氣相色譜-質(zhì)譜法快速測定食品接觸用塑料中2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇雙異丁酸酯的特定遷移量

周良春，馬俊輝，張曉飛，趙文隆，楊 婷，雷 陽

(1.成都產(chǎn)品質(zhì)量檢驗研究院有限責任公司，成都 610100；2.國家包裝產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，成都 610100)

塑化劑作為一種高分子材料助劑，常被用于食品包裝用塑料制品中，以改善產(chǎn)品柔韌性和可塑性[1]。其中，鄰苯二甲酸酯類塑化劑(PAEs)使用較為廣泛。該類化合物屬于內(nèi)分泌干擾物，具有生殖毒性和致癌性[2-6]，若長期積累在人體內(nèi)會對生殖系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。因此，2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇雙異丁酸酯(TXIB)等非鄰苯二甲酸酯類的增塑劑，已被用于食品接觸用塑料制品中，是增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯和鄰苯二甲酸二異丁酯的替代物。相對于鄰苯二甲酸酯類塑化劑，增塑劑TXIB是一種新型較綠色環(huán)保增塑劑[7-8]。但是，國家標準GB 9685－2016《食品安全國家標準食品接觸材料及制品用添加劑使用標準》對增塑劑TXIB的使用限量作了明確的規(guī)定:TXIB 只能添加于食品接觸用聚氯乙烯(PVC)材質(zhì)的塑料制品中，且最大使用質(zhì)量分數(shù)為10%，其余材質(zhì)的食品接觸用塑料均不得添加該物質(zhì)。同時規(guī)定TXIB的最大特定遷移量為5 mg·kg－1。包裝材料中TXIB 在與食品接觸時，受溫度、光照和時間等因素的影響，很可能逐漸遷移至食品中，污染食品，進而嚴重影響消費者的身體健康。然而，現(xiàn)無測定食品接觸用塑料中TXIB遷移量的國家標準方法。因此，建立食品接觸用塑料中TXIB 遷移量的測定方法，為保障食品安全、完善國家標準具有重要意義。

現(xiàn)已報道的測定TXIB 的方法較少，主要是氣相色譜-質(zhì)譜法[9]，并且主要用于研究煙用水基膠中TXIB含量的測定。對食品接觸用塑料中TXIB 在不同類型的食品模擬物中遷移量測定的方法尚未見報道。本工作采用氣相色譜-質(zhì)譜法快速測定食品接觸用塑料中TXIB在6種食品模擬物中的特定遷移量。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

7890A/5977C型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀；3K15型高速冷凍離心機；Multi Reax型渦旋振蕩器；Hei-VAP Advantage型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀；HN 200型多功能氮吹儀；Milli-Q 型超純水系統(tǒng)。

TXIB 標準儲備溶液:1 000 mg·L－1，稱取TXIB標準品(純度不小于98.9%)50 mg于50 mL的容量瓶中，用正己烷溶解并稀釋至刻度，于4℃冰箱中保存。

TXIB 標準溶液:20.0 mg· L－1，移取1 000 mg·L－1TXIB 標準儲備溶液1 mL 于50 mL容量瓶中，用正己烷稀釋并定容。

正己烷、乙酸乙酯、二氯甲烷、乙腈和甲醇均為色譜純；冰乙酸、無水乙醇、異辛烷和橄欖油均為分析純；試驗用水為一級水。

1.2 儀器工作條件

1)色譜條件 DB-5MS 色譜柱(30 m×0.25 mm，0.25μm)；進樣口溫度280 ℃；載氣為高純氦氣(純度不小于99.999%)，流量1.0 mL·min－1；不分流進樣，進樣量1μL。柱升溫程序:初始溫度80 ℃，保持1 min；以20 ℃·min－1速率升溫至280 ℃，保持1 min。

2)質(zhì)譜條件 電子轟擊離子源(EI)；四極桿溫度150 ℃，離子源溫度230 ℃，輔助加熱器溫度280 ℃；電離能量70 e V；選擇離子監(jiān)測(SIM)模式；溶劑延遲4 min；定性離子質(zhì)荷比(m/z)為71，43，243，定量離子m/z為71。

1.3 試驗方法

1.3.1 遷移試驗

按照國家標準GB 5009.156－2016《食品安全國家標準食品接觸材料及制品遷移試驗預處理方法通則》和GB 31604.1－2015《食品安全國家標準食品接觸材料及制品遷移試驗通則》的要求進行遷移試驗。選擇水(模擬水性食品)、4%(體積分數(shù)，下同)乙酸溶液(模擬酸性食品)、20%(體積分數(shù)，下同)乙醇溶液(模擬酒精類食品)、50%乙醇溶液(模擬酒精類食品)、異辛烷和橄欖油(模擬油基食品)作為食品模擬物。食品接觸用塑料的接觸面積(S)與食品模擬物體積(V)的比值反映實際使用情形。本試驗中，以6 dm2食品接觸材料接觸1 L(或1 kg，液體食品模擬物密度按1 kg·L－1計，即S/V＝6 dm2·L－1)食品模擬物的原則進行浸泡。大部分食品接觸材料均是室溫并長期與食品接觸，因此根據(jù)GB 31604.1－2015 中的規(guī)定，遷移條件選擇60 ℃下浸泡10 d。

