液相色谱—串联质谱法测定木材及木制品中3种异噻唑啉酮类防腐剂
张丽 董丽君 伦才智 刘琳 杨娟 杜震
摘要：本文建立了一种木材及木制品中3种异噻唑啉酮类防腐剂的检测方法，采用超声法甲醇提取，离心后浓缩定容，利用液相色谱一串联质谱法进行检测。该方法操作简单，准确度高，回收率在85%～111%，相对标准偏差为0.93%～8.20%，提取效果较好。
关键词：木材及木制品；异噻唑啉酮；超声提取；液相色谱一串联质谱
中图分类号：0625.15+9 文献标识码：A 文章编号：1004-3020（2016）03-0045-04
随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，社会对木材的需求量日益增加。木材防腐剂可使木制产品延长使用寿命，防止其腐败、蓝变和虫蛀。国内外大量试验材料的统计结果表明，防腐处理后的木材的使用寿命是未经处理的5～6倍。然而，有机类防腐剂都具有一定的毒性。木材及木制品与人们的生活息息相关，如果其中含有大量木材防腐剂，有可能通过使用过程进入人体内对健康造成极大危害。有些防霉剂存在致癌、致畸和致突变等不良作用。如异噻唑啉酮类化合物除对皮肤有致敏反应，会出现眼、皮肤接触发生过敏或皮炎等症状外，还可导致皮肤灼伤或哮喘，有的首次接触即可致敏，属强变应原。另外据报道其具有细胞毒性与神经毒性，一定浓度下与皮肤接触会产生过敏反应，吸入或不慎吞咽更对人体有害。因而木材防腐剂在国内外木制品中的使用已经受到了严格控制，日本《家用产品有害物质控制法》、中国、欧盟等都对木材防腐剂作了相应的标准限制。
我国是木制家具的生产和出口大国，为了规范木材防腐剂的使用，保证消费者权益，需要准确有效的检测方法作为保障。异噻唑啉酮类化合物因具有优异的耐碱和耐高温性能，在防腐杀菌领域日益受到关注，已经在诸多常规防腐产品难以发挥效果的领域中显示出了独特的优势。然而未见针对木制品中异噻唑啉酮类防腐剂的测定方法报道。目前涉及异噻唑啉酮类防腐剂测定的产品很多，主要有食品接触材料、水、纺织品、皮革、化妆品、环境样品、玩具等方面。目前检测异噻唑啉酮类防腐剂的方法主要有碘量法、气相色谱法、液相色谱法等。近年来，液相色谱一串联质谱技术快速发展，已经越来越多地被应用于化妆品、环境等领域水相样本中异噻唑啉酮类防腐剂含量的检测。与气相色谱一质谱和液相色谱一紫外检测相比，液相色谱一串联质谱更加适合于复杂体系中异噻唑啉酮类化合物的测定，而且分析时间短，灵敏度高，因此受到了广泛的关注。
本文采用超声萃取的方法，操作简便快速，提取效率高，回收率好。建立了针对木材及木制品中3种异噻唑啉酮类防腐剂的快速测定方法。该方法稳定、准确，可用于木材及木制品中异噻唑啉酮类防腐剂的实际检测工作。
1 材料与方法
1.1 实验材料
甲醇：色谱纯；丙酮：色谱纯；乙酸乙酯：分析纯；3种防腐剂均购于德国Dr.Ehrenstorfer公司，2-甲基-4异噻唑啉-3酮MI：纯度≥98.0%；5-氯-2甲基-4异噻唑啉-3酮CMI：纯度≥99.0%；1，2苯并异噻唑啉-3酮BIT：纯度≥99.5%；木块。
1.2 标准溶液的配制
标准储备溶液：分别准确称取适量的MI、CMI、BIT标准品，用甲醇配制成100，10mg·L-1标准储备液；（标准储备液在0～4℃冰箱中保存）。吸取上述储备液适量，用甲醇稀释至所需浓度的混合标准溶液和系列标准溶液。
1.3 实验设备
液相色谱串联质谱仪：Agilent 1200快速液相色谱仪，6410 Triple Quad质谱仪；超声波提取器：SK8200H；真空干燥箱：memmert；均质器：ULTRA-TURRAX T25；离心机：Eppendorf CR22GⅢ；旋转蒸发仪：chiller F100；涡流混匀器：IKA MS3基本型；超纯水器：Milli-Q；电子天平：感量0.001；塑料离心管：50mL；圆底烧瓶：100mL；烧杯：1000mL；锥形瓶：具磨口塞100mL；0.22μm有机滤膜；移液枪：Eppendorf 1000μL，5mL，10mL。
