高效液相色譜法同時測定食品接觸材料中抗氧化劑和紫外吸收劑的遷移量

李成發(fā)， 李 英， 陳枝楠， 梁 烽， 陳旭輝，吳紹精， 李泳濤， 孫小穎

（1.深圳出入境檢驗檢疫局，廣東 深圳518067；2.深圳市檢驗檢疫科學(xué)研究院，廣東 深圳518067）

近年來，塑料制品廣泛應(yīng)用于食品接觸材料中。塑料制品在生產(chǎn)和使用過程中易發(fā)生氧化和分解，抗氧化劑和紫外吸收劑因能有效地延遲塑料制品的氧化和分解而被廣泛地加入到塑料制品中［1］。如果塑料制品用于包裝食品，這些抗氧化劑和紫外吸收劑及其分解產(chǎn)物就會從塑料制品中遷移到食品中。我國國標(biāo) GB9685－2008［2］和歐盟指令（EU）No 10／2011［3］均列出了塑料制品中可能遷移的化合物和其向食品或食品模擬物中的特定遷移量。

在以往的文獻(xiàn)報道中，雖然液相色譜法為主要的分析抗氧化劑和紫外吸收劑的方法［4－7］，但氣相色譜法（GC）［8］、氣相色譜－質(zhì)譜法（GC－MS）［9，10］和液相色譜－質(zhì)譜法（LC－MS）［11，12］也常用于分析抗氧化劑和紫外吸收劑。文獻(xiàn)［13－18］采用不同的實驗條件和分析步驟研究了抗氧化劑和紫外吸收劑的遷移水平。在上述方法中，一些方法考察了抗氧化劑和／或紫外吸收劑向一種食品模擬物的遷移情況，少量的方法依據(jù)指令85／572／EEC［19］考察了向4種食品模擬物的遷移情況，這些方法均不能滿足歐盟指令（EU）No 10／2011的要求。塑料制品中含有大量的抗氧化劑和紫外吸收劑，但在上述方法中有的僅測定了少量的抗氧化劑和／或紫外吸收劑，有的檢測時間較長。建立一種簡單、快速、準(zhǔn)確測定塑料制品中多種抗氧化劑和紫外吸收劑的檢測方法已成為亟待解決的問題。

在本文中，主要研究了13種抗氧化劑和10種紫外吸收劑，所用食品模擬物包括30 g／L 乙酸、10%（v／v）乙醇、20%（v／v）乙醇、50%（v／v）乙醇和異辛烷。本工作采用液液萃取進(jìn)行樣品前處理，然后用配有二極管陣列檢測器的高效液相色譜（HPLC－DAD）作為檢測手段測定了商業(yè)塑料制品中抗氧化劑和紫外吸收劑的遷移水平。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

正己烷（色譜純，荷蘭J.T.Baker公司）；乙腈、四氫呋喃、異辛烷（均為色譜純，美國Fisher公司）；乙醇、氯化鈉和冰醋酸（均為分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；實驗用水為經(jīng)Milli－Q系統(tǒng)凈化的超純水。

抗氧化劑和紫外吸收劑的化學(xué)名稱、化學(xué)文摘社登記號（CAS No.）、特定遷移量及來源見表1。準(zhǔn)確稱取BP－8、BHA、BP、BP－3、Antioxidant 300、Irganox MD 1024、 BHT、 Antioxidant BHEB、Antioxidant 2246、Antioxidant CA、Irganox 3052、Antioxidant ZKF、Chimassorb 81、Antioxidant 1035、Tinuvin 329、Irganox 129、Irganox 3114、Tinuvin 328各12.5 mg，置于25 mL棕色容量瓶中，用乙腈溶解稀釋至刻度，混勻；準(zhǔn)確稱取Tinuvin P、Irganox 697、Tinuvin 326、Tinuvin 327、Tinuvin 1577各12.5 mg于25 mL棕色容量瓶中，用體積比為25∶75的乙腈和四氫呋喃混合溶液溶解稀釋至刻度，混勻。該2種儲備溶液的濃度均為500 mg／L。冷藏避光密閉保存。

