氣相色譜－質(zhì)譜法測定食品接觸材料中2-甲基-1，3-丙二醇和新戊二醇的遷移量

貝榮華，陳湘穎，董 犇，鐘懷寧，陳燕芬，曾 瑩，陳 勝，李 丹，蔡汶靜，鄭建國

（廣州海關(guān)技術(shù)中心，廣東 廣州 510665）

新戊二醇（NPG）和2-甲基-1，3-丙二醇（MPO）是兩種廣泛應(yīng)用于塑料、涂料以及粘合劑的有機(jī)化合物[1－4]。NPG作為單體或添加劑，多應(yīng)用于粉末涂料用聚酯樹脂中，且保持較快增長[5－6]，而MPO憑借毒性低這一優(yōu)勢，應(yīng)用量也逐步提升。2018年食品相關(guān)產(chǎn)品新品種的公告[7]規(guī)定MPO用于食品接觸用涂料及涂層時(shí)特定遷移限量為5 mg/kg，GB 9685－2016[8]規(guī)定NPG應(yīng)用于食品接觸用塑料材料、涂料及涂層和粘合劑時(shí)的特定遷移限量為0．05 mg/kg。然而，國內(nèi)外食品包裝材料領(lǐng)域并無針對(duì)NPG和MPO遷移量的測試標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)外也鮮有文獻(xiàn)報(bào)道[9－10]。本研究旨在建立該兩種物質(zhì)的遷移量檢測方法，以同時(shí)監(jiān)控食品接觸材料中NPG和MPO的遷移風(fēng)險(xiǎn)。

已有研究表明，帶有二元醇結(jié)構(gòu)的物質(zhì)采用氣相色譜法測定時(shí)，其檢出限一般大于1 mg/kg[11－12]。而采用衍生化或者固相萃取[13]后進(jìn)行 GC－MS[14－17]、HPLC[18]測定時(shí)，檢出限一般小于 1 mg/kg，衍生化試劑一般為硼酸[14]、苯基硼酸[19－20]、七氟丁酰咪唑[21－22]、N，O-雙（三甲基硅烷基）三氟乙酸胺[15]等。本文選擇食品模擬物4%乙酸、10%乙醇、50%乙醇以及化學(xué)替代溶劑95%乙醇和異辛烷作為研究對(duì)象，建立了MPO和NPG遷移量的衍生化/GC－MS測定法，并將該方法應(yīng)用于食品接觸材料中該兩種化合物的檢測，方法的靈敏度滿足我國法規(guī)的限量要求，為食品接觸材料中MPO和NPG的風(fēng)險(xiǎn)管控提供了有效可靠的技術(shù)支持。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

7890B－5977B氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用儀（Agilent公司），ME204電子天平（瑞士梅特勒－托利儀器公司），鼓風(fēng)干燥箱（三騰儀器公司）。

2-甲基-1，3-丙二醇標(biāo)準(zhǔn)品（純度 99．5%，AccuStandard），新戊二醇標(biāo)準(zhǔn)品（純度 99%，AccuStandard），甲醇（色譜純，ThermoFisher），乙酸、乙醇、丙酮（分析純，廣州化學(xué)試劑廠），苯基硼酸（分析純，上海麥克林公司）。

實(shí)驗(yàn)所用30款實(shí)際樣品均為市場隨機(jī)采購所得，其中咖啡罐5款，汽水罐2款，八寶粥罐3款，咖啡膠囊6款，復(fù)合塑料制品14款。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備

以甲醇為稀釋劑，配制質(zhì)量濃度約100 mg/L的MPO和NPG混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。

用4%乙酸、10%乙醇、50%乙醇、異辛烷將MPO和NPG分別稀釋成質(zhì)量濃度為0．02、0．04、0．06、0．08、0．10 mg/L的系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

用95%乙醇將MPO稀釋成質(zhì)量濃度分別為0．50、0．80、1．0、1．2、1．6 mg/L，NPG的質(zhì)量濃度分別為0．05、0．08、0．10、0．12、0．16 mg/L的系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

1.3 衍生化試劑溶液的配制

根據(jù)已有研究[16，23]選用苯硼酸作為衍生化試劑。稱取10 g苯基硼酸，依次加入40 mL丙酮和2 mL水，攪拌使其溶解。

1.4 樣品前處理

按照 GB 31604．1[24]和 GB 5009．156[25]的要求，對(duì)樣品進(jìn)行遷移試驗(yàn)，得到浸泡液。

1.4.1 4%乙酸、10%乙醇和50%乙醇浸泡液的前處理取2．5 mL樣品溶液至10 mL具塞試管中，加入0．5 mL苯硼酸溶液，搖勻后放置于70℃烘箱，衍生化反應(yīng)20 min。冷卻后加入1．5 mL正己烷，渦旋振蕩1 min，靜置，待分層后取上清液，待測。

