1. 引言
在高温、出汗、潮湿或密闭条件下，人体出汗后会产生不愉快的异味，比如脚汗臭、汗臭等，这些异味不仅会破坏人们的心情，给消费者带来不便，甚至会对健康造成一定影响[1] [2]。人体异味是由于细菌分解皮肤分泌物产生的挥发性气体导致。日本《除臭加工纤维产品认证标准》jed 301中和文献[3] [4]表明，汗臭的3种典型气味分子是氨气、醋酸、异戊酸，其中异戊酸为汗味的特征物质。
异味评价方法主要有：感官评价法、仪器法等。最初人们采用感官法来评判异味强度[4] [5]，感官评价可以真实地反映人体对异味的敏感程度，但由于嗅觉存在主观性、连续嗅闻评价若干样品后出现嗅觉钝化和对具体臭味组分难以辨别，甚至会使评价人员产生恶心、反胃等不良反应，因此感官评价越来越不被采用。仪器法检测结果不易受评价员和环境因素的影响，结果准确、重现性好，适用于连续、批量测试评价，克服感官评价法的缺点。随着电子鼻、嗅辨仪、气相色谱–质谱联用仪器的不断普及，人们逐渐采用仪器对人体气味进行分析和评价[6]-[12]，其中气质联用法可以快速通过色谱技术提取特征物质峰面积，进而判断异味浓烈程度，已成为异味分析较为常用的设备[13]。curran [14]等人发现人体腋窝气味主要含有酯类、醛类、脂肪酸和醇类化合物，且具有个体特征性和性别特征性，并通过gc-ms对手部和前臂气味进行了研究，其成分主要是酯类、醛类、脂肪酸和醇类化合物；mochalski等[15]通过spme-gc-ms对健康人体皮肤表面发散物进行定性和定量分析。目前市场上有织物洗涤剂宣称在清洗织物后可除汗味，但并未有针对性的除汗味效果的评价方法作为技术依据，为企业带来困扰，为市场监管和消费者造成阻碍。本文将选择汗味特征物质异戊酸作为载体，基于gc-ms法(气相色谱–质谱联用法)对织物洗涤剂的除汗味效果进行评价。
2. 试验部分
2.1. 仪器和试剂
安捷伦7890a/5975c型气相质谱联用仪；sigma 3-18k高速冷冻离心机，milli-q超纯水仪，shz-b水浴恒温振荡器，rhlq-iii去污机。
异戊酸标准品：纯度不小于99.0%，cas号：503-74-2；己酸乙酯，纯度不小于99.0%，cas号：123-66-0；甲醇、乙醇、正己烷，色谱纯；浓硫酸，优级纯。
2.2. 溶液配制
0.5%异戊酸配制：用分析天平称取0.5 g异戊酸原液至100 ml容量瓶，定容至100 ml。
0.05%异戊酸配制：用分析天平称取0.75 g的0.5%异戊酸至密封瓶中，加水至7.5 g，震摇溶解。
2.3. 样品前处理
2.3.1. 待测试样制备
1) 裁剪相同规格(7.5 cm*7.5 cm)的棉布料备用。取布料置于上述含0.05%异戊酸的密封瓶中，轻微震摇，使布料充分吸收异戊酸溶液。将该密封瓶置于恒温恒湿箱(温度：45℃ ± 2℃，湿度：70% ± 5%)，老化24 h，备用。
2) 洗涤前试验的制备
取步骤1)中1块布料取出后放置在托盘里，恒温恒湿箱中干燥1小时(温度30℃，湿度为50%)，密封常温保存。
3) 洗涤后试样的制备
洗涤试验在去污机内进行，预热仪器至30℃ ± 1℃下稳定15 min。试验时用250 mg/kg硬水(事先应预热至约30℃时使用)，分别将待测洗涤剂与标准洗涤剂配制成各0.2%的测试溶液1 l，倒入对应的去污浴缸内，将浴缸放入所对应的位置并装好搅拌叶轮，调节仪器，使洗涤试验温度保持在30℃ ± 1℃，启动搅拌30 s后停止。
将步骤1)中布料分别放入对应的测试浴缸中，启动搅拌，并保持搅拌速度120 r/min (角速度220 rad/min)，洗涤过程持续20 min后停止，放掉漂洗水。
取出测试布料，分别放入离心搅拌盒内，加入1 l的清水，以120 r/min的速度进行漂洗1分钟后，放掉漂洗水，再加入1 l的清水，以120 r/min的速度进行漂洗1分钟后，放掉漂洗水，将污布取出放置于30℃，湿度为50%的恒温恒湿箱中干燥1小时。
2.3.2. 上机前处理