表1 23種抗氧化劑和紫外吸收劑的來源Table 1 Sources of the 23 antioxidants and UV absorbents

表1 （續(xù)）Table 1 （Continued）

LC－20A液相色譜儀（日本島津公司），包括LC－20AD四元泵、SPD－M20A二極管陣列檢測器、SIL－20AC自動進(jìn)樣器、CMB－20A控制系統(tǒng)；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（Hei－VAP，德國 Heidolph公司）；旋渦混合器（MS3，德國IKA公司）；分析天平（CPA324S，德國Sartorius公司）。

1.2 特定遷移測試

根據(jù)待測樣品的預(yù)期用途和使用條件，按BS EN13130－1：2004［20］的遷移試驗方法及試驗條件，分別用10%乙醇（模擬物A）、和30 g／L 乙酸（模擬物B）、20%乙醇（模擬物C）、50%乙醇（模擬物 D1）和異辛烷（模擬物D2）浸泡樣品。

1.3 液液萃取

液液萃取在50 mL的具塞試管中進(jìn)行。準(zhǔn)確移取25 mL經(jīng)遷移測試的模擬液（A、B、C）于預(yù)裝有適量NaCl的50 mL具塞試管中，正己烷作為萃取溶劑，渦旋萃取?？疾燧腿r間、渦旋速度、NaCl的質(zhì)量等條件對抗氧化劑和紫外吸收劑回收率的影響。溶液分別萃取兩次，靜置5 min后，將正己烷收集到蒸餾瓶中，在20 kPa和30℃的條件下蒸至近干；對50%乙醇模擬物：量取10 mL經(jīng)遷移測試的50%乙醇模擬液于預(yù)裝有適量NaCl的50 mL具塞試管中，再加入15 mL水后重復(fù)上述的萃取過程；對異辛烷模擬物：直接量取25 g經(jīng)遷移測試的異辛烷于蒸餾瓶中，在15 kPa和48℃的條件下蒸至最后一滴。然后用1 mL的乙腈溶解，供液相色譜檢測。

1.4 色譜條件

采 用 Zorbax Eclipse XDB－C18 色 譜 柱 （250 mm×4.6 mm，5μm）于35℃條件下分離。流動相A：乙腈；流動相B：水。梯度洗脫程序：0～10 min，73%A；10～15 min，73%A～87%A；15～20 min，87%A～95%A；20～42 min，95%A～100%A；42～43 min，100%A～73%A。檢測波長為276 nm，進(jìn)樣體積為20μL。

2 結(jié)果與討論

2.1 線性關(guān)系、檢出限和定量限

按照1.4節(jié)色譜條件得到的液相色譜圖見圖1。通過與標(biāo)準(zhǔn)樣品中每個峰的保留時間進(jìn)行比較對分析物定性；以標(biāo)準(zhǔn)樣品的峰面積為縱坐標(biāo)，質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線（包含至少5點）對分析物進(jìn)行定量，所有化合物均具有較好的線性關(guān)系（相關(guān)系數(shù)（r2）≥0.999 8）。本實驗選取不含有23種目標(biāo)物的塑料作為空白樣品，用10%乙醇模擬液按1.2節(jié)進(jìn)行浸泡和按1.3節(jié)進(jìn)行前處理得到的乙腈溶液稀釋標(biāo)準(zhǔn)溶液至信噪比（S／N）＝10為定量限（LOQ），S／N＝3為檢出限（LOD）。LOD和LOQ的最大值分別為Irganox MD1024的0.22 mg／L 和0.85 mg／L，最小值為：BP－8和 Tinuvin 1577的0.01 mg／L 和0.03 mg／L。詳細(xì)的線性方程、線性范圍、LOD和LOQ見表2。

圖1 抗氧化劑和紫外吸收劑的色譜圖Fig.1 Chromatogram of standard antioxidants and UV absorbentsFor peak identifications，see Table 1.

