王栋 周均 郭敏 余维芳 潘建军 牛鸣光 米热班姑·买买提明 兰丽丽

Abstract An analytical method for the determination of 4-tert-butylphenol in textiles by ultrasonic extraction-gas chromatography-mass spectrometry with methanol as solvent was established. The effects of extraction method, extraction solvent and dosage, extraction time on the extraction efficiency were investigated, and the conditions of gas chromatography and mass spectrometry were optimized. The results showed that 4-tert-butylphenol had a good linear relationship in the range of 0.1-10 μg/mL with a linear correlation coefficient of 0.9996, and the detection limit of the method was 0.05 mg/kg. The accuracy and precision experiments were carried out. The recovery rate of spiking was 90.6%-108.2%, and the relative standard deviation (RSD) was less than 6.8%. The laboratory between the RSD was less than 2.6%, indicating that this method had good reproducibility and was suitable for analyzing and determining the content of 4-tert-butylphenol in textiles.

Keywords textiles; 4-tert-butylphenol; ultrasonic extraction; gas chromatography-mass spectrometry

4-叔丁基苯酚易溶于有机溶剂，微溶于水，具有抗氧化性，被广泛应用于树脂、商品添加剂、增塑剂和表面活性剂的制造，是一种重要的化工原料。研究表明，4-叔丁基苯酚具有内分泌干扰特性和致癌性，对人体和环境十分有害^[1]。欧洲化学品管理局（European Chemicals Agency）于2019年7月16日将4-叔丁基苯酚列入第 21 批高关注度物质（SVHC），根据REACH法规的责任与义务，消费品中4-叔丁基苯酚的含量不得超过0.1%。随后Oeko-Tex Standard 100在2020年6月也将4-叔丁基苯酚纳入监测物质。

在纺织品的生产加工过程中，助剂被普遍应用于印染前处理、染料染色、助剂整理等工艺流程中，以提高产品的美观和舒适度，但产品的生态安全方面的危害程度也因此增加。目前，国内外对4-叔丁基苯酚的研究主要集中在食品、食品接触材料、化妆品等产品，检测方法有分光光度法^[2]、气相色谱法^[3]、气相色谱-质谱法^[4-5]、液相色谱法^[6-9]、液相色谱-质谱法^[10-11]等。林金美等^[4]以乙酸乙酯作为萃取试剂，建立了气相色谱-质谱联用法测定纺织品中4-叔丁基苯酚分析方法，国标GB/T 41531—2022《纺织品 苯酚和双酚A的测定》采用甲醇超声萃取的前处理方式，测定纺织品中苯酚和双酚A的含量，这两种方法的前处理方式对本研究方法的前处理也具有一定的指导意义。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

气相色谱-质谱联用仪（Agilent 6890+5973，美国Aglient公司）；超声波仪（KQ 500E，昆山市超声仪器有限公司）；电子天平（CPA 225D，德国Sartorius公司）。

4-叔丁基苯酚标准物质（纯度＞99.4%，德国Dr. Ehrenstorfer公司）；乙酸乙酯、甲醇、正己烷均为色谱纯（上海安谱实验科技股份有限公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 标准溶液配制

准确称取一定量的4-叔丁基苯酚标准物质于100 mL的棕色容量瓶中，用甲醇溶解后并定容至刻度，配制成质量浓度大约为1000 mg/L的标准储备溶液，于0～4℃环境下保存备用。

1.2.2 标准工作液制备

移取适量标准储备溶液，并用甲醇逐级稀释至制定工作曲线所需的各个浓度。

1.2.3 自制阳性样品的制备

取不含4-叔丁基苯酚的纺织样品，剪碎成小于0.5 cm×0.5 cm的小块，称取6份，每份样品1.0（±0.01）g，放入带螺纹口试剂瓶中，加入1000 mg/L的4-叔丁基苯酚标准溶液1 mL，密封超声1 h后，静置24 h，晾干备用。其4-叔丁基苯酚含量理论值为20 mg/kg。

1.2.4 样品前处理

将样品混匀并剪碎成小于0.5 cm×0.5 cm的小块，称取1.0 g，精确到1 mg，置于40 mL带螺纹口的样品瓶中，加入20 mL甲醇，超声波萃取30 min。萃取液经0.45 μm有机滤膜过滤后，用气相色谱-质谱联用仪分析。

2 结果与讨论

2.1 萃取条件的优化

2.1.1 萃取方式的选择

超声萃取由于具有操作方便快捷、萃取效率高等优点而被广泛应用。考虑到国标GB/T 41531—2022测定同样为酚类化合物的苯酚和双酚A采用的是超声萃取，本研究亦优先选择操作简便的超声萃取方式进行样品前处理，条件和国标GB/T 41531—2022一致，超声工作频率为40 kHz，工作温度为35℃，萃取时间为40 min，试验不同浓度4-叔丁基苯酚的超声萃取效率情况，实验结果见表1。

表1 超声萃取不同浓度4-叔丁基苯酚的提取效率情况

Table 1 Extraction efficiency 4-tert-butylphenol with different concentrations by ultrasonic extraction

