超高效液相色谱-串联质谱法同时测定纺织品中4种苯并三唑类紫外稳定剂

朱　峰，卫　敏，施点望，薛建平

(1.福建省纤维检验局，福建　福州　350026;2.福建省纺织产品检测技术重点实验室，福建　福州　350026)

超高效液相色谱-串联质谱法同时测定纺织品中4种苯并三唑类紫外稳定剂

朱峰1,2*，卫敏1,2，施点望1,2，薛建平1,2

(1.福建省纤维检验局，福建福州350026;2.福建省纺织产品检测技术重点实验室，福建福州350026)

摘要：建立了快速同时测定纺织品中UV-350，UV-320，UV-328和UV-327 4种苯并三唑类紫外稳定剂(BUVSs)的超声提取/超高效液相色谱-串联质谱(USE-UPLC-MS/MS)分析方法。样品经正己烷饱和的乙腈超声波提取后，采用Eclipse Plus C18柱(2.1 mm×50 mm，1.8 μm)分离，甲醇-0.01 mol/L甲酸铵水溶液为流动相梯度洗脱，电喷雾离子源电离，正离子多反应监测模式进行定性和定量分析，外标法定量。结果表明，4种BUVSs的线性相关系数(r2)均大于0.99，检出限为0.006 3～0.024 mg/kg，定量下限为0.021～0.081 mg/kg。加标回收率为80.0%～102.9%，相对标准偏差(RSD)为1.2%～9.9%。将该方法应用于纺织品中BUVSs的分析测定，结果令人满意。

关键词：超高效液相色谱-串联质谱；苯并三唑类紫外稳定剂；纺织品；超声提取

苯并三唑类紫外稳定剂(Benzotriazole UV stabilizers,BUVSs)作为一种紫外吸收剂，已被广泛用于各种工业产品和消费产品[1]，如建筑材料、汽车组件、油漆、鞋、化妆品、织物、高分子材料等领域[2-3]。经过BUVSs处理的纺织品，不仅可以保护人体皮肤免受过多紫外线的伤害，还可避免紫外线催化反应破坏高分子结构，提高织物上染料、涂料和纤维等的防晒、耐候、抗老化能力[4]。但已有研究表明部分BUVSs为具有持久性、生物蓄积性和毒性的化合物[5]，可能破坏生物体的内分泌系统，对生物体的生殖和发育产生不利影响[6-7]，并可能对人类有致癌作用[8]。早在1970年，Jungclaus等[9]就在污水、河水以及沉积物中发现了2-(3,5-二叔丁基-2-羟基苯)苯并三唑(UV-320)、2-(3,5-二叔丁基-2-羟苯基)-5-氯苯并三唑(UV-327)、2-(3,5-二叔戊基-2-羟苯基)苯并三唑(UV-328)。2012年，Ruan等[10]首次在中国污水污泥中检出2-(3-仲丁基-5-叔丁基-2-羟苯基)苯并三唑(UV-350)等苯并三唑类化合物。2014年12月，欧洲化学品管理局(ECHA)将UV-320，UV-328列入第十二批SVHC清单，并将其归为持久、生物累积、有毒物质(PBT)。2015年8月，ECHA公布包括UV-327，UV-350在内的7种潜在SVHC咨询清单，展开公众评议。因此，建立纺织品中4种BUVSs的同时检测方法，对于应对贸易壁垒、提升纺织品质量技术水平和污染控制具有重要意义。

BUVSs的检测方法主要有气相色谱-质谱法(GC-MS)[1,11-12]、气相色谱-串联质谱法(GC-MS/MS)[13-14]、液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)[10,15-19]，研究基质主要集中在沉积物[9-10,13]、海洋哺乳动物[1]、水体[11,18-19]、土壤[12]、尘埃[14,17]、鱼类[15-16]等生物和环境样本。超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)技术因具有灵敏度高、检出限低的特点，可以进行多组分定性、定量检测，是目前报道较多的方法。目前国内尚无相关的国家或行业标准，纺织品中4种BUVSs组分的同时测定也未见文献报道。

