致癌芳香胺同分异构体鉴别方法研究

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摘要

使用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）和快速液相色谱仪（RRLC）对各种致癌芳香胺同分异构体进行系统的分析。试验选取不同极性的色谱柱（气相色谱柱HP-5 MS、DB-200、DB-17 MS、液相色谱柱XDB C-18等）对分离条件进行比对优化，确定了每组同分异构体的最优分析条件，建立起一套有效区分各种致癌芳香胺同分异构体的鉴别方法，解除纺织及皮革产品可分解致癌芳香胺染料检验中的困扰。

关键词：气相色谱-质谱联用仪； 快速液相色谱仪； 致癌芳香胺； 同分异构体

1 引言

纺织品和皮革中部分偶氮染料可还原出对人体或动物有潜在致癌性的芳香胺。我国现行的检测纺织及皮革产品中可分解致癌芳香胺染料的方法标准是GB/T 17592—2011 《纺织品 禁用偶氮染料的测定》[1]和GB/T 19942—2005 《皮革和毛皮化学试验 禁用偶氮染料的测定》[2]。二十几种致癌芳香胺具有很多同分异构体，而这些同分异构体往往给实际检验工作带来“假阳性”的检测结果。对于芳香胺的准确定性分析，GB/T 17592—2011在标准中注明“必要时，选用另外一种或多种方法对异构体进行确认”，GB/T 19942—2005则注明“胺应通过至少两种色谱分离方法确认，以避免因干扰物质（例如同分异构体的胺）产生的误解和不正确的表述”。两个方法标准都提及了异构体的确认，但没有给出具体的解决方案。依靠HP-5气相色谱柱[3]和C18[4]液相色谱柱建立的分析方法能区分一部分同分异构体，但是对于邻间对位取代的芳香胺同分异构体分析能力较差。

本文建立起一套有效区分致癌芳香胺同分异构体的定性分析方法，并应用于实际检验工作。使用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）和快速液相色谱仪（RRLC-DAD）并配备不同极性和固定相的色谱柱对分离条件进行优化，确定最优色谱分离条件。

2 试验部分

2.1 仪器与试剂

GC-MS （6890N/5975B，安捷伦公司）；RRLC-DAD（1260 Infinity，安捷伦公司）；HP-5MS气相色谱毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25μm）；DB-17MS气相色谱毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25μm）；DB-200气相色谱毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25μm）；Agilent Zorbax Eclipse XDB-C18 快速液相色谱分析柱（4.6mm×50mm，1.8μm）。

试验利用各种芳香胺的标准品对分析方法进行优化。

2.2 仪器分析条件

2.2.1 气相色谱方法

方法一：HP-5MS毛细管柱（30m×0.25mm×0.25μm）；柱温：采用程序升温，70℃保持2min，以10℃/min升至140℃，保持1min，再以30℃/min升至170℃，之后以5℃/min升至230℃，保持7min，以290℃尾吹2 min；载气：高纯氦气，流速1mL/min；进样口温度：250℃；进样体积：1μL；质谱接口温度：280℃；电离方式：EI。该方法等同于GB/T 17592—2011和GB/T 19942—2005中GC/MS方法。

方法二：DB-17MS毛细管柱（30m×0.25mm×0.25μm）；柱温：采用程序升温，70℃保持3min，以20℃/min升至125℃，再以5℃/min升至130℃，保持3 min，以3℃/min升至142℃，保持3min，以5℃/min升至192℃，保持1min，再以3℃/min升至231℃，保持3 min，最后以1℃/min升至235℃，保持2min，以290℃尾吹2 min；载气：高纯氦气，流速1mL/min；进样口温度：250℃；进样体积：1μL；质谱接口温度：280℃；电离方式：EI。

方法三：DB-200毛细管柱（30m×0.25mm×0.25μm）；柱温：采用程序升温，70℃保持3 min，以20℃/min升至125℃，再以5℃/min升至130℃，保持3min，以3℃/min升至142℃，保持3min，以5℃/min升至192℃，保持1min，再以3℃/min升至231℃，保持3min，最后以1℃/min升至235℃，保持2min，以290℃尾吹2min；载气：高纯氦气，流速1 mL/min；进样口温度：250℃；进样体积：1μL；质谱接口温度：280℃；电离方式：EI。

