GC-7800型气相色谱仪
仪器简介：GC-7800型气相色谱仪是基...
新型冠状病毒肺炎爆发后，口罩作为重要的防护手段，需求量激增，很多口罩生产企业24h连轴生产，仍然不能满足疫情期间口罩需求，一些生产纸巾、纸尿裤等企业也相继加入了口罩生产大军。环氧乙烷（EO）是广谱、高效的气体杀菌消毒剂，广泛应用于各类医疗器械的消毒中，但环氧乙烷是一种中枢神经抑制剂、刺激剂，有致突变性、婴儿毒性和致畸特性，为一类致癌物，长期接触有致癌的风险[1,2,3]。此外，国家标准GB 19083-2010《医用防护口罩技术要求》也明确规定经环氧乙烷灭菌的口罩，其环氧乙烷残留量应不超过10μg·g-1。因此，口罩中环氧乙烷的测定显得很有必要。
国家标准GB/T 16886.7-2015《医疗器械生物学评价第7部分：环氧乙烷灭菌残留量》中规定医疗器械中环氧乙烷的测定方法是浸提法结合气相色谱法，但浸提法耗时较长，不适合批量样品分析；国家标准GB 31604.27-2016《食品安全国家标准食品接触材料及制品塑料中环氧乙烷和环氧丙烷的测定》中规定了食品接触材料及制品中环氧乙烷的的测定方法为顶空-气相色谱-质谱法和顶空-气相色谱法；文献[4]建立了顶空-气相色谱法测定人工真皮皮耐克中环氧乙烷残留的测定方法。顶空法（HS）在密闭容器中对液体或固体样品基质上方的气体进行定性和定量分析，避免了复杂基质成分被带入分析仪器系统而对目标物测定造成的干扰和影响[5]。文献[6]建立了顶空-气相色谱法测定一次性使用医疗卫生用品中环氧乙烷的残留量，将顶空瓶放入（60+1）℃的恒温水浴箱内平衡40min后，用1mL注射器依次从平衡后的样品瓶中迅速抽取1mL气体注入色谱仪进样口，该方法耗时长，重复性差，不利于大批量样品分析。
本工作建立了自动顶空进样器结合气相色谱法测定医用口罩中环氧乙烷，本方法基质干扰少、灵敏度高，可快速分析样品。
1试验部分
1.1仪器与试剂
Clarus 600型气相色谱仪，配顶空进样器、20mL顶空进样瓶和氢火焰离子化检测器。
环氧乙烷标准储备溶液：2 016mg·L-1。
环氧乙烷标准溶液系列；移取适量的2 016mg·L-1环氧乙烷标准储备溶液，用水稀释成1.008,2.016,4.032,10.08,15.12,20.16mg·L-1的环氧乙烷标准溶液系列。环氧乙烷标准溶液系列配制过程中，环氧乙烷标准储备溶液的移取和加入顶空瓶等操作均在-4℃冰浴中进行，此外配制过程中的枪头均低温（-4℃）处理后使用。
试验用水为超纯水。
1.2仪器工作条件
1）顶空条件加压-置换时间60s，进样时间5s，放空时间20s，平衡时间20 min，循环时间22min；平衡温度50℃，传输线温度105℃；载气压力180kPa。
2）色谱条件HP-INNOWAX毛细管色谱柱（60m×0.250mm,0.5μm）；载气为高纯氮气（纯度不小于99.999%）；进样口温度160℃，检测器温度250℃；恒流流量1mL·min-1；分流进样，分流比为5∶1。升温程序：初始温度40℃，保持2min；以5℃·min-1速率升温至120℃，保持2min。
1.3试验方法
口罩样品用剪刀等切割工具破碎成小于5mm×5mm的小块后，称取1.00g破碎的口罩样品至顶空瓶中，加入10mL水，压紧瓶盖密封，放入顶空进样器中按仪器工作条件进行测定。
2结果与讨论
2.1色谱行为
1.008mg·L-1环氧乙烷标准溶液和空白口罩样品的色谱图见图1。
图1 环氧乙烷标准溶液和空白口罩样品的色谱图
Fig.1 Chromatograms of ethylene oxide standard solution and blank mask sample
2.2顶空条件的选择
2.2.1顶空进样时间
试验考察了顶空进样时间依次为2,3,5,8,10s时对环氧乙烷峰面积的影响，结果见图2。
