氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定紙制品中殺菌劑、增塑劑、擬除蟲菊酯和有機氯農(nóng)藥殘留

陳山丹，李柏，洪錦清，劉萍，馮杰

（南京海關(guān)輕工產(chǎn)品與兒童用品檢測中心，江蘇揚州 225009）

紙制品是指使用紙和紙板、手工紙或加工紙生產(chǎn)而成的用品，主要有餐巾紙、面巾紙、衛(wèi)生紙、食品包裝紙、紙杯、紙餐盒、紙盤、紙箱等。由于紙制品加工原材料具有來源廣泛、成本低廉、便于回收利用、安全衛(wèi)生等特點，在人們?nèi)粘Ｉ钪袘檬謴V泛。我國紙制品市場需求數(shù)量龐大，紙制品尤其是生活用紙和食品接觸紙制品的衛(wèi)生安全直接關(guān)系到人體健康。

紙制品中的有害物質(zhì)殘留主要來源于兩個方面［1］，一是原材料，目前我國造紙原料主要采用植物纖維，包括木材、竹、草類等，以及回收利用的廢紙纖維。植物纖維在生長過程中受空氣、土壤、水源以及培育方法的影響，常常會吸附環(huán)境中的重金屬和有機污染物，包括農(nóng)藥、殺菌劑等，而紙制品回收再利用則需要漂白、洗漿等工藝。再生纖維除含有上述有害成分外，還常常含有油墨引入的有害化學物質(zhì)殘留。二是生產(chǎn)過程，在紙制品的加工過程中，常常會人為加入一些助劑（例如增塑劑［2］、殺菌劑、防霉劑等）來保證材料的性能，或為了達到某種使用目的而人為添加紫外吸收劑、熒光增白劑、濕強劑、消泡劑等。這些物質(zhì)殘留在紙制品中，通過與食物或人體的接觸而發(fā)生遷移。適量殺菌劑具有安全、廣譜、內(nèi)吸性強和預防效果突出等特點，但是超量不合理地使用殺菌劑，會導致水體和土壤污染，對公眾健康造成極大威脅［3］。有機氯農(nóng)藥是半揮發(fā)性持久有機污染物，化學性質(zhì)穩(wěn)定，水溶性差，脂溶性好，半衰期長，不易降解，可通過生物積累或食物鏈放大，并在食物鏈中循環(huán)，在人體脂肪內(nèi)蓄積會致人慢性中毒，損害中樞神經(jīng)系統(tǒng)，危害人體健康，已列入我國優(yōu)先控制污染物“黑名單”［4］。鄰苯二甲酸酯類增塑劑是類雌激素，影響生殖發(fā)育，甚至會誘發(fā)癌癥［5］。食品包裝紙和紙巾紙中若含有以上有害物質(zhì)，有害物質(zhì)可能會因遷移到食品中［6–8］或直接接觸人體而引發(fā)安全問題。紙張中常見的增塑劑包括鄰苯二甲酸二異丁酯(DIBP)、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)和鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)等，主要來自印刷、膠黏劑和涂層等［9］。作為造紙原料，回收紙也是增塑劑來源之一。我國規(guī)定食品包裝紙不得采用廢舊紙和社會回收廢紙作原料，也規(guī)定不得使用任何回收紙、紙張印刷品、紙制品及其它回收纖維狀物質(zhì)作為原料生產(chǎn)紙巾紙。

一直以來，紙制品被人們認為是一種綠色環(huán)保的制品，隨著人們安全健康意識的提高，紙制品中的有毒有害物質(zhì)問題越來越受到重視，因此加強對紙制品中的有毒有害物質(zhì)殘留量的快速分析，有利于保障紙制品安全的控制和管理，保護廣大消費者的身體健康。增塑劑、殺菌劑、農(nóng)藥殘留常見檢測方法有液相色譜法、氣相色譜、氣相色譜–質(zhì)譜聯(lián)用法等［10–18］。王成云等用微波輔助萃取–LC／MS法檢測了涂布紙中多種鄰苯二甲酸酯類增塑劑的含量［19］；標準SN／T 2899–2011規(guī)定了與食品接觸的紙和再生纖維材料中37種有機氯農(nóng)藥殘留量的氣相色譜和氣相色譜–質(zhì)譜聯(lián)用的測定方法［20］。筆者采用氣相色譜–串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)，以多反應監(jiān)測（MRM）模式，外標法測定常見紙制品中多種殺菌劑、增塑劑、擬除蟲菊酯和有機氯農(nóng)藥殘留的含量。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