本文建立了同时检测纺织品中4种苯并三唑类紫外稳定剂(见表1)的超声提取/超高效液相色谱-串联质谱(USE/UPLC-MS/MS)分析方法。方法简单、快速、灵敏、准确，并用于纺织样品中4种BUVSs的检测，为生态纺织品的检测及监控提供了科学依据和技术支持，为制订相关检测标准提供技术支撑和参考。

表1　4种BUVSs的化学信息

1实验部分

1.1仪器与试剂

1290 Infinity超高效液相色谱仪，6410B三重四极杆质谱仪，配电喷雾离子源(ESI)及MassHunter Workstation 数据处理系统(美国Agilent公司)；97043-942超声波发生器(美国VWR公司)。

标准对照品：UV-350(97.0%，Tokyo Chemical Industry)；UV-320(99.0%，德国Dr.Ehrenstorfer公司)；UV-328、UV-327(98.0%，Tokyo Chemical Industry)；甲醇、正己烷、乙腈(色谱纯，德国CNW科技公司)；甲酸铵(98.0%，德国CNW科技公司)；实验用水为超纯水。

1.2标准溶液的配制

准确称取适量的标准品，用乙腈溶解，配成质量浓度为200 mg/L的标准储备液，于4 ℃下保存。使用时，用正己烷饱和的乙腈逐级稀释至所需浓度。

1.3样品前处理

试样剪碎至5 mm×5 mm，混匀后，准确称取1.0 g样品(精确至0.000 1 g)，置于25 mL具塞锥形瓶中，加入15 mL正己烷饱和的乙腈，于60 ℃超声波发生器中提取15 min。将提取液过滤，残渣再用15 mL正己烷饱和的乙腈超声提取15 min，合并滤液于25 mL容量瓶中，以正己烷饱和的乙腈定容，经0.22 μm有机滤膜过滤，用UPLC-MS/MS检测。

1.4色谱及质谱条件

1.4.1UPLC条件色谱柱：Agilent Zorbax Eclipse Plus C18柱(2.1 mm×50 mm，1.8 μm；美国Agilent公司)；流动相：A为甲醇；B为0.01 mol/L甲酸铵水溶液。洗脱梯度：0～7 min，88%～90% A；7～8 min，90%～100% A；8～10 min，100% A；10～10.5 min，100%～88% A；10.5～12 min，88% A。流速：0.3 mL/min；柱温：20 ℃；进样体积：5.0 μL。

1.4.2MS/MS条件离子源：ESI；扫描方式：正离子扫描；检测方式：多反应监测(MRM)模式；毛细管电压：4 000 V；雾化气(氮气)压力：2.41×105Pa；干燥气(氮气)温度：350 ℃；干燥气流速：12 L/min;其他实验参数见表2。

表2　多反应监测模式下4种BUVSs的串联质谱参数及保留时间

*quantitative ion

2结果与讨论

2.1色谱柱的选择

4种BUVSs分子量接近，结构类似，分离难度较大，而UV-350和UV-320为同分异构体，因此两者的分离是色谱-质谱检测的关键。实验考察了Zorbax SB-C18柱(2.1 mm×150 mm，3.5 μm)、Poroshell 120 Phenyl Hexyl柱(2.1 mm×100 mm，2.7 μm)、Poroshell 120 SB-C18柱(2.1 mm×100 mm，2.7 μm)和Zorbax Eclipse Plus C18柱(2.1 mm×50 mm，1.8 μm)对4种BUVSs的保留和分离效果，发现在同等条件下，Zorbax SB-C18柱、Poroshell 120 Phenyl Hexyl柱的分离效果较差，Poroshell 120 SB-C18和Zorbax Eclipse Plus C18柱对4种BUVSs尤其是UV-350和UV-320可实现基线分离，均可采用。由于4种BUVSs在Zorbax Eclipse Plus C18柱上的保留时间更短，分离效率更高，因此实验选择Zorbax Eclipse Plus C18柱(2.1 mm×50 mm，1.8 μm)作为分离柱。

