丁力進(jìn)，白 潔，孫 峰，張妍琰，顧 偉

(1.蘇州市纖維檢驗(yàn)院, 江蘇 蘇州 215128； 2.中國(guó)紡織工程學(xué)會(huì)，北京 100025)

烷基酚(Alkylphenol，AP)及烷基酚聚氧乙烯醚類(lèi)化合物(Alkylphenol ethoxylates，APEO)包含辛基酚(Octylphenol，OP)、壬基酚(Nonylphenol，NP)、辛基酚聚氧乙烯醚(Octaphenyl Polyoxyethyiene，OPnEO)、壬基酚聚氧乙烯醚(Nonyl phenoxypolyethoxylethanol，NPnEO)，具有潤(rùn)濕、分散、滲透等特點(diǎn)，可作為洗滌劑和助劑應(yīng)用于紡織品中[1]。AP和APEO的毒害性表現(xiàn)在2個(gè)方面，一是AP和APEO生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生具有致癌性、危害人體健康的副產(chǎn)物二惡烷和環(huán)氧乙烷；二是AP和APEO作為“環(huán)境激素”[2]進(jìn)入人體時(shí)會(huì)打亂人體發(fā)育規(guī)律，引起疾病[3],進(jìn)入自然環(huán)境時(shí)會(huì)阻礙水生生物生長(zhǎng)[4-5]且降解困難[6]，生物直接降解率低于10%，屬于難降解物質(zhì)，因此被多國(guó)禁止使用。

羽絨、羽毛需要用強(qiáng)洗滌劑進(jìn)行洗滌，以去除血漬、油脂及其他附著物，但部分AP、APEO會(huì)與蛋白質(zhì)表面殘基之間形成氫鍵、范德華力等；且絨枝表面存在大小和深淺不一的溝槽及枝丫型的分叉，內(nèi)部有孔隙等結(jié)構(gòu)特征[7]，導(dǎo)致部分AP、APEO殘留在內(nèi)部。目前AP、APEO檢測(cè)方法主要參照GB/T 23322—2018《紡織品 表面活性劑的測(cè)定 烷基酚和烷基酚聚氧乙烯醚》和SN/T 3255—2012《水洗羽絨羽毛中烷基苯酚類(lèi)及烷基苯酚聚氧乙烯醚類(lèi)化合物的測(cè)定》，2種測(cè)試方法存在AP和APEO回收率低、精密度差等問(wèn)題，為對(duì)測(cè)試過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，本文對(duì)試樣進(jìn)行擠壓，減少萃取后試樣中AP、APEO的殘留，并利用反向液相色譜測(cè)試AP和APEO可以實(shí)現(xiàn)物質(zhì)不同碳原子數(shù)同一種類(lèi)聚合物共流特點(diǎn)，解決羽絨AP、APEO測(cè)試過(guò)程中回收率低、精密度差的問(wèn)題，為后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)制定提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試 劑

乙腈(色譜級(jí)，西格瑪奧德里奇(上海)貿(mào)易有限公司)；甲醇(色譜級(jí)，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；丙酮、乙酸乙酯(分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)。標(biāo)準(zhǔn)品：辛基酚、壬基酚、辛基酚聚氧乙烯醚(聚合度2～16)、壬基酚聚氧乙烯醚(聚合度2～16)(北京曼哈格生物科技有限公司)。

1.2 儀器及分析條件

儀器: HPLC/RF液相色譜-熒光檢測(cè)器(島津企業(yè)管理(中國(guó))有限公司)；TVE-1100B型平行蒸發(fā)儀(東京理化器械公司)；DL11-1810d型環(huán)境實(shí)驗(yàn)超純水機(jī)(重慶摩爾水處理設(shè)備有限公司)；單道移液器(100～1 000μL、0.5～5 mL；艾本德(中國(guó))有限公司)。

色譜柱:VP-ODS C18：柱長(zhǎng)×直徑×孔徑為 150 mm×4.6 mm/(5μm)。流動(dòng)相A：V(甲醇)∶V(乙腈)∶V(水)為79∶7∶23，流速0.8 mL/min；流動(dòng)相B：甲醇，流速0.2 mL/min，柱溫為40℃，激發(fā)波長(zhǎng)230nm，吸收波長(zhǎng)296nm，進(jìn)樣量為20μL。

1.3 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)樣品為絨子含量80%的白鴨絨(波司登羽絨服裝有限公司提供)。

