氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定含乳飲料中非鄰苯二甲酸酯類增塑劑

◎ 易聲偉，吳曉琴，劉 歡，段云鵬，陳世奇

（重慶市食品藥品檢驗檢測研究院，重慶 401121）

增塑劑廣泛用于塑料制品中，以提高其柔韌性和可塑性[1]，其中鄰苯二甲酸酯類增塑劑應(yīng)用最為普遍，包括建筑與農(nóng)業(yè)材料、醫(yī)療護理產(chǎn)品、食品包裝產(chǎn)品，鄰苯二甲酸酯是引起生殖發(fā)育問題、甲狀腺疾病的潛在因素，對人們的健康和自然環(huán)境構(gòu)成了威脅[1-2]。隨著國家標準GB 9685—2016[3]對鄰苯二甲酸酯使用的規(guī)范化，非鄰苯二甲酸酯增塑劑作為代替物也得到更廣泛的使用，如對苯二甲酸酯類[如對苯二甲酸二（2-乙基）己酯]、磷酸酯類增塑劑（如磷酸三乙酯）等，但其危害同樣存在。例如，對苯二甲酸二（2-乙基）己酯毒性較鄰苯二甲酸酯類小，但其可能會影響內(nèi)分泌增加雌激素，與育齡婦女子宮肌瘤有關(guān)，值得引起關(guān)注[4-5]；有機磷酸酯類也具有生物累積性，可能會引起不良生殖健康、哮喘和過敏性疾病、早熟和肥胖等病癥并影響神經(jīng)發(fā)育[6-7]。相比較而言，鄰苯二甲酸酯類研究較多，非鄰苯二甲酸酯類增塑劑的檢測報道較少且還未形成國家標準，常見的檢測方法主要為GCMS[8-10]、LC-MS[11]方法等。色譜和質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)具有良好的分離和分辨能力，適用于多組分增塑劑的分析，其中又以GC-MS/MS法應(yīng)用更廣泛。

飲料品種繁多，有調(diào)研結(jié)果表明乳飲品是城市年輕群體除礦泉水之外最受歡迎的飲料[12]。飲料較多使用聚丙烯（PP）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）、高密度聚乙烯（HDPE）材質(zhì)的塑料瓶進行包裝，經(jīng)過長時間的存放，增塑劑可能逐漸從包裝材料中向飲料中遷移，影響人體健康[11]。本文考察了市面上18份常見的配料表中標明含有乳或乳制品的飲料，優(yōu)化前處理條件、降低基質(zhì)效應(yīng)對定量的影響利用氣相色譜-三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)，實現(xiàn)了33種非鄰苯二甲酸酯類增塑劑的快速測定，為飲料中非鄰苯二甲酸酯類增塑劑的檢測和風(fēng)險控制提供技術(shù)和數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

Agilent 7890A-7000B三重四極桿質(zhì)譜儀（美國安捷倫公司）；SQP分析天平（賽多利斯公司）；Vortex 3漩渦混合器（德國IKA儀器有限公司）；TG-16離心機（四川蜀科儀器有限公司）；MD200-2氮吹儀（杭州奧盛儀器設(shè)備有限公司）。

乙腈、正己烷、丙酮（色譜純、美國Honeywell公司）；33種增塑劑標準品，純度≥95%，購自Mackin、Dr.Ehrenstorfer GmbH公司。

飲料樣品均購置于重慶當(dāng)?shù)?，按標簽所示儲存?/p>

1.2 樣品處理

準確稱取試樣5.00 g（精確至0.01 g）于10 mL玻璃離心管中，加入5 mL乙腈，渦旋混勻1 min，加入1 g NaCl，再次渦旋混勻0.5 min，3 000 r·min-1離心5 min，上清液轉(zhuǎn)移至10 mL玻璃氮吹管中，再加入5 mL乙腈重復(fù)上述步驟一次，合并上清液，在40 ℃氮氣下吹至近干，再加入5.0 mL正己烷溶解混勻，取上清液進行GC-MS/MS分析。

