纺织品 丙烯酰胺类化合物的测定 编制说明

1《纺织品丙烯酰胺类化合物的测定》国家标准编制说明一、工作简况1、任务来源和起草单位根据国家标准化管理委员会文件[2021]12号文“关于下达2021年第一批推荐性国家标准计划的通知”，《纺织品丙烯酰胺类化合物的测定》（计划编号20210780-T-608）列入2021年第一批推荐性国家标准制修订计划，由中国纺织工业联合会提出，全国纺织品标准化技术委员会（SAC/TC209）归口，全国纺织品标准化技术委员会基础标执行，浙江理工大学等单位起草。2、标准制修订的意义丙烯酰胺(acrylamide)、N-羟甲基丙烯酰胺(N-methylolacrylamide)、甲基丙烯酰胺(methacrylamide)主要用来制造高分子聚合物的单体，广泛用于纺织、造纸、采油、选矿、冶金、建筑、医药、农业和废水处理等行业。纺织行业用这些丙烯酰胺类单体制作的聚合物常用作上浆剂、粘合剂、固色剂、抗静电剂、防霉菌、稳定剂和涂层剂等纺织或皮革助剂。丙烯酰胺(CASNo.79-06-1)是一种水溶性物质，易被人体的消化道、皮肤、肌肉或其他组织吸收，经皮肤接触是引起中毒的主要途径，表现为红斑、脱皮、眩晕、动作机能失调、四肢无力等症状，被国际癌症研究机构(IRAC)认为可疑致癌物。2010年3月30日，ECHA将丙烯酰胺列入第二批高关注物质（SVHC现也已列入第二类PBT（持久性、生物累积性和毒性）物质，是我国严格限制进出口有毒化学品物质。蓝标(bluesign@)等国际认证组织还对N-羟甲基丙烯酰胺(CASNo.924-42-5)和甲基丙烯酰胺(CASNo.79-39-0)提出限制要求，这两种丙烯酰胺类化合物都是对眼睛、皮肤和上呼吸道有刺激作用的有毒化学品物质。2022年6月10日，欧洲化学品管理局(ECHA)正式宣布将N-羟甲基丙烯酰胺列入第27批高度关注物质(SVHC)清单，因为它可能会引发癌症或遗传缺陷。该物质主要用于聚合物以及在生产其他化学品、纺织品、皮革或毛皮时使用。2013年12月13日发布了国家标准“GB/T30166-2013纺织品丙烯酰胺的测定”，为了扩大标准对相应有害物质的覆盖范围，加入N-羟甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺，同时优化流动相组成与检测波长，提高方法的检测灵敏度，降低成本，提高环保性能，有必要修订该标准。3、主要工作过程2021年5月-12月，成立了起草小组，查阅收集国内外有关标准和文献资料。2022年1月-11月，对比分析国内外相关检测技术，确定实验方案，论证方法可行性，进行方法条件试验，形成标准草案。2022年12月-2023年3月，进行系统试验验证，对相关实验数据和验证结论进行整理，形成标准征求意见稿和编制说明。2023年4月-5月，发委员及相关单位广泛征求意见。二、标准编制原则根据标准制订计划的要求，标准起草小组收集国内外关于测定丙烯酰胺类化合物的研究现状、相关分析方法及其存在的问题，制定了具体的技术路线，由专业技术人员对方法进行条件试验、验证工作、撰写标准文本和编制说明。依据GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》和GB/T20001.4-2015《标准编写规则第4部分：试验方法标准》中的各项规定，力求编写的标准和编制说明符合规范化和标准化的要求。本标准编制参考各领域最新相关方法标准和技术文献，又考虑国内现有检测机构的能力和实际情况，力求方法标准的科学性、先进性、普适性和可操作性，确保所编制方法检出限2 和测定范围能满足相关环保标准和法规的要求，经过验证确保方法的准确可靠，保证方法能满足纺织品中丙烯酰胺类化合物的测定要求。 本标准方法采用水振荡法提取纺织品中三种丙烯酰胺类化合物，使用高效液相色谱/二极管阵列检测器进行分析测定，外标法定量。三、主要内容的确定1、方法研究目标通过条件试验总结出使用水提取纺织品中三种丙烯酰胺类化合物，以满足相关环保标准和法规要求的方法检出限、定量测定范围，确定方法的精密度、回收率等各项特性和指标。方法包括：样品准备、样品提取过滤、仪器分析、数据处理和实验验证等方面的内容，详细说明实验室材料、试剂、仪器以及具体的操作步骤，并就液相色谱条件和样品前处理方面的内容进行详细的阐述，以便于在分析实施过程中加强管理、保证数据质量。