快速溶劑萃?。滔噍腿。合嗌V－串聯(lián)質(zhì)譜法同時檢測小型家用電器中溴代阻燃劑

盧曉宇，張敬軒，李 揮，張 巖

（1.北京出入境檢驗檢疫局，北京 100026；2.河北省食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院，河北 石家莊 050051）

溴代阻燃劑（brominated flame retardants，BFRs）是世界上消費量最大的鹵素有機阻燃劑［1］，目前正在使用的溴代阻燃劑約75種，其中最主要的是十溴二苯醚（DBDPO）、四溴雙酚A（TBBP－A）和六溴環(huán)十二烷（HBCDs），主要應(yīng)用于印刷電路板、塑料、涂層、電線電纜及樹脂類電子元件中。研究表明，HBCDs具有很強的生物蓄積性、持久性和生物毒性［2－3］，被認為是一種新型的環(huán)境持久有機污染物［4］，已經(jīng)受到了國際社會的廣泛關(guān)注；TBBP－A能夠與人類的轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白（transthyretin）（前白蛋白）緊密結(jié)合，是一種免疫毒素［5］，對人體存在潛在危害。為了控制電子產(chǎn)品對環(huán)境的危害，歐盟在2003年2月13日就已正式公布兩項針對電子電器產(chǎn)品環(huán)保的指令（RoHS指令和 WEEK指令），并于2004年8月13日啟動兩項關(guān)于電子垃圾的法規(guī)，沖擊了中國出口歐盟各國的電子電器產(chǎn)品制造及材料、零部件供應(yīng)，同時對材料、零部件及設(shè)計工藝提出了更高的環(huán)保要求。

目前，測定HBCDs和TBBP－A的方法主要有氣 相色譜法（GC）［5－6］、高效液相色譜法（HPLC）［7］和氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用法（GC／MS）［8－9］。GC、HPLC法無法滿足被測物準確定性的要求；用GC／MS測定則需要繁瑣的預(yù)處理和對樣品進行衍生化。HBCDs的3種異構(gòu)體α、β、γ－HBCDs在160℃以上會相互轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致三者無法準確定量；當溫度高于240℃時，HBCDs會發(fā)生脫溴降解，導(dǎo)致結(jié)果不準確且污染色譜柱［10］。近年來，隨著液相色譜－質(zhì)譜法（LC／MS），液相色譜－串聯(lián)質(zhì)譜法（LC－MS／MS）以及其它輔助技術(shù)的快速發(fā)展，LC－MS／MS方法逐步應(yīng)用于 TBBP－A 和 HBCDs的測定［11－19］。

本研究采用快速溶劑萃取進行待測物的提取，同時采用C18固相萃取柱凈化，再利用超高效液相色譜－電噴霧串聯(lián)四極桿質(zhì)譜（UPLC－ESI－MS／MS）進行分析，建立了一種同時檢測小家電中α，β，γ－HBCDs和TBBP－A的方法。

1 實驗部分

1.1 儀器與裝置

Agilent 1200－6460超快速液相色譜－三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜儀:美國Agilent公司產(chǎn)品，配有電噴霧離子源（ESI）及MassHunter數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；ASE300快速溶劑萃取儀:美國戴安公司產(chǎn)品，配有12位萃取池；10通道固相萃取裝置:美國Agilent公司產(chǎn)品；C18固相萃取柱（500mg，6mL）:美國Agilent公司產(chǎn)品。

1.2 材料與試劑

α，β，γ－六溴環(huán)十二烷（HBCDs）、四溴雙酚 A（TBBP－A）標準品:美國Sigma公司產(chǎn)品，純度均大于98%；甲醇、丙酮、正己烷、二氯甲烷（色譜純）:德國Merck公司產(chǎn)品。

1.3 實驗處理

1.3.1 制樣 稱取約100g試樣，切成小塊后放入液氮中冷凍，再用研磨機粉碎。

1.3.2 提取 稱取粉碎好的1g（精確到0.01 g）試樣于定性濾紙中，包好后置于萃取池中進行快速溶劑萃取。萃取劑為丙酮－正己烷溶液，樣品池溫度120℃，壓力10.3MPa，加熱時間5min，靜態(tài)萃取時間10min，氮氣吹掃時間100 s，循環(huán)次數(shù)為3次，沖洗樣品池的體積為20%。萃取結(jié)束后，萃取液在40℃以下減壓濃縮至近干，用正己烷定容至3mL，待凈化。

