氣相色譜-質(zhì)譜法測(cè)定食品中17種鄰苯二甲酸酯類(lèi)塑化劑的含量

張國(guó)民，溫素素

(1.嘉興市食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)院，嘉興314050; 2.嘉興學(xué)院 醫(yī)學(xué)院，嘉興314033)

鄰苯二甲酸酯類(lèi)(PAEs)塑化劑是鄰苯二甲酸酐與醇類(lèi)的反應(yīng)產(chǎn)物，其化學(xué)結(jié)構(gòu)由1個(gè)剛性平面芳烴和2個(gè)可塑非線性脂肪側(cè)鏈組成[1]。PAEs與塑料制品中的基質(zhì)是以氫鍵或范德華力等物理方式相結(jié)合，而非通過(guò)化學(xué)鍵結(jié)合到產(chǎn)品的碳鏈上，因此在強(qiáng)光、雨淋等環(huán)境影響下，PAEs易從塑料中不斷釋放，進(jìn)入土壤、水體和大氣等環(huán)境介質(zhì)中[2-3]。長(zhǎng)期攝入含PAEs的食品可能引起生殖系統(tǒng)異常，甚至存在畸型胎、癌癥的風(fēng)險(xiǎn)[4]。目前針對(duì)食品中PAEs的檢測(cè)主要集中在食用油、飲用水、酒類(lèi)等少數(shù)幾類(lèi)食品中，對(duì)不同類(lèi)別食品基質(zhì)中PAEs的測(cè)定卻相對(duì)不多[5-16]。

本工作采用氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)對(duì)12種具有代表性的不同類(lèi)別食品中的PAEs進(jìn)行測(cè)定，外標(biāo)法定量，并針對(duì)不同的食品基質(zhì)，優(yōu)化了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.271－2016前處理流程，并進(jìn)一步探討了影響PAEs測(cè)定結(jié)果的各方面因素。本方法前處理過(guò)程簡(jiǎn)單，加標(biāo)回收率較高，對(duì)食品中PAEs的測(cè)定具有一定的參考價(jià)值。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Thermo TRACE GC ULTRA/DSQⅡ型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀;ME204E 型電子天平;NEVAPTM111型氮吹儀;RV10型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀;SZ-1型渦旋混合器;SK5210HP型超聲波清洗器。

17種PAEs混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液:1 000 mg·L－1，分別稱(chēng)取各鄰苯二甲酸酯標(biāo)準(zhǔn)品25 mg，用正己烷溶解并轉(zhuǎn)移至25 m L 容量瓶中，用正己烷定容，混合搖勻，備用。

17種PAEs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列:用正己烷將17種PAEs混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液逐級(jí)稀釋?zhuān)渲瞥?.05，0.1，0.2，0.5，1.0，2.0 mg·L－1的17種PAEs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列。

鄰苯二甲酸二甲酯(DMP)、鄰苯二甲酸二乙酯(DEP)、鄰苯二甲酸二烯丙酯(DAP)、鄰苯二甲酸二異丁酯(DIBP)、鄰苯二甲酸二正丁酯(DBP)、鄰苯二甲酸二(2-甲氧基)乙酯(DMEP)、鄰苯二甲酸二(4-甲氧-2-戊基)酯(BMPP)、鄰苯二甲酸二戊酯(DPP)、鄰苯二甲酸二己酯(DHXP)、鄰苯二甲酸丁基芐基酯(BBP)、鄰苯二甲酸二環(huán)己酯(DCHP)、鄰苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)、鄰苯二甲酸二苯酯(DPh P)、鄰苯二甲酸二正辛酯(DNOP)和鄰苯二甲酸二壬酯(DNP)等15種PAEs標(biāo)準(zhǔn)品(純度均大于97%);鄰苯二甲酸二(2-乙氧基)乙酯(DEEP)和鄰苯二甲酸二(2-丁氧基)乙酯(DBEP)標(biāo)準(zhǔn)品(純度均大于99%);試驗(yàn)所用試劑均為色譜純;試驗(yàn)用水為全玻璃重蒸餾水。