由图2可知：随着顶空进样时间的延长，环氧乙烷的峰面积呈上升趋势。试验结果表明：顶空进样时间为8s时，环氧乙烷的色谱峰出现展宽、拖尾的情况；顶空进样时间小于8s时，环氧乙烷的色谱峰均是高斯峰。综合考虑，试验选择顶空进样时间为5s。
2.2.2顶空平衡时间和顶空平衡温度
试验分别考察了顶空平衡温度依次为40,50,60,70℃时，顶空平衡时间依次为10,20,30,40min时对环氧乙烷峰面积的影响。结果表明：顶空平衡温度的改变对环氧乙烷峰面积的影响较小，这可能是因为环氧乙烷的沸点是10.4℃；顶空平衡时间大于20min时，环氧乙烷的峰面积趋于稳定。环氧乙烷具有易燃易爆特性，其含量高时，顶空平衡温度过高存在顶空瓶爆裂的危险，顶空平衡温度过低，顶空仪受外界温度影响，顶空平衡时间较长。试验选择顶空平衡温度为50℃，顶空平衡时间为20min。
图2 顶空进样时间对环氧乙烷峰面积的影响
Fig.2 Effect of headspace injection time on peak area of ethylene oxide
2.3色谱条件的选择
试验考察了HP-5毛细管色谱柱（30 m×0.320mm,0.25μm）、HP-INNOWAX毛细管色谱柱（60m×0.250mm,0.5μm）、DB-624UI毛细管色谱柱（30m×0.250mm,1.40μm）等3种色谱柱对环氧乙烷分离情况的影响。结果表明：采用HP-5毛细管色谱柱（30m×0.320mm,0.25μm）时，环氧乙烷的保留时间为1.452 min，在保留时间1.415min处出现水的干扰峰，改变升温程序和载气流量等参数后，环氧乙烷的峰和水的干扰峰仍分离不佳；水和环氧乙烷在DB-624UI毛细管色谱柱（30m×0.250mm,1.40μm）和HP-INNOWAX毛细管色谱柱（60m×0.250mm,0.5μm）上分离情况较好，但环氧乙烷在HP-INNOWAX毛细管色谱柱（60m×0.250mm,0.5μm）（峰面积为171.25）上的响应高于DB-624 UI毛细管色谱柱（30 m×0.250mm,1.40μm）上的响应（峰面积为160.11）。试验选用HP-INNOWAX毛细管色谱柱（60 m×0.250mm,0.5μm）。
色谱条件中分流比对目标物灵敏度影响较大。试验中气相色谱仪安装的是分流衬管，考虑到分流比过小影响仪器稳定性，试验选择分流比为5∶1。若实验室条件允许，可采用不分流进样来提高环氧乙烷的灵敏度。
试验选择传输线温度为105℃，高于顶空平衡温度50℃，满足设计要求。
其余参数在一定范围内并不会对测定结果产生较大影响，试验均采用推荐设定值。
2.4标准曲线和检出限
按仪器工作条件对环氧乙烷标准溶液系列进行测定，以环氧乙烷的质量浓度为横坐标，对应的峰面积为纵坐标，进行线性回归，绘制标准曲线。结果表明：环氧乙烷的质量浓度在1.008～20.16mg·L-1内与其对应的峰面积呈线性关系，线性回归方程为y=15.66 x+11.56，相关系数为0.999 2。
根据3倍标准偏差计算方法的检出限（3s），根据10倍标准偏差计算方法的测定下限（10s），环氧乙烷的检出限为0.03 mg·kg-1，测定下限为0.10mg·kg-1。本方法的检出限和测定下限能够满足环氧乙烷的测定要求。
2.5方法的准确度和精密度
按试验方法对空白口罩样品进行加标回收试验，平行测定5次，计算回收率和测定值的相对标准偏差（RSD），结果见表1。
表1 回收试验结果（n=5)
由表1可知：回收率为72.0%～87.2%,RSD为2.7%～6.5%。方法的准确度和精密度较好，能够用于实际样品中环氧乙烷的定量分析。
2.6样品分析
按试验方法对8个厂家的一次性医用口罩样品和3个厂家的N95口罩样品进行分析，平行测定3次。结果显示：11个厂家的口罩中均未检出环氧乙烷，满足医用口罩限量要求。
本工作采用顶空-气相色谱法快速测定医用口罩中环氧乙烷的残留量，本方法操作简便、省时、成本低、适合大批量样品分析，对医用口罩中的环氧乙烷测定具有重要意义。
