超高效液相色譜-四極桿飛行時間質(zhì)譜法同時測定食品接觸用塑料中50種添加劑的遷移量

黎梓城，吳學峰，董 犇，李 丹，鐘懷寧，陳燕芬，鄭建國

（廣州海關技術中心 國家食品接觸材料檢測重點實驗室（廣東），廣東 廣州 510623）

塑料是單體通過加聚或縮聚反應得到的高分子化合物，通常在聚合過程中添加光引發(fā)劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、填料、增塑劑、潤滑劑等各種輔料，使塑料的性能更加優(yōu)良［1-2］。在日常使用過程中，食品接觸用塑料中的添加劑可能會遷移至食品中［3-4］。研究表明部分添加劑有毒有害，長期攝入會對人體的神經(jīng)系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)等產(chǎn)生嚴重影響，如酚類抗氧化劑具有弱雌激素效應，即使在攝入量很低的情況下，也可能會給人體健康帶來危害［5］；光引發(fā)劑不僅具有一定的接觸毒性，對皮膚有刺激作用，而且有生殖毒性、遺傳毒性和致癌作用［6］。我國的國家強制性標準GB 9685-2016《食品接觸材料及制品用添加劑使用標準》規(guī)范了食品接觸用塑料的添加劑使用情況［7］，采用肯定列表對允許添加的塑料添加劑進行了遷移量或者殘留量的管控。

目前，食品接觸用塑料的檢測標準僅針對GB 9685-2016 中的部分物質(zhì)提供了檢測方法。已報道的食品接觸用塑料添加劑的檢測方法主要有氣相色譜法［8-10］、液相色譜法［11-14］、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法［15-18］、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法［19-22］等。但上述方法比較單一，不能有效、快速地針對一類甚至多類物質(zhì)進行測定。因此亟需建立一種高效、快速、高通量的鑒定和定量分析塑料添加劑的方法，以監(jiān)測可能存在的風險，保證相關食品接觸材料符合安全要求。

針對塑料中各種添加劑遷移限量低、易相互干擾、高通量篩查非常困難的現(xiàn)狀，本研究利用超高效液相色譜-四極桿飛行時間質(zhì)譜準確度高、分離效果好、復雜樣品分離能力強以及選擇性好、檢出限低和能夠提供分子量及結(jié)構(gòu)信息等特點［23］，建立了同時檢測食品接觸用塑料中光引發(fā)劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑等50種添加劑遷移量的高通量篩查方法。本方法可為生產(chǎn)企業(yè)的自檢自控或檢測機構(gòu)的檢測提供輔助作用，具有良好的應用前景。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Agilent 1290-6546 超高效液相色譜-四極桿飛行時間質(zhì)譜儀（美國安捷倫公司）；Eclipse Plus C18RRHD 液相色譜柱（50 mm × 3.0 mm × 1.8 μm，美國安捷倫公司）；渦旋振蕩儀（德國海道夫公司）；Milli Q Q-POD純水機（德國默克公司）；氮氣自動濃縮工作臺（韓國Goojung公司）。

50 種塑料添加劑標準品（見表1）。甲酸、甲醇、乙醇、乙腈、異辛烷、正己烷為HPLC 級，購自Fisher公司；乙酸和乙酸銨為分析純，購自廣州化學試劑廠。

表1 50種塑料添加劑的質(zhì)譜參數(shù)Table 1 Mass spectrometric parameters of 50 plastic additives

檢測樣品來自市面采購的塑料制品。

（續(xù)表1）

1.2 標準溶液的配制

分別稱取50 種塑料添加劑的標準品各10.0 mg，用甲醇分別溶解并定容于10 mL 容量瓶中，得到1 000 mg/L的標準儲備溶液，于4 ℃下保存。

將以上各標準儲備液使用對應食品模擬物（4%乙酸、10%乙醇）及替代溶劑（95%乙醇、異辛烷）定容，配制成混合標準工作溶液。

標準工作溶液的前處理與樣品溶液一致。

1.3 樣品溶液的制備

根據(jù)樣品實際接觸的食品類型，按照GB 31604.1-2015［24］選擇4%（體積分數(shù)，下同）乙酸、10%乙醇、95%乙醇、異辛烷作為食品模擬物，按照GB 5009.156-2016［25］進行遷移實驗。

