超聲萃取-氣質(zhì)聯(lián)用法測定食品包裝中6種PAEs*

成　斌

(山西省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院，山西太原 030012)

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超聲萃取-氣質(zhì)聯(lián)用法測定食品包裝中6種PAEs*

成斌

(山西省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院，山西太原 030012)

摘要：建立了超聲萃取-氣質(zhì)聯(lián)用法測定食品塑料包裝中6種PAEs (DMP、DEP、DBP、DPP、DHP和DEHP)，并對樣品前處理和色譜條件進行了優(yōu)化。結(jié)果表明：20℃或室溫條件下，以正己烷為提取劑，超聲萃取30min時，6種物質(zhì)的提取效果較好；在0.5mg/L～8.0mg/L線性范圍內(nèi)，6種物質(zhì)的相關(guān)系數(shù)均在0.999以上，定性檢出限在1.85μg/L～3.75μg/L之間，定量檢測限在6.16μg/L～12.5μg/L之間；回收率為85.9%～108%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為1.22%～3.59%。因此，所建方法簡便準(zhǔn)確、快速有效，為食品塑料包裝中6種PAEs的檢測提供參考。

關(guān)鍵詞：增塑劑，鄰苯二甲酸酯類，超聲萃取，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用

鄰苯二甲酸酯類(PAEs)，是常用的一類增塑劑，其主要作用是增強塑料的可塑性和柔韌性，并與乙烯基及其它高分子具有較強的兼容性，因此廣泛應(yīng)用于塑料工業(yè)[1]。然而PAEs易通過皮膚和粘膜被人體吸收累積，導(dǎo)致生殖功能紊亂[2]、內(nèi)分泌失調(diào)[3]，甚至誘發(fā)癌癥[4-5]。2008年，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會發(fā)布了《食品容器、包裝材料用添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB 9685-2008》，對塑化劑的最大殘留量做了規(guī)定[6]。2011年6月國家衛(wèi)生部簽發(fā)的551號文件《衛(wèi)生部辦公廳官員通報食品及食品添加劑中鄰苯二甲酸酯類物質(zhì)最大殘留量的函》明確了具體的最大殘留量限值，DEHP、DINP和DBP的最大殘留量，分別不超過1.5mg/kg、9.0mg/kg和0.3mg/kg。

目前測定食品包裝材料中PAEs的方法，主要有氣相色譜法(GC)[7-8]、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(GC-MS)[9-10]、高效液相色譜法(HPLC)[11]和超高效液相色譜法(UPLC)[12]。其中氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法以消耗試劑少、檢測時間短、準(zhǔn)確度高等特點成為有機化合物測定的重要檢測手段。本文采用超聲萃取-氣質(zhì)聯(lián)用法對食品包裝材料中的6種PAEs進行測定，建立了一種樣品處理簡單、檢測快速有效的測定方法，為食品包裝的安全測定提供參考。

1材料與方法

1.1儀器與材料

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GCMS-QP2010 ultra，配AOC-5000 plus自動進樣器)，日本島津公司；超聲波清洗儀(KQ2200E)，昆山市超聲儀器有限公司。

面包袋，產(chǎn)地不詳；奶粉袋，陜西咸陽；南瓜酥袋，平遙；牛奶袋，呼和浩特；超市包裝袋，雄縣古莊。

鄰苯二甲酸二甲酯(DMP，≥99.5%)，鄰苯二甲酸二乙酯(DEP，≥99%)，鄰苯二甲酸二丁酯(DBP，≥99.5%)，均購自天津市光復(fù)精細化工研究所；鄰苯二甲酸二戊酯(DPP，≥98%)，阿達瑪斯試劑有限公司(Adamas)；鄰苯二甲酸二己酯(DHP，≥98%)，梯希愛(上海)化成工業(yè)發(fā)展有限公司(TCI)；鄰苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP，≥98%)，阿法埃莎(中國)化學(xué)有限公司(Alfa Aesar)；無水乙醇，色譜純，天津市精細化工開發(fā)中心；乙酸乙酯、正己烷、二氯甲烷，色譜純，均購自天津市大茂化學(xué)試劑廠。

1.2實驗方法

1.2.1樣品處理

將塑料包裝樣品剪成2mm×2mm的碎片，混合均勻，準(zhǔn)確稱取0.2g試樣(精確至0.1mg)于具塞錐形瓶中，加入20mL正己烷，20℃條件下超聲提取30min，將上清液轉(zhuǎn)移至50mL容量瓶中，再用正己烷按上述重復(fù)提取3次，每次10mL，將提取液全部轉(zhuǎn)移至容量瓶中，定容。上樣前用微孔濾膜(0.45μm)過濾，供GC-MS分析。