1.3.3 凈化 將C18固相萃取柱依次用2mL二氯甲烷和2mL甲醇活化后，將試樣溶液過柱，先用12mL正己烷淋洗，再用5mL甲醇洗脫，收集洗脫液，氮氣吹干后加入V（甲醇）∶V（水）＝50∶50的溶液定容至1mL。旋渦振蕩1min，經(jīng)0.22μm針頭過濾器過濾，供 RRLCMS／MS測定。

1.4 實驗條件

1.4.1 色譜條件 C18色譜柱（100mm×2.1 mm×1.8μm）；梯度洗脫:0～3.0min，75%～95%B，3～5min，95%～95%B，5～6min，95%～75%B，其中A為水，B為甲醇；流速:0.3 mL／min；進樣量:10μL；柱溫:10℃。

1.4.2 質(zhì)譜條件 MRM監(jiān)測方式；正離子模式；離子化方式:電噴霧電離；氣體溫度:300℃；氣體流量:7μL／min；壓力:3.1×105Pa；鞘氣溫度:300℃；鞘氣流量:10μL／min；毛細管電壓:2000V；噴嘴電壓:1900V；離子源溫度:120℃。溴代阻燃劑的質(zhì)譜分析優(yōu)化參數(shù)列于表1。

表1 溴代阻燃劑的質(zhì)譜分析優(yōu)化參數(shù)Table 1 Optimized parameters for analysis of brominated flame retardants using MS／MS with MRM mode

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品前處理條件的選擇及優(yōu)化

2.1.1 萃取方式的選擇 日常檢驗中常用的萃取方式有3種:索氏抽提、快速溶劑萃?。ˋSE）和微波萃?。∕WE），根據(jù)文獻［17］中有關(guān)萃取方式的研究結(jié)果，本研究選擇ASE作為首選的萃取方式。同時優(yōu)化了快速溶劑萃取條件:通過加標回收實驗（樣品中加標濃度為1mg／kg）對比萃取劑甲醇、丙酮、二氯甲烷、正己烷以及相關(guān)混合溶液的萃取效率，發(fā)現(xiàn)V（丙酮）∶V（正己烷）＝1∶1溶液的萃取率可達92%，其余溶劑組合方式萃取率均小于80%。另外還確定了其他萃取條件:樣品池溫度120℃，壓力10.3MPa，加熱時間5min，靜態(tài)萃取時間10min，N2吹掃時間100s，循環(huán)次數(shù)3次，沖洗樣品池的體積為20%。

2.1.2 固相萃取條件的優(yōu)化 考察了C18柱（Supelclean LC－C18、Sep－Pak C18）、親水親脂柱（Oasis HLB）、石墨化碳黑柱（Supelclean Envi－Carb）和石墨化碳黑／氨基復(fù)合柱（Sep－Pak Carbon／NH2）。結(jié)果表明，Sep－Pak C18固相萃取柱的凈化效果和回收率最佳。實驗選用500mg／6mL C18固相萃取柱做富集和凈化，然后用500 μg／L四溴雙酚A和2000μg／L六溴環(huán)十二烷標準混合溶液做C18固相萃取柱洗脫實驗，結(jié)果示于圖1。其中1～12mL為正己烷淋洗，13～19mL為甲醇洗脫。結(jié)果表明，正己烷淋洗不會使被測物流失，而使用5mL甲醇洗脫則可得到94%以上的回收率，洗脫效果良好。

圖1 C18固相萃取柱洗脫實驗圖Fig.1 The figure of elution test for C18 solid phase extraction column

2.2 色譜分離的優(yōu)化

根據(jù)四溴雙酚A和六溴環(huán)十二烷的分子結(jié)構(gòu)特性，選擇了Eclipse Plus C18色譜柱（1.8μm×2.1mm×100mm）。由于電噴霧質(zhì)譜的電離是在溶液狀態(tài)電離，因此流動相的組成和添加劑除了影響目標化合物的保留時間和峰形外，還影響離子化效率，從而影響檢測靈敏度。實驗在滿足較好的色譜分離的同時，比較了甲醇－水和乙腈－水這兩種流動相對目標化合物離子化程度的影響。結(jié)果表明，當流動相為甲醇－水時，響應(yīng)值明顯高于以乙腈－水為流動相時的響應(yīng)值（約為2～4倍）。因此，選用甲醇－水為流動相。

