随着社会消费观念的提升和生活水平质量的提高,社会公众对卫生用纺织产品的应用需求愈发强烈。近年来,我国医疗与卫生用纺织品年均增长已达16%[1]。但目前国内卫生用纺织产品技术性能尚不能满足需求,标准体系还未跟上产业发展的需求,很多性能指标的测试技术比较薄弱甚至空白[2]。目前,在卫生用纺织品生产加工过程中,由于所使用纸浆白度不够,往往通过添加荧光增白剂来提高产品的亮度和白度[3]。
荧光增白剂是一类荧光染料,具有良好的增白效果,被广泛地应用在纺织品、玩具、纸张和文具等行业中,也是卫生用纺织产品中比较常见的一种潜在危险化学添加物质。全世界范围内报道的荧光增白剂约有15种基本结构类型,近400种化合物[4]。荧光增白剂易与伤口处的蛋白质结合,过量接触存在潜在的致癌作用[5]。然而目前国内外对其检测开展的研究较少,因此迫切需要建立一种能够快速、准确和灵敏的检测方法。
目前,荧光增白剂的分析方法一般有紫外分光光度法[6]、分子荧光光度法[7]、薄层色谱法[8]、高效液相色谱法[9, 10]以及液相色谱-质谱联用法[11, 12]等,主要检测纺织品、化妆品、洗涤剂和水相等环境中的部分荧光增白剂。但紫外分光光度法和分子荧光光度法仅能对产品中含有的荧光增白剂进行总量定量,难以辨别产品中含有的荧光增白剂种类,并且由于实验是在指定波长下进行扫描,从而极有可能会带来误判;薄层色谱法在定量方面存在不足;液相色谱-质谱联用法虽然在定性、定量方面存在着一定的优势,但是仪器设备昂贵,难以在普通实验室进行推广应用。高效液相色谱法在前处理、实验室普及性以及操作简便等方面有较大的优势,因此成为开发荧光增白剂检测方法的一种较好的选择。但遗憾的是,由于产品中添加荧光增白剂的种类不同,对于不同的产品来说,其提取技术和分离鉴别过程就会存在着极大的差异。近段时间以来,卫生巾、面膜等一次性卫生用品频频被爆出检测到荧光增白剂的存在[13],但至今国内外仍未见针对卫生用纺织产品中微量或痕量荧光增白剂检测技术的研究报道。本文建立了同时测定一次性卫生用纺织品中4种荧光增白剂(结构式见图1)的高效液相色谱法,能够为卫生用纺织产品的质量提升提供技术保障。
Agilent 1260高效液相色谱仪,配二极管阵列检测器(安捷伦科技有限公司); Milli-Q超纯水仪(美国Millipore公司); DKZ-450B型电热恒温振荡水槽(上海森信实验仪器有限公司)。
4种荧光增白剂标准品:FWA 357、FWA 220、FWA 204和FWA 113(International Laboratory USA)。甲醇和乙醇(HPLC级,德国CNW公司);乙腈(HPLC级,德国Merck公司);乙酸铵(HPLC级,Sigma公司);超纯水(18.2 M Ω \5cm)。
实验用一次性卫生用纺织品(卫生巾、婴儿纸尿裤)购于无锡市的超市。
准确称取一定质量的FWA 357、FWA 220、FWA 204和FWA 113标准品，分别置于不同的棕色容量瓶中,用纯水溶解、定容，得到质量浓度为 1 000 mg/L 的荧光增白剂单标准母液。
将上述4种荧光增白剂单标准母液按照体积比为4 ∶ 4 ∶ 1 ∶ 1的比例移取,得到含有FWA 357和FWA 220质量浓度均为400 mg/L,FWA 204和FWA 113质量浓度均为100 mg/L 的标准溶液;将上述标准溶液逐级稀释,得到系列浓度的荧光增白剂标准溶液。其中FWA 357和FWA 220的质量浓度分别为0.1、0.5、1、5、10、20、50、100、200和400 mg/L; FWA 204和FWA 113的质量浓度分别为0.025、0.125、0.25、1.25、2.5、5、12.5、25、50和100 mg/L。所有标准溶液于4 ℃下避光冷藏保存。