1.2.2色譜條件

色譜柱Rxi?-1MS石英毛細管柱(30m×0.25mm×0.25μm)；進樣口溫度280℃；程序升溫，初始溫度60℃保持1min，以20℃/min升溫至220℃，保持1min，再以5℃/min升溫至280℃，保持4min；載氣氦氣(純度≥99.999%)；不分流進樣1μL；接口溫度280℃；EI電離方式；離子源溫度200℃；選擇離子掃描模式(SIM)。

1.2.3進樣口溫度的選擇

進樣口溫度設(shè)定過低，不利于PAEs完全氣化；過高又會使進樣口隔墊殘渣進入色譜柱。Rxi?-1MS色譜柱最高使用溫度為330℃，因此分別設(shè)進樣口溫度為200℃、250℃、280℃、310℃進行實驗。

1.2.4標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制及檢測限測定

準(zhǔn)確稱取6種PAEs各0.0500g，正己烷定容至50mL，配置成1000mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液。精確吸取儲備液，分別稀釋至0.5mg/L、1.0mg/L、2.0mg/L、4.0mg/L、8.0mg/L，4℃保存。按上述色譜條件，將系列標(biāo)準(zhǔn)溶液分別進樣3次，以峰面積和對應(yīng)的濃度進行線性回歸，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線方程和相關(guān)系數(shù)，并在信噪比(S/N)分別為3和10的條件下，分別計算6種PAEs的定性檢出限(LOD)和定量檢出限(LOQ)。

1.2.5提取條件的選擇

超聲提取的效率主要取決于提取溶劑、提取時間和提取溫度。

提取溶劑的選擇：PAEs易溶于正己烷、氯仿、無水乙醇等有機溶劑，本實驗分別以正己烷、無水乙醇、乙酸乙酯、二氯甲烷為提取劑，在1.0mg/L和4.0mg/L兩個濃度下進行標(biāo)準(zhǔn)添加回收實驗，每組試驗平行測定三次，以6種PAEs的平均回收率為指標(biāo)，選擇最佳提取溶劑。

提取時間的選擇：稱取0.2g試樣，加入20mL正己烷，室溫下分別超聲提取20min、30min和40min，進行樣品處理，每組試驗平行測定三次，以平均回收率為指標(biāo)分析提取效果。

提取溫度的選擇：稱取0.2g試樣，加入20mL正己烷，分別于20℃、30℃和40℃超聲提取30min，進行樣品處理，每組試驗平行測定三次，測定平均回收率并分析提取效果。

1.2.6精密度及回收率實驗

為了驗證方法的準(zhǔn)確性和可靠性，準(zhǔn)確稱取2種樣品基質(zhì)各2份，進行樣品處理，照1.2.2檢測條件，分別在1.0mg/L和4.0mg/L兩個濃度下進行標(biāo)準(zhǔn)添加回收實驗，重復(fù)進樣3次；另取1.0mg/L和4.0mg/L混合標(biāo)準(zhǔn)溶液分別進行6次重復(fù)進樣，計算平均回收率和精密度。

1.3數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用origin 8.0及儀器配套的GCMS postrun analysis軟件。

2結(jié)果與討論

2.1色譜條件的選擇

2.1.1色譜柱的選擇

由于PAEs沸點較高，沸程較寬，程序升溫所需要的溫度較高。而色譜柱極性越強，能達到的溫度就越低。通過與Rxi?-5MS石英毛細管柱比較，用非極性Rxi?-1MS石英毛細管柱分離6種物質(zhì)能夠較早出峰，分離效果較好。因此，本實驗色譜柱選擇非極性Rxi?-1MS石英毛細管柱。

2.1.2特征離子的選擇

將6種PAEs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液通過全掃描(GC-MS/SCAN)得到總離子流圖(如圖1所示)，再根據(jù)質(zhì)譜圖中的碎片離子對樣品進行選擇離子監(jiān)測方式(SIM)掃描，采集離子見表1。通過SIM掃描，只對目標(biāo)物進行選擇性檢測，同時消除了基體干擾，提高了分析方法的靈敏度和選擇性。

圖1　6種PAEs的總離子流圖

組分保留時間/min定量離子(m/z)定性離子(m/z)DMP7.716377、79DEP8.6149177、176DBP11.114941、150DPP12.914943、150DHP15.014943、150DEHP17.6149167、57

2.1.3進樣口溫度的選擇

分別將進樣口溫度設(shè)為200℃、250℃、280℃和310℃進行試驗，由圖2可知，進樣口溫度為280℃和310℃時，6種物質(zhì)的峰面積均能達到最大，說明樣品在此溫度下均能完全氣化。為了避免溫度高造成進樣口隔墊損失，殘渣進入色譜柱污染樣品，故進樣口溫度設(shè)為280℃。

