高效液相色譜內(nèi)標法檢測塑料中芥酸酰胺

(山東省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗研究院 國家包裝產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心(濟南)， 濟南 250102)

薄膜在生產(chǎn)過程中存在著開口性差，薄膜不易分開的問題[1，2]，芥酸酰胺作為聚乙烯、聚丙烯等塑料的加工助劑[3]，具有優(yōu)良的爽滑性和防粘連性能。將芥酸酰胺加入聚烯烴膜中，降低了聚合物表面的摩擦系數(shù)，使聚合物和設(shè)備、聚合物與聚合物間的摩擦力和附著力減小，提高了生產(chǎn)效率、減少浪費，使產(chǎn)品質(zhì)量得到大副提升，而且最終產(chǎn)品的機械性能和視覺效果都沒有較大的改變。由于芥酸酰胺在產(chǎn)品成型后持續(xù)遷移，在產(chǎn)品表面形成一層薄膜，過量的芥酸酰胺會阻礙或干擾有特殊性能要求的薄膜，如可印刷性和清晰度。芥酸酰胺本身沒有毒性，國外已允許其用于食品包裝材料中，國內(nèi)沒有明確的限量要求。芥酸酰胺在產(chǎn)品中的質(zhì)量分數(shù)一般在 0.1%左右[4]。食品接觸材料在存放食品和加熱過程中，由于芥酸酰胺的溶解、分子熱運動可能給食品帶來一定的安全隱患，而其降解作用會直接或間接會促使有色化合物的形成[5]，形成有害物質(zhì)。

國內(nèi)外檢測芥酸酰胺的方法有：氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)、紅外光譜法(FTIR)、高效液相色譜法(HPLC)等。王旖旎[6]采用GC-MS對芥酸酰胺含量、向食品模擬物的遷移及安全風險性進行了研究。房寧[7]用三氟乙酸酐衍生，凈化、濃縮的方法處理樣品，通過GC-MS檢測食品接觸材料中芥酸酰胺的遷移量。Garrido-López[8]采用異丙醇(105℃，16min，兩次)提取聚乙烯薄膜中的芥酸酰胺，通過氣相色譜-火焰離子化檢測器(GC-FID)測定芥酸酰胺的含量。Rawls A S[9]采用氣相色譜法進行定量分析，表明芥酸酰胺表面濃度隨著初始加入量的增加而增加，表面濃度隨著厚度的增加而增加。陳民助[10]采用FTIR(KBr壓片)紅外定性定量分析芥酸酰胺的含量，結(jié)果表明樣品研磨均勻度、制樣重復(fù)性、儀器穩(wěn)定性是定量的關(guān)鍵。Dulal N[11]研究了芥酸酰胺在高密度聚乙烯瓶蓋中的遷移與性能，指出芥酸酰胺的性能取決于其在聚乙烯表面的數(shù)量、分布和一致性，通過FTIR檢測發(fā)現(xiàn)芥酸酰胺在38℃存儲120h后性能最佳。朱麗嫻[12]利用HPLC檢測經(jīng)二甲苯溶解聚乙烯提取的芥酸酰胺，該方法具有較好的穩(wěn)定性和靈敏度。通過比較這幾種檢驗方法，采用GC-MS直接測定芥酸酰胺含量時濃度下限較高；采用FTIR定量分析芥酸酰胺含量時誤差較大；采用HPLC檢測芥酸酰胺含量時，紫外檢測器吸收弱、檢測靈敏度低[13]。參照各方法特點，本實驗將采高效液相色譜內(nèi)標法定量測定對鋁聚丙烯薄膜中芥酸酰胺的含量。

1 實驗

1.1 主要實驗試劑與儀器

試劑：芥酸酰胺標準品(純度>98%，上海安普科學儀器有限公司)；2(2′-羥基-5′-甲基苯基)苯并三唑 (Tinuvin P)(上海安普科學儀器有限公司)；二氯甲烷(分析純，科密歐)；環(huán)己烷(分析純，科密歐)；異丙醇(色譜純，沃凱)；乙腈(色譜純，F(xiàn)isher)；甲醇(色譜純，F(xiàn)isher)；二甲苯(分析純，科密歐)。

儀器：高效液相色譜儀Waters 2695配紫外檢測器；回流萃取攪拌裝置,如圖1所示；分析天平(METTLER TOLEDO，型號ME204，精度0.1mg)。

HPLC色譜條件：色譜柱C18，5μm，150mm×4.6mm；流動相：V乙腈∶V水=95∶5；流速：1mL/min；柱溫：30℃；檢測器：紫外檢測器，波長202nm；進樣量：10μL；運行時間12min。試驗樣品：鍍鋁聚丙烯薄膜(厚度80.1μm)。

圖1 回流萃取裝置

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗溶液的配制

(1)標準儲備液：芥酸酰胺(1000mg/L) 準確稱取0.1g(精確至0.1mg)芥酸酰胺標準品，加入異丙醇使其溶解，完全溶解后，冷卻至室溫，轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶中定容。Tinuvin P(518mg/L) 準確稱取518mg (精確至0.1mg)Tinuvin P，加入異丙醇使其溶解，完全溶解后，冷卻至室溫，轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶中定容。標準儲備液置于4℃冰箱中保存。

(2)標準工作溶液：分別于5只100mL容量瓶中加入2mL、5mL、10mL、20mL、25mL芥酸酰胺標準儲備液，再分別加入10mL Tinuvin P，用異丙醇定容。芥酸酰胺標準濃度分別為20mg/L、50mg/L、100mg/L、200mg/L、250mg/L，內(nèi)標Tinuvin P的濃度均為51.8mg/L。(由于所測試樣芥酸酰胺濃度較高，所以配制的該濃度梯度標準溶液)

