固相萃取/氣相色譜-質(zhì)譜法測定塑料玩具中6種間苯二甲酸酯

李長于，胡 丹，楊 凱，吳智慧，廖上富

(浙江方圓檢測集團(tuán)股份有限公司，浙江 杭州 310018)

為提高產(chǎn)品的可塑性和柔韌性，廠家在塑料玩具的生產(chǎn)過程中經(jīng)常會加入增塑劑。其中，鄰苯二甲酸酯類(Phthalate esters，PAEs)增塑劑應(yīng)用最廣泛，但這類物質(zhì)作為一種環(huán)境內(nèi)分泌干擾物對人體生殖系統(tǒng)影響很大，所以該類物質(zhì)在產(chǎn)品中的用量受到國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的嚴(yán)格監(jiān)管。國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB 6675.1-2014《玩具安全 第1部分：基本規(guī)范》[1]對玩具中6種鄰苯二甲酸酯給出了限量，要求鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)、鄰苯二甲酸丁基芐基酯(BBP)和鄰苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)的總含量≤0.1%，鄰苯二甲酸二正辛酯(DNOP)、鄰苯二甲酸二異壬酯(DINP)和鄰苯二甲酸二異癸酯(DIDP)的總含量≤0.1%。間苯二甲酸酯是一種結(jié)構(gòu)與鄰苯二甲酸酯相似的化合物，作為化工原料主要用于涂料、油漆、塑料及食品接觸材料中。間苯二甲酸酯類物質(zhì)作為一類環(huán)境激素類物質(zhì)，對人體可能具有致癌、致畸、致突變的作用，國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB 9685-2008《食品容器、包裝材料用添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》[2]中規(guī)定間苯二甲酸二甲酯的特定遷移量為0.05 mg/kg。兒童成長過程中，由于經(jīng)常接觸塑料玩具，所以有必要對該類產(chǎn)品中的間苯二甲酸酯進(jìn)行檢測。

目前，我國對塑料玩具制品中的間苯二甲酸酯無相關(guān)國家檢測標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)文獻(xiàn)報道亦極少，且多集中于對塑料包裝中間苯二甲酸二甲酯[3]、間苯二甲酸二正辛酯[4]的研究?，F(xiàn)有文獻(xiàn)對鄰苯二甲酸酯的提取方法主要采用索氏提取[5]、超聲提取[6]、超臨界流體提取[7]、快速溶劑提取[8]、微波提取[9]等，檢測手段主要有氣相色譜法[10]、液相色譜法[11]、氣相色譜-質(zhì)譜法[12]、氣相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜法[13]及液相色譜-質(zhì)譜法[14-16]。鑒于間苯二甲酸酯和鄰苯二甲酸酯的相似性，本文采用超聲萃取技術(shù)對塑料玩具中6種間苯二甲酸酯進(jìn)行提取，甲醇沉淀基質(zhì)，固相萃取柱凈化樣品，最后經(jīng)氣相色譜-質(zhì)譜法進(jìn)行分析，建立了一種同時測定塑料玩具中6種間苯二甲酸酯的方法，并成功用于實際樣品分析。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(7890A GC/5975C MSD)，配有Chemstation 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(美國Agilent公司)；SK5210HP型超聲波清洗器(上海科導(dǎo)超聲儀器有限公司)；HGC-24A型氮吹儀(天津恒奧科技發(fā)展有限公司)。

間苯二甲酸二甲酯、間苯二甲酸二烯丙酯、間苯二甲酸二(2-乙基)己酯標(biāo)準(zhǔn)品(純度均大于98%，日本TCI公司)；間苯二甲酸二乙酯、間苯二甲酸二苯酯、間苯二甲酸二正辛酯(純度均大于96%，德國Dr.Ehrenstorfer 公司)；乙酸乙酯(色譜純，美國Tedia公司)；HLB固相萃取柱(500 mg/6 mL，美國Waters公司)。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

6種標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液的配制：分別稱取6種間苯二甲酸酯標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)各10 mg于10 mL容量瓶中，用乙酸乙酯溶解定容至刻度，配制成質(zhì)量濃度為1 000 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液。使用前以乙酸乙酯稀釋至所需濃度。

1.3 色譜條件

色譜柱：HP-5MS毛細(xì)管色譜柱(30 m×250 μm×0.25 μm)；載氣：氦氣，純度≥99.999%；進(jìn)樣口溫度：280 ℃；柱溫條件：60 ℃保持1 min，以20 ℃/min升溫至220 ℃，保持1 min，再以30 ℃/min升溫至280 ℃，保持8 min；流速：1.0 mL/min；進(jìn)樣方式：分流，分流比10∶1；進(jìn)樣體積：1 μL。