1.3 標準溶液的配制

標準儲備液。準確稱取增塑劑標準品各25 mg至25 mL容量瓶中，用正己烷溶解定容，配制成濃度為1 000 mg·L-1的標準儲備液，保存于4 ℃冰箱備用。

混合標準中間液。取上述標準溶液各1 mL，混勻，用正己烷定容至100 mL同一容量瓶中，為10 mg·L-1混合標準溶液。

基質(zhì)匹配標準使用液。選取空白樣品，按1.2方法處理至氮吹濃縮干，依次加入25 μL、50 μL、100 μL、250 μL和500 μL的混合標準中間液，加入正己烷定容至5 mL，為0.05 mg·L-1、0.1 mg·L-1、0.25 mg·L-1、0.5 mg·L-1和1.0 mg·L-1的基質(zhì)匹配工作曲線。臨用時現(xiàn)配。

1.4 GC-MS/MS條件

參照實驗室前期研究成果[13]設(shè)置色譜條件：SHIMADZU SH-Rxi-5Sil MS毛細管色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；程序升溫：50 ℃保持1 min，以15 ℃·min-1升溫至180 ℃，保持4 min，又以30 ℃·min-1升溫至230 ℃，再以5 ℃·min-1升溫至300 ℃，保持3 min；載氣：He（純度≥99.999%）；流速：1.0 mL·min-1；進樣口溫度290 ℃。進樣量1 μL；不分流進樣。

質(zhì)譜條件：離子源溫度：290 ℃；電離模式：電子轟擊離子源（EI）；電子能量：70 eV；采集模式：多反應(yīng)監(jiān)測（MRM）模式；四極桿溫度：150 ℃。溶劑延遲時間：4.5 min。傳輸線溫度：280 ℃。質(zhì)譜分析參數(shù)見表1。

表1 33種增塑劑的質(zhì)譜分析參數(shù)表

（續(xù)表1）

1.5 干擾的排除

試驗前處理盡量避免使用塑料制品防止過程中樣品被污染。所用器皿洗凈后，再用去離子水清洗3次，并用正己烷浸泡6 h，在200 ℃條件下烘烤2 h，冷卻至室溫備用。另外，由于增塑劑的廣泛使用，實驗室難以避免會使用塑料類產(chǎn)品造成污染，如試劑瓶瓶墊、進樣瓶墊片、進樣口密封圈等，所以測定同時必須進行空白試驗，降低溶劑和外界帶入增塑劑對試驗結(jié)果的影響。

1.6 基質(zhì)效應(yīng)（ME）評價

基質(zhì)效應(yīng)是指由于樣品提取過程中非待測物的存在，使待測物在儀器中的響應(yīng)受到增強或減弱，進而影響待測物的定量限、檢出限、線性、準確度和精密度等[14]。為考察基質(zhì)效應(yīng)，采取分別在相同的色譜條件下測定一定濃度的正己烷標準工作溶液（A）和基質(zhì)標準溶液（B）的響應(yīng)值，計算二者的相對比值來評價基質(zhì)效應(yīng)。ME=（B峰面積/A峰面積-1）×100%，基質(zhì)效應(yīng)評價：ME＞0存在基質(zhì)增強效應(yīng)，ME＜0存在基質(zhì)抑制效應(yīng)，|ME|＜20范圍稱為弱基質(zhì)效應(yīng)，基質(zhì)效應(yīng)不顯著；20≤|ME|≤50為較強基質(zhì)效應(yīng)，基質(zhì)效應(yīng)略顯著；|ME|≥50稱為強基質(zhì)效應(yīng)，基質(zhì)效應(yīng)顯著[15]。

