肖 亮， 薛 芳， 叢 靜， 劉翠珍

(1.威海市產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量檢驗(yàn)研究院，山東威海 264200；2.山東藥品食品職業(yè)學(xué)院，山東威海 264200)

四溴雙酚A(TBBPA)和六溴環(huán)十二烷(HBCD)是目前世界上使用量最大的兩類溴代阻燃劑，由于它們優(yōu)良的阻燃性能，廣泛應(yīng)用于電路板、塑料、橡膠、紡織品、聚苯乙烯類電氣設(shè)備等方面。六溴環(huán)十二烷在環(huán)境中具有遷移性和富集性，還可引起生殖發(fā)育毒性、肝臟毒性等毒性效應(yīng)[1,2]。四溴雙酚A會(huì)增加嚙齒動(dòng)物子宮腫瘤的發(fā)生率[3]，致使內(nèi)分泌系統(tǒng)失衡。這兩類物質(zhì)在被焚化處理時(shí)，均會(huì)釋放出容易致癌的二噁英和呋喃[4,5]?！蛾P(guān)于持久性有機(jī)污染物的斯德哥爾摩公約》和歐盟的持久有機(jī)污染物法規(guī)修訂案(EU) No 293/2016中，均新增了禁用六溴環(huán)十二烷(≤100 mg/kg)。美國華盛頓和加州等一些州要求兒童產(chǎn)品和軟墊家具產(chǎn)品中的四溴雙酚A和六溴環(huán)十二烷等阻燃劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都不得超過1 000 mg/kg。兒童正處在發(fā)育的關(guān)鍵階段，玩具在兒童的成長中比重日漸增加，其中的有害物質(zhì)很容易通過吮吸和接觸遷移到體內(nèi)，對兒童的身體健康造成危害[6]。因此，制定一種能有效監(jiān)測玩具及兒童產(chǎn)品中四溴雙酚A和六溴環(huán)十二烷的分析檢測方法是十分必要的。

目前對于四溴雙酚A和六溴環(huán)十二烷的檢測，已報(bào)道的方法主要有氣相色譜-電子捕獲檢測法(GC-ECD)[7,8]、氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)[9,10]、液相色譜-質(zhì)譜法(LC-MS)[11 - 15]。GC和GC-MS只能檢測六溴環(huán)十二烷總量，無法分離六溴環(huán)十二烷的3種非對映異構(gòu)體，而且還會(huì)發(fā)生熱重排和脫溴降解[16]，導(dǎo)致測定結(jié)果不準(zhǔn)確。四溴雙酚A在檢測前需要先進(jìn)行繁瑣的衍生化，導(dǎo)致方法線性范圍窄且樣品回收率低[17]。LC-MS法測定四溴雙酚A無需衍生化可直接進(jìn)樣，六溴環(huán)十二烷3種同分異構(gòu)體在液相色譜柱上也可實(shí)現(xiàn)分離，有利于提高兩者定量的準(zhǔn)確性，因此成為測定四溴雙酚A和六溴環(huán)十二烷的最佳技術(shù)手段。目前尚未見超聲提取同時(shí)測定塑料玩具中四溴雙酚A和六溴環(huán)十二烷方法的研究報(bào)道。本研究采用超聲提取目標(biāo)化合物，并通過沉淀凈化，超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法同時(shí)分析測定塑料玩具中四溴雙酚A和六溴環(huán)十二烷含量。該方法提取方式簡單、快速，無需復(fù)雜的凈化步驟，有助于為玩具企業(yè)加強(qiáng)質(zhì)量控制、提高產(chǎn)品質(zhì)量、積極應(yīng)對貿(mào)易性技術(shù)壁壘提供技術(shù)支撐。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

TSQ Quantum Ultra超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用儀(美國，Thermo)；MS3 Digital漩渦振蕩器(德國，IKA)；Neofuge 23R高速冷凍離心機(jī)(上海力申科學(xué)儀器有限公司)；KQ500DE超聲波萃取儀(昆山市超聲儀器有限公司)；Neofuge 23R臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)(上海力申科學(xué)儀器有限公司)；ME204E電子天平(梅特勒-托利多)；MS3digital渦旋混勻器(德國，IKA)。

四溴雙酚A標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(純度99.0%，德國Dr.Ehrenstorfer公司)；α-六溴環(huán)十二烷、β-六溴環(huán)十二烷、γ-六溴環(huán)十二烷標(biāo)準(zhǔn)品(純度95.0%，加拿大Toronto Research Chemicals)。標(biāo)準(zhǔn)溶液：準(zhǔn)確稱取適量的四溴雙酚A、六溴環(huán)十二烷標(biāo)準(zhǔn)品，分別用甲醇溶解定容(六溴環(huán)十二烷需先加入適量的甲苯溶解)，配制成質(zhì)量濃度為100 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液，于冰箱中-20 ℃保存。臨用時(shí)以甲醇-水溶液將上述標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋為系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。乙腈、甲醇為色譜純(德國Merck公司)；丙酮、正己烷、二氯甲烷、異丙醇、甲苯等均為色譜純(天津科密歐化學(xué)試劑有限公司)。去離子水由Millipore公司超純水器制得。

