液相色譜-串聯(lián)質譜法測定食品接觸材料中5種乙醇胺類化合物的遷移量

李慧勇，王海洋，熊小婷，譚建華，廖惠媚，賴紅霞，黃日林，李燕飛，陳意光

(廣州質量監(jiān)督檢測研究院 國家包裝產品質量監(jiān)督檢驗中心(廣州)，廣東 廣州 511447)

乙醇胺類化合物是一類重要的化工產品，其中乙醇胺(Monoethanolamine，MEA)、二乙醇胺(Diethanolamine，DEA)和三乙醇胺(Triethanolamine，TEA)總稱為乙醇胺，是氨基醇中最有實用價值的產品，占氨基醇總量的90%～95%[1]。N，N-二甲基乙醇胺(N，N-Dimethylethanolamine，DMEA)、N，N-二乙基乙醇胺(N，N-Diethylethanolamine，DEEA)為無色具有氨味的有機堿，在化工、醫(yī)藥等領域具有廣泛用途。乙醇胺類化合物被廣泛用作樹脂和橡膠的分散劑、改性劑、水泥增強劑、硫化氫吸收劑、化妝品增濕劑和乳化劑、涂料穩(wěn)定劑、燃油添加劑以及醫(yī)藥中間體等[2-3]，在現(xiàn)代化工生產中具有重要地位。然而，乙醇胺類化合物對人體健康具有一定的危害，長期過量接觸會引發(fā)皮炎和濕疹，甚至可能引起肝腎組織器官損傷[4-6]。乙醇胺類化合物作為添加劑應用于食品接觸材料生產時，可能殘留在產品中，并隨著與食品接觸的過程被人體攝入，對人體健康造成一定的傷害。我國最新發(fā)布的GB 9685-2016《食品安全國家標準 食品接觸材料及制品用添加劑使用標準》對各類型的食品接觸材料及制品中乙醇胺類化合物的限量要求作出了明確規(guī)定，其中食品接觸用涂料和涂層中MEA的特定遷移限量(SML)為0.05 mg/kg，DMEA的SML為18 mg/kg，DEEA的SML為0.05 mg/kg；在食品接觸用橡膠材料及制品中DEA的最大使用量和SML分別為5%和0.3 mg/kg，TEA的最大使用量和SML分別為5%和0.05 mg/kg；在食品接觸材料及制品用油墨中MEA的SML為0.05 mg/kg，DEEA的SML為0.05 mg/kg；在食品接觸材料及制品用粘合劑中DMEA的SML為18 mg/kg[7]。然而目前尚無相應的檢驗方法和標準，因此對食品接觸材料中乙醇胺類化合物遷移量的檢測方法進行研究具有重要意義。

目前，國內外對乙醇胺類化合物的檢測研究主要集中在化妝品、食品、水泥工業(yè)領域，測定方法主要有氣相色譜法[1-2，8]、氣相色譜-質譜法[3，5，9]、離子色譜法[4，10]、非水滴定法[11]、高效液相色譜法[6，12-13]。本研究首次建立了同時測定食品接觸材料中MEA、DEA、TEA、DMEA和DEEA 5種乙醇胺類化合物遷移量的液相色譜-串聯(lián)質譜方法，該方法操作簡單、高效靈敏、準確可靠，可滿足現(xiàn)行國標GB9685-2016[7]的相關限量要求，為該標準的實施提供了科學的檢驗依據(jù)。

1 實驗部分

1.1 儀器與裝置

Shimadzu-20A液相色譜儀(日本島津公司)；AB SCIEX Triple Quad 5500 三重四極桿質譜儀(配電噴霧離子源，美國AB SCIEX 公司)；恒溫烘箱(上海精宏實驗設備有限公司)；Milli-Q 超純水器(美國Millipore公司)；氮吹儀(上海安譜實驗科技股份有限公司)。

1.2 材料與試劑

乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、三乙醇胺(TEA)標準品純度≥99.0%，均為美國Chem Service公司產品；N，N-二甲基乙醇胺(DMEA)標準品(純度為99.7%，德國Dr．Ehrenstorfer GmbH)；N，N-二乙基乙醇胺(DEEA)標準品(純度為99.3%，美國Cato Research Chemicals 公司)；乙醇、乙酸、乙酸銨(分析純，廣州化學試劑廠)；乙腈(色譜純，德國Merck公司)；實驗用水為Milli-Q凈化系統(tǒng)處理后的超純水。

