液相色譜串聯質譜法測定食品塑料包裝材料中22 種光引發(fā)劑及其遷移量

余婧，徐文泱，趙紅清，向俊，李燦，湯春甫

（湖南省產商品質量檢驗研究院，食品安全監(jiān)測與預警湖南省重點實驗室，長沙 410017）

光引發(fā)劑是印刷油墨中的常見成分［1］，經過光照后可產生自由基，引發(fā)油墨中對光敏感的樹脂在活性稀釋劑的作用下發(fā)生連鎖聚合，從而促進印刷用膠黏劑的交聯固化反應［2］。光引發(fā)劑按種類可分為苯偶姻及衍生物（如安息香、安息香雙甲醚、安息香乙醚、安息香異丙醚、安息香丁醚），苯偶酰類（如二苯基乙酮、α，α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮），烷基苯酮類（如α，α-二乙氧基苯乙酮、α-羥烷基苯酮、α-胺烷基苯酮），?；籽趸铮ㄈ绶减；⒀趸铩㈦p苯甲?；交趸?、二苯甲酮類(如二苯甲酮、2，4-二羥基二苯甲酮、米蚩酮)，硫雜蒽酮類(如硫代丙氧基硫雜蒽酮、異丙基硫雜蒽酮)等［3］。2-異丙基硫雜蒽酮作為一種脂溶性化合物，利用與細胞磷脂層之間的強作用力，可以影響細胞膜的移動和硬度，可能影響人體內激素分泌。二苯甲酮和4-甲基二苯甲酮這兩種光引發(fā)劑也被證明具有致癌作用、皮膚接觸毒性和生殖毒性［3］。近幾年來，歐洲國家屢次曝出如奶粉、面條中檢出光引發(fā)劑，歐洲食品安全局由此展開了光引發(fā)劑的食品安全風險評估，規(guī)定了其在相關產品中的限量值［4-5］。光引發(fā)劑的使用安全及光引發(fā)劑由包裝至食品中的遷移行為受到國內外廣泛關注，我國制定了一些檢驗方法標準以便對光引發(fā)劑含量進行監(jiān)測［6-9］。

目前關于光引發(fā)劑的文獻報道主要集中在檢測方法［10-13］和遷移情況兩方面［14-17］。光引發(fā)劑的檢測方法以氣相色譜-質譜聯用法和液相色譜-質譜聯用法居多，基質包括食品及食品包裝材料［18-21］，早期的光引發(fā)劑常用氣相色譜-質譜聯用法檢測，隨著光引發(fā)劑的種類越來越多，部分光引發(fā)劑采用氣相色譜-質譜法檢出限較高，且需要SPE凈化，操作步驟較為繁瑣，不能實現多種光引發(fā)劑的高靈敏度檢測［22］，液相色譜-串聯質譜法在近幾年常用于光引發(fā)劑的高通量檢測。在遷移方面，主要研究了光引發(fā)劑在食品塑料及紙質包裝材料中的遷移行為［23-24］，例如食品包裝材料中7 種光引發(fā)劑向水性模擬液中的遷移測定［25］，氣相色譜-質譜聯用法測定塑料食品包裝材料中9 種光引發(fā)劑［26］。液相色譜-串聯質譜法測定紙質包裝材料中15 種光引發(fā)劑向改性聚苯醚模擬物的遷移量［27］，現有的光引發(fā)劑在塑料包裝中含量檢測方法涉及的光引發(fā)劑數量較少［26，28］，不能滿足食品安全突發(fā)事件快速處置工作所要求的高效率和多組分等要求。

筆者所在團隊曾建立了食品包裝材料中20 種光引發(fā)劑的氣相色譜-串聯質譜檢測方法［29］，對市售的10 份普通食品的包裝材料進行了分析檢測，樣品包含糕點包裝紙及包裝袋、茶葉包裝紙及包裝袋、辣條包裝袋、酸奶包裝袋等。測定結果顯示，有9 份樣品檢出光引發(fā)劑殘留。筆者選取數種在氣相色譜-串聯質譜方法難檢出或因背景噪音較大而檢出限較高的光引發(fā)劑，拓展塑料包裝材料中光引發(fā)劑的檢測范圍，建立食品塑料包裝材料中22 種光引發(fā)劑含量及遷移量的液相色譜-串聯質譜測定方法，選擇合適的儀器條件，優(yōu)化前處理方法，使準確度和精密度滿足方法確認的技術要求，多通量檢測提高了工作效率，為光引發(fā)劑的監(jiān)管提供技術支持。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

