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)品檢測技術中心，廣東深圳518067)

乙二醇醚類有機溶劑是環(huán)氧乙烷的重要衍生物，其分子內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用。在皮革工業(yè)中，乙二醇醚類有機溶劑大量用于著色劑、勻染劑等助劑中。20世紀80年代以來，對乙二醇醚類有機溶劑的毒性進行了大量研究［1］，發(fā)現乙二醇醚類有機溶劑在體內代謝后會形成劇毒物質，對人體造成永久性傷害，甚至會致癌。因此各國及組織紛紛立法限制使用乙二醇醚類有機溶劑［2-4］，歐盟法規(guī)《化學品的注冊、評估、授權和限制》(REACH法規(guī))規(guī)定，乙二醇醚類有機溶劑使用量不得超過0.1%。目前限制使用的乙二醇醚有機溶劑已達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)列入高關注物質(substance of very high concern，SVHC)清單中。我國乙二醇醚類有機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溶劑的嚴厲限制給我國皮革制品的出口設立了一道技術貿易壁壘，必須建立一個快速簡便的檢測方法，以應對國外技術貿易壁壘。目前對乙二醇醚類有機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/質譜法、毛細管柱氣相色譜法、液相色譜/質譜法等，但這些文獻中均只涉及部分被限用的乙二醇醚類有機溶劑，尚未有文獻報道對全部7種限用乙二醇醚類有機溶劑進行測定，而皮革及其制品中乙二醇醚類有機溶劑殘留量的測定則尚未見文獻報道。

皮革樣品基質復雜，大量共存雜質與待測物質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提取皮革及其制品中的乙二醇醚類有機溶劑，萃取物經固相萃取柱凈化后進行氣相色譜/質譜-選擇離子監(jiān)測法(GC/MS-SIM)測定，建立了一個同時測定12種乙二醇醚類有機溶劑殘留量的氣相色譜-質譜聯用方法。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Agilent 7890A-7000B三重四極桿氣相色譜-質譜聯用儀(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(廣州化學試劑廠)。

標準品乙二醇單甲醚(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 標準溶液的配制

分別稱取適量的標準品，用甲醇溶解，配制成質量濃度約為2 000 mg/L的標準儲備液。分別移取適量的各標準溶液儲備液，配制成混合標準溶液儲備液，其中各組分的質量濃度分別為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乙酸乙酯進行第二次萃取，合并萃取液，旋轉蒸發(fā)至近干，再用氮氣緩慢吹干。用5 mL甲醇溶解殘留物，轉移至用5 mL甲醇預活化的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0.22 μm濾膜過濾后進行氣相色譜/質譜-選擇離子監(jiān)測法分析。必要時，先進行適當稀釋。

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，進樣量1.0 μL，脈沖分流進樣，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)可達到良好的分離效果。

表1 目標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樣和不分流進樣兩種進樣方式，經對比研究，發(fā)現采用分流進樣方式時，所得的譜圖質量較高，因此選擇采用分流進樣方式。

為更全面地考察各因素的綜合影響，針對進樣口溫度、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，設計了表2所示的四因素三水平正交實驗，對實驗數據進行歸一化處理以便于進行比較［18］，實驗結果表明，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準液的選擇離子監(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/質譜條件正交實驗Table 2 Orthogonal experiments of gas chromatography/mass spectroscopy conditions

2 結果與討論

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化合物在色譜柱上的保留時間和分離度，乙二醇醚類有機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種不同的色譜柱進行分離，改變色譜條件，觀察分離效果。結果發(fā)現，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種目標物混合標準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

皮革樣品基質復雜，待測物提取后，往往需要進行凈化處理。固相萃取(SPE)是集富集、分離、凈化于一體的一種樣品預處理技術，填料是其技術核心。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)，考察它們對混合標準液和實際樣品溶液的預處理效果，并將凈化前后的溶液進行對照。實驗結果表明，C18柱可有效去除提取物中的油脂，但不能有效去除色素，Florisil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，分析目標物的回收率與流速和淋洗液體積成反比，這些實驗結果與文獻報道一致［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理為正相萃取，乙二醇醚中的極性基團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作用。用強極性溶劑洗脫時，目標分析物被洗脫下來，而雜質則被留在硅膠上。

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。對于混合標準液，各組分的回收率均在97%以上，遠高于其他萃取柱，而且凈化后的樣品譜圖中雜質峰最少，而使用其他SPE柱凈化后樣品溶液尚存有少量雜質，甚至引入新的雜質。對于實際樣品，各組分回收率均大于87%，且譜圖中雜質峰極少，回收率和凈化效果遠遠好于其他萃取柱。表3給出了牛皮、豬皮、羊皮等3種不同基質的皮革制品的過柱凈化回收率數據。這3種皮革制品中均不含目標分析物，分別添加質量濃度約為5 mg/L的混合標準液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)進行凈化處理。

表3 目標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。結果發(fā)現，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。結果表明，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，結果見表5。從表5數據可以看出，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，結果發(fā)現，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，所得譜圖中雜質峰較多;特別是乙醚作為萃取溶劑時，雜質峰對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 方法的線性關系和檢出限

以不含目標分析物的牛皮革作為空白基質，在空白基質中添加不同濃度的混合標準液，按上述方法進行測定，結果發(fā)現，在各自的質量濃度(ρ)范圍內，峰面積(A)與質量濃度(ρ)之間存在良好的線性關系，表6給出了各組分的線性關系。

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

以不含目標分析物的牛皮革為空白基質，分別添加高、中、低3個不同濃度水平的混合標準溶液，每個濃度水平制備9個平行樣，按上述方法進行測試，計算方法的平均回收率和精密度，結果見表7。12種乙二醇醚類有機溶劑的加標平均回收率為81.2%～95.5%，精密度(以相對標準偏差(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)中乙二醇醚類有機溶劑殘留量進行了測定。結果在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 結語

為了同時測定皮革及皮革制品中12種乙二醇醚類有機溶劑的殘留量，建立了氣相色譜/質譜-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，提取液經固相萃取柱凈化后再進行氣相色譜/質譜-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，定量準確，成功地應用于市售皮革和皮革制品中乙二醇醚類有機溶劑殘留量的測定。該方法為制定相關檢測標準提供了參考。

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