摘要：

　　采用甲醇添加尿素作為提取試劑，建立了用高效液相色譜法(HPLC-DAD)對紡織品中的9種致癌染料進行分析的方法，色譜柱為XDB Varian pursuit5 C18柱，流動相為乙腈和0.1%磷酸水溶液。該方法中，9種致癌染料的定量限為1.0mg/kg～10mg/kg，線性相關系數都大于0.985，回收率為72%～95%，相對標準偏差(RSD)均小于10.0%，可以滿足紡織品上致癌染料的檢測需要。

　　關鍵詞：紡織品；致癌染料；測試；高效液相色譜

　　1 引言

　　紡織品是生活中不可缺少的用品，隨著人們健康和環境意識的不斷增強，紡織品對人體的生態毒性和安全性問題也越來越多地得到關注。紡織品在染色過程中，染料分子通過吸附、擴散等多種化學或物理處理，從染液轉移到被染物上而使之染色[1]。目前，已經證實存在多種可誘發人體癌變的染料[2]。鑒于這些染料的嚴重危害，許多國家和世界權威組織相繼頒布了嚴格的法規和技術標準進行限制，除了熟知的可分解致癌芳香胺的偶氮染料外，歐盟委員會紡織品生態標簽(Eco-Label)(歐盟2002／371／EC指令)和國際環保紡織協會的紡織品生態標準(Oeko-Tex Standard 100)[3]都要求紡織品中不得使用對人體有直接致癌作用的9種染料(見表1)，每種有害染料的檢測限量為50 mg/kg。國家質量技術監督檢驗檢疫總局批準并發布的GB/T 18885—2009《生態紡織品技術要求》也規定不得使用這9種染料。

　　我國于2006年5月25日發布了GB/T 20382—2006《紡織品致癌染料的測定》[4]，該標準于2006年12月1日實施，其方法采用超聲波輔助甲醇方法提取織物纖維上的9種染料，并在高效液相色譜儀(HPLC-DAD)上檢測。由于9種致癌染料分別屬于直接、酸性、堿性和分散染料，化學性質差異較大，采用甲醇一次提取紡織品上的多種染料，方法雖簡單、快捷，但通過實踐發現，該方法只能提取纖維上的部分染料，且回收率較低，不能滿足Oeko-Tex Standard 100定量檢測要求；而且方法中給出的色譜分析條件也不完善，部分染料的色譜圖出峰時間非常接近，色譜圖形分離較差，因而在定性檢測過程中有時很難區分。

　　本文研究了不同的試劑對纖維的提取效率，最終選用甲醇添加尿素的方式進行提取，提取效果明顯提高。通過優化色譜分析條件，采用高效液相色譜法(HPLC-DAD)進行分析，獲得了較好的分離度，而且縮短了分析時間，技術指標符合定量分析方法，可以滿足紡織品上致癌染料的檢測需要。

　　2 試驗部分

　　2.1 儀器與試劑

　　儀器：Agilent 1200高效液相色譜儀(美國，配有二極管陣列檢測器)；可控溫超聲波儀(輸出功率420 W，頻率40 kHz，控溫精度為±2℃，昆山市超聲儀器有限公司)；可控旋轉蒸發儀( EYELA OSB-2100)；電子天平(精密度0.0001 g，賽多利斯科學儀器有限公司)；0.45μm聚四氟乙烯薄膜過濾頭(津騰公司)。

　　試劑：表1中9種致癌染料有證標準物質(德國Dr.Eh-renstorfer公司)；甲醇、乙腈(色譜純)，磷酸二氫四丁基胺(色譜級)；吡啶、甲酸、氯苯、二甲苯、二甲基甲酰胺(均為分析純)；尿素(分析純)、磷酸(分析純)；實驗室用水為經Milli-Q系統制備純水。

