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嘉峪檢測網 2025-03-11 20:56
摘 要： 研制了一種集提取、過濾、轉移功能于一體的直接萃取色譜瓶，與高效液相色譜法聯用，測定煙用水基膠中3種異噻唑啉酮殺菌劑。水基膠樣品加入直接萃取進樣瓶經渦旋混合后，超聲萃取30 min后，無需離心、過濾、轉移等傳統步驟，直接用高效液相色譜檢測。3種異噻唑啉酮殺菌劑的質量濃度在0.05~2.50 μg/mL范圍內與色譜峰面積具有良好的線性關系，相關系數均大于0.998，檢出限為0.33~0.55 mg/kg，定量限為1.10~1.83 mg/kg。測定結果的相對標準偏差為1.3%~3.8%（n=6），回收率為90.2%~104.4%。采用該方法對多個水基膠樣品進行檢測，檢測結果與煙草行業標準溶劑萃取過濾法相吻合。該方法可作為一種快速準確測定水基膠中異噻唑啉酮殺菌劑的技術進行推廣。
關鍵詞： 水基膠； 異噻唑啉酮； 高效液相色譜
水基膠是以水分散型溶劑為介質，常溫下呈中性(或者弱酸性)的黏性混合乳液，其安全性備受關注[1]。異噻唑啉酮類化合物作為廣譜高效殺菌劑，目前廣泛添加到煙用水基膠中起到殺菌防腐的作用[2-3]，但異噻唑啉酮類化合物存在可能導致皮膚致敏反應、皮膚灼傷或哮喘的安全隱患，因此水基膠中異噻唑啉酮類化合物含量的監控是煙草行業非常關注的安全性問題。
目前煙用材料涉及的異噻唑主要為2-甲基-3 (2H)-異噻唑啉酮、5-氯-2-甲基-2H-異噻唑-3-酮、1,2-苯并異噻唑基-3 (2H)-酮，在煙草行業和其他行業已經有很多方法用于這類異噻唑啉酮殺菌劑的測定，例如液相色譜法[4-5]、氣相色譜法[6]、液相色譜-質譜聯用法[7?10]、氣相色譜-質譜聯用法[11?13]。這些方法包括煙草行業標準YQ/T 86—2018 《煙用水基膠、接裝紙、內襯紙、濾棒成型紙和卷煙紙中異噻唑啉酮類殺菌劑的測定 高效液相色譜-串聯質譜法》對水基膠的預處理均需要在溶劑萃取后及上機前進行離心除去沉淀物，再用針式濾膜過濾后進行色譜或色譜-質譜分析，有些方法甚至還需要用固相萃取富集或凈化，預處理步驟繁瑣，不利于快速批量高通量檢測。另外，YQ/T 86—2018采用的串聯質譜法所需儀器昂貴，制約了該檢測方法在水基膠生產企業的應用。
筆者在參考文獻[14?15]的基礎上，研制了一種集提取、過濾、轉移功能于一體的直接萃取色譜瓶，與高效液相色譜（HPLC）法聯用，建立了一種渦旋輔助直接進樣-高效液相色譜法測定煙用水基膠中異噻唑啉酮殺菌劑的方法，大大簡化了樣品預處理過程以提高檢測效率。
1. 實驗部分
1.1 主要儀器與試劑
液相色譜儀：Agilent 1200型，美國安捷倫科技公司。
電子天平：AG104型，感量為0.1 mg，瑞士梅特勒-托利多公司。
超聲儀：DS-7510DTH型，上海生析超聲儀器有限公司。
超純水儀：Milli-Q型，美國密理博公司。
2-甲基-3(2H)-異噻唑啉酮（MI）、5-氯-2-甲基- 2H-異噻唑-3-酮（CMI）、1,2-苯并異噻唑基-3(2H)-酮（BIT）標準品：純度（質量分數）均為99%，CAS號分別為2682-20-4、26530-03-0、2634-33-5，北京百靈威科技有限公司。
甲醇：色譜純，天津迪馬科技有限公司。
水基膠樣品：工業級，浙江中煙工業有限責任公司提供。
實驗用水為超純水。
1.2 儀器工作條件
色譜柱：Acclaim Explosive E2柱（250 mm×4.6 mm，5 μm，美國安捷倫科技公司）；進樣體積：10 μL；柱溫：30 ℃；流量：0.9 mL/min；流動相：水-甲醇；檢測器：紫外檢測器；檢測波長：MI、CMI均為275 nm，BIT為318 nm；梯度洗脫程序見表1。
表1 梯度洗脫程序
Tab. 1 Gradient elution program
1.3 試驗步驟
1.3.1 標準溶液配制
MI、CMI、BIT單一標準儲備液：精密稱取MI、CMI、BIT標準品各10.0 mg，分別用甲醇溶解并定容于10 mL容量瓶中，配制成質量濃度均為1 000 μg/mL的單一標準儲備溶液。
