李 伟1 李窕妍2 庄濠宇3* 王 娟1 李文辉2

Determination of Formaldehyde in Dishwashing Detergents by High Performance Liquid Chromatography

LI Wei¹ LI Tiao-Yan² ZHUANG Hao-Yu^3* WANG Juan¹ LI Wen-Hui²

Abstract In accordance with relevant domestic and foreign standard information, with acetylacetone as the main pretreatment reagent, this article optimized the detection method of formaldehyde in dishwashing detergent. The C₁₈ column was used on a high-performance liquid chromatograph (HPLC), a mixture of acetonitrile and water was used as the mobile phase, and the wavelength of the ultraviolet-Visible detector (UV-Vis) was determined to be 410 nm. It has been verified that the correlation coefficient of the linear regression equation of this method is 0.9998 in the concentration range of 0.0024-5.0000 μg/mL. When the sample weight is 1 g and the sample size is 20 μL, the detection limit of this method is 0.5 mg/kg and the quantification limit is 1.8 mg/kg, both of which are superior to the current national standard stipulated in Test methods for Food Detergents-Determination of Formaldehyde. The method avoids the risk of contamination of toxic and harmful reagents, shortens the pre-treatment time, and saves pre-processing steps, which can be used as a reference for relevant testing institutions.

Keywords formaldehyde; high performance liquid chromatography; detergent

基金项目：汕头海关科研项目（2020STK006、2020STK008），广东省市场监督管理局科技项目（2020CZ10）

第一作者：李伟（1991—），男，汉族，湖南湘乡人，本科，助理工程师，主要从事实验室检测，E-mail: 1033266773@qq.com

通讯作者：庄濠宇（1989—），男，汉族，山东威海人，本科，工程师，主要从事食品检测、仪器分析，E-mail: yisicaesar@126.com

1.梅州海关 梅州 515041

2.广东省揭阳市质量计量监督检测所 揭阳 522031

3.揭阳海关 揭阳 522031

1. Meizhou Customs, Meizhou 515041

2. Guangdong Province Jieyang City Quality Measurement Supervision and Testing Institute, Jieyang 522031

3. Jieyang Customs, Jieyang 522031

GB 14930.1-2015《食品安全国家标准 洗涤剂》^[1]对餐具洗涤剂中微生物含量进行了严格的限定，因餐具洗涤剂主要由表面活性剂、黏度调节剂、稳定剂和防腐剂等成分构成,其甲醛因具有还原性的特质，并能够与蛋白质中的氨基缩合^[2]，进而杀灭微生物，使洗涤剂更容易满足防腐需求，因此一些生产不规范的企业，由于其生产过程、卫生条件不达标和原料达不到要求而使用甲醛作为防腐剂，以避免洗涤剂出现微生物超标。甲醛无色，具有刺激性气味，对皮肤和呼吸道黏膜有强烈刺激性，易引起皮肤变态反应和呼吸道炎症，同时甲醛可以通过与体内蛋白质结合使其变性，改变其生物性质，甲醛的这些化学属性，导致其刺激皮肤黏膜，伤害人体多种组织系统^[3]，因此被世界卫生组织国际癌症研究机构（IARC）确定为I类（对人类有确认的致癌性）物质^[4]。GB/T 9985-2000《手洗餐具用洗涤剂》中规定甲醛含量≤0.1mg/g，GB 14930.1-2015 《食品安全国家标准 洗涤剂》中规定：直接用于清洗食品的洗涤剂产品，甲醛含量≤0.05%；用于清洗餐饮具以及接触食品的工具、设备、容器和食品包装材料的洗涤剂产品，甲醛含量≤0.1%^[1-5]。因此，加强对餐具洗涤剂类产品的检验分析具有重要意义。

检测机构通常参照限量标准推荐的检验方法^[6]和国家强制标准^[5]对洗涤剂中的甲醛进行检测，两个标准方法一致，采用分光光度计作为主要检测仪器，其原理是甲醛在醋酸铵存在的条件下能够与2,4-戊基二酮（乙酰丙酮）发生络合反应，生成物3,5-二乙酰基-1,4二氢卢替啶（3,5-二乙酰基-1,4二氢二甲醛吡啶）呈黄色，能够在410 nm波长下呈色。分光光度法使用参比溶液进行标定，根据颜色和浓度成比例的朗伯比尔定律进行换算，得到最终计量结果。相比于高效液相色谱法，该方法的检测时间长，灵敏度和准确度不够高^[7]，对检测人员的熟练性有较高要求。而常规的高效液相色谱法检测甲醛所采用的前处理试剂一般为2,4-二硝基苯肼^[8-9]，该方法虽然在多种基质检测中都有应用^[10]，但在其衍生时容易受其他醛和酮干扰^[11]，成为限制方法推广的原因之一^[12]。所以，一方面乙酰丙酮有稳定的优势，另一方面液相色谱法有简便的优势，如果能将两个优势因素结合，对优化样品前处理和提升其检测效率具有重要意义。