　　9塊參考樣品由上海東華大學制備，以不同的染色工藝染色，用直接紅28、直接黑38和直接藍6上染棉坯布，酸性紅26上染毛坯布，堿性紅9和堿性紫14上染腈綸坯布，分散黃3、分散藍1和分散橙11上染滌綸坯布，用于提取試驗。

　　用表1所列的標準物質，按其所示的純度分別配制每種物質有效濃度為200 mg/L的甲醇貯備標準溶液，有效期為一年。

　　4組標準工作溶液(2 mg/L)如下：A)取1mL堿性紫14貯備標準溶液置于容量瓶中，用甲醇定容至100 mL；B)取1 mL堿性紅9貯備標準溶液置于容量瓶中，用甲醇定容至100 mL；C)各取1 mL酸性紅26、直接紅28、直接藍6和直接黑38貯備標準溶液置于容量瓶中，用甲醇定容至100 mL；D)各取1 mL分散藍1、分散黃3和分散橙11貯備標準溶液置于容量瓶中，用甲醇定容至100 mL。(注：貯備標準溶液和標準工作溶液在4℃下避光保存，標準工作溶液每月配制一次。)

　　2.2 樣品前處理

　　取參考樣品，剪成5 mm×5 mm的碎片，混勻。稱取1.0 g試樣，精確至0.01 g，試樣置于提取器中，提取器中加入10.0 mL甲醇，然后再加入2 g尿素，旋緊蓋子，將提取器置于70℃、420 W的超聲波浴中萃取30 min，冷卻至室溫，用0.45μm聚四氟乙烯薄膜過濾頭，將萃取液注射過濾至樣品瓶中，供HPLC/DAD分析。

　　2.3 HPLC/DAD色譜分析條件

　　色譜柱：XDB Varian pursuit5 C18 4.6 mm×250或相當者；流動相：乙腈(A)與0.1%磷酸水溶液(B)；流速：1 mL/min；梯度洗脫程序：1min～6 min，10%A；6min～12min，90%A；12min～15 min，10%A，保持3 min；柱溫：35℃；進樣體積：20μL；檢測波長：200nm～700 nm。

　　定量波長：分散藍1在400 nm，分散橙11在500 nm，酸性紅26、直接紅28、堿性紅9和堿性紫14在540 nm，直接藍6、直接黑38和分散藍1在600 nm。

　　3 結果與討論

　　3.1 樣品前處理條件的選擇

　　3.1.1 提取溶劑的選擇

　　(1)不同試劑提取效果比較

　　本文研究的9種染料的化學性質差異較大，按其化學結構內的發色團可分為偶氮、三苯甲烷和蒽醌類染料；按染色應用可分為酸性、直接、堿性和分散等四大類染料，染色機理差別較大。其中酸性染料的磺酸基與蛋白質纖維中的氨基通過離子鍵結合；而直接染料雖含有磺酸基，但由于其分子鏈較長，與纖維素纖維的大分子長鏈主要通過氫鍵和范德華力結合；帶陽離子的堿性染料與帶陰離子的腈綸纖維通過離子鍵結合；分散染料極性較弱，一般在高溫高壓下染色，通過范德華力和氫鍵等與化學纖維中的惰性高分子結合。因此，要完全提取織物纖維中的染料，需建立多種萃取系統。

　　國內有研究表明，極性較強、能提供質子的吡啶水溶(吡啶/水，4 /3，v/v)、吡啶/甲酸/水(20 /5/75，v/v)和氯苯可分別完全剝離天然纖維上的直接染料和酸性染料、腈綸纖維上的堿性染料和滌綸纖維上的分散染料[5]。但這種方法需在樣品處理之前鑒別樣品的纖維種類，根據其使用的染料類型選取不同的萃取方法，因而大大降低檢測效率。而且，吡啶、氯苯的毒性都很大，考慮到環保因素以及實際操作過程中對試驗人員健康的影響，也不適合在實踐廣泛應用。

