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摘要:气相色谱-质谱联用(GC-MS)是一种结合色谱高分离能力和质谱高鉴别能力的在线分离、定性和定量检测技术,适用于挥发性成分的分析。近年来,随着样品前处理技术及配套仪器的不断发展,GC-MS技术的分离性能越来越好、检测灵敏度越来越高,使其被广泛应用于纺织品领域中的成分分析、品质分析、掺假鉴别和有害物检测等方面。综述了目前常用的样品前处理技术以及近5年GC-MS在纺织品检测相关领域的应用,旨在阐明GC-MS在纺织品检测领域中的重要意义,明确其性能特点,总结其优缺点,并对其未来发展进行展望。
关键词:纺织品检测;成分分析;品质分析;有害物检测
1 引言
纺织品异味主要来源于两个方面:(1)纺织品上残留的化学助剂;(2)纺织品在生产、加工、运输、储存、销售过程中受到微生物污染,或由于自身的多孔性从环境中吸收的异味。异味物质可能让人产生不愉快的感觉,部分物质是引发哮喘病的过敏原,甚至可能导致急性或慢性中毒。目前纺织品的异味检测都是要求专业人员用嗅辨法进行,属于主观评价法,受人为因素等影响较大。气相色谱技术很早就被应用于食品、环境等领域的气味检测,在纺织品异味检测研究中也不断有报道,顶空、顶空固相微萃取等常用于样品处理。已有文献将吹扫捕集技术应用于纺织品异味物质的检测,但只是用微量进样器吸取一定量混合标准工作液注入吹扫捕集仪样品仓内进行测定,未涉及实际样品处理及吹扫捕集条件对测定的影响。
2 GC-MS样品前处理技术
2.1 顶空技术
顶空技术是一种通过直接捕集样品上空的挥发性成分进行检测的方法,按照捕集方式可被分为静态和动态顶空技术。例如,Diekmann等利用静态顶空技术采集血液中的乙醇挥发物,结合气相色谱技术和真空紫外光谱法建立了血液中乙醇含量鉴定和鉴别其他吸入剂的新方法。Bai等采用吹扫捕集系统进行样品导入,结合GC-MS用于测定鲯鳅鱼和金枪鱼的香味特征,识别和量化出了与鱼腐烂有关的20种芳香化合物和16种挥发性化合物,可作为鱼肉腐败的化学指标。
2.2 固相萃取
固相萃取技术利用分析物在不同介质中的被吸附能力之间的差别,将目标物与干扰组分进行分离,从而起到净化的作用。Cui等利用固相萃取对多种中药样品中16种污染物多环芳烃(EPA-PAHs)进行了综合测定,优化后的固相萃取技术能够对样品进行有效纯化。
2.3 凝胶渗透
色谱凝胶渗透色谱是一种根据分子大小对样品进行分离的技术,常用于食用油中多种化合物及其衍生物、代谢物残留检测。Yao等采用凝胶渗透色谱测定食用植物油中三己酮及其代谢物三己醇,避免了食用植物油中其他脂肪物质的共提取,对样品起纯化作用,同时能够减少对仪器和色谱柱的伤害。
3 质谱分析技术在纺织品检测方面的运用
3.1 仪器与试剂
(1)仪器。LC-30超高效液相色谱仪(日本岛津公司)、ATRAP5500三重四极杆液相色谱质谱联用仪(美国ABSCIEX公司)、MultiReax全能型振荡器(德国Heidolph公司)、Centrifuge5804高速离心机(德国Eppendorf公司)、SCIENTZ-950E超声波提取器(宁波新芝生物科技公司)、AutovapS60氮吹仪(美国ATR公司)、XS-205电子分析天平(瑞士Mettler-Toledo公司)、Milli-Q超纯水制备系统(美国MILLI-PORE公司)、HYPERSEPRetain-PEP固相萃取柱(美国赛默飞公司)、陶瓷均质子(美国安捷伦公司)以及0.22μmPFP微孔滤膜(上海安谱科学仪器有限公司)。(2)试剂与样品。氯霉素、氟甲砜霉素、甲砜霉素标准品;猪肉粉中氯霉素、氟苯尼考分析质控样;乙腈、甲醇和甲酸;实验用水。样本为当地农贸市场所采购猪肉、牛肉及羊肉,总计68批。
