CN111289679A - 多组分物质高效液相检测分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多组分物质高效液相检测分析方法，属于化学分析检测技术领域。包括配制供试品溶液；将供试品溶液过反相液相色谱柱进行分离分析；所述反相液相色谱柱采用实心“核‑壳”结构的硅胶色谱柱填料颗粒进行填装。本发明通过改进色谱硅胶柱的工艺结构，配合本发明的流动相设计及色谱分析流动相梯度程序改进，能够同时对COP瓶中的14种酚类抗氧剂成分进行检测，得到的色谱图，相关杂质分离度高、峰形好，大大提高了分析检测效率和检测结果的准确度。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测方法，特别涉及一种多组分物质高效液相检测分析方法，属于化学分析检测技术领域。
背景技术
抗氧剂作为塑料工业中不可缺少的辅助材料，其作用是降低塑料材料氧化速度，延缓老化现象，使塑料制品的寿命延长。其中酚类抗氧剂是塑料中应用最广泛、用量最大的氧化剂，具有抗氧效果与相容性好、热稳定性高等特点，广泛用于聚乙烯、聚丙烯和各种橡胶制品。近年来美国食品与药品管理局(FDA)、欧盟委员会(EC)和我国开展的包装材料化学物迁移理论和实验研究结果表明，塑料包装中的加工助剂有可能迁入食品或药品中。酚类抗氧剂是环境雌激素的一类，具有弱雌激素样效应，可通过食物链富集，在体内长期蓄积，超过或滥用对人体危害很大。鉴于包装材料对食品和药品安全性的重要影响，各国对抗氧剂有着严格的限度规定。
COP(Cyclo olefin Polymer，环烯烃聚合物)塑料瓶是一种耐酸耐碱的常用塑料包材，其中添加的抗氧剂成分比普通的塑料包材更多，可多达14种。目前，相关文献中关于COP塑料瓶中抗氧剂成分分析的方法较少。其他塑料材质中抗氧剂的检测方法包括：红外光谱法、紫外光谱法、色谱法(气相质谱法GC-MS、高效液相色谱法HPLC、超高效液相色谱法UPLC、液质联用法LC-MS)等。
上述各种检测方法针对COP塑料瓶中的多种抗氧剂检测分析均存在不同的缺陷。其中，采用红外光谱法、紫外光谱法检测抗氧剂时，其检测方法的专属性较差，样品基质干扰情况明显，无法进行多种抗氧剂的同时检测；检测灵敏度低，无法满足现阶段相关指导原则对抗氧剂限度的控制。气相质谱法GC-MS、超高效液相色谱法UPLC、液质联用法LC-MS需要特殊检测设备，设备购买成本高，普通实验室无法进行检测，需要委托第三方机构进行检测，检测成本高昂。普通高效液相色谱法检测效率低，每次检测分析检测种类少，针对像COP塑料瓶这种含有10种以上抗氧剂成分的质量分析，工作繁琐，效率低下。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在各种检测分析方法检测COP塑料瓶中多成分抗氧剂的不同缺陷的上述不足，提供一种多组分物质高效液相检测分析方法，能够快速、高效完成COP塑料瓶中多种抗氧成分的检测分析，且成本低廉。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
多组分物质高效液相检测分析方法，包括以下步骤
(1)配制供试品溶液；
(2)将供试品溶液通过反相液相色谱柱进行分离分析；
所述反相液相色谱柱采用实心“核-壳”结构的硅胶色谱柱填料颗粒进行填装。
所述实心“核-壳”结构的硅胶色谱柱填料颗粒是指，硅胶色谱柱填料颗粒的中心部分为实心成“核”状的结构(如图2中的“A”区所示)，外部为小颗粒填充具有流动相通道的“壳”状结构(如图2中的“B”区所示)，壳状结构包覆在“核”状结构外，共同形成“核-壳”结构的硅胶色谱柱填充颗粒物，示意图如图2。