試驗(yàn)所用玻璃器皿洗凈后，用水淋洗3次，于丙酮中浸泡1 h，在200 ℃下烘干2 h，冷卻至室溫備用。

梨、菠菜、奶粉、酸奶、芹菜、黃酒、白酒、食醋、醬油、雞精、芒果汁和面包等12種樣品均購(gòu)自某超市。

1.2 儀器工作條件

1)色譜條件 Thermo DB-5MS 色譜柱(30 m×0.25 mm，0.25μm);進(jìn)樣口溫度為250℃;進(jìn)樣量為1.0μL;不分流進(jìn)樣;載氣為氦氣，純度為99.999%;流量為1.0 m L·min－1。柱升溫程序:初始溫度為60 ℃，保持1 min;以20 ℃·min－1的速率升溫至220 ℃，保持1 min;再以5 ℃·min－1的速率升溫至250 ℃，保持1 min;最后以20 ℃·min－1的速率升溫至290 ℃，保持7.5 min。

2)質(zhì)譜條件 電子轟擊離子源(EI);電離能量為70 e V;離子源溫度為280 ℃;傳輸線溫度為280 ℃;溶劑延遲10 min;選擇離子監(jiān)測(cè)(SIM)模式;選擇離子檢測(cè)組分的基他質(zhì)譜參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 質(zhì)譜參數(shù)Tab.1 MS parameters

1.3 試驗(yàn)方法

按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.271－2016對(duì)液態(tài)、半固態(tài)、固態(tài)等3大類(lèi)12種試驗(yàn)樣品進(jìn)行前處理，按照儀器工作條件對(duì)其進(jìn)行測(cè)定。同時(shí)設(shè)置空白對(duì)照試驗(yàn)，測(cè)定結(jié)果扣除空白后計(jì)算樣品中PAEs的殘留量。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜行為

按照儀器工作條件對(duì)17種PAEs的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)定，色譜圖見(jiàn)圖1。

圖1 17種PAEs的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的色譜圖Fig.1 Chromatogram of mixed standard solution of the 17 PAEs

2.2 儀器工作條件的選擇

17種PAEs中部分PAEs的保留時(shí)間十分接近，且PAEs屬于弱極性物質(zhì)，試驗(yàn)選擇非極性DB-5MS色譜柱，并適當(dāng)降低色譜柱初始溫度和程序升溫速率，保證PAEs得到有效分離，確保定量結(jié)果的準(zhǔn)確性。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)進(jìn)樣口吸附和離子源臟污是影響PAEs定量結(jié)果準(zhǔn)確性的重要因素，進(jìn)樣時(shí)應(yīng)選用經(jīng)硅烷化處理的帶玻璃毛超惰性襯管，并適當(dāng)提高氣相進(jìn)樣口溫度為300～310℃，正式進(jìn)樣前可用較高濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣品來(lái)飽和帶玻璃毛超惰性襯管的活性位點(diǎn)，從而降低進(jìn)樣口吸附的影響。同時(shí)進(jìn)樣前應(yīng)檢查儀器狀態(tài)，及時(shí)清洗離子源，建議多次進(jìn)空白樣品，減少儀器系統(tǒng)中殘留的PAEs對(duì)試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果的影響。

