固相萃取-超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法同時測定食品接觸塑料制品中10 種苯并三唑類紫外吸收劑

勾新磊， 趙新穎， 池海濤， 高 峽，2， 周明強， 劉偉麗，2*

（1. 北京市理化分析測試中心，有機材料檢測技術(shù)與質(zhì)量評價北京市重點實驗室，北京100089；2. 北京市食品安全分析測試工程技術(shù)研究中心，北京100089）

苯并三唑類化合物（benzotriazoles，BZTs）是一類紫外吸收劑，吸收280 ～400 nm 范圍內(nèi)的紫外光變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，然后以光和熱的形式將能量釋放出來［1，2］。該類化合物常作為添加劑用于減少塑料制品的光降解和老化，延長使用壽命。近年來的研究表明，某些BZTs 具有一定的毒性。Yamano 等［3］認(rèn)為2-（2-羥基-5-甲基苯基）苯并三唑（UV-P）會導(dǎo)致皮炎和皮膚過敏。Kim 等［4］研究表明BZTs 具有生物蓄積性，并影響生物體的長度和重量。Fent等［5］認(rèn)為BZTs 對雄性激素有拮抗作用，會導(dǎo)致生物體甲狀腺系統(tǒng)和脂肪酸代謝失衡。

近年來，聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚酯（PET）、聚苯乙烯（PS）、聚胺（PA）等塑料包裝制品廣泛應(yīng)用于食品接觸類材料中。由于直接接觸食品，塑料包裝制品中殘留的BZTs 很可能會遷移到食品中，造成二次污染［6，7］。我國國家標(biāo)準(zhǔn)［8］中僅規(guī)定了UV-P、2-（2-羥基-3，5-二枯基苯基）苯并三唑（UV-234）、2-（2-羥基-3，5-二叔丁基苯基）-5-氯苯并三唑（UV-327）的特定遷移量分別為30、1.5、30 mg／kg，而對允許添加的2-（2-羥基-3，5-二叔戊基苯基）苯并三唑（UV-328）、2-（2-羥基-5-叔辛基苯基）苯并三唑（UV-329）、2，2′-亞甲基雙（4-叔辛基-6-苯并三唑苯酚）（UV-360）未限定其最大殘留量和特定遷移量。除此之外，我國沒有檢測食品接觸類材料中BZTs 的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

目前報道的紫外吸收劑的檢測方法有液相色譜法（LC）［9-13］、氣 相 色 譜-質(zhì) 譜 聯(lián) 用 法（GCMS）［14，15］、液 相 色 譜-串 聯(lián) 質(zhì) 譜 法（LC-MS／MS）［16，17］。其中，大多數(shù)方法都針對化妝品和環(huán)境樣本中二苯甲酮類紫外吸收劑，針對食品接觸類材料中BZTs 的檢測方法報道甚少。張居舟等［13，18］利用LC 檢測了食品包裝中的2-（2-羥基-3-叔丁基-5-甲基苯基）-5-氯苯并三唑（UV-326）和UV-327，但方法的檢出限低，檢測BZTs 數(shù)量較少。本文建立了同時檢測食品接觸塑料制品中10 種BZTs 的固相萃取-超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜（SPE-UPLC-MS／MS）分析方法。方法準(zhǔn)確、簡便、快速，檢出限低，可以用于食品接觸塑料制品中BZTs 的檢測。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Acquity 超高效液相色譜儀，XEVO TQ 串聯(lián)質(zhì)譜儀，Masslynx 4.1 工作站（美國Waters 公司）；超聲波清洗器（KQ6000V，昆山超聲儀器有限公司）；N-EVAP-112 氮吹儀（美國Organomation 公司）；Milli-Q 超純水器（美國Millipore 公司）。

UV-P、2-（2-羥基-5-叔丁基苯基）苯并三唑（UV-PS）、UV-234、UV-326、UV-327、UV-328、UV-329、2-（2-羥基-3-仲丁基-5-叔丁基苯基）苯并三唑（UV-350）（純度≥97%，購自上海安譜），2-（2-羥基-3，5-二叔丁基苯基）苯并三唑（UV-320）（純度≥99%，購自德國Dr. Ehrenstorfer 公司），UV-360（純度≥98%，購自日本TCI 公司）標(biāo)準(zhǔn)品結(jié)構(gòu)式見圖1；Sep-Pak C18 固相萃取柱（500 mg／3 mL，美國Waters 公司）；甲醇、乙腈、正己烷、乙酸乙酯為色譜純（美國Fisher 公司）；二氯甲烷、丙酮為色譜純（安徽時聯(lián)特種溶劑股份有限公司）；實驗用水為經(jīng)Milli-Q 凈化系統(tǒng)（0.22 μm 過濾膜）制備的去離子水；其他試劑均為分析純。樣品為礦泉水瓶、面包袋、一次性食品袋等，均購自超市。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