上述检测分析方法，采用实心“壳-核”结构硅胶色谱柱填充颗粒物，相比于常规C18色谱柱的空心球形结构的硅胶填料颗粒(示意图如图1，流动相能够穿过硅胶填料颗粒的中心流出)，可有效提高液相检测的流体通量和不同待测物质的分离度。利用本发明的色谱硅胶填料结构，可在同一检测分析程序中，显著增加色谱柱分析成分的种类，可实现COP瓶中14种抗氧剂成分的分离分析和检测，并且能得到更优质的检测分析结果。
优选的，所述供试品为受阻酚类抗氧剂。所述受阻酚类抗氧剂是指同一苯环上同时含有叔丁基和酚羟基的系列抗氧剂及其衍生物的总称。塑料在食品药品包装行业具有广泛应用，而酚类抗氧剂是塑料中应用最广泛、用量最大的氧化剂，对酚类抗氧剂进行高效分离分析研究对食品药品研究具有重要意义。而受阻酚类抗氧剂由于在结构上很类似，在普通流动相和硅胶柱的高效液相色谱分析中，很难分离，分离效果差、分析效率低。将本发明的实心“核-壳”填料结构的硅胶色谱柱用于对受阻酚类抗氧剂系列成分进行分析，能够显著提高不同种类抗氧剂的分离效果，同一分析程序得到的色谱图中，色谱峰个数更多、分离度合格率更高，且色谱图峰形更好，具有更高的分离效率。
优选的，所述反相液相色谱柱为十八烷基键合硅胶色谱柱。碳十八烷基具有更高的疏水性能，对受阻酚类抗氧剂具有更好的分离作用，能够在较短时间内得到分离效果更好、品种更多的待检测成分。
优选的，步骤(2)中所述液相色谱柱的流动相包括流动相A和流动相B，所述流动相A为含羟基的质子性溶剂与水的混合溶液；所述流动相B为所述含羟基的质子性溶剂。含质子性溶剂中羟基，能够与受阻酚类抗氧剂类物质的部分官能团形成共价结构，通过共价键的连接稳固程度及共价键结合能力在组分保留时间的影响程度，调整不同种类的受阻酚类抗氧剂的保留时间。优选的，所述质子性溶剂为甲醇。
优选的，所述流动相A中的质子性溶剂和水的体积比为45～50:50～55。更优选的，所述质子性溶剂和水的体积比为50:50。
优选的，所述流动相A中还含有酸。所述酸，可以是硫酸、盐酸、磷酸、碳酸等无机酸，也可以是甲酸、乙酸等水溶性的有机酸。在流动相中增加酸，可以增加流动相中的氢离子浓度，增加流动相对待检测物质的质子效应，进一步提高不同种类的受阻酚类抗氧剂的分离效果和检测效率。
优选的，所述酸为磷酸。磷酸属于中强酸，既能保证流动相中有相对含量的氢离子，又能减小因待测物质引入酸碱性离子导致的氢离子含量波动，流动相中的氢离子能够保持一个较为稳定的浓度，以提高检测结果的准确性和稳定性。
优选的，所述质子性溶剂、水和磷酸的体积比为45～50:50～55:0.4～0.6。所述磷酸为体积百分比为85％的磷酸水溶液。
更优选的，所述质子性溶剂、水和磷酸的体积比为500:500:0.5。
优选的，步骤(2)中，分离分析过程中，流动相的梯度程序为：
上述流动相梯度，流动相色谱柱中的极性、酸碱性是一个缓慢变化的过程，通过流动相内部的极性状态、质子性溶剂的含量、氢离子的含量的细微变化，配合本发明的硅胶柱结构，能够实现不同分子结构、不同分子量以及不同羟基/叔丁基含量的受阻酚类物质的逐一分离，能够在同一色谱条件下，一次完成COP瓶中14种受阻酚类抗氧剂的检测分析，且不同种类物质的分离度均能达到1.5以上，色谱检测峰形好；显著提高了受阻酚类抗氧剂的检测分析效率和分析结果可信度。优选的，t1＝10min；t2＝35min；50＝10min；t4＝51～60min。
优选的，所述反相液相色谱工作时的色谱柱温为35～45℃。更优选的，色谱柱温为40℃。35～45℃的柱温能够为检测分离提供较好的环境，得到的色谱图各类物质的峰形好，分离度高。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明通过改进色谱柱填料颗粒的结构，采用实心“核-壳”结构的硅胶填料结构可以显著提高普通高效液相色谱分析能力，可在同一检测分析程序中，显著提高色谱柱的分析成分种类，可实现COP瓶中14种抗氧剂成分的分离分析和检测，并且能得到更优质的检测分析结果。