1.3 標準溶液的配制

分別準確稱取5種乙醇胺類化合物的標準品10 mg(精確至0.1 mg)，用水溶解并定容至10 mL棕色容量瓶中，配成質量濃度為1 000 mg/L的單標標準儲備液。移取5種乙醇胺類化合物的單標標準儲備液適量至10 mL棕色容量瓶中，加水稀釋定容至刻度，配制成MEA質量濃度為15.0 mg/L，DEA 為5.0 mg/L，TEA、DMEA、DEEA均為1.0 mg/L的混合標準中間溶液，4 ℃下避光儲存，使用時以相應的食品模擬物稀釋成所需濃度的標準工作溶液。

1.4 實驗條件

1.4.1色譜條件色譜柱：Waters ACQUITY UPLC BEH Amide(1.7 μm，50 mm×2.1 mm)；柱溫：35 ℃；流動相：5 mmol/L乙酸銨(A)-乙腈(B)，梯度洗脫程序：0～3 min，90%～80% B；3～5 min，80% B；5～6 min，80%～60% B；6～10 min，60%～90% B；流速：0.3 mL/min；進樣量2 μL。

1.4.2質譜條件離子源：電噴霧離子源；掃描模式：正離子掃描模式(ESI+)；監(jiān)測方式：多反應離子監(jiān)測(MRM)模式；離子源溫度：500 ℃；霧化氣壓力：0.38 MPa；氣簾氣壓力：0.28 MPa；電噴霧電壓：5 500 V；輔助氣壓力：0.38 MPa。5種乙醇胺類化合物的母離子、子離子、去簇電壓和碰撞能量見表1。

表1 5種乙醇胺類化合物的質譜參數(shù)Table 1 MS/MS parameters for 5 ethanolamine compounds

*quantitative ion

1.5 樣品前處理

1.5.1遷移試驗食品接觸材料試樣按照GB/T 31604.1-2015[14]和GB/T 5009.156-2016[15]進行遷移試驗，選取水、4%乙酸、10%乙醇、50%乙醇、95%乙醇作為食品模擬物，按每6 dm2加入1 L(或1 kg，液體模擬液按1 kg/L計)食品模擬物，或加入食品模擬物至容器最高處以下2 mm處(容器類產品)進行遷移試驗。

1.5.2浸泡液的處理遷移試驗所得4%乙酸浸泡液：取1 mL浸泡液，氮氣吹干后加1 mL水復溶，經0.22 μm濾膜過濾后，供LC-MS/MS 測定；其他浸泡液：取1 mL 浸泡液經0.22 μm 濾膜過濾后，直接進行LC-MS/MS 測定。

圖1 5種乙醇胺類化合物的色譜圖Fig.1 Chromatograms of 5 ethanlamine compounds

2 結果與討論

2.1 色譜柱的選擇

考察了C18柱、氨基柱、HILIC柱3類色譜柱對乙醇胺類化合物的分離效果。分別采用Kinetex C18(100 mm×4.6 mm，2.6 μm)、ACQUITY UPLC BEH C18(50 mm×2.1 mm，1.7 μm)、ACQUITY UPLC BEH-HILIC(50 mm×2.1 mm，1.7 μm)、ACQUITY UPLC BEH-Amide(50 mm×2.1 mm，1.7 μm)4種色譜柱對乙醇胺類化合物進行分離，結果表明，乙醇胺類化合物在兩種C18柱上幾乎無保留，其原因可能是乙醇胺類化合物具有較強極性，與C18固定相的相互作用較弱；在HILIC柱上雖具有一定的保留效果，但色譜峰形較差，且分離效果不佳；而在氨基柱上5種乙醇胺類化合物具有良好的保留，且峰形較好，其原因可能是乙醇胺類化合物與氨基柱上的亞乙基雜化顆粒(BEH)技術鍵合的酰胺基團之間產生相互作用力，增強了保留。因此本研究選擇氨基柱作為色譜柱。

2.2 流動相的選擇

根據(jù)乙醇胺類化合物的特性及氨基柱的特點，本研究對比考察了乙腈-水和乙腈-乙酸銨溶液作為流動相的分離效果。結果表明，采用乙腈-乙酸銨體系具有較好的色譜峰形。進一步對比分析了不同濃度(0.5～20 mmol/L)乙酸銨溶液對分離效果的影響，發(fā)現(xiàn)以乙腈-5 mmol/L乙酸銨溶液作為流動相時，5種乙醇胺類化合物具有更好的色譜峰形和質譜響應，因此本研究選擇乙腈-5 mmol/L乙酸銨溶液作為流動相。在優(yōu)化條件下，5種乙醇胺類化合物的MRM色譜圖見圖1。

