一种医用纺织品及皮革中富马酸二甲酯的检测方法与流程

本发明涉及化学检测领域，更具体地说，涉及一种医用纺织品及皮革中富马酸二甲酯的检测方法。

背景技术：

富马酸二甲酯(dimethylfumarate)，简称dmfu，俗称“霉克星”，具有高效广谱抗菌、化学稳定性好、作用时间长、ph适应范围宽等优点，会被应用于医用纺织品和皮革中的防霉和抗菌整理。医用领域的皮革制品主要用于中高端医院的病床、医疗轮椅、医疗等候椅、健身器材、牙医及其他诊疗的检测床等，因其使用的区域比较特殊，需要材料具有抗菌性能优越、耐水解、耐化学试剂、耐uv灯消毒等。富马酸二甲酯的抗菌机理为：能穿透微生物细胞膜后进入细胞破坏其中的微生物细胞分裂过程，同时抑制过程中酶的作用，让微生物呼吸作用被抑制，达到抑菌效果后有效控制微生物生产繁殖情况。

富马酸二甲酯易升华，作为防霉剂放在医用纺织品内很容易转化为有毒气体，尤其是在受热的情况下，产生的有毒气体通过挥发和渗透接触到皮肤上可引起皮肤过敏、皮疹或灼伤，接触眼睛也会导致严重的伤害，甚至使人体产生强烈反应。因此，欧洲委员会通过草案进行严格规定：产品中富马酸二甲酯的最大限量为每公斤0.1毫克富马酸二甲酯。由于富马酸二甲酯在医用纺织品及皮革制品中的广泛应用，亟需一种操作简单、快速、准确度高、检出限低的富马酸二甲酯含量检测方法，对产品中的富马酸二甲酯含量进行严格控制。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，克服以上现有技术的缺点：提供一种操作简单、快速、准确度高、检出限低的医用纺织品及皮革中富马酸二甲酯的检测方法。

本发明的技术解决方案如下：一种医用纺织品及皮革中富马酸二甲酯的检测方法，包括以下步骤：

1)称取富马酸二甲酯标准品，用提取剂定容至相应体积，获取富马酸二甲酯标准储备液；

2)使用提取剂作为溶剂，根据检测要求，将富马酸二甲酯标准储备液稀释成多种浓度的富马酸二甲酯工作标准溶液；

3)称取待测医用纺织品和/或皮革样品放入萃取罐中，夹带剂瓶中加入夹带剂密封，调节萃取压力、萃取温度、二氧化碳流量及夹带剂含量，采用超临界co2提取方法制备样品萃取液；

4)将样品萃取液定容，转移至梨形瓶，水浴旋转梨形瓶，使样品萃取液蒸发浓缩，加入提取剂清洗梨形瓶，将提取剂洗液经离心机离心，取上层清液待分析；

5)确定色谱分离条件，对上层清液进行气相色谱质谱测定，获取富马酸二甲酯的保留时间及总离子流图和质谱图，通过查看色谱峰特征离子的纯度，确定信号最强的特征离子，采用选择离子检测法定性，提取信号最强的特征离子峰面积定量。

所述提取剂为乙酸乙酯。

所述夹带剂为乙酸乙酯。

所述步骤3)还包括：采用响应曲面法，以萃取压力、萃取温度、萃取时间和二氧化碳流速作为变量，以富马酸二甲酯的提取率为响应值，采用多项式拟合回归的手段，构建相应的回归方程，确定最优萃取条件。

在所述响应曲面法中，设定萃取压力的范围为：100bar～500bar，萃取温度的范围为：20℃～60℃，二氧化碳流量的范围为：10g/min～50g/min，萃取时间的范围为：10min～50min。

所选取的萃取条件为：萃取压力447.94bar、萃取温度60℃、萃取时间50min、二氧化碳流速50g/min。

所选取的萃取条件为：萃取压力400bar、萃取温度45℃、动态萃取时间30min、静态萃取5min、二氧化碳吹扫5min、二氧化碳流速40g/min。

可选地，所述步骤5)中确定的色谱分离条件为：进样口温度220℃，色谱柱温度升温曲线为：50℃持续1min、150℃持续1min、260℃持续1min，质谱与气相色谱接口温度280℃。