分别称取上述已制备的试样约1.00 g (减碎至0.5 cm × 0.5 cm小块)于10 ml容量瓶，准确加入1000 mg/l己酸乙酯内标液0.05 ml，加入乙醇10 ml，涡旋振荡1 min，缓慢加入浓硫酸2 ml，混匀，70℃水浴振荡1 h后取出，冷却至室温，加入5 ml正己烷，涡旋混匀1 min，8000 r/min离心5 min，取上层清液经0.22 μm滤膜过滤后上机待测。
2.4. gc-ms分析条件
a) 色谱柱：hp-5，30 m × 250 μm × 0.25 μm；
b) 流速：1.0 ml/min；
c) 柱温程序：70℃保持2 min，25℃/min升至250℃，保持6 min，25℃/min升至280℃，保持4 min；
d) 进样量：1 μl；
e) 分流比：10:1；
f) 进样口温度：260℃；
g) 载气：氦气，纯度大于99.999%；
h) 溶剂延迟：2 min；
i) 电离方式：ei；
j) 测定方式：选择离子监测(sim)，选择检测离子见表1。
table 1. selective ion and relative ion abundance ratio of ethyl isovalerate and ethyl hexanoate
表1. 异戊酸乙酯、己酸乙酯的选择离子和离子相对丰度比
物质名称 |
选择离子 |
离子相对丰度比(%) |
异戊酸乙酯 |
88 |
100 |
85 |
应用标准品测定离子相对丰度比 |
57 |
应用标准品测定离子相对丰度比 |
70 |
应用标准品测定离子相对丰度比 |
己酸乙酯 |
88 |
100 |
99 |
应用标准品测定离子相对丰度比 |
2.5. 汗味去除率计算
x——洗涤剂异戊酸去除率，单位为%；
a——洗涤前布料中异戊酸含量，单位为μg；
c——洗涤后布料中异戊酸含量，单位为μg。
3. 结果与讨论
3.1. 衍生条件选择
3.1.1. 衍生试剂的选择
实验首先考察了不添加衍生试剂直接进样的方式，实验结果(如图1)显示目标峰峰形不够尖锐，有拖尾，灵敏度一般。接着分别选择了甲醇和乙醇作为衍生剂，将异戊酸衍生成异戊酸酯后进行测试，结果表明经衍生后目标峰峰形较为尖锐，对称，但相比于异戊酸甲酯，异戊酸乙酯灵敏度较高，因此实验选用乙醇作为衍生试剂，谱图如图2所示。
figure 1. isopentanoic acid mass spectrometry
图1. 异戊酸质谱图
figure 2. ethyl isovalerate mass spectrometry
图2. 异戊酸乙酯质谱图
3.1.2. 衍生试剂量选择
试验选择0.2 ml、0.5 ml、1 ml、2 ml的乙醇作为衍生溶剂，结果发现，随着添加量的增加目标物质的响应相应增加，当添加为1 ml后，增加不明显。因此实验选择1 ml乙醇作为衍生试剂添加量。
3.1.3. 衍生时间优化
实验选取30 min、60 min、90 min三种衍生时间对同一阳性样品进行处理，检测结果见表2。由表2可知，异戊酸乙酯含量随着衍生时间的变长而增大，衍生时间为60 min、90 min，所得实验结果基本一致，表明衍生完全，因此选择60 min作为样品衍生时间。
table 2. effect of derivation time on ethyl isovalerate content
表2. 衍生时间对异戊酸乙酯含量的影响
样品衍生时间(min) |
30 |
60 |
90 |
异戊酸乙酯含量(μg/g) |
2.89 |
11.96 |
11.73 |
3.1.4. 衍生温度优化
选取25℃、50℃、70℃、90℃三种衍生温度对同一阳性样品进行处理，所得结果见表3。由表3可得，衍生温度会对异戊酸乙酯的测得含量产生较为明显的影响，当温度达到70℃衍生效果较好，因此选择70℃作为样品衍生温度。
table 3. effect of derivation temperature on ethyl isovalerate content
表3. 衍生温度对异戊酸乙酯含量的影响
衍生温度(℃) |
25 |
50 |
70 |
90 |
异戊酸乙酯含量(μg/g) |
5.11 |
10.53 |
11.96 |