表2 23種分析物的線性方程、相關(guān)系數(shù)（r2）、線性范圍、檢出限和定量限Table 2 Linear equations，correlation coefficients（r2），linear ranges，limits of detection（LODs，S／N＝3），and limits of quantification（LOQs，S／N＝10）for the 23 compounds

2.2 萃取條件的優(yōu)化

選取25 mL添加一定量的抗氧化劑和紫外吸收劑的10%（v／v）乙醇溶液進(jìn)行分析?？疾炝?個萃取條件對加標(biāo)回收的影響：萃取時間、渦旋速度和NaCl的質(zhì)量。

2.2.1 渦旋速度對回收率的影響

BP、BP－3、BP－8、Chimassorb 81、Tinuvin 1577的添加質(zhì)量濃度為0.01 mg／L，BHA、Tinuvin P、Antioxidant 300、Antioxidant 2246、Antioxidant CA、Irganox 3052、Antioxidant ZKF、Tinuvin 329、Irganox 129、Tinuvin 327、Tinuvin 328的添加質(zhì)量濃度為0.02 mg／L，Irganox MD1024、BHT、Antioxidant BHEB、Irganox 697、Antioxidant 1035、Tinuvin 326、Irganox 3114的添加質(zhì)量濃度為0.04 mg／L，萃取時間為2 min，5 mL正己烷（加1 g NaCl）萃取一次。以渦旋速度為橫坐標(biāo)，加標(biāo)回收率為縱坐標(biāo)作折線圖。圖2為BP－8、Tinuvin 1577、BHT、Antioxidant BHEB和Antioxidant 300的折線圖。從圖2中可以看出，BP－8和BHT在渦旋速度小于 1 500r／min時，回收率隨著渦旋速度的增大而逐漸增大；當(dāng)渦旋速度大于1 500 r／min時，變化較小，BP－8和BHT的回收趨于平衡。Tinuvin 1 577、Antioxidant BHEB和Antioxidant 300在渦旋速度小于 2 500 r／min時，回收率隨著渦旋速度的增大而逐漸增大；當(dāng)渦旋速度大于 2 500 r／min時，變化較小，Tinuvin 1577、Antioxidant BHEB和Antioxidant 300的回收趨于平衡。因此，為獲得較好的回收率，渦旋速度應(yīng)不小于2 500 r／min。

圖2 渦旋速度對回收率的影響Fig.2 Effects of rotation speed on the recovery

2.2.2 萃取時間對回收率的影響

23種目標(biāo)物的添加濃度同2.2.1節(jié)，渦旋速度為 2 500 r／min，5 mL正己烷（加1 g NaCl）萃取一次。以萃取時間為橫坐標(biāo)，加標(biāo)回收率為縱坐標(biāo)作折線圖。圖3是 BP－8、Tinuvin P、Irganox 3052和Tinuvin 328的折線圖?？梢钥闯?，BP－8和Tinuvin P的回收率隨著萃取時間的延長變化不大；而Irganox 3052和Tinuvin 328在萃取時間小于3 min時，回收率隨著萃取時間的延長而增大，當(dāng)萃取時間大于3 min，回收率變化不大，趨于平衡。為了獲得較好的回收率，萃取時間應(yīng)不小于3 min。

圖3 萃取時間對回收率的影響Fig.3 Effects of extraction time on the recovery

2.2.3 NaCl質(zhì)量對回收率的影響

在實驗中發(fā)現(xiàn)，在不添加NaCl的情況下，水相和正己烷相的分離不好，因此本實驗向水模擬液中加入NaCl以改進(jìn)分離效果。本實驗中23種目標(biāo)物的添加濃度同2.2.1節(jié)，渦旋速度為 2 500 r／min，5 mL正己烷，萃取時間3 min，結(jié)果表明NaCl的質(zhì)量對23種化合物的回收率影響較小。選取了BP－8、Irganox 3052和 Tinuvin 327的實驗數(shù)據(jù)，以NaCl的質(zhì)量為橫坐標(biāo)，回收率為縱坐標(biāo)作折線圖。從圖4中可以看出，當(dāng)NaCl的質(zhì)量為1.0 g時，上述3種化合物均能得到較好的回收率，因此本實驗選取NaCl的質(zhì)量為1.0 g。

