基于GC/MS聯(lián)用的六種鄰苯二甲酸酯類塑化劑檢測探討

周文清+趙萬瑩

摘要： 鄰苯二甲酸酯類作為塑化劑中的重要組成，其廣泛存在于玩具、塑料包裝、壁紙、食品外包裝盒、醫(yī)用血袋、個人護理等多種產品之中，然而有研究表明其對人體生殖發(fā)育及神經系統(tǒng)發(fā)育有一定的影響。本文結合PAEs 的毒性，就煙草盒包裝紙中的鄰苯二甲酸酯類塑化劑提出一種氣相色譜-質譜聯(lián)用檢測方法（GC/MS），通過檢測發(fā)現(xiàn)，在檢出的質量樣品中主要包括DIBP，DBP和DEHP等塑化劑，該方法適用于檢測紙質包裝盒中6種PAEs含量，并能夠適應大規(guī)模樣品的快速分析要求。

Abstract： As an important component of phthalate plasticizer， phthalate widely exists in toys， plastic packaging， wallpaper， food packaging box， medical blood bag， personal care and other products. However， studies have indicated that it has a certain effect on the development of the human body and the nervous system. According to the toxicity of PAEs， the GC/MS detection method for the phthalate plasticizer in packing paper of tobacco box is proposed. Through the detection， it is found that the quality samples mainly include DIBP， DBP， DEHP and other plasticizer. This method can be used to detect the content of 6 kinds of PAEs in the paper packaging box， and can adapt to the requirement of the rapid analysis of large scale samples.

關鍵詞： 氣相色譜/質譜；塑化劑；鄰苯二甲酸酯類；紙質包裝盒

Key words： gas chromatography/ spectrometry；plasticizer；phthalate；paper packing box

中圖分類號：R122.1+1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）29-0122-03

0 引言

鄰苯二甲酸酯類作為塑化劑的重要組成，其廣泛存在于塑料、包裝紙張、醫(yī)用血袋、個人護理等多種產品之中，然而有研究表明其對人體生殖發(fā)育及神經系統(tǒng)發(fā)育有一定的影響。近年來，各個行業(yè)加強對塑化劑的檢測，結合PAEs的毒性，就煙草合包裝紙中的鄰苯二甲酸酯類塑化劑提出一種氣相色譜-質譜聯(lián)用檢測方法（GC/MS），通過檢測發(fā)現(xiàn)，在檢出的質量樣品中主要包括DIBP，DBP和DEHP等塑化劑，同時在紙質包裝盒中的含量都低于100mg/kg，個別品種的樣品稍高，達到300mg/kg。該方法適用于檢測紙質包裝盒中76種PAEs含量，并能夠適應大規(guī)模樣品的快速分析要求。

1 塑化劑概述

1.1 塑化劑及結構

塑化劑，又被稱為增塑劑，是一類常用的高分子材料助劑，可增加塑料的柔韌性和強度，被廣泛用于塑料制品、化妝品、清潔劑、混凝土以及水泥等材料中。塑化劑的種類繁多，多達百余種。隨著聚氯乙烯的工業(yè)化生產，鄰苯二甲酸酯（PAEs）類塑化劑得到了廣泛的應用，成為最常用的一類塑化劑，約占塑化劑總量的80%左右。

PAEs類塑化劑具有很好的防水性和防油性。該類化合物常溫下為無色粘稠的油狀液體，水溶性差，易溶于甲醇、乙醇以及乙醚等有機溶劑，常溫下蒸汽壓較低，不易揮發(fā)。PAEs用作塑料增塑劑時，一般是指鄰苯二甲酸與含有 1～15個碳的醇形成的酯。PAEs通常是由萘和鄰二甲苯氧化生成鄰苯二甲酸酐，然后再與不同的醇酯化形成相應的酯或酯的混合化合物。PAEs的基本結構通式見圖1。

