高效液相色譜法同時(shí)測(cè)定無(wú)紡布中的丙烯酸、巴豆酸和衣康酸

劉永玉

(福建紫金礦冶測(cè)試技術(shù)有限公司廈門分公司，福建 廈門 361101)

丙烯酸類物質(zhì)是一類不飽和的有機(jī)酸化合物，它們的分子內(nèi)含有與羧基共軛的碳-碳雙鍵結(jié)構(gòu)，因此可以進(jìn)行均聚或者共聚，同時(shí)還可以與其它醇類物質(zhì)進(jìn)行酯化，從而衍生形成各種功能性的丙烯酸工業(yè)產(chǎn)品，成為當(dāng)代化工領(lǐng)域中一類非常重要的化工中間體[1]。丙烯酸類化合物所形成的樹脂等高分子材料，被廣泛用于粘合劑、涂料、樹脂等行業(yè)，隨著其性能的不斷開發(fā)，丙烯酸類物質(zhì)還可以用于制藥、紡織、造紙、化纖、以及塑料包裝材料和水處理等工業(yè)方面，具有越來(lái)越廣泛的應(yīng)用前景[2-3]。

然而，丙烯酸、衣康酸和巴豆酸作為常見的含丙烯酸結(jié)構(gòu)單元的物質(zhì)，當(dāng)以它們?yōu)榫酆显仙a(chǎn)無(wú)紡布時(shí)，部分未發(fā)生聚合的殘留單體會(huì)殘留在無(wú)紡布中，這些未聚合的殘留在使用或廢棄過(guò)程中，會(huì)緩慢遷移出來(lái)，從而污染水體、土壤環(huán)境，以及各類消費(fèi)品和食品[4]。歐盟相關(guān)法規(guī)規(guī)定，食品接觸材料中規(guī)定丙烯酸的遷移限量為6.0 mg/kg[5]；我國(guó)也規(guī)定規(guī)定工作場(chǎng)所中丙烯酸的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)TWA為6 mg/m3[6]。因此，建立無(wú)紡布中丙烯酸類化合物的檢測(cè)方法具有重要的意義，從而保護(hù)消費(fèi)者的健康安全。

對(duì)于上述三種含丙烯酸結(jié)構(gòu)化合物，已有部分檢測(cè)方法報(bào)道，如氣相色譜法、紫外分光光度法以及氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法等[6-14]。例如，2014年，劉蘭[10]課題組測(cè)定了土曲霉發(fā)酵液中的衣康酸含量，在利用高效液相色譜法能達(dá)到很好的準(zhǔn)確度和較低的檢出限。2016年，張朝陽(yáng)[11]課題組報(bào)道了卡波姆共聚物中丙烯酸殘留量的高效液相色譜測(cè)定方法，結(jié)果表明其在一定濃度內(nèi)線性關(guān)系良好(R2=0.9996)，方法平均回收率高達(dá)93%。2018年，胡新功課題組[12]在報(bào)道了食品包裝材料中巴豆酸的檢測(cè)方法，同樣具有良好的線性(R2>0.99)和回收率(86%～116%)，其檢出限低達(dá)0.5 mg/L。

雖然對(duì)于丙烯酸類物質(zhì)的檢測(cè)研究已有不少報(bào)道，然而目前對(duì)于無(wú)紡布中三種物質(zhì)的檢測(cè)尚未見報(bào)道。因此，建立一種同時(shí)檢測(cè)無(wú)紡布中丙烯酸、衣康酸和巴豆酸的研究方法，能夠在實(shí)際質(zhì)量監(jiān)控中進(jìn)行高效檢測(cè)，避免單獨(dú)逐一測(cè)試，從而提高檢測(cè)效率，節(jié)約資源，具有很好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 儀器與試劑

儀器：水，用超純水制備(Millipore)；移液槍(Sartorius)；高效液相色譜儀，Agilent 1100，配紫外檢測(cè)器(美國(guó)安捷倫)；紫外分光光度計(jì)(美國(guó)安捷倫)；超聲儀(上?？茖?dǎo))。

試劑耗材：丙烯酸、巴豆酸、衣康酸均為分析純，磷酸為色譜純，以上均購(gòu)自安耐吉；正己烷為農(nóng)殘級(jí)，乙酸乙酯、乙腈、甲醇均為色譜純，以上均購(gòu)自上海安譜；尼龍濾膜針式過(guò)濾器購(gòu)自上海安譜。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

分別準(zhǔn)確稱取0.5 g(精確到0.1 mg)丙烯酸、巴豆酸、衣康酸三種丙烯酸化合物加入三個(gè)100 mL容量瓶中，加水溶解后用水定容，然后分別移取50 μL上述三種單標(biāo)加入100 mL容量瓶中，用水定容，此為三種混標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，置于4 ℃下避光保存。系列標(biāo)準(zhǔn)溶液由混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液用水稀釋而得。

1.3 樣品前處理

取一定的代表性樣品，將試樣剪成小于1×1 cm的小塊，準(zhǔn)確稱取1 g(精確至0.1 mg)試樣兩份，供平行測(cè)定使用。將樣品放置于100 mL具塞錐形瓶中，加入10毫升超純水，在室溫下超聲提取30 min，然后過(guò)0.45 μm濾膜后供高效液相色譜測(cè)定。

1.4 分析方法

色譜柱：選擇Agilent ZORBAX SB-C18(4.0 μm, 4.6 mm×250 mm)；流動(dòng)相：初始流動(dòng)相為5%乙腈和95%的磷酸水溶液(v/v=0.04%)；進(jìn)樣量：20 μL；流速：1.00 mL/min；柱溫：40 ℃；檢測(cè)波長(zhǎng)：205 nm；梯度洗脫條件見表1。