液相色譜-質譜儀：UPLC XEVO TQ-S micro型，美國沃特世公司。

分析天平：CP214 型，感量為0.000 1g，奧豪斯儀器（上海）有限公司。

數顯型多管旋渦混合器：945066 型，美國Talboys 公司。

旋轉蒸發(fā)儀：RE-2000A 型，青島明博環(huán)?？萍加邢薰尽?/p>

超純水發(fā)生器：Milli-Q 型，美國密理博公司。甲醇、二氯甲烷、乙酸乙酯：均為色譜純，上海安譜實驗科技股份有限公司。

乙腈、乙酸銨、甲酸、氯化鈉：均為分析純，上海國藥集團化學試劑有限公司。

實驗用水為GB／T 6682 規(guī)定的一級水。

22 種光引發(fā)劑標準物質：質量分數均大于95.0%，具體信息列于表1，德國Dr. Ehrenstorfer 公司。

表1 22 種光引發(fā)劑的基本信息

1.2 標準溶液的配制

22 種光引發(fā)劑混合標準儲備溶液：質量濃度為1 000 mg／mL，分別準確稱取22 種光引發(fā)劑標準物質各10 mg，用乙腈溶解并準確定容至10 mL，于0～4 ℃冰箱中避光保存。

22 種光引發(fā)劑混合標準使用液：質量濃度為10 mg／mL，準確移取混合標準儲備溶液l mL 至100 mL 容量瓶中，加入乙腈定容至100 mL，于4 ℃冰箱中避光保存。

22 種光引發(fā)劑系列混合標準工作溶液：準確移取適量22 種光引發(fā)劑混合標準使用液，用乙腈配制成各組分質量濃度均分別為0.01、0.02、0.04、0.08、0.1、0.2、0.4、1.0 μg／mL 的22 種光引發(fā)劑系列混合標準工作溶液，用于光引發(fā)劑含量的測定，需現配現用。

1.3 儀器工作條件

1.3.1 液相色譜工作條件

色譜柱：Hypersil Gold 型C18柱（100 mm×2.1 mm，3.0 μm，美國默克公司）；進樣體積：5 μL；柱溫：室溫；流動相：A 相為0.1%甲酸-5 mmol／L乙酸銨水溶液，B 相為乙腈，流量為0.2 mL／min；梯度洗脫條件列于表2。

表2 梯度洗脫程序

1.3.2 質譜條件

離子源：電噴霧離子源（ESI）；掃描方式：正離子掃描；檢測方式：多反應監(jiān)測（MRM）；去溶劑溫度：500 ℃；氮氣流量：1 000 L／h；毛細管電壓；3 000 V；錐孔電壓：30 V。目標化合物的最佳碰撞電壓以及相應的定性離子對、定量離子對、保留時間及碰撞能量列于表3。

表3 質譜條件

1.4 光引發(fā)劑含量的測定

取5 g 典型食品級塑料包裝材料，包括聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚酰胺（PA）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE)(不含保鮮膜)，剪碎至面積小于5 mm×5 mm 的碎片，混合均勻，準確稱取0.2 g 試樣(精確至0.000 1 g)于具塞三角瓶中，加入20 mL 乙腈，超聲提取30 min，以濾紙過濾，殘渣再用20 mL乙腈重復提取1 次，合并濾液于50 mL 容量瓶中，用乙腈定容至標線，再視試樣中22 種光引發(fā)劑含量以乙腈為試劑作相應的稀釋，或以旋轉蒸發(fā)儀濃縮，混勻后過0.22 μm 有機相濾膜，進液相色譜-串聯質譜儀分析。

1.5 光引發(fā)劑遷移量的測定

1.5.1 食品模擬物試液的制備

按照GB 5009.156［31］及GB 31604.1［32］的要求，對樣品進行遷移試驗，制備5 種食品模擬物試液。

1.5.2 食品模擬物試液的處理

（1）水基食品模擬物試液（包括蒸餾水、4%乙酸、50%乙醇、95%乙醇，分別代表pH ≥5 的非酸性食品、pH ＜5 的酸性食品、乙醇含量為20%～50%的含酒精飲料以及乙醇含量大于50%的酒）。稱取遷移試驗中得到的水基食品模擬物2 g，加入適量氯化鈉后，以乙腈提取有機層，重復1 次后合并上清液，在45 ℃水浴中減壓旋轉蒸發(fā)至近干后以乙腈定容，通過0.22 μm 濾膜過濾后供測定用。

（2）油基食品模擬物（精制玉米油）。準確稱取2 g（精確至0.1 g）油基食品模擬物浸泡液，以乙腈提取2 次后合并乙腈層，并在45 ℃水浴中減壓旋轉蒸發(fā)至10 mL，經0.22 μ m濾膜過濾于進樣瓶中，待上機測定。樣品處理液可根據具體情況進行稀釋或濃縮，使其測定值在標準曲線的線性范圍內。

