固相萃取/超高效液相色谱法测定纺织品中14种紫外吸收剂

张晓利，刘伟红，吴洁珊

( 1.广东检验检疫技术中心,广东 广州 510623；2.深圳天祥质量技术服务有限公司



固相萃取/超高效液相色谱法测定纺织品中14种紫外吸收剂

张晓利1*，刘伟红1，吴洁珊2

( 1.广东检验检疫技术中心,广东 广州 510623；2.深圳天祥质量技术服务有限公司

广州分公司，广东 广州 510663)

建立了固相萃取(SPE)净化，超高效液相色谱(UPLC)同时测定纺织品中14种二苯甲酮类(BPs)和苯并三唑类(BZTs)紫外吸收剂的分析方法。样品以甲醇-四氢呋喃超声提取，提取液经ENVI-Carb固相萃取柱净化后，在C18色谱柱和乙腈-0.1%甲酸水流动相下梯度洗脱分离，二极管阵列检测器测定。结果表明，14种紫外吸收剂在0.1～50 mg/L浓度范围内线性关系良好，相关系数均大于0.999；方法检出限为1～5 mg/kg；阴性涤纶和腈纶样品在3个加标水平下的平均回收率(n=6)为81.5%～99.1%，相对标准偏差(RSD)为2.8%～7.5%。该方法简单快速，回收率和精密度良好，适用于纺织品中14种紫外吸收剂的同时测定。

紫外吸收剂；纺织品；超高效液相色谱法；固相萃取

太阳光中的紫外线会辐射损伤人体皮肤，也会导致各种材料老化和性能恶化。紫外吸收剂(UV absorbers，UVAs)可以吸收有害的高能量紫外线并将其转换为无害的热能、化学能和光能等释放，被广泛应用于防紫外织物、化妆品和塑料制品等，以达到保护人体健康或提高产品性能的目的[1]。紫外吸收剂种类较多，其中二苯甲酮类(BPs)紫外吸收剂因在整个紫外区具有较强的吸收作用，是目前应用最广泛的一类；苯并三唑类(BZTs)紫外吸收剂因稳定性好、吸收效率高而具有较高的商业价值[1-3]。但BPs可影响动物体内的雌激素水平，甚至有致癌作用[4-6]。BZTs紫外吸收剂UV-320和UV-328具有持久性、生物累积性和毒性，被欧盟列入第12批高关注物质(SVHC)清单[7]。近年来，由于环境污染导致臭氧层被破坏，紫外吸收剂在防紫外织物等工业产品中的应用量日益增加，同时由于不合理的使用和排放，导致紫外吸收剂在环境中蓄积，成为污染生态环境的因素之一，直接或间接影响人体健康[6,8]，造成恶性循环；另外，防紫外织物中的紫外吸收剂也可能与皮肤接触而迁移进入人体，增加危害风险。国际上对紫外吸收剂造成的环境污染和人体健康危害问题也愈加关注，纷纷制定了相关政策，如我国《化妆品卫生规范》(2007年版)[9]对防晒化妆品中紫外吸收剂的种类和用量进行了限制；我国GB9685-2008[10]和欧盟(EU)No 10/2011[11]均列出了食品接触塑料制品中允许使用的紫外吸收剂及部分特定迁移限量，如规定UV-9的特定迁移量为6.0 mg/kg，UV-326和UV-327的特定迁移量均为30.0 mg/kg。目前虽尚未见对防紫外织物中紫外吸收剂限制的相关规定，但从环境污染和人体安全角度考虑，为避免因追求防紫外效果而滥用紫外吸收剂，防紫外织物中紫外吸收剂的使用情况、质量控制等均应引起高度重视，而建立防紫外织物中紫外吸收剂的有效检测方法是准确监控相关情况的前提。

在已报道的文献中，紫外线吸收剂的检测方法有液相色谱法[12-16]、液相色谱-串联质谱法[17-19]、气相色谱-质谱法[18]等，且主要以液相色谱法为主；研究基质多为化妆品[15-17]、食品接触材料及食品模拟物[12-13,18]、环境样品[14,19]等。但上述报道均未涉及纺织品基质。鉴于纺织品中紫外吸收剂的添加量一般较高，液相色谱的灵敏度已可满足检测要求，因此，本研究以纺织、塑料等工业常用的BPs和BZTs紫外吸收剂[1-3]为待测目标物，应用固相萃取(SPE)净化技术和超高效液相色谱仪(UPLC)，探索了前处理提取净化条件，优选出合适的洗脱分离条件和定性条件，建立了同时测定纺织品中14种BPs和BZTs紫外吸收剂的分析方法。