　　酸性、直接和堿性染料都帶有極性基團，易溶于水，不宜用乙酸乙酯、丙酮和正己烷等中等極性和弱極性的有機溶劑提取；分散染料極性較弱，不宜用水溶液提取。而作為極性有機溶劑的甲醇對這4類染料都有較好的溶解能力，且比乙腈對棉、麻、絲、毛等天然纖維和滌綸、腈綸、錦綸等化學纖維具有較好的溶脹作用。在國外研究中，酸性甲醇試劑(鹽酸/甲醇/水2 /1 /1，v/v)常用來提取天然纖維中的天然染料[6]。但對本文研究的合成染料，酸性甲醇溶液與直接紅28、堿性紫14和分散黃3都發生了變色反應。

　　本文選用甲醇(Methanol)、二甲基甲酰胺(DMAC)、二甲苯(Xylene)分別對9種染料進行提取，如圖1所示。紅線為DMAC提取效果，黑線為Methanol提取效果，綠線為Xylene提取效果。

　　圖1中可以看出，二甲基甲酰胺(DMAC)對9種染料有很好的提取效果；甲醇的提取效果居中；二甲苯僅對分散染料有微弱的提取效果，而對其他染料基本沒有效果；二甲基甲酰胺(DMAC)可剝離棉纖維上的直接染料和滌綸纖維上的分散染料，但試驗過程中發現會溶解腈綸纖維，不適合混紡纖維的處理。

　　(2)尿素添加劑對提取效果的影響

　　將10 mL甲醇加入提取器中，置于70℃的超聲波浴(功率為40 kHz，420 W)中萃取30 min；另在提取器中加入10 mL甲醇，再添加2 g尿素，置于70℃的超聲波浴(功率為40 kHz，420W)中萃取30 min，比較提取效果，如圖2所示。黑線為不加尿素提取效果，紅線代表添加尿素后的提取效果。

　　從圖2中可以看出，添加尿素后，對于9種致癌染料的提取效果都有明顯的提升作用。

　　3.1.2 超聲條件對提取效果的影響

　　超聲輔助萃取是一種快捷、高效的固-液萃取方式，本文參照GB/T 20382—2006標準中的萃取條件，在70℃恒溫水浴、420W、40 kHz超聲頻率[7]下，分別在30 min、45min、60min時間內進行提取試驗，考察不同超聲時間對提取效率的影響，見圖3。

　　從圖3中可以得出，除分散橙、分散藍、堿性紫三種染料以外，30 min的處理時間就可以達到滿意的效果。在未加纖維情況下，直接對染料的標準溶液超聲，以驗證超聲波對染料的穩定性影響。將2 mg／L、20 mg／L、200mg／L的9種染料標準溶液在70℃水浴中于420W超聲功率下超聲60 min，標準溶液的濃度未發生明顯變化，表明染料未發生分解。而在纖維存在時，超聲時間太長(如60 min)，9種染料的提取率都會下降，其原因可能是在超聲提取的過程中，染料處于對紡織品纖維的解吸和吸附的動態平衡過程：一方面，超聲波的輔助能量促進紡織纖維在甲醇中的溶脹和其大分子鏈的蠕動，促進染料從纖維中解吸；另一方面，超聲能量過大或時間較長，會促進染料分子向纖維無定型區的滲透，促進纖維對染料的吸附[8-13]。

　　綜上試驗，本文選用甲醇添加尿素在(70±2)℃的超聲波浴(功率為40 kHz、420 W)中萃取30 min對樣品進行處理。

　　3.2 色譜條件的選擇

　　在優化液相色譜分離條件過程中，分別比較了多種液相色譜柱的分離效果，發現采用XDB Varian pursuit5 C18 4.6 mm×250色譜柱分離度與靈敏度更適合該分析，故選擇Varian pursuit5 C18 4.6 mm×250柱作為色譜分析柱。考察了反相色譜常用的有機相溶劑(甲醇和乙腈)與不同緩沖液組成的流動相體系，分別為：1)甲醇(或乙腈)-5mmol/L甲酸胺溶液；2)甲醇(或乙腈)-5mmol/L乙酸胺溶液；3)甲醇(或乙腈)-0.1%磷酸等對染料化合物的色譜分離效果比較，結果表明以乙腈-0.1%磷酸水溶液作為流動相時獲得了最優的色譜峰形，選擇梯度洗脫方式，通過優化流動相的洗脫條件，在不同的檢測波長(200 nm～700 nm)下，可以實現9種染料的有效分離。

