陶小美,羅小芳,胡愛生

(1.億科檢測認證有限公司,昆山 215331;2.好孩子兒童用品有限公司,昆山 215331)

玩具中的有害物質(zhì)可能影響幼兒的生長發(fā)育,因此玩具的健康安全問題一直是各國關(guān)注的重點。我國是世界最大的玩具出口國,也是歐盟的進口玩具大國[1],應(yīng)實時關(guān)注各國或組織關(guān)于玩具的最新規(guī)定。UV 紫外油墨具有高效、經(jīng)濟、環(huán)保等特點,有待取代有毒溶劑型油墨,成為玩具用主要涂料[2-3]。光引發(fā)劑是UV 紫外油墨的重要成分,可在紫外光或可見光作用下引發(fā)涂料聚合物單體發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),從液體狀態(tài)轉(zhuǎn)變成固體狀態(tài)[4],大部分光引發(fā)劑會成為聚合物鏈段的殘基,而沒有聚合的光引發(fā)劑則會殘留在油墨之中[5-6]。文獻[7-8]發(fā)現(xiàn),殘留的光引發(fā)劑在進入人體后,可通過與細胞球磷脂復(fù)合層間的強力作用,影響胞質(zhì)膜的運動和硬度,從而擾亂雌激素受體反應(yīng),增加患癌概率。因此,2019年9月,歐洲化學(xué)品管理局(ECB)就成員國提議的4種潛在高關(guān)注物質(zhì)(SVHC)展開公眾評議,而通過評議的物質(zhì)會作為第22 批物質(zhì)列入REACH 法規(guī)中的SVHC候選清單,其中包括2種光引發(fā)劑,即2-二甲氨基-2-芐基-1-[4-(4-嗎 啉基)苯基]-1-丁酮(光引發(fā)劑IHT-PI 910)和2-甲基-1-[4-(甲基硫代)苯基]-2-(4-嗎啉基)-1-丙酮(光引發(fā)劑IHT-PI 907),限量均為1 000 mg·kg－1。此REACH 一旦實施,勢必影響我國對歐盟的玩具出口,因此,建立一種快速、簡便、可靠地測定玩具涂層中這2種光引發(fā)劑含量的方法,具有非常重要的意義。

目前,針對光引發(fā)劑檢測的研究主要集中在包裝材料或食品接觸材料中光引發(fā)劑含量的測定及遷移的探索上[9-11],測定方法有氣相色譜-質(zhì)譜法[12-13]和液相色譜法[14]。而針對玩具涂層中光引發(fā)劑IHT-PI 910和光引發(fā)劑IHT-PI 907 的報道很少,因此,本工作建立了超聲萃取-超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(UHPLC-MS/MS)測定玩具涂層中光引發(fā)劑IHT-PI 910、IHT-PI 907含量的方法,以期為玩具涂層中這2種光引發(fā)劑含量的監(jiān)控提供技術(shù)參考。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

Waters ACQUITY UPLC H-Class Xevo TQD型超高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀,配Mass Lynx 軟件;KQ 3200DB型超聲儀。

單標準儲備溶液:100.0 mg·L－1,分別稱取光引發(fā)劑IHT-PI 910、IHT-PI 907標準品5.0 mg,用乙腈溶解并定容至50 mL容量瓶中。

混合標準溶液:100μg·L－1,移取適量的2種光引發(fā)劑單標準儲備溶液,用乙腈稀釋配制成2種光引發(fā)劑混合標準溶液。

光引發(fā)劑IHT-PI 910、IHT-PI 907 標準品的純度大于98%;乙腈、甲酸為色譜純;試驗用水為超純水。

1.2 儀器工作條件

1.2.1 色譜條件

ACQUITY UPLC BEH C18色譜柱(50 mm×2.1 mm,1.7 mm),柱溫40 ℃;進樣量5μL;流量0.3 mL·min－1;流動相A 為乙腈,B為0.1%(體積分數(shù),下同)甲酸溶液。梯度洗脫程序:0～2.5 min時,A 為75%;2.5～4.5 min時,A 由75%降至40%;4.5～5.0 min時,A 由40%升至75%。