1.4 質(zhì)譜條件

電離方式為電子轟擊電離源(EI)；離子源溫度為230 ℃；四極桿溫度為150 ℃；測定模式為全掃描(Full scan)和選擇離子監(jiān)測(SIM)，質(zhì)量掃描范圍為50～550 amu。

1.5 樣品前處理

稱取混合均勻的樣品0.1 g于玻璃比色管中，加入5 mL乙酸乙酯，40 ℃下超聲35 min至樣品完全溶解，然后加入10 mL甲醇，超聲20 min，使塑料基質(zhì)完全沉淀。將上層溶液轉(zhuǎn)移至離心管中，以10 000 r/min 離心5 min，上清液待凈化。

將待凈化液全部過HLB固相萃取柱(預(yù)先用5 mL甲醇活化柱子)，以10 mL甲醇緩慢洗脫，收集全部過柱液，用氮吹儀在40 ℃下吹至近干，加入1.0 mL乙酸乙酯渦旋復(fù)溶，過0.22 μm有機(jī)濾膜后上機(jī)測定。

1.6 陽性樣品的制備

稱取不含6種目標(biāo)物的陰性塑料樣品于燒杯中，加入有機(jī)溶劑(PVC材質(zhì)塑料用四氫呋喃溶解，ABS材質(zhì)塑料用丙酮溶解)超聲至樣品完全溶解。向燒杯中加入一定量的間苯二甲酸酯標(biāo)準(zhǔn)溶液，超聲并攪拌均勻，將其倒入玻璃表面皿中，待溶劑全部揮發(fā)干后，得到實驗室制備的陽性樣品。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜-質(zhì)譜條件的優(yōu)化

根據(jù)文獻(xiàn)資料[3-4]可知，間苯二甲酸酯類物質(zhì)與鄰苯二甲酸酯類物質(zhì)類似，可在非極性毛細(xì)管色譜柱上得到較好分離。本實驗采用HP-5MS非極性毛細(xì)管色譜柱對目標(biāo)物進(jìn)行分離，然后通過全掃描和選擇離子監(jiān)測(SIM)模式進(jìn)行測定，選擇豐度高、干擾低的特征離子為定量離子，豐度較高、干擾較低的2個特征離子作為定性離子。6種間苯二甲酸酯的SIM離子見表1，標(biāo)準(zhǔn)溶液(5 mg/L)的總離子流色譜圖如圖1所示。

表1 6種間苯二甲酸酯的保留時間與SIM離子

*quantitative ion

圖1 6種間苯二甲酸酯的總離子流色譜圖

2.2 提取溶劑的優(yōu)化

根據(jù)目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，考察了丙酮、二氯甲烷、正己烷、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、乙腈、四氫呋喃和甲苯9種有機(jī)溶劑對實驗室制備陽性樣品中6種間苯二甲酸酯的提取效果。結(jié)果顯示：對于PVC材質(zhì)的陽性樣品，甲醇、乙醇、乙腈和正己烷的溶解性最差，樣品經(jīng)超聲提取后未能溶解；甲苯次之，樣品部分溶解；二氯甲烷、四氫呋喃、丙酮和乙酸乙酯的溶解性最好，樣品經(jīng)超聲后均能完全溶解，其中乙酸乙酯的提取效率最好，可能是由于樣品經(jīng)其他3種溶劑提取后，基體效應(yīng)對目標(biāo)物的響應(yīng)影響更大。對于ABS材質(zhì)的陽性樣品，乙酸乙酯的提取效率最好。因此，最終確定最佳提取溶劑為乙酸乙酯。

2.3 提取時間的選擇

以乙酸乙酯為提取溶劑，考察了不同超聲時間(10、20、30、40、50 min)對實驗室制備陽性樣品的提取效果。結(jié)果表明，隨著超聲時間的增加，目標(biāo)化合物的提取效率總體呈上升趨勢，PVC材質(zhì)樣品中目標(biāo)化合物的提取值在30 min達(dá)到最大，此后隨著時間的延長反而有所下降，而ABS材質(zhì)樣品的最佳提取時間為40 min，此后隨著時間的延長變化不大?？紤]到目標(biāo)化合物的提取效率及實驗操作的統(tǒng)一性等因素，最終確定超聲時間為35 min。