2.3 前處理條件的優(yōu)化

本文在實驗過程中發(fā)現(xiàn)：4%乙酸浸泡液直接上機測試會使化合物的出峰時間偏移，峰形變差，而水、10%乙醇、50%乙醇浸泡液的保留時間比較穩(wěn)定。這可能是由于在酸性環(huán)境中，以BEH技術鍵合酰胺基團為填料的氨基柱對乙醇胺類化合物比較敏感，容易出現(xiàn)溶劑峰，導致化合物出峰時間改變。而對4%乙酸浸泡液采用氮氣吹干加水復溶進行前處理后，可得到穩(wěn)定的色譜圖，有效解決了該問題。

2.4 線性關系與檢出限

用水稀釋“1.3”配制的標準中間液，分別配制成MEA質量濃度為15.0～750.0 μg/L，DEA為5～250.0 μg/L，TEA、DMEA、DEEA為1.0～50.0 μg/L的系列混合標準工作溶液，在優(yōu)化條件下依次進樣測試。以各化合物的質量濃度為橫坐標(x)，相應的峰面積(y)為縱坐標繪制標準工作曲線，5種乙醇胺類化合物的線性范圍、線性方程、相關系數(shù)、檢出限和定量下限見表2。由表2可知，5種乙醇胺類化合物的線性關系良好(r>0.997)，檢出限(S/N=3)為0.3～5.0 μg/kg，定量下限(S/N=10)為1.0～15.0 μg/kg，遠低于GB 9685-2016的限量要求(0.05～18 mg/kg)，可滿足相關檢測需要。

表2 5種乙醇胺類化合物的線性方程、線性范圍、相關系數(shù)、檢出限和定量下限Table 2 Linear equations，linear ranges，correlation coefficients(r)，LODs and LOQs of 5 ethanolamine compounds

2.5 回收率與精密度

取不含該5種乙醇胺類化合物的樣品，分別采用水、4%乙酸、10%乙醇、50%乙醇和95%乙醇為食品模擬物，按“1.5”步驟進行遷移試驗，分別向其中加入3個不同添加水平的5種混合標準溶液進行加標回收試驗。每個添加水平平行測定6次，結果見表3。由表3可知，5種乙醇胺類化合物在5種食品模擬物中的回收率為 90.2%～118%，相對標準偏差(RSD)為0.5%～8.8%，表明該方法具有良好的準確度和精密度，可滿足相關定量分析要求。

表 3 5種乙醇胺類化合物的回收率及相對標準偏差(n=6)Table 3 Recoveries and relative standard deviations(RSDs) of 5 ethanolamine compounds(n=6) /%

2.6 實際樣品分析

根據(jù)GB 9685-2016[7]中5種乙醇胺類化合物在不同材質的分布情況，隨機選取15份樣品(樣品類型包含塑料制品、易拉罐內涂層、橡膠制品)進行測定，結果顯示，3份易拉罐內涂層和1份橡膠制品中檢出DMEA，其遷移量為1.0 ～13.9 μg/kg，1份橡膠制品中檢出DEA，其遷移量為5.7 μg/kg，但均低于GB 9685-2016的限量值18 mg/kg(DMEA，SML)和0.3 mg/kg(DEA，SML)，實際樣品的譜圖見圖2。

3 結 論

本文建立了一種同時測定食品接觸材料中5種乙醇胺類化合物遷移量的液相色譜-串聯(lián)質譜分析方法。該方法以氨基柱為分離色譜柱，乙腈-5 mmol/L乙酸銨溶液為流動相，在優(yōu)化條件下實現(xiàn)了5種乙醇胺類化合物的完全分離，解決了該類化合物在普通反相色譜柱上保留差以及峰拖尾的問題；同時對不同食品模擬物浸泡液的前處理方法進行了優(yōu)化。方法簡單、準確、靈敏，已成功應用于食品接觸材料中乙醇胺類化合物特定遷移量的檢測。本方法能滿足現(xiàn)行國標GB9685-2016的相關限量要求，為該標準的實施提供了科學有效的檢驗依據(jù)。