氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定食用油中兩種非鄰苯二甲酸酯類增塑劑

侯 靖, 劉夢婷, 李首道, 陳 丹, 管卓龍, 盧躍鵬

(武漢食品化妝品檢驗(yàn)所, 湖北 武漢 430012)

增塑劑是一種在塑料制品生產(chǎn)過程中廣泛使用的助劑,能增加塑料制品的柔韌性,使其易于加工,常見的增塑劑主要為鄰苯二甲酸酯類。增塑劑與塑料之間并不形成共價(jià)鍵,因而隨著時(shí)間的推移,很容易從塑料制品里析出。因增塑劑具有良好的脂溶性,食用油更加容易受到增塑劑的污染。根據(jù)文獻(xiàn)[1-4]報(bào)道,多地的食用油中鄰苯二甲酸酯類增塑劑的檢出率均較高。污染來源可能為油料作物種植過程中引入[5],或者食用油生產(chǎn)過程中通過與塑料制品接觸引入[6]。

鄰苯二甲酸酯類增塑劑具有類雌激素作用,干擾人體的內(nèi)分泌,與男性不育[7]、女性稽留流產(chǎn)[8]以及女童性早熟[9]均有關(guān)系。歐盟指令2007/19/EC與我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB 9685-2016中規(guī)定的鄰苯二甲酸酯類增塑劑均不得用于生產(chǎn)接觸脂肪性食品的材料或制品。作為鄰苯二甲酸酯類增塑劑的替代品,對苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHT)和偏苯三甲酸三(2-乙基己基)酯(TEHTM)越來越受到重視?，F(xiàn)有的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)[10,11]未發(fā)現(xiàn)對苯二甲酸二(2-乙基己基)酯有明顯的致癌和影響生育的作用,但尚缺乏對人體影響的數(shù)據(jù)。有實(shí)驗(yàn)[12]表明偏苯三甲酸三(2-乙基己基)酯可影響細(xì)胞周期、代謝過程和氧化活性,從而產(chǎn)生肝毒性。塑料中的對苯二甲酸二(2-乙基己基)酯[13]和偏苯三甲酸三(2-乙基己基)酯[14]在脂溶性溶劑中均能析出,故食用油中被污染的可能性較大,需要進(jìn)行關(guān)注。

現(xiàn)已報(bào)道的對苯二甲酸二(2-乙基己基)酯和偏苯三甲酸三(2-乙基己基)酯的檢測方法主要應(yīng)用對象是體液[15]和模擬浸出物[16,17],食品中報(bào)道[18-24]較多的是針對鄰苯二甲酸酯類增塑劑的檢測,缺少非鄰苯二甲酸酯類增塑劑的檢測方法。食品中鄰苯二甲酸酯類物質(zhì)的檢測主要是氣相色譜-質(zhì)譜和氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀技術(shù),也有報(bào)道使用高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)[18]和超臨界流體色譜技術(shù)[19]進(jìn)行檢測。不含油脂的樣品前處理多使用正己烷進(jìn)行提取[20],因鄰苯二甲酸酯類增塑劑脂溶性較強(qiáng),使得含油脂的樣品前處理變的較為復(fù)雜。食用油中鄰苯二甲酸酯的檢測早期普遍使用凝膠柱色譜(GPC)進(jìn)行前處理[21],但是該方法較為費(fèi)時(shí),溶劑消耗量大,同時(shí)因?yàn)橄疵撊軇┳罱K濃縮幾十甚至上百倍,使溶劑中的增塑劑本底被富集,從而影響檢驗(yàn)。近幾年較常使用的前處理方法為乙腈提取,固相萃取法[22,23]或分散固相萃取法[24]凈化,需要注意的是,凈化耗材有引入增塑劑的可能,需要對每批凈化耗材的本底進(jìn)行考察。另外,如氣液微萃取[25]等新的前處理技術(shù)近些年也被報(bào)道,雖然前處理過程大大簡化,但因需要使用特殊裝置,短時(shí)間內(nèi)難以普及。本文報(bào)道一種使用氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜測定食用油中對苯二甲酸二(2-乙基己基)酯和偏苯三甲酸三(2-乙基己基)酯的方法,方法前處理簡便、靈敏度高,可以為食品生產(chǎn)質(zhì)量控制以及食品安全風(fēng)險(xiǎn)評估提供技術(shù)支持。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器、試劑與材料