混合標準儲備液：分別精密量取MI、CMI、BIT單一標準儲備液各0.5 mL于100 mL容量瓶中，用甲醇定容，配制成質量濃度為5 μg/mL的混合標準儲備液。
系列混合標準工作溶液：分別精密量取1.0、5.0、5.0、10.0、20.0、50.0 mL混合標準儲備液于100 mL容量瓶中，用甲醇稀釋成3種異噻唑啉酮質量濃度分別為0.05、0.10、0.25、0.50、1.00、2.50 μg/mL的混合標準工作溶液。
1.3.2 樣品預處理
樣品分別采用溶劑萃取過濾法、渦旋輔助直接進樣法進行預處理。
溶劑萃取過濾法：參照YQ/T 86—2018進行預處理，精密稱取煙用水基膠0.3 g，置于50 mL具塞錐形瓶中，精密量取5 mL水加入錐形瓶，振蕩分散后準確加入20 mL甲醇，蓋緊瓶塞，350 W超聲萃取30 min，移取1.5 mL萃取液于2 mL離心管中，10 000 r/min離心5 min。離心后的上清液過0.45 μm有機相濾膜，待測。
渦旋輔助直接進樣法：精密稱取煙用水基膠0.01 g于直接萃取進樣瓶外管中，精密量取150 μL水加入外管，再加入甲醇450 μL，將帶有過濾篩板的內管固定在外管的管口，渦旋10 s接著350 W超聲萃取30 min后壓下內管，提取液通過篩板進行過濾后進入內管，直接上機測樣。
1.3.3 定量方法
采用高效液相色譜法測定，以色譜峰面積外標法定量。
1.4 直接萃取進樣瓶
直接萃取進樣瓶結構主要分成外管和內管兩部分，外管負責上樣和萃取溶劑，內管底部帶有密封圈和過濾篩板，頂部帶螺紋瓶蓋，尺寸和墊片與普通色譜進樣瓶口一致，可以直接供高效液相色譜儀上樣檢測。
直接萃取進樣瓶具體的預處理過程：（1）稱取水基膠于外管中，添加水-甲醇；（2）將帶有過濾篩板的內管固定在外管管口，因為有密封圈的存在，外管處于密封狀態，可渦旋10 s混勻溶劑后再超聲萃取；（3）超聲萃取結束后，將內管壓下，提取液通過篩板進行過濾后進入內管，可以直接上機測樣。直接萃取進樣瓶具備提取、過濾、轉移功能，進樣瓶結構和直接進樣預處理過程如圖1所示。
圖1 進樣瓶結構和直接進樣預處理過程示意圖
Fig. 1 Direct extract-sampling bottle and its procedure of the pretreatment
2. 結果與討論
2.1 色譜條件的優化
以水-甲醇為流動相，采用等度洗脫無法分離水基膠復雜基質中的異噻唑啉酮，而采用1.2優化的梯度洗脫程序、流量及柱溫的條件后，在25 min內得到良好的分離。
2.2 直接萃取進樣與傳統溶劑萃取過濾進樣比較
水基膠中聚合物主要以膠體或懸浮粒子形式存在，在甲醇/水溶劑中會均勻分散，所以煙草行業標準YQ/T 86—2018采用溶劑萃取過濾后，色譜進樣分析前還需要高速離心和針式過濾，這不僅需要使用高速離心機外，還需要消耗針筒、針頭過濾器等一次性耗材。
采用1.4研制的集提取、過濾、轉移功能于一體的直接萃取進樣瓶，整個預處理和進樣過程均在直接萃取進樣瓶中進行，避免了離心、過濾和轉移溶液，整個預處理步驟得到了簡化，所消耗的有機試劑也大大減少。
2.3 萃取條件優化
水基膠需要先加水分散后，進行萃取，考慮到直接萃取進樣瓶體積小，許可添加的萃取溶劑總量僅為600 μL，而超聲萃取相對機械震蕩萃取更易操作，后續萃取條件選用超聲萃取進行條件優化。
2.3.1 萃取溶劑優化
參考YQ/T 86—2018標準，選用甲醇-水相萃取水基膠中的異噻唑啉酮，考察了600 μL萃取溶劑在甲醇-水（v∶v）比例分別為1∶1、2∶1、3∶1、4∶1、5∶1的萃取效果見圖3。由圖3可知，甲醇比例太高，不利于水分散效果；甲醇比例太低，萃取效果太差；在甲醇-水（v∶v）比例為3∶1時，3種異噻唑啉酮的萃取效果最好，因此選定先加水150 μL分散，再加入甲醇450 μL進行超聲萃取。
圖3 甲醇-水在不同比例下的峰面積
Fig. 3 Peak areas of methanol-water at different ratios
2.3.2 萃取時間優化
考察了超聲萃取時間分別在10、20、30、40、50 min的萃取效果見圖4。
圖4 不同萃取時間下的峰面積
Fig. 4 Peak areas at different extraction times
