气相萃取法测定皮革中乙醛含量的研究

任露萍，罗建勋，马贺伟

（嘉兴学院材料与纺织工程学院，浙江 嘉兴 314001）

室内空气中小分子醛酮类物质日益引起国内外消费者的关注[1，2]，其中甲醛、乙醛、丙烯醛等气味明显、毒性较高的成分尤其受到重视[3-5]。我国现行的标准GB/T 27630-2011对车内空气中三种醛类的浓度进行了明确规定，已有的汽车厂商均制定与挥发性有害物质相关的企业标准（如长安、北汽、吉利等），明确对车用材料中多种醛酮类物质的释放量进行限制。相对于甲醛，已有的标准中对乙醛、丙烯醛的限量要求更为严格，这对装饰用皮革的生产及质量控制提出了新的要求。

日常的检测实验及已有的文献已经证实了皮革可能会释放出乙醛[6]。控制皮革中乙醛的释放量，首先应建立一套简便的测试方法。已有的文献中针对皮革中醛类的测试方法标准可分为：（1）袋子法[7]，该方法是将整张皮革放入袋子（TedlarBag）中，充入氮气后密封，并于65℃下加热2 h，然后抽出袋子中的空气并使之通过2’4-二硝基苯肼（DNPH）管，醛类物质被吸收及衍生化，最后经HPLC测定后进行定量。由于该方法对整张皮革样品测试，测试结果相对具有代表性，所以也是汽车行业较普遍采用的方法；然而该方法对设施要求高、检测过程成本高、操作不便性，而且可重复性差。（2）真空抽吸法，该方法见于文献[6]中的报道，其采用旋转蒸发仪，在80℃下将皮革加热处理30 min，然后利用真空泵抽出体系中的空气并使之通过DNPH管，最后经HPLC测定后定量；但该方法中样品处理温度及时间等参数未见优化，而且旋转蒸发仪因其内部空间的复杂性，会导致结果的重现性不高。（3）水溶液萃取法[8]，其采用0.1%十二烷基硫酸钠（SDS）于40℃下对皮革样品进行萃取，萃取液经DNPH衍生化后采用HPLC测定，该方法是目前皮革中游离甲醛测定的通用方法（见标准GB/T 19941.1-2019）。（4）气相萃取法[9]，该方法将样品悬置于装有50 mL蒸馏水的样品瓶中，并于60℃下加热3 h，该过程中样品内散发出的小分子醛的气体会被水吸收，然后将水溶液分离、衍生化后进行测定，目前主要用于甲醛释放量的测定。

操作的简便性是检测方法能否被普及推广的关键。比较而言，水溶液萃取法及气相萃取法是检测皮革中醛类最简便的方法，但该两种方法应用于皮革中乙醛含量的测定未见研究报道。基于此，本实验采用两种方法，对皮革中乙醛含量进行测定，对方法的可行性进行评价。

1.1 主要仪器及材料

液相色谱仪HPLC（Agilent 1260），带二极管阵列检测器（DAD），美国安捷伦公司；色谱柱类型为XDB C18，美国安捷伦公司；水浴振荡器、烘箱均为常规设备。

实验中的样品均为牛皮沙发革，来自国内不同的制革企业。先按照QB/T 2725-2005对样品气味进行评定，筛选出气味级别大于3级（气味明显）的皮革样品，共10块（编号为1#~10#），用于乙醛含量的分析。

实验中所用的0.3%的DNPH溶液由85%磷酸配制，乙醛-DNPH标准品（浓度100 mg/L）购自上海阿拉丁试剂公司，乙腈为色谱纯。

1.2 样品检测过程

1.2.1 样品的预处理

样品的预处理按照方法标准QB/T 2716-2018进行。采用水溶液萃取时，样品用剪刀剪碎至颗粒大小2~3 mm，密封后保存待用；采用气相萃取时，样品切取100 mm×40 mm的长方形样品，密封后保存待测。

1.2.2 水溶液萃取法

该方法按照现行标准GB/T 19941.1-2019进行。准确称取2 g剪碎后的样品，置于具塞锥形瓶中，准确加入50 mL预热至40℃的0.1% SDS溶液，然后于40℃水浴中缓慢振摇60 min；分离出萃取液，然后采用DNPH进行衍生化（50℃下3 h）；衍生化后的溶液经滤膜过滤后，进行HPLC测定；平行试验，一式三份取平均值。

1.2.3 气相萃取法

该方法按照现行标准GB/T 19941.3-2019中的规定进行。待测样品（约5 g）准确称量后，悬挂于已预先加入50 mL蒸馏水、容积为1 L的可密封样品瓶中；样品瓶密封后置于60密烘箱中3 h，取出样品瓶、冷却至室温；分离出样品瓶中的水溶液，采用DNPH进行衍生化（50℃下3 h），衍生化后的溶液再经滤膜过滤后，进行HPLC测定；平行试验，一式三份取平均值。

1.3 HPLC分析条件

色谱柱为XDB-C18（5μm，250 mm×4.6 mm），柱温35℃，进样体积10μL，检测器波长364 nm，等梯度洗脱，流动相为乙腈/水（60/40，v/v），流速1.0 mL/min。基于乙醛-DNPH衍生物标准品色谱峰保留时间及光谱图进行定性，根据峰面积进行定量。

