氣相色譜質(zhì)譜法測定魚油膠囊殼中22種鄰苯二甲酸酯類含量及遷移量

鄧 龍,周 思,張瑞瑞,劉 苗

(1.廣東食品藥品職業(yè)學(xué)院,廣東廣州 510520;2.廣州市疾病預(yù)防控制中心,廣東廣州 510440;3.廣州檢驗檢測認(rèn)證集團(tuán)有限公司,廣東廣州 511447)

鄰苯二甲酸酯類(PAEs)是一種常見的高分子材料助劑,可用于改善材料的可塑性和柔韌性,在食品包裝材料、醫(yī)療用品等方面使用廣泛。PAEs與塑料單體間相互作用為氫鍵和范德華力,鍵合強度弱,容易造成PAEs遷移,隨著PAEs的大量生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用,PAEs逐漸遍布每一個角落,研究表明,在大氣、水體、生物乃至人體等各類環(huán)境中均有PAEs存在[1-3]。PAEs作為一種環(huán)境激素,可通過多種途徑影響機體內(nèi)分泌系統(tǒng)的正常功能,危害人體健康[4-6]。早在1995年,世界衛(wèi)生組織就將PAEs列為必須控制的一類擾亂內(nèi)分泌的化學(xué)物質(zhì)。我國衛(wèi)生部公告2011年第16號將鄰苯二甲酸二(2-乙基)己酯等17種PAEs列為可能違法添加的非食用物質(zhì)[7]。2017年實施的食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)GB 9685-2016將食品接觸材料中允許使用的PAEs減少至鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二(2-乙基)己酯、鄰苯二甲酸二異壬酯、鄰苯二甲酸二烯丙酯4種,且明確不得用于接觸脂肪性食品[8]。魚油作為大眾接受度極高的一類營養(yǎng)補充劑,是較為特殊的脂肪性食品,受原料、提取、精煉、包裝工藝等因素的影響,PAEs富集、遷移、溶入風(fēng)險較高,魚油膠囊殼不論是直接食用或僅作為包裝材料,都將直接影響魚油保健品中PAEs的含量水平,魚油膠囊殼中PAEs殘留水平和遷移量的檢測未見相關(guān)報道。

目前,報道的PAEs檢測方法包括氣相色譜法(GC)[9-10]、液相色譜法(LC)[11]、氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)[12-13]、氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(GC-MS/MS)[14-15]、液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(LC-MS/MS)[16-17]等。其中,質(zhì)譜法因靈敏度高、抗干擾能力強等優(yōu)勢,在PAEs的檢測中應(yīng)用廣泛。本文選取22種常見PAEs為目標(biāo)物,結(jié)合GC-MS在易揮發(fā)化合物定性定量方面的優(yōu)良性能,通過優(yōu)化樣品前處理方法、色譜條件,建立魚油膠囊殼及食品模擬物中22種PAEs的GC-MS檢測方法,研究市售魚油膠囊殼中PAEs的殘留現(xiàn)狀及正常儲存條件下的遷移水平,可為魚油膠囊類保健食品的質(zhì)量監(jiān)控提供技術(shù)支撐和數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

魚油膠囊15款 購自采芝林和大叁林藥房;脂肪性食品模擬物、精制玉米油 購自家樂福超市,氣相色譜測試滿足GB 5009.156要求[18];22種鄰苯二甲酸酯類標(biāo)準(zhǔn)品 Dr Ehrenstorfer GmbH公司,純度均大于98%;乙腈、正己烷等試劑 德國Merck公司,均為色譜純。

7890A-5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國安捷倫公司;Milli-Q去離子水發(fā)生器 美國Millipore公司;MS3漩渦混合器 德國IKA公司;SIGMA 3-18K離心機 德國Sigma公司;固相萃取裝置 美國Waters公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制 目標(biāo)物用乙腈配制成濃度為500 mg/L的單標(biāo)儲備液,于-20 ℃冰箱保存。分別吸取適量的單標(biāo)儲備液,用乙腈稀釋成濃度為5.00 mg/L混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,于-20 ℃冰箱保存。使用時,用乙腈逐級稀釋成濃度為5、10、20、50、100、200、500 μg/L的系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