1.2.2 質(zhì)譜條件

電噴霧離子源正離子(ESI＋)模式;離子源溫度140 ℃,脫溶劑氣溫度500 ℃;毛細管電壓3.2 kV;多反應(yīng)監(jiān)測(MRM)模式。其他質(zhì)譜參數(shù)見表1,其中“?”為定量離子。

表1 質(zhì)譜參數(shù)Tab.1 MS parameters

1.3 試驗方法

用金屬刀片手工刮取玩具表面的涂層(避免刮下本體材料),粉碎后稱取0.50 g于50 mL 萃取瓶中,加入乙腈10 mL,于60 ℃超聲萃取30 min。取萃取液7.5 mL 置于50 mL 具塞玻璃管中,加入0.1%甲酸溶液2.5 mL,搖勻,過0.20μm 濾膜,按儀器工作條件對濾液進行測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜行為

2種光引發(fā)劑混合標準溶液的總離子流色譜圖見圖1。

圖1 2種光引發(fā)劑的總離子流色譜圖Fig.1 Total ion current chromatogram of 2 photoinitiators

由圖1 可知:光引發(fā)劑IHT-PI 907、IHT-PI 910的保留時間分別為1.53,2.30 min,2種光引發(fā)劑可在3.00 min內(nèi)完成分離測定。

2.2 樣品前處理條件的選擇

2.2.1 萃取溶劑和萃取方法

乙腈常被作為光引發(fā)劑的萃取溶劑,因此,試驗選擇乙腈作萃取溶劑。

試驗比較了索氏萃取法、微波萃取法和超聲萃取法對樣品的提取效果。結(jié)果顯示:超聲萃取法、索氏萃取法的提取效果比微波萃取法的好,但由于索氏萃取法操作步驟更繁瑣、萃取時間更長和所需溶劑更多,因此,試驗選擇超聲萃取法提取樣品中的目標物。

2.2.2 萃取時間

試驗考察了超聲萃取時間分別為10,20,30,40,50,60 min時對玩具表面涂層中的2種光引發(fā)劑提取效果的影響,結(jié)果見圖2。

由圖2可知:2種光引發(fā)劑的響應(yīng)值隨著萃取時間的延長而增加;當(dāng)提取時間不小于30 min時,響應(yīng)值趨于穩(wěn)定。綜合考慮,試驗選擇萃取時間為30 min。

圖2 萃取時間對2種光引發(fā)劑響應(yīng)值的影響Fig.2 Effect of extraction time on the response value of 2 photoinitiators

2.3 流動相的選擇

乙腈、甲醇常被用作反相色譜流動相中的有機相,因此,試驗考察了分別采用乙腈-水、甲醇-水、乙腈-甲酸溶液、甲醇-甲酸溶液等體系作為流動相時對2種光引發(fā)劑色譜分離效果的影響。結(jié)果顯示:有機相采用甲醇時,色譜峰容易拖尾,峰形較差;而在水相中加入適量甲酸能促進2 種光引發(fā)劑的電離,可改善色譜分離效果。因此,試驗選擇乙腈-甲酸溶液作流動相。

進一步考察了水相中甲酸體積分數(shù)分別為0.05%,0.4%時對2種光引發(fā)劑色譜分離效果的影響。結(jié)果顯示:水相中甲酸的體積分數(shù)為0.1%時,可獲得較好的響應(yīng)信號和分離度,且目標物色譜峰的拖尾現(xiàn)象得到了改善,峰形較好。因此,試驗選擇乙腈-0.1%甲酸溶液作流動相。