氣相色譜–串聯(lián)質(zhì)譜儀：Agilent 7890B–7000C型，配7693型自動進樣器，美國安捷倫科技有限公司。

超聲波發(fā)生器：Branson B5510E型，美國必能信超聲有限公司。

微孔濾膜：規(guī)格為13 mm×0.22 μm，南通蘇品實驗器材有限公司。

離心機：TGL–20型，山東百歐醫(yī)療科技有限公司。

旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：IKA RV8型，艾卡（廣州）儀器設備有限公司。

鄰苯二甲酸酯類增塑劑標準品：包括鄰苯二甲酸二甲酯（DMP）、鄰苯二甲酸二乙酯（DEP）、鄰苯二甲酸二丙烯酯（DAP）、鄰苯二甲酸二丙酯（DPrP）、鄰苯二甲酸二異丁酯（DIBP）、鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）、鄰苯二甲酸二（2-甲氧基乙基）酯（DMEP）、鄰苯二甲酸二異戊酯（DIPP）、鄰苯二甲酸二(4-甲基-2-戊基)酯（BMPP）、鄰苯二甲酸戊基異戊酯（DNIPP）、鄰苯二甲酸二(2-乙氧基)乙酯（DEEP）、鄰苯二甲酸二戊酯（DPP）、鄰苯二甲酸二己酯（DnHP）、鄰苯二甲酸丁基芐基酯（BBP）、鄰苯二甲酸二(2-丁氧基)乙酯（DBEP）、鄰苯二甲酸二環(huán)己酯（DCHP）、鄰苯二甲酸二庚酯（DHP）、鄰苯二甲酸(2-乙基己基)酯（DEHP）、鄰苯二甲酸二苯酯（DPhP）、鄰苯二甲酸二正辛酯（DNOP）、鄰苯二甲酸二苯甲酯（DBzP）、鄰苯二甲酸二（2-丙基庚基）酯（DPHP）、鄰苯二甲酸正辛正癸酯（nDnOP），純度（質(zhì)量分數(shù)）均大于99.0%，德國Dr. Ehrenstorfer公司。

21種有機氯農(nóng)藥混合標準溶液：含有六氯苯、α-六六六、五氯硝基苯、γ-六六六、β-六六六、七氯化茚、d-六六六、艾試劑、氧化氯丹、環(huán)氧七氯、γ-氯丹、α-氯丹、α-硫丹、2-乙基噻吩、狄氏劑、異狄氏劑、2，4’-滴滴涕、4，4’-滴滴滴、β-硫丹、4，4’-滴滴涕、硫丹硫酸酯，溶劑為異辛烷–丙酮（體積比為9∶1），各組分質(zhì)量濃度均為100 μg／mL，北京迪馬科技有限公司。

9種殺菌劑混合標準溶液：含有二苯胺、四氯硝基苯、2，6-二氯-4-硝基苯胺、百菌清、農(nóng)利靈、苯氟磺胺、三唑酮、三唑醇、腐霉利，溶劑為丙酮，各組分質(zhì)量濃度均為50 μg／mL，北京迪馬科技有限公司。

氟氯氰菊酯標準品：純度（質(zhì)量分數(shù)）為98.4%，北京曼哈格生物科技有限公司。

氯氰菊酯標準品：純度（質(zhì)量分數(shù)）為96.5%，德國Dr. Ehrenstorfer公司。

氯菊酯標準品：純度（質(zhì)量分數(shù)）為99.73%，德國Dr. Ehrenstorfer公司。

溴氰菊酯標準品：純度（質(zhì)量分數(shù)）為99.5%，德國Dr. Ehrenstorfer公司。

正己烷–丙酮混合溶劑：正己烷與丙酮體積比為1∶1。

二氯甲烷、正己烷、丙酮、乙酸乙酯：均為色譜純。

實驗所用其它試劑均為分析純。

實驗用水為去離子水。

1.2 溶液配制

23種鄰苯二甲酸酯類增塑劑混合標準儲備液：分別準確稱取適量鄰苯二甲酸酯類增塑劑標準品，用正己烷溶解，配制成質(zhì)量濃度均為2 000 μg／mL的單標儲備液，再以正己烷–丙酮混合溶劑稀釋，配制成質(zhì)量濃度均為50 μg／mL的混合標準儲備液。

4種擬除蟲菊酯混合標準儲備液：分別準確稱取適量氟氯氰菊酯、氯氰菊酯、氯菊酯、溴氰菊酯4種擬除蟲菊酯標準品，用丙酮溶解，配制成質(zhì)量濃度均為500 μg／mL的單標儲備液，再以正己烷–丙酮混合溶劑稀釋，配制成各組分質(zhì)量濃度均為100 μg／mL的混合標準儲備液。