2、方法技术路线方法技术路线图如下： 3、制定标准3.1仪器和试剂Agilent1100型高效液相色谱仪，配备二极管阵列检测器(DAD，美国Agilent公司)；色谱柱：TC-C18（150mm×4.6mm，5μm）和SB-C18（150mm×4.6mm，5μmKQ-250DB数控超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）；THZ-8型水浴恒温振荡器（江苏太仓市实验设备厂AG135电子天平（美国MettlerToledo公司）。丙烯酰胺（纯度99%，上海洪昌化学试剂厂甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺（纯度均为98%，上海麦克林生化科技有限公司甲醇、乙醇、乙腈（均为色谱纯，美国Tedia3吸光度吸光度公司水为二级水（实验室自制）。吸光度吸光度标准溶液的配制：分别准确称取0.1g（精确至0.1mg）的丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和N-羟甲基丙烯酰胺标准样品于100mL棕色容量瓶中，用水溶解并定容，配制成1.0mg/mL标准储备溶液。分别准确移取1.0mL各标准储备溶液于100mL容量瓶中，用水稀释定容，配制成浓度为10mg/L的标准中间溶液。材料：棉、涤、丝标准贴衬织物（符合GB/T7568.2-20080.45μm微孔滤膜。3.2波长的选择采用二极管阵列检测器对丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和N-羟甲基丙烯酰胺的标准溶液在190nm~350nm范围内进行光谱扫描，结果见图1。丙烯酰胺的最大吸收波长在198nm处，N-羟甲基丙烯酰胺为200nm和甲基丙烯酰胺为202nm。为了尽量减少低波长检测时带来的干扰，检测波长尽量选择不低于202nm。与各自最强吸收波长比较，202nm时丙烯酰胺和N-羟甲基丙烯酰胺的灵敏度仅分别下降8.58%和1.04%；而在205nm时丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺的灵敏度将分别下降21.9%、7.3%和3.3%。200400400200200220240260280300320波长/nm200220240200220240波长/nm4吸光度响应值/mAU响应值/mAU响应值/mAU响应值/mAU323吸光度响应值/mAU响应值/mAU响应值/mAU响应值/mAU32340200220240260280300320波长/nm图1紫外光谱图3.3流动相优化选择标准GB/T30166-2013以甲醇-水为流动相，在202nm下测定纺织品中丙烯酰胺含量。因甲醇的截止波长为205nm，该波长下丙烯酰胺类三组分的灵敏度均下降，故需对流动相进行优选。为此，选择截止波长190nm的乙腈与水为流动相，在202nm波长下采用不同体积比对丙烯酰胺类化合物三组分进行分离试验，并与甲醇-水为流动相进行了对比，结果见图11110080604020122保留时间/min4020011234020133保留时间/min40200122保留时间/min5响应值/mAU响应值/mAU响应值/mAU响应值/mAU响应值/mAU响应值/mAU响应值/mAU响应值/mAU40201228036034020保留时间/min123响应值响应值/mAU4020023123响应值响应值/mAU20012234020200123401223图2不同流动相及配比的分离色谱图比较1.丙烯酰胺2.N-羟甲基丙烯酰胺3.甲基丙烯酰胺可见，无论用何种流动相，三组分的保留顺序不变，即tR1<tR2<tR3，其中，丙烯酰胺与N-羟甲基丙烯酰胺较难分离。其次，与甲醇-水为流动相比较，采用乙腈-水为流动相时三组分保留较弱，洗出较快，分离较差。通过调整流动相比例，即增加乙腈-水流动相中水比例可提高组分间的分离度，当超过99%时分离度可达2.98，分离完全。按公式(1)计算分6离度R12、R23，结果见表1。