陳松輝,錢 輝,李興根,汶海花,朱 磊,王愛霞

(泰州市產品質量監(jiān)督檢驗院,國家精細化學品質量檢驗檢測中心,泰州 225300)

苯扎氯銨(BAC)是一種由脂肪烷基取代的二甲基芐基氯化銨混合物,主要有3種氯化銨同系物,分別為十二烷基二甲基芐基氯化銨(DDBAC)、十四烷基二甲基芐基氯化銨(TDBAC)、十六烷基二甲基芐基氯化銨(HDBAC)[1]。BAC屬陽離子表面活性劑,為非氧化性殺菌劑,具有廣譜、高效的殺菌滅藻能力,同時還具有一定的分散、滲透作用,被廣泛應用于消毒、醫(yī)藥、防腐、防蟲、紡織印染、工業(yè)水處理等領域。目前市售的復合季銨鹽類消毒產品,多采用BAC作為有效成分,但是有些產品中還會添加其他類型的復合成分。

2019年新冠病毒疫情爆發(fā)以來,BAC等消毒產品的需求不斷攀升。檢測發(fā)現許多消毒產品中BAC質量分數在0.1%左右或以下,按照《消毒技術規(guī)范(2002年版)》[2]等檢測時,需要取樣500 mL左右(相當于BAC 0.5 g),平行測定則至少需要1 000 mL的樣品,取樣量巨大。其次,《消毒技術規(guī)范(2002年版)》中沒有明確BAC的具體組成和比例,只是用了一個平均相對分子質量BAC(潔爾滅,C22H40ClN)來表示兩種或幾種混合物,同時滴定法也無法區(qū)別這幾種同系物。通過檢測發(fā)現,在不同廠家的產品中,BAC的幾種同系物比例是有差別的,都統一用平均相對分子質量表示有時會產生比較大的誤差,而液相色譜法可以分別定性定量同系物,并且取樣量少,適合實驗室修正滴定分析產生的誤差。此外,液相色譜儀也比GB/T 26369-2020《季銨鹽類消毒劑衛(wèi)生要求》[3]中的毛細管電泳儀的應用更普遍。

目前,測定BAC的方法有滴定法[2,4]、紫外分光光度法[5]、離子色譜法[6]、毛細管電泳法[3,7]、氣相色譜-質譜法[8]、液相色譜法[9-16]、液相色譜-質譜法[17]、納升電噴霧-質譜法[18]等。我國已有極性色譜柱-液相色譜法檢測化妝品(GB/T 30931-2014)[12]、正向色譜柱-液相色譜法檢測化妝品(《化妝品安全技術規(guī)范(2015年版)》)[11]和牙膏產品(QB/T 5452-2019)[13]、毛細管電泳法測定消毒產品(GB/T 26369-2020)[3]中BAC的標準方法,但是針對BAC作為有效成分的消毒產品的檢測的反相液相色譜標準化方法尚未發(fā)現。消毒產品中BAC含量范圍較寬(質量分數從100%到0.1%,甚至0.1%以下的都有),且存在其他陽離子表面活性劑的干擾。目前,反相液相色譜法測定BAC的報道[9-10]已有不少。但是方法中絕大部分都是直接使用了1%(體積分數)三乙胺溶液作為掃尾劑,濃度水平相對較大,會在色譜柱中殘留,檢測過BAC的色譜柱一般不宜再檢測其他樣品,同時也會在樣品檢測過程中發(fā)現鬼峰。

本工作在上述文獻報道基礎上,通過方法優(yōu)化,采用反相液相色譜-二極管陣列法測定消毒產品中BAC 3種同系物的含量,解決了掃尾劑三乙胺對色譜柱的可能損害、標準品與樣品中出現鬼峰的問題。方法前處理簡便快捷,準確度高,線性范圍寬,精密度、穩(wěn)定性好,適用于測定消毒產品中BAC同系物的含量。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

Agilent 1200型液相色譜儀,配二極管陣列檢測器(DAD);S120H型超聲波提取儀;CP225D型電子天平;0.45 μm聚砜醚水相濾膜和0.45 μm聚丙烯有機濾膜。

單標準儲備溶液:2 g·L-1,準確稱取DDBAC、TDBAC、HDBAC對照品各0.02 g(精確至0.000 1 g),用水溶解并轉移至不同的10 mL容量瓶中,用水定容,搖勻,配制成質量濃度為2 g·L-1的單標準儲備溶液,于4 ℃密封避光保存。