混合標準溶液：取適量23種鄰苯二甲酸酯類增塑劑混合標準儲備液、21種有機氯農(nóng)藥混合標準溶液、4種擬除蟲菊酯混合標準儲備液、9種殺菌劑混合標準溶液，用正己烷–丙酮混合溶劑稀釋，配制成各組分質(zhì)量濃度均為1 μg／mL的混合標準溶液，使用時根據(jù)需要逐級稀釋至各組分質(zhì)量濃度均分別為0.5、1.0、2.0、5.0、10、20 μg／L的系列混合標準工作溶液。

1.3 儀器工作條件

1.3.1 氣相色譜

色譜柱：DB–17MS型毛細管柱（30 m×0.25 mm，0.15 μm，美國安捷倫科技有限公司）；載氣：高純氦氣，體積流量為1.0 mL／min；程序升溫：初始溫度為80 ℃，以15 ℃／min速率升溫至180 ℃，再以5 ℃／min速率升溫至200 ℃，保持5 min，然后以20 ℃／min速率升溫至300 ℃，保持6 min；進樣口溫度：290 ℃；進樣方式：脈沖不分流進樣；進樣體積：1 μL。

1.3.2 質(zhì)譜

電子轟擊離子源（EI）；多反應監(jiān)測（MRM）掃描方式；電子能量：70 eV；傳輸線溫度：250 ℃；離子源溫度：230 ℃。碰撞氣：高純氮氣，體積流量為1.5 mL／min；淬滅氣：高純氦氣，體積流量為2.25 mL／min。

1.4 樣品處理

將樣品剪碎至5 mm×5 mm以下尺寸，準確稱取0.2～0.5 g（精確至0.1 mg），置于離心管中，加入10 mL正己烷–丙酮混合溶劑，超聲萃取60 min，將萃取液轉(zhuǎn)移至100 mL圓底燒瓶中，再向樣品中加入10 mL正己烷–丙酮混合溶劑，重復2次，合并提取液，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至約2 mL，通氮氣吹至近干，用2 mL正己烷–丙酮混合溶劑復溶，溶液經(jīng)0.22 μm濾膜過濾后待用。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜柱的選擇

用于農(nóng)藥殘留檢測的毛細管柱一般采用中等極性柱［21–22］，檢測增塑劑一般選用非極性或中等極性柱。分別考察了Agilent DB–5MS柱（30 m×0.32 mm，0.25 μm）、Agilent DB–17MS柱（30 m×0.25 mm，0.15 μm）、Thermo TG–5MS柱（30 m×0.25 mm，0.50 μm）、Agilent DB–5MS柱（60 m×0.32 mm，0.25 μm）、Agilent HP–5MS柱（15 m×0.25 mm，0.25 μm）對57種化合物的分離效果。試驗 發(fā) 現(xiàn)Agilent DB–5MS柱（60 m×0.32 mm，0.25 μm）柱能較好分離各組分，但由于柱較長，往往會出現(xiàn)組分峰疏密不均的現(xiàn)象，且保留時間過長，后出峰的組分拖尾嚴重，響應值較低；而采用Agilent HP–5MS柱（15 m×0.25 mm，0.25 μm）柱，目標物能在短時間內(nèi)全部出峰，但重疊峰較多，不能準確定性定量；Agilent DB–5MS柱（30 m×0.32 mm，0.25 μm）和Thermo TG–5MS柱（30 m×0.25 mm，0.50 μm）均不能很好地分離2，4’-滴滴涕與4，4’-滴滴滴、β-六六六與γ-六六六；Agilent DB–17MS柱（30 m×0.25 mm，0.15 μm）雖然有少量峰保留時間接近，但不影響目標物的定性、定量，因此最終選擇Agilent DB–17MS柱作為分離柱。

色譜峰面積小受進樣口溫度、載氣流量、升溫程序影響，在保持其它因素不變的前提下，只改變單一因素，觀察各組分的色譜峰面積以及分離情況，以保證各化合物分離最佳。其它條件不變時，分別設置柱溫箱的初始溫度分別為60、70、80、90、100℃時對各個目標峰分離度的影響。試驗發(fā)現(xiàn)，柱溫箱初始溫度越低，各化合物分離度越高，但分析時間越長；提高初始溫度，則保留時間提前，但峰分離度下降，不利于目標物的完全分離。最終確定初始溫度為80 ℃，然后以15 ℃／min速率升溫至180℃，再以5 ℃／min速率緩慢升溫至200 ℃，保持5 min，以保證化合物完全分離，最終以20 ℃／min速率升溫至300 ℃。根據(jù)57種化合物的分子結(jié)構(gòu)、沸點等性質(zhì)特點，確定進樣口溫度為290 ℃。