1 实验部分

1.1 仪器、试剂与材料

超高效液相色谱系统(Waters Acquity UPLC system)，配二极管阵列检测器(DAD，美国Waters公司)。MS2 Minshaker涡旋振荡器(德国IKA公司)，KQ-500E超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)，N-EVAP 112水浴氮吹仪(美国OA公司)。ENVI-Carb固相萃取柱(Supelclean，500 mg/6 mL；临用前用12 mL甲醇活化平衡)。

14种紫外吸收剂(UVAs)标准品：UV-0(CAS 131-56-6)，UV-9(CAS 131-57-7)，UV-12(CAS 131-54-4)，UV-71(CAS 2240-22-4)，UV-329(CAS 3147-75-9)，UV-326(CAS 3896-11-5)，UV-327(CAS 3864-99-1)，UV-234(CAS 70321-86-7)，UV-320(CAS 3846-71-7)，UV-328(CAS 25973-55-1)，UV-284(CAS 4065-45-6)，UV-2(CAS 131-55-5)，UV-24(CAS 131-53-3)，UV-531(CAS 1843-05-6)，纯度均大于97%，购自百灵威科技有限公司。甲醇、乙腈、四氢呋喃、甲苯(色谱纯，美国Fisher公司)。

分别准确称取适量的标准品。其中UV-0，UV-9，UV-12，UV-284，UV-2，UV-24和UV-531用甲醇溶解后定容，配成相应的单标储备液；UV-71，UV-234，UV-320，UV-326，UV-327，UV-328和UV-329用少量四氢呋喃溶解、甲醇定容，配成相应的单标储备液。分别吸取适量的单标储备液，用甲醇逐级稀释成浓度均为100 mg/L的14种化合物混合标准溶液，均置于4 ℃冰箱保存。临用时，用甲醇稀释成所需浓度的系列混合标准工作液。

分析样品：共27个布料样品，其中涤纶11个、腈纶10个、绵纶6个。

自制含紫外吸收剂的样品：按照抗紫外纺织品的实际后整理工艺，用含UV-9和UV-327的抗紫外助剂对阴性涤纶样品进行浸泡、水洗和热定型等加工处理，处理后的样品用于实验条件的优化。

1.2 样品处理

称取1.0 g样品(精确至0.01 g)于100 mL锥形瓶中，加入25 mL甲醇-四氢呋喃(8∶2，体积比)混合液，超声1 h，过滤，取1.0 mL滤液加至已活化平衡的ENVI-Carb固相萃取小柱，待液体全部流出后，用5 mL甲醇淋洗，弃去流出液，再用5 mL甲苯-乙腈(3∶1，体积比)混合液洗脱，接收全部洗脱液，置于40 ℃水浴氮吹浓缩至干，用甲醇定容至1.0 mL，涡旋混匀，过0.22 μm PTFE滤膜，滤液供UPLC测定。

1.3 UPLC-DAD检测条件

色谱柱：Phenomenex kinetex C18色谱柱(100 mm×3.0 mm，2.6 μm)；流动相：A为0.1%(体积分数)甲酸水，B为乙腈；流速为0.3 mL/min；梯度洗脱程序：0.0～5.0 min，30%～80% B；5.0～6.0 min，80%～100% B；6.0～12.0 min，100% B；12.0～12.1 min，100%～30% B；12.1～14.0 min，30% B。柱温：35 ℃；进样量：5 μL；检测波长为340 nm。

图1 UV-2和UV-327的紫外光谱图Fig.1 UV spectra of UV-2 and UV-327

图2 14种化合物的色谱图Fig.2 Chromatogram of 14 analytes1.UV-284;2.UV-2;3.UV-0;4.UV-24;5.UV-12;6.UV-9;7.UV-71;8.UV-531;9.UV-329 ;10.UV-326;11.UV-234;12.UV-320;13.UV-327;14.UV-328