2 试验方法
2.1 阳性样品制备
用钻头将木块制成木屑，称取约100g，烘干，转移至1000mL圆底烧瓶中，加入2mL标准储备液，加入甲醇500mL，充分震荡使防腐剂充分浸渍，水浴加热去除甲醇，真空干燥，植物粉碎机粉碎至40目以下，混合均匀后避光保存。
2.2 提取方法
准确称取0.5g样品（精确至0.01g）置于100ml具塞锥形瓶中，加入20mL甲醇，超声提取30min，收集上清液至离心管中，加入10mL甲醇二次提取10min，合并上清液。以5000r/min离心5min，转移至鸡心瓶中旋转蒸干，用甲醇定容至5mL，过0.22um滤膜，进行LC-MS/MS测定。
2.3 色谱质谱条件
通过查阅文献和对不同碰撞能和出口电压下检测结果的比较，得出能保证色谱测定时被测组分能够得到有效的分离的参数。液相色谱条件：①色谱柱：Eclipse Plus C18（2.1mm×150mm，3.5μn）；②流动相：A为甲醇溶液30%，B为去离子水70%，流速：0.3mL/min，等梯度洗脱；③色谱柱温：35℃；④进样体积：5μL。⑤离子源：ESI，正离子扫描；⑥雾化器压力：45psi；⑦毛细管电压：4000V；⑧扫描方式：MRM；⑨检测离子对、毛细管出口电压/碎裂电压、碰撞能等质谱采集参数（表2）。
2.4 色谱条件的选择
由于三种防腐剂剂均具有一定的极性，选择对极性样品具有较好保留值和分离度的Eclipse PlusC18（2.1mm×150mm，3.5μn）色谱柱，通过查阅文献用甲醇/去离子水作为流动相洗脱，分离效果较好。考察了甲醇：水比例为15%：85%；20%：80%；30%：70%；50%：50%等梯度洗脱时出峰情况，发现甲醇：水比例为30%：70%时峰形尖锐、出峰时间和出峰效果最好（图1）。当进一步增加甲醇比例时，流动相的极性变小，洗脱能力增强，3种物质出峰时间普遍提前，分离度变差。因此，最终确定流动相甲醇：水体积比为30%：70%。
3 结果与分析
3.1 样品前处理条件的优化
称取阳性样品0.50g，考察了甲醇、丙酮、乙酸乙酯、去离子水4种不同极性的溶剂，在上述实验条件下测定。三种萃取剂中极性最大的甲醇对3种物质的萃取效果最好，丙酮和乙酸乙酯次之。综合考虑萃取效果、试剂价格和毒性，本文采用甲醇作为萃取溶剂。
3.2 标准曲线与检出限
用甲醇配制浓度均为100mg/kg的MI，CMI，BIT混合标准溶液，做为标准储备液，用甲醇配制成10mg/kg标准中间储备液，逐级稀释浓度为5，10，20，50，100，200，500，1000ug/kg的混合标准溶液，在上述色谱质谱条件下测定，结果表明MI，CMI，BIT在0～1.0mg/kg线性范围内三种防腐剂的质量浓度与响应值呈现良好的线性关系（表4）。
以空白样品基质（甲醇）稀释标准曲线上最低浓度出峰时，取信噪比S/N=3和样品处理过程的稀释倍数计算得出检出限（LOD），信噪比S/N=10和样品处理过程的稀释倍数计算得出定量限（LOQ）。欧盟玩具协调标准EN71-11-2005中采用高效液相色谱一紫外检测法对玩具材料中的BIT进行检测，其定量限为5mg/kg。本方法3种物质的检出限均低于0.5mg/kg，因此，本方法优于EN71-11-2005中所推荐的方法。
3.3 回收率和精密度
对方法做3水平6平行的添加回收实验，由表可知：平均回收率85%～111%，相对标准偏差0.93%～8.20%，所建方法重复性较好，回收率满意（表5）。均满足定量分析要求。
4 结论
综上所述，本文建立了一种同时检测木材及木制品中异噻唑啉酮类防腐剂的方法。该方法前处理简单，易于操作，采用液相色谱一串联质谱检测，准确性高，回收率较高。该方法的建立为木材及木制品中异噻唑啉酮类防腐剂的使用和监管提供了技术支持。
