酯作為超聲萃取溶劑。

2.4 方法的線性關(guān)系和檢出限

以不含目標(biāo)分析物的牛皮革作為空白基質(zhì)，在空白基質(zhì)中添加不同濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)液，按上述方法進(jìn)行測定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在各自的質(zhì)量濃度(ρ)范圍內(nèi)，峰面積(A)與質(zhì)量濃度(ρ)之間存在良好的線性關(guān)系，表6給出了各組分的線性關(guān)系。

在信噪比(S/N)=3的條件下，確定各組分的檢出限，也列于表6中。

2.5 方法的回收率和精密度

以不含目標(biāo)分析物的牛皮革為空白基質(zhì)，分別添加高、中、低3個不同濃度水平的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，每個濃度水平制備9個平行樣，按上述方法進(jìn)行測試，計算方法的平均回收率和精密度，結(jié)果見表7。12種乙二醇醚類有機(jī)溶劑的加標(biāo)平均回收率為81.2%～95.5%，精密度(以相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)計)為1.4%～6.6%。

表5 不同溶劑的超聲萃取效果Table 5 Extraction effects of different solvents mg/kg

表6 方法的線性關(guān)系和檢出限Table 6 Linear relationships and limits of detection(LOD)of the method

表7 方法的回收率和精密度(n=9)Table 7 Recoveries and precisions(RSDs)of the method(n=9)

2.6 實際樣品的測試

應(yīng)用本文建立的方法對42個皮革和皮革制品(包括牛皮革7個、羊皮革4個、豬皮革3個、牛皮革制品19個、羊皮革制品7個、豬皮革制品2個)中乙二醇醚類有機(jī)溶劑殘留量進(jìn)行了測定。結(jié)果在1個黑色牛皮革中檢出DEGEE和DEGBE，其含量分別為35.57 mg/kg和62.23 mg/kg;在1個赭色羊皮革中檢出DEGBE，其含量為23.49 mg/kg;在1個藍(lán)色牛皮革中檢出DEGEE和DEGBE，其含量分別為46.24 mg/kg和80.92 mg/kg，圖2是該藍(lán)色牛皮革樣品的GC/MS-SIM圖。

圖2 實際樣品的選擇離子色譜圖Fig.2 GC/MS-SIM chromatogram of a real sample

3 結(jié)語

為了同時測定皮革及皮革制品中12種乙二醇醚類有機(jī)溶劑的殘留量，建立了氣相色譜/質(zhì)譜-選擇離子監(jiān)測方法。該方法以乙酸乙酯為萃取溶劑，超聲提取樣品中的待測組分，提取液經(jīng)固相萃取柱凈化后再進(jìn)行氣相色譜/質(zhì)譜-選擇離子監(jiān)測法測定。該方法簡便快速、靈敏度高，定性可靠，定量準(zhǔn)確，成功地應(yīng)用于市售皮革和皮革制品中乙二醇醚類有機(jī)溶劑殘留量的測定。該方法為制定相關(guān)檢測標(biāo)準(zhǔn)提供了參考。

［1］ Takei M，Ando Y，Saitoh W，et al.Toxic Sci，2010，118(2):643

［2］ Decision No.1348/2008/EC of the European Parliament and of the Council.Official Journal of the European Union，2008:L348/108

［3］ Commission Decision of 17 December 2008 Amending Decisions 2005/692/EC，2005/731/EC，2005/734/EC and 2007/25/EC Concerning Avian Influenza as Regards Their Period of Application.Official Journal of the European Union，2009:L4/15

［4］ Commission Regulation(EC)No.552/2009 of 22 June 2009 Amending Regulation(EC)No.1907/2006 of the European Parliament and of the Council on the Registration，Evaluation，Authorisation and Restriction of Chemicals(REACH)as Regards Annex XVII.Official Journal of the European Union，2009:L164/8

［5］ Wang Z，Han C，You F M，et al.Flavour Fragrance Cosmetics(王征，韓超，游飛明，等.香精香料化妝品)，2013(5):24

［6］ Cappiello A，F(xiàn)amiglini G，Palma P，et al.Talanta，2009，80(1):257

［7］ Tran B N，Okoniewski R，Bucciferro A，et al.J AOAC Inter，2014，97(1):232

［8］ Chen J B，Shen R F，Chen H H.Chinese Journal of Health Laboratory(陳金斌，沈仁富，陳海紅.中國衛(wèi)生檢驗雜志)，2011，21(9):2177

［9］ Rahim A A，Saad B，Osman H，et al.Food Chem，2011，126:1412

［10］ Tokarczyk R，Jiang Y，Poole G，et al.J Chromatogr A，2010，1217:6964

［11］ Lian Q Y， Liu G.Qualityand Technical Supervision Research(連秋燕，劉貴.質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督研究)，2012(6):12

［12］ Yu B，Tang Y，Zhou X L，et al.Modern Paint＆Finishing(于濱，唐瑛，周湘玲，等.現(xiàn)代涂料與涂裝)，2007，10(3):47

［13］ Lü Q，Zhang Q，Kang S Y，et al.Journal of Instrumental Analysis(呂慶，張慶，康蘇媛，等.分析測試學(xué)報)，2011，30(7):776

［14］ Hua J L，Zhang J Y，Xie H Y.Dyeing and Finishing(花金龍，張建揚，謝鴻義.印染)，2012(8):42

［15］ Chen T，Wen Y Y，Ou Y，et al.Chinese Journal of Chromatography(陳婷，溫裕云，歐延，等.色譜)，2014，32(1):89

［16］ Li T B，Liu W，Wang C L，et al.West Leather(李天寶，劉煒，王春利，等.西部皮革)，2010，32(23):32

［17］ Zhao Y，Qi X X.Chinese Journal of Chromatography(趙洋，戚曉霞.色譜)，2010，28(1):54

［18］ Li Z P，Li L W，Tao M X，et al.Rock and Mineral Analysis(李中平，李立武，陶明信，等.巖礦測試)，2010，29(3):221

［19］ Su J F，Hu C Y，Chen J X，et al.Chinese Journal of Analysis Laboratory(蘇建峰，胡朝陽，陳勁星，等.分析試驗室)，2009，28(6):84

［20］ Pan X X，Sun S Q，Du Z X，et al.Chinese Journal of Analysis Laboratory(潘曉新，孫姝琦，杜振霞，等.分析試驗室)，2013，32(7):52