国内标准^[13]中检测表面活性剂等物质中的甲醛，有采用乙酰丙酮处理、高效液相色谱仪检测的推荐，国外标准^[14]处理乳化聚合物，也有类似推荐，色谱柱采用反相十八烷基硅烷（ODS）柱，流动相为水，衍生物质同样是纳氏试剂（2,4-戊二酮），检测波长也是410 nm，最终浓度根据标准谱图和样品色谱图的峰面积确定。但其流程为柱后衍生，操作时间尚有压缩空间，仅对纳氏试剂就至少建议应花费45 min前处理时间；采用磷酸盐类物质作为流动相，对色谱柱伤害较大。有学者在检测土壤^[15]、空气^[16]、水产品^[17]等物质中的甲醛时采用了乙酰丙酮前处理、高效液相色谱仪检测的方法，结果均表明，该方法精密度、准确度良好，抗干扰能力强，适合大批量样品检测。本研究根据分光光度法前处理过程，采用乙酰丙酮对洗涤剂进行柱前衍生处理，根据高效液相法要求，对提取液进行测定，调整实验室参数将两者有机结合，以期建立操作简便、安全可靠、时间短、效率高的检测方法。

1 材料与方法

1.1 主要材料与试剂

甲醛标准物质：1000 mg/L，水基质，坛墨质检标准物质中心；2,4-戊基二酮（乙酰丙酮）、冰乙酸、无水乙酸铵：均为分析纯，上海迈瑞尔化学技术有限公司；乙腈：色谱纯，德国Meker公司；水为超纯水。

1.2 主要仪器与设备

高效液相色谱仪（HPLC）：配有紫外-可见光检测器（UV-Vis），岛津公司；分析天平：ME104型万分之一，梅特勒-托利多国际有限公司；水浴锅：BSW型，上海一恒科学仪器有限公司。

1.3 试验条件

1.3.1 溶液配制

20.0 μg/mL甲醛标准中间液：用移液管准确吸取1000 mg/L的甲醛标准物质溶液2 mL，转移至100 mL的容量瓶中，用超纯水定容至刻度线。

标准工作液：分别吸取20.0 μg/mL的中间液，用超纯水稀释成0.0024 μg/mL、0.0048 μg/mL、0.0096 μg/mL、0.0192 μg/mL、0.0500 μg/mL、0.1000 μg/mL、0.5000 μg/mL、1.0000 μg/mL、5.0000 μg/mL共9种标准工作液，4℃保存待用。

乙酰丙酮工作液：准确称取75.0 g无水乙酸铵于200 mL水中，加入1 mL乙酰丙酮、1.5 mL冰乙酸，用超纯水定容至500 mL，混匀后放置15 min待用。

1.3.2 前处理

样品和标准溶液的前处理参照国家标准《手洗餐具用洗涤剂》和《食品用洗涤剂试验方法 甲醛的测定》操作，具体如下。

样品衍生处理：准确称取洗涤剂样品1 g（精确到0.0001 g），加超纯水定容至25 mL，加入乙酰丙酮工作液15 mL，充分混匀，置于水浴锅中（60±1）℃水浴震荡10 min，取出静置冷却到室温，用0.22 μm有机相滤膜过滤，供液相检测。

标准溶液处理：取9种甲醛标准工作液各25 mL，参照样品衍生处理操作，用0.22 μm有机相滤膜过滤，供液相检测。

1.3.3 色谱条件

色谱柱：C₁₈色谱柱（Agilent HC-C₁₈, 4.6×150 mm, 5 µm）；流动相：乙腈+水（55+45）；流速：1 mL/min；检测波长：410 nm；进样量：20 μL。

2 结果与分析

2.1 线性范围及回归方程

吸取适量1.3.2处理后的9种标准溶液系列，按照1.3.3条件进样检测，以甲醛信号峰面积为横坐标，以甲醛浓度为纵坐标，得到标准曲线（图1）。从表1可知，其线性回归方程为F(x)＝8.6037×10^-6A＋0，相关系数为0.9998，其中A为峰面积，F(x)为质量浓度（μg/mL）。结果表明，在0.0024 ～5.0000 μg/mL的浓度范围内，甲醛的质量浓度与响应值呈线性关系。

图1 甲醛标准曲线

Fig.1 Standard curve of formaldehyde

表1 甲醛线性关系及相关系数

Table 1 Linear relationship and correlation coefficient of formaldehyde

甲醛标准品和样品高效液相色谱图分别如图2、图3，从图2可知目标峰（甲醛衍生物）能够有效分离出来，保留时间为2.156 min；从图3可知餐具洗涤剂样品经衍生化反应后，杂质和目标物能够完全分离且目标分析物附近无干扰。结果表明，该方法衍生效果较好，出峰效果明显。