除了考察流動相組成外，還比較了流動相為甲醇－水和分別在此流動相中加入一定量的醋酸銨和氨水等添加劑對目標化合物離子化效率的影響。結(jié)果表明:當加入一定量的醋酸銨或氨水后，目標化合物的響應(yīng)值均有所降低，因此，實驗采用甲醇－水混合液作為流動相。

2.3 質(zhì)譜條件的優(yōu)化

采用多反應(yīng)監(jiān)測（MRM）模式，利用流動注射泵連續(xù)進樣，在正負離子模式下進行全掃描，以選擇適當?shù)姆肿与x子峰和電離方式。結(jié)果表明:在負離子模式下，全掃描的分子離子［MH］－m／z543最為理想，因此，選用 TBBP－A的［M－H］－作為碰撞誘導(dǎo)解離的母離子。在二級質(zhì)譜圖中，觀察到m／z526、446、418和291等碎片離子峰，示于圖2。其中，m／z526離子是失去一個羥基產(chǎn)生的碎片離子，m／z 446碎片離子是［M－Br－OH］－，m／z 418離子是［M－Br－OH－CO］－，m／z291碎片離子是［M －C6H3Br2O］－。

圖2 四溴雙酚A的子離子質(zhì)譜圖Fig.2 Ion mass spectrum of TBBP－A

分析六溴環(huán)十二烷時，同樣利用流動注射泵連續(xù)進樣，在正負離子模式下進行全掃描，以選擇適當?shù)姆肿与x子峰和電離方式。結(jié)果表明:在負離子模式下，全掃描的分子離子［M－H］－m／z641最理想，但是對于二級質(zhì)譜，該化合物只能檢測Br－，所以采用選擇離子（SIM）模式。依據(jù)六溴環(huán)十二烷與四溴雙酚A同時檢測的原則，選擇了m／z 80和m／z 81作為子離子，其子離子質(zhì)譜圖示于圖3。在確定母離子和子離子的基礎(chǔ)上，對毛細管電壓、錐孔電壓、離子源溫度、脫溶劑溫度等條件進行了優(yōu)化。

2.4 方法靈敏度

采用在空白樣品中添加目標化合物的方法，得到本方法的檢出限為0.05～0.2mg／kg，低于歐盟制定的最高限量標準。方法的線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限列于表2。可以看出，所分析藥物的線性相關(guān)系數(shù)都大于0.998，相關(guān)性良好。

圖3 六溴環(huán)十二烷的子離子質(zhì)譜圖Fig.3 Ion mass spectrum of HBCDs

2.5 方法回收率和精密度

采用空白樣品加標的方式進行回收率實驗，分別在添加3個水平、快速溶劑萃取、富集凈化后濃縮，每個水平單獨測定10次，回收率及精密度結(jié)果列于表2?？瞻讬凹訕?0μg／kg四溴雙酚A和加標400μg／kg六溴環(huán)十二烷的MRM圖分別示于圖4，圖5。實驗結(jié)果表明，四溴雙酚A回收率為87.72%～93.26%，相對標準偏差為6.53%～8.38%；六溴環(huán)十二烷的回收率為88.20%～95.71%，相對標準偏差為4.42%～7.17%。本方法具有良好的精密度。

2.6 實際樣品檢測

按照本方法對市售小型家用電器中的塑料部件進行檢測，僅在5種產(chǎn)品中檢出四溴雙酚A，含量為10.1～73.2mg／kg，均未檢出六溴環(huán)十二烷，其他產(chǎn)品未檢出目標組分，示于圖6。

表2 線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限、回收率和精密度（n＝10）Table 2 Linear equations，correlation factors，limits of detection（LOD），recovery and precision（n＝10）

圖4 空白樣品加標50.0μg／kg四溴雙酚A的MRM圖Fig.4 MRM chromatograms of blank sample spiked（50.0μg／kg）TBBP－A

圖5 空白樣品加標400.0μg／kgα，β，γ－六溴環(huán)十二烷的 MRM 圖Fig.5 MRM chromatograms of blank sample spiked（400.0μg／kg）HBCDs

圖6 樣品MRM圖Fig.6 MRM chromatogram of sample

3 結(jié)論

本研究所建立的 AES－SPE－LC－MS／MS方法可同時測定家用小電器中溴代阻燃劑，樣品前處理提取率高、重現(xiàn)性好，方法靈敏度高、選擇性和特異性好、條件易于控制，同單組分檢測相比，有效縮短了檢測時間，結(jié)果準確、加標回收率高。將本方法應(yīng)用于實際樣品測定，可從源頭上保障電子產(chǎn)品安全，為消費者的健康提供保障。

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