李春燕 徐金梅 张子豪 王晶 彭速标 肖前

Abstract A purge and trap-gas chromatography/mass spectrometry (P&T-GC/MS) method was established for the determination of methanol and other volatile alcohols banned in disinfectant spray products. The samples were dissolved by distilled water，the target substances were enriched by the purge and trap, inject into gas chromatography after thermal desorption. The sample were separated on a DB-624 column (30 m×0.25 mm×1.40 µm), detected by selected ion mode, internal standard quantitation. The alcohol compounds had a good linear relationship with the chromatographic peak area ratio of the analyte to the internal standard in the range of 5-100 ng/mL, the correlation coefficient was greater than 0.9968, and the quantitation limits were 52.5-107.5 μg/kg. They can meet the limits of Safety Technical Specification for Cosmetics (2021 Edition), Hygienic Requirements for Alcohol-based Disinfectant (GB/T 26373-2020) and relevant foreign standards. The recoveries of the spike samples were 88.4%-114.1% at the concentration of 10 ng/mL, 25 ng/mL and 100 ng/mL, and the relative standard deviations (RSDs) were less than 6.2% (n＝6). It is suitable for the batch determination of volatile alcohol compounds in disinfection spray products.

Keywords alcohol compounds; disinfection spray; purge-trapping; gas chromatography-mass spectrometry

以乙醇和异丙醇等醇类物质作为有效成分的喷雾消毒剂是一类常见的消毒产品。因醇类消毒产品对新冠病毒具有良好的杀灭作用，使其进出口量大幅攀升。近年来，含甲醇等有毒成分的劣质产品通报频出^[1]，2022年6月，国家市场监督管理总局通报了一起不良企业违规使用甲醇代替消毒剂中乙醇的事件，美国食品和药品管理局（FDA）发布预警称，有近60种消毒洗手液可能含有致命的甲醇，消毒喷雾中挥发性有毒有害醇类物质越来越受到公众和行业关注。甲醇是结构最简单的饱和一元醇，为第3类易燃液体，次危险性属于第6.1类毒性危险物质^[2]，可在动物的新陈代谢过程中被氧化，生成高毒性的甲醛和甲酸类物质，对人体有强烈的毒性^[3]。此类含过量甲醇或其他有害成分的消毒产品存在重大健康安全风险，为此我国出台了相关产品标准，要求醇类消毒剂中甲醇含量不超过0.02% ^[4-6]。

因此，针对消毒喷雾产品建立相应的挥发性醇类物质快速筛查和检测的分析方法，以降低或控制风险显得非常必要。对于挥发性醇类化合物的检测目标物主要为甲醇，目前国内外已有针对食品、化妆品、工业品等产品中甲醇检测技术的相关报道，测定方法主要有气相色谱法^[7-9]、气相色谱质谱法^[10]、顶空气相色谱法^[11-12]、比色法^[13]、拉曼光谱法等^[14]。相关标准GB 5009.266-2016《食品中甲醇的测定》主要采用气相色谱法^[15] ；GB 38850-2020《消毒剂原料清单及禁限用物质》中甲醇主要采用顶空-气相色谱法测定^[16]。在实际检测中，消毒喷雾类产品基质复杂，可能存在干扰较大或达不到检出限等问题，采用顶空与气相色谱/质谱联用虽有更低的检出限，但依然不能减少其他水溶性的挥发性小分子进入设备，采用吹扫捕集代替顶空进样使目标物能富集浓缩，可以达到更低的检出限，同时能够减少水溶性较好的极性物质进入色谱。针对消毒喷雾产品，禁用甲醇和其他残留挥发性醇类物质的吹扫捕集-气相色谱/质谱的测定方法尚未见报道。因此，本文采用吹扫捕集-气相色谱/质谱技术建立了测定消毒喷雾产品中甲醇等挥发性醇类的分析检测方法。

1 实验部分

1.1 设备与耗材

吹扫捕集仪：AQUATek 100，美国泰克玛仪器公司；气质联用仪：Intuvo9000-5977B，美国安捷伦公司；DB-624 毛细管柱：30 m×0.25 mm（内径） ×1.40 µm（膜厚），美国安捷伦公司；超纯水仪： Milli-Q型，美国密理博公司；电子连续分液器：1～100 μL，德国普兰德公司。

甲醇、异丙醇、正丙醇、叔丁醇、仲丁醇、异丁醇、正丁醇标准物质均购自德国Dr. Ehrenstorfer GmbH公司，纯度≥98%；环氧丙烷标准物质购自德国Dr. Ehrenstorfer GmbH公司，质量浓度为1000 mg/L；水为超纯水。