1.4.2 95%乙醇和異辛烷浸泡液的前處理取2．5 mL樣品溶液至10 mL具塞試管中，加0．5 mL苯硼酸溶液，搖勻后放置于70℃烘箱，衍生化反應(yīng)20 min。冷卻后取約1 mL上機(jī)。

1.5 儀器條件

DB－5MS色譜柱（30 m×0．25 mm×0．25μm）；載氣為氦氣，流速1．0 mL/min；不分流進(jìn)樣；進(jìn)樣口溫度250℃；程序升溫：初始溫度60℃保持1 min，以15℃/min升至260℃，保持8 min；色譜－質(zhì)譜接口溫度280℃；離子源溫度230℃；傳輸線溫度150℃；MPO的定量離子m/z176、定性離子m/z105；NPG的定量離子m/z190、定性離子m/z56、105、147。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品前處理方法的優(yōu)化

對(duì)MPO和NPG的測定，首先嘗試直接進(jìn)樣進(jìn)行GC分析。結(jié)果顯示，MPO和NPG的標(biāo)準(zhǔn)品溶液可得到較優(yōu)的色譜峰，基本可實(shí)現(xiàn)2 mg/L的儀器檢出限；但以4%乙酸和10%乙醇遷移浸泡液作為基質(zhì)，無法檢測到質(zhì)量濃度低于20 mg/L的目標(biāo)峰。

改用GC－MS進(jìn)行分析，由95%乙醇和異辛烷稀釋后的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液直接進(jìn)樣，由4%乙酸、10%乙醇和50%乙醇稀釋的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液經(jīng)二氯甲烷萃取后進(jìn)樣，然后進(jìn)行GC－MS分析。結(jié)果顯示，由95%乙醇和異辛烷稀釋后的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，無法檢測到質(zhì)量濃度低于0．1 mg/L的NPG；由4%乙酸、10%乙醇和50%乙醇稀釋的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，無法檢測到質(zhì)量濃度低于5 mg/L的MPO和NPG?？梢娚鲜鰞煞N方法不能很好的滿足食品接觸材料中MPO和NPG遷移量的日常檢測需求。

為提高方法靈敏度，本實(shí)驗(yàn)參考二醇類物質(zhì)的現(xiàn)有研究[23，26]，采用衍生化法對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行轉(zhuǎn)化后進(jìn)行GC－MS分析。由于二醇類化合物含有兩個(gè)—OH基團(tuán)，已有研究中常用的衍生化試劑主要有苯基硼酸[16，19]、七氟丁酰咪唑[21]、N，O-雙（三甲基硅烷基）三氟乙酸胺[15]。研究表明，使用苯基硼酸衍生化具有選擇性高和疏水性強(qiáng)的特點(diǎn)，在水溶液中，可與具有鄰二醇或間二醇結(jié)構(gòu)的二醇類化合物形成穩(wěn)定的共價(jià)復(fù)合物，即硼酸環(huán)酯[27－28]。

本實(shí)驗(yàn)參考3-氯-1，2-丙二醇（3-MPCD）與苯基硼酸的衍生化反應(yīng)條件[16，23]對(duì)4%乙酸、10%乙醇、50%乙醇、95%乙醇和異辛烷遷移浸泡液中的MPO和NPG進(jìn)行衍生化條件優(yōu)化后，進(jìn)行GC－MS分析。結(jié)果顯示，苯基硼酸與二醇類化合物的衍生化反應(yīng)（與待測目標(biāo)物在70℃條件下反應(yīng)20 min）可用于MPO和NPG的測定，衍生化反應(yīng)如圖1所示。MPO和NPG的衍生化產(chǎn)物在GC－MS中有較優(yōu)的響應(yīng)和色譜峰形，其保留時(shí)間分別為9．3 min和9．4 min（如圖2）。在酸性、酒精類模擬物以及化學(xué)替代溶劑95%乙醇和異辛烷遷移浸泡液中，得到的檢出限低于我國法規(guī)要求的限量，滿足日常檢測的需求。因此，本實(shí)驗(yàn)最終選擇苯基硼酸作為衍生化試劑。

圖1 MPO（A）、NPG（B）與苯基硼酸的衍生化反應(yīng)Fig．1 Derivatization reactions of MPO（A）and NPG（B）with phenylboric acid

圖2 0．1 mg/L MPO和NPG標(biāo)準(zhǔn)溶液衍生化產(chǎn)物的GC－MS圖Fig．2 GC－MS spectrum of products derived from MPO and NPG standard solutions at a concentration of 0．1 mg/L

2.2 儀器方法的建立

2.2.1 衍生化產(chǎn)物目標(biāo)峰的確定由于最終測定的溶液基質(zhì)為正己烷，優(yōu)先選擇極性較弱的DB－5MS色譜柱對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行分離，采用SCAN模式進(jìn)行掃描得到總離子流圖；根據(jù)衍生化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)式，分析其可能產(chǎn)生的碎片離子，逐一分析各色譜峰，確定MPO和NPG衍生化產(chǎn)物的質(zhì)譜圖和特征碎片離子。選擇有較優(yōu)峰形和響應(yīng)，且干擾較小的離子作為特征離子，最終確定m/z105、176作為MPO的特征離子，m/z190、 105、147、56作為NPG的特征離子。