由表1可见，在1.0 mg/kg、5.0 mg/kg和20.0 mg/kg 3个不同水平添加浓度时，超声萃取的效率均达到了90%以上，能够满足实验需要，因此确定超声萃取为本研究的前处理方式。

2.1.2 萃取溶剂的选择

采用超声波萃取前处理方式，萃取体积为40 mL，萃取时间30 min，取两份自制阳性样品作为平行样，取检测结果的平均值，考察甲醇、乙酸乙酯和正己烷等3种强、中、弱极性的有机溶剂，对样品进行前处理，萃取液测试结果如图1所示。由图1可见，对于自制阳性样品中的4-叔丁基苯酚，甲醇的萃取效率要显著高于乙酸乙酯和正己烷，主要原因是待测目标物的极性相对较大，根据相似相溶的原理，更容易被极性大的甲醇萃取。同时，本研究还利用甲醇、乙酸乙酯和正己烷3种溶剂，配制相同浓度的4-叔丁基苯酚标准溶液，在相同的仪器测试条件下，甲醇配制的标准溶液响应值，跟乙酸乙酯配制的标准溶液没有显著性差异，但是明显高于正己烷配制的标准溶液，因此，选择甲醇作为萃取溶剂。

2.1.3 超声萃取时间的选择

用甲醇作为萃取溶剂，萃取体积为40 mL，分别取两份自制阳性样品，萃取时间分别为5 min、10 min、20 min、30 min、60 min，实验结果见图1。由图1可见，随着萃取时间的增加，自制阳性样品中4-叔丁基苯酚的萃取量均有不同程度的增加，当萃取时间为30 min之后，萃取量几乎不再增加，因此，本实验优选萃取时间为30 min。

2.1.4 超声萃取溶剂用量的选择

用甲醇作为萃取溶剂，萃取时间为30 min，分别取2份自制阳性样品，萃取溶剂体积分别为5 mL、10 mL、15 mL、20 mL、30 mL，在常温条件下进行提取，结果如图1所示。由图1可见，萃取效率随着萃取溶剂体积的增加而不断提高，当体积达到15 mL之后，萃取效率的提升速率基本持平，考虑到萃取体积增加后，萃取液中目标物浓度降低对检测灵敏度要求的影响，所以选择萃取溶剂用量为20 mL。

图1 萃取溶剂、萃取体积和萃取时间的优化

Fig.1 Optimization of extracting solvent, extractant volume, and extraction time

2.2 气相色谱-质谱联用仪参数选择与优化

2.2.1 色谱柱的选择

结合文献资料，本研究比较了DB-5MS、DB-17MS和DB-WAX 3种毛细管柱对4-叔丁基苯酚的分离及响应效果。实验结果表明，3种毛细管柱都能有效分离，但是后两者的峰形不及DB-5MS的尖锐，稍有拖尾现象。DB-5MS柱的保留时间合适，峰形好，因此本实验采用DB-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）色谱柱。

2.2.2 色谱质谱条件的优化

首先，进行色谱柱升温程序的优化，按照4-叔丁基苯酚的沸点，本研究通过优化起始温度、升温速率、最终温度等条件。实验最终确定升温程序为：初始温度100℃，以20℃/min的速率升温至240℃，并保持1 min。在此条件下，4-叔丁基苯酚峰形好，响应值高。

其次，通过实验优化确定了4-叔丁基苯酚测试分析的其他色谱参数如下，进样口温度：280℃；质谱接口温度：250℃；载气：氦气（＞99.999%），流速：1.0 mL/min，恒流模式；进样量：1 μL，不分流进样，采用离子选择模式（SIM）。

在此条件下，4-叔丁基苯酚的保留时间为4.786 min，定量离子m/z为135，定性离子m/z为107和150，标准色谱图如图2所示。

图2 4-叔丁基苯酚标准品的色谱图

Fig.2 Chromatogram of 4-tert butylphenol standard

2.3 方法的线性关系及检出限

分别取浓度为0.1 μg/mL、0.5 μg/mL、1.0 μg/mL、2.0 μg/mL、5.0 μg/mL和10 μg/mL的4-叔丁基苯酚标准溶液测试，并以4-叔丁基苯酚溶液浓度为横坐标，相应的峰面积为纵坐标，建立标准工作曲线，标准工作曲线方程为y = 59653x－1862，相关系数为0.9996。结果表明，4-叔丁基苯酚在0.1～10 μg/mL浓度范围内具有良好的线性关系。

分别以3倍信噪比（S/N = 3）和10倍信噪比（S/N = 10）计算，并结合取样量及最终定容体积，确定方法的检出限（LOD）为0.05 mg/kg和定量限（LOQ）为0.15 mg/kg。

2.4 方法的回收率和精密度

分别在棉、羊毛、蚕丝、锦纶的空白样品中添加3种不同浓度的4-叔丁基苯酚标准溶液，且各个浓度重复试验6次，按上述条件进行试验，测定方法的回收率和精密度（RSD），结果见表2。

