超高效液相色譜-飛行時間質(zhì)譜法測定水基膠中甲醛

黃思靜， 汪義杰， 朱 斌， 徐昕榮

(1.華南理工大學分析測試中心，廣東廣州 510640;2.珠江水利科學研究院，廣東廣州 510611)

水基膠是由能分散或能溶解于水中的成膜材料制成的膠粘劑，又稱為水溶性膠粘劑。水溶性膠粘劑主要有水性聚氨酯(APU)、水性丙烯酸、聚醋酸乙烯乳液(PVAc)、EVA等，主要應(yīng)用于木材加工、包裝印刷、織物與制鞋等行業(yè)，在煙草行業(yè)也有應(yīng)用[1]。世界衛(wèi)生組織(WHO)和美國環(huán)境保護局(EPA)均將甲醛列為潛在危險致癌物與重要的環(huán)境污染物，是公認的變態(tài)反應(yīng)源，也是潛在的強致突變物之一[2]。

目前，報道較多且較成熟的甲醛的測定方法主要有分光光度法及高效液相色譜法等[3 - 6]。本文采用超高效液相色譜-飛行時間質(zhì)譜法(UPLC-TOF MS)測定水基膠中甲醛，建立的方法靈敏度高、重復性好、定量準確，能更加快速檢測水基膠中的甲醛。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Agilent1290/Bruker maXis impact超高效液相色譜-高分辨質(zhì)譜聯(lián)用儀(德國，Bruker)；BS 110S 型電子天平(德國，Sartorius)；SPH-401新型微量振蕩器(金壇市國旺實驗儀器廠)；臺式離心機(美國，Denville)。

甲醛-2,4-二硝基苯腙(濃度1.0 mg/mL，美國AccuStandard公司)。乙腈(色譜純，德國Merck公司)；H3PO4(分析純，國藥集團化學試劑有限公司)；衍生化試劑2,4-二硝基苯肼(分析純，國藥集團化學試劑有限公司)。準確稱取0.1 g 2,4-二硝基苯肼固體于1 000 mL棕色容量瓶中，加入6 mL H3PO4后，用乙腈定容。實驗用水為去離子水。

1.2 樣品制備

稱取0.5 g試樣(精確至0.1 mg)于50 mL具塞三角瓶中，加入25.0 mL去離子水后，置于振蕩器上振蕩提取15 min。準確移取5.0 mL提取液至離心管中，常溫下12 000 r/min離心20 min，靜置后，準確移取1 mL上層清液于10 mL容量瓶中，加入1 mL衍生化試劑后用乙腈定容，放置15 min進行衍生化。然后用有機濾膜(0.22 μm) 過濾，濾液待UPLC-TOF MS分析，同時做空白實驗。

1.3 分析條件

色譜條件：ZORBAX RRHD SB-C18色譜柱(50×2.1 mm，1.8 μm)，柱溫25 ℃，流動相A：水，流動相B：乙腈；梯度洗脫程序：0～1.0 min，70%A;1.0～2.0 min，70%～20%A;2.0～4.0 min，20%A;4.0～5.0 min，20%～70%A，5.0～6.0 min，70%A；流速0.2 mL/min；進樣量：5.0 μL；檢測波長：352 nm。

質(zhì)譜條件：電噴霧離子源(ESI)，離子化方式：正離子模式；噴霧電壓：3 500 V；載氣溫度：180 ℃；載氣流量：8.0 L/min。

2 結(jié)果與討論

2.1 提取條件

甲醛易溶于水，水基膠樣品可用去離子水提取。參考《煙用水基膠 甲醛的測定 高效液相色譜法》(YC/T 332-2010)[7]，稱取0.5000 g樣品至50 mL具塞三角瓶中，加入25 mL去離子水，分別振蕩10、15、20、25、30 min，結(jié)果表明振蕩提取10 min后，甲醛含量即達到最大。實驗選擇振蕩提取15 min。