2.2.2 線性范圍、檢出限及定量下限用4%乙酸、10%乙醇、50%乙醇、95%乙醇和異辛烷逐級(jí)稀釋MPO和NPG標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，經(jīng)衍生化處理后，在優(yōu)化的GC－MS條件下進(jìn)行分析，以峰面積（y）對(duì)MPO或NPG的質(zhì)量濃度（x，mg/L）繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明（表1），4%乙酸、10%乙醇、50%乙醇和異辛烷基質(zhì)中，MPO和NPG在0．02～0．10 mg/L范圍內(nèi)均呈良好線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)（r2）大于0．995；95%乙醇基質(zhì)中，MPO在0．50～1．6 mg/L范圍內(nèi)呈良好線性關(guān)系，NPG在0．05～0．16 mg/L范圍內(nèi)呈良好線性關(guān)系，r2均大于0．995。

表1 MPO和NPG的線性方程、線性范圍、檢出限及定量下限Table 1 Linear equations，linear ranges，limits of detection and limits of quantitation for MPO and NPG

在不含目標(biāo)物的遷移浸泡液（4%乙酸、10%乙醇、50%乙醇、95%乙醇和異辛烷）中添加不同質(zhì)量濃度的MPO和NPG，以優(yōu)化方法進(jìn)行前處理和測定，以3倍和10倍信噪比（S/N）對(duì)應(yīng)的加標(biāo)水平分別計(jì)算各目標(biāo)物的檢出限（LOD）和定量下限（LOQ），并進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證，結(jié)果如表1所示。4%乙酸、10%乙醇、50%乙醇和異辛烷基質(zhì)中，MPO和NPG的LOD和LOQ分別為0．01、0．02 mg/L；95%乙醇基質(zhì)中，MPO的LOD和LOQ分別為0．30、0．50 mg/L，NPG的LOD和LOQ分別為0．03、0．05 mg/L。

2.2.3 回收率與相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差選擇不含目標(biāo)物的涂層樣品（咖啡罐）和塑料制品（咖啡膠囊），進(jìn)行（4%乙酸、10%乙醇、50%乙醇、95%乙醇和異辛烷）遷移試驗(yàn)，在所得遷移浸泡液中添加低、中、高3個(gè)濃度水平的MPO和NPG，以確立的方法進(jìn)行前處理和測定，每個(gè)加標(biāo)水平進(jìn)行6次平行測定，結(jié)果見表2。MPO和NPG的平均回收率為85．0%～112%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為0．60%～9．5%，可滿足實(shí)際樣品中目標(biāo)物的檢測需求。

表2 涂層樣品和塑料樣品中MPO和NPG的回收率及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（n=6）Table 2 Recoveries and RSDs of MPO and NPG in coating and plastic samples（n=6）

2.3 實(shí)際樣品的測定

將建立的方法應(yīng)用于30款實(shí)際樣品中MPO和NPG的檢測，檢出率為33．3%。其中2例咖啡罐樣品檢出NPG，食品模擬物均為50%乙醇，遷移量為0．024～0．028 mg/kg（圖3A）；8例塑料制品檢出MPO，食品模擬物均為10%乙醇，遷移量為0．014～0．071 mg/kg（圖3B）?？梢?，NPG主要在涂層制品中檢出，而MPO主要在塑料制品中檢出。以上結(jié)果也說明，雖然MPO與NPG的應(yīng)用領(lǐng)域各有側(cè)重，但仍存在遷移風(fēng)險(xiǎn)，為保障食品包裝安全，對(duì)其進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管控有較大意義。

圖3 某咖啡罐樣品檢出NPG（A）及某咖啡膠囊樣品檢出MPO（B）的色譜圖Fig．3 Chromatograms of NPG detected in a coffee can sample（A）and MPO detected in a coffee capsule sample（B）

3 結(jié) 論

本研究建立了同時(shí)測定食品接觸材料及制品中MPO和NPG遷移量的GC－MS檢測方法。通過對(duì)前處理方法、質(zhì)譜參數(shù)等的考察，確定了最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件。對(duì)方法進(jìn)行驗(yàn)證并將其運(yùn)用于實(shí)際樣品的檢測，結(jié)果表明，該方法結(jié)果準(zhǔn)確、靈敏度高、重現(xiàn)性和穩(wěn)定性好，可用于食品接觸材料及制品中MPO和NPG遷移量的測定。本方法的建立滿足法規(guī)的檢測需求，為加強(qiáng)食品接觸材料及制品中MPO和NPG的安全監(jiān)控提供了有效可靠的技術(shù)支持。