2 结果与讨论

2.1 检测波长的确定

用UPLC分别对14种待测物单标溶液进样检测，获得各待测物在200～400 nm范围内的紫外光谱图。UV-0等7种BPs约在285 nm和340 nm处表现出主要吸收峰，不同化合物在两个波长处的吸收强度稍有差异；UV-71等7种BZTs的紫外吸收光谱图类似，均在约310 nm和345 nm处表现出明显的吸收，且345 nm处的吸收稍强。典型的BPs类紫外吸收剂UV-2和BZTs类紫外吸收剂UV-327的紫外吸收光谱图如图1所示。为了方便操作和获得较高的检测灵敏度，实验确定14种紫外吸收剂的检测波长为340 nm。

2.2 色谱分离条件的优化

14种UVAs的极性差异较大，UV-284含有磺酸基团，水溶性好，极性大；UV-328极性较小；其余化合物极性介于两者之间。14种化合物的良好分离是实现液相色谱同时检测的前提。以常用的C18色谱柱作为分离柱，考察了乙腈-水和乙腈-0.1%甲酸水2组流动相体系对14种待测物的分离情况。实验发现，由于UV-284在水中呈离子状态，在乙腈-水体系中几乎无保留，且色谱峰拖尾；而在酸性体系中，UV-284呈分子状态，可实现较好保留，且色谱峰尖锐、对称。因此，实验选用乙腈-0.1%甲酸水作为流动相体系，并对洗脱梯度等分离条件进行优化。

为使极性相对较大的待测物能够获得较好的保留和分离，选择较大比例水相(70%)作为初始梯度，以较低的流速(0.3 mL/min)进行缓慢梯度洗脱，在此条件下，UV-284，UV-2，UV-0，UV-24，UV-12和UV-9获得了良好的保留和分离；上述6种待测物流出后将有机相变换为100%乙腈并保持6 min，以缩短弱极性待测物的保留时间，避免弱极性待测物因保留时间长而出现色谱峰展宽，从而影响分离度和响应值。在优化的梯度洗脱条件(如“1.3”所示)下，14种待测物在11 min内获得了良好的峰形、分离度和合适的保留时间，待测物标准溶液的色谱图见图2。

2.3 前处理条件的优化

防晒布料一般是在纤维加工时添加防晒助剂或通过在织物表面涂层等方式制成，检测时需采用适当的方法将紫外吸收剂提取出。考虑到紫外吸收剂与纤维的结合方式，以及BPs和BZTs两类待测紫外吸收剂的结构特性，选取实验室常用、效率高的超声提取方式，并考察了甲醇、甲醇-四氢呋喃(8∶2)、甲醇-四氢呋喃(6∶4)作为提取溶剂的提取效果。称取1.0 g自制含紫外吸收剂的样品，加入250 μL浓度为100 mg/L的不含UV-9和UV-327的混合标准溶液，放置4 h后，加入不同提取溶剂超声提取1 h，考察14种待测物的提取率，结果如图3所示。可见采用甲醇-四氢呋喃二元提取溶剂的提取效果优于甲醇(其中UV-9和UV-327以甲醇-四氢呋喃(6∶4)提取获得的峰面积为100%，另外2种提取剂与之对比计算)，不同比例的甲醇-四氢呋喃二元体系的整体提取效果相差不大，但鉴于甲醇-四氢呋喃(6∶4)中四氢呋喃的添加比例较高，导致部分待测物在后续的固相萃取淋洗步骤中流出，影响净化回收率，故本实验选用甲醇-四氢呋喃(8∶2)混合液作为最佳提取溶剂。

图3 甲醇和不同比例的甲醇-四氢呋喃混合体系的萃取效果对比Fig.3 Comparison of extraction effect of methanol and different proportions of methanol-tetrahydrofuran

为保证充分提取，对超声提取时间(30，40，50，60 min)进行优化。采用自制含紫外吸收剂UV-9和UV-327的样品，并添加其余12种紫外吸收剂混合标准溶液，放置吸附后进行考察。结果表明：14种待测物达到提取平衡的时间不尽相同，但均在50 min 后达到提取回收平衡，鉴于不同样品加工方式不同，紫外吸收剂与纤维结合的牢固程度可能会不同，为使方法具有更好的适用性，选择超声提取时间为60 min。