自制阳性样品处理:将样品裁剪成约5 mm×5 mm大小,混合均匀后准确称取0.2 g(精确至0.001 g)样品置于50 mL带塞比色管中,加入适量已知浓度的混合标准溶液,避光放置24 h使荧光增白剂标准溶液被阴性样品吸收,加入20 mL超纯水,在80 ℃下避光振荡提取30 min,取出后迅速冷却至室温。提取液过0.45 μ m水相滤膜,待HPLC测定。
实际样品处理：将样品裁剪成约5 mm×5 mm大小,混合均匀后准确称取0.2 g(精确至0.001 g)样品置于50 mL带塞比色管中,加入20 mL超纯水,在80 ℃下避光振荡提取30 min,取出后迅速冷却至室温。提取液过0.45 μ m水相滤膜,待HPLC测定。
色谱柱:SB Phenyl (250 mm×4.6 mm,5 μ m);进样量:25 μ L;柱温:30 ℃;检测波长:350 nm;流动相A: 5 mol/L 乙酸铵水溶液;流动相B:乙腈。梯度洗脱程序:0.0～1.0 min,95%A; 1.0～20.0 min,95%A～80%A; 20.0～21.0 min,80%A; 21.0～24.0 min,80%A～60%A; 24.0～30.0 min,60%A；流速:1 mL/min。
通过检测器全波长扫描确定检测波长为350 nm。由于所测定的4种荧光增白剂均属于双三嗪氨基二苯乙烯型荧光增白剂,分子结构式相似,因此不易分离。本文通过调节流动相、色谱柱、柱温等参数,成功分离了4种待测荧光增白剂(见图2)。4种荧光增白剂的光谱图如图3所示,在4种荧光增白剂的光谱图中可发现样品在260 nm和350 nm处有明显吸收,其中350 nm处的吸收对应于二苯乙烯分子的共轭体系,而260 nm处的吸收则是由苯胺基团贡献[14]; FWA 357和FWA 220在260 nm处发生红移,是由于在其分子中存在着吸电子基团 磺酸基团,从而导致共轭体系电子密度降低,进而使其吸收波长发生红移。
选择3根不同的反相色谱柱测定荧光增白剂。柱1是Eclipse XDB C18 (250 mm×4.6 mm,5 μ m);柱2是Eclipse Plus C18 (100 mm×4.6 mm,3.5 μ m);柱3是SB Phenyl (250 mm×4.6 mm,5 μ m)。分别采用上述3根色谱柱进行分离的色谱图见图4。
在分离FWA 357和FWA 220时,由于Eclipse XDB C18柱表面残留有硅羟基,因此在色谱图上表现出拖尾现象,峰形较差;采用Eclipse Plus C18柱则可获得更好的峰形。但是在分离FWA 204和FWA 113时,Eclipse Plus C18柱和Eclipse XDB C18柱的分离效果则较差。这主要是由于在水相中,4种荧光增白剂以阴离子形式存在,待测物质分子结构较大,产生空间位阻[14];此外,4种荧光增白剂中FWA 204的极性最小,在反相色谱柱上呈现出强保留,从而使其在分离过程中出峰时间较长,峰形较差。SB Phenyl色谱柱空间位阻较小,接触两相充分,分离效果较好。尽管由于色谱柱填料上存在着大量的硅羟基,导致其在分离FWA 357和FWA 220时存在着一定程度的拖尾现象,峰高相对较低,但基于易于定量及检出限低等因素,本文选择采用SB Phenyl色谱柱分离4种荧光增白剂。
为获得较好的提取效果,本文考察了纯水、甲醇、乙醇和乙腈等4种溶剂对自制阳性样品中荧光增白剂的提取效果。在相同的提取条件(40 ℃振荡提取30 min,样品0.2 g,提取溶剂20 mL)下采用4种不同溶剂进行提取。结果表明,水作为溶剂时荧光增白剂的提取效果最好,对FWA 357和FWA 220的提取率超过75% ,对FWA 204和FWA 113的提取率超过40% ;以甲醇和乙醇作提取溶剂的提取效果较差，4种荧光增白剂的提取率均低于10% ；以乙腈作提取溶剂则完全不能提取目标物。4种溶剂的极性大小顺序为水＞甲醇＞乙醇＞乙腈,而4种荧光增白剂均为水溶性物质,因此在极性最大的溶剂中提取效果最好。在接下来的实验中均以纯水作为提取溶剂。