2.3 試驗(yàn)條件的選擇

2.3.1 凈化條件

奶粉、蔬菜和果汁等基質(zhì)復(fù)雜的樣品，在通過(guò)提取溶劑萃取后，存在明顯的基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)，對(duì)PAEs的測(cè)定造成很大的干擾。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.271－2016對(duì)上述基質(zhì)復(fù)雜的樣品進(jìn)行前處理，在未經(jīng)固相萃取柱凈化后直接測(cè)定，發(fā)現(xiàn)PAEs的回收率偏高很多。試驗(yàn)選擇菠菜、芹菜、芒果汁和奶粉等4種基質(zhì)效應(yīng)明顯的樣品進(jìn)行N-丙基乙二胺與硅吸附劑復(fù)合填料(PSA/Silica)玻璃固相萃取柱凈化，參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.271－2016進(jìn)行洗脫，同時(shí)對(duì)上述4種樣品未經(jīng)凈化處理，直接上機(jī)進(jìn)行測(cè)定，2種不同凈化方式下17種PAEs的回收率見(jiàn)圖2。

圖2 17種PAEs在2種不同凈化方式下的回收率Fig.2 Recovery of the 17 PAEs obtained by 2 different purification methods

由圖2可知:4種樣品經(jīng)過(guò)PSA/Silica玻璃固相萃取柱凈化后，可以有效去除色素和有機(jī)酸等基質(zhì)干擾物質(zhì)，17種PAEs的回收率為83.2%～135%。

2.3.2 提取溶劑

PAEs作為非極性或弱極性化合物，在水中溶解度極低，但易溶于大部分有機(jī)溶劑，試驗(yàn)比較了二氯甲烷、乙酸乙酯、正己烷和乙腈分別作為提取溶劑時(shí)，對(duì)白酒、雞精、梨、食醋和面包等5 種樣品中DHXP、BBP、DBEP、DCHP和DEHP等5種PAEs回收率的影響，結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 提取溶劑對(duì)5種PAEs回收率的影響Fig.3 Effect of extraction solvents on recovery of 5 PAEs

結(jié)果表明:正己烷對(duì)樣品中5種PAEs的回收率為80%～120%;其他提取溶劑對(duì)樣品中5 種PAEs的回收率均低于正己烷。試驗(yàn)選擇的提取溶劑為正己烷。

2.3.3 超聲時(shí)間

超聲可以加快兩種不能互溶分散相之間的質(zhì)量傳遞，使萃取效果在短時(shí)間內(nèi)獲得迅速提升，但長(zhǎng)時(shí)間超聲可能導(dǎo)致萃取劑嚴(yán)重?fù)]發(fā)，影響測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。試驗(yàn)選擇超聲時(shí)間分別為10，20，30，40 min時(shí)，比較了不同的超聲時(shí)間對(duì)DHXP、BBP、DBEP、DCHP和DEHP 等5種PAEs回收率的影響，結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 超聲時(shí)間對(duì)5種PAEs回收率的影響Fig.4 Effect of time of ultrasonic extraction on recovery of 5 PAEs

由圖4可知:隨著超聲時(shí)間的延長(zhǎng)，5種PAEs的回收率逐漸增大;當(dāng)超聲時(shí)間為30 min時(shí)，5種PAEs的回收率均達(dá)到較大值;繼續(xù)延長(zhǎng)超聲時(shí)間，5種PAEs的回收率趨于穩(wěn)定。試驗(yàn)選擇的超聲時(shí)間為30 min。

2.3.4 超聲溫度

研究表明，在較高溫度下有機(jī)物和基質(zhì)活性位點(diǎn)之間的作用力更容易被破壞，溶劑的溶解能力明顯提升，同時(shí)溶劑的表面張力和黏度會(huì)隨著溫度的升高而降低，使得溶劑和基質(zhì)之間的接觸保持的更加良好[3]。試驗(yàn)選擇的超聲溫度分別為20，30，40 ℃時(shí)，比較了不同的超聲溫度對(duì)DHXP、BBP、DBEP、DCHP和DEHP 等5種PAEs回收率的影響，結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖5 超聲溫度對(duì)5種PAEs回收率的影響Fig.5 Effect of temperature of ultrasonic extraction on recovery of 5 PAEs