2、本发明通过改进色谱硅胶柱的工艺结构，配合本发明的流动相设计及色谱分析流动相梯度程序改进，能够同时对COP瓶中的14种抗氧剂成分进行检测，得到的色谱图，相关杂质分离度高、峰形好，大大提高了分析检测效率和检测结果的准确度。
附图说明：
图1为实施例1所用硅胶色谱柱填料颗粒结构示意图(实心“核-壳”结构)。
图2为对比例1所用硅胶色谱柱填料颗粒结构示意图(空心球形结构)。
图3为实施例1的检测结果色谱图。
图4为实施例2的检测结果色谱图。
图5为实施例3的检测结果色谱图。
图6为对比例1的检测结果色谱图。
图7为对比例2的检测结果色谱图。
图8为对比例3的检测结果色谱图。
图9为对比例4的检测结果色谱图。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
本发明各实施例及对比例的检测物质信息一览表：
表1
本发明各实施例和对比例的实验检测结果，表2-7中，所述分离度为目标检测物质的出峰位置与其前一个物质的出峰位置的分离程度。
实施例1
(1)供试品溶液配制
精密称取表1中的14种物质各6.25mg，用甲醇溶解并稀释至成浓度为0.25μg/ml的溶液，得供试品溶液。
(2)将供试品溶液过反相液相色谱柱进行分离分析；
色谱条件：
检测波长：220nm
流速：1.0ml/min
柱温：40℃
进样量：20μl
色谱柱：Agilent InfinityLab poroshell 120EC-C18 150m×4.6mm 4μm
流动相A：甲醇-水-磷酸
流动相B：甲醇
流动相A中，甲醇、水和磷酸按体积比500:500:0.4进行混合。所述磷酸为体积百分比为85％的磷酸水溶液。
按下表进行梯度洗脱：
其中51min之后的梯度程序为将流动相复位至0min的状态，不作为本发明梯度程序的限制(下同)。
实施例1中，所述反相液相色谱柱采用实心“核-壳”结构的硅胶色谱柱填料颗粒进行填装，所述实心“核-壳”结构的硅胶色谱柱填料颗粒结构示意图如图2所示。实施例1的实验检测结果如表2所示。
表2
实施例1的检测结果色谱图如图3所示(25.310为S元素的检测峰，不在本实验统计范围内)。由表2及图3可知，实施例1的检测分析方法，各组分间最小分离度为1.84，分离度均大于1.5，且各组分的峰形良好。
实施例2
实施例2与实施例1的不同之处在于，实施例2的流动相A中，甲醇、水和磷酸按体积比450:550:0.6进行混合。且实施例2按下表进行梯度洗脱：
实施例2的实验检测结果如表3。
表3
实施例2的检测结果色谱图如图4所示(27.670为S元素的检测峰，不在本实验统计范围内)。由表3及图4可知，实施例2的检测分析方法，各组分间除Irgafos126与Irgafos168oxide之间的分离度为1.26外，其他各组分之间的最小分离度均大于2，且各组分的峰形良好。
实施例3
实施例3与实施例1的不同之处在于，实施例3的流动相A中不含磷酸，即实施例3的流动相A中，甲醇和水按体积比500:500进行混合。实施例3的实验检测结果如表4。
表4
实施例3的检测结果色谱图如图5所示(27.433为S元素的检测峰，不在本实验统计范围内)。由表4及图5可知，实施例3的检测分析方法，各组分间最小分离度为1.64，分离度均大于1.5，除Fenoksan外，其他各组分的色谱图峰形均为良好。
对比例1
对比例1与实施例1的不同之处在于，对比例1采用的色谱柱为：Thermo HypersilGOLD TM 250m×4.6mm 5μm。该色谱柱的硅胶填料结构为空心球形结构，如图1所示。对比例1的实验检测结果如表5。
表5
对比例1的检测结果色谱图如图6所示(25.238为S元素的检测峰，不在本实验统计范围内)。由表5及图6可知，与实施例1相比，对比例1的分析结果中，BHT-OCH和Fenoksan之间的分离度仅为0.88，明显小于实施例1中BHT-OCH和Fenoksan之间的分离度3.05。本发明通过改变硅胶色谱柱填料颗粒的结构(由空心球形结构改为实心“核-壳”结构)，能在满足其他13种物质的分离度的同时，进一步显著提高BHT-OCH和Fenoksan的分离度，且均保持了良好的峰形，显著提高了色谱实验分析能力。