1.4 樣品前處理方式

1.4.1 微波萃取

取0.5 g混合均勻的試驗(yàn)樣品置于微波萃取罐中，加入15 mL萃取試劑，85℃微波萃取15min，待完全冷卻后取出，將萃取劑通過(guò)具備砂芯過(guò)濾的裝置，過(guò)濾至平行蒸發(fā)試管中，并對(duì)殘留試樣進(jìn)行加壓過(guò)濾，再用25 mL試劑洗滌過(guò)濾后，采用同樣方式過(guò)濾至蒸發(fā)儀試管中，濃縮至近干后，冷卻至室溫，加入2 mL定容試劑，手持振蕩1min，靜置30min后，通過(guò)聚四氟乙烯濾膜后液相進(jìn)樣。

1.4.2 超聲波萃取

取1 g混合均勻的試驗(yàn)樣品置于三角燒瓶中，加入50 mL萃取試劑，70℃超聲波處理1 h后，將萃取試劑倒入平行蒸發(fā)試管中，萃取劑通過(guò)具備砂芯的過(guò)濾裝置，過(guò)濾至平行蒸發(fā)試管中，并對(duì)殘留試樣進(jìn)行加壓過(guò)濾，再加入25 mL萃取試劑進(jìn)行2次超聲波處理5min，采用同樣方式過(guò)濾至蒸發(fā)儀試管中，濃縮至近干后，冷卻至室溫，加入2 mL定容試劑，手持振蕩1min，靜置30min后，通過(guò)聚四氟乙烯濾膜后液相進(jìn)樣。

1.4.3 索氏萃取

取1 g混合均勻的試驗(yàn)樣品，用定量過(guò)濾濾紙包好，置于索氏過(guò)濾器中，加入150 mL萃取試劑，調(diào)整萃取溫度，萃取試劑回流4次/h，萃取4 h后，將萃取液加入平行蒸發(fā)儀試管中，濃縮至近干后，冷卻至室溫，加入2 mL定容試劑，手持振蕩1min，靜置30min后，通過(guò)聚四氟乙烯濾膜后液相進(jìn)樣。

2 結(jié)果與分析

2.1 色譜柱及流動(dòng)相選擇

AP和APEO分離效果與色譜柱的極性密切相關(guān)，目標(biāo)物屬于弱極性化合物，根據(jù)相似相溶原理，實(shí)驗(yàn)選擇常用C18柱，色譜柱越長(zhǎng)，液相色譜壓強(qiáng)越高，理論塔板數(shù)越多，目標(biāo)物分離效果越好。分別選用長(zhǎng)度為10、15、25 cm、粒徑5 μm、直徑4.6 mm的色譜柱進(jìn)行分析，。實(shí)驗(yàn)得出，相同流動(dòng)相條件下，10 cm色譜柱不能完全分離目標(biāo)物，15 cm色譜柱10min內(nèi)將目標(biāo)物質(zhì)完全分離，25 cm色譜柱完全將目標(biāo)物質(zhì)分離需要14min，25 cm色譜柱檢測(cè)周期長(zhǎng)，所以本文選用15 cm的色譜柱。

AP和APEO屬于弱極性化合物，其溶于極性物質(zhì)，因此優(yōu)先采用甲醇、乙腈作為流動(dòng)相。其中單獨(dú)采用甲醇作為流動(dòng)相時(shí)，其基線穩(wěn)定性差；乙腈屬于非質(zhì)子溶劑，具有溶劑效應(yīng)，會(huì)降低色譜柱柱效。單獨(dú)使用乙腈作為流動(dòng)相時(shí)，會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)物質(zhì)保留時(shí)間不穩(wěn)定，但峰形差、響應(yīng)值不穩(wěn)定，但流動(dòng)相中少量體積比的乙腈可以加快出峰速度[8]，提高分析效率?？疾觳煌w積比的甲醇-水、乙腈-水、甲醇-乙腈-水作為流動(dòng)相，研究發(fā)現(xiàn)A泵：V(甲醇)∶V(乙腈)∶V(水)為79∶7∶23，流速0.8 mL/min，B泵：甲醇，流速0.2 mL/min，等度洗脫，半峰寬最小，基線平穩(wěn)，可實(shí)現(xiàn)4種物質(zhì)完全分離，半峰寬滿足實(shí)驗(yàn)要求。