表1 流動(dòng)相的梯度洗脫條件

2 結(jié)果與討論

2.1 提取溶劑的選擇

我們通過(guò)制備陽(yáng)性樣品進(jìn)行提取實(shí)驗(yàn)，考察了正己烷、甲醇、乙腈、水以及乙酸乙酯五種不同的溶劑對(duì)陽(yáng)性樣品無(wú)紡布中目標(biāo)物的單次提取效果，結(jié)果表明水的提取效果最好；甲醇和乙腈也能有效提取，但上機(jī)測(cè)試顯示色譜峰形不佳；乙酸乙酯和正己烷提取效率較低，因此確定采用水作為提取溶劑。

2.2 提取方式、提取時(shí)間和提取次數(shù)的選擇

接下來(lái)我們以水為提取溶劑，考察了陽(yáng)性無(wú)紡布中目標(biāo)化合物在索氏提取和超聲提取兩種不同提取方式下的提取效果，結(jié)果表明，索氏提取效果略高于超聲提取，但是需要的時(shí)間很長(zhǎng)且容易造成交叉污染，考慮到操作的簡(jiǎn)便性及實(shí)驗(yàn)效率，最終采用超聲作為本方法的提取方式。

確定了提取方式之后，我們考察了在超聲條件下的提取時(shí)間，我們考察了15 min，30 min，45 min，60 min四個(gè)提取時(shí)間的檢測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)果表明15 min時(shí)部分待測(cè)目標(biāo)尚未提取完全，而30 min之后各目標(biāo)物含量基本沒有變化，因此選擇30 min為最佳提取時(shí)間。

確定上述條件后，考察不同的提取次數(shù)，結(jié)果表明第二次提時(shí)目標(biāo)物的含量小于總殘留量的2%，說(shuō)明經(jīng)過(guò)第一次提取，已基本提取完全，考慮到水不易濃縮會(huì)影響靈敏度，以及操作的簡(jiǎn)便性，我們最終將提取次數(shù)確定為一次。

2.3 檢測(cè)波長(zhǎng)、色譜柱和流動(dòng)相的選擇

通過(guò)紫外分光光度計(jì)分別測(cè)定衣康酸，丙烯酸，巴豆酸三種物質(zhì)的紫外吸收光譜圖。分析譜圖可知，各物質(zhì)的最強(qiáng)紫外吸收峰分別如下：衣康酸為195 nm，丙烯酸為200 nm，巴豆酸為209 nm。綜合考慮流動(dòng)相的截止波長(zhǎng)以及檢出限的要求，我們選擇205 nm作為本實(shí)驗(yàn)的最佳吸收波長(zhǎng)，并選擇乙腈和水為流動(dòng)相；對(duì)于色譜柱的選擇，我們發(fā)現(xiàn)采用常規(guī)C18即可滿足要求。在檢測(cè)過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)如果用純水和乙腈為流動(dòng)相，各物質(zhì)的色譜峰形很差，可能原因是酸類物質(zhì)在流動(dòng)相中發(fā)生了部分電離，為了改善峰形，我們進(jìn)行了酸度調(diào)節(jié)，結(jié)果表明當(dāng)采用乙腈-0.05%磷酸水溶液(v/v=0.05%)三種化合物均能得到很好的峰形；此外，由于三種物質(zhì)在色譜柱上的保留時(shí)間差異較大，為了提高檢測(cè)效率，同時(shí)降低方法檢出限，我們采用梯度洗脫進(jìn)行分離，最終衣康酸，丙烯酸，巴豆酸均能很好地進(jìn)行分離檢測(cè)，整個(gè)分析時(shí)間不超過(guò)15分鐘，其高效液相色譜圖如圖1所示。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)溶液中三種丙烯酸類化合物的高效液相色譜圖

2.4 方法檢出限和限性范圍和精密度實(shí)驗(yàn)

將混標(biāo)逐級(jí)稀釋，配成一系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，濃度范圍為1.0，2.0，5.0，10，20，50 mg/kg，在選定的色譜條件下進(jìn)行測(cè)定，以各目標(biāo)化合物的濃度為橫坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的峰面積為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，三種物質(zhì)的相關(guān)系數(shù)在0.9991～0.9999之間，結(jié)果表明在1.0～50 mg/kg范圍內(nèi)線性良好。對(duì)空白無(wú)紡布進(jìn)行添加實(shí)驗(yàn)，以3倍信噪比估算所對(duì)應(yīng)目標(biāo)物的檢出限，10倍信噪比估算定量限，結(jié)果表明，衣康酸的檢出限為0.30 mg/kg，定量限為0.9 mg/kg；丙烯酸的檢出限為0.33 mg/kg，定量限為1.0 mg/kg；巴豆酸的檢出限為0.20 mg/kg，定量限為0.60 mg/kg。采用上述方法，對(duì)陰性樣品進(jìn)行加標(biāo)實(shí)驗(yàn)，對(duì)樣品添加低、中、高三個(gè)水平分別為1.0 mg/kg、5.0 mg/kg、50 mg/kg。每個(gè)含量平行測(cè)定6次，重復(fù)試驗(yàn)，結(jié)果表明回收率在88%～96%之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)在1.8%～8.7%之間，具體結(jié)果見表2。

表2 回收率及RSD

3 結(jié) 論

本研究建立了采用高效液相色譜同時(shí)檢測(cè)無(wú)紡布中丙烯酸、巴豆酸和衣康酸三種化合物的方法，該方法樣品前處理操作簡(jiǎn)便，定量可靠，靈敏度能滿足法律法規(guī)的限量要求，能夠有效地幫助企業(yè)和政府機(jī)構(gòu)對(duì)相關(guān)產(chǎn)品中三種物質(zhì)的殘留量進(jìn)行檢驗(yàn)監(jiān)管。