1.2 PAEs毒性

①生殖發(fā)育毒性。

低分子量PAEs：有資料顯示，DEHP幾乎不會對絨猴造成影響，但DEHP對雄鼠存在很大的影響，具體表現(xiàn)在使雄鼠睪丸萎縮，睪丸組織病理改變，精子量減少，睪酮水平異常，研究法發(fā)現(xiàn)DEHP對雄鼠的精子具有巨大不利影響，能夠嚴重影響大鼠成年后性行為。Lee等用含DBP的飼料喂養(yǎng)雌性小鼠，直到小鼠長成可以生育的大雌鼠，檢查大雌鼠發(fā)現(xiàn)這些被含DBP的飼料喂養(yǎng)大的雌鼠乳腺存在明顯缺陷，且生殖細胞比正常長大的雌鼠要少，同時這些大雌鼠生育的幼鼠也存在一定缺陷，比如肛門生殖器較正常幼鼠短等。基于此為了有效控制生殖發(fā)育毒性，有關部門對上述兩種PAEs制定的TDI（人體每日耐受攝入量）進行了規(guī)定，分別是0.05以及0.01（mg/（kgd）），在該范圍內毒性對幼鼠的生殖毒性作用明顯，但幾乎不會對大鼠產生生殖毒性作用。

長久以來很多相關學者都在進行有關PAEs毒性的人群流行病學研究。Swan，Marsee等研究發(fā)現(xiàn)影響肛門生殖器距離的因素有很多，比如鄰苯二甲酸丁芐酯（BBzP）、鄰苯二甲酸二乙酯（DEP）、母體尿液DBP、DEHP等，這些因素在男性試驗體內一旦處于異常情況，就會影響到男性的生殖發(fā)育，這項研究對于推進流行病學具有重大意義，但同時我們也發(fā)現(xiàn)關于PAEs毒性的研究多集中在男性生殖發(fā)育方面，關于其對女性生殖發(fā)育影響的研究少之又少，并且僅有的關于PAEs毒性對女性生殖發(fā)育影響的研究也存在爭議，Cobellis和Reddy等研究者認為PAEs毒性對女性生殖發(fā)育存在一定影響，而另有研究者認為PAEs毒性對女性生殖發(fā)育功能的影響較小，目前尚無定論。

②致癌性。

研究顯示，某些PAEs可能會引起嚙齒類動物肝臟過氧化物酶體的增生，增生可能體現(xiàn)在體積方面，也可能體現(xiàn)在數(shù)量方面，最終可導致肝癌PAEs對肝臟致癌過程與過氧化物酶增殖物激活受體（PPARalpha）的調節(jié)相關，但目前與此相關的研究還不是很多，并不能肯定PAEs一定會致癌。

③其他毒性。

除了上述PAEs的毒性之外，PAEs存在于生物體神經系統(tǒng)中存在一些弊端，比如可能會削弱大鼠可逆記憶，為了驗證該結果是否正確，相關專家在嚙齒類動物身上做了很多試驗，但結果發(fā)現(xiàn)每個物種表現(xiàn)的差異很大，總體而言動物實驗顯示DEHP的急性毒性較低，截至目前，人群中也沒有發(fā)現(xiàn)因攝入鄰苯二甲酸酯類物質而出現(xiàn)急性中毒癥狀的患者。有研究發(fā)現(xiàn)，PAEs可能會對兒童神經系統(tǒng)存在一定不利影響，同時還可能會增加兒童哮喘發(fā)病率等。

2 材料與方法

2.1 實驗材料和儀器

本文抽樣選擇來自2014年食品與藥品監(jiān)督總局接收的委托檢測的食品樣品外包裝盒1200個。

實驗儀器選擇Agilent7890A/5975C氣 相 色 譜/質 譜 聯(lián) 用 儀（美 國Agilent公 司）；CP224S電 子 天 平；昆山舒美KQ-700DB臺式數(shù)控超聲波清洗器。

2.2 實驗方法

以正己烷為溶劑，配制濃度為10mg/mL的IS溶液。

取一定量裁剪后的樣品稱量，精確至0.1mg，并用剪刀將樣品剪成不大于0.5cm×0.5cm的碎片，將碎片置于100mL具塞三角瓶中；加入20mL水，浸潤20min；然后加入20mL無水乙醇和50μLIS溶液，超聲萃取30min；靜置，待萃取液冷卻至室溫后，取2mL上層清液置于25mL具塞三角瓶中，加入5mL正己烷，在振蕩器上以200r/min的轉速振蕩10min，靜置，取上清液進行GC/MS分析。