2 色譜條件優(yōu)化

2.1 質(zhì)譜條件的優(yōu)化

目前增塑劑的測定大都采用固定相為5%苯基+95%聚二甲基硅氧烷的毛細管色譜柱進行分析[8-9,13]，而SH-Rxi-5Sil MS色譜柱正具有類似的固定相且熱穩(wěn)定性較好適合增塑劑的分析。另外多反應(yīng)監(jiān)測（MRM）模式可減小待測離子保留時間接近帶來的干擾，提高靈敏度。按照1.4優(yōu)化的GC-MS/MS條件，對基質(zhì)匹配混合標準溶液進行分析，得到33種化合物的總離子流圖（圖1），由圖1可知，采用通過程序升溫，各增塑劑表現(xiàn)了良好的響應(yīng)和分離度。

圖1 基質(zhì)匹配混合標準溶液的總離子流色譜圖（1.0 mg·L-1）

2.2 樣品提取溶劑的選擇

增塑劑在乙腈、正己烷、丙酮中表現(xiàn)出良好的溶解性。所以試驗采用樣品直接加入提取溶劑進行渦旋振蕩。渦旋振蕩提取法操作簡便快捷、試劑消耗少、且能實現(xiàn)樣品批量處理，是快速提取樣品的常用手段。本文比較了常用溶劑如正己烷、丙酮、乙腈、正己烷+丙酮（1+1）的提取效果。當(dāng)僅加入正己烷時會形成嚴重的乳化現(xiàn)象，吸取上清液困難。當(dāng)采用丙酮或正己烷+丙酮（1+1）提取時，蛋白質(zhì)會產(chǎn)生沉淀，減少了乳化現(xiàn)象，但馬來酸二甲酯、磷酸三乙酯等增塑劑回收率僅為10%～30%。當(dāng)采用乙腈為提取劑時，蛋白質(zhì)沉淀效果較好，后續(xù)NaCl的加入會使乙腈與水層產(chǎn)生鹽析，有明顯分層，該方法操作簡單且回收率較高。

2.3 基質(zhì)效應(yīng)考察結(jié)果

試驗前期采用正己烷配制的標準使用液，但用其擬合的標準曲線進行含量分析時發(fā)現(xiàn)，部分增塑劑如間苯二甲酸二乙酯、對苯二甲酸二（2-乙基）己酯回收率嚴重偏高，所以采用1.6中ME的評價方法，對33種增塑劑在飲料基質(zhì)中濃度為0.1 mg·L-1、0.2 mg·L-1、1 mg·L-13個水平進行ME考察，結(jié)果見表2。

表2 33種增塑劑基質(zhì)效應(yīng)值表

由表2可知，GC-MS/MS法測定含乳飲料中的過程中，基質(zhì)效應(yīng)普遍存在，大多數(shù)目標物|ME|＜20，其中個別基質(zhì)效應(yīng)顯著存在，當(dāng)濃度為0.1 mg·L-1時，間苯二甲酸二苯酯基質(zhì)效應(yīng)值為70，當(dāng)濃度為0.2 mg·L-1時，基質(zhì)效應(yīng)值顯著增強最高的為對苯二甲酸二（2-乙基）己酯（101），濃度較高為1.0 mg·L-1時，間苯二甲酸二甲酯為54。其原因可能是含乳飲料中含有糖類、蛋白質(zhì)和脂肪，這類物質(zhì)不易揮發(fā)性，易在進樣口活性位點富集，從而引起基質(zhì)增強或基質(zhì)抑制效應(yīng)。當(dāng)存在強基質(zhì)效應(yīng)時，需要采取補償措施，目前常見的補償基質(zhì)效應(yīng)方法有基質(zhì)匹配校準法[16]、同位素標記法[17]、加入分析保護劑法[18]、基質(zhì)凈化法結(jié)合基質(zhì)匹配校準法[19]等。考慮到同位素內(nèi)標價格較貴且不易獲得，本文先考察加入N-丙基乙二胺吸附劑（PSA）、C18粉末進行分散基質(zhì)固相萃取法凈化，但對苯二甲酸二（2-乙基）己酯等增塑劑回收率仍接近170%。因此本文采用了基質(zhì)匹配校準法消除基質(zhì)效應(yīng)，建立的標準曲線如表3所示。同時回收率試驗表明，用基質(zhì)匹配校準法有效減弱了基質(zhì)效應(yīng)對檢測結(jié)果的影響，使回收率處于正常值水平，回收率見表4。