(3)含內(nèi)標物的二氯甲烷/環(huán)己烷樣品提取溶劑：配制二氯甲烷與環(huán)己烷體積比為75/25，含內(nèi)標物Tinuvin P的濃度為51.8mg/L的溶液[10]。

1.2.2 樣品提取方法

用剪刀將試樣剪成粒徑小于1mm×1mm的小片進行稱量。盡可能縮短接觸時間，避免芥酸酰胺降解。稱取試樣5g±0.01g于125mL平底燒瓶中，加入磁力攪拌棒，用移液管加入50.0mL含內(nèi)標物的二氯甲烷/環(huán)己烷混合試劑，用回流萃取裝置攪拌回流下煮沸90min。將平底燒瓶連帶冷凝管從加熱板移開，將溶液冷卻至室溫。用注射器吸取萃取液，經(jīng)過濾后注射到樣品瓶中。

2 結(jié)果與討論

2.1 標準曲線

選取芥酸酰胺20mg/L、50mg/L、100mg/L、200mg/L、250mg/L 5個濃度(X)為橫坐標，Tinuvin P作內(nèi)標，色譜峰峰面積(Y)為縱坐標建立標準曲線，以峰面積內(nèi)標法定量。線性方程為Y=0.0874X+0.0671，相關(guān)系數(shù)R=0.9998，芥酸酰胺平均保留時間為9.2min，Tinuvin P保留時間為3.5min，如圖2所示。逐步稀釋芥酸酰胺溶液濃度并上機檢測，當芥酸酰胺的色譜峰高是基線噪音高3倍即信噪比為3和10倍即信噪比為10時[12]，分別得到該方法的檢出限0.2mg/L，定量限1mg/L。

圖2 芥酸酰胺(100mg/L)的液相色譜圖

2.2 試樣中芥酸酰胺的含量

使用上述方法對樣品鍍鋁聚丙烯薄膜進行前處理和含量的測定，重復(fù)進樣兩次，測得芥酸酰胺含量為55.1mg/kg、56.5mg/kg。因為芥酸酰胺分子結(jié)構(gòu)中含有極性的酰胺基，二氯甲烷/環(huán)己烷是有毒、易燃試劑，試驗同時采用極性較強的甲醇替代二氯甲烷/環(huán)己烷提取鍍鋁聚丙烯塑料中芥酸酰胺，通過回流萃取后，試驗得到芥酸酰胺含量為18.04 mg/kg、19.61 mg/kg，用甲醇作提取液效果很不理想。有文獻[12]指出用二甲苯溶解PE薄膜的方法提取芥酸酰胺，處理該樣品進行試驗，內(nèi)標物Tinuvin P峰被雜質(zhì)峰掩蓋，而且無法分離出芥酸酰胺，芥酸酰胺較溶劑峰響應(yīng)值很低，如圖3所示。所以，對于鍍鋁聚丙烯薄膜，用二氯甲烷/環(huán)己烷回流萃取提取芥酸酰胺是一種可行的方法。

圖3 二甲苯提取芥酸酰胺的液相色譜圖

2.3 方法的回收率和相對標準偏差

取空白鍍鋁聚丙烯薄膜進行加標回收試驗，參照1.2.2樣品提取方法，芥酸酰胺的加標量分別是25mg/L和75mg/L，回流提取后，進行檢測。每個濃度做6個平行，計算加標回收率和相對標準偏差，相對標準偏差由6個平行測試結(jié)果計算得到。方法的加標回收率和相對標準偏差見表1，試驗所得加標回收率在98.56%～103.17%之間，相對標準偏差在0.4%～1.4%之間，符合試驗要求[15]。

表1 加標回收率和相對標準偏差

2.4 對標準GB/T 25277—2010的修訂補充及對芥酸酰胺檢測標準的現(xiàn)狀分析

參照GB/T 25277—2010，采用響應(yīng)因子計算樣品中芥酸酰胺的含量，以100mg/L計算的響應(yīng)因子fi=12.51，測得的加標濃度25mg/L，75mg/L芥酸酰胺含量分別為24.21mg/L、76.77mg/L，偏差為-3.16%～2.36%，而內(nèi)標法濃度為24.48mg/L、77.53mg/L，偏差為-2.08%～3.37%，均符合要求[11]；從偏差范圍上看，內(nèi)標法優(yōu)于響應(yīng)因子法。GB/T 25277-2010中沒有指明其方法的精密度和偏差，該方法檢出限0.2mg/L，定量限1mg/L，檢測方法回收率在98.56%～103.17%之間，相對標準偏差在0.4%～1.4%之間。

目前檢測芥酸酰胺的方法標準有GB/T 25277—2010、SN/T 1540.1—2014、SN/T 1540.2—2005，這幾個標準內(nèi)容相近，維度不同，反應(yīng)出我國標準劃分不合理、重復(fù)交叉的現(xiàn)狀。不同組織標準化相互融合，標準逐步趨同，發(fā)展包容性更強的質(zhì)量安全檢驗檢測標準是未來的發(fā)展趨勢，標準化助推高質(zhì)量的發(fā)展。

3 結(jié)論

通過高效液相色譜內(nèi)標法檢測薄膜中芥酸酰胺的含量，檢出限0.2mg/L，定量限1mg/L，具有較好的穩(wěn)定性和靈敏度。對鍍鋁聚丙烯薄膜，二氯甲烷/環(huán)己烷的提取效果優(yōu)于甲醇和二甲苯。從計算結(jié)果上，內(nèi)標法優(yōu)于標準中用響應(yīng)因子計算的含量。通過對比幾個芥酸酰胺檢測標準，反應(yīng)出我國標準重復(fù)交叉，發(fā)展包容性更強的質(zhì)量安全檢驗檢測標準是未來的發(fā)展趨勢。