由圖4可知，當超聲萃取時間為10～30 min時，萃取出來的異噻唑啉酮殺菌劑含量變多；當超聲萃取時間為30～50 min時，由于萃取時間過長導致基質效應變嚴重，檢測出來的異噻唑啉酮殺菌劑峰面積略有降低，因此選定超聲萃取時間為30 min。
2.3.3 萃取溫度優化
于水基膠中加入水150 μL分散，再加入甲醇450 μL，在超聲萃取30 min的條件下，考察萃取溫度分別為20、30、40、50 ℃條件下的萃取情況見圖5。由圖5可知，當萃取溫度為20～40 ℃，萃取效果變化不大；當萃取溫度為50 ℃時，萃取效果變差。綜合考慮，超聲萃取可以在常溫下進行。
圖5 不同萃取溫度下的峰面積
Fig. 5 Peak areas at different extraction temperatures
2.4 方法評價
2.4.1 異噻唑啉酮殺菌劑的線性方程、方法檢出限和定量限
移取系列混合標準工作溶液，在1.2儀器工作條件下進樣，以3種異噻唑啉酮殺菌劑的質量濃度（x）為橫坐標，對應的色譜峰面積（y）為縱坐標，繪制標準工作曲線。按照信噪比(S/N)分別為3、10時計算方法檢出限和定量限。3種異噻唑啉酮殺菌劑的質量濃度線性范圍、線性方程、相關系數、檢出限及定量限見表2。由表2可知，3種異噻唑啉酮殺菌劑的質量濃度在0.05~2.50 μg/mL范圍內與色譜峰面積具有良好的線性關系，相關系數均大于0.998，檢出限為0.33~0.55 mg/kg，定量限為1.10~1.83 mg/kg，可滿足煙草行業實際檢測的要求。
表2 3種異噻唑啉酮殺菌劑的質量濃度線性范圍、線性方程、相關系數、檢出限及定量限
Tab. 2 The linear ranges of the mass concentration, linear equations, correlation coefficients, detection limits, and quantification limits of three isothiazolinone fungicides
2.4.2 準確度和精密度
取某水基膠樣品，分別加入低、中、高3個濃度水平的異噻唑啉酮，每個加標水平平行測定6次，計算回收率及測定結果的相對標準偏差，以考察方法的精密度及準確度，試驗結果見表3。由表3可知，測定結果的相對標準偏差為1.3%～3.8%，平均回收率為90.2%～104.4%，表明該方法具有良好的精密度和較高的準確度。
表3 加標回收與精密度試驗結果
Tab. 3 Results of spiked recoveries and precision test
2.5 樣品測定及結果比對
抽取水基膠樣品1#、2#、3#，分別以YQ/T 86—2018和渦旋輔助直接進樣進行預處理和儀器分析測定，試驗結果見表4。由表4可知，所建方法（直接萃取進樣）與現行煙草行業標準方法YQ/T 86—2018（溶劑萃取過濾法）檢測結果的相對偏差不大于3.7%，表明兩者測定結果具有一致性，所建方法結果準確、可靠，可作為一種快速準確測定水基膠中異噻唑啉酮殺菌劑的方法推廣。
表4 煙用水基膠樣品中異噻唑啉酮含量
Tab. 4 Concentration of isothiazolinone preservatives in adhesives
3. 結語
研制了一種集提取、過濾、轉移功能于一體的直接萃取色譜瓶，與高效液相色譜法聯用，建立了測定煙用水基膠中的2-甲基-3(2H)-異噻唑啉酮、5-氯-2-甲基-2H-異噻唑-3-酮、1,2-苯并異噻唑基-3(2H)-酮的方法。水基膠樣品加入直接萃取進樣瓶經渦旋混合后，超聲萃取30 min后直接上機檢測，無需離心、過濾、轉移等傳統步驟，整個預處理和進樣過程均在直接萃取進樣瓶中進行。預處理步驟相對現有行業標準得到簡化，同時有機試劑的消耗也大大減少。結果比對表明，該方法檢測結果與現行行業標準具有一致性。該方法簡單、快速、準確、環境友好，可作為一種快速準確測定水基膠中異噻唑啉酮殺菌劑的方法推廣，在卷煙生產企業和水基膠廠家的水基膠品質控制有一定應用價值。
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來源：化學分析計量
