吴泽颖，裴文艺，毕中昱，祝惠惠，张敏

（1. 常州工学院化工与材料学院，江苏常州213032；2. 常州进出口工业及消费品安全检测中心，江苏 常州213022）

为了使皮革制品更美观从而对消费者具有吸引力，同时也为了对皮革表面进行保护，在皮革制品出厂前往往要加涂饰剂而使其更加光亮，并延长其使用寿命。传统的热固化皮革涂饰剂，需要采用电路丝等热固化手段进行烘干处理，存在着耗能大，环境危害大而且对外贸易出口受到限制等缺点[1]。20 世纪60年代末，德国开发了紫外光固化（UV）涂料，其受到紫外光照射后，发生光化学反应，涂层快速聚合和交联，使得固化流程大大缩短[2]。UV 涂料不仅干燥速度快、色彩鲜艳光亮，而且耗能少、不使用挥发性有机溶剂、安全环保，在皮革领域的应用逐渐发展起来[3,4]。然而，有研究表明，UV 涂料技术中的关键组分，对涂料固化速度起决定作用的光引发剂，如果在固化过程中未完全反应，会发生化学和物理迁移，从而转移到人体或土壤中，给自然环境和人体带来潜在的风险，特别是某些具有致癌性、生殖毒性的光引发剂[5-7]。

目前，对于这些光引发剂的分析主要集中在食品和食品包装领域。例如，塑料食品包装表面的UV涂料中的光引发剂会通过包装，迁移进入食品中造成污染，从而影响人体健康[8,9]。采用的分析方法主要有高效液相色谱法、气相色谱法与质谱的联用等[10-15]。

针对皮革制品中可能存在的苯乙酮和二苯甲酮类光引发剂，本文建立了超声提取、固相萃取（SPE）净化与GC-(TQ)MS 相结合的方法，对于皮革制品中光引发剂的定量和定性分析具有简便、快捷、准确的特点，可以为皮革制品制造企业的质量控制提供方法依据，为环境、生物等样品中此类物质的分析提供思路，更可以为政府部门对于这些化合物的监管和控制提供理论基础。

1 实验部分

1.1 原料

乙腈、二氯甲烷、丙酮和甲醇为色谱纯级别，正己烷为农残级，均购自上海安谱实验科技股份有限公司。

8 种光引发剂标准品来自于上海安谱实验科技股份有限公司，其信息如表1 所示。

5 mL 无针注射器、25 mm×0.22 μm 尼龙滤膜（与注射器配套使用）和25 mL 棕色具塞Pyrex 瓶，购自上海安谱实验科技股份有限公司；OASIS?HLB SPE（60 mg）小柱，来自于美国Waters 公司；2 mL GC-MS/MS 进样小瓶，购自美国Aglient 有限公司。

表1 光引发剂标准品的信息Tab. 1 Information of the used photoinitiator standards

皮革制品样品共39 个，其中，13 个购自于本地超市和商场，26 个购自于网络。购自于本地超市和商场的13 个样品中，共有8 个皮鞋样品、4 个皮带样品和1 个皮夹样品。购自于网络的26 个样品中，共有13 个皮鞋样品，6 个皮带样品和7 个皮夹样品。样品总计皮鞋21 个、皮带10 个、皮夹8 个。

1.2 主要仪器与设备

GC-MS/MS 联用仪，型号为7890A-7000B，购自美国Agilent 有限公司；电子天平，型号为FA1004D，购自上海越平科学仪器有限公司；超声波发生器，型号为JL-CQ250S，购自上海吉理超声仪器有限公司；旋转蒸发仪，型号为RE-32，购自上海雅荣生化仪器有限公司。

1.3 样品前处理

市售皮革制品按照国家标准《GB/T 33392-2016皮革和毛皮化学试验禁用偶氮染料中4-氨基偶氮苯的测定》中的规定进行取样和制备，并在温度20 ℃和相对湿度65%的标准空气条件下（常州市波肯纺织检测有限公司）完成试样的制备、保存和称量过程。

用分析天平称取1 g 样品，精确至0.0001 g，置于Pyrex 瓶中。加入10 mL 乙腈超声波提取20 min，提取3 次后合并提取液。合并后的提取液旋转蒸发浓缩至小于5 mL 后，氮气缓慢吹至近干，残留物用1.0 mL乙腈溶解后进行SPE 净化。SPE 小柱首先使用5 mL甲醇活化、5 mL 去离子水平衡后，加入乙腈溶解后的残留物上样，加入5 mL 含5%甲醇的去离子水淋洗后，将SPE 柱抽干，然后用5 mL 乙腈进行洗脱，洗脱液用氮气吹至近干后，准确加入2 mL 乙腈溶解，经0.22 μm 滤膜过滤后供GC-(TQ)MS 测定。

1.4 标准溶液的制备

标准储备液：分别准确称取8 种光引发剂标准品各约0.1 g，精确至0.0001 g，置于100 mL 棕色容量瓶中，用乙腈定容，分别得到浓度约为1000 mg/L 的各光引发剂标准储备液，于4 ℃避光保存备用。