还包括步骤6)：对配制好的多种浓度的富马酸二甲酯标准工作液进行气相色谱质谱测定，采用选择离子检测法定性，提取所述信号最强的特征离子峰面积定量，以色谱峰面积为纵坐标，富马酸二甲酯浓度为横坐标，建立标准曲线，验证富马酸二甲酯在相应浓度范围内的线性关系。

还包括步骤7)：分别取不含有富马酸二甲酯的医用纺织品和皮革两种样品，各取三份，分别加入配制好的多种浓度的富马酸二甲酯工作标准液，经过超临界二氧化碳萃取后，按照所确定的色谱分离条件，于同日内测定五次和连续五天测定，计算日内、日间精密度以及加标回收率。

本发明的有益效果在于：采用超临界co2萃取这种简单的萃取方式，使用纺织检测实验室常用的db-5ms色谱柱，通过条件优化，检出限能达到0.01mg/kg，极大地便利了医用纺织品检测实验室进行日常检测的需要。该方法操作简单、快速、准确度高、检出限低，能够广泛应用于医用纺织品及皮革中的富马酸二甲酯含量检测。

附图说明

图1(a)为本发明一实施例提供的萃取时间(c)与co2流量(d)交互作用的响应面图。

图1(b)为本发明一实施例提供的萃取时间(c)与co2流量(d)交互作用的等高线。

图1(c)为本发明一实施例提供的萃取压力(a)与萃取温度(b)交互作用的响应面图。

图1(d)为本发明一实施例提供的萃取压力(a)与萃取温度(b)交互作用的等高线。

图1(e)为本发明一实施例提供的萃取压力(a)与萃取时间(c)交互作用的响应面图。

图1(f)为本发明一实施例提供的萃取压力(a)与萃取时间(c)交互作用的等高线。

图1(g)为本发明一实施例提供的萃取温度(b)与萃取时间(c)交互作用的响应面图。

图1(h)为本发明一实施例提供的萃取温度(b)与萃取时间(c)交互作用的等高线。

图1(i)为本发明一实施例提供的萃取温度(b)与co2流量(d)交互作用的响应面图。

图1(j)为本发明一实施例提供的萃取温度(b)与co2流量(d)交互作用的等高线。

图1(k)为本发明一实施例提供的萃取压力(a)与co2流量(d)交互作用的响应面图。

图1(l)为本发明一实施例提供的萃取压力(a)与co2流量(d)交互作用的等高线。

图2为本发明实施例中富马酸二甲酯全扫描色谱图。

图3为本发明实施例中富马酸二甲酯质谱图。

具体实施方式

下面用具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。

本实施例提供一种医用纺织品及皮革中富马酸二甲酯的检测方法，利用超临界co2流体法提取样品溶液，通过气相色谱质谱法进行医用纺织品及皮革中的富马酸二甲酯检测。

所述检测方法包括以下步骤：

步骤一：称取富马酸二甲酯标准品，用提取剂定容至相应体积，获取富马酸二甲酯标准储备液；

步骤二：使用提取剂作为溶剂，根据检测要求，将富马酸二甲酯标准储备液稀释成多种浓度的富马酸二甲酯工作标准溶液；

步骤三：称取医用纺织品样品放入萃取罐中，夹带剂瓶中加入夹带剂密封，调节萃取压力、萃取温度、二氧化碳流量及夹带剂含量，采用超临界co2提取方法制备样品萃取液；

步骤四：将样品萃取液定容，转移至梨形瓶，水浴旋转梨形瓶，使样品萃取液蒸发浓缩，加入提取剂清洗梨形瓶，将提取剂洗液经离心机离心，取上层清液待分析；

步骤五：确定色谱分离条件，对上层清液进行气相色谱质谱测定，获取富马酸二甲酯的保留时间及总离子流图和质谱图，通过查看色谱峰特征离子的纯度，确定信号最强的特征离子，采用选择离子检测法定性，提取信号最强的特征离子峰面积定量。