取1 mL乙酸及乙醇類模擬物溶液，過0.22 μm濾膜，供測定；取2 mL異辛烷至試管中，將溶液于40 ℃下氮吹至近干，加2 mL甲醇定容，過0.22 μm濾膜，供測定。

1.4 儀器條件

1.4.1 色譜條件色譜柱：Eclipse Plus C18RRHD（50 mm × 3.0 mm × 1.8 μm）；流動相：A 為0.01%甲酸-5 mmol/L 乙酸銨，B 為甲醇；流速0.4 mL/min；進樣體積：10 μL；柱溫：40 ℃。洗脫梯度：0～3 min，95% A；3～10 min，95%～60% A；10～20 min，60%～20% A；20～25 min，20%～5% A；25～30 min，5%A；30～31 min，5%～95%A，后運行4 min。

1.4.2 質(zhì)譜條件電噴霧離子源（ESI）正、負離子模式；掃描模式：Target MS/MS 模式；霧化氣：310.3 kPa；噴霧電壓：500 V；毛細管電壓：4 000 V；氣流速度：7 L/min；氣流溫度：300 ℃；鞘氣（N2）流速：11 L/min；鞘氣（N2）溫度：380 ℃；駐留時間：10 ms，其他質(zhì)譜參數(shù)見表1。

1.4.3 定性分析按照儀器參考條件測定標準工作溶液和試樣溶液，如果試樣溶液與標準溶液在選定的母離子中，經(jīng)碰撞池施加碰撞能量后得到相同的二級質(zhì)譜圖，則判斷樣品中存在相應的待測物質(zhì)。

1.4.4 定量分析按照儀器參考條件測定標準工作溶液，根據(jù)選定的母離子的峰面積，繪制標準曲線。根據(jù)標準曲線得到試樣溶液中的目標物濃度。

2 結(jié)果與討論

2.1 流動相的選擇

通過查閱相關文獻，發(fā)現(xiàn)對塑料添加劑的檢測大多以甲醇體系為主。由于質(zhì)譜方法需同時采用正、負離子模式進行采集，實驗分別考察了0.02%氨水、水與5 mmol/L 乙酸銨溶液3 種水相的分離效果。由于部分物質(zhì)需要NH4+離子產(chǎn)生［M+NH4+］的離子峰，且氨水體系下，正離子模式的待測物受到了一定干擾，經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)5 mmol/L 乙酸銨溶液的效果最佳。考慮到正離子模式的電離，分別在5 mmol/L 乙酸銨溶液中添加0.01%、0.05%、0.1%的甲酸進行對比，發(fā)現(xiàn)在0.01%甲酸體系下，正離子模式下物質(zhì)的響應普遍得到提高，且負離子模式下并未受到影響；而甲酸體積分數(shù)大于0.01%時，負離子模式的待測物均受到一定干擾。因此選擇0.01%甲酸-5 mmol/L乙酸銨溶液和甲醇作為流動相。

2.2 質(zhì)譜條件的選擇

本研究的塑料添加劑包含酮類、酯類以及酚類等不同結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，會生成不同的準分子離子峰。在ESI 正離子模式下進行全掃描，部分物質(zhì)可獲得理想的準分子離子峰［M+H］+或［M+NH4］+；在ESI負離子模式下進行全掃描，部分物質(zhì)可獲得理想的準分子離子峰［M-H］-。在有標準品的情況下，使用Target MS/MS 模式，以準分子離子峰為母離子，調(diào)節(jié)適當?shù)呐鲎材芰?，可得到不同的二級離子碎片。選擇能產(chǎn)生最具代表性碎片的碰撞能量作為該物質(zhì)的最優(yōu)碰撞能量。優(yōu)化后的質(zhì)譜條件見“1.4.2”，50種塑料添加劑混合標準溶液（1 mg/L）的色譜圖見圖1。