混合标准储备液：用移液枪分别从约为1000 mg/L 的光引发剂标准储备液中各移取1000 μL 于10 mL 棕色容量瓶中，用乙腈定容，得到每种光引发剂浓度约为100 mg/L 的混合标准储备液。

混合标准工作溶液：使用乙腈对混合标准储备液进行逐级稀释，即得到混合标准工作溶液。

1.5 GC-MS/MS 分析条件

GC-MS/MS 分析采用美国Agilent 有限公司的HP-5MS 色谱柱，色谱柱柱长为30 m，内径为0.25 mm，膜厚为0.25 μm。流动相使用纯度≥99.999%的氦气，流量为1 mL/min。

初始柱温为60 ℃，以10 ℃/min 的升温速率，加热至100 ℃，然后以5 ℃/min 的升温速率，加热至200 ℃，然后以3 ℃/min 的升温速率，加热至245 ℃，然后以20 ℃/min 的升温速率，加热至300 ℃，并保持5 min。后运行温度为320 ℃，后运行时间为5 min。

进样口温度为320 ℃，进样量为1 μL，进样方式为分流进样，分流比为20∶1。

质谱离子源为电子轰击（EI）离子源，电子轰击能量为70 eV，离子源温度为230 ℃，传输线温度为300℃，四级杆温度为150 ℃，溶剂延迟的时间为5 min。定性采用全扫描模式（SCAN），扫描范围为50～300 amu，阈值：150。定量采用多反应监测模式（MRM）。

1.6 回收率及相对标准偏差的测定

采用空白标准添加法进行回收率及相对标准偏差的测定。于标准空气条件下，取不含有8 种光引发剂的空白皮革制品样品，分别添加不同浓度水平的光引发剂混合标准工作溶液，每个浓度水平制备六个空白标准添加平行样品，避光保存，搁置一夜，使溶剂挥发。次日，将标准添加后的皮革制品样品按照1.3 进行样品前处理，并按照1.5 进行GC-(TQ)MS 分析。

2 结果与讨论

2.1 前处理方法的建立

2.1.1 超声提取条件的确立

2.1.1.1 提取溶剂的选择

首先，设计空白标准添加实验，在超声提取1 次，提取时间为10 min 条件下，分别考查乙腈、二氯甲烷、丙酮、甲醇和正己烷这五种溶剂对光引发剂提取效率的影响，GC-(TQ)MS 分析结果如表2 所示。

由表2 数据可知，在提取时间及次数相同的条件下，对于每种光引发剂，除甲醇外，采用另外4 种溶剂进行提取时，效率均可以达到85%以上。但是GC-(TQ)MS 分析结果显示，选择丙酮、二氯甲烷或正己烷作为提取溶剂时，即使经过SPE 净化后，总离子流图中仍然存在杂峰较多，基质效应明显的问题。因此，最终使用乙腈作为提取溶剂并优化其他提取参数。

2.1.1.2 提取时间的选择

其次，设计空白标准添加实验，使用乙腈作为提取溶剂，超声提取1 次，分别考查提取时间为10、20、30、40 和50min 时，8 种光引发剂的超声提取效率，GC-MS/MS 分析结果如下表3 所示。

从表3 中可以明显看出，在不同提取时间下，光引发剂的提取效率有显著的变化。当提取时间从10 min 增加到20 min 时，提取效率提升明显，这一趋势在提取时间从20 min 增加到30 min 时逐渐放缓，当提取时间进一步增加到40 min 时，提取效率并没有明显的增加。因此，综合考虑实验时间和效率两方面因素，最终确立提取时间为20 min。

表2 5 种溶剂对光引发剂的提取效率Tab.2 Extraction rates of photoinitiators using five solvents

表3 不同提取时间下光引发剂的提取效率Tab.3 Extraction rates of photoinitiators under different exaction time

2.1.1.3 提取次数的选择

最后，设计空白标准添加实验，使用乙腈作为提取溶剂，时间20 min，考查提取次数对提取效率的影响。提取次数分别为1、2、3、4 和5 次时，8 种光引发剂提取效率的GC-MS/MS 分析结果如表4 所示。

从表4 中可以得出，随着提取次数的增加，提取效率也随之增加。提取次数从1 次增加到2 次时变化最为明显，并在3 次后均逐渐趋于稳定。其中，提取1次时效率最低，从提取3 次开始，萃取效率即达到99.3%以上，而提取次数的进一步增加几乎对提取效率不产生明显的影响。因此，本文结合不同提取次数对光引发剂提取效率的影响和实验效率，最终确立提取次数为3 次。

2.1.2 SPE 小柱的选择

由于皮革制品样品的基质较为复杂，因此采用SPE 对样品的超声提取液进行净化。本文分别考察了四种SPE 小柱的净化效果，分别为Sep-Pak Carbon/NH2、Sep-Pak C18、Oasis HLB、和ProElut CARB。GC-(TQ)MS 分析结果表明，使用Oasis HLB 小柱时，杂质干扰最少，同时回收率较高。因此，本文最终选用Oasis HLB 小柱对提取液进行净化。

