氣相色譜
--質(zhì)譜聯(lián)用法測定紙吸管中二甘醇二苯甲酸酯的遷移量

周良春，馬俊輝，王睿，張曉飛，李興玉，李雙琦，陳倩，蔣雙陽

［成都市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院，成都產(chǎn)品質(zhì)量檢驗研究院有限責(zé)任公司，國家包裝產(chǎn)品質(zhì)量檢驗檢測中心（成都），成都 610100］

吸管是一種常用餐飲具，傳統(tǒng)吸管一般為塑料材質(zhì)。為減少塑料對環(huán)境的污染，我國于2020 年1月發(fā)布了《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)塑料污染治理的意見》，規(guī)定到2020年底，在全國范圍餐飲行業(yè)禁止使用不可降解的一次性塑料吸管[1]。因此，紙吸管作為塑料吸管的替代品逐漸受到消費(fèi)者的關(guān)注[2]。紙吸管在生產(chǎn)過程中需要使用膠粘劑粘合。另外，為了使吸管更美觀，一些紙吸管表面印刷有各種圖案。膠粘劑或油墨中可能會殘留塑化劑等有害物質(zhì)。塑化劑種類很多，其中鄰苯二甲酸酯類塑化劑使用較為廣泛。鄰苯類塑化劑屬于一種內(nèi)分泌干擾物，具有生殖毒性和致癌性[3?5]。塑化劑二甘醇二苯甲酸酯(DEDB)毒性相對較小，是一種較環(huán)保、其性能可取代鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)和鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)的非鄰苯類塑化劑[6]。但是，由于DEDB是一種新型的非鄰苯類塑化劑，目前國家標(biāo)準(zhǔn)GB 9685—2016[7]所列允許使用物質(zhì)清單中尚未包括表明該物質(zhì)不能透過“功能性屏障”層遷移至食品或食品模擬物中，即遷移量為“不得檢出”。然而，現(xiàn)無檢測紙吸管中DEDB 遷移量的國家標(biāo)準(zhǔn)。因此，建立紙吸管中DEDB非鄰苯二甲酸酯類物質(zhì)遷移量的檢測方法，探究DEDB向食品模擬物中的遷移規(guī)律，對于保障消費(fèi)者健康安全、完善國家標(biāo)準(zhǔn)具有重要意義。

紙吸管或食品接觸用紙中有害物質(zhì)檢測已有報道，主要檢測項目為重金屬[8]、丙烯酰胺[9?10]、氯丙醇[11]等物質(zhì)。測定塑化劑DEDB 的方法較少，主要是采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法檢測煙用水基膠或日化產(chǎn)品包裝材料中DEDB 含量的方法[12?13]，紙吸管中DEDB遷移量的檢測方法以及遷移規(guī)律的研究未見報道。筆者建立一種檢測水、4%乙酸溶液、10%乙醇溶液和50%乙醇溶液4種食品模擬物中DEDB遷移量的分析方法，同時研究紙吸管向4 種食品模擬物中遷移規(guī)律。

1 實(shí)驗部分

1.1 主要儀器與試劑

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：8890/5977B 型，美國安捷倫科技有限公司。

電子天平：ME204E-02 型，感量為0.1 mg，梅特勒托利多科技(中國)有限公司。渦旋振蕩器：Multi Reax型，德國海道夫公司。多功能氮吹儀：HN200 型，山東海能科學(xué)儀器有限公司。

純水/超純水一體化系統(tǒng)：Milli-Q Direct 16 型，美國密理博公司。

恒溫水浴鍋：ICC basic pro 20 型，精度為0.1 ℃，德國IKA公司。

乙酸乙酯、正己烷、無水乙醇和冰乙酸：均為色譜純，賽默飛世爾科技(中國)有限公司。

DEDB 標(biāo)準(zhǔn)品：質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于96%，美國AccuStandard公司。

苯甲酸芐酯標(biāo)準(zhǔn)品：質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于99.6%，德國Dr.Ehrenstorfer GmbH公司。

紙吸管樣品：市售。

實(shí)驗用水為超純水。

1.2 儀器工作條件

1.2.1 色譜儀

色譜柱：HP-5MS 型毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm，美國安捷倫科技有限公司)；進(jìn)樣口溫度：280 ℃；載氣：He，純度不小于99.999%，流量為1.5 mL/min；柱溫箱升溫程序：初溫100 ℃，保持1 min，以20 ℃/min 的速率升溫至240 ℃，再以10 ℃/min的速率升溫至280 ℃，保持3 min；進(jìn)樣方式：不分流進(jìn)樣；進(jìn)樣體積：1 μL；內(nèi)標(biāo)物：苯甲酸芐酯。