2.2 樣品提取方式選擇

固體樣品中的增塑劑和農(nóng)藥常用的提取方式有索氏提取、機械振蕩、超聲波輔助提取等［23］。超聲提取和索氏提取兩種方式提取效果均較為理想，機械振蕩萃取效率最差；索氏萃取比較完全但提取時間長，試劑消耗量大；超聲提取設備較為簡單，操作更為簡便，可同時批量處理樣品?？紤]到實驗室條件，選擇正己烷–丙酮混合溶劑溶解超聲波提取的方式。在其它條件不變的情況下，對可能影響超聲提取效率的超聲溫度及超聲時間進行優(yōu)化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，萃取溫度對萃取效率基本無影響，而超聲時間達到60 min即可保證提取完全。

2.3 提取溶劑的選擇

稱取0.5 g紙制品陰性樣品，添加0.1 mL 0.1 μg／mL的混合標準溶液，在其它條件相同的情況下，分別選用正己烷、丙酮、乙酸乙酯、二氯甲烷4種不同提取溶劑對57種目標物進行提取，試驗發(fā)現(xiàn)二氯甲烷對殺菌劑和農(nóng)藥的提取效率較低，乙酸乙酯對增塑劑的提取效率偏低，正己烷和丙酮的提取效率相當，但對有顏色的樣品來說，丙酮提取液的顏色較深。綜合考慮，最終選擇正己烷–丙酮混合溶劑（體積比為1∶1）作為提取溶劑。

2.4 質(zhì)譜條件的優(yōu)化

將混合標準溶液首先通過Q1全掃描方式，確定其中每一種組分的保留時間和母離子，再對母離子進行二級質(zhì)譜測定，不斷更換碰撞能量以選擇合適的母離子–子離子對，并確定最佳優(yōu)化電壓，優(yōu)化后的各待測物的保留時間、掃描離子對、碰撞電壓見表1。

表1 57種化合物的質(zhì)譜參數(shù)

2.5 色譜圖

取適量的混合標準工作溶液，經(jīng)0.22 μm有機濾膜過濾后上機測定，在上述氣相色譜–質(zhì)譜條件下，57種化合物的MRM分離圖如圖1所示。

圖1 57種混合標準溶液的MRM分離圖

2.6 線性方程和檢出限

按1.3儀器工作條件下，對57種化合物在質(zhì)量濃度0.5～20 μg／L范圍內(nèi)進行測定，以目標物的色譜峰面積對質(zhì)量濃度進行線性回歸分析，得到各待測物的校正曲線線性方程及相關(guān)系數(shù)。結(jié)果顯示目標物的質(zhì)量濃度與色譜峰面積線性關(guān)系良好。在空白紙樣品中添加不同濃度的上述57種目標物的混合標準溶液，以3倍信噪比所對應的目標物質(zhì)量濃度作為方法檢出限，10倍信噪比所對應的目標物質(zhì)量濃度作為方法定量限。57種目標物的線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限、定量限列于表2。由表2可知，57種目標物在0.5～20 μg／L線性范圍內(nèi)的相關(guān)系數(shù)均大于0.99，檢出限為0.004～0.429 μg／L，定量限為0.014～1.429 μg／L。

表2 57種化合物的線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限和定量限

2.7 加標回收試驗

在1.3儀器工作條件下，在空白紙制品樣品中分別添加0.02、0.06 mg／kg水平的混合標準溶液，每個添加水平重復測定6次，計算平均回收率和測定值的相對標準偏差。加標回收試驗數(shù)據(jù)及計算結(jié)果列于表3。由表3可知，平均加標回收率為73.5%～101.1%，相對標準偏差為1.33%～9.62%，表明該方法精密度和準確度較高。

表3 57種化合物空白加標回收試驗結(jié)果

3 結(jié)語

建立了氣相色譜–串聯(lián)質(zhì)譜法定量檢測紙制品中共57種殺菌劑、增塑劑、擬除蟲菊酯和有機氯農(nóng)藥殘留物，57種化合物在0.5～20 μg／L質(zhì)量濃度范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。該方法處理簡單，靈敏度高，可對紙制品中有害殘留物進行快速篩查。