表3 33種增塑劑的線性、檢出限及定量限表

2.4 線性范圍

按照設(shè)定的GC-MS/MS條件，測定基質(zhì)匹配標準使用溶液。以標準使用液濃度為橫坐標，定量離子對峰面積為縱坐標，繪制標準曲線，得到相關(guān)系數(shù)r，結(jié)果見表3。由表3可知，該方法在0.05～1.0 mg·L-1的濃度范圍內(nèi)線性良好，相關(guān)系數(shù)r均大于0.99。

2.5 方法檢出限、精密度和加標回收試驗

按照試驗方法對空白含乳飲料樣品添加3個不同濃度水平的標準溶液，做加標回收試驗，每個加標樣品平行測定6次，扣除空白值后，計算回收率和測定值的相對標準偏差（RSD，n=6），在0.05～0.5 mg·kg-1加標范圍內(nèi)，平均回收率在79.5%～109.9%，相對標準偏差RSD為2.0%～9.4%，結(jié)果見表4。同時利用最低添加濃度（0.05 mg·kg-1）的樣品數(shù)據(jù)，分別以3倍和10倍信噪比（S/N）計算方法檢出限（LOD）和定量限（LOQ），結(jié)果見表3，33種增塑劑的檢出限為0.000 1～0.037 5 mg·kg-1。

表4 33種增塑劑的加標回收實驗表

3 實際樣品測定

對收集到的18份含乳飲料增塑劑含量進行檢測，共15份飲料檢出非鄰苯類增塑劑，檢出率達83.3%。其中12份飲料檢出己二酸二正辛酯，含量為0.014～0.049 mg·kg-1，8份飲料檢出對苯二甲酸二（2-乙基）己酯，含量為0.03～0.123 mg·kg-1，3份飲料檢出馬來酸二丁酯，含量為0.017～0.050 mg·kg-1，2份飲料檢出馬來酸二乙基己酯，含量為0.023 mg·kg-1、0.025 mg·kg-1，1份飲料檢出癸二酸二乙酯，含量為0.589 mg·kg-1，1份飲料檢出磷酸二苯異辛酯，含量為0.051 mg·kg-1。以上檢出的增塑劑中，己二酸二正辛酯、對苯二甲酸二（2-乙基）己酯、馬來酸二丁酯未超出GB 9685—2016規(guī)定值。值得關(guān)注的是磷酸二苯異辛酯，它被允許使用在PVC、PU制品中，且僅用于接觸非脂肪性食品的材料，此飲料使用的是PET瓶身，但檢出磷酸二苯異辛酯其原因可能是使用了PVC墊片或包裝膜造成了增塑劑遷移，也有可能是加工過程中所用的設(shè)備或管件帶入。另外馬來酸二乙基己酯暫未被列入GB 9685—2016規(guī)定的食品包裝材料添加劑名單中，有必要對其風(fēng)險進行監(jiān)測。另外隨著增塑劑種類的增加，相關(guān)標準也需要及時修訂。

4 結(jié)論

本研究建立了GC-MS/MS法快速檢測含乳飲料中33種非鄰苯二甲酸酯類增塑劑含量的方法?？疾炝颂崛∪軇┖突|(zhì)效應(yīng)，使用基質(zhì)匹配法繪制標準曲線法，有效減弱了基質(zhì)效應(yīng)的影響，確保了定量結(jié)果的準確性。該方法適用于含乳飲料中非鄰苯二甲酸酯類增塑劑的快速檢測，方法準確、高效、靈敏度高。