1.2.2 魚油膠囊殼中PAEs的提取 準(zhǔn)確稱取碎膠囊殼1.0 g(精確至0.01 g)于50 mL具塞離心管中,加入60 ℃熱水5 mL,渦旋至溶解,待冷卻,加入10 mL正己烷,渦旋2 min,超聲20 min,經(jīng)4000 r/min離心2 min,吸取上清液至25 mL氮吹管中,殘渣加入10 mL正己烷重復(fù)萃取,合并清液,40 ℃氮吹至1 mL供測試。

1.2.3 氣相色譜條件 色譜柱:Agilent Select PAH(30 m×0.25 mm×0.15 μm);載氣:高純氦氣,流速1.0 mL/min;升溫程序:初始溫度60 ℃,20 ℃/min升至160 ℃,保持1 min,15 ℃/min升至220 ℃,4 ℃/min升至280 ℃,保持4 min,20 ℃/min升至320 ℃,保持1 min,進(jìn)樣口溫度:280 ℃;進(jìn)樣量:1 μL,不分流進(jìn)樣;溶劑延遲6 min。

1.2.4 質(zhì)譜條件 離子源:EI,70 eV;離子源溫度250 ℃;四極桿溫度150 ℃;傳輸線溫度:300 ℃;選擇離子監(jiān)測(SIM)模式;保留時間和特征離子見表1。

表1 鄰苯二甲酸酯類化合物的質(zhì)譜參數(shù)Table 1 MS parameters of PAEs

1.2.5 魚油膠囊殼中PAEs遷移量的測定 剪取1.2 cm2膠囊殼,浸入4 mL玉米油中,25 ℃測定各時間的遷移量。食品模擬物中PAEs的測定參照GB 5009.271中植物油的前處理方法[19],準(zhǔn)確稱取1.0 g食品模擬物于具塞離心管中,加入0.2 mL正己烷和10 mL乙腈,渦旋2 min,超聲20 min,吸取上清液至25 mL氮吹管中,殘渣加入10 mL乙腈重復(fù)萃取1次,合并上清液,40 ℃氮吹至1 mL供測試。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用外標(biāo)法進(jìn)行定量,通過標(biāo)準(zhǔn)加入法和控制變量法優(yōu)化實驗條件。應(yīng)用儀器配套工作站Data Analysis進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,使用Origin 8.5進(jìn)行作圖和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 樣品前處理條件的優(yōu)化

市售魚油膠囊殼多以明膠為基質(zhì),加入甘油、著色劑、遮光劑等輔料制成?；诿髂z的親水性,選擇以溫水進(jìn)行溶解以充分釋放出樣品中的目標(biāo)物,水溫過低膠囊殼溶解不充分,水溫過高容易導(dǎo)致目標(biāo)物損失,且增加后續(xù)處理時間,故選擇以60 ℃熱水進(jìn)行溶解。目標(biāo)物鄰苯二甲酸酯為親脂性化合物,根據(jù)相似相溶的原理結(jié)合文獻(xiàn)報道[20],本實驗對比了乙腈、正己烷、石油醚3種萃取溶劑的提取效果。實驗發(fā)現(xiàn),石油醚中DBP和DEHP的本底值較高,其中DBP的本底值高于方法的定量限。相比之下,乙腈和正己烷的試劑空白較低,兩者作為萃取溶劑目標(biāo)物回收率在80%～120%之間,符合GB/T 27404標(biāo)準(zhǔn)要求[21]。使用乙腈萃取樣品的同時萃取了較多的水溶性雜質(zhì),部分樣品的檢測產(chǎn)生干擾待測物的雜質(zhì)峰,增加后續(xù)凈化處理的難度,而正己烷對于水溶性雜質(zhì)的溶解性較差,樣品基質(zhì)干擾少,因此,選擇正己烷作為萃取溶劑。