其中，医用纺织品可以为伤口接触布(包扎用)基础材料、单纯绷带与弹力绷带、高支持力绷带、压迫式绷带、整形绷带、橡皮膏、纱布绷带、棉绒布(特殊包扎用材料)等，皮革可以为牛皮革、猪皮革等。

以上是本发明的核心思想，下面将结合具体实施例，对各步骤进行详细说明。

本实施例中，使用的仪器设备有：气相色谱-质谱仪(agilent6890n-5973，自动进样器，美国安捷伦公司)，超声波提取器(ks-500eⅱ，宁波科生超声设备有限公司)，旋转蒸发仪(re-2000，上海亚荣生化仪器厂)，超临界流体萃取系统(sfe-100m-2-c10，美国thar公司)。使用的化学药品为：富马酸二甲酯标样(纯度为99.0％，德国dr-ehrenstorfer公司)，甲醇、乙酸乙酯、丙酮和二氯甲烷均为分析纯。使用的测试材料为：标准贴衬织物(棉织物符合iso105-f02:2009要求，毛织物符合iso105-f01:2001要求，聚酯织物符合iso105-f04:2001要求)，牛皮革、猪皮革阴性样品(常温下放置24h)。

1)首先，精准称取富马酸二甲酯标准品0.2500g；其次，用乙酸乙酯定容至100ml，获得2500mg/l的富马酸二甲酯标准储备液。

2)使用乙酸乙酯作为溶剂，根据检测要求稀释成相应浓度的富马酸二甲酯工作标准溶液。

3)将医用纺织品棉布和皮革剪碎至约0.5mm×0.5mm混匀，准确称取上述样品2.00g放入萃取罐中，夹带剂瓶中加入乙酸乙酯，密封，调节压力至300bar，调节温度至45℃，二氧化碳流量为30g/min，夹带剂含量为3％。具体操作步骤为：(1)在10bar的压力下，动态萃取30min；(2)暂停动态萃取，再静态萃取20min；(3)使用二氧化碳泵吹扫，再动态萃取5min；(4)关闭二氧化碳泵，将压力调至2～3bar；(5)接收样品萃取液。

4)将样品萃取液定容于50ml容量瓶中，再将样品萃取液转移至梨形瓶中，在30℃水浴中旋转梨形瓶，使样品萃取液蒸发浓缩近干，加入乙酸乙酯清洗梨形瓶，将乙酸乙酯洗液转移到5ml离心管中，定容至2ml，混匀，经4000r/min离心机离心2min，取上层清液待分析。

所述步骤五包括：确定色谱分离条件，对上层清液进行气相色谱质谱测定。所确定的色谱分离条件如下：色谱柱：db-5ms柱(30m×0.25mm×0.25μm)；载气：氦气；流量：1.0ml/min；进样方式：不分流进样；进样口温度：220℃；升温曲线：50℃(1min)→150℃(1min)→260(1min)；质谱条件：四极杆温度150℃；离子源温度230℃；离子化方式：电子轰击电离源(ei，70ev)；接口温度280℃；溶剂延迟6min。

可选地，所述提取剂为乙酸乙酯。本实施例中，分别采取不同提取剂提取医用纺织品和皮革中的富马酸二甲酯，确定乙酸乙酯作为富马酸二甲酯的提取剂效果最好，提取率较高。

可选地，所述夹带剂为乙酸乙酯。超临界co2萃取需要加入一定量的夹带剂，最后从接样口流出，所以本实施例中也使用乙酸乙酯作为夹带剂。

可选地，所述步骤三还包括：采用响应曲面法(responsesurfacemethodology，rsm)，以萃取压力、萃取温度、萃取时间和二氧化碳流速作为变量，以富马酸二甲酯的提取率为响应值，采用多项式拟合回归的手段，构建相应的回归方程，确定最优萃取条件。

超临界co2萃取的工艺参数主要有：萃取压力、萃取温度、萃取时间、co2流速等。作为一种优化生物过程的方法，rsm按照统计学原理进行实验设计，建立变量之间的曲面模型，评价影响生物过程的因子、交互作用等，通过最佳水平的确定将生物过程进行优化，其最大优势为实验组无需太多，节省人力物力。rsm(回归设计)的数据收集基于多元线性回归，并可主动获取，所得到的回归方程具有较好的性质。