由圖5可知:5種PAEs的回收率隨著超聲溫度的升高而增大;當(dāng)超聲溫度為30℃時(shí)，5種PAEs的回收率均達(dá)到較大值;繼續(xù)增大超聲溫度為40℃時(shí)，5種PAEs的回收率反而下降。試驗(yàn)選擇的超聲溫度為30 ℃。

2.4 空白試驗(yàn)影響

試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)相隔數(shù)天的空白試驗(yàn)數(shù)據(jù)有較明顯差異，因此在每一批試驗(yàn)時(shí)都必須做空白試驗(yàn)，且保證同一批試驗(yàn)中試劑、玻璃儀器、固相萃取柱等條件相同，應(yīng)選用色譜純?cè)噭┮越档驮噭┛瞻祝囼?yàn)用水應(yīng)為重蒸水，所有涉及玻璃器皿必須洗滌浸泡后經(jīng)200 ℃烘干2 h。不應(yīng)使用帶有塑料管路的可調(diào)定量加液器吸取試劑，操作中不應(yīng)帶塑料薄膜手套，整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)確保避免接觸塑料制品。

2.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線與檢出限

按照儀器工作條件對(duì)17種PAEs的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列進(jìn)行測(cè)定，以17種PAEs的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，與其對(duì)應(yīng)的峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。17種PAEs的線性范圍、線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表2。以3倍信噪比計(jì)算方法的檢出限(3S/N)，結(jié)果 見(jiàn)表2。

表2 17種PAEs的線性參數(shù)和檢出限Tab.2 Linearity parameters and detection limits of the 17 PAEs

2.6 精密度和回收試驗(yàn)

按照試驗(yàn)方法對(duì)梨、菠菜和奶粉等12種樣品分別進(jìn)行不同濃度水平的加標(biāo)回收試驗(yàn)，每個(gè)加標(biāo)樣品平行測(cè)定6次，扣除樣品的本底值和空白后，計(jì)算回收率和測(cè)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 梨、菠菜和奶粉等樣品的精密度和回收試驗(yàn)結(jié)果(n＝6)Tab.3 Results of tests for precision and recovery of pear，spinach and milk powder samples(n＝6)

表3(續(xù))

表4 白酒、食醋和醬油等樣品的精密度和回收試驗(yàn)結(jié)果(n＝6)Tab.4 Results of tests for precision and recovery of white wine，vinegar and soy sauce samples(n＝6)

表4(續(xù))

由表3和表4可知:基質(zhì)較為復(fù)雜的樣品，例如奶粉、蔬菜、芒果汁等回收率偏高，而基質(zhì)相對(duì)較為簡(jiǎn)單的樣品，例如白酒、黃酒、食醋等回收率較好;大部分食品中DEP、DAP、DIBP和DPh P的回收率均較高于其他PAEs的回收率。

2.7 樣品分析

試驗(yàn)選擇了水果、蔬菜、乳制品、酒類(lèi)、調(diào)味品等12種有PAEs殘留風(fēng)險(xiǎn)的樣品，按照試驗(yàn)方法對(duì)其進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果表明:梨和芒果汁樣品中均未檢出PAEs殘留;其余樣品中均檢出不同濃度水平的PAEs，檢 出 種 類(lèi) 有DMP、DIBP、DBP、DMEP、DEEP、BBP、DEHP，其中DBP 和DEEP 的檢出率最高，有8種樣品檢出DBP 和DEEP，具體結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 樣品分析結(jié)果Tab.5 Analytical results of samples μg·kg－1

表5(續(xù)) μg·kg－1

蔬菜中檢出PAEs大致可歸因于土壤中存在PAEs，以及運(yùn)輸過(guò)程中使用塑料袋進(jìn)行包裝等。酒類(lèi)、調(diào)味品等樣品中檢出PAEs可推測(cè)為產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中接觸到塑料制品，亦或原料中帶入等。面包、乳制品中檢出PAEs可能歸因于產(chǎn)品的塑料包裝以及生產(chǎn)過(guò)程中接觸等。