高效液相色譜法測(cè)定消毒劑中的7種季銨鹽

(上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院，上海 200233)

季銨鹽作為消毒劑被應(yīng)用已有近百年的歷史，已有7代產(chǎn)品[1]。季銨鹽類(lèi)化合物是一類(lèi)陽(yáng)離子表面活性劑，可作為消毒劑、殺蟲(chóng)劑[4]、除草劑和個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品[7]的主要成分被用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、家庭及醫(yī)療行業(yè)。它的結(jié)構(gòu)包括4個(gè)官能團(tuán)共價(jià)連接到一個(gè)帶正電的氮原子上，其中至少一個(gè)官能團(tuán)是長(zhǎng)鏈烷烴，其余的官能團(tuán)是甲基或芐基[8]。

為了規(guī)范季銨鹽類(lèi)物質(zhì)在消毒劑中的使用，衛(wèi)生部辦公廳關(guān)于印發(fā)《食品用消毒劑原料(成份)名單(2009版)》的通知(衛(wèi)辦監(jiān)督發(fā)〔2010〕17號(hào))中列出多種季銨鹽類(lèi)物質(zhì)可用于消毒劑原料。GB 26369-2010《季銨鹽類(lèi)消毒劑衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》[9]中規(guī)定了季銨鹽類(lèi)消毒劑應(yīng)用范圍包括環(huán)境與物品表明、食品加工設(shè)備與器皿、手、皮膚與粘膜等的消毒。對(duì)于手與皮膚的消毒劑，其消毒劑的應(yīng)用液中季銨鹽含量不得超過(guò)5 g/L；對(duì)于粘膜的消毒劑，其消毒劑的應(yīng)用液中季銨鹽含量不得超過(guò)2 g/L。

目前用于消毒劑中季銨鹽含量的測(cè)定方法有滴定法[10]、氣相色譜法[11]、離子色譜法[12]、高效液相色譜法[13]、液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法[14]等。但是滴定法檢出限高，受配方干擾大，且只能測(cè)定組分單一的季銨鹽，或計(jì)算有效成分的總和，不能精確測(cè)定復(fù)配消毒劑中每種季銨鹽成分及含量。氣相色譜法僅適用于300 ℃以下發(fā)生裂解的低相對(duì)分子質(zhì)量季銨鹽，檢測(cè)范圍窄。離子色譜法和液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法的檢出限較低，不適用于常規(guī)含量物質(zhì)的檢測(cè)。本研究將建立準(zhǔn)確、高效的高效液相色譜法，實(shí)現(xiàn)消毒劑中的多種季銨鹽類(lèi)物質(zhì)的同時(shí)測(cè)定。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

二辛基二甲基氯化銨(純度為97.7%)；十二烷基二甲基芐基氯化銨(純度為99%)、十四烷基二甲基芐基氯化銨(純度為98%)、十六烷基二甲基芐基氯化銨(純度為95%)、二癸基二甲基氯化銨(純度為95%)、十二烷基三甲基溴化銨(純度為99%)、十二烷基二甲基-2-苯氧基-乙基溴化銨(純度為97%)；甲酸、三氟乙酸、異丙醇、乙腈為色譜純；甲醇為分析純；超純水由Milli-Q超純水儀生產(chǎn)。

1.2 儀器與設(shè)備

Waters 2695 液相色譜儀，配有蒸發(fā)光散射檢測(cè)器；Wiggens Votex 3000渦旋振蕩儀。

1.3 方法

1.3.1儀器條件

色譜柱：Waters BEH C18 4.6×250 mm，5 μm；流動(dòng)相A為0.1%三氟乙酸溶液，流動(dòng)相B為乙腈，梯度洗脫：0～1分鐘，55%A保持不變；1～25分鐘，55%A線性變化至0%A；25.1分鐘變化至55%A。柱溫：35 ℃；流速：1.0 mL/min；進(jìn)樣量：5 μL；ELSD增益300；漂移管溫度50 ℃；氣體壓力40 psi，噴霧器模式為冷卻。

1.3.2標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

季銨鹽標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(100 mg/mL)：準(zhǔn)確稱取二辛基二甲基氯化銨(DDOC)，十二烷基二甲基芐基氯化銨(12-BAC)、十四烷基二甲基芐基氯化銨(14-BAC)、十六烷基二甲基芐基氯化銨(16-BAC)、二癸基二甲基氯化銨(DDAC)、十二烷基三甲基溴化銨(DTAB)、十二烷基二甲基-2-苯氧基-乙基溴化銨(EDDAB)各1 g于10 mL容量瓶中，加甲醇溶解并定容至刻度，混勻。

季銨鹽標(biāo)準(zhǔn)系列工作液：準(zhǔn)確吸取適量標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，用20%甲醇溶液稀釋得到標(biāo)準(zhǔn)工作液濃度為：50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L、400 mg/L、600 mg/L、800 mg/L、1000 mg/L。

1.3.3樣品前處理

準(zhǔn)確稱取1 g試樣，加20 mL 20%甲醇溶液，渦旋溶解。用20%甲醇溶液轉(zhuǎn)移并定容至50 mL容量瓶中。取部分樣液過(guò)0.22 μm聚四氟乙烯濾膜后進(jìn)樣分析。超出標(biāo)準(zhǔn)曲線的樣品可用20%甲醇溶液稀釋后重新進(jìn)樣分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 色譜條件的優(yōu)化

2.1.1檢測(cè)器的選擇

由于DDOC、DDAC和DTAB沒(méi)有紫外吸收基團(tuán)，因此本實(shí)驗(yàn)采用蒸發(fā)光散射檢測(cè)器(ELSD)這種通用型檢測(cè)器。