色彩鲜艳的布料对紫外线具有较大的隔离率，防晒织物一般会添加厚重色彩的染料，此外，纺织品加工生产中也会添加很多助剂，这些染料和助剂在提取过程中会被共提取，若提取液不经净化直接进液相色谱检测，易污染仪器和色谱柱，也可能对检测结果造成干扰，因此实验考虑以固相萃取方式进行净化。对比了HLB(Waters，200 mg/3 mL)、C18(CNW，200 mg/3 mL)和ENVI-Carb(Supelclean，500 mg/6 mL)固相萃取柱的净化效果。以在阴性紫黑色涤纶样品提取液中添加14种待测物标准溶液的方式进行试验，3根固相萃取柱的上样量均为1.0 mL，分段收集流出液进行检测。结果发现，可能由于上柱溶液为纯有机溶剂，HLB小柱在上样流出液中已检出大部分待测化合物；而C18小柱可能由于其柱填料的高度约有2.0 mL柱容体积，在上样流出液中未检出待测化合物，但在随后2 mL甲醇淋洗液中检出14种待测物，且除色净化效果不明显；ENVI-Carb小柱，在上样流出液和5 mL甲醇淋洗液中均未检出待测物，但在5 mL甲苯-乙腈(3∶1)洗脱液中检出14种待测物，回收率达80%～100%，且样液澄清透明，除色净化效果好，这是因为ENVI-Carb小柱的填料为石墨化碳黑，具有较好的吸附色素效果，且可通过π-π作用力对含苯环的待测物产生较强的吸附，甲醇淋洗可以除去无吸附和吸附力较弱的一些助剂杂质，最后采用含甲苯的溶剂取代石墨化碳黑吸附位点上的待测物，实现待测物的洗脱，实际样品色谱图显示目标峰无杂质干扰。因此，选择以ENVI-Carb小柱对提取液进行固相萃取净化，可有效除去染料和其它杂质的污染和干扰。

2.4 线性关系、方法检出限及定量下限

按照优化的仪器条件检测浓度为0.1～50 mg/L的系列混合标准工作液，以各待测物的峰面积为纵坐标(y)，相应的质量浓度为横坐标(x，mg/L)绘制标准曲线。以最低浓度标准溶液进行考察，根据3倍信噪比(S/N=3)计算仪器检出限；结合前处理稀释倍数(25倍)和回收率情况计算方法检出限(LOD)，以S/N=10计算得到方法定量下限(LOQ)。14种待测物的保留时间、线性范围、回归方程、相关系数(r)、LOD和LOQ见表1。结果表明，14种待测物在相应的浓度范围内线性关系良好，相关系数均大于0.999；LOD为1～5 mg/kg，LOQ为4～17 mg/kg，方法的灵敏度满足微量和常量检测的要求。

表1 14种化合物的保留时间、线性范围、线性方程、相关系数、方法检出限及定量下限

Table 1 Retention times(RT),linear ranges,linear equations,correlation coefficients(r),the method detection and quantitation limits(LOD and LOQ) of 14 analytes

AnalyteLinearrange(mg/L)LinearregressionrLOD(mg/kg)LOQ(mg/kg)RT(min)UV-28405～50y=17358x-2651509990517199UV-201～20y=54364x-342720999814279UV-001～20y=69611x+93820999314416UV-2401～20y=55938x-388970999114462UV-1201～20y=46778x-266440999114515UV-901～20y=65861x-520980999614559UV-7101～20y=45972x-47000999314660UV-53101～20y=37865x-109650999714922UV-32901～50y=38160x-177400999914952UV-32602～50y=38628x-170760999527992UV-23402～50y=26523x-1682309995271008UV-32001～50y=37402x-1311509996141025UV-32702～50y=24604x-396609997271071UV-32802～50y=17933x-311909996271086

2.5 方法回收率、精密度及实际样品检测

选取阴性纺织品涤纶(Polyester)和腈纶(Polyacrylonitrile fiber)样品各1个，分别进行低、中、高3个水平的加标回收实验，回收率与精密度结果见表2。在加标浓度范围内，14种化合物的平均回收率为81.5%～99.1%，相对标准偏差(RSD)为2.8%～7.5%，表明方法具有良好的回收率与精密度。