TSQ 8000 Evo氣相色譜-三重四極桿質(zhì)譜聯(lián)用儀(美國Thermo Fisher公司);hp-5MS毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)(美國Agilent公司); Vortex-Genie 2渦旋混勻器(美國Scientific Industries公司);超聲波清洗器(英國Prima公司); Allegra X-15R臺式冷凍離心機(jī)(美國Beckman公司);玻璃離心管(使用前用超純水洗凈,并于250 ℃下烘烤2 h,冷卻后使用)。

對苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(純度98.2%,德國Dr.Ehrenstorfer公司);偏苯三甲酸三(2-乙基己基)酯(純度98%,加拿大TRC公司);乙腈(色譜純,德國Merck公司);中性氧化鋁(國藥集團(tuán)); C18粉末、N-丙基乙二胺(PSA)粉末(CNW公司); 硅膠基鍵合氧化鋯(Z-sep粉末)(美國Supelco公司);食用大豆油(購于武漢市場)。

1.2 樣品前處理

準(zhǔn)確稱取0.5 g食用大豆油樣品于玻璃離心管中,加入5 mL乙腈,渦旋混勻,超聲提取15 min,在4 ℃以3 000 r/min的速度冷凍離心5 min,上層清液轉(zhuǎn)移至另一干凈玻璃離心管中。再加入5 mL乙腈,重復(fù)提取一次,合并兩次提取液。將兩次提取液混合均勻,于-20 ℃條件下冷凍2 h,取出后立即在4 ℃以3 000 r/min的速度冷凍離心5 min,移取適量上清液于玻璃進(jìn)樣小瓶中,上機(jī)分析。

1.3 校準(zhǔn)溶液的配制

準(zhǔn)確稱取標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)各10.00 mg,用乙腈定容至100 mL,得質(zhì)量濃度為100 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。

準(zhǔn)確移取5 mL標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液,用乙腈定容至100 mL,得質(zhì)量濃度為5 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)中間溶液。移取10～1 000 μL的標(biāo)準(zhǔn)中間溶液至盛有0.5 g空白樣品的玻璃離心管內(nèi),得質(zhì)量濃度為0.1～10.0 mg/kg空白加標(biāo)樣品,按1.2節(jié)方法進(jìn)行前處理,得標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

1.4 分析條件

1.4.1色譜條件

色譜柱為hp-5MS毛細(xì)管柱;載氣為氦氣(純度大于99.999%);載氣流速為1.2 mL/min;進(jìn)樣口溫度為300 ℃,不分流進(jìn)樣,進(jìn)樣量為1 μL;升溫程序?yàn)?0 ℃保持1.0 min,以40 ℃/min升溫至220 ℃,保持1.0 min,再以10 ℃/min升溫至300 ℃,保持6.0 min。

1.4.2質(zhì)譜條件

離子源為電子轟擊離子源(EI);離子源溫度為280 ℃;接口溫度為300 ℃;采用選擇反應(yīng)監(jiān)測(SRM)模式,離子對參數(shù)見表1。

表1 2種化合物的保留時(shí)間和質(zhì)譜參數(shù)

2 結(jié)果與討論

2.1 儀器條件的優(yōu)化

2.1.1色譜條件的優(yōu)化

對苯二甲酸二(2-乙基己基)酯和偏苯三甲酸三(2-乙基己基)酯均為弱極性化合物,故選擇弱極性的hp-5MS毛細(xì)管柱進(jìn)行分離。色譜條件優(yōu)化的主要目的是在獲得良好化合物峰形的基礎(chǔ)上盡量縮短分析時(shí)間,最終確定的色譜條件見1.4.1節(jié)。