本实施例中，超临界co2采用乙酸乙酯作为夹带剂，以萃取压力(a)、萃取温度(b)、萃取时间(c)和二氧化碳流速(d)作为4个考察因素，选择3个水平进行试验。自变量为rsm中的box-behnkendesign(bbd)的co2流量、萃取温度、萃取压力和萃取时间，利用design-expert8.0.6trial统计软件进行分析。

可选地，在所述响应曲面法中，设定萃取压力的范围为：100bar～500bar，萃取温度的范围为：20℃～60℃，二氧化碳流量的范围为：10g/min～50g/min，萃取时间的范围为：10min～50min。

本实施例中，在超临界流体萃取系统可控范围内(萃取压力100bar～500bar、萃取温度20℃～60℃、萃取时间10min～50min、co2流量10g/min～50g/min)，以富马酸二甲酯的提取率为响应值，进行实验设计，如表1所示。

表1box-behnkendesign实验因素水平及编码

图1(a)～图1(l)显示了通过表1中所设计的4个自变量的3个不同添加水平的优化参数获得响应曲面及等高线图。其中，图1(a)为萃取时间(c)与co2流量(d)交互作用的响应面图，图1(b)为萃取时间(c)与co2流量(d)交互作用的等高线，图1(c)为萃取压力(a)与萃取温度(b)交互作用的响应面图，图1(d)为萃取压力(a)与萃取温度(b)交互作用的等高线，图1(e)为萃取压力(a)与萃取时间(c)交互作用的响应面图，图1(f)为萃取压力(a)与萃取时间(c)交互作用的等高线，图1(g)为萃取温度(b)与萃取时间(c)交互作用的响应面图，图1(h)为萃取温度(b)与萃取时间(c)交互作用的等高线，图1(i)为萃取温度(b)与co2流量(d)交互作用的响应面图，图1(j)为萃取温度(b)与co2流量(d)交互作用的等高线，图1(k)为萃取压力(a)与co2流量(d)交互作用的响应面图，图1(l)为萃取压力(a)与co2流量(d)交互作用的等高线。通过曲面拟合得到的萃取率的预测值如表2所示。

表2中的萃取率实验值一栏为本实施例在2个交互条件下所测得的实际提取率数值，获取实验数据后，采用多项式拟合回归的手段，自变量为响应曲面法中的box-behnkendesign(bbd)中的co2流量(d)、萃取的温度(b)压力(a)和时间(c)，进而构建起相应的回归方程，展示如下：

r＝83.17+6.12×a+1.85×b+2.62×c+2.88×d+1.22×a×b－0.28×a×c+0.28×a×d+1.15×b×c+1.36×b×d－0.28×c×d－4.57×a²+0.66×b²－1.88×c²－1.45×d²

表2富马酸二甲酯萃取响应面实验设计及结果

回归方程的方差结果如表3所示。方差结果表明：f回归＝17.70＞(f0.01(9，4)＝6.00)，p＜0.05，表明模型显著；f失拟＝3.88＜(f0.01(9，3)＝8.81)，失拟项p＝0.1015＞0.05，表明失拟不显著；回归模型的r²adj＝0.8930，说明该模型拟合程度良好，实验误差小。

从回归方程的各项误差可以看出，一次项中影响显著因素为a，二次相中a的偏回归系数显著。在各因素水平范围内，按照对结果影响排序为a＞c＞d＞b，即萃取压力＞萃取时间＞二氧化碳流速＞萃取温度。四个因素中b和d之间交互作用显著，即萃取温度与二氧化碳流速之间存在较为显著的交互作用。

表3富马酸二甲酯萃取率响应曲面方差分析

可选地，由所述响应曲面法获得的最优萃取条件为：萃取压力447.94bar、萃取温度60℃、萃取时间50min、二氧化碳流速50g/min。

可选地，从安全角度出发，所选取的萃取条件为：萃取压力400bar、萃取温度45℃、动态萃取时间30min、静态萃取5min、二氧化碳吹扫5min、二氧化碳流速40g/min。