对比例2
对比例2与实施例1的不同之处在于，对比例1采用以下流动相进行洗脱：
对比例2的实验检测结果如表6。
表6
对比例2的检测结果色谱图如图7所示。由表6及图7可知，与实施例1相比，对比例2的检测结果中，BHT-OCH与Fenoksan之间的分离度为0.56，Irganox1330与Irgafos126之间的分离度为1.05。远远小于实施例1，BHT-OCH与Fenoksan之间的分离度3.05，Irganox1330与Irgafos126之间的分离度为2.05。本发明通过设置合理的流动相梯度，能在满足其他12种物质的分离度的同时，进一步分别显著提高BHT-OCH与Fenoksan的分离度、Irganox1330与Irgafos126的分离度，且均保持了良好的峰形，显著提高了色谱实验分析能力。
对比例3
对比例3与实施例1的不同之处在于，对比例3的色谱条件柱温采用25℃。对比例3的实验检测结果如表7。
表7
对比例3的检测结果色谱图如图8所示(24.264为S元素的检测峰，不在本实验统计范围内)。由表7及图8可知，对比例3的分析结果中，Irgafos126和Irgafos168 oxide二者之间的分离度仅1.33，处于检测分析分离限度(1.2)任何条件的改变都可能导致二者的无法分离开。而实施例1中二者的分离度达到了1.84，显著提高了二者的分离差异。实施例1通过改变色谱柱温，在满足其他13种成分检测的分离度和峰形良好的基础上，显著提高了Irgafos126和Irgafos168 oxide之间分离度，且均保持了良好的峰形，显著提高了色谱实验分析能力。
对比例4
对比例4与对比例1的不同之处在于，对比例4采用以下流动相进行洗脱：
对比例4的实验检测结果如表8。
表8
对比例4的检测结果色谱图如图9所示。由表8及图9可知，对比例4的分析结果中，仅检测出9种物质，且Irganox245和BHT的色谱峰还出现重叠现象了。不管是检测物质的种类还是不同物质的分离效果，均显著差于实施例1的分析结果。
综上，本发明的多组分物质高效检测分析方法，通过对硅胶填料颗粒的改进，精密设计流动相的梯度变化，能够实现10种以上(甚至14种以上)物质在同一分析程序中的分离分析，得到的色谱图分离度高、色谱峰形好。
Claims (10)
1.多组分物质高效液相检测分析方法，包括以下步骤：
（1）配制供试品溶液；
（2）将供试品溶液过反相液相色谱柱进行分离分析；
所述反相液相色谱柱采用实心“核-壳”结构的硅胶色谱柱填料颗粒进行填装。
2.根据权利要求1所述的检测分析方法，其特征在于：所述供试品为受阻酚类抗氧剂。
3.根据权利要求1所述的检测分析方法，其特征在于：所述反相液相色谱柱为十八烷基键合硅胶色谱柱。
4.根据权利要求1所述的检测分析方法，其特征在于：所述液相色谱柱的流动相包括流动相A和流动相B，所述流动相A为含羟基的质子性溶剂与水的混合溶液；所述流动相B为所述含羟基的质子性溶剂。
5.根据权利要求4所述的检测分析方法，其特征在于：所述流动相A中的质子性溶剂和水的体积比为45~50:50~55，所述质子性溶剂为甲醇。
6.根据权利要求4所述的检测分析方法，其特征在于：所述流动相A中还含有酸。
7.根据权利要求6所述的检测分析方法，其特征在于：所述酸为磷酸。
8.根据权利要求7所述的检测分析方法，其特征在于：所述质子性溶剂、水和磷酸的体积比为45~50:50~55:0.4~0.6，所述质子性溶剂为甲醇。
9.根据权利要求8所述的检测分析方法，其特征在于，流动相的梯度程序为：
10.根据权利要求1所述的检测分析方法，其特征在于：所述反相液相色谱工作时的色谱柱温为35~45℃。
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