2.1.2質(zhì)譜條件的優(yōu)化

質(zhì)譜采用選擇反應(yīng)監(jiān)測模式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,用儀器自帶的AutoSRM功能對離子對進(jìn)行選擇和優(yōu)化。還考察了離子源溫度對化合物響應(yīng)的影響,發(fā)現(xiàn)在200～300 ℃間,兩種化合物的響應(yīng)均隨離子源溫度的升高而顯著上升(見圖1),即提高離子源溫度可以顯著提升方法的靈敏度。考慮到過高溫度會(huì)縮短離子源組件的使用壽命,最終選擇離子源溫度為280 ℃。

圖1 在不同離子源溫度下10 μg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液中2種化合物的峰面積

2.2 實(shí)驗(yàn)本底的控制

增塑劑因在塑料制品中廣泛被使用,在檢測過程中要嚴(yán)格防止樣品被污染,實(shí)驗(yàn)中盡可能使用玻璃器皿,器皿使用前用超純水洗凈,并于250 ℃下烘烤2 h。每次實(shí)驗(yàn)至少進(jìn)行一次空白實(shí)驗(yàn),即除不加入樣品外,其余步驟與樣品完全相同處理,以考察樣品處理過程是否遭到污染。

2.3 前處理?xiàng)l件的優(yōu)化

2.3.1提取條件的選擇

為了便于后續(xù)處理,提取溶劑需選擇不與油脂互溶的有機(jī)試劑,對甲醇和乙腈進(jìn)行了比較,發(fā)現(xiàn)兩者提取效果差異不大,但兩種增塑劑在乙腈作為溶劑進(jìn)樣時(shí)的響應(yīng)均大于甲醇,故選擇乙腈作為提取溶劑。比較了10 mL乙腈一次提取和分兩次提取的差異,發(fā)現(xiàn)對于對苯二甲酸二(2-乙基己基)酯,兩次提取可獲得較好的回收率,而偏苯三甲酸三(2-乙基己基)酯兩次提取的回收率只有70%,且與一次提取相比,回收率增加幅度不大。故選擇10 mL乙腈分兩次提取。

圖2 不同冷凍時(shí)間的除脂效果比較

2.3.2冷凍除脂時(shí)間選擇

處理油脂樣品時(shí),提取溶劑中溶解的脂類物質(zhì)可能會(huì)對檢測產(chǎn)生干擾,同時(shí)可能污染儀器。食用油中的脂肪酸甘油三酯等脂類物質(zhì)低溫條件下在乙腈中的溶解度降低而析出,達(dá)到除脂的目的。準(zhǔn)確移取1 mL冷凍除脂后的上清液于已稱重的玻璃試管內(nèi),用氮?dú)獯蹈?并于烘箱中100 ℃烘至恒重,測得的質(zhì)量減去空玻璃試管的質(zhì)量,計(jì)算出脂類物質(zhì)的質(zhì)量?？疾炝瞬焕鋬?、-20 ℃下冷凍1 h、冷凍2 h和冷凍過夜(16 h)的除脂效果(如圖2所示),發(fā)現(xiàn)冷凍1 h后1 mL乙腈中的未揮發(fā)物質(zhì)量明顯降低,冷凍2 h的效果好于冷凍1 h的結(jié)果,但是繼續(xù)延長冷凍時(shí)間效果沒有明顯改變,故選擇-20 ℃下冷凍2 h用于除脂。