1.2 标准工作溶液

醇类物质标准储备液：往装有超纯水的10 mL棕色容量瓶中准确移取一定体积醇类标准品，用超纯水稀释定容，得到醇类物质浓度均为1000 μg/mL的储备溶液。

内标储备液：环氧丙烷标准溶液（商品化的环氧丙烷质量浓度为1000 mg/L）。

混合醇类标准工作溶液：在4℃以下配制，将醇类物质标准储备液和内标储备液，配制成醇类物质质量浓度均为5 ng/mL、10 ng/mL、25 ng/mL、50 ng/mL、100 ng/mL的5种挥发性醇类化合物系列混合标准工作溶液，内标物质量浓度为10 ng/mL。

1.3 样品的预处理

样品在4℃下冷藏保存，称取具有代表性的样品2.0 g于50 mL预装有少量超纯水的容量瓶中，向溶液液面以下加入25 μL的浓度为20 μg/mL的内标标准中间液，超纯水定容至刻度，摇匀后，取上述溶液装满于吹扫瓶中，后马上旋盖密封，放到吹扫捕集进样盘中进行测试。

1.4 测试条件

1.4.1 吹扫捕集条件

吹扫进样温度：25℃；吹扫时间：9 min；进样体积：25 mL；氦气流速：35 mL/min；烘烤时间：1 min；预解吸温度：160℃；解吸温度：190℃；解吸时间：3 min；烘烤温度：250℃；烘烤时间：4 min。

1.4.2 色谱条件

色谱柱：DB-624石英毛细管柱（30 m×0.25  mm×1.40 µm）；升温程序：起始温度38℃（保持3.5 min），以45℃/min升温至250℃（保持2 min）；氦气流速：1.0 mL/min，进样口温度：250℃；分流比：1:1。

1.4.3 质谱条件

EI离子源，电离能量：70 eV；离子源：230℃；四极杆：150℃；传输线温度：250℃；溶剂延迟：2 min；以选择离子模式检测，挥发性醇类化合物的特征定性、定量离子见表1。

2 结果与讨论

2.1 吹扫捕集参数的选择

采用空白基质加标的方式对浓度为25 ng/mL样品进行测试，在常温条件下，目标物和内标物均较易吹脱，但考虑目标物的水溶性好、部分目标物沸点较高，加热可能有助于吹扫富集，因此，分别选取25℃、35℃、45℃、55℃、65℃ 吹扫温度对加标样品进行回收率测试，如图1所示。在常温条件下，甲醇、异丙醇和叔丁醇均较容易吹脱；沸点较高的异丁醇和丁醇等物质随着温度的升高回收率逐渐上升，当试验温度超过45℃时，挥发性醇类目标物的回收率变化趋于稳定。根据以上实验结果，以45℃作为样品的吹扫温度。

图1 不同吹扫温度的回收率比较

Fig.1 Comparison recovery rates at different purging temperatures

吹扫时间越长，分析的灵敏度和重现性越高。应在满足分析要求的前提下选择效率最高的吹扫时间。使用以上空白基质加标，在不同吹扫时间条件下进行加标试样回收率测试，分别研究了吹扫时间为3 min、5 min、7 min、9 min、11 min、13 min时对目标物浓度的影响。测试结果表明，样品吹扫温度在45℃的条件下，吹扫时间超过9 min，目标物回收率已经超过95%，因此以9 min作为样品的吹扫时间，其回收率如图2所示。

图2 不同吹扫时间的回收率比较

Fig.2 Comparison recovery rates of different purging time

量取25 mL 以上的加标溶液，选取系列的解吸温度（150℃、170℃、200℃、220℃、240℃）及不同解吸时间（2 min、3 min、4 min、5 min）进行试验。结果表明，在相同的吹扫时间和吹扫温度条件下，解吸温度越高，回收率效果越好，较高的解吸温度可使醇类目标物快速进入色谱柱，得到正态峰型的色谱峰。醇类目标物的脱附程度与解吸时间相关，但时间过长会减少捕集阱吸附剂的寿命。上述实验表明，7种挥发性醇类物质在200℃的解吸温度和3 min的脱附时间时，脱附率已超96%，因此，最终选择解吸温度为150℃、解吸时间为2 min进行测试。

2.2 色谱与质谱条件的优化

针对目标化合物属于烷基醇类物质，分子中有弱极性烃基和强极性羟基，分别研究常见的30 m弱极性DB-1UI色谱柱、较强极性INNOWAX色谱柱、针对VOCs的中等极性DB-624（30 m×0.25 mm×1.4 μm）和60 m DB-624UI （60 m×0.25 mm×1.4 μm）几种不同的色谱柱，取带基质的空白试样，配制成醇类目标物浓度为25 ng/mL的加标样品进行测试。实验表明， 以上色谱柱对于7种醇类目标化合物均能基线分离，但因基质中大量乙醇的影响，DB-1UI色谱柱较难避免水、乙醇对甲醇色谱峰重叠而影响准确测定；INNOWAX色谱柱因受到基质中某些极性化合物对目标物甲醇和内标物环氧丙烷定量离子的干扰而造成色谱峰型不好，影响分辨率和定量结果。30 m和60 m的DB-624UI色谱柱均能有效分离醇类目标物，定性定量离子分析干扰较少，考虑快速测试的需求，最终选择使用针对挥发性有机化合物的30 m DB-624UI色谱柱作为分析柱。