2.2 衍生條件

樣品振蕩提取后，準確移取1 mL上清液于10 mL容量瓶中，加入1.0、2.0、3.0、4.0 mL衍生試劑，用乙腈定容后進行衍生反應(yīng)。實驗發(fā)現(xiàn)，衍生劑如果用量過大會導致衍生物峰高過高或衍生物沉淀析出。根據(jù)不同樣品中甲醛含量的高低需要調(diào)節(jié)衍生試劑的加入量。正常情況下，該實驗中選擇加入1.0 mL衍生劑即可滿足大部分樣品的需要，如果在測試過程中出現(xiàn)衍生劑峰面積過小的情況，則需要加大衍生劑的含量。另外，還實驗了衍生反應(yīng)時間。分別反應(yīng)5、10、15、20、25 min后進行測定，發(fā)現(xiàn)衍生10 min后甲醛含量已達到最大值，且基本趨于穩(wěn)定。實驗選取衍生反應(yīng)時間為15 min，以使樣品充分反應(yīng)。

2.3 色譜-質(zhì)譜條件優(yōu)化

圖1 甲醛-二硝基苯腙標準物質(zhì)(a)和樣品(b)的色譜圖Fig.1 Chromatograms of formaldehyde-2,4-dinitrophenyl hydrazone standard(a) and sample(b)

圖2 甲醛-2,4-二硝基苯腙化合物的質(zhì)譜圖Fig.2 The mass spectrum of formaldehyde-2,4-dinitrophenylhydrazone

對甲醛-二硝基苯腙進行UPLC分析，從二極管陣列檢測器在190～400 nm波長掃描所得紫外光譜圖(圖略),甲醛-二硝基苯腙在352、360、372 nm處都有較好的吸收峰，但是在352 nm處響應(yīng)值最大。實驗采用常用的乙腈-水流動相進行梯度洗脫，當乙腈的體積比為80%時，甲醛-二硝基苯腙出峰時間為3.38 min，6.00 min內(nèi)即可完成數(shù)據(jù)采集。圖1為標準物質(zhì)和樣品的色譜圖。圖1a中峰1是標準物質(zhì)的色譜峰，圖1b中峰1是樣品中甲醛-二硝基苯腙的色譜峰。

甲醛衍生化后的衍生物為甲醛-2,4-二硝基苯腙，對其進行正、負離子模式掃描，結(jié)果顯示在正離子模式下，m/z211.05 為該化合物的分子離子峰，也是最強峰，其正離子模式下質(zhì)譜圖見圖2。在EIC(Extracted Ion Chromatogram)模式下，優(yōu)化質(zhì)譜儀的參數(shù)，發(fā)現(xiàn)甲醛-2,4-二硝基苯腙保留時間為3.52 min。

2.4 工作曲線和檢出限

準確移取一定量的1.0 mg/L甲醛-2,4-二硝基苯腙溶液至容量瓶中，用乙腈定容，并且梯度稀釋，配制5個不同濃度的標準溶液，分別取標準溶液上機測定。檢測甲醛的線性范圍為0.0146～8.93 mg/L，線性相關(guān)系數(shù)r2=0.9990。按3倍信噪比(S/N)計算檢出限為0.5 mg/kg。

2.5 回收率和精密度

選擇一個濃度合適的水基膠樣品，加入甲醛-2,4-二硝基苯腙標樣濃度為1.02、6.40、40.0 mg/L(相當于甲醛濃度是0.146、0.914和5.71 mg/kg)，分別進行8次平行測定，結(jié)果見表1。相對標準偏差(RSD)均小于10%，回收率為94.43%～105.27%，說明方法有較好的精密度和準確度。

表1 甲醛的回收率及相對標準偏差(n=8)

2.6 樣品測定

取6個水基膠樣品S1～S6，按照實驗方法進行分析測定，測得甲醛含量分別為13.20、5.80、25.70、11.00、1.80、9.20 mg/kg，可見甲醛均有不同程度的檢出，個別樣品甲醛含量較高。

3 結(jié)論

本文采用超高效液相色譜-飛行時間質(zhì)譜法測定水基膠中的甲醛。該方法測定甲醛線性范圍0.0146～8.93 mg/L，線性相關(guān)系數(shù)r2=0.9990，檢出限為0.5 mg/kg。建立的方法具有快速高效、精密度高、準確度好等優(yōu)點，適合于水基膠中甲醛的測定。