魚油是從鯖魚、鯡魚等多脂魚類中提取的油脂,按照食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)GB 31604。選擇精制玉米油作為食品模擬物[22]。根據(jù)GB 5009.156標(biāo)準(zhǔn)要求遷移實驗食品接觸材料的面積(S)與食品模擬物的體積(V)應(yīng)反映實際的使用情形[18],由于不同品牌的魚油膠囊規(guī)格、形狀各異,接觸面積值難以估算,加之膠囊殼體積小、材質(zhì)均一,統(tǒng)一按每6 dm2食品接觸材料對應(yīng)1 L食品模擬物的比例采用全浸沒法進(jìn)行遷移實驗。查看15款魚油膠囊的產(chǎn)品信息,保質(zhì)期為9～24個月不等,產(chǎn)品儲藏方法多描述為置陰涼干燥處、常溫保存,按特定遷移實驗條件的選擇原則,可選擇60 ℃,10 d條件開展加速實驗[22]。實驗發(fā)現(xiàn),明膠在此條件下會發(fā)生變黑、軟化等理化性質(zhì)的改變?？紤]魚油膠囊殼可直接食用或僅作為包裝材料,是一類特殊的食品接觸材料,且本文側(cè)重考察正常儲存情況下魚油膠囊殼中的PAEs的遷移情況。最終確定實驗條件為:剪取1.2 cm2的膠囊殼,浸入4 mL玉米油中,25 ℃下測定各個時間的遷移量。

2.3 儀器條件的優(yōu)化

2.3.1 質(zhì)譜條件的優(yōu)化 將配制好的濃度為50.0 μg/L的PAEs單標(biāo)溶液進(jìn)行全掃描采集,通過NIST譜庫查詢功能結(jié)合文獻(xiàn)報道,確定22種目標(biāo)物的定性定量離子,并采用選擇離子(SIM)掃描方式分段檢測不同保留時間的待測物,以提高樣品檢測的靈敏度并消除部分雜質(zhì)干擾。參照歐盟2002/657/EC決議中有關(guān)質(zhì)譜分析方法不少于4分的規(guī)定,每個待測物選取4個離子為質(zhì)譜采集參數(shù)[23]。22種待測化合物的監(jiān)測條件如表1所示。

2.3.2 色譜柱的選擇 本次測定的鄰苯類化合物共22種,存在多種結(jié)構(gòu)相似物和同分異構(gòu)體,碎片離子相似度高,采用鄰苯類化合物測定中常用的DB-5MS色譜柱進(jìn)行測試[24],DIPP和BMPP、DHP和DEHP等化合物分離效果不佳,且離子碎片相似,不易實現(xiàn)單獨定量。為了實現(xiàn)各目標(biāo)物的分離,需要精細(xì)程序升溫條件,導(dǎo)致分析時間過長,不利于檢測工作的開展。實際工作中發(fā)現(xiàn),PAH專用柱通過修飾固定相,優(yōu)化膜厚,可提高柱效,改善色譜峰型,有效地增大了目標(biāo)物的分離度。選擇Agilent Select PAH色譜柱對22種PAEs進(jìn)行分析,在27 min內(nèi)所有目標(biāo)物全部出峰,達(dá)到基線分離,目標(biāo)物峰型尖銳,半峰寬窄,檢測靈敏度和分離度得到大幅提高。本方法檢出限與國家標(biāo)準(zhǔn)GB 31604.30-2016相比[25]低2～3個數(shù)量級。22種PAEs的總離子流色譜圖如圖1所示。

圖1 PAEs混標(biāo)溶液總離子流色譜圖Fig.1 Total ion chromatogram of mixed standard solution注:序號對應(yīng)表1相應(yīng)化合物。

在優(yōu)化條件下,測試1.2.1節(jié)的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,以目標(biāo)物的質(zhì)量濃度(x,μg/L)為橫坐標(biāo),定量離子的峰面積(y)為縱坐標(biāo)作圖,得到22種PAEs的線性方程如表2所示。由表可知,22種目標(biāo)物在一定濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好,相關(guān)系數(shù)均大于0.9987。以3倍信噪比(S/N=3)計算檢出限,以10倍信噪比(S/N=10)計算定量限,結(jié)合樣品前處理過程得到方法檢出限為3.1～9.8 μg/kg,定量限為10～29 μg/kg,表明本方法具有較高的靈敏度。

表2 化合物的線性方程、相關(guān)系數(shù)、線性范圍、方法檢出限和方法定量限Table 2 Linear equations,linear ranges,correlation coefficients,detection limits and quantification limits of PAEs