1.2.2 質(zhì)譜儀

掃描方式：選擇離子掃描模式(SIM)；電離方式：EI源；電離能量：70 eV；輔助加熱器溫度：280 ℃；離子源溫度：230 ℃；四極桿溫度：150 ℃；溶劑延遲：6 min。

DEDB和苯甲酸芐酯的色譜保留時間及特征離子見表1。

表1 DEDB和苯甲酸芐酯的保留時間及特征離子

1.3 實(shí)驗步驟

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

DEDB 標(biāo)準(zhǔn)儲備液：1 000 mg/L，稱取DEDB 標(biāo)準(zhǔn)品50 mg (精確至0.1 mg)于50 mL容量瓶中，用乙酸乙酯溶解并定容至標(biāo)線。

DEDB 標(biāo)準(zhǔn)中間液：100 mg/L，量 取2.5 mL DEDB 標(biāo)準(zhǔn)儲備液于25 mL 容量瓶中，用乙酸乙酯稀釋并定容至標(biāo)線，混合均勻。

苯甲酸芐酯內(nèi)標(biāo)液：100 mg/L，稱取苯甲酸芐酯標(biāo)準(zhǔn)品50 mg (精確至0.1 mg)于50 mL容量瓶中，用乙酸乙酯溶解并定容至標(biāo)線，得到1 000 mg/L 苯甲酸芐酯內(nèi)標(biāo)儲備溶液。再準(zhǔn)確移取1.0 mL 苯甲酸芐酯內(nèi)標(biāo)儲備溶液于10 m L容量瓶中，用乙酸乙酯稀釋并定容至標(biāo)線。

DEDB 系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：分別移取DEDB 標(biāo)準(zhǔn)中間液20、50、100、200、500、1 000 μL于10 mL容量瓶中，再分別加入100 μL 100 mg/L的苯甲酸芐酯內(nèi)標(biāo)液，用乙酸乙酯定容至標(biāo)線，混勻，得到質(zhì)量濃度分別為0.2、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0 mg/L DEDB 系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，其中苯甲酸芐酯內(nèi)標(biāo)的質(zhì)量濃度為1.0 mg/L。

1.3.2 樣品預(yù)處理

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB 31604.1—2015[14]和GB 5009.156—2016[15]的規(guī)定，對紙吸管樣品進(jìn)行遷移實(shí)驗。分別選擇水、4%(體積分?jǐn)?shù)，下同)乙酸溶液、10%乙醇溶液和50%乙醇溶液以模擬水、酸性和酒精類飲料。食品接觸的面積(S)與食品模擬物體積(V)的比值反映實(shí)際使用情形。實(shí)驗采用6 dm2紙吸管接觸1 L食品模擬物的比例進(jìn)行浸泡(即S/V=6 dm2/L)。

1.3.3 遷移液處理

水、4%乙酸溶液、10%乙醇溶液：用移液器準(zhǔn)確吸取2.0 mL 經(jīng)遷移試驗得到的浸泡液于10 mL 具塞比色管中，準(zhǔn)確加入20 μL 100 mg/L 的苯甲酸芐酯內(nèi)標(biāo)液和2.0 mL乙酸乙酯，渦旋振蕩5 min，靜置分層，移取上清液，用GC-MS儀檢測。

50%乙醇溶液：用氮吹儀除去過量的乙醇，再準(zhǔn)確加入2.0 mL 乙酸乙酯和100 mg/L 的苯甲酸芐酯內(nèi)標(biāo)液，按上述方式進(jìn)行處理。

1.3.4 測定

以DEDB 與內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)量濃度之比為橫坐標(biāo)，以DEDB 與苯甲酸芐酯監(jiān)測離子豐度之比為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，以內(nèi)標(biāo)法定量。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜條件的選擇

DEDB 是一種弱極性化合物，其沸點(diǎn)較高約為236 ℃。實(shí)驗選擇HP-5MS 型常規(guī)色譜柱進(jìn)行分離，考察了流量為1.0 mL/min，柱溫箱初始溫度分別為60、80、100 ℃時，DEDB和苯甲酸芐酯內(nèi)標(biāo)物(IS)的分離情況，結(jié)果見圖1。