2.4 質(zhì)譜條件的選擇

分別將0.5 mg·L－1光引發(fā)劑IHT-PI 910、IHT-PI 907標準調(diào)諧液注入離子源,按照2種光引發(fā)劑的化學(xué)結(jié)構(gòu),選擇在ESI＋模式下進行母離子全掃描,以確定2種光引發(fā)劑的分子離子峰。以分子離子峰作為母離子,以[M＋H]＋模式掃描其子離子,選擇2組干擾最小、豐度最高的子離子作為定性定量離子。以光引發(fā)劑IHT-PI 907為例,光引發(fā)劑IHT-PI 907可與H＋生成m/z280.4的準分子離子,再進行二級電噴霧質(zhì)譜分析,m/z280.4的準分子離子經(jīng)過碰撞解離后,發(fā)生如下行為:丟失IHTPI 907末端的嗎啉基,生成m/z88.3的子離子;因質(zhì)子轉(zhuǎn)移等反應(yīng)斷裂IHT-PI 907內(nèi)側(cè)的羰基鍵,生成m/z165.4的子離子;斷裂IHT-PI 907鏈中的甲硫基鍵,生成m/z233.1 的子離子;丟失IHT-PI 907中性碎片丙基鍵,生成m/z43.5的子離子等。由于m/z165.4、m/z88.3的子離子峰強較高且干擾較少,所以試驗選擇m/z165.4、m/z88.3子離子作為IHT-PI 907 的定量、定性離子。重復(fù)上述步驟,可篩選出光引發(fā)劑IHT-PI 910的定量、定性離子 為m/z176.2、m/z190.1。

試驗還對離子源溫度、毛細管電壓、脫溶劑氣溫度等參數(shù)進行了優(yōu)化,最優(yōu)參數(shù)見1.2節(jié)。

2.5 基質(zhì)效應(yīng)

由于涂層成分比較復(fù)雜,可能影響后續(xù)的質(zhì)譜分析,因此有必要考察基質(zhì)效應(yīng)的影響。試驗采用陰性樣品溶液配制0.5,50,100μg·L－1的基質(zhì)匹配混合標準溶液,同時,采用乙腈配制同濃度水平的混合標準溶液,按照儀器工作條件測定,以兩者對應(yīng)的峰面積比值(ME)來考察基質(zhì)效應(yīng),ME 越接近100%,表明基質(zhì)效應(yīng)越弱,結(jié)果見表2。

表2 基質(zhì)效應(yīng)結(jié)果Tab.2 Results of matrix effect

由表2可知:2種光引發(fā)劑的ME 為92.1%～98.7%,說明涂層樣品的基質(zhì)效應(yīng)對測定的影響非常小。

2.6 標準曲線和檢出限

按照儀器工作條件測定0,0.5,5,10,20,50,80,100μg·L－1混合標準溶液系列,以目標物的質(zhì)量濃度為橫坐標,其對應(yīng)的峰面積為縱坐標繪制標準曲線。結(jié)果顯示:2種光引發(fā)劑標準曲線的線性范圍均為0.5～100μg·L－1,其他線性參數(shù)見表3。

按3倍信噪比(S/N)計算方法的檢出限(3S/N),結(jié)果見表3。

表3 線性參數(shù)和檢出限Tab.3 Linearity parameters and detection limits

2.7 精密度和回收試驗

按照試驗方法對陰性玩具涂層樣品進行低、中、高等3個濃度水平的加標回收試驗,每個濃度平行測定7次,計算回收率和測定值的相對標準偏差(RSD),結(jié)果見表4。

表4 精密度和回收試驗結(jié)果(n＝7)Tab.4 Results of tests for precision and recovery(n＝7)

由表4 可知:2 種光引發(fā)劑的回收率為87.9%～93.4%,測定值 的RSD 為1.2%～8.6%,說明此方法的準確度和精密度均較好。

2.8 樣品分析

按照試驗方法分析隨機抽取的20個玩具涂層樣品,每個樣品分析7次,其中3個樣品的檢測結(jié)果呈陽性,結(jié)果見表5。

表5 樣品分析結(jié)果(n＝7)Tab.5 Analytical results of the samples(n＝7)

結(jié)果表明:20個玩具涂層樣品檢出光引發(fā)劑殘留的檢出率為15%;其中2 號樣品中IHT-PI 907的檢出量最高,為1 528 mg·kg－1,超出了REACH法規(guī)的限量(1 000 mg·kg－1)要求。

本工作建立了超聲萃取-UHPLC-MS/MS同時快速測定玩具涂層中光引發(fā)劑IHT-PI 910和光引發(fā)劑IHT-PI 907殘留量的方法。該方法分離效果好,靈敏度高、重復(fù)性好,結(jié)果準確可靠,可為玩具涂層中光引發(fā)劑IHT-PI 910、IHT-PI 907 的測定提供準確可靠的分析方法。