2.2 萃取方式選擇

實(shí)驗(yàn)中對(duì)白鴨絨進(jìn)行加標(biāo)處理，OP、NP、OPnEO、NPnEO的加標(biāo)量均為20mg/kg，甲醇為萃取劑，分別進(jìn)行微波萃取、超聲波萃取、索氏萃取，根據(jù)4種目標(biāo)物質(zhì)的測(cè)定值，研究最佳萃取方式。

萃取方式不同導(dǎo)致目標(biāo)物的測(cè)定值不同。不同萃取方式AP和APEO測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知，微波萃取中OP、OPnEO、NP、NPnEO，OP與NP總量和4種目標(biāo)物總量測(cè)定值均最低，效果最差。相對(duì)于超聲波萃取和索氏萃取，微波萃取溫度高，導(dǎo)致羽絨蛋白部分氫鍵斷裂，待冷卻后部分游離基與OP、NP、OPnEO、NPnEO結(jié)合形成新的氫鍵，難以萃取，測(cè)定值低。超聲波萃取和索氏萃取測(cè)定值接近，但索氏抽提耗時(shí)長(zhǎng)，萃取試劑揮發(fā)，產(chǎn)生環(huán)境污染，因此選用超聲波萃取進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

表1 不同萃取方式AP和APEO測(cè)試結(jié)果

2.3 萃取試劑選擇

實(shí)驗(yàn)分別選取甲醇、二氯甲烷、丙酮、正己烷、異丙醇作為萃取試劑，超聲波萃取加標(biāo)白鴨絨，OP、NP、OPnEO、NPnEO的加標(biāo)量為20mg/kg，根據(jù)4種目標(biāo)物的測(cè)定值高低，研究最佳萃取試劑。

不同萃取試劑對(duì)AP和APEO萃取效果影響結(jié)果見(jiàn)圖1。由圖1可知，4種試劑對(duì)OP、NP、OPnEO、NPnEO萃取效果中，極性強(qiáng)的甲醇、二氯甲烷明顯優(yōu)于極性弱的丙酮、異丙醇、正己烷、甲醇與二氯甲烷萃取下效果相差較小，甲醇對(duì)OP、OPnEO、NPnEO萃取效果最佳，測(cè)定值分別達(dá)到21.53、20.84、20.74mg/kg。二氯甲烷對(duì)NP萃取效果最佳，測(cè)定值為20.85mg/kg。二氯甲烷萃取殘留物種類(lèi)比甲醇萃取殘留物種類(lèi)多，測(cè)試過(guò)程中易對(duì)目標(biāo)物質(zhì)造成干擾，因此，本文選用甲醇作為萃取試劑。

圖1 不同萃取試劑對(duì)AP和APEO萃取效果影響

2.4 定容試劑選擇

定容試劑與目標(biāo)物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生一定反應(yīng)，影響目標(biāo)物質(zhì)檢出，其極性、結(jié)構(gòu)不同，產(chǎn)生反應(yīng)也不相同。為減弱溶劑峰影響，保證測(cè)試的準(zhǔn)確性和精密度，選取3種具有極性差異的分散劑甲醇、乙腈、水對(duì)濃縮近干的萃取液進(jìn)行定容，OP、OPnEO、NP、NPnEO加標(biāo)量為20mg/kg，做3次平行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)測(cè)定值，研究最佳定容試劑。不同分散劑對(duì)APEO定容效果的影響見(jiàn)表2。

表2 不同分散劑對(duì)APEO定容效果的影響(n=3)

定容試劑定容后，與目標(biāo)物質(zhì)的游離基團(tuán)結(jié)合，會(huì)影響目標(biāo)物質(zhì)的熒光強(qiáng)度。由表2可知，定容試劑乙腈最好，測(cè)定值為18.67～19.58mg/kg；甲醇次之，測(cè)定值為15.06～17.54mg/kg；水最差，測(cè)定值為3.27～8.14mg/kg。基于定容試劑之間的差異，APEO屬于非離子表面活性劑，與甲醇、水中羥基形成氫鍵，引起基態(tài)與激發(fā)態(tài)能級(jí)改變，導(dǎo)致光子能量改變，譜線發(fā)生位移，目標(biāo)物質(zhì)的最佳吸收波長(zhǎng)與發(fā)射波長(zhǎng)變化[9-10]。在激發(fā)波長(zhǎng)230nm，吸收波長(zhǎng)296nm條件下響應(yīng)值變小。測(cè)試結(jié)果、測(cè)定值變小，甲醇的電離度小于水，游離態(tài)羥基數(shù)量相對(duì)較少，甲醇作為定容試劑測(cè)定值高于水作為定容試劑測(cè)定值；乙腈不含有游離的羥基，相對(duì)于水、甲醇，產(chǎn)生氫鍵能力弱，在激發(fā)波長(zhǎng)230nm，吸收波長(zhǎng)296nm條件下響應(yīng)值不會(huì)發(fā)生變化，測(cè)定值高，本文選用乙腈作為定容試劑進(jìn)行液相分析。