1.6 數據分析

采用SPSS23 軟件進行數據統(tǒng)計分析，p＜0.05時差異顯著。采用Origin 2019.b 軟件作圖，以3 次平行實驗的檢測結果平均值表示測定結果。

2 結果與討論

2.1 提取溶劑的選擇

丙酮、乙腈和乙酸乙酯等多種溶劑常用于食品中多組分殘留分析。其中，乙腈是最常用的萃取溶劑，能夠從各種食品（例如水果、蔬菜和谷物）、動物飼料和環(huán)境基質（例如土壤和沉積物）中提取多種極性范圍的農藥，特別是對含水量高的樣品（如水果和蔬菜），可以滲透樣品基質的水相部分，加入鹽后分離兩相較容易，回收率可達到80%～110%，結果令人滿意［30］。與其它提取溶劑相比，乙腈對親脂性化合物、蠟、脂質和色素等化合物的干擾較少。乙腈可從非極性溶劑中分離出來，便于進行后續(xù)的液-液萃取凈化。

選取丙酮、乙腈、甲醇、正己烷和水為提取試劑進行試驗，結果發(fā)現，僅乙腈的提取率為100%，當以甲醇為試劑時，四乙基米氏酮溶液變?yōu)榫G色，大部分的光引發(fā)劑均不溶于水；4-苯基二苯酮幾乎不溶于丙酮；四乙基米氏酮、2-苯甲酰苯甲酸甲酯、苯甲酰甲酸甲酯、2-芐基-2-二甲基氨基-1-（4-嗎啉苯基）丁酮、4-苯基二苯酮、2-氨基苯乙酮、4-羥基二苯甲酮均不溶于正己烷。分別以甲醇和乙腈配制光引發(fā)劑標準工作溶液進樣，考察其定量離子峰面積的差別。由結果可知，以乙腈配制的22 種光引發(fā)劑響應值均高于以甲醇作溶劑，考慮到甲醇的毒性以及方法的靈敏度，選取乙腈為提取溶劑。

2.2 色譜條件的優(yōu)化

選用氣相色譜-質譜聯用儀和液相色譜-串聯質譜聯用儀對光引發(fā)劑進行全描及選擇性離子掃描，發(fā)現采用氣相色譜-質譜聯用儀采集到的圖譜噪音較高，雜峰多，液相色譜-串聯質譜圖譜背景較干凈，且檢出限比氣相色譜-質譜聯用法低一個數量級。由于溶劑選用乙腈，其在氣相色譜分析的蒸發(fā)過程中有較大的膨脹體積及較低的揮發(fā)性，因此更適合液相色譜法。

采用直接進樣方式分別將質量濃度為1 000 ng／mL 的22 種光引發(fā)劑混合標準溶液分別注入離子源，在正離子檢測方式下進行母離子全掃描，得到準分子離子峰。首先優(yōu)化去簇電壓：分別提?。⊿IM模式）22 種光引發(fā)劑的母離子，施加不同能量后選取可以得到最佳響應強度的去簇電壓；再分別以22種光引發(fā)劑的母離子進行二級子離子質譜掃描，分別施加不同梯度的碰撞能量，得到22 種光引發(fā)劑的準分子離子峰碎片離子信息，選擇其中豐度比最大為定量離子，豐度比次之離子選擇為定性離子。質譜參數見表3。

2.3 流動相的選擇

22 種光引發(fā)劑的官能團種類眾多，結構差異較大，對化合物極性較大的影響，如果采用等度洗脫，峰尖分叉且出現重疊現象，因此選擇梯度洗脫。試驗分別比較了5 mmol／L 乙酸銨水溶液（含0.1%甲酸）-乙腈、5 mmol／L 乙酸銨水溶液-乙腈、水-乙腈三種體系，發(fā)現后兩種體系對2-甲基-2-（4-嗎啉基）-4＇-（甲硫基）苯丙酮，2-甲基-1-（4-甲硫基苯基）-2-嗎啉基-1-丙酮會出現不同程度的峰形展寬，靈敏性降低。因此選擇5 mmol／L 乙酸銨水溶液（含0.1%甲酸）-乙腈作為流動相。

2.4 凈化條件的選擇

在進行食品塑料包裝材料中22 種光引發(fā)劑含量及光引發(fā)劑在水基模擬物遷移量的測定時發(fā)現，僅以乙腈提取2 次并過濾膜后回收率即可達到90%以上，這可能是因為乙腈對親脂性化合物、蠟、脂質和色素等化合物的干擾較少，且大部分光引發(fā)劑不溶于水，無須進行液液萃取，因此在提取后直接上機測試。