1.3.2 水性、酸性、酒精類食品模擬物

用移液器移取5.0 mL 經(jīng)過遷移試驗的食品模擬物于10 mL具塞離心管中，加入5.0 mL正己烷，渦旋振蕩10 min后，靜置10 min分層，取上清液，按儀器工作條件進行測定。

若食品模擬物中乙醇的體積分數(shù)大于20%，則先用氮吹儀除去過量的乙醇，再加入5.0 mL 正己烷，按上述方法處理。

1.3.3 異辛烷食品模擬物

用移液器移取1.0 mL 經(jīng)過遷移試驗所得的異辛烷于2 mL 的進樣瓶中，按儀器工作條件進行測定。

1.3.4 油基食品模擬物

稱取5.000 0 g經(jīng)過遷移試驗的油基食品模擬物(橄欖油)于10 mL 具塞離心管中，加入5.0 mL甲醇，渦旋振蕩10 min 后，用高速冷凍離心機在4 500 r·min－1轉(zhuǎn)速下離心10 min，移取甲醇萃取層于圓底燒瓶中。用5.0 mL甲醇再重復萃取2次，合并3次甲醇萃取液，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至近干，用5.0 mL正己烷復溶，取上清液，按儀器工作條件進行測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜行為

TXIB在水、4%乙酸溶液、20%乙醇溶液、異辛烷和橄欖油等食品模擬物中的全掃描色譜圖見圖1，提取離子色譜圖見圖2。

由圖1和圖2可知:水、4%乙酸溶液、20%乙醇溶液和異辛烷食品模擬物對TXIB色譜峰無明顯干擾。因為橄欖油食品模擬物成分復雜，在全掃描色譜圖中，TXIB色譜峰左右出現(xiàn)了較多的雜峰，但在提取離子色譜圖中，橄欖油食品模擬物對TXIB 無明顯干擾，且雜質(zhì)在保留時間9 min之后才出峰。

2.2 色譜柱的選擇

TXIB的沸點為280 ℃，需使用耐高溫的氣相色譜柱。試驗采用弱極性DB-5MS色譜柱(30 m×0.25 mm，0.25μm)和中等極性DB-17MS 色譜柱(30 m×0.25 mm，0.25μm)這兩種耐高溫的氣相色譜柱進行對比，TXIB 在這兩種不同極性的色譜柱上均能較快出峰，且峰形尖銳。考慮到DB-5MS色譜柱(30 m×0.25 mm，0.25μm)為基本柱，為了減少測定不同項目更換色譜柱所帶來的不便，試驗選用DB-5MS色譜柱(30 m×0.25 mm，0.25μm)。

圖2 TXIB在食品模擬物中的提取離子色譜圖Fig.2 Extraction ion chromatograms of TXIB in food simulants

2.3 萃取溶劑的選擇

水性、酸性、酒精類食品模擬物采用正己烷、乙酸乙酯和二氯甲烷為萃取溶劑。分別移取5.0 mL的水、4%乙酸溶液、20%乙醇溶液和50%乙醇溶液于4個10 mL 具塞離心管中，向其中加入200μL的20.0 mg·L－1TXIB標準溶液，各準備3份。分別向其中加入正己烷、乙酸乙酯和二氯甲烷等3種萃取溶劑，按1.3.2節(jié)方法進行萃取。試驗發(fā)現(xiàn):當乙醇體積分數(shù)大于20%，特別是高于50%時，乙酸乙酯與食品模擬物混溶，不能分層；二氯甲烷同樣會溶解一定量的乙醇和水，導致二氯甲烷層渾濁。因此，當食品模擬物中乙醇體積分數(shù)大于20%時，先使用氮吹儀除去過量的乙醇，再按上述方法處理。通過測定各萃取液中TXIB 的含量，計算出其回收率。

橄欖油食品模擬物采用甲醇、乙醇和乙腈為萃取溶劑。稱取5.000 0 g橄欖油至3個10 mL 具塞離心管中，向其中加入200μL 的20.0 mg·L－1TXIB標準溶液，分別向其中加入甲醇、乙醇和乙腈等3種萃取溶劑，按1.3.4節(jié)進行萃取，測定各萃取液中TXIB的含量，計算出其回收率。