分別準(zhǔn)確稱取適量上述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，用甲醇溶解、定容，制得質(zhì)量濃度均為1 000 mg／L 的單標(biāo)準(zhǔn)儲備液。準(zhǔn)確移取各標(biāo)準(zhǔn)儲備液，混合于100 mL 容量瓶中，甲醇定容，配制成每種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)均為1 mg／L的混合對照品儲備液。所有溶液均在4 ℃下保存。

1.3 樣品處理

食品塑料包裝用水洗凈自然晾干后，剪成面積小于5 mm×5 mm 的碎片。準(zhǔn)確稱取0.2 g，置于100 mL 具塞錐形瓶中，用50 mL 甲醇-二氯甲烷（1 ∶1，v／v）于40 ℃超聲提取40 min，將提取液轉(zhuǎn)移至雞心瓶中，于40 ℃減壓濃縮至干，以2 mL 丙酮-二氯甲烷（9 ∶1，v／v）混合溶劑溶解殘渣。

C18 固相萃取小柱使用前依次用5 mL 甲醇、5 mL 水、3 mL 丙酮-二氯甲烷（9 ∶1，v／v）混合溶劑活化。將溶解殘渣的溶液轉(zhuǎn)移至活化好的固相萃取小柱，用1 mL 丙酮淋洗，棄去流出液，再用4 mL 甲醇洗脫，收集洗脫液于氮吹管中，于40 ℃氮吹至干，用甲醇定容至1 mL，過0.22 μm 有機濾膜，供UPLCMS／MS 測定。

1.4 色譜和質(zhì)譜條件

圖1 10 種BZTs 的結(jié)構(gòu)式Fig.1 Structural formulas of the ten BZTs

色譜柱：Waters ACQUITY UPLC BEH C18（100 mm×2.1 mm，1.7 μm）；流動相：A 為0.1%（v／v）甲酸水溶液，B 為甲醇溶液。流速為0.3 mL／min，柱溫為35 ℃。梯度洗脫程序：0 ～6 min，90% B ～94% B；6 ～7 min，94% B ～99% B；7 ～12 min，99% B；12 ～12.5 min，99% B ～90% B；12.5～14 min，90% B。

質(zhì)譜條件：電噴霧電離正離子模式（ESI＋）；多反應(yīng)監(jiān)測（MRM）模式；毛細(xì)管電壓為3.0 kV；萃取電壓為5.0 V；離子源溫度為150 ℃；脫溶劑氣溫度為350 ℃；脫溶劑氣流速為650 L／h；錐孔氣流速為20 L／h。

2 結(jié)果與討論

2.1 質(zhì)譜條件的選擇

在ESI 模式下，采用蠕動泵以10 μL／min 的速度分別將10 種BZTs 的標(biāo)準(zhǔn)溶液單獨注入質(zhì)譜的離子源中，測定其在正、負(fù)離子模式下的質(zhì)譜信號強度。實驗結(jié)果表明，在ESI＋模式下，10 種BZTs 均可獲得較高豐度的［M＋H］＋準(zhǔn)分子離子峰。確定母離子后，采用子離子掃描方式進(jìn)行二級質(zhì)譜分析，對子離子進(jìn)行優(yōu)化選擇，以確定定量離子和定性離子。然后對離子源溫度、去溶劑氣溫度及流量、錐孔氣流量進(jìn)行優(yōu)化，使目標(biāo)物質(zhì)的離子化效率達(dá)到最佳。10 種BZTs 質(zhì)譜參數(shù)如表1 所示。

表1 10 種BZTs 的質(zhì)譜參數(shù)Table 1 MS／MS acquisition parameters for the ten BZTs

2.2 色譜條件的優(yōu)化

實驗采用Waters ACQUITY UPLC BEH C18分離柱，分別比較了甲醇-水、甲醇-0.1% （v／v）甲酸水溶液、乙腈-0.1% （v／v）甲酸水溶液3 種流動相體系的分離效果。結(jié)果表明，甲醇-0.1% （v／v）甲酸作流動相時的效果最好。相對于乙腈體系，使用甲醇為有機相可以獲得更好的分離效果和儀器響應(yīng)。在流動相中加入0.1% （v／v）甲酸有助于化合物的離子化，使目標(biāo)物響應(yīng)增強，靈敏度提高。采用梯度淋洗，可提高苯并三唑類化合物各組分在色譜柱中的分析效率。圖2 為10 種BZTs 疊加的總離子流色譜圖。