氯化鈉常用于試劑為乙腈的萃取以促使兩相分離，試驗考察了氯化鈉加入量對測定結果的影響，結果表明，不同的氯化鈉加入量（1、2 g）下回收率無明顯差異（p＜0.05）。因此，在前處理步驟中加入適量氯化鈉，使乙腈和水有效分層即可。

考察了提取次數（1、2 次）對回收率的影響。由試驗結果可知，提取1 次時，19 種光引發(fā)劑回收率遠低于提取2 次的回收率，且對二甲胺基苯甲酸乙酯、2-苯甲酰苯甲酸甲酯、安息香丁醚回收率結果偏差超過50%，這可能是由于提取1 次不能保證提取的充分性而使得結果不穩(wěn)定?？紤]到提取2 次后回收率即可滿足要求，試驗選取提取2 次為提取次數。

在處理油基模擬物時，部分國標如GB 31604.19-2016［34］《食品安全國家標準 食品接觸材料及制品 己內酰胺的測定和遷移量的測定》、GB 31604.13-2016［35］《食品安全國家標準 食品接觸材料及制品 11-氨基十一酸遷移量的測定》均使用低碳烷烴如正己烷、異辛烷溶解油脂，稀釋并降低油相粘稠性，促使分層，避免乳化現象，提高萃取效率?？紤]到異辛烷和正己烷在油脂中溶解度的相似性，參考其在脂肪酸測定作提取試劑時的可替換性，首先試驗考察了正己烷的用量對油基模擬物中光引發(fā)劑的回收率影響，在比較了加入與不加正己烷的回收率結果后再視情況是否比較正己烷和異辛烷的凈化效果。

在玉米油中分別加入2、5 mL 正己烷后再以乙腈提取，旋轉蒸發(fā)至近干后以10 mL 乙腈定容，并與直接以乙腈提取的回收率結果進行比較。由試驗結果可知，正己烷的用量對回收率的影響不大，且以乙腈直接提取的光引發(fā)劑回收率基本優(yōu)于加入正己烷后提取的回收率。因此試驗選取直接提取作為油基模擬物中光引發(fā)劑的前處理方法。

2.5 線性范圍與定量限

配制質量濃度為0.01～1.0 μg／mL 的系列混合標準工作溶液，以前述儀器條件進樣，以質量濃度為橫坐標，目標組分定量離子峰面積為縱坐標并繪制標準曲線，以10 倍儀器信噪比為儀器定量限。線性方程、相關系數見下表4。結果表明，在質量濃度為0.01～1.0 μg／mL 的范圍內，22 種光引發(fā)劑標準曲線相關系數均大于0.99。在實際操作中，稱取2 g樣品進行遷移提取，最終最低定容體積為10 mL，因此光引發(fā)劑在塑料包裝材料中含量測定方法定量限為0.1 mg／kg，在食品模擬物中遷移量的測定方法定量限為0.2 mg／kg。

表4 22 種光引發(fā)劑的線性方程及相關系數

2.6 加標回收與精密度試驗

2.6.1 食品包裝材料

選取空白聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚酰胺（PA）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）4 種食品接觸材料，分別加入一定質量濃度的22 種光引發(fā)劑混合標準溶液，加標量為0.1 mg／kg，以1.3 中前處理方法進行提取凈化后上機，平行測定6 次，試驗結果列于表5。由表5 可知，22 種光引發(fā)劑的加標回收率為80.0～110.0%，測定結果的相對標準偏差均小于20%（n=6）。說明本方法適用于食品塑料包裝材料中光引發(fā)劑的測定。

表5 加標回收與精密度試驗結果(n=6) %

2.6.2 模擬食品材料

選取蒸餾水、4%乙酸、50%乙醇水溶液、95%乙醇水溶液以及玉米油等食品模擬物為基質進行加標回收試驗，分別加入一定質量濃度的22 種光引發(fā)劑混合標準溶液，加標濃度為0.05 mg／kg，以1.4中處理方法進行提取凈化后上機，平行測定6 次，試驗結果列于表6。由表6 可知，樣品的加標回收率為65.0%～117.2%，測定結果的相對標準偏差為3.4%～18.9%。說明本方法的技術參數可滿足方法確認要求。

表6 光引發(fā)劑遷移量的加標回收與精密度試驗結果(n=6) %

3 結語

建立了液相色譜-串聯質譜法檢測食品接觸材料中22 種光引發(fā)劑含量及遷移量，考察了水基、酒精類和油基食品模擬物前處理方法以及不同色譜柱的分離檢測效果。該檢測方法對PET、PA、PE、PP 塑料材質中22 種光引發(fā)劑的遷移及遷移量的回收率、精密度等計算結果均滿足方法驗證要求［33］。