10.06 |
3.2. 方法学考察
3.2.1. 检出限和定量限
将一定浓度标准溶液加入到样品中，以s/n > 3进行检出限的测定，以s/n > 10进行定量限测定。当称样量为1 g，检出限为0.0001%，定量限为0.0003%。
3.2.2. 线性范围
异戊酸乙酯在浓度范围5~200 μg内线性良好，相关系数可达0.99970。线性方程为：y = 0.122x 0.055。
3.2.3. 回收率及精密度
称取约1.00 g试样(减碎至0.5 cm × 0.5 cm小块)于10 ml容量瓶，准确加入1000 mg/l己酸乙酯内标液0.05 ml，加入适量标液，加入无甲醇乙醇10 ml，涡旋振荡1 min，缓慢加入浓硫酸2 ml，混匀，70℃水浴振荡1 h后取出，冷却至室温，加入5 ml正己烷，涡旋混匀1 min，8000 r/min离心5 min，取上层清液经0.22 μm滤膜过滤后上机待测。最后得出回收率结果见表4。
table 4. results of recovery test
表4. 回收率试验结果
项目 |
样品浓度(mg/kg) |
理论加标浓度(μg) |
实际检出浓度(μg) |
回收率，% |
异戊酸 |
n.d |
10 |
10.9103 |
109.1 |
n.d |
50 |
51.2031 |
102.4 |
n.d |
200 |
182.4125 |
91.2 |
注：n.d为未检出。
在添加浓度0.0005%~0.0200%范围内，选取相应浓度进行精密度的测定，分别连续进行六次，计算测定结果的标准偏差。计算结果见表5。
table 5. precision test results
表5. 精密度试验结果
样品 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
rsd，% |
低，mg/l |
10.1234 |
11.0671 |
10.4421 |
10.5374 |
10.0431 |
11.0012 |
3.72 |
中，mg/l |
50.4531 |
51.4612 |
52.3471 |
50.7222 |
48.6713 |
54.2973 |
3.38 |
高，mg/l |
187.5422 |
180.2544 |
204.7644 |
189.7621 |
190.7801 |
196.6192 |
3.97 |
3.3. 实际样品测定
本文按照上述实验步骤及测试方法对10款织物洗涤剂样品进行测试，所得结果见表6。
table 6. isopentanic acid removal rate of standard detergent and actual samples
表6. 标准洗涤剂及实际样品异戊酸去除率结果
序号 |
洗涤剂 |
异戊酸去除率，% |
1 |
标准洗涤剂 |
75.4 |
2 |
除汗味洗涤剂1 |
79.5 |
3 |
除汗味洗涤剂2 |
83.2 |
4 |
除汗味洗涤剂3 |
85.4 |
续表
5 |
除汗味洗涤剂4 |
73.2 |
6 |
除汗味洗涤剂5 |
76.1 |
7 |
除汗味洗涤剂6 |
80.3 |
8 |
除汗味洗涤剂7 |
72.4 |
9 |
除汗味洗涤剂8 |
75.1 |
10 |
除汗味洗涤剂9 |
87.8 |
11 |
除汗味洗涤剂10 |
90.2 |
上述结果表明，在选择的10款宣称具有去汗味功效的洗涤剂中，有4款的汗味去除效果相当于或低于标准洗涤剂的去除效果，有6款优于标准洗涤剂的汗味去除效果，说明市场上有一定的汗味去除效果的宣传乱象。
4. 结论
基于gc-ms法测定汗味特征物质异戊酸含量对织物洗涤剂的去汗味效果评价，无论从检出限、线性范围、回收率、精密度等指标还是具体的操作过程和实际样品测试，该方法科学合理、简便快速、准确度高、重现性好，具有一定的应用价值。建立的去汗味效果评价方法不仅可以帮助相关企业在生产过程中加强产品质量控制，提高产品品质，还可以帮助业界在规范产品性能宣称方面增加技术依据，助推行业健康发展。
notes
*第一作者。