1.2 陽性基質(zhì)樣品制備過程

陽性基質(zhì)樣品，委托廣東華科檢測技術(shù)服務(wù)有限公司加工制備。制備過程如下：按照配比稱量ABS原料、硬脂酸穩(wěn)定劑、抗氧化劑和擴(kuò)散劑加入高混機(jī)中；然后將按比例準(zhǔn)確稱量的四溴雙酚A、六溴環(huán)十二烷目標(biāo)物質(zhì)逐步加入至原料中，在助劑的輔助下進(jìn)高混機(jī)中混合以實(shí)現(xiàn)均勻摻混的目的?；旌暇鶆蚝?，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)熔融，擠出造粒等特殊工藝得到相應(yīng)濃度的顆粒。利用液氮冷凍磨粉機(jī)將制備的顆粒磨成粉末狀，過100目篩，在鼓風(fēng)干燥箱中90 ℃干燥4 h，得所需樣品。

1.3 樣品前處理

稱取經(jīng)冷凍研磨儀粉碎后混勻的試樣0.5 g(精確到0.001 g)，放于離心管中，加入20 mL丙酮-正己烷混合溶劑，在超聲波提取器中萃取40 min后，定容至25 mL。取1 mL定容液加入9 mL的甲醇沉淀基質(zhì)后，離心，取上清液氮吹至近干，用甲醇-水溶液定容至1 mL，渦旋振蕩1 min，經(jīng)微孔濾膜過濾，取濾液上機(jī)測定。

1.4 色譜和質(zhì)譜參考條件

色譜條件：Hypersil Gold色譜柱(100 mm×2.1 mm，3 μm)；流動(dòng)相：A為水溶液，B為甲醇-乙腈(體積比5∶1)。梯度洗脫程序：0～3 min，60% B；3～14 min，60～95%B；14～18 min，95%B；18～22 min，60%B；流速：0.3 mL/min；柱溫：35 ℃；進(jìn)樣量：10 μL。

質(zhì)譜條件：電噴霧電離源，負(fù)離子(ESI-)模式；噴霧電壓2 800 V；離子源溫度200 ℃；離子傳輸毛細(xì)管溫度350 ℃；鞘氣(N2) 50 arb；輔助氣(N2)10 arb；碰撞氣(Ar)壓力1.5 mTorr；掃描方式為多反應(yīng)監(jiān)測(MRM)模式。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品提取條件的確定

2.1.1 提取溶劑的選擇選取了丙酮-正己烷、二氯甲烷、異丙醇-正己烷、甲苯-甲醇4種溶劑來考察提取效果。取一定量的陽性樣品，分別加入以上4種萃取溶劑進(jìn)行超聲提取，結(jié)果見圖1。結(jié)果表明：丙酮-正己烷對目標(biāo)組分的提取效率均較其他3種提取溶劑提取效率高。因此，最終選擇丙酮-正己烷作為提取溶劑。

圖1 不同溶劑的超聲萃取效率(n=3)

2.1.2 超聲提取時(shí)間的選擇實(shí)驗(yàn)分別考察了超聲提取10、20、30、40、50和60 min時(shí)的提取效果(圖2)。結(jié)果顯示，提取時(shí)間大于40 min時(shí)，目標(biāo)組分的提取效率趨于穩(wěn)定，繼續(xù)延長超聲時(shí)間對提取效率的影響不大。因此，實(shí)驗(yàn)采用最佳提取時(shí)間為40 min。

圖2 不同萃取時(shí)間的萃取效率(n=3)

2.1.3 基質(zhì)沉淀UPLC-MS/MS法具有較高的靈敏度和選擇性，實(shí)驗(yàn)嘗試將提取液濃縮至近干，再復(fù)溶后直接上機(jī)測定，結(jié)果顯示此時(shí)的目標(biāo)物回收率較低。這可能是由于提取過程中某些聚合物材質(zhì)會(huì)發(fā)生一定程度的溶解，在進(jìn)行濃縮時(shí)隨著提取溶劑的不斷揮發(fā)，大量的高分子聚合物會(huì)很快析出并結(jié)塊，濃縮液中的目標(biāo)組分會(huì)被包裹而導(dǎo)致回收率降低。為了減少復(fù)溶時(shí)聚合物基質(zhì)對測定的影響，簡化測定步驟，實(shí)驗(yàn)考察了甲醇和正己烷作為沉淀劑來沉淀聚合物，離心取上清液氮吹后復(fù)溶對測定結(jié)果的影響。結(jié)果表明：用甲醇做沉淀劑時(shí)的沉淀物較為細(xì)膩，通過高速離心后可較好的去除聚合物，對回收率的影響也較小，因此選擇甲醇作為基質(zhì)沉淀劑。