圖2　進樣口溫度對6種PAEs峰面積的影響

2.2提取條件的優(yōu)化

2.2.1提取溶劑的選擇

表2結(jié)果表明，以正己烷和乙酸乙酯為提取劑，平均回收率為94.1%～114%，而以無水乙醇和二氯甲烷為提取劑，平均回收率為111%～129%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于5%；且乙酸乙酯和二氯甲烷的提取溶液較渾濁。故選正己烷為最佳提取溶劑。

表2　不同溶劑提取6種PAEs的平均回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=3)

2.2.2提取時間的選擇

圖3結(jié)果表明，在20℃相同提取溫度的條件下，當(dāng)超聲提取20min時，6種PAEs的平均回收率為87%～94%，回收率略低；而超聲提取30min和40min時，平均回收率均在95%～109%之間?？赡苁怯捎陔S著提取時間的延長，目標(biāo)物質(zhì)能夠更充分提取，但是隨著超聲時間的延長水溫也會升高，水溫太高可能會導(dǎo)致樣品中其他成分溶出而干擾結(jié)果測定。故超聲時間選擇30min。

圖3　提取時間對6種PAEs回收率的影響

2.2.3提取溫度的選擇

圖4結(jié)果表明，在30min相同提取時間的條件下，當(dāng)提取溫度為20℃時，6種增塑劑的平均回收率在95%～108%之間；當(dāng)提取溫度為30℃和40℃時，其回收率在103%～113%之間。隨著溫度的升高，回收率略微升高，可能是由于樣品溶出的其他成分干擾目標(biāo)物的測定。故提取溫度選擇20℃或室溫。

圖4　提取溫度對6種PAEs回收率的影響

2.3線性關(guān)系及檢出限

按1.2.4繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果如表3所示，表明6種PAEs在0.5mg/L～8.0mg/L進樣范圍內(nèi)線性良好，相關(guān)系數(shù)均大于0.999，且其定性檢出限(LOD)在1.85μg/L～3.75μg/L之間，定量檢測限(LOQ)在6.16μg/L～12.5μg/L之間。

表3　6種PAEs的相關(guān)系數(shù)和檢出限

2.4回收率及精密度

回收率和精密度試驗見表4，結(jié)果表明，6種物質(zhì)的平均回收率在85.9%～108%之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)在1.22%～3.59%之間，因此本方法的精密度和準(zhǔn)確度均能滿足實驗室要求[13]。

表4　回收率和精密度試驗結(jié)果

2.5樣品測定

依據(jù)所建立的測定方法，對市場上流通的6種實際樣品進行測定，結(jié)果見表5。可以看出，6種食品包裝材料均能不同程度檢出兩種或三種增塑劑，且DBP和DEHP使用較為廣泛，說明DBP和DEHP在我國食品包裝塑料工業(yè)中使用較為廣泛[7，11]。

表5　實際樣品檢測結(jié)果

注：ND表示沒有檢出。

3結(jié)論

本文建立了超聲萃取-氣質(zhì)聯(lián)用法測定食品包裝材料中6種PAEs增塑劑的檢測方法，該方法樣品前處理操作簡便，SIM掃描有效消除基體干擾，線性良好(R2>0.999)，回收率在85.9%～108%之間，重復(fù)性試驗RSD均在5%以下，定性檢出限為1.85μg/L～3.75μg/L，定量檢出限為6.16μg/L～12.5μg/L，符合檢查要求。所建方法簡便、靈敏，為食品包裝材料中增塑劑的定性定量測定提供參考。

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*基金項目：山西省科技攻關(guān)(社會發(fā)展)項目(No.20100312038)

通訊作者：成斌，高級工程師，主要從事質(zhì)檢系統(tǒng)科技研發(fā)工作；E-mail：408621702@qq.com；Tel：13633454433

中圖分類號：O 656.31

Determination of 6 PAEs in Food Bags by Ultrasonic Extraction GC-MS

CHENG Bin

(Shanxi Academy of Product Quality Supervision and Inspection，Taiyuan 030012，Shanxi，China)

Abstract：A method of determination of 6 PAEs (DMP，DEP，DBP，DPP，DHP and DEHP) in plastic food bags by Ultrasonic Extraction GC-MS was developed. The pre-treatment method of samples and chromatographic conditions were optimized. The results indicated that the amount of PAEs extraction was largest when ultrasonic extracted by n-hexane for 30min at 20℃ or room temperature. Under the optimized condition，the values of LOD and LOQ were in the range of (1.85～3.75)μg/L and (6.16～12.5)μg/L with a good linearity (R2≥0.999)，respectively. The recoveries were ranged from 85.9% to 108%，and the relative standard deviations (RSDs) were ranged from 1.22% to 3.59%. The developed method is simple，accurate and rapid，and provides a reference for the determination of 6 PAEs in plastic food bags.

Key words：plasticizer，PAEs，ultrasonic extraction，GC-MS