（责任编辑：郑京津）
摘要：本文建立了一种木材及木制品中3种异噻唑啉酮类防腐剂的检测方法，采用超声法甲醇提取，离心后浓缩定容，利用液相色谱一串联质谱法进行检测。该方法操作简单，准确度高，回收率在85%～111%，相对标准偏差为0.93%～8.20%，提取效果较好。
关键词：木材及木制品；异噻唑啉酮；超声提取；液相色谱一串联质谱
中图分类号：0625.15+9 文献标识码：A 文章编号：1004-3020（2016）03-0045-04
随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，社会对木材的需求量日益增加。木材防腐剂可使木制产品延长使用寿命，防止其腐败、蓝变和虫蛀。国内外大量试验材料的统计结果表明，防腐处理后的木材的使用寿命是未经处理的5～6倍。然而，有机类防腐剂都具有一定的毒性。木材及木制品与人们的生活息息相关，如果其中含有大量木材防腐剂，有可能通过使用过程进入人体内对健康造成极大危害。有些防霉剂存在致癌、致畸和致突变等不良作用。如异噻唑啉酮类化合物除对皮肤有致敏反应，会出现眼、皮肤接触发生过敏或皮炎等症状外，还可导致皮肤灼伤或哮喘，有的首次接触即可致敏，属强变应原。另外据报道其具有细胞毒性与神经毒性，一定浓度下与皮肤接触会产生过敏反应，吸入或不慎吞咽更对人体有害。因而木材防腐剂在国内外木制品中的使用已经受到了严格控制，日本《家用产品有害物质控制法》、中国、欧盟等都对木材防腐剂作了相应的标准限制。
我国是木制家具的生产和出口大国，为了规范木材防腐剂的使用，保证消费者权益，需要准确有效的检测方法作为保障。异噻唑啉酮类化合物因具有优异的耐碱和耐高温性能，在防腐杀菌领域日益受到关注，已经在诸多常规防腐产品难以发挥效果的领域中显示出了独特的优势。然而未见针对木制品中异噻唑啉酮类防腐剂的测定方法报道。目前涉及异噻唑啉酮类防腐剂测定的产品很多，主要有食品接触材料、水、纺织品、皮革、化妆品、环境样品、玩具等方面。目前检测异噻唑啉酮类防腐剂的方法主要有碘量法、气相色谱法、液相色谱法等。近年来，液相色谱一串联质谱技术快速发展，已经越来越多地被应用于化妆品、环境等领域水相样本中异噻唑啉酮类防腐剂含量的检测。与气相色谱一质谱和液相色谱一紫外检测相比，液相色谱一串联质谱更加适合于复杂体系中异噻唑啉酮类化合物的测定，而且分析时间短，灵敏度高，因此受到了广泛的关注。
本文采用超声萃取的方法，操作简便快速，提取效率高，回收率好。建立了针对木材及木制品中3种异噻唑啉酮类防腐剂的快速测定方法。该方法稳定、准确，可用于木材及木制品中异噻唑啉酮类防腐剂的实际检测工作。
1 材料与方法
1.1 实验材料
甲醇：色谱纯；丙酮：色谱纯；乙酸乙酯：分析纯；3种防腐剂均购于德国Dr.Ehrenstorfer公司，2-甲基-4异噻唑啉-3酮MI：纯度≥98.0%；5-氯-2甲基-4异噻唑啉-3酮CMI：纯度≥99.0%；1，2苯并异噻唑啉-3酮BIT：纯度≥99.5%；木块。
1.2 标准溶液的配制
标准储备溶液：分别准确称取适量的MI、CMI、BIT标准品，用甲醇配制成100，10mg·L-1标准储备液；（标准储备液在0～4℃冰箱中保存）。吸取上述储备液适量，用甲醇稀释至所需浓度的混合标准溶液和系列标准溶液。
1.3 实验设备
液相色谱串联质谱仪：Agilent 1200快速液相色谱仪，6410 Triple Quad质谱仪；超声波提取器：SK8200H；真空干燥箱：memmert；均质器：ULTRA-TURRAX T25；离心机：Eppendorf CR22GⅢ；旋转蒸发仪：chiller F100；涡流混匀器：IKA MS3基本型；超纯水器：Milli-Q；电子天平：感量0.001；塑料离心管：50mL；圆底烧瓶：100mL；烧杯：1000mL；锥形瓶：具磨口塞100mL；0.22μm有机滤膜；移液枪：Eppendorf 1000μL，5mL，10mL。