2.2 分析條件的選擇和優(yōu)化

2.2.1 色譜條件實(shí)驗(yàn)選擇常用的C18色譜柱，四溴雙酚A的極性較六溴環(huán)十二烷大，在反相色譜柱上四溴雙酚A的保留相對較弱，與六溴環(huán)十二烷較易分離。但在常用的流動(dòng)相體系下3種六溴環(huán)十二烷異構(gòu)體不能實(shí)現(xiàn)有效分離，無法對3種異構(gòu)體進(jìn)行準(zhǔn)確的定量。為此，考察了甲醇-水、乙腈-水和甲醇-乙腈-水3種流動(dòng)相體系對六溴環(huán)十二烷3種異構(gòu)體的分離效果。結(jié)果表明，乙腈-水流動(dòng)相體系對六溴環(huán)十二烷的響應(yīng)抑制較大，但是六溴環(huán)十二烷的3種異構(gòu)體分離選擇性較好；當(dāng)流動(dòng)相為甲醇-水體系時(shí)，3種異構(gòu)體響應(yīng)較高，但異構(gòu)體之間的色譜分離較差；綜合考慮選用甲醇-乙腈-水體系作為分析流動(dòng)相。研究還比較了甲醇-乙腈-水體系中乙腈的比例對響應(yīng)和分離的影響。結(jié)果表明，當(dāng)甲醇-乙腈的比例為5∶1，3種六溴環(huán)十二烷異構(gòu)體都能得到很好的分離，且響應(yīng)與甲醇-水體系接近，因此采用甲醇-乙腈(5∶1)-水溶液體系作為流動(dòng)相。目標(biāo)化合物的總離子流色譜圖見圖3。

圖3 四溴雙酚A和六溴環(huán)十二烷標(biāo)準(zhǔn)溶液的總離子流(TIC)色譜圖

研究中還發(fā)現(xiàn)色譜的溶劑效應(yīng)較強(qiáng)，當(dāng)用純甲醇做溶劑時(shí)，會(huì)導(dǎo)致峰形分叉而且保留時(shí)間漂移，因此選用的溶劑為70%的甲醇-水溶液。

2.2.2 質(zhì)譜條件根據(jù)4種目標(biāo)化合物的化學(xué)電離特性，選用ESI-作為離子化模式。通過流動(dòng)注射的方式，利用全掃描和子離子掃描得到目標(biāo)化合物的母離子和子離子，并對化合物的離子源參數(shù)和碰撞能量、管透鏡(Tube lens)電壓進(jìn)行優(yōu)化，得到最終的化合物質(zhì)譜條件見表1。

表1 四溴雙酚A和六溴環(huán)十二烷的質(zhì)譜參數(shù)

2.3 線性關(guān)系和檢出限

配制質(zhì)量濃度分別為2.0、5.0、10.0、40.0、80.0、100.0 μg/L的系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，按照優(yōu)化的儀器條件上機(jī)測定，以濃度(X)和峰面積(Y)做標(biāo)準(zhǔn)曲線得到線性方程及相關(guān)系數(shù)，如表2。由表2可知，4種化合物標(biāo)準(zhǔn)品在2.0～100 μg/L質(zhì)量濃度范圍內(nèi)，所有物質(zhì)的濃度與響應(yīng)值均呈良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均大于0.9973。檢出限為0.010～0.012 mg/kg，能夠滿足檢測要求。

表2 方法的線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限和定量限

2.4 回收率和精密度

向空白樣品中添加混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，使其添加水平分別為0.3 mg/kg、0.8 mg/kg、3 mg/kg，平行測定6次，外標(biāo)法定量，計(jì)算其回收率和精密度，結(jié)果見表3?？梢钥闯?，樣品加標(biāo)的回收率為81.8%～97.2%，且相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)均<10%。表明該方法穩(wěn)定性好，準(zhǔn)確度高，能滿足玩具塑料中四溴雙酚A和六溴環(huán)十二烷的檢測要求。

表3 塑料玩具中四溴雙酚A和六溴環(huán)十二烷的回收率和精密度(n=6)

2.5 實(shí)際樣品分析

按本文方法對5個(gè)市售玩具產(chǎn)品的塑料材料中的四溴雙酚A和α-、β-、γ-六溴環(huán)十二烷含量進(jìn)行測定，結(jié)果顯示5種玩具樣品中均未檢出目標(biāo)溴代阻燃劑。

3 結(jié)論

建立了同時(shí)測定塑料玩具中的四溴雙酚A和六溴環(huán)十二烷的超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜分析方法。樣品采用丙酮-正己烷超聲萃取，甲醇沉淀后，直接上機(jī)測定。該方法操作步驟簡單，無需復(fù)雜的凈化步驟，異構(gòu)體可實(shí)現(xiàn)有效分離，定量準(zhǔn)確，串聯(lián)質(zhì)譜也能為測定提供良好的定性能力，可以滿足塑料玩具及兒童產(chǎn)品中四溴雙酚A和六溴環(huán)十二烷的測定要求。