2.5 超聲波萃取溫度

白鴨絨具有內(nèi)部中腔，表面褶皺、菱結(jié)等結(jié)構(gòu)，使其含有大量殘留目標(biāo)物，萃取溫度低，目標(biāo)物萃取不完全，因此提高超聲波萃取溫度，可以加快目標(biāo)物的萃取，提高萃取效率。實(shí)驗(yàn)研究在30～80℃下，以甲醇為萃取劑，萃取加標(biāo)質(zhì)量濃度均為20mg/kg的OP、OPnEO、NP、NPnEO，根據(jù)在不同萃取溫度下測(cè)定值的變化評(píng)價(jià)溫度對(duì)萃取效果的影響。超聲波萃取溫度對(duì)測(cè)定值的影響見(jiàn)圖2。

圖2 超聲波萃取溫度對(duì)測(cè)定值的影響

溫度影響萃取試劑的分子活躍度，分子活躍越高萃取效果越好。由圖2可知，溫度由30℃升到40℃時(shí)，溫度較低，萃取試劑活躍度低，萃取能力弱，OP、OPnEO、NP、NPnEO的測(cè)定值上升速度慢；升至50℃時(shí)，分子活躍度增加，萃取能力增強(qiáng)，OP、OPnEO、NP、NPnEO的測(cè)定值上升速度加快；溫度繼續(xù)升高，分子活躍度和萃取能力繼續(xù)增強(qiáng)，但目標(biāo)物質(zhì)存在白鴨絨中腔、褶皺、菱結(jié)等處，或以范德華力、氫鍵與羽絨蛋白結(jié)合，萃取困難，OP、OPnEO、NP、NPnEO的測(cè)定值上升速度變慢；在70℃時(shí)達(dá)到頂點(diǎn)，測(cè)定值分別為20.17、19.38、20.97、19.04mg/kg，溫度繼續(xù)升高，OP、OPnEO、NP、NPnEO的揮發(fā)性增強(qiáng)，或羽絨蛋白部分氫鍵斷裂后與目標(biāo)物結(jié)合，降低了目標(biāo)物的測(cè)定值，本文選用70℃超聲波萃取。

2.6 萃取時(shí)間

以甲醇為萃取劑，70℃條件下萃取加標(biāo)白鴨絨，OP、OPnEO、NP、NPnEO加標(biāo)量為20mg/kg，研究10～80min范圍內(nèi)，不同萃取時(shí)間下4種目標(biāo)物的測(cè)定值，根據(jù)測(cè)定值變化評(píng)價(jià)萃取時(shí)間對(duì)萃取效果的影響。超聲波萃取時(shí)間對(duì)測(cè)定值的影響見(jiàn)圖3。

圖3 超聲波萃取時(shí)間對(duì)測(cè)定值的影響

當(dāng)萃取條件一定時(shí)，萃取時(shí)間越久，萃取效果越好。由圖3可知，超聲波萃取時(shí)間由10min增加到30min時(shí)，OP、OPnEO、NP、NPnEO的測(cè)定值近似直線增長(zhǎng)；由于白鴨絨的結(jié)構(gòu)以及目標(biāo)物質(zhì)與羽絨蛋白的結(jié)合導(dǎo)致的萃取困難，使目標(biāo)物測(cè)定值增長(zhǎng)速度變緩；OP、NP的測(cè)定值在60min時(shí)達(dá)到最高，分別為20.78、20.82mg/kg；OPnEO、NPnEO的測(cè)定值在70min時(shí)達(dá)到最高，分別為19.84、19.23mg/kg。隨著萃取時(shí)間增長(zhǎng)，由于目標(biāo)物質(zhì)的揮發(fā)性或羽絨蛋白部分氫鍵斷裂與目標(biāo)物結(jié)合，OP、OPnEO、NP、NPnEO的測(cè)定值降低。萃取60min與70min相比較，OPnEO、NPnEO的測(cè)定值變化較小，所以本文選用超聲波萃取時(shí)間為60min。