2.2流动相的选择

为了实现目标化合物间良好的色谱分离及响应，分别考察了甲醇-水溶液和乙腈-水溶液流动相体系对4种BUVSs分离的影响。结果表明：甲醇流动相体系和乙腈流动相体系均能较好地实现4种BUVSs中同分异构体的分离，但甲醇流动相体系下目标化合物的响应显著大于乙腈流动相体系。为了进一步改善质谱信号响应和分离效果，分别在水相中添加0.1%甲酸、0.01 mol/L甲酸铵、0.01 mol/L甲酸铵+0.1%甲酸，发现水相中添加0.01 mol/L甲酸铵水溶液时，色谱峰的离子化效果最好、响应最高，因此实验选择甲醇-0.01 mol/L甲酸铵水溶液为流动相。

为进一步改善同分异构体间的分离度，选择梯度洗脱方式，优化梯度条件，并对柱温和流速进行了优化，实现了UV-350和UV-320同分异构体的基线分离。按“1.4.1”所述UPLC条件设置，分离效果最佳、响应最高。

2.3质谱条件的选择

采用三通阀自动进样方式优化质谱条件，对5 mg/L单一目标化合物的乙腈溶液进行ESI正、负离子全扫描检测。结果表明，各紫外稳定剂在负离子模式下的质谱响应较弱，而在正离子模式下的分子离子峰响应较高，因此选择在ESI正离子扫描模式下对4种BUVSs进行分析。

在该模式下，所有分析物经ESI电离生成特征离子峰[M+H]+，将其选为母离子峰。对选定的母离子进行子离子扫描，选取丰度较强且干扰较少的子离子用于定性定量计算，通过多反应监测扫描(MRM)对碰撞能量、碎裂电压、仪器干燥气温度、干燥气流速、雾化气压力以及毛细管电压等参数进行优化，使特征碎片的离子强度达到最大，确定最佳的质谱参数如“1.4.2”所述。

图1为4种BUVSs的LC-MS/MS多反应监测色谱图。

图1　4种BUVSs的MRM色谱图Fig.1　Chromatograms of 4 BUVSs in MRM modepeak numbers denoted are the same as those in Table 2

2.4前处理方法的优化

超声波萃取常用于纺织品中有毒有害物质的提取，本文对影响超声波萃取效率的主要因素(提取溶剂种类、提取温度、提取时间、提取溶剂体积)进行了考察。

由于苯并三唑类化合物溶于乙腈、甲醇、二氯甲烷等有机溶剂，因此考察了乙腈、甲醇、正己烷、二氯甲烷、乙酸乙酯5种溶剂的提取效果。称取1.0 g(精确至0.000 1 g)代表性自制纺织品阳性样品，分别加入15 mL提取溶剂，在30 ℃下超声提取30 min，收集滤液于50 mL浓缩瓶中，于40 ℃水浴旋转蒸发器浓缩至近干，用乙腈溶解并定容至2.0 mL，经有机滤膜过滤后进样分析，平行测定3个样品，计算4种BUVSs的回收率。结果表明：乙腈对4种BUVSs的萃取回收率最佳，均高于90%，且乙腈和正己烷作为提取溶剂时回收率最为稳定，其标准偏差均小于3.5%。为改善提取溶剂的极性和对4种BUVSs萃取的选择性，进一步考察了正己烷饱和的乙腈为提取溶剂时的效果，发现4种BUVSs的回收率和稳定性均较好，且ESI全扫描结果显示其提取液基底干扰较少。因此，实验选择正己烷饱和的乙腈作为提取溶剂。

进一步优化提取温度、提取时间、提取溶剂体积等参数。结果显示：随着提取温度从常温升至60 ℃、提取时间从10 min增至30 min、提取溶剂体积从10 mL增至30 mL，萃取回收率逐渐增加，此后继续增加上述参数值，回收率均无明显增加。因此，实验选择最佳萃取温度为60 ℃，萃取时间为30 min，萃取溶剂体积为30 mL。

2.5线性关系与检出限

在优化的色谱-质谱条件下进行测定，以4种BUVSs在MRM模式下定量离子的峰面积(y)对相应的质量浓度(c,μg/L )进行线性回归计算，得到线性方程和相关系数(r2)。分别以信噪比S/N=3和S/N=10时的质量浓度确定方法的检出限(LOD)和定量下限(LOQ)，结果见表3。4种BUVSs的相关系数均大于0.99，UV-350，UV-320，UV-328和UV-327的LOD分别为0.023，0.024，0.006 3，0.021 mg/kg，LOQ分别为0.078，0.081，0.021，0.072 mg/kg。