圖1 在不同色譜條件下DEDB的提取離子色譜圖

由圖1可知，隨著初始溫度的升高，DEDB色譜峰形和響應(yīng)值無明顯變化，苯甲酸芐酯色譜峰更尖銳。為了改善DEDB 的色譜峰形，設(shè)定初始溫度為100 ℃，提高載氣流量至1.5 mL/min時，DEDB 和苯甲酸芐酯色譜峰型均較理想，且可以縮短檢測時間。因此，最終選擇初始溫度為100 ℃，載氣流量為1.5 mL/min。

2.2 萃取溶劑和定量方式的選擇

常見有機(jī)溶劑中正己烷、乙酸乙酯和二氯甲烷在水性、酸性、酒精類食品模擬物中有比較好的疏水性，較易分層，而二氯甲烷密度較大，分層后位于下層，不利于快速移取萃取液。因此實(shí)驗選擇正己烷和乙酸乙酯作萃取溶劑。分別移取2.0 mL 水、4%乙酸溶液、10%乙醇溶液和50%乙醇溶液于4 只10 mL 具塞比色管中，向其中加入40 μL 100 mg/L 的DEDB標(biāo)準(zhǔn)中間液，混勻后，作為一組陽性樣品。按照上述方法再制備一組包括四種模擬物的陽性樣品，然后分別向每組陽性樣品中加入2 mL正己烷和2 mL 乙酸乙酯兩種萃取溶劑，渦旋振蕩萃取5min。分別向其中加入正己烷和乙酸乙酯兩種萃取溶劑，進(jìn)行渦旋振蕩萃取。重復(fù)測定3 次。實(shí)驗發(fā)現(xiàn)，乙酸乙酯與50%乙醇溶液在一定程度上混溶，不易分層。因此，當(dāng)食品模擬物中乙醇體積分?jǐn)?shù)為50%及以上時，先用氮吹儀除去過量的乙醇，再按上述方式進(jìn)行萃取。

試驗比較了外標(biāo)法和內(nèi)標(biāo)法兩種定量方式，不同萃取溶劑和定量方式下DEDB的回收率見圖2。

圖2 不同萃取溶劑和定量方式下的DEDB回收率

結(jié)果表明，當(dāng)乙酸乙酯作萃取溶劑時，在水、4%乙酸溶液、10%乙醇溶液和50%乙醇溶液四種模擬液中DEDB 的萃取效率高于正己烷，但是回收率偏高，有正基質(zhì)效應(yīng)。當(dāng)使用內(nèi)標(biāo)法時，能夠降低乙酸乙酯作萃取劑時的正基質(zhì)效應(yīng)，因此最終選擇乙酸乙酯作萃取溶劑，用內(nèi)標(biāo)法定量。

2.3 萃取時間的選擇

實(shí)驗通過液液萃取來提取食品模擬物中的DEDB，對萃取時間進(jìn)行優(yōu)化，具體方法為：分別移取2.0 mL食品模擬液水、4%乙酸溶液、10%乙醇溶液和50%乙醇溶液于10 mL 比色管中，向其中添加已知量的DEDB 和苯甲酸芐酯內(nèi)標(biāo)液，再加入2.0 mL乙酸乙酯(50%乙醇溶液需要先用氮吹儀除去過量的乙醇)?？疾燧腿r間分別為2、5、10、15 min時DEDB的回收率，重復(fù)測定3次，結(jié)果見圖3。由圖3可知，當(dāng)萃取時間為2～5 min時，DEDB在各食品模擬物中的回收率隨時間延長迅速增大。當(dāng)萃取時間為5～15 min時，DEDB在4種食品模擬物中的回收率隨著時間的增加變化較小。因此，為了提高萃取效率，選擇萃取時間為5 min。

圖3 不同萃取時間對應(yīng)的DEDB回收率

2.4 萃取溶劑體積的選擇

分別考察了萃取溶劑體積為1、2、3、4、5 mL 時DEDB的回收率，結(jié)果如圖4所示。結(jié)果表明，當(dāng)萃取溶劑體積為1 mL 時，DEDB 在4 種模擬液中的回收率為80%～85%；當(dāng)萃取溶劑體積為2 mL 時，DEDB 的回收率迅速增大，均大于95%。當(dāng)萃取溶劑體積大于2 mL 時，隨著體積增大，DEDB 的回收率變化較小。為了節(jié)約萃取溶劑，在保證較高回收率的條件下，選擇萃取溶劑體積為2 mL。