混合標準溶液系列:移取上述單標準儲備溶液適量,混勻,用水逐級稀釋,配制成質量濃度為5,10,20,100,500 mg·L-1的混合標準溶液系列,現用現配。

含0.1%(體積分數,下同)三乙胺的0.5 g·L-1乙酸銨緩沖溶液(pH 5.0):稱取0.5 g乙酸銨,溶解于200 mL水中,加入1 mL三乙胺,轉移至1 000 mL容量瓶中,定容,用冰乙酸調節(jié)酸度為pH 5.0,過0.45 μm聚砜醚水相濾膜。

DDBAC、TDBAC、HDBAC對照品的純度均不小于98%;乙腈為色譜純;三乙胺、冰乙酸、乙酸銨均為分析純;試驗用水為超純水(電阻率18.2 MΩ·cm)。

1.2 儀器工作條件

Agilent XDB-C18色譜柱(250 mm×4.6 mm,5 μm);柱溫 40 ℃;流動相為體積比70…30的乙腈-含0.1%三乙胺的0.5 g·L-1乙酸銨緩沖溶液(pH 5.0),流量 1.0 mL·min-1,等度洗脫;DAD檢測波長 262 nm;進樣量 20 μL。

1.3 試驗方法

準確稱取消毒產品1 g(精確至0.000 1 g),用水稀釋,并定容至10 mL容量瓶中,搖勻,超聲提取5 min后,靜置,過0.45 μm聚砜醚水相濾膜后,按照儀器工作條件進行測定。由于消毒產品中BAC的含量范圍較寬,從常量到微量均涉及,本方法取樣量按照微量進行操作,常量的可以減小取樣量,也可以進行稀釋處理后上機測定。

2 結果與討論

2.1 色譜行為

在優(yōu)化的儀器工作條件下,混合標準溶液的色譜圖見圖1。

2.2 提取條件的選擇

由于BAC屬于陽離子表面活性劑,易溶于水,選用水、70%(體積分數)乙腈溶液、乙腈、甲醇作為提取劑,結果發(fā)現,上述溶劑的提取效果都較好,幾乎沒有影響。對于液體消毒產品直接用水作為提取劑即可,也可超聲5 min;對于固體或者膏狀物,一般超聲提取5 min即可,再延長時間,提取效果變化不大。因此,試驗選擇以水為提取劑,超聲提取5 min。

2.3 色譜柱和檢測波長的選擇

試驗比較了Waters BEH C18色譜柱(250 mm×4.6 mm,5 μm)、Agilent XDB-C18色譜柱(250 mm×4.6 mm,5 μm)和普通國產江蘇綠盟科學儀器有限公司C18色譜柱(250 mm×4.6 mm,5 μm)的分離效果。結果發(fā)現,上述色譜柱分離效果都比較理想,證明此方法可以適合不同的C18反相色譜柱,具有普遍適用性。試驗采用Agilent XDB-C18色譜柱進行后續(xù)分析。

BAC的3種同系物在波長210,262 nm處有較大紫外吸收,如圖2所示。以210 nm為檢測波長,可降低檢出限,但許多化合物在210 nm都有紫外吸收,會增加底物干擾的不確定性。而消毒產品中BAC的質量濃度都大于10 mg·L-1,因此針對BAC的消毒產品而言,不需要更低的檢出限,以262 nm為檢測波長就能夠完全滿足檢測需求,且可以避免許多底物的干擾。

圖2 BAC的DAD光譜圖

2.4 流動相的選擇

2.4.1 掃尾劑三乙胺的體積分數

由于BAC的組成、結構與C18色譜柱填料相似,因此需要在流動相中添加掃尾劑,否則BAC幾乎不出峰。在0.5 g·L-1乙酸銨溶液中加入不同量的三乙胺,并用冰乙酸調節(jié)酸度為pH 5.0。使得三乙胺的體積分數分別為0.05%,0.08%,0.1%,0.2%,0.5%,1%,以乙腈與上述溶液的體積比為70:30的混合液作為流動相,考察了掃尾劑三乙胺的體積分數對色譜分離的影響,部分典型色譜圖見圖3。

圖3 三乙胺體積分數對色譜分離的影響

結果表明:隨著三乙胺體積分數的增大,BAC的3種同系物的半峰寬都減小;當三乙胺的體積分數為0.1%時,3種同系物的半峰寬達到平衡;繼續(xù)增大三乙胺的體積分數,對3種同系物半峰寬的影響不大,且會有三乙胺殘留在色譜柱中,導致出現鬼峰和色譜柱性能下降。因此,試驗選擇掃尾劑三乙胺的體積分數為0.1%,檢測完畢后,常規(guī)沖洗即可復原,減少了色譜柱的損耗,降低了檢測成本。

