Analysis of Aromatic Amines in Textile Samples

Význam tématu

Analýza aromatických aminů v textiliích je kritická pro hodnocení bezpečnosti spotřebitelských výrobků, dodržování legislativních limitů a prevenci expozice toxickým látkám vznikajícím při degradaci azobarviv. Azo barviva mohou uvolňovat aromatické aminy, z nichž některé jsou karcinogenní nebo jinak nebezpečné. Přechod na udržitelnější analytické postupy zahrnuje náhradu helia vodíkem jako nosného plynu; tento přístup může zmírnit problémy s dostupností a náklady spojené s heliem, pokud jsou splněny požadavky na kompatibilitu vybavení a bezpečnost.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem aplikace bylo ověřit možnost kvantifikace 24 cílových aromatických aminů v textilních vzorcích pomocí GC/MS s vodíkovým nosným plynem na systému Agilent 8890 spojeném s Agilent 5977C GC/MSD vybaveným HydroInert zdrojem ionizace. Studie stanovila pracovní kalibrační rozsah, limit kvantifikace v matrici, opakovatelnost a použitelnost metody na reálných vzorcích textilií.

Použitá metodika a instrumentace

Postup extrakce a přípravy vzorku:

• Vážená vzorková hmotnost cca 0,5 g v uzavíratelných skleněných zkumavách.
• Přidání 30 mL citrátového pufru a zahřívání ve vodní lázni při 70 °C.
• Redukce/rozevírání azobarviv přidáním 15 mL dithionitu sodného a následných 30 min zahřívání.
• Extrahování MTBE, koncentrování extraktu na 2 mL pod proudem dusíku a injekce do GC/MS.

Standardy a kalibrace:

• Referenční mix 24 aminů (Mix 1) 40 µg/mL, ředěn na Mix 2 (4 µg/mL). Interní standard: anthracen-d10 10 µg/mL v acetonitrilu.
• Sedm bodů kalibrace v oblasti 0,25–20 µg/mL (0,25; 0,5; 1; 2,5; 5; 10; 20 µg/mL).

Použitá instrumentace:

• Agilent 8890 Gas Chromatography System.
• Analytický sloupec Agilent J&W DB-35ms, 20 m × 0.18 mm × 0.18 µm.
• Agilent 5977C GC/MSD s HydroInert elektronovou ionizační (EI) hlavou (G7078-67930).
• Nosný plyn: vodík, konstantní průtok 1.0 mL/min.

Klíčové chromatografické a MS parametry:

• Injektor 290 °C, objem 2 µL, split 10:1.
• Program pece: 100 °C (2 min) → 135 °C při 15 °C/min (1 min) → 240 °C při 45 °C/min (1 min) → 290 °C při 15 °C/min (3 min).
• Teplota přenosné linie 300 °C, zdroj HydroInert 250 °C, kvadrupóly 150 °C.
• Detekce ve režimu SIM s jedním kvantifikačním iontem a dvěma kvalifikačními ionty pro každou sloučeninu; interní standard anthracen-d10 použit pro korekci odchylek.

Hlavní výsledky a diskuse

Citlivost a kalibrace:

• Stanovený kalibrační rozsah 0.25–20 µg/mL v aqueous standartu umožnil přesnou kvantifikaci 24 aminů.
• V textilní matrici byl dosažen limit kvantifikace (LOQ) 1 µg/g pro analyzované aminy při použití interního standardu.

Opakovatelnost a přesnost:

• Pro 22 ze 24 sloučenin byly %RSD hodnoty pod 5 % při šesti replikátech na úrovni 1 µg/mL, indikující vynikající opakovatelnost metody.
• Pro dvě sloučeniny byly %RSD mírně vyšší, ale celkové výsledky byly považovány za přijatelné pro účely sledování reziduí.

Analýza reálných vzorků:

• Metoda byla aplikována na tři vzorky textilií; detekovány byly anilin, o-toluidin a benzidin v některých vzorcích (koncentrace uvedeny v µg/g, např. anilin ~91.8 µg/g ve vzorku 3 a benzidin ~9.9 a 46.5 µg/g ve dvou vzorcích).
• Ostatní cílové aminy v analyzovaných vzorcích pod LOQ nebo nedetekovatelné.

Diskuse technických aspektů:

• Hydrogen jako nosný plyn poskytl dobrou chromatografickou separaci a výraznou citlivost ve spojení s HydroInert zdrojem. To dokládá životaschopnost vodíku jako alternativa k heliu pro tento typ analýzy za předpokladu vhodné instrumentální konfigurace a bezpečnostních opatření.
• Použití SIM režimu s interním standardem zlepšilo kvantifikaci v komplexní matrici textilu.

Přínosy a praktické využití metody

Praktické výhody:

• Možnost použití vodíku snižuje závislost na helia a může snížit provozní náklady a logistické problémy.
• Metoda nabízí LOQ dostatečné pro dodržování částí normy ISO 14362 a pro rutinní screening textilu na nebezpečné aromatické aminy.
• Vysoká opakovatelnost a použití interního standardu zajišťují robustnost kvantifikace v různých matricích.

Omezení a provozní požadavky:

• Bezpečnost při manipulaci s vodíkem (např. detektory úniku, vhodná ventilace, certifikované přívody) je nutná.
• Komponenty MS a zdroj musí být kompatibilní s vodíkem (HydroInert nebo jiné hydrogen‑kompatibilní zdroje), jinak může dojít ke snížení výkonu nebo poškození.

Budoucí trendy a možnosti využití

Směřování a rozšíření aplikací:

• Rozšíření panelu sledovaných aminů a adaptace metody pro další matrice (kůže, plasty, kosmetika) včetně validace podle relevantních norem.
• Zavádění vodíku jako běžného nosného plynu v rutinních GC/MS laboratořích s další optimalizací bezpečnostních protokolů a hardware pro zvýšení účinnosti a udržitelnosti.
• Integrace s pokročilými metodami (např. LC‑MS/MS) pro komplementární analýzu polaritně odlišných produktů degradace azobarviv.
• Automatizace přípravy vzorků a vyšší propojitelnost s laboratorními informačními systémy pro rutinní testování v průmyslové kontrole kvality a regulaci.

Závěr

Studie demonstruje, že GC/MS metoda využívající vodík jako nosný plyn a HydroInert zdroj na Agilent 8890/5977C je schopna citlivě a opakovatelně kvantifikovat 24 aromatických aminů v textilních vzorcích s LOQ 1 µg/g v matrici a kalibračním rozsahem 0,25–20 µg/mL. Metoda splňuje požadavky pro sledování reziduí podle ISO 14362 (část 1) a představuje praktickou, udržitelnou alternativu k heliu za předpokladu implementace vhodných bezpečnostních opatření a kompatibilního vybavení.

Reference

• Nguyen, T. L.; Saleh, M. A. Thermal Degradation of Azobenzene Dyes. Results Chem. 2023.
• Nguyen, T.; Saleh, M. A. Detection of Azo Dyes and Aromatic Amines in Women Undergarment. J. Environ. Sci. Health, Part A 2016, 51(9), 744–753. DOI: 10.1080/10934529.2016.1170446.