HPLC-MS联用技术在纤维染料检测中的应用

　　1850年，Runge在纸上分离盐溶液。1869年，Goppalsroeder在长条纸上分析染料和动植物色素，色谱法开始了它的雏形。经过100多年的发展，直到气相色谱法的确立，应该是现代色谱法的里程碑，但对于分析工作者而言，气相色谱法远远达不到分析的要求，自然界一多半的化合物无法达到气相色谱法所要求的易气化、热稳定等特点，直到液相色谱法的出现，20世纪60年代，液相色谱法被进一步完善，成为分析化学又一个里程碑，特别是二级管阵列检测器的应用，使我们可以得到每个组分的HPLC-UV三维谱，80年代末，又一种定性更好的液相色谱检测器出现了，那就是质谱，它的出现使分析工作者更加准确的定性定量化合物，液相色谱-质谱联用的初期，在连接技术上一直出现一些技术障碍，因为经典的气质电离方式不适于极性大、挥发性小、易热分解及分子量大的化合物，直到大气压离子化（API）接口技术的出现，它包括了电喷雾电离技术（ESI）和大气压化学电离技术（APCI），这两个接口技术是如今zui温和的电离技术，其区别在于在大气压下产生气相离子的方式不同，该技术更好更有效的把液相色谱与质谱有效的结合起来，近年来HPLC-MS联用技术得到迅猛的发展，已经逐渐代替气相色谱成为未来zui主要的分析手段。
　　
　　1HPLC-MS联用系统的工作原理
　　
　　1.1HPLC-MS联用仪液相色谱部分的原理
　　
　　HPLC-MS联用仪分为液相色谱与质谱两个独立的部分，对于液相色谱系统，色谱柱一般为反相ODS柱，长度为10mm~50mm的短色谱柱，为了获得稳定、准确的流动相因而需要的流速较低，在较小的流速下，离子化过程的效率增加。而为了缩短检验时间，我们常常使用比较大的流速，这样就需要内径比较小的色谱柱来提升组分的分离效率，同时需要动力泵能够提供很大的流动压力。离子化部分效能的降低可以用改善喷雾过程和增加带电雾滴的溶剂蒸发速率予以一定程度的补偿。
　　
　　液相色谱部分流动相是特别要考虑的部分，对于常用的反相色谱来说，一般选择C18色谱柱，这样对于流动相的组分来说为了得到更好的保留效果，常以非解离的状态存在于流动相中，而流动相中以离子存在才能更好的利于质谱中气相离子的形成，因此，这就需要我们调节各方面的条件使流动相即适合于分离又适合于质谱中的离子化。在各调节条件中重要的是使用缓冲剂来调节流动相的pH，应该注意需用挥发性的缓冲剂，以获得更好的离子化效率，对于HPLC-MS联用技术，为了得到更好的检测效果并提高灵敏度，还可以运用多种手段，比如增加流动相的流速、柱后衍生化、添加离子对等方法来进一步提高检测效率。
　　
　　1.2电喷雾电离（ESI）技术的原理
　　
　　电喷雾电离技术是实际HPLC-MS联用中常用的技术，其原理就是在常压下，从液相系统流出的流动相进入一毛细管中，毛细管带很高的电压，在几千伏的高压下，并在鞘液等辅助手段的帮助下产生高度带电荷的雾状液滴，液滴由于高电压高温的作用下不断的碎裂成更小的液滴，小液滴质量和电荷重新分配，这个蒸发和碎裂的过程不断的进行下去，zui后成为离子，沿着电压的方向进入质量分析器。
　　
　　1.3大气压化学电离（APCI）技术的原理
　　
　　APCI中样品溶液是借助于雾化器的作用，喷入高温蒸发器，溶剂和溶质都成为蒸汽，再经过针形电晕放电电极，通过高压放电，气化的样品分子经化学离子化生成气相离子。被分析物质的分子电离后所形成的离子，在压力差和电位差的共同作用下进入质谱的质量分析器。大气压化学电离适合于小分子极性低的化合物。