3.2 功能性成分分析
成分复杂多样导致其功能各有不同,而纺织品的功能性也与其成分息息相关,利用GC-MS结合其他分析手段分析食药中的功能性成分对开发更多的食药资源有重要意义。Huang等采用化学分析方法,包括层次聚类分析和主成分分析,对不同来源的艾片进行GC-MS分析。结合网络药理学和分子对接的方法,在动物体内模型中评价艾片挥发性化合物的抗炎活性,并探讨其抗炎作用的分子机制,确定了艾片的作用机理。结果表明艾片具有较强的抗炎作用,且参与该作用的靶点和途径多种多样。
3.3 样品处理方式及吹扫温度
将空白样品直接装入 40 m L 吹扫捕集专用棕色螺口玻璃管中加标,保持其他条件不变,比较在两种方式(a 加标样品直接进行吹扫捕集,b 在加标样品中准确加入 10 m L 蒸馏水)下进行吹扫捕集的测定结果。方式 a 的干扰物质比较多,对保留时间前 6 min 目标物的定性和定量影响较大(目标物序号同表 1,下同),而且其他物质的测定结果重现性比较差;方式 b 各物质得到了较好的分离,满足检测需要,加标回收率基本都在 85% 以上,因此选择方式 b。由于方式 b 中添加了蒸馏水,经实验证实,升高吹扫温度能提高目标物的吹扫效率,但使吹扫系统带出的水分增加,影响目标物的吸附、解析效率以及捕集管的使用寿命,吹扫温度选择系统默认的 20 ℃。
3.4 质谱条件和色谱条件优化
质谱条件优化:4种目标化合物响应值具有差异性,配制100ng·mL-1目标物溶液,流动注射三通进样方式在正离子模式下进行母离子全扫描,设置碰撞电压1eV,调节锥孔电压使准分子离子峰的响应值最大,当椎体电压为30V时氯霉素和氟甲砜霉素产生的准分子离子[M+H]+并分别为m/z192、m/z202,响应值最高。当碰撞电压为18eV时,甲砜霉素可产生子离子m/z160。色谱条件优化:根据试样中被测样液的含量情况,选取待测物的响应值在一定线性相应范围内的浓度进行测定。在1.2.3色谱条件下氯霉素、氟甲砜霉素、甲砜霉素参考保留时间分别为6.1min、4.9min、4.5min。各个目标化合物分离良好,且色谱峰峰型良好。
3.5 指纹图谱与质控标志物的建立及检测
指纹图谱是指采用一定的分析手段得到的能够标示某些复杂纺织品中化学特征的色谱图或光谱图。质控标志物是指存在于纺织品加工过程中形成的与纺织品功能息息相关的有效成分或特征性成分,能够反应纺织品的真实性、有效性和安全性。利用GC-MS筛选纺织品的质控标志物,并结合这些主要成分的保留时间、质谱信息和含量构建纺织品的特征指纹图谱,能够有效控制纺织品质量。例如,Hu等利用GC-MS建立中药广藿香的特征指纹图谱,该指纹图谱可用于鉴别代用品和掺假品,并进一步评价我国不同地区种植的广藿香的差异。Chang等采用HS-SPME-GC-MS结合HS-GC-IMS测定了不同等级椰子油的特征挥发物指纹图谱,对不同加工方式(精制、干燥和初榨)椰子油中的质控标志物(挥发性成分)进行了鉴定和比较,可作为一种无损评价椰子油品质和其他特性的方法。
4 结束语
建立了吹扫捕集-气相色谱/质谱联用测定织物中10种异味物质的方法,在0.5~100.0μg/L或者0.5~50.0μg/L内具有良好的线性关系,相关系数为0.9980~0.9999,加标回收率为77.29%~100.24%,相对标准偏差为2.3%~8.6%。本方法操作简单、快捷、检出限低,实现了对特定异味目标物精准的定性定量测试,可应用于日常分析。由于吹扫捕集过程中未使用有机溶剂,符合建立绿色环保分析方法的需求。
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