称取已吸附已知量荧光增白剂标准液的阴性样品0.2 g,加入20 mL纯水后分别在30、40、50、60、80 ℃下避光振荡提取30 min,然后迅速冷却,过0.45 μ m水相滤膜,取滤液上机分析,结果见图5。从图5中可以明显看出,样品在30 ℃下提取30 min时4种荧光增白剂的提取率较低;当温度逐步升高时,提取率也随之升高,在80 ℃时样品中4种荧光增白剂的提取率均超过85% 。考虑到能耗以及溶剂沸点等问题,实验没有进一步将温度再升高。因此后续实验中样品的提取温度定为80 ℃。
称取已吸附已知量荧光增白剂标准液的阴性样品0.2 g,加入20 mL纯水后在80 ℃下分别避光振荡提取10、20、30、40、60 min后,迅速冷却,过0.45 μ m水相滤膜,取滤液上机分析。结果表明,样品提取率在开始时间段内增加趋势明显,在30 min时提取效率逐渐趋于稳定,FWA 357和FWA 220提取率达到95% ,FWA 204和FWA 113提取率达到85% 。因此本文选定样品的提取时间为30 min。
考察了提取溶剂体积对于产品中荧光增白剂提取效率的影响。将已吸附已知量荧光增白剂标准液的阴性样品0.2 g,分别加入到12、16、20、24、30 mL纯水中,在80 ℃下分别避光振荡提取30 min后,迅速冷却,过0.45 μ m水相滤膜,取滤液分析。实验结果显示,除了用12 mL溶剂提取时提取率略低外,其他体积的溶剂对样品中荧光增白剂的提取效率均较高(提取效率超过85% ),并未表现出明显差异。考虑到一次性卫生用纺织品中的部分产品如卫生巾、婴儿纸尿裤等产品中含有大量的棉纤维,溶剂提取体积较少时,在80 ℃下易于形成凝胶状,不易过滤,且溶液中提取出的荧光增白剂浓度达到均衡需耗费较多时间,故选择用20 mL提取溶剂提取。
分别测定系列浓度的荧光增白剂标准溶液,以分析物的峰面积y对质量浓度x(mg/L)进行线性回归。结果表明,FWA 357和FWA 220在0.1～400 mg/L 范围内、FWA 204和FWA 113在0.025～100 mg/L 范围内呈现良好线性关系。所测定4种荧光增白剂的线性回归方程、相关系数(r2)、仪器检出限(LOD,S/N=3,用纯标准溶液测定得到)及方法定量限(MLOQ,S/N=10,在阴性样品基质中加入系列标准溶液进行前处理后测定所得)见表1。由表1可知:4种待测荧光增白剂在其测试浓度范围内线性关系良好,相关系数均大于 0.999 9。
采用在阴性样品中添加标准溶液的方法进行方法回收率检验,共选取3个添加水平,每个添加水平进行6次重复测定,方法回收率和精密度见表2。结果表明,4种荧光增白剂的加标回收率范围在83.7% ～101.0%之间,相对标准偏差(RSD)为2.4% ～7.0% ,表明本文所开发的方法能够满足实际检测的要求。
应用所建立的方法测定了从市场上购买的4种卫生巾和2种婴儿纸尿裤样品,其中在2种卫生巾和2种婴儿纸尿裤样品中均检测出荧光增白剂FWA 220,阳性样品检出率为66.7% ,其含量范围在23.2～99.7 mg/kg,表明在一次性卫生用纺织品中较多使用该种荧光增白剂,相关监管部门应重视此类产品中荧光增白剂的添加问题。
本文建立了同时测定一次性卫生用纺织品中4种荧光增白剂的高效液相色谱-二极管阵列检测器检测方法。样品用纯水作为提取溶剂,在80 ℃下避光振荡提取30 min,能够获得较好的提取效果;采用SB Phenyl色谱柱,以5 mmol/L 乙酸铵和乙腈进行梯度洗脱,获得良好的分离效果;分别根据保留时间和光谱图进行定性,标准工作曲线进行定量。通过对本文开发方法进行回收率和精密度实验结果表明本方法具有回收率高和精密度好等特点,因此可以应用于一次性卫生用纺织品中荧光增白剂的定性及定量测定。
2015, Vol. 33 Issue (2): 158-163
PDF (844 KB)
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