表2 加标回收率和精密度试验结果（n = 6）

Table 2 Results of spiked recovery and precision tests (n = 6)

由表2可见，在3种添加浓度条件下，棉、羊毛、蚕丝、锦纶等四种纺织品的4-叔丁基苯酚回收率在90.6%～108.2%之间，相对标准偏差（RSD）为2.7%～6.8%，满足常规分析对方法回收率的要求。

2.5 实验室间验证

本研究建立了气相色谱-质谱法（gas chromato- graphy-mass spectrometry，GC-MS）测定纺织品中4-叔丁基苯酚含量的分析方法。为了有效验证GC-MS法的可靠性及可行性，分别制备阳性棉样品、阳性羊毛样品、阳性蚕丝样品和阳性锦纶样品，用于实验室间验证试验。并于2022年9月邀请了湖州海关综合技术服务中心、中联品检（北京）检验技术有限公司、宁波市纤维检验所、嘉兴海关综合技术服务中心、必维达诚(浙江)检测技术服务有限公司、绍兴市质量技术监督检测院6家单位进行实验室间验证试验，每个样品设置2个平行样，分别进行测试，其结果见表3～6。测定结果表明，相对标准偏差均小于2.6%，表明本方法具有良好的实验室间重现性，结果满意。

3 结论

本研究建立了以甲醇为溶剂超声波萃取，气相色谱-质谱法测定纺织品中4-叔丁基苯酚含量的分析方法。在试验优化条件下，4-叔丁基苯酚质量浓度在 0.1～10 μg/mL范围内具有良好线性关系，线性相关系数为0.9996，方法检出限为0.05 mg/kg，并进行了准确度和精密度实验，以及6家实验室间验证。实验结果表明，本方法具有操作简便、准确度高、精密度好等优点，适用于纺织品中4-叔丁基苯酚含量的快速测定。

参考文献

[1]胡玲, 高乃云, 徐斌, 等. 水体中4-叔丁基苯酚的去除研究进展[J]. 工业用水与废水, 2007, 38(5): 1-3.

[2]杨亚玲, 胡秋芬, 杨光宇, 等. 固相萃取光度法测定饮用水中的酚[J]. 分析化学, 2002, 30(7): 888-889．

[3]李友培. 固相萃取-气相色谱法测定地表水中的痕量苯酚[J]. 理化检验-化学分册, 2016, 52(9): 1071-1072．

[4]林金美, 黄宗雄, 柯萍英, 等. 气相色谱-质谱联用法测定纺织品中4-叔丁基苯酚的含量[J]. 中国纤检, 2022(5): 68-70.

[5]王丽, 张展, 李磊. 气相色谱-质谱法测定饮用水源中的痕量酚类物质[J]. 理化检验-化学分册, 2016, 52(5): 584-588．

[6]李英, 孙小颖, 吴景武, 等. 高效液相色谱法测定食品接触材料中苯酚和4-叔丁基苯酚迁移量[J]. 分析实验室, 2011, 30(9): 120-123.

[7]白泽清. 高效液相色谱法分析金属罐内涂层中4-叔丁基苯酚迁移[J]. 分析试验室, 2017, 36(4): 481-484.

[8]徐坚琪, 马洁清, 赵凯, 等. 高效液相色谱法快速测定PC饮用水桶中对叔丁基苯酚、对苯二甲酰氯和间苯二甲酰氯迁移量[J]. 塑料科技, 2017, 45(11): 95-99.

[9]朱晓艳, 陈少鸿, 刘在美, 等. 离子液体-高效液相色谱法测定食品接触材料中3 种酚类物质的迁移量[J]. 食品科技, 2013, 38(9): 291-295.

[10]朱传新, 郑艳容. 超高效液相色谱串联三重四极杆质谱法快速测定人血清中双酚A和4-叔丁基苯酚[J]. 中国卫生检验杂志, 2016, 26(12): 1689-1692.

[11]丁可轩, 王雪平. LC-MS/MS法测定饮用水中4-叔丁基苯酚含量[J]. 现代化工, 2017, 37(6): 201-204.

表3 棉样品实验室间验证试验结果

Table 3 Results of inter-laboratory validation test on cotton samples

表4 羊毛样品实验室间验证试验结果

Table 4 Results of inter-laboratory validation test on wool samples

表5 蚕丝样品实验室间验证试验结果

Table 5 Results of inter-laboratory validation test on silk samples

表6 锦纶样品实验室间验证试验结果

Table 6 Results of inter-laboratory validation test on nylon samples

第一作者：何翠（1985—），女，汉族，湖北黄冈人，硕士，主治医师，主要从事出入境体检及健康管理工作，E-mail: 610184000@qq.com

通信作者：石泉（1977—），男，汉族，安徽岳西人，本科，副主任技师，主要从事卫生检疫工作，E-mail: shiquan530@163.com

1. 安徽国际旅行卫生保健中心（合肥海关口岸门诊部）合肥 230061

1. Anhui International Travel Healthcare Center (Anhui Customs Port Clinic), Hefei 230061