采用內標法定量。

3 實驗結果分析

3.1 不同裁剪尺寸對萃取效率的影響

為了增加萃取溶劑與樣品的接觸面積，采取將待測紙樣品剪碎的預處理方法，結果（表1）表明：對樣品進行裁剪處理可以顯著提高待測樣品中PAEs的萃取效率，且裁切尺寸越小，萃取效率越高，綜合考慮萃取效率及操作的方便性，實驗選取不大于0.5cm ×0.5cm的裁剪尺寸。

3.2 不同萃取溶劑選擇

采用不同的萃取溶劑萃取PAEs結果存在一定差異，采用異丙醇直接超聲萃取時，有機溶劑能夠直接萃取復合印刷類型紙，但效率不高；對不含油脂固體樣品萃取前先加一定量的水浸潤樣品，如此能夠將復合印刷類包裝紙層與層之間分離，大大提高萃取效率，且萃取質量更佳。結果表明：本萃取體系的PAEs萃取效率比單純采用有機溶劑直接萃取提高了10%～20%；乙醇和異丙醇2種有機溶劑對PAEs的萃取效率基本無差異，考慮到安全性和成本，實驗選取乙醇作為萃取用有機溶劑。

實驗發(fā)現(xiàn)，乙醇能夠將附著在包裝紙上的油墨中的顏料萃取下來，但由于部分樣品的萃取液會出現(xiàn)渾濁狀態(tài)，不利于測定，為此應采取有效措施處理渾濁的萃取液，常用的措施是采取有機濾膜過濾除雜，但這種方式只能澄清萃取液，無法消除顏色。而顏料可能會對GC/MS系統(tǒng)造成一些傷害，影響到最終的測定結果的準確度和公信力。為解決上述問題，實驗將不同體積的正己烷加入到2mL水/乙醇的超聲萃取溶液中，通過液液萃取將PAEs從水/乙醇中萃取到有機相中，從而實現(xiàn)對萃取液的凈化除雜作用，得到的正己烷層澄清、無色，水相層渾濁或有一定的顏色。具體不同體積正己烷的萃取回收率如表2所示。

3.3 檢測方法的選擇及優(yōu)化

PAEs的分離檢測可選用氣相色譜（配FID檢測器）和GC/MS兩種方法，但由于FID檢測器無法檢測成分的結構信息，只能依靠保留時間定性，很容易造成假陽性，但GC/MS檢測方法不存在上述問題，它能夠給出定性信息，具有更強的選擇性，因此本實驗采用的就是這種檢測方法。實驗參考GB/T21911—2008的方法，選用HP-5MS作為分離分析用色譜柱，但在程序升溫時，延長了280℃下的保持時間，以便將一些高沸點的雜質趕出色譜柱。PAEs標準溶液及實際樣品溶液的總離子流色譜圖（TIC）分別見圖2和圖3。

3.4 樣品結果測定

采用本方法一共檢測了一千二百個外包裝紙盒樣品的PAEs含量，結果顯示：18種PAEs中只檢測出了三種，即DIBP、DBP、DEHP，其余15種都沒有被檢測出來；只有較少的樣品（約95.7%）檢測出了PAEs，98.9%的檢出數(shù)據在100mg/kg以下，即使是含量比較的高的少數(shù)樣品，其最高含量也沒有超過300mg/kg，這說明在卷煙行業(yè)中PAEs類增塑劑的使用是符合要求的。

4 結語

把外包裝紙盒剪碎，然后將其用水浸潤，加入乙醇和內標物，超聲提取后，提取液經正己烷液液萃取，建立了紙張中6種PAEs的GC/MS同時測定方法。該方法不僅將復合印刷類型的紙張中PAEs的萃取效率提高了，還把大部分油墨雜質留在水相中，色譜雜峰較少；方法的回收率在86.3%～109.8%之間，相對標準偏差（RSD）<10.0%。該法可用于復合印刷的外包裝紙中PAEs含量的檢測。

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