2 试验方法
2.1 阳性样品制备
用钻头将木块制成木屑，称取约100g，烘干，转移至1000mL圆底烧瓶中，加入2mL标准储备液，加入甲醇500mL，充分震荡使防腐剂充分浸渍，水浴加热去除甲醇，真空干燥，植物粉碎机粉碎至40目以下，混合均匀后避光保存。
2.2 提取方法
准确称取0.5g样品（精确至0.01g）置于100ml具塞锥形瓶中，加入20mL甲醇，超声提取30min，收集上清液至离心管中，加入10mL甲醇二次提取10min，合并上清液。以5000r/min离心5min，转移至鸡心瓶中旋转蒸干，用甲醇定容至5mL，过0.22um滤膜，进行LC-MS/MS测定。
2.3 色谱质谱条件
通过查阅文献和对不同碰撞能和出口电压下检测结果的比较，得出能保证色谱测定时被测组分能够得到有效的分离的参数。液相色谱条件：①色谱柱：Eclipse Plus C18（2.1mm×150mm，3.5μn）；②流动相：A为甲醇溶液30%，B为去离子水70%，流速：0.3mL/min，等梯度洗脱；③色谱柱温：35℃；④进样体积：5μL。⑤离子源：ESI，正离子扫描；⑥雾化器压力：45psi；⑦毛细管电压：4000V；⑧扫描方式：MRM；⑨检测离子对、毛细管出口电压/碎裂电压、碰撞能等质谱采集参数（表2）。
2.4 色谱条件的选择
由于三种防腐剂剂均具有一定的极性，选择对极性样品具有较好保留值和分离度的Eclipse PlusC18（2.1mm×150mm，3.5μn）色谱柱，通过查阅文献用甲醇/去离子水作为流动相洗脱，分离效果较好。考察了甲醇：水比例为15%：85%；20%：80%；30%：70%；50%：50%等梯度洗脱时出峰情况，发现甲醇：水比例为30%：70%时峰形尖锐、出峰时间和出峰效果最好（图1）。当进一步增加甲醇比例时，流动相的极性变小，洗脱能力增强，3种物质出峰时间普遍提前，分离度变差。因此，最终确定流动相甲醇：水体积比为30%：70%。
3 结果与分析
3.1 样品前处理条件的优化
称取阳性样品0.50g，考察了甲醇、丙酮、乙酸乙酯、去离子水4种不同极性的溶剂，在上述实验条件下测定。三种萃取剂中极性最大的甲醇对3种物质的萃取效果最好，丙酮和乙酸乙酯次之。综合考虑萃取效果、试剂价格和毒性，本文采用甲醇作为萃取溶剂。
3.2 标准曲线与检出限
用甲醇配制浓度均为100mg/kg的MI，CMI，BIT混合标准溶液，做为标准储备液，用甲醇配制成10mg/kg标准中间储备液，逐级稀释浓度为5，10，20，50，100，200，500，1000ug/kg的混合标准溶液，在上述色谱质谱条件下测定，结果表明MI，CMI，BIT在0～1.0mg/kg线性范围内三种防腐剂的质量浓度与响应值呈现良好的线性关系（表4）。
以空白样品基质（甲醇）稀释标准曲线上最低浓度出峰时，取信噪比S/N=3和样品处理过程的稀释倍数计算得出检出限（LOD），信噪比S/N=10和样品处理过程的稀释倍数计算得出定量限（LOQ）。欧盟玩具协调标准EN71-11-2005中采用高效液相色谱一紫外检测法对玩具材料中的BIT进行检测，其定量限为5mg/kg。本方法3种物质的检出限均低于0.5mg/kg，因此，本方法优于EN71-11-2005中所推荐的方法。
3.3 回收率和精密度
对方法做3水平6平行的添加回收实验，由表可知：平均回收率85%～111%，相对标准偏差0.93%～8.20%，所建方法重复性较好，回收率满意（表5）。均满足定量分析要求。
4 结论
综上所述，本文建立了一种同时检测木材及木制品中异噻唑啉酮类防腐剂的方法。该方法前处理简单，易于操作，采用液相色谱一串联质谱检测，准确性高，回收率较高。该方法的建立为木材及木制品中异噻唑啉酮类防腐剂的使用和监管提供了技术支持。
（责任编辑：郑京津）