2.2.2 快速高分离度液相色谱方法

Agilent Zorbax Eclipse XDB-C18 液相色谱分析柱（4.6mm×50mm，1.8μm）；流速1.0mL/min；进样量3 μL；柱温30℃；流动相A：磷酸二氢铵0.575g + 磷酸氢二钠0.7g + 甲醇100 mL溶于1000mL水中，流动相B：甲醇；梯度洗脱程序：0～10 min，流动相B10 %～50 %；10min～14 min，流动相B 50%～100%并保持2min；16min～19min，流动相B 100 %～10 %[5]。该方法等同于GB/T 17592—2011 和GB/T 19942—2005中HPLC方法。

3 结果与讨论

3.1 定性分析

试验以各种芳香胺标准品为依据，通过GC/MS获得的保留时间和质谱特征离子信息，并结合RRLC/DAD的保留时间和紫外可见光谱信息进行定性，实现鉴别同分异构体的目的。各物质的特征离子、丰度比及紫外可见光谱最大吸收波长见表1。

3.2 分析方法的确定

对致癌芳香胺进行检测，大多会使用标准规定的HP-5MS毛细管中性色谱柱（或等同者）。HP-5MS毛细管中性色谱柱的固定相是（5%苯基）-甲基聚硅氧烷，该种色谱柱具有极低的柱流失，对碱性化合物具有优异的惰性，而且通用性很好，通过方法优化，可以建立有效分离并分析致癌芳香胺的方法。但是大多数芳香胺有很多同分异构体，由于同分异构体分子结构极其相似，利用HP-5MS等中性柱很难有效区分，进而对分析结果确证造成困难。同分异构体间的极性存在差异，因此可以使用极性毛细管色谱柱的气相色谱分析方法或不同分析原理（如液相色谱）的分析方法。

DB-17MS毛细管色谱柱的固定相是（50%苯基）-甲基聚硅氧烷，是柱流失极低的中低极性色谱柱；DB-200毛细管色谱柱的固定相是（35%三氟苯基）-甲基聚硅氧烷，中等极性柱，但极性强于DB-17MS，是分离位置异构体的理想选择。因此，尝试DB-17MS毛细管色谱柱和DB-200毛细管色谱柱对芳香胺同分异构体进行分离，以期获得很好的效果；除此之外，也选择配备Agilent Zorbax Eclipse XDB-C18分析柱的快速液相色谱对同分异构体进行分析，结合GC和RRLC的试验结果，以获得目标物最大分离度为最佳试验条件。

试验使用配备HP-5MS、DB-200、DB-17MS不同极性色谱柱的气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）以及配备XDB-C18中性色谱柱的快速液相色谱（RRLC-DAD）对各种致癌芳香胺同分异构体进行系统的分析，对流速、进样量、程序升温程序等条件进行了优化，选择既能很好地分离目标物又能缩短分析时间的条件作为最优的色谱分离条件。

通过比较各组芳香胺同分异构体间的分离度，选取分离效果最好的仪器分析条件作为某组同分异构体的最佳分离方法，各组物质的最优分离方法、质谱特征离子、丰度比、紫外-可见光谱最大吸收波长等信息见表1，各组同分异构体分别在HP-5MS、DB-200、DB-17MS气相色谱柱和XDB-C18快速液相色谱柱上的分离情况见表2。

4 结论

使用配备不同极性毛细管色谱柱的GC-MS和配备中性色谱柱的RRLC对致癌芳香胺的各组同分异构体进行分离，确定了每组同分异构体的最优仪器分析条件，摆脱了由于同分异构体带来的检验“假阳性”结果，一定程度上提高了检测准确率，降低检测风险，具有很好的推广和应用价值。

参考文献：

[1] GB/T 17592—2011 纺织品 禁用偶氮染料的测定[S].

[2] GB/T 19942—2005 皮革和毛皮 化学试验 禁用偶氮染料的测定[S].

[3] 崔庆华， 杨晓勇， 田金家. 邻氨基苯甲醚同分异构体的分离[J]. 纺织导报， 2010，（31）：106.

[4] 卢鸯， 叶琳虹， 韩高锋. 提高禁用偶氮染料检测准确性探讨[J]. 中国纤检， 2011，（5）：56-58.

[5] 韩军， 花卉，白子竹，等. 超高效液相色谱法测定纺织品禁用染料[J]. 印染， 2010，（18）：33-35.

（作者单位：北京市纺织纤维检验所，国家纺织及皮革产品质量监督检验中心）