3 檢測(cè)方法驗(yàn)證

3.1 線性關(guān)系

配制質(zhì)量濃度為1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0mg/kg標(biāo)準(zhǔn)液，以標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，響應(yīng)面積為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，驗(yàn)證其線性關(guān)系。AP和APEO線性關(guān)系、線性范圍、相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表3。由表3可知，OP、OPnEO、NP、NPnEO分別在0～9、0～5、0～8、0～5mg/kg之間具有線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均超過(guò)0.998，具有良好的線性關(guān)系。

表3 AP和APEO線性關(guān)系、線性范圍、相關(guān)系數(shù)

3.2 最低檢測(cè)限

最低檢測(cè)限是指在規(guī)定方法下測(cè)試出目標(biāo)物的最低分析濃度[7]。本文方法以甲醇作為空白樣，進(jìn)行20次進(jìn)樣，通過(guò)質(zhì)量濃度與響應(yīng)面積的線性關(guān)系計(jì)算出OP、NP、OPnEO、NPnEO的質(zhì)量濃度，根據(jù)下式計(jì)算其最低檢測(cè)限。

CL=Sb+3σ

式中：CL為方法的檢出限，mg/kg；為空白平均值，mg/kg；σ為空白標(biāo)準(zhǔn)偏差。

依照公式計(jì)算可知OP、OPnEO、NP、NPnEO的最低檢測(cè)限分別為0.012、0.018、0.042、0.053mg/kg。

3.3 回收率

在絨子含量80%白鴨絨中分別加入1 mL 2mg/kg的OP、OPnEO、NP、NPnEO，以最優(yōu)因素組合進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)測(cè)試空白樣，進(jìn)行3次平行實(shí)驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。OP、OPnEO、NP、NPnEO回收率分別為96.00%、93.50%、97.00%、101.50%。

表4 方法回收率(n=3)

3.4 精密度

精密度是在規(guī)定的同一條件下進(jìn)行多次測(cè)試，比較多次測(cè)試結(jié)果的偏差度、重現(xiàn)度，是測(cè)試準(zhǔn)確度的基礎(chǔ)條件，以相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差表示測(cè)試結(jié)果的重現(xiàn)性。白鴨絨中分別加入1 mL 3mg/kg的OP、OPnEO、NP、NPnEO，以最優(yōu)因素組合進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)測(cè)試廢液中APEO作為本底質(zhì)量濃度，每個(gè)做3次平行實(shí)驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表5。OP、OPnEO、NP、NPnEO的精密度分別為2.58%、4.06%、1.14%、4.64%。

表5 方法精密度(n=3)

4 樣品測(cè)試

取1 g混合均勻的陽(yáng)性白鴨絨樣品，置于錐形瓶中，以甲醇為萃取試劑，溫度70℃，超聲波萃取60 min，濃縮后乙腈定容，液相色譜進(jìn)樣，進(jìn)行3次平行實(shí)驗(yàn)，OP、OPnEO、NP、NPnEO平均測(cè)試結(jié)果為4.1、37.0、3.1、67.0mg/kg，精密度分別為2.75%、3.28%、2.23%、5.07%，精密度較高，測(cè)試儀器和方法產(chǎn)生誤差較小，該方法具有良好的重現(xiàn)性。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文采用超聲波萃取法萃取含量80%白鴨絨中殘留的烷基酚(AP)、烷基酚聚氧乙烯醚類(lèi)化合物(APEO)。砂芯過(guò)濾裝置，避免細(xì)小絨絲進(jìn)入萃取液；對(duì)萃取后的樣品進(jìn)行擠壓，減少殘留在羽絨中的AP、APEO，提高檢出量；研究適合本方法使用的色譜柱、流動(dòng)相；采用液相色譜熒光光譜法測(cè)定，并對(duì)檢測(cè)過(guò)程中萃取方式、溫度、試劑及定容試劑進(jìn)行優(yōu)化；通過(guò)目標(biāo)物線性關(guān)系、回收率、檢出限精密度等方法進(jìn)行驗(yàn)證方法可行性；根據(jù)最優(yōu)優(yōu)化條件進(jìn)行實(shí)際樣品測(cè)試，表明該方法能用于羽絨中AP、APEO殘留量的測(cè)定，該方法簡(jiǎn)單、可靠，適宜推廣，可為后續(xù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)修訂提供參考。