式中R-分离度；tR1、tR2-两组分保留时间；W1、W2-两组分峰宽。表1不同流动相及配比下的分离度RRtWtWtW水水表2是色谱峰面积响应值和计算得到的理论塔板数。可见，采用乙腈-水为流动相时，丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和N-羟甲基丙烯酰胺三组分的峰面积和理论塔板数均比甲醇-水流动相大，说明使用乙腈-水为流动相时，色谱峰更优，信噪比会更好。这是由于乙腈的截止波长为190nm，在202nm波长下对三组分的定量测定干扰少。此外，乙腈-水流动相中水比例的提高既有利于组分分离，又更环保更经济。表2不同流动相及配比下的峰面积A与理论塔板数n N-羟甲基丙烯酰胺12水34512水3453.4样品的前处理3.4.1提取方式首先选取标准棉贴衬织物样品，剪碎（约5mm×5mm称取1.0g（精确至0.001g取适量丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺标准溶液滴入到织物中后，自然凉干即得阳性样品。7提取率/%超声萃取固体样品中残留物的提取方式一般有：超声萃取、加速溶剂萃取、索氏萃取、振荡萃取等方法。其中，索氏萃取常使用有机溶剂且耗时长；加速溶剂萃取设备昂贵，普及性不高，不适于提取水溶性且不耐高温的目标物；超声萃取和振荡萃取是两种常用的提取方法，操作简单，成本较低。由图3可知使用超声萃取的提取率在87.4%~102.9%，而使用振荡萃取的提取率为94.4%~104.9%。两种方式的提取效果都较好。但由于在超声萃取过程中溶液温度易上升而难控制，因此本标准采用了振荡萃取方式。提取率/%超声萃取40振荡萃取振荡萃取丙烯酰胺甲基丙烯酰胺N-羟甲基丙烯酰胺图3两种方式的提取效率3.4.2提取剂的选择目前，空气、食品和材料中丙烯酰胺的检测大多使用水为提取剂，也有使用甲酸、甲醇、乙醇等的水溶液作为提取剂。鉴于丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺极性较强，且都易溶于水、乙醇等极性溶剂，为此，实验设计选择了水、50%乙醇、无水乙醇为提取剂对纺织品中丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺的进行提取试验比较，结果见图4。可见，使用上述三种提取剂检测的色谱图结果存在较大差异。用水为提取剂，检测结果与实际含量水平相一致。但使用50%乙醇、无水乙醇为提取剂，检测结果明显偏高，可能是因乙醇还能提取出纺织品中其他残留物而造成干扰。从图5分析，乙醇含量越高，则干扰越严重。水水850%50%乙醇图4使用不同提取剂的色谱图结果3.5标准曲线和定量限取适量丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺标准中间溶液，用水配制成0.05、0.10、0.25、0.50、0.75、1.00μg/mL系列工作溶液，采用上述方法确定的色谱条件进行分析测定，以浓度C为横坐标、峰面积A为纵坐标绘制标准工作曲线(见图5)，450丙烯酰胺4000浓度/(μg.mL-1)90N-羟N-羟甲基丙烯酰胺00.0浓度/(μg.mL-1)浓度/(μg.mL-1)图5标准工作曲线线性回归得到丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺标准工作曲线方程分别为：A1=407.78ρ1-0.19，A2=304.87ρ3-0.98，A3=327.50ρ2-2.46；相关系数分别为：0.9997、0.9998、0.9998，线性关系良好。若以10倍信噪比确定方法检出限，可得丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺的定量限分别为0.8mg/kg、1.2mg/kg、1.5mg/kg。设计合理定量限对于方法的灵敏度有着很好的保证，通常还以标准曲线的下限作为定量限，实际操作中只需验证定量限的准确度和精密度符合要求即可。本标准最终统一确定三种丙烯酰胺类化合物的定量限均为2.5mg/kg，满足不超过0.1%的法规限量要求。