表3　UPLC-MS/MS方法的分析性能

2.6回收率与精密度

以阴性棉、锦纶为样品，分别添加1倍LOQ、2倍LOQ、10倍LOQ 3个浓度水平的BUVSs，进行加标回收率和精密度实验，每个浓度平行测定6次，结果如表4所示。在3个浓度水平下，不同基底纺织品中目标化合物的平均回收率为80.0%～102.9%，相对标准偏差(RSD)为1.2%～9.9%，方法的准确度和精密度能满足纺织品中BUVSs的测定要求。

表4　方法的回收率及相对标准偏差(n=6)

图2　样品中UV-328的MRM图Fig.2　UPLC-MS/MS chromatograms for UV-328 found in sample

2.7样品分析

采用本方法对13个防紫外线纺织品样品中4种BUVSs进行筛查测定，其中1个样品定性检出UV-328(见图2)，但其含量低于LOQ(0.021 mg/kg)，其它样品均未检出4种BUVSs。这可能是因为样品来源单一并集中在少数防紫外线纺织品样品的缘故。

3结论

本文建立了超声提取/超高效液相色谱-串联质谱法测定纺织品中4种BUVSs的分析方法。该方法以正己烷饱和的乙腈为提取溶剂，超声提取样品中的待测组分，萃取液经过滤后进行超高效液相色谱-串联质谱法多反应监测模式测定。方法简便、快速、灵敏、准确，可用于纺织品中4种BUVSs的实际检测，并可为制定相关检测标准提供参考。

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Simultaneous Detection of Four Benzotriazole UV Stabilizers in Textiles by Ultra-high Performance Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry

ZHU Feng1,2*，WEI Min1,2，SHI Dian-wang1,2，XUE Jian-ping1,2

(1.Fujian Provincial Fiber Inspection Bureau,Fuzhou350026,China；2.Fujian Provincial Key Laboratory of Textiles Inspection Technology，Fuzhou350026,China)

Abstract：A method was developed for the simultaneous determination of four benzotriazole UV stabilizers(BUVSs) including UV-350,UV-320,UV-328 and UV-327 in textiles by ultra-high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry(UPLC-MS/MS) combined with ultrasonic extraction(USE).The samples were extracted with acetonitrile saturated with n-hexane under ultrasonic assistance.The separation was performed on an Eclipse Plus C18column(2.1 mm×50 mm,1.8 μm) using 0.01 mol/L ammonium formate-methanol as mobile phase.Identification and quantification were achieved by UPLC-MS/MS coupled with electrospray ionization(ESI) source in positive ion mode and multiple reactions monitoring(MRM) mode,and the concentration of each analyte was calibrated by the external standard method.The result indicated that the calibration curves of four BUVSs showed good linear relationships between peak areas and certain concentration ranges with correlation coefficients(r2) greater than 0.99.The limits of detection for UV-350,UV-320,UV-328,UV-327 were 0.023,0.024,0.006 3,0.021 mg/kg,respectively.The limits of quantitation were 0.078,0.081,0.021,0.072 mg/kg,respectively.The recoveries at three spiked concentration levels were in the range of 80.0%-102.9% with relative standard deviations(RSDs) of 1.2%-9.9%.The developed method was successfully applied in the determination of BUVSs in textiles.

Key words：ultra-high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry(UPLC-MS/MS);benzotriazole UV stabilizers(BUVSs);textiles;ultrasonic extraction(USE)

收稿日期：2015-09-29；修回日期：2015-11-06

基金项目：福建省质量技术监督局科技项目(FJQI2014020)

*通讯作者：朱峰，硕士，工程师，研究方向：有毒有害物质色谱质谱分析及其质量控制，Tel:0591-83595610,E-mail:zhufengdr@163.com

doi:10.3969/j.issn.1004-4957.2016.04.007

中图分类号：O657.63;TQ047.4

文献标识码:A

文章编号：1004-4957(2016)04-0414-06