在EI全扫描模式下，以相同电离能对以上7种挥发性醇类标准溶液进行一级质谱扫描，结果表明，直链醇可观测到分子离子峰，如甲醇[CH₃OH]⁺（m/z=32）、丙醇[C₃H₇OH]⁺（m/z=60），支链醇或长链醇一般形成碎片离子峰；直链醇或支链醇分子均易于在α碳上脱去甲基或氢，形成氧鎓离子[CH₃O]⁺（m/z=31）、[C₂H₅O]⁺（m/z=45）和[C₃H₇O]⁺（m/z=59）；其次还能得到脱去羟基形成具有烷基特征的离子峰，如[C₂H₅]⁺（m/z=29）、[C₃H₇]⁺（m/z=43）和[C₃H₈]⁺（m/z=41）等，选取以上响应较强的分子离子峰作为目标物定性定量离子，进行选择离子模式扫描，得到7种挥发性醇类物质和内标物的总离子流色谱图，如图3所示。

2.3 线性关系与定量下限

采用以上优化后的方法对挥发性醇类工作溶液进样测试，以目标醇类物质的浓度、醇类物质和内标物峰面积比绘制标准工作曲线。7种挥发性醇物质在质量浓度为5～100 ng/mL时线性关系良好，相关系数均大于0.9968。用10倍信噪比（S/N）作为定量下限，计算得到醇类物质的定量下限为2.1～4.3 ng/mL，相当于样品中的含量为52.5～107.5 μg/kg。醇类物质的回归方程、相关系数与定量下限见表2。

1: 甲醇; 2: 环氧丙烷（内标）; 3: 异丙醇; 4: 叔丁醇 ; 5: 正丙醇;

6: 仲丁醇 ; 7: 异丁醇; 8: 正丁醇

图3 7种醇类化合物和内标物的总离子流色谱图

Fig.3 TIC chromatograms of 7 volatile alcohol compounds

2.4 准确度与精密度试验

选取3个基质空白的消毒喷雾样品，称取2.0 g置于50 mL容量瓶中，依次向其中加入挥发性醇类物质的标准溶液和内标溶液，用超纯水定容，配制成质量浓度为10 ng/mL、25 ng/mL、100 ng/mL的醇类标准溶液，分别抽取40 mL上述加标液至旋盖吹扫瓶中。按优化后条件进行测试，每个浓度水平测试6次，计算平均回收率和相对标准偏差，见表3。测试结果表明，3个浓度下的挥发性醇类化合物加标回收率范围在88.4%～114.1%，RSD范围在2.8%～6.2%。方法的精密度和准确度均能满足消毒喷雾中挥发性醇类物质的分析测定要求。

2.5 实际样品的测试

为了验证方法的通用性，采用以上优化后的技术方法对市场抽查和委托的100批次样品中甲醇等目标物含量进行测定，每个样品平行测试2次。测试结果表明，其中有11个样品检出以上目标化合物，11个有数样品中7个样品甲醇超标，甲醇含量最高达8.3%，样品中其余检出物质主要为丙醇、异丙醇和叔丁醇。通过实验证明，该方法满足我国《化妆品安全技术规范》（2021年版）、《醇类消毒剂卫生要求》（GB/T 26373-2020）及国外相关标准的限值要求，测试结果进一步验证了方法的可靠性与实用性，可用于口岸进出口消毒喷雾或相关消毒洗手液中挥发性醇类物质的批量测定。某消毒喷雾样品测试的测试结果如图4所示。

1: 甲醇; 2: 环氧丙烷; 3: 正丙醇

图4 某消毒喷雾样品的测试结果

Fig.4 Test results of a disinfection spray sample

3 结论

本文采用吹扫捕集-气相色谱/质谱技术建立了消毒喷雾中7种挥发性醇类物质有效成分的测定方法。考虑到消毒喷雾的水溶性和醇类物质稳定性较好的特点，该方法以超纯水稀释样品，吹扫捕集进样，采用气相色谱/质谱内标法进行测试。该方法具有操作简便、灵敏度高、选择性好、定性定量准确等特点，能满足进出口消毒喷雾等产品中挥发性醇类有效成分的批量检测需求，为醇类消毒喷雾的进出口监控提供技术支持。

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