3.6加标回收试验采用建立的方法以低、中、高三种加标水平（即分别为2.5mg/kg、10mg/kg、40mg/kg）进行加标试验，实验结果表明：加标回收率在85.81%~107.37%之间，相对标准偏差RSD在0.13%~4.34%之间，方法的回收率和精密度都较好(见表3)。3.7小结本标准方法采用水振荡法提取纺织品中的三种丙烯酰胺类化合物，优化了色谱分析技术参数，建立以乙腈-水(2∶98，V/V)为流动相的反相色谱法测定纺织品中丙烯酰胺类三组分，在0.05~1.00μg/mL范围内线的性相关系数均大于0.999，丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺的定量限分别为0.8mg/kg、1.2mg/kg、1.5mg/kg，加标回收率在85.81%~107.37%之间，相对标准偏差RSD在0.13%~4.34%，方法简单准确、更环保经济。表3加标试验数据结果A4、方法验证试验本方法经浙江理工大学分析测试中心、浙江省检验检疫科学技术研究院、浙江方圆检测集团股份有限公司几个实验室的技术人员进行了验证试验，试验结果详见表4~6。采用自制的（棉、丝和涤）阳性织物进行验证试验，按本标准方法对丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺分别平行测定6次。试验测定结果平均回收率在81.97%~105.68%之间（回收率在80.40%~109.00%范围相对标准偏差RSD在0.78%~8.98%之间，表明本标准方法具有良好的精密度和重现性。高效液相色谱参数条件如下：a)色谱柱：AgilentSB-C18柱，150mm×4.6mm（内径）×5.0µm；c)流动相：乙腈:水=2:98(V/V)；d)检测波长：202nm；e)流速：0.5mL/min；f)进样量：20μL。表4验证试验结果汇总表(2.5mg/kg)123456（棉织物）表5验证试验结果汇总表(10mg/kg)123456（棉织物）表6验证试验结果汇总表(40mg/kg)123456（棉织物）注：AM、N-MA、MAM分别代表丙烯酰胺四、与国际、国外同类标准水平的对比情况国际同类标准大体与国内的技术水平大体相当，但没有国内标准方法那样针对不同领域更加细化。关于丙烯酰胺的检测，国际同类标准主要有：Method8032AacrylamidebygaschromatographyMethod8316acrylamide,acrylonitrileandacroleinbyhighperformanceliquidchromatography(HPLC)BSDDCEN/TS13130-10-2005Materialsandarticlesincontactwithfoodstuffs-Plasticssubstancessubjecttolimitation-Determinationofacrylamideinfoodsimulants美国USEPA公布的方法Method8032A是把丙烯酰胺衍生后再采用电子捕获检测器的气相色谱法检测；而USEPA方法Method8316是采用紫外检测器的反相高效液相色谱法直接测定丙烯酰胺、丙烯腈和丙烯醛，由于使用195nm波长检测，因此对流动相的品质要求很高，否则将造成严重的基线干扰。食品模拟物中丙烯酰胺检测标准BSDDCEN/TS13130-10-2005的主要技术水平与USEPA方法Method8316相近。本标准方法测定的目标物是丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺，国外尚未有类似的标准公布。该方法使用水为提取剂和乙腈-水(2∶98，V/V)为流动相的反相高效液相色谱，采用外标法定量测定纺织品中的丙烯酰胺类三组分，简单准确、经济环保、易推广。五、与有关标准的关系从检测方法来看，丙烯酰胺类化合物的检测方法主要是高效液相色谱法(HPLC)、气相色谱法(GC)和气相色谱-质谱法(GC/MS)，高效液相色谱法是目前文献报道中使用最广泛的检测方法。液相色谱仪设备普及，方法的选择性和灵敏度很高，对样品的前处理要求较低，检测范围大，检测极限低。相关的检测标准主要有：GB11936-1989水源水中丙烯酰胺卫生检验标准方法气相色谱法GB/T5009.204-