圖2 10 種BZTs 疊加的總離子流色譜圖Fig.2 Combined total ion chromatograms of the ten BZTs

2.3 提取條件的優(yōu)化

由于BZTs 極性相對較弱，其在水中的溶解性差，但能溶于大多數(shù)有機溶劑。因此本實驗選擇PP、PE、PET 等空白食品接觸塑料制品，添加標(biāo)準(zhǔn)溶液制備加標(biāo)樣品，分別考察了丙酮、正己烷、乙腈、乙酸乙酯、二氯甲烷、甲醇、甲醇-二氯甲烷混合溶液作為提取溶劑時各個目標(biāo)化合物的提取效果。結(jié)果表明，在100 μg／kg 的加標(biāo)水平下，丙酮的回收率相對較低；乙酸乙酯、二氯甲烷和甲醇都有較好的回收率；使用甲醇-二氯甲烷作為提取溶劑時，10 種BZTs 的平均回收率最佳（見表2）。

實驗進(jìn)一步考察了提取時間對提取效率的影響。結(jié)果如圖3 所示，超聲40 min 后目標(biāo)化合物的回收率并沒有明顯提高，考慮到提取效率，本方法確定超聲時間為40 min。

表2 100 μg／kg 加標(biāo)水平下不同提取溶劑對回收率的影響Table 2 Effect of different extraction solvents on recoveries of the ten BZTs spiked at 100 μg／kg

圖3 不同超聲時間對10 種BZTs 回收率的影響Fig.3 Effect of different extraction times on recoveries of the ten BZTs

2.4 凈化條件的優(yōu)化

實驗考察了弗羅里硅土柱、石墨化炭黑柱和C18 柱的凈化效果。結(jié)果如圖4 所示，C18 柱的凈化效果和回收率較好。上樣后用丙酮去除色素、油墨等雜質(zhì)，用甲醇洗脫，在收集的第5 mL 洗脫液中檢測不到任何目標(biāo)物。因此，用4 mL 甲醇即可完全洗脫目標(biāo)物。

圖4 不同固相萃取柱對10 種BZTs 回收率的影響Fig.4 Effect of different SPE columns on recoveries of the ten BZTs

2.5 方法的線性關(guān)系和檢出限

以基質(zhì)匹配的方法繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，以空白樣品的甲醇提取液作為標(biāo)準(zhǔn)溶液的稀釋溶液，精確配制1.0 ～100.0 μg／L 的10 種BZTs 混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，在選定的色譜條件和質(zhì)譜條件下進(jìn)行測定，依據(jù)特征離子色譜峰的S／N≥3 確定方法的檢出限，S／N≥10 確定方法的定量限。結(jié)果表明，10 種BZTs 在1.0 ～100.0 μg／L 范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，線性相關(guān)系數(shù)均大于0. 996（見表3），說明本方法適用于食品接觸類材料中10 種BZTs 的定量分析。

表3 10 種BZTs 的線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限和定量限Table 3 Linear equations，correlation coefficients，LODs and LOQs of the ten BZTs

2.6 方法的加標(biāo)回收率和精密度

以空白食品塑料包裝材料為樣品，分別添加不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，進(jìn)行添加回收率和精密度試驗。10.0、20.0、100.0 μg／kg 添加水平下，每個平行測定6 次。結(jié)果如表4 所示，不同水平下各待測物的平均回收率為75.2% ～85.3%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.0% ～5.7%，能滿足10 種BZTs 的測定要求。

表4 回收率和精密度檢測結(jié)果Table 4 Results of precision and recovery tests （n＝6）

2.7 樣品分析

利用本方法對PE、PET、PS、PA 等食品接觸塑料制品類材料共10 個樣品進(jìn)行檢測。結(jié)果在一種PE 材料食品包裝袋中檢測出UV-360 殘留，含量為187.5 μg／kg（見圖5）。

圖5 PE 食品包裝袋中UV360 的MRM 色譜圖Fig.5 MRM chromatogram of UV360 in a PE food packaging bag

3 結(jié)論

本文建立了固相萃取-超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法同時測定食品接觸塑料制品中10 種BZTs 的分析方法。樣品采用甲醇-二氯甲烷混合溶劑提取，SPE 柱凈化，UPLC-MS／MS 檢測。該方法操作簡便、檢出限低、準(zhǔn)確度高，能夠滿足食品接觸塑料制品中BZTs 的檢測要求，為保障食物安全提供了檢測技術(shù)支持。

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