　　
　　2HPLC-MS联用技术在纤维染料分析中的应用
　　
　　纤维是染料的重要载体之一，构成纤维的主要成分相对简单易于检验，种类也较少，而纤维中的染料因为染料种类的繁多并且一些染料助剂的使用，使得染料种类千差万别。近年来对纤维染料的分析技术得到了迅速发展，液相色谱法和光谱法已经逐渐成为染料检测的通用技术，而HPLC-MS联用技术是近年比较突出的检测技术，其性、专属性、可靠性都是其他方法无法相比的。利用HPLC-MS联用技术可以鉴别纺织纤维染料提取液，提供染料化学结构的信息，从而为准确的染料种类鉴别提供依据。
　　
　　HuangM等人比较了不同种类的7对染料提取液在利用紫外-可见光谱检测时几乎有一致的吸收光谱，并且zui大吸收波长差别都在5nm以内，而这7对商品染色剂利用HPLC-MS联用技术检测却得到很好的效果，得出的质谱图有明显的区别，因此确定了该方法对比光谱法的优越性；Winkeler等[3]人研究了袜子上的过敏性染料，对8种复合型染料进行了HPLC-MS测定，采用了ESI和APCI两种离子源分别测定，得出被检样品中有20%含过敏性染料，实验采取了正离子模式，检出了所有的染料，而利用负离子模式也能检出除靛蓝124以外的所有染料，该方法对桔黄37/36染料进行了单独测定，显示了比较详细的化学结构信息，同时根据同位素峰得出氯原子结构，方法中前处理也很简单和实用，利用甲醇溶液对样品在超声波池中进行提取得到很好效果，增加流速到250µL/min可以在5min内出测定的结果，缩短了实验工作的时间；Tae-kyungkim[4]在分析毛纤维颜色变化时，利用HPLC-MS对退色一半的纤维染料进行测定，测定染料为具有双偶基团的桂皮酸蓝113，其分解后的质谱图有326.1峰正好于单偶基团一致，因此判断纤维颜色变化是因为双偶基团分解为单偶基团所形成，该实验利用HPLC-MS联用技术良好的定性分析来研究纤维颜色的变化原理得到很好的效果；Sutthivaiyakit[5]等人进一步利用HPLC-MS联用二级质谱技术，进一步提高测定的准确性，实验中二级质谱测定了一个母离子和两个子离子，利用APCI模式测定了染料18芳香胺，线性范围在0.1µg/mL~0.3µg/mL、50µg/mL~80µg/mL，相关系数达0.99以上，对联苯胺类染料定性效果良好。
　　
　　3HPLC-MS联用技术进行纤维染料分析的意义
　　
　　3.1物证鉴定方面的意义
　　
　　衣物纤维极易被在犯罪现场，是极其重要的物证之一。利用HPLC-MS联用技术对纤维上的染料进行分析，可以对纤维染料的种类进行鉴定，为警方查找纤维来源提供依据，为破案给予帮助，同时为法庭提供鉴定依据。因此，利用HPLC-MS联用技术对纤维染料进行分析在案件侦破和揭露案件真相方面具有重要意义。
　　
　　3.2纺织品质量监管方面的意义
　　
　　纺织品与人体健康之间有着相当密切的关系，有人将某些疾病称为“来自衣柜的疾病”，这就引起了人们对纺织品安全性的重视和关注[6]。利用HPLC-MS联用技术对纺织品上的染料进行分析，可以对禁用偶氮染料、致癌染料和致敏染料进行监控，避免这些致病染料的滥用，进而实现对纺织品质量的监管，保护消费者的人身健康。
　　
　　总之，HPLC-MS联用技术凭借其*的定性定量效果已经被广大分析工作者所认可，随着其技术的成熟、造价的降低必将成为未来主要的分析工具，在纤维染料等领域的检测分析中发挥更大的作用。