2.3.3凈化的選擇

對于冷凍除脂后的樣品,考察了中性氧化鋁、C18、PSA和Z-sep作為凈化劑進(jìn)行分散固相萃取凈化的效果。在選定的儀器條件下,比較未凈化與凈化后的加標(biāo)樣品總離子流色譜圖,發(fā)現(xiàn)在兩個(gè)化合物的出峰位置未見明顯的干擾(見圖3)。同時(shí)比較了未凈化與不同凈化劑凈化后的回收情況,為了避免基質(zhì)效應(yīng)的影響,各組均采用相同凈化手段的空白基質(zhì)標(biāo)樣進(jìn)行定量檢測,結(jié)果表明未凈化組回收率相對較好(見圖4)。對于增塑劑這類環(huán)境中廣泛存在的物質(zhì)的檢測,保證檢測過程不受污染最為重要,凈化雖然可以使樣品更干凈,延長襯管的使用壽命,但可能會(huì)增加污染的機(jī)會(huì)。對利弊進(jìn)行權(quán)衡,最終選擇不對冷凍除脂后的樣品再進(jìn)行凈化。

圖3 不同凈化方式下的樣品總離子流圖

圖4 凈化方式對回收率的影響

表3 不同添加水平下的回收率與相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)(n=5)

2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線配置方法的選擇

實(shí)驗(yàn)測得對苯二甲酸二(2-乙基己基)酯和偏苯三甲酸三(2-乙基己基)酯的基質(zhì)效應(yīng)(基質(zhì)效應(yīng)=基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率/溶劑標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率)分別為1.43和1.45,具有明顯的基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)。從ChemSpider查得對苯二甲酸二(2-乙基己基)酯和偏苯三甲酸三(2-乙基己基)酯的油水分配系數(shù)(lgP)值分別為9.55和12.80,說明兩者的親脂性較強(qiáng),特別是偏苯三甲酸三(2-乙基己基)酯,通過兩次提取回收率仍小于80%。綜上原因,采用空白樣品加入不同濃度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)同步處理的方式制得標(biāo)準(zhǔn)曲線,以便更準(zhǔn)確的定量。

2.5 線性范圍、檢出限與定量限

按照本文1.3節(jié)配制校準(zhǔn)溶液,在0.005～0.5 mg/L范圍內(nèi),對苯二甲酸二(2-乙基己基)酯和偏苯三甲酸三(2-乙基己基)酯的質(zhì)量濃度(x,單位mg/L)與對應(yīng)的峰面積(y)均呈良好的線性關(guān)系。以不同濃度空白加標(biāo)樣品定量與定性離子對均滿足3倍信噪比確定方法的檢出限,以定量與定性離子對均滿足10倍信噪比確定方法的定量限(見表2)。

表2 方法檢出限(LOD)、定量限(LOQ)與線性關(guān)系

y: peak area;x: mass concentration, mg/L.

2.6 回收率與重復(fù)性

如表3所示,在空白大豆油中添加0.1、0.3、1.0 mg/kg的對苯二甲酸二(2-乙基己基)酯和偏苯三甲酸三(2-乙基己基)酯進(jìn)行回收實(shí)驗(yàn),每個(gè)添加水平重復(fù)測定5次。2種化合物的回收率為81.04%～108.31%,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.70%～9.91%。

2.7 實(shí)際樣品檢測

對購于湖北市場的8份不同品種、不同工藝和不同包裝材料的食用油進(jìn)行檢測,8份樣品中均未檢出對苯二甲酸二(2-乙基己基)酯和偏苯三甲酸三(2-乙基己基)酯(見表4)。

表4 不同市售瓶裝食用油2種增塑劑檢出情況

ND: no detection; PET: polyethylene terephthalate.

3 結(jié)論

通過優(yōu)化儀器條件與前處理?xiàng)l件,建立了同步測定食用油中兩種非鄰苯二甲酸酯類增塑劑的方法。采用乙腈提取,于-20 ℃冷凍除脂凈化,用氣相色譜-三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜檢測技術(shù),簡便、準(zhǔn)確地測定了食用油中對苯二甲酸二(2-乙基己基)酯和偏苯三甲酸三(2-乙基己基)酯。