圖4 不同萃取溶劑體積時DEDB的回收率

2.5 線性方程和檢出限

按1.3.1方法配制DEDB系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，分別測定并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得線性回歸方程及相關(guān)系數(shù)(r)。在優(yōu)化的條件下，利用陰性樣品加標(biāo)的方法，分別以信噪比S/N≥3 和S/N≥10 計算方法檢出限和定量限。結(jié)果表明，DEDB 質(zhì)量濃度在0.2～10.0 mg/L 范圍內(nèi)，線性方程為y=0.459 2x-0.075 7，r=0.999 0，表明線性關(guān)系良好。DEDB 在水、4%乙酸溶液、10%乙醇溶液和50%乙醇溶液中的檢出限均為0.05 mg/L，定量限均為0.2 mg/L，表明該方法靈敏度較高，可以滿足定量要求。

2.6 加標(biāo)回收試驗

移取不含DEDB 的水、4%乙酸溶液、10%乙醇溶液和50%乙醇溶液四種不同食品模擬物，分別添加0.2，1.0，5.0 mg/L 低、中、高三個不同濃度的DEDB 標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。每種模擬液，每一個濃度平行測定6次，計算DEDB的回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果見表2。由表2可知，DEDB平均加標(biāo)回收率為91.2%～103.6%，6次平行測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.1%～8.5%，表明該方法準(zhǔn)確度和精密度均較高。

表2 食品模擬物樣品加標(biāo)回收試驗結(jié)果(n=6)

2.7 遷移規(guī)律

首先根據(jù)紙吸管預(yù)期接觸的食品種類，選擇對應(yīng)的食品模擬物。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB 31604.1—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品接觸材料及制品遷移試驗通則》附錄A.1選擇水、4%乙酸溶液、10%乙醇溶液和50%乙醇溶液4 種不同食品模擬物，分別模擬水性、酸性和酒精類食品。紙吸管的使用溫度范圍為-10～45 ℃，根據(jù)GB 31604.1—2016 中“表4 特定遷移實(shí)驗條件(溫度)”的規(guī)定，選擇遷移溫度分別為5、20、40 ℃。紙吸管預(yù)期接觸食品的時間最長不超過2 h，根據(jù)GB 31604.1—2016“表3 特定遷移實(shí)驗條件(時間)”的規(guī)定，選擇遷移時間分別為30、60、120 min。

吸管在四種不同模擬物中DEDB遷移量隨溫度和時間的變化情況見圖5。

圖5 DEDB在不同溫度和時間條件下的遷移規(guī)律

由圖5可知，在相同的模擬物、相同的浸泡時間下，DEDB遷移量隨溫度的升高均迅速增大；在相同的模擬物、相同的溫度下，DEDB遷移量隨時間的延長也都迅速增大。低溫時(5 ℃)，隨時間的延長，DEDB遷移量變化較小，且含量較低。因此，在低溫(5 ℃)，時間30 min以內(nèi)的條件下使用紙吸管，可減少DEDB 的遷移量，保障食品和消費(fèi)者身體健康安全。

為研究DEDB 在不同的模擬物中的遷移情況，實(shí)驗選擇20 ℃、30 min為浸泡條件，結(jié)果見圖6。由圖6可見，紙吸管中DEDB在4種食品模擬物中的遷移量均不同。在相同的溫度和時間下，DEDB 遷移量從小到大的順序依次為：水、4%乙酸溶液、10%乙醇溶液、50%乙醇溶液。DEDB 在水中的遷移量最小，在50%乙醇中的遷移量最大。其原因是DEDB含有兩個苯環(huán)，為疏水基團(tuán)，較易溶于有機(jī)溶劑，隨著有機(jī)溶劑濃度的增大，其遷移量也隨之增大。

圖6 DEDB在不同模擬物中遷移情況

3 結(jié)語

通過對儀器條件、萃取溶劑、定量方式、萃取溶劑體積和萃取時間的優(yōu)化，建立了一種用于測定紙吸管中非鄰苯類增塑劑DEDB 遷移量的GC-MS法。DEDB 在水、4%乙酸溶液、10%乙醇溶液和50%乙醇溶液4種食品模擬物中的方法檢出限均為0.05 mg/L，定量限均為0.2 mg/L。方法驗證結(jié)果表明，相關(guān)系數(shù)、回收率、精密度等均滿足分析檢測要求?？疾炝薉EDB 在不同溫度、時間和模擬液中的遷移規(guī)律。結(jié)果表明，紙吸管中DEDB 在四種食品模擬物中的遷移量不同。在相同的溫度和時間條件下，DEDB遷移量從小到大的順序依次為：水、4%乙酸溶液、10%乙醇溶液、50%乙醇溶液。同時，溫度越高、接觸食品模擬物的時間越長，DEDB遷移量越大。該方法快速、靈敏度高、準(zhǔn)確，可為紙吸管中DEDB遷移量的測定提供技術(shù)支撐。