图2 甲醛标准品高效液相色谱图

Fig.2 High performance liquid chromatogram of formaldehyde standard

图3 甲醛样品高效液相色谱图

Fig.3 High performance liquid chromatogram of formaldehyde sample

2.2 检出限和定量限

以基线噪声数值和峰面积回归方程斜率的比值作为信噪比法依据，测算对应浓度。准确称取空白样品1 g，用衍生液定容至25 mL，进样量20 μL，用信噪比法评估检出限（limit of detection, LOD）和定量限（limit of quantitation, LOQ），以3倍基线噪声作为最低检出限，该方法的最低检出限约为0.5 mg/kg，以10倍基线噪声作为最低定量限，该方法的最低定量限约为1.8 mg/kg。结果表明，该方法具有良好检测效果。

2.3 回收率和精密度

用该方法测得的洗涤剂中甲醛的本底值为0.7 mg/kg，按高、中、低3个水平，分别向其中加入0.5 mg/kg、1.0 mg/kg、2.0 mg/kg 3个浓度水平的甲醛标准工作液得到回收样品液，参照1.3.2步骤处理后，按照1.3.3条件进行检测，每个梯度的样品液检测6次，计算得出该方法的回收率和相对标准偏差（relative standard deviation, RSD），见表2。从表2可知，餐具洗涤剂中甲醛回收率在103.6%～108.3%之间，结果表明，该方法定量效果较好。

3 讨论

常规甲醛检测参照的标准有《手洗餐具用洗涤剂》和《食品用洗涤剂试验方法 甲醛的测定》等，皆为乙酰丙酮前处理，搭配分光光度法。本方法在此基础上调整检测仪器，采用高效液相色谱法进行检测，对餐具洗涤剂中甲醛的检测提出了优化方法。本方法采用的紫外可见光检测器，可以结合钨灯或氘灯，并带有二阶可见光滤光片，滤除 400 nm 以下的光波。本方法采用乙酰丙酮作为衍生剂对样品进行衍生化处理，再利用高效液相色谱进行检测，主要考虑：（1）若采用常规高效液相色谱法检测甲醛，不可避免需要使用2,4-二硝基苯肼，而2,4-二硝基苯肼与甲醛衍生化反应的产物容易结晶析出，所以需要引入强酸增加衍生产物的溶解度；（2）若采用常规紫外可见分光光度法，样品中的甲醛与乙酰丙酮反应生成的产物比较稳定，但样品的颜色会对测量带来干扰，降低测量结果的准确性^[18]。

采用优化后的高效液相色谱法测定甲醛的优点在于：不需要强酸来调节体系的pH，避免了甲醛前体物质在强酸条件下分解产生的甲醛和强酸进入色谱柱对柱子造成的损害；同时避免了样品基质存在的颜色对结果的影响。该方法的出峰时间一般在5 min以内，如果洗脱后的物质有干扰作用，运行时间可能需要延长至10 min之后，以确保出峰干净。

4 结论

本实验建立了柱前衍生、液相色谱-紫外可见光检测器对餐具洗涤剂进行检测。该方法有明显的优点，首先是节约操作时间，该方法无需调节衍生液pH，且提取与衍生化同时进行，大大缩短前处理时间，衍生化时间约为10 min，液相检测时间也可控制在5 min以内，相比分光光度法，整个检测过程耗时大幅缩短。其次是保持较高的准确性，本方法定量限达到1.8 mg/kg，经过验证，该方法的线性关系良好，检出限和定量限能够满足GB/T 27417-2017《合格评定 化学分析方法确认和验证指南》5.3的要求，回收率达到了103.6%～108.3%。此外，还可以减少有毒试剂对检测人员的伤害。最后综合比较，在进行甲醛检测时，由于甲醛标准溶液应该现配现用，无形中增加了工作量；对于重复性高的批量检测，分光光度计的手工操作流程较多，而液相色谱法能够将步骤简化至仪器中，操作者可以注重标准溶液的配置、仪器状态的监控和结果的分析，避免因大量的重复操作而导致的误差。该方法具有前处理操作简便、灵敏度高、专属性强、精密度高等优点，可以为餐具洗涤剂品中甲醛检测提供较为准确可靠的分析方法，为餐具洗涤剂的质量控制和安全评价提供科学依据。鉴于上述结论，该优化方法适用于测定餐具洗涤剂中的甲醛。

表2 甲醛回收率和精密度结果

Table 2 Formaldehyde recovery and precision results

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(文章类别：CPST-B）

第3卷 第11期

2021年11月