萃取溶劑對TXIB回收率的影響見圖3。

圖3 萃取溶劑對TXIB回收率的影響Fig.3 Effect of extraction solvent on recovery of TXIB

由圖3 可知:乙酸乙酯萃取4%乙酸溶液和20%乙醇溶液、二氯甲烷萃取4%乙酸溶液時，回收率均偏高，且二氯甲烷層為下層，不方便移取萃取液；萃取溶劑為正己烷時，TXIB 在水、4%乙酸溶液、20%乙醇溶液和50%乙醇溶液中的萃取效率均較好；萃取溶劑為甲醇時，TXIB 的萃取效率最好。食品模擬物為水、4%乙酸溶液、20%乙醇溶液和50%乙醇溶液時，試驗選擇萃取溶劑為正己烷；食品模擬物為橄欖油時，試驗選擇萃取溶劑為甲醇。

2.4 萃取時間的選擇

在空白食品模擬物中添加已知量的TXIB，分別選取萃取時間為5，10，15，20 min，按試驗方法處理，測定TXIB的含量，計算TXIB的回收率。萃取時間對TXIB回收率的影響見圖4。

圖4 萃取時間對TXIB回收率的影響Fig.4 Effect of extraction time on recovery of TXIB

由圖4可知:萃取時間小于10 min時，各食品模擬物中TXIB的回收率均隨萃取時間的延長迅速增加，特別是橄欖油，TXIB 的回收率增加幅度最大；萃取時間超過10 min后，各食品模擬物中TXIB的回收率隨萃取時間的延長，變化較小。試驗選擇萃取時間為10 min。

2.5 萃取次數(shù)的選擇

試驗考察了萃取次數(shù)依次為1，2，3時對TXIB回收率的影響，結(jié)果見表1。

表1 萃取次數(shù)對TXIB回收率的影響Tab.1 Effect of extraction repeat on recovery of TXIB

由表1 可知:食品模擬物為水、4%乙酸溶液、20%乙醇溶液和50%乙醇溶液時，萃取1次后，食品模擬物中TXIB 的回收率均大于95.0%，且隨著萃取次數(shù)的增加，TXIB 的回收率變化較小。食品模擬物為橄欖油時，萃取1次后，TXIB的回收率只有63.8%；萃取2次后，TXIB 的回收率為85.7%，明顯提高；萃取3次后，TXIB 的回收率為93.5%。食品模擬物為水、4%乙酸溶液、20%乙醇溶液和50%乙醇溶液時，試驗選擇萃取次數(shù)為1；食品模擬物為橄欖油時，試驗選擇萃取次數(shù)為3。

2.6 標準曲線、檢出限和測定下限

分別稱取5.000 0 g橄欖油至5個10 mL 具塞離心管中，向其中分別加入25，50，125，250，500μL的20.0 mg·L－1TXIB 標準溶液，按1.3.4節(jié)進行萃取，得到0.10，0.20，0.50，1.00，2.00 mg·kg－1的食品模擬物為橄欖油的標準溶液系列。用正己烷將20.0 mg·L－1TXIB標準溶液逐級稀釋，得到0.03，0.10，0.20，0.50，1.00 mg·L－1的標準溶液系列。按儀器工作條件對上述標準溶液系列進行測定，以TXIB的質(zhì)量濃度為橫坐標，對應的峰面積為縱坐標繪制標準曲線。TXIB 的線性范圍、線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)見表2。

通過陰性樣品加標，分別以3倍信噪比和10倍信噪比計算方法的檢出限(3S/N)和測定下限(10S/N)，結(jié)果見表2。

表2 線性范圍、線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限和測定下限Tab.2 Linearity ranges，linear regression equations，correlation coefficients，detection limits and lower limits of determination

2.7 精密度和回收試驗

按試驗方法對空白食品模擬物進行加標回收試驗，平行測定6次，計算回收率和測定值的相對標準偏差(RSD)，結(jié)果見表3。

表3 精密度和回收試驗結(jié)果(n＝6)Tab.3 Results of tests for precision and recovery(n＝6)

由表3可知:回收率為82.7%～110%，RSD 為2.3%～10%。

2.8 樣品分析

分別用水、4%乙酸溶液、20%乙醇溶液、50%乙醇溶液、異辛烷和橄欖油作為食品模擬物，按試驗方法對食品接觸用塑料進行遷移試驗(在60℃下浸泡10 d，S/V為6 dm2·L－1)，考察TXIB在上述6種食品模擬物中的遷移情況。結(jié)果表明:食品模擬物為水、4%乙酸溶液、20%乙醇溶液時，TXIB 均未檢出；食品模擬物為50%乙醇溶液和橄欖油時，TXIB均有檢出，但是低于線性范圍；食品模擬物為異辛烷時，檢出0.12 mg·kg－1TXIB。這是因為TXIB為脂溶性物質(zhì)，不易溶于水，根據(jù)“相似相溶”原理，其更易從有機溶劑或油脂中遷移出來。

本工作建立了氣相色譜-質(zhì)譜法測定食品接觸用塑料中非鄰苯二甲酸酯類增塑劑TXIB遷移量的分析方法。本方法快速、靈敏、準確，能夠應用于實際樣品分析，可為食品接觸用塑料中TXIB 遷移量的測定提供技術(shù)支持。