表2 14种化合物的回收率及相对标准偏差(n=6)

Table 2 Recoveries and RSDs of 14 analytes(n=6)

AnalyteAdded(mg/kg)PolyesterPolyacrylonitrilefiberRecovery(%)RSD(%)Recovery(%)RSD(%)UV-28417，170，1700815，834，85675，65，60820，849，84169，71，52UV-24，40，400853，905，88264，48，49931，897，87167，51，50UV-04，40，400891，920，91162，43，48863，934，91571，52，57UV-244，40，400872，952，90352，33，41876，954，92053，39，45UV-124，40，400865，943，90559，40，36872，961，91555，35，43UV-94，40，400905，961，93249，36，53911，955，92753，37，40UV-714，40，400895，991，95058，43，45900，978，94243，32，39UV-5314，40，400908，953，92748，45，46888，962，91649，43，52UV-3294，40，400901，978，95344，28，35907，982，95141，32，37UV-3267，70，700920，956，94535，37，44914，964，94238，30，35UV-2347，70，700952，945，93345，32，31925，970，96440，36，34UV-3204，40，400877，962，91947，29，44892，971，94045，42，28UV-3277，70，700902，980，94653，40，37889，959，96347，38，35UV-3287，70，700913，959，94546，42，34903，965，93540，39，41

采用本方法测定了27个布料样品，均未检出14种待测紫外吸收剂，可能是由于这些样品添加了其它种类紫外吸收剂或是采用无机紫外屏蔽剂等方式实现抗紫外效果。

3 结 论

本文建立了纺织品中14种紫外吸收剂的固相萃取/超高效液相色谱测定方法。根据纺织品的基质特性以及14种紫外吸收剂的物化性质，优化获得了合适的提取和净化条件，采用梯度洗脱方式使14种紫外吸收剂获得了良好的色谱分离和合适的保留时间。方法学考察表明，方法检出限、回收率、精密度等技术指标均较好，能够满足检测要求，可为同时检测纺织品中14种极性差异较大的BPs和BZTs紫外吸收剂提供准确高效的分析方法。

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Determination of 14 Kinds of Ultraviolet Absorbers in Textiles by Solid Phase Extraction Combined with Ultra-high Performance Liquid Chromatography

ZHANG Xiao-li1*,LIU Wei-hong1，WU Jie-shan2

( 1.Guangdong Inspection and Quarantine Technology Center,Guangzhou 510623，China;2.Intertek Testing Services Shenzhen Ltd.Guangzhou Branch，Guangzhou 510663，China)

A new method was established for the simultaneous determination of fourteen benzophenone and benzotriazole UV absorbents in textiles by solid phase extraction(SPE) combined with ultra-high performance liquid chromatography(UPLC).The samples were extracted with methanol-tetrahydrofuran by ultrasonic.After purified using ENVI-Carb SPE column,the extract solutions were separated on a C18chromatographic column using acetonitrile-0.1% formic acid as mobile system by gradient elution,and detected with diode array detector(DAD).The results indicated that 14 analytes presented favorable linearity(r>0.999) in the concentration range of 0.1-50 mg/L.The limits of detection of the method(LODs,S/N=3) were in the range of 1-5 mg/kg.Recoveries were calculated to be in the range of 81.5%-99.1% at three spiked concentration levels in negative samples,with relative standard deviations(RSD,n=6) of 2.8%-7.5%.The method is simple,rapid,and is suitable for the simultaneous determination of fourteen UV absorbents in textiles with favorable recoveries and precision.

ultraviolet absorbers;textiles;ultra-high performance liquid chromatography(UPLC)；solid phase extraction(SPE)

2015-10-19；

2015-10-30

广东出入境检验检疫局科技项目(2015GDK62)

10.3969/j.issn.1004-4957.2016.05.014

O657.72;TQ314.257

A

1004-4957(2016)05-0579-06

*通讯作者：张晓利，高级工程师，研究方向：生态纺织品检测技术，Tel:020-38290453，E-mail:zhangxl@iqtc.cn