2.2.4 乙醇含量對回收率的影響

為了得到較好的回收率，整個萃取過程進(jìn)行兩次。按照上述最優(yōu)化的萃取條件，對30 g／L乙酸、20%乙醇和50%乙醇模擬液進(jìn)行了考察。實驗發(fā)現(xiàn)30 g／L乙酸、20%乙醇模擬液中23種目標(biāo)化合物均能得到較好的回收率，而50%模擬液中部分化合物的回收率較差。因此，又考察了乙醇含量對回收率的影響。結(jié)果表明，乙醇的含量對BP－8、BHA、BP、BP－3、Antioxidant 300、Irganox MD1024、Irganox 697、Antioxidant CA的回收率有較大影響（見圖5），對其余化合物的回收率均沒有較大的影響。當(dāng)乙醇的含量小于等于20%時，上述8種化合物的回收率變化不大；當(dāng)乙醇的含量增大到30%時，BHA的回收率降低至90%左右；當(dāng)乙醇的含量繼續(xù)增大到50%時，上述8種化合物的回收率逐漸減小。為了得到較好的回收率，50%的乙醇模擬液應(yīng)稀釋至20%后再進(jìn)行萃取。

圖4 NaCl的質(zhì)量對回收率的影響Fig.4 Effects of NaCl mass on the recovery

圖5 乙醇含量對回收率的影響Fig.5 Effects of ethanol content on the recovery

2.3 回收率和精密度

精密度常隨著分析物的濃度和基質(zhì)類型的不同而不同，本工作采用樣品加標(biāo)的方式進(jìn)行抗氧化劑和紫外吸收劑的回收率試驗。按照嚴(yán)苛的遷移試驗原則［20］，分別取適量食品模擬物添加3個不同濃度的23種抗氧化劑和紫外吸收劑進(jìn)行加標(biāo)回收試驗，每個水平平行測定7次，實驗數(shù)據(jù)見表3。從表3可以看出，23種分析物的回收率在92.8%（BHT，添加量為1.03μg，10%乙醇模擬液）和117.7%（Tinuvin 328，添加量為0.51μg，異辛烷模擬液）之間；相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.95%（BP－8，添加量為2.62 μg，10%乙醇模擬液）和9.72%（Tinuvin 328，添加量為0.51μg，異辛烷模擬液）之間。說明本方法測定23種分析物具有較好的回收率和精密度。

表3 23種抗氧化劑和紫外吸收劑在不同模擬液中的回收率與精密度Table 3 Recoveries and precisions of the 23 antioxidants and UV absorbents in different food simulants

表3 （續(xù)）Table 3 （Continued）

2.4 遷移水平的測定

用該方法分別檢測了包括聚丙烯蛋糕托盤、尼龍鏟、聚苯乙烯叉子、聚乙烯包裝袋、安撫奶嘴等具代表性的食品接觸材料樣品中抗氧化劑和紫外吸收劑的遷移量，共30批次。在聚乙烯包裝袋的異辛烷模擬物中檢出BHT，在安撫奶嘴的異辛烷模擬物中檢出Antioxidant 2246，上述兩種物質(zhì)的含量較低，均低于限量要求。而在其他模擬物中均未檢出，說明上述化合物較容易在異辛烷模擬物中檢出，因此塑料包裝材料不適合裝油或油類食品。

3 結(jié)論

本文采用HPLC技術(shù)建立了一種簡單、快速測定塑料制品中多種抗氧化劑和紫外吸收劑遷移量的方法。該方法具有較好的線性關(guān)系、精密度和回收率，該方法的檢出限和定量限分別在0.01至0.22 mg／L和0.03至0.85 mg／L 之間。依據(jù)歐盟指令（EU）No 10／2011，考察了5種食品模擬物包括30 g／L乙酸、10%（v／v）乙醇、20%（v／v）乙醇、50%（v／v）乙醇和異辛烷中的遷移水平。考察了30個批次不同材質(zhì)的樣品的遷移水平，僅在異辛烷模擬物中檢出BHT和Antioxidant 2246。雖然上述23種目標(biāo)物在本文選取的塑料制品中測定值較低，但在其他市售的塑料制品中仍有較大的風(fēng)險［14，15］。因此，在今后的工作中，本實驗室將測定更多的樣品，考察不同的實驗條件如時間、溫度等多種因素對抗氧化劑和紫外吸收劑遷移的影響，找出抗氧化劑和紫外吸收劑在不同材質(zhì)中的遷移規(guī)律，為將來測定抗氧化劑和紫外吸收劑提供理論基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)支持。

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