2.5 回收率與精密度

為考察樣品處理的可靠性,進(jìn)行加標(biāo)回收率試驗。選取陰性樣品參照GB/T 27404[21]選取1倍、2倍和10倍方法測定低限進(jìn)行3水平加標(biāo)回收實驗,每個水平平行測試6次,實驗結(jié)果見表3。由表可知,在加標(biāo)濃度范圍內(nèi),22種待測物的平均回收率為82.1%～112.1%,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD,n=6)為2.1%～7.7%,說明方法具有良好的回收率與精密度。

表3 加標(biāo)回收和精密度實際測定結(jié)果(n=6)Table 3 Determination results of recovery and precision(n=6)

2.6 實際樣品的檢測

利用建立的分析方法檢測15個市售魚油樣品膠囊殼。結(jié)果表明,有5個膠囊殼檢出少量PAEs,檢出種類包括DEP、DBP、DIBP、DEHP,含量水平在0.14～0.78 mg/kg之間。鑒于含量較低,排除在生產(chǎn)過程中故意添加的可能性;此外,有1個膠囊殼檢出較高水平的PAEs,DEHP含量為4.51 mg/kg,DBP含量為1.13 mg/kg。GB 9685規(guī)定DEHP、DBP作為食品接觸材料及制品用添加劑不得用于接觸脂肪性食品,最大殘留限量分別是1.5、0.3 mg/kg,此樣品中的膠囊殼作為包裝材料,最大殘留限量不符合GB 9685標(biāo)準(zhǔn)要求[8]。需進(jìn)行溯源,排查含量過高的原因。陽性樣品稀釋25倍后測定的總離子流色譜圖見圖2。

圖2 陽性樣品總離子流色譜圖Fig.2 Total ion chromatogram of positive sample

2.7 魚油膠囊殼中PAEs的遷移量

以精制玉米油為食品模擬物,考察25 ℃下魚油膠囊殼中PAEs的遷移情況。鑒于DEHP是報道污染較為嚴(yán)重的化合物,且市售魚油膠囊樣品檢出較高水平的DEHP,故選擇DEHP作為遷移實驗的研究對象,考察浸泡時間為1、2、5、10、20、30、40 d遷移量的變化,DEHP遷移量隨時間的變化趨勢如圖3所示。由圖3可知,膠囊殼中的PAEs存在明顯的遷移現(xiàn)象,隨著時間增加,DEHP的遷移量不斷增加,增加幅度逐漸減小,20 d后遷移量增加值逐漸變緩。衛(wèi)辦監(jiān)督函[2011]551號規(guī)定嚴(yán)禁在食品、食品添加劑中人為添加增塑劑,DEHP在食品和食品添加劑中的最大殘留量1.5 mg/kg[26]。該樣品在40 d時食品模擬中DEHP的含量為0.49 mg/kg,未超過最大限量要求。實際樣品中魚油與膠囊殼的接觸面積之比(S/V)遠(yuǎn)小于1∶6,遷移量水平更高,存在潛在風(fēng)險。因此,魚油膠囊殼不論是直接食用還是僅作為包裝材料,都將直接影響魚油產(chǎn)品中PAEs的含量水平,生產(chǎn)過程除考慮魚油的品質(zhì)外,還應(yīng)關(guān)注膠囊殼的質(zhì)量安全。

圖3 DEHP遷移量隨著時間的變化趨勢圖Fig.3 Migration of DEHP from fishoilcapsule shells for different time

3 結(jié)論

本文建立了氣相色譜-質(zhì)譜同時檢測魚油膠囊殼及食品模擬物中22種鄰苯二甲酸酯類化合物的檢測方法。通過優(yōu)化樣品前處理方法,選擇PAH專用柱進(jìn)行分析,通過優(yōu)化色譜條件和質(zhì)譜參數(shù),實現(xiàn)了22種目標(biāo)物的有效分離,22種鄰苯二甲酸酯類化合物在10～500 μg/L濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好,定量限在10～29 μg/kg之間。本方法具有操作簡便、檢出限低,選擇性好、精密度高等特點,方法學(xué)結(jié)果符合GB/T 27404中理化檢測質(zhì)量控制相關(guān)技術(shù)要求,適用于魚油膠囊殼及食品模擬物中鄰苯二甲酸酯類的測定。