2.2 GC-MS/MS 分析方法的建立及验证

2.2.1 GC-(TQ)MS 分析方法的建立

表4 不同提取次数时光引发剂的提取效率Tab.4 Extraction rates of photoinitiators under different exaction cycles

表5 GC-MS/MS 分析方法参数Tab. 5 Parameters of GC-(TQ)MS analysis method

针对光引发剂的分离，考虑到温度对分离的影响以及基质效应等，优化了升温速率，并采用分阶段升温方式。在1.5 中程序升温条件下，8 种光引发剂均得到了基线分离，且峰形对称，分离效果较好。

随后，分别对光引发剂的质谱条件进行优化。首先在SCAN 模式下进行分析，m/z 扫描范围为50～300 amu，阈值为150，得到总离子流图。在每个光引发剂的质谱图中分别选择丰度最高和特异性最强的两个离子为母离子，然后优化不同的碰撞能量，并进行子离子的选择。最终选择丰度最高的一对离子为定量离子对，特异性最强的一对离子为定性离子对。

在上述优化后的GC-(TQ)/MS 分析条件下分析，得到光引发剂保留时间、定量和定性离子对、碰撞能量比如表5 所示。

2.2.2 GC-MS/MS 分析方法的验证

2.2.2.1 检出限（LOD）和定量限（LOQ）

对光引发剂混合标准工作溶液进行逐级稀释，然后进行GC-(TQ)MS 分析，使用MRM 模式进行扫描。检出限（LOD）和定量限（LOQ）分别定义为当信号/噪声比（S/N）为3 和10 时的浓度，可得到光引发剂的LOD 和LOQ 如表6 所示。

由表6 分析结果可知，8 种光引发剂LOD 在0.004～0.016 mg/kg 之间，LOQ 在0.008～0.030 mg/kg范围内，方法LOD 和LOQ 均较低，灵敏度较高。

2.2.2.2 线性及线性范围

对于8 种光引发剂，分别在0.020～10.00 mg/L 范围内，每个数量级配制五个浓度水平的混合标准工作溶液，并采用MRM 模式，分别进行GC-(TQ)MS 定量分析，从而得到不同浓度水平下，光引发剂的峰面积。然后，以峰面积对混合标准工作溶液的浓度做图，并进行线性回归曲线拟合，得到线性回归方程，标准曲线的线性以相关系数的平方（R2）表示，结果见表7。

从表7 中R2数据可知，在0.020～10.00 mg/L 范围内，方法R2均在0.9990 以上，线性关系较好。

2.2.2.3 回收率和精密度

通过空白标准添加实验，进行回收率和精密度的测定，添加水平分别为20、200 和2000 μg/L，每个添加水平测定6 个平行样品，经SPE 净化后，GC-(TQ)MS 分析结果如表8 所示，其中精密度用相对标准偏差（relative standard deviations，RSDs，n=6）表示。

从表8 中回收率和RSD 数据可可以看出，在3个添加水平下，回收率在86.5%～98.3%之间，RSD 均小于8.0%，方法准确性好，精密度高，可用于皮革制品中光引发剂含量的分析。

2.3 实际样品分析

实际样品的GC-(TQ)MS 分析结果表明，共有7个样品中有光引发剂检出，7 个样品均为皮鞋，其中3个购自于本地超市，占所有本地超市和商场的皮鞋样品的37.5%，其余4 个样品来自于网络，占所有来自于网络的皮鞋样品的30.8%。阳性样品信息及光引发剂含量如表9 所示，表中分析结果为光引发剂在皮革中的含量。

表6 GC-(TQ)MS 分析方法的LOD 和LOQTab.6 LOD and LOQ of GC-MS/MS analysis method

表7 GC-MS/MS 分析方法的线性范围Tab.7 Linear ranges of GC-MS/MS analysis method

表8 光引发剂的回收率和RSDsTab.8 Recoveries and RSDs of photoinitiators

表9 阳性样品分析结果1）Tab. 9 Testing results of positive samples

在所有阳性样品中，BP 的分布最广泛，7 个样品中均含有BP，显示BP 为皮革制品中使用较广的光引发剂，也是含量较高的光引发剂，有2 个样品中BP含量均高于10 mg/kg。除BP 外，PAP、2-MBP、4-MBP和CBP 均仅在1～2 个样品中有检出，且含量较低。除了这五种光引发剂外，本文研究的另外三种光引发剂：3-HAP、4-EAP 和4-HAP 均未有检出。

3 结论

本文建立了皮革制品中8 种光引发剂的GC-(TQ)MS 分析方法，方法灵敏度高、线性范围宽，线性好。采用超声提取和SPE 净化的方式处理皮革制品样品，回收率高、稳定性好。实际样品的分析结果显示，BP 在皮革制品中存在较广泛，含量相对较高。随着皮革制品的使用，这些光引发剂可能对人体健康产生一定影响。同时，随着这些产品的废弃进入环境，对环境可能产生的效应还有待进一步研究。