圖1 50種塑料添加劑的提取離子色譜圖Fig.1 Extracted ion chromatograms of 50 plastic additives

2.3 線性范圍、檢出限與定量下限

將不同食品模擬物（4%乙酸、10%乙醇、95%乙醇和異辛烷）中的50 種塑料添加劑系列標準溶液，按照已優(yōu)化的前處理方法和儀器條件進行測定，以母離子峰面積（Y）對50 種塑料添加劑的質(zhì)量濃度（X，mg/L）繪制標準曲線，得到Y(jié)=aX+b的線性方程。結(jié)果表明，在上述4 種食品模擬物中，50 種塑料添加劑的線性范圍為0.02～5 mg/L，相關系數(shù)（r2）均大于0.995，表明本方法線性相關性良好。

選取空白試樣進行上述4 種食品模擬物遷移實驗，取所得浸泡液進行不同濃度（低于限量）的加標實驗，計算目標峰（母離子峰）的信噪比（S/N）。分別依據(jù)S/N≥3 和S/N≥10 初步確定檢出限和定量下限，然后采用空白基質(zhì)加標進行驗證，確定檢出限和定量下限。因此最終得到50種塑料添加劑的檢出限為0.01～0.1 mg/kg，定量下限為0.02～0.2 mg/kg。

2.4 加標回收率與相對標準偏差

按本方法對4%乙酸、10%乙醇、95%乙醇和異辛烷（空白食品模擬物）進行加標回收實驗，加標濃度為0.02～5 mg/L，每個物質(zhì)設置3 個水平，平行測定6 次，計算加標回收率和相對標準偏差（RSD）。各食品模擬物中50 種塑料添加劑的加標回收率為92.6%～104%，RSD 為0.60%～8.4%，表明本方法的準確度和精密度良好。

2.5 實際樣品分析

Agilent 1290-6546超高效液相色譜-四極桿飛行時間質(zhì)譜儀提供了一款PCDL Manager軟件，可建立食品接觸用塑料中50種塑料添加劑的譜庫。再結(jié)合Qualitative analysis 軟件生成數(shù)據(jù)處理方法，通過Masshunter 軟件采集數(shù)據(jù)，將采集到的數(shù)據(jù)自動運行數(shù)據(jù)處理方法，通過保留時間、精確質(zhì)量數(shù)、同位素分布以及二級離子碎片分布等信息自動識別陽性樣品。得到的陽性結(jié)果通過母離子的峰面積進行定量分析，按照“2.3”所得線性方程進行濃度計算。

利用本方法對10款塑料片材、5款水杯以及5款薄膜（共20款樣品）樣品進行分析。樣品分別在4%乙酸、10%乙醇、95%乙醇和異辛烷4 種食品模擬物中進行50 種塑料添加劑的遷移實驗后上機測試，部分目標物的二級質(zhì)譜圖見圖2。結(jié)果顯示，有2 個樣品檢出壬基酚，遷移量為0.033～0.071 mg/kg；6 個樣品檢出抗氧化劑1076 和抗氧化劑168，遷移量為0.12～3.3 mg/kg；4 個樣品檢出光引發(fā)劑369、光引發(fā)劑ITX和光引發(fā)劑TPO，遷移量為0.054～4.0 mg/kg。結(jié)果表明，本方法可用于實際樣品中塑料添加劑的高通量篩查。

圖2 部分目標物的二級質(zhì)譜圖Fig.2 MS/MS spectra of some targets

3 結(jié) 論

本文建立了超高效液相色譜-四極桿飛行時間質(zhì)譜測定食品接觸用塑料中50種塑料添加劑遷移量的方法。該方法操作簡單、靈敏度高、檢測化合物種類多、結(jié)果準確可靠，可用于市售食品接觸用塑料中添加劑遷移量的檢測。本文研究結(jié)果可為食品包裝材料的風險監(jiān)測提供參考，也可為生產(chǎn)企業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量提升提供可靠的技術支持。