2.1.2流動(dòng)性和色譜柱的選擇

文獻(xiàn)報(bào)道中用于季銨鹽分析的色譜柱包括親水色譜柱[15]、氰基柱[16]、陽(yáng)離子交換柱[7]、C18色譜柱[14]、C8色譜柱等。當(dāng)使用親水色譜柱、氰基柱和陽(yáng)離子交換柱時(shí)往往需要使用含鹽緩沖液作為流動(dòng)相，但是流動(dòng)相中的鹽容易導(dǎo)致ELSD檢測(cè)器的噪音升高。所以本實(shí)驗(yàn)選用0.1%三氟乙酸溶液、0.1%甲酸溶液、乙腈作為流動(dòng)性。當(dāng)使用氰基柱作為分離柱時(shí)，以0.1%三氟乙酸溶液、乙腈為流動(dòng)相采用梯度洗脫。7種季銨鹽標(biāo)準(zhǔn)品能完全分離，且峰形對(duì)稱(譜圖未給出)。但在實(shí)際樣品分析時(shí)，在DTAB和DDOC出峰位置存在雜質(zhì)共流出的情況，影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。當(dāng)使用C18作為分離柱時(shí)，上述7種季銨鹽也能完全分離，且在分析實(shí)際樣品時(shí)沒(méi)有干擾，但是各季銨鹽化合物存在一定的拖尾，見(jiàn)圖1。

圖1 7種季銨鹽的液相色譜圖1. DTAB; 2. DDOC; 3. 12-BAC; 4. EDDAB; 5. 14-BAC; 6. DDAC; 7. 16-BAC

實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)使用0.1%三氟乙酸溶液作為流動(dòng)相時(shí)各季銨鹽化合物的峰寬較使用0.1%甲酸溶液作為流動(dòng)相時(shí)窄。所以綜合以上因素，本實(shí)驗(yàn)選用C18色譜柱，并以0.1%三氟乙酸溶液和乙腈作為流動(dòng)相。

2.1.3樣品前處理?xiàng)l件的選擇

季銨鹽類(lèi)物質(zhì)作為一種表面活性劑，溶于水、甲醇、乙腈、異丙醇等溶劑。實(shí)驗(yàn)比較了水、20%甲醇溶液、50%甲醇溶液、乙腈、50%乙腈溶液、異丙醇、50%異丙醇溶液，以及文獻(xiàn)報(bào)道的0.5%甲酸甲醇溶液[7]的提取效果。通過(guò)對(duì)某一含季銨鹽的產(chǎn)品為實(shí)驗(yàn)對(duì)象(不含DTAB)，將上述提取試劑替代1.3.3中的提取試劑進(jìn)行樣品處理后進(jìn)行液相色譜分析，結(jié)果如表1所示。在使用純乙腈和異丙醇為提取試劑時(shí)，有沉淀產(chǎn)生。但從表1可以發(fā)現(xiàn)上述8種提取試劑的提取效果基本無(wú)差別。但是在使用水為提取試劑時(shí)易產(chǎn)生泡沫，不利于后續(xù)的定容步驟，因此最終選擇20%甲醇溶液作為提取試劑。

表1 不同溶劑的提取效率

2.2 線性關(guān)系和定量限

使用標(biāo)準(zhǔn)工作液，按1.3.1進(jìn)行液相色譜分析。以標(biāo)準(zhǔn)工作液濃度為橫坐標(biāo)，季銨鹽峰面積為縱坐標(biāo)制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，采用log-log方程，7種季銨鹽在50 mg/L～1000 mg/L范圍內(nèi)的線性相關(guān)系數(shù)r2≥0.99，見(jiàn)表2。

使用空白基質(zhì)溶液對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行稀釋后進(jìn)樣分析，直至各季銨鹽的響應(yīng)為噪音的10倍左右，作為方法的定量限，見(jiàn)表2。

表2 7種季銨鹽回歸方程、相關(guān)系數(shù)和定量限

2.3 回收率和精密度

在未添加季銨鹽的消毒劑中進(jìn)行低、中、高3個(gè)濃度的加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)。添加的質(zhì)量濃度分別為5 g/kg、20 g/kg和30 g/kg。每個(gè)加標(biāo)水平重復(fù)測(cè)定6次。結(jié)果表明總體回收率在94.8%～101%之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.68%～3.50%之間，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 7種季銨鹽在消毒劑基質(zhì)中的回收率和精密度

2.4 實(shí)際樣品檢測(cè)

用本方法對(duì)市售的7批次消毒劑中季銨鹽含量進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表4。結(jié)果表明，市場(chǎng)上的季銨鹽類(lèi)消毒劑中的大多數(shù)包含2種及以上的季銨鹽，季銨鹽主要以復(fù)配的形式添加在產(chǎn)品中。

表4 市售消毒劑樣品分析

3 結(jié)論

建立了一種使用高效液相色譜法測(cè)定消毒劑中7種季銨鹽的方法。該方法在質(zhì)量濃度為50 mg/L～1000 mg/L范圍內(nèi)相關(guān)系數(shù)≥0.99；定量限為0.3 g/kg～0.5 g/kg；方法在消毒劑空白基質(zhì)中的3個(gè)濃度水平具都有非常好的加標(biāo)回收率和精密度，回收率在94.8%～101%之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.68%～3.50%。使用該方法對(duì)實(shí)際樣品進(jìn)行檢測(cè)。季銨鹽主要以復(fù)配的形式添加在消毒劑產(chǎn)品中，且含量大于GB 26369-2010中的規(guī)定，需將產(chǎn)品按說(shuō)明書(shū)要求進(jìn)行稀釋后再進(jìn)行使用。