2.4.2 離子對試劑乙酸銨的質量濃度

固定流動相其他條件不變,試驗考察了在離子對試劑乙酸銨的質量濃度分別為0.1,0.3,0.5,0.8,1.5,5.0 g·L-1的流動相條件下色譜分離的效果,部分典型色譜圖見圖4。

圖4 乙酸銨質量濃度對色譜分離的影響

結果表明:隨著乙酸銨質量濃度的增大,BAC的3種同系物的半峰寬都減小;當乙酸銨的質量濃度為0.5 g·L-1時,3種同系物的半峰寬達到平衡;繼續(xù)增大乙酸銨的質量濃度,對3種同系物的半峰寬的影響不大,同樣乙酸銨還會殘留在色譜柱中,導致出現鬼峰和檢測完畢后色譜柱的沖洗時間的加長。因此,試驗選擇離子對試劑乙酸銨的質量濃度為0.5 g·L-1。

2.4.3 酸度

固定流動相其他條件不變,試驗考察了含0.1%三乙胺的0.5 g·L-1乙酸銨緩沖溶液酸度(pH分別為7.0,6.0,5.0,4.5)對色譜分離的影響,部分典型色譜圖見圖5。

圖5 酸度對色譜分離的影響

結果表明:當pH減小時,BAC的3種同系物的保留時間都縮短,半峰寬也都減小;當pH為7.0,6.0時,3種同系物半峰寬都較寬,且pH為7.0時,最后一種組分的保留時間大于30 min;當pH為5.0,4.5時,3種同系物都能明顯分離,且在20 min內出峰,其半峰寬較小。考慮到pH減小后,會對色譜柱填料不利,試驗最終選取含0.1%三乙胺的0.5 g·L-1乙酸銨緩沖溶液酸度為pH 5.0。

2.4.4 流動相體積比

試驗考察了乙腈與含0.1%三乙胺的0.5 g·L-1乙酸銨緩沖溶液(pH 5.0)的體積比分別為50…50,60…40,65…35,70…30,80…20,90…10時對色譜分離的影響。結果表明:當乙腈的比例增大時,BAC的3種同系物的保留時間先縮短后延長,同樣半峰寬也是先減小后增大;在體積比為70…30時,色譜分離效果最優(yōu)。因此,試驗選擇乙腈與含0.1%三乙胺的0.5 g·L-1乙酸銨緩沖溶液(pH 5.0)的體積比為70…30。

2.5 柱溫的選擇

在上述選定的儀器工作條件下,試驗考察了柱溫(25,30,40 ℃)對色譜分離的影響。結果表明,隨著柱溫的升高,BAC的3種同系物的半峰寬、峰高都無明顯變化,但是出峰時間稍微前移。因此,試驗選擇的柱溫為40 ℃。

2.6 標準曲線、檢出限和測定下限

按照儀器工作條件測定混合標準溶液系列,以BAC的3種同系物的質量濃度為橫坐標,對應的色譜峰面積為縱坐標繪制標準曲線。結果表明,BAC的3種同系物標準曲線的線性范圍均為10～500 mg·L-1,線性回歸方程和相關系數見表1。

表1 線性參數、檢出限和測定下限

以3倍信噪比(S/N)計算檢出限(3S/N),以10倍信噪比計算測定下限(10S/N),結果見表1。

2.7 精密度和回收試驗

在BAC消毒液、復方消毒劑和消毒膏中分別進行5,20,100 mg·kg-1等3個濃度水平的加標回收試驗,每個濃度水平測定8次,計算回收率和測定值的相對標準偏差(RSD),結果見表2。

表2 精密度和回收試驗結果(n=8)

由表2可知,BAC的3種同系物的回收率為98.8%～105%,測定值的RSD均小于2.0%。說明該方法對消毒產品中BAC的3種同系物均有較好的回收率及重復性,能滿足實際樣品的分析要求。

2.8 樣品分析

按照試驗方法對本單位日常委托的樣品進行檢測,發(fā)現BAC的含量從常量到微量都有涉及,結果見表3。

表3 樣品分析結果

本工作提出了反相液相色譜-二極管陣列法測定消毒產品中BAC 3種同系物含量的方法。該方法取樣量少,操作簡便、快速,準確,穩(wěn)定性好,通過方法優(yōu)化,掃尾劑三乙胺的體積分數從1%降低到0.1%,大大縮短了分析后對色譜柱的沖洗時間,避免了掃尾劑三乙胺對色譜柱的可能損害,解決了標準品及樣品中出現鬼峰的問題,減少了色譜柱的損耗,降低了檢驗室的成本,適用于檢驗檢測機構針對消毒產品中BAC的大批量定性分析和定量檢測,適宜標準化推廣,建立相應的檢測標準方法。