2.4 提取溫度的選擇

以乙酸乙酯為提取溶劑，提取時間為35 min，考察了不同超聲溫度(30、35、40、45、50、55 ℃)對實驗室制備陽性樣品的提取效果。結(jié)果表明，隨著超聲溫度的增加，目標(biāo)化合物的提取效率無明顯變化，且30 ℃時的提取效果能夠達(dá)到要求?？紤]到樣品的多樣性和實驗效率，最終確定超聲提取溫度為40 ℃。

2.5 固相萃取柱的凈化效果

采用實驗室制備的陽性樣品，比較了弗羅里硅土(Florisil)、硅膠(Si)、C18和HLB 4種固相萃取柱對提取液的凈化效果。結(jié)果顯示，對于PVC材質(zhì)和ABS材質(zhì)的塑料玩具，HLB柱的總體凈化效果最好，可能是由于HLB柱的填料為親水親脂的二乙烯苯-N-乙烯基吡咯烷酮聚合物，其兼容性最好，因此確定采用HLB固相萃取柱凈化。

2.6 基質(zhì)效應(yīng)的評價

塑料玩具的基體主要為大分子聚合物，還含有色素、穩(wěn)定劑和抗氧劑等物質(zhì)，基質(zhì)復(fù)雜，檢測過程中會存在基質(zhì)效應(yīng)(Matrix effect，ME)，從而對方法的靈敏度有影響。將空白樣品按優(yōu)化方法處理后配制基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液，同時以純?nèi)軇┮宜嵋阴ヅ渲葡嗤瑵舛鹊臉?biāo)準(zhǔn)溶液，按公式ME=(基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液中目標(biāo)物的響應(yīng)值/純?nèi)軇┲邢鄳?yīng)目標(biāo)物的響應(yīng)值-1)×100%計算，進(jìn)行基質(zhì)效應(yīng)評價。結(jié)果表明，對于PVC材質(zhì)和ABS材質(zhì)的玩具，6種目標(biāo)物的ME均大于20%，說明存在基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)。為保證定量結(jié)果的準(zhǔn)確性，實驗采用基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液對化合物含量進(jìn)行校正。

2.7 方法學(xué)驗證

以空白樣品提取液配制不同質(zhì)量濃度(0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0 mg/L)的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，按優(yōu)化的實驗條件進(jìn)行測定，通過外標(biāo)法，以6種間苯二甲酸酯的定量離子峰面積(y)對其質(zhì)量濃度(x，mg/L)進(jìn)行線性回歸。結(jié)果顯示，在0.1～5.0 mg/L范圍內(nèi)所得峰面積與質(zhì)量濃度的線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)(r2)均大于0.995。

稱取0.1 g空白樣品于玻璃比色管中，按1.0、5.0、10 mg/kg 3個水平進(jìn)行加標(biāo)實驗，每個加標(biāo)水平做6個平行樣，然后按照本方法進(jìn)行測定。表2結(jié)果顯示，6種間苯二甲酸酯的加標(biāo)回收率為87.3%～116%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為1.5%～9.5%；以3倍信噪比(S/N=3)得方法檢出限為0.22～0.60 mg/kg，以10倍信噪比(S/N=10)得方法定量下限為0.73～1.98 mg/kg，能夠滿足分析要求。

表2 6種間苯二甲酸酯的線性方程、回收率、相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)、檢出限(LOD)與定量下限(LOQ)

圖2 陽性樣品的色譜圖

2.8 實際樣品的檢測

將本方法應(yīng)用于日常委托及政府抽檢的100批次塑料玩具樣品的檢測(該100批次樣品的常檢項目為鄰苯二甲酸酯，其中ABS材質(zhì)80批，PVC材質(zhì)20批)，根據(jù)保留時間和特征離子比率定性，外標(biāo)法定量。結(jié)果顯示，有2批PVC材質(zhì)玩具的電線皮部件檢出間苯二甲酸二(2-乙基)己酯，其中紅色電線皮中的含量為253 mg/kg，黑色電線皮中的含量為236 mg/kg，說明市售玩具產(chǎn)品中有添加間苯二甲酸酯的行為，應(yīng)引起重視。圖2為陽性樣品的選擇離子流色譜圖。

3 結(jié) 論

本文采用超聲提取法，利用乙酸乙酯對塑料玩具中的間苯二甲酸酯類物質(zhì)進(jìn)行提取，待樣品完全溶解后，加入甲醇沉淀塑料基質(zhì)大分子，然后通過固相萃取柱凈化，氮吹濃縮后上機(jī)測試。該方法前處理簡便快捷，所需設(shè)備及試劑較少，準(zhǔn)確度高，檢出限低，具有較高的實用價值，可應(yīng)用于大批量塑料玩具樣品的檢測。