2 结果与讨论

2.1 乙醛的HPLC色谱图及光谱图

实验中首先对乙醛的色谱图及光谱图进行了测定，结果如图1。从图1A中光谱图可知，乙醛-DNPH的最大吸收波长为364 nm，因此实验中选择364 nm作为检测波长；同时从图1B中可看出，实验条件下乙醛-DNPH衍生物的保留时间为7.298 min，峰形对称，证实基于HPLC易于实现乙醛的定性及定量测定。

图1 乙醛-DNPH衍生物的HPLC光谱图及色谱图（浓度4 mg/L）Fig.1 The HPLC chromatograph and spectrum of acetaldehyde-DNPH derivatization at 4 mg/L(A)Spectrum,(B)Chromatograph

2.2 仪器检测限及线性范围

实验中对测定乙醛所用仪器的灵敏度进行了考察。结果表明，在信噪比S/N信噪比时所对应的检测浓度约为0.04 mg/L（进样量10μL），实验中将该浓度确定为仪器定量检测限浓度。基于该仪器检测限，结合水溶液萃取法和气相萃取法的计算公式中样品质量及定容体积，可计算出本实验中水溶液萃取法的检测限为2.0 mg/kg，气相萃取法的检测限为0.8 mg/kg。

同时，实验中考察了乙醛浓度在0.2~20 mg/L范围内浓度与峰面积的线性关系。结果表明，在该浓度范围内，浓度与峰面积的线性关系良好，R2=0.999，得到的线性拟合公式为Ai=136×Ci+11.81（Ai为峰面积，Ci为浓度）。

2.3 水溶液萃取法和气相萃取法的测定结果

实验中按照水溶液萃取法及气相萃取法，分别对筛选出的10块皮革样品（气味＞3级）乙醛含量进行测定。结果表明，针对10块样品，采用水溶液萃取法进行测试时，所有样品中均未检测出乙醛（＜2.0 mg/kg）；而采用气相萃取法时，有5块样品被检出含有乙醛，含量范围为0.8~1.8 mg/kg，实际样品的色谱图如图2。该结果反映了水溶液萃取法不能顺利萃取出皮革中的乙醛，这与文献中的结论基本一致[10]。而气相萃取法因使用了较高温度（60℃）及环境（空气），更有利于乙醛的释放。同时该结果也表明皮革中乙醛的存在形式可能与甲醛不同，采用常用的水溶液萃取法不适合皮革中乙醛含量的测定。

图2 实际样品的HPLC色谱图（乙醛含量1.8 mg/kg）Fig.2 The HPLC chromatograph of leather sample with acetaldehyde concentration of 1.8 mg/kg

2.4 气相萃取法预处理条件的考察

基于气相萃取法的实验结果，实验中选择了含有乙醛的3个皮革样品（样品1#、样品2#、样品3#）及未检出乙醛的样品4#，对气相萃取过程中温度及时间对检测结果的影响进一步考察。

2.4.1 温度对乙醛萃取结果的影响

实验中分别考察了40~80℃下温度对乙醛测定结果的影响（加热时间均为3 h），如图3所示。从图3中可知，随着温度升高，样品1#、样品2#、样品3#三个样品中所检测出的乙醛含量逐渐增加，而且温度越高、增加越明显，这表明温度增加能有效促进样品中乙醛的散发。另外，样品4#即使在70℃下也无乙醛检出。这表明不同的皮革样品中乙醛的含量有明显的差异，原因一方面可能在于不同的生皮中所残留的乙醛含量的不同[6]，另外一方面可能在于皮革生产过程中所用的化学品材料的不同，因为乙醛可能会来自糖类物质的转化[11]。

图3 温度对乙醛释放量的影响Fig.3 Influence of incubation temperature on the emission of acetaldehyde

2.4.2 时间对乙醛萃取效果的影响

实验中考察了温度为60℃时，不同的处理时间下样品1#、样品2#及样品3#中乙醛的检测结果，结果如图4所示。从图中可见，在1~4 h的范围内，随着处理时间的延长，三个样品中乙醛的检测结果逐渐增加，至3 h基本不再变化，表明60℃下处理3 h时乙醛的散发已经达到平衡。若实验中确定样品的处理温度为60℃，那么3 h的处理时间足以能保证该温度下乙醛的充分散发。

图4 时间对乙醛释放量的影响Fig.4 Influence of incubation time on the emission of acetaldehyde

3 结论

实验中基于水溶液萃取法和气相萃取法，对皮革中乙醛含量的测试方法进行了探讨。结果表明，水溶液萃取法几乎无法萃取出样品中的乙醛，表明皮革中的乙醛应以较强的化学键与皮革纤维结合；气相萃取法能够检测出乙醛的散发量，但检测值均较低。同时，气相萃取法的测定结果随预处理温度的升高及处理时间的增加而明显增加，其中温度影响更显著。因此适当的预处理方式及条件（温度、时间）是实现乙醛有效检测的关键，相关研究需要进一步深入。