　　3.3 方的檢測限及線性

　　分別吸取染料標準貯備液，用甲醇配制成系列濃度為0、2mg/L、4mg/L、8mg/L、10mg/L、20mg/L的標準溶液，以樣品濃度為橫坐標，峰面積為縱坐標繪制標準曲線。線性回歸方程與相關系數見表2。由表2可知，回歸方程的線性較好(R2＞0.98)，以樣品空白的10倍噪聲計算定量限，9種染料的定量限為1.0mg/kg～10.0mg/kg，均低于Oeko-Tex Standard 100要求的50 mg/kg。

　　3.4 方法的回收率以及精密度試驗

　　在不含致癌染料的標準樣品中，以標準加入法進行回收率試驗，添加濃度分別為5 mg/L、10 mg/L、50mg/L，將9種染料分別加入1.0g對應的適染纖維織物樣品上，重復測量6次進行試驗，試驗測得在低、中、高的3個添加水平范圍內的平均回收率為72%～95%，計算每個樣品的相對標準偏差，結果均小于10%，結果見表3。

　　3.5 樣品測定應用本方法對市售紡織樣品共20件進行了分析測定，均未檢出含有致癌染料，采用國標GB/T 20382—2006法進行分析測定，也未檢出含有致癌染料。

　　4 結論

　　本文通過對GB/T 20382—2006分析方法中提取試劑的改進，提取效率明顯提高，通過優化色譜分析條件，大大縮短了分析時間，改進了現有紡織品致癌染料檢測的水平，方法快速、高效、準確，可適用于目前紡織品檢測領域中可萃取致癌染料的檢測。

　　參考文獻：

　　[1]陳士能.中國化工產品大全.中卷[M].北京:化學工業出版社,1998.

　　[2]何瑾磬.染料化學[M].北京:中國紡織出版社,2009.

　　[3]OeKo-Tex Standard 100—2010 General and special conditions[S].

　　[4]GB/T 20382—2006紡織品致癌染料的測定[S].

　　[5]丁友超,蔡建和,楊錦福,等.IP-HPLC法測定紡織物中致癌染料含量[J].印染,2008,25(15):38-41.

　　[6]Zhang X ,Lauren R A. Development of mild extraction methods for the analysis of natural dyes in textiles of historical interest using I,C-Diode array detector-MS[J].Analytica chemistry,2005(77):2022-2025.

　　[7]王建平,蘇紅偉,洪晨躍,等.紡織品上致癌染料檢測方法研究[J].印染,2007,25(1):32-37.

　　[8]GB/T 18885—2009生態紡織品技術要求[S].

　　[9]Oeko-Tex Standard 200—2010 General and special conditions[S].

　　[10]DIN DMP 512 Draft 5—2000 Textiles-Detection of Dispersion Dyes[S].

　　[11]GB/T 20383—2006紡織品致敏性分散染料的測定[S].

　　[12]丁友超,曹錫忠,吳麗娜,等.高效液相色譜-電噴霧串聯質譜法快速分離鑒定紡織品中9種致癌染料[J].中國色譜,2008,12(9):603-607.

　　[13]馬強,白樺,王超,等.超高效液相色譜-串聯質譜法同時測定玩具中的16種致癌和致敏染料[J].分析化學,2010,12(1):51-56.

　　(作者單位：上海市纖維檢驗所)文/朱曉鴻 李遠征