本实施例中，根据3d响应面数学建模获得最优萃取压力在447.94bar、萃取温度60℃、萃取时间50min、二氧化碳流速50g/min左右。从安全角度出发，选择最佳提取条件为萃取压力400bar、萃取温度45℃、动态萃取时间30min、静态萃取5min、二氧化碳吹扫5min、二氧化碳流速40g/min。本实施例中，还可以进行超声波提取与超临界co2提取的对比，两种提取方法的各项指标如表4所示。

表4超声萃取与超临界萃取富马酸二甲酯的方法比较

可选地，所述步骤五中确定的色谱分离条件为：进样口温度220℃，色谱柱温度升温曲线为：50℃持续1min、150℃持续1min、260℃持续1min，质谱与气相色谱接口温度280℃。

本实施例中，结合富马酸二甲酯的沸点及极性特点，并考虑皮革中含有较高的油脂干扰，经试验确定优化色谱分离条件为：进样口温度：220℃；色谱柱升温曲线50℃(1min)→150℃(1min)→260(1min)，质谱与气相色谱接口温度：280℃。在优化后的色谱条件下，样品中的富马酸二甲酯色谱峰可以得到很好的分离。图2为本发明一实施例提供的富马酸二甲酯全扫描色谱图，图3为本发明一实施例提供的富马酸二甲酯质谱图。如图2所示，富马酸二甲酯的保留时间是9.30min，得到的色谱峰尖锐，柱效高，准确度好。

取配制好的浓度为10mg/l富马酸二甲酯标准使用液，经gc-ms仪分析得到的富马酸二甲酯色谱峰保留时间为9.30min，它的总离子流图和质谱图分别如图2和图3所示，其特征离子峰m/z分别为59、85、113、144，丰度比为59：85：113：144＝18：50：100：1，与质谱标准谱库图比较，匹配度达97％。通过查看色谱峰特征离子的纯度，发现特征离子m/z113信号最强，灵敏度高，因此确定采用选择离子检测(sim)法定性，提取m/z113特征离子峰面积定量。

可选地，所述检测方法还包括：步骤六：对配制好的多种浓度的富马酸二甲酯标准工作液进行气相色谱质谱测定，采用选择离子检测法定性，提取所述信号最强的特征离子峰面积定量，以色谱峰面积为纵坐标，富马酸二甲酯浓度为横坐标，建立标准曲线，验证富马酸二甲酯在相应浓度范围内的线性关系。

本实施例中，取配制好的浓度为0.1mg/l、0.2mg/l、2mg/l、10mg/l、20mg/l的富马酸二甲酯标准使用液，经过gc-ms气质联用仪分析，sim法检测，以特征离子m/z59、85、113、144定性，特征离子m/z113定量得到富马酸二甲酯色谱峰面积，以色谱峰面积为纵坐标，富马酸二甲酯浓度为横坐标，建立标准曲线a＝253463.3c+3320.2(a：峰面积，c：浓度mg/l)，相关系数r＝0.9999。方法的最低检出限以信噪比s/n＝3确定为0.01mg/kg。

可选地，所述检测方法还包括：步骤七：分别取不含有富马酸二甲酯的医用纺织品和皮革两种样品，各取三份，分别加入配制好的多种浓度的富马酸二甲酯工作标准液，经过超临界二氧化碳萃取后，按照所确定的色谱分离条件，于同日内测定五次和连续五天测定，计算日内、日间精密度以及加标回收率。

本实施例中，分别取不含有富马酸二甲酯的棉布和牛皮两种样品，各取三份，分别加入1mg/kg、5mg/kg、10mg/kg三个水平的富马酸二甲酯标准液，经过超临界co2萃取后，按照上述色谱条件分析，于同日内测定5次和连续5天测定，计算日内、日间精密度以及加标回收率，具体数据如表5所示。从表5可看出，不论是以牛皮还是以棉布为基质，所述检测方法的日内和日间精密度在10％以内，不同基质的目标物回收率在86.2％-93.4％之间，回收率能达到检测要求。

表5富马酸二甲酯(dmfu)精密度及回收率测定结果(n＝5)

以上仅是本发明的特征实施范例，对本发明保护范围不构成任何限制。凡采用同等交换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。