液相色譜－串聯(lián)質(zhì)譜法同時測定食品包裝用復(fù)合膜袋中3種醇類物質(zhì)遷移量

黃曉鋼，陳意光，劉德云，郭旭東，宋梓峰，熊小婷，謝文緘，李澤榮，凌光耀，饒 璞

（廣州質(zhì)量監(jiān)督檢測研究院，國家包裝產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心（廣州），廣東 廣州 511447）

復(fù)合膜具有良好的柔韌性、阻隔性和物理強度，且成本低，使用方便，印刷色彩艷麗，部分類型的產(chǎn)品具有很好的光澤和透明度，是一類十分重要的食品包裝材料。復(fù)合膜一般由基材、層合膠粘劑、阻隔材料、熱封材料、印刷材料等組成，生產(chǎn)工藝包括干法復(fù)合、擠出復(fù)合、無溶劑復(fù)合等，其中干法復(fù)合具有設(shè)備投資小、產(chǎn)品質(zhì)量高、工藝簡單、可應(yīng)用材料組合形式多等特點，應(yīng)用更為廣泛。粘合劑的性能是干法復(fù)合生產(chǎn)復(fù)合膜的一大關(guān)鍵因素。目前復(fù)合膜材料中使用的粘合劑主要是溶劑型雙組分聚氨酯粘合劑，該類粘合劑的生產(chǎn)需經(jīng)過合成聚酯多元醇、合成端羥基聚氨酯、合成端異氰酸酯基聚胺酯等化學(xué)反應(yīng)[1－2]，涉及各種反應(yīng)起始物、催化劑、溶劑等，如果原料質(zhì)量或生產(chǎn)工藝控制不嚴格，可能導(dǎo)致有害物質(zhì)殘留。

三羥甲基丙烷和1，6-己二醇是雙組分聚氨酯膠粘劑的起始反應(yīng)物[3－4]，1，6-己二醇和四氫-2-呋喃甲醇是食品接觸材料及制品用粘合劑中允許使用的添加劑。上述3種醇類物質(zhì)可能在復(fù)合膜袋用粘合劑的生產(chǎn)中使用，并殘留在產(chǎn)品中，進而威脅人體健康。我國標準GB 9685－2016中明確規(guī)定三羥甲基丙烷的特定遷移限量（SML）為6 mg/kg，1，6-己二醇的SML為0．05 mg/kg，四氫-2-呋喃甲醇的SML為不得檢出（檢出限0．01 mg/kg）[5]。因此，針對性建立食品包裝用復(fù)合膜袋中上述3種醇類物質(zhì)遷移量的檢測方法極具必要性。對于上述3種醇類物質(zhì)，目前報道的檢測研究較少，檢測方法主要為氣相色譜法和氣相色譜－質(zhì)譜法[6－7]。由于食品接觸材料及制品中1，6-己二醇和四氫-2-呋喃甲醇的SML較低，采用氣相色譜法或氣相色譜?質(zhì)譜法測定難以滿足標準限值的判定要求。液相色譜－串聯(lián)質(zhì)譜法具有準確度和靈敏度高、選擇性好、適用性強等優(yōu)點，在食品接觸材料及制品中可遷移有害物檢測中的應(yīng)用十分廣泛[8－15]。本文建立了同時測定食品包裝用復(fù)合膜袋中三羥甲基丙烷、四氫-2-呋喃甲醇、1，6-己二醇3種醇類物質(zhì)的液相色譜－串聯(lián)質(zhì)譜測定方法，所建方法適用于水、4%（體積分數(shù)，下同）乙酸溶液、乙醇溶液（體積分數(shù)分別為10%、20%、50%、95%）和橄欖油等7種食品模擬物中上述3種醇類物質(zhì)的測定，檢出限滿足標準限值的判定要求，可為GB 9685－2016的有效實施提供技術(shù)支持。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

TSQ Quantiva高效液相色譜－串聯(lián)質(zhì)譜儀（美國Thermo Fisher公司）；Milli-Q超純水器（美國Millipore公司）；BSA224S、CPA225D分析天平（瑞士Satorius公司，感量分別為0．1、0．01 mg）。

標準品：三羥甲基丙烷（純度98%，加拿大TRC公司），四氫-2-呋喃甲醇（純度98．8%，德國Dr Ehrenstorfer公司），1，6-己二醇（純度97．6%，德國CNW公司）；甲醇、乙腈、乙醇（色譜純，美國Spectrum公司）；甲酸（色譜純，上海安譜實驗科技股份有限公司）；乙酸（分析純，廣州化學(xué)試劑廠）；橄欖油（分析純，上海麥克林生化科技有限公司）；實驗用水為超純水。

1.2 標準溶液的配制

1.2.1 標準儲備溶液分別準確稱取適量各標準品（精確至0．01 mg），用甲醇配制成質(zhì)量濃度約1 000 mg/L的單獨標準儲備溶液，于－20℃下保存。

1.2.2 標準中間溶液準確移取適量各單標儲備液，用10%甲醇溶液配制成質(zhì)量濃度為1 mg/L的標準中間液，于4℃下保存。

1.2.3 水基、酒精類食品模擬物標準工作溶液準確移取適量標準中間溶液于10 mL容量瓶中，用10%甲醇配制成質(zhì)量濃度分別為10、20、40、80、120μg/L的標準工作液。

1.2.4 酸性食品模擬物標準工作溶液準確移取適量標準中間溶液于10 mL容量瓶中，用4%乙酸配成質(zhì)量濃度分別為10、20、40、80、120μg/L的標準工作液。

1.2.5 油基食品模擬物標準工作溶液分別稱取（2．00±0．01）g橄欖油于8個10 mL比色管中，依次加入0．00、0．02、0．04、0．08、0．16、0．24、0．32、0．40 mL標準中間溶液，渦旋混勻，得到含量分別為0、10、20、40、80、120、160、200μg/kg的標準工作溶液。分別在上述比色管中加入2．00、1．98、1．96、1．92、1．84、1．76、1．68、1．60 mL 10%甲醇溶液，渦旋混合5 min，以1 000 r/min離心5 min，取下層清液過0．22μm水性濾膜后待測。

1.3 樣品前處理

1.3.1 遷移試驗按照GB 5009．156－2016[16]及GB 31604．1－2015[17]的要求進行遷移試驗，得到模擬液。模擬液置于4℃冰箱中避光保存，進行下一步處理前將其恢復(fù)至室溫。

1.3.2 模擬液前處理對于水、4%乙酸、10%乙醇模擬液，取約1 mL過0．22μm水性濾膜后待測；對于20%乙醇、50%乙醇、95%乙醇模擬液，取5 mL于10 mL比色管中，45℃氮吹至適宜體積（分別約為4．0、2．5、0．5 mL），放至室溫后用水重新定容至5 mL，渦旋混勻后取約1 mL過0．22μm水性濾膜，待測；對于橄欖油模擬液，稱取（2．00±0．01）g樣品于比色管中，加入2 mL 10%甲醇，渦旋混合5 min，以10 000 r/min離心5 min，取水層約1 mL過0．22μm水性濾膜，待測。

1.4 實驗條件

1.4.1 色譜條件色譜柱：ACQUITY UPLCBEHC18（50 mm×2．1 mm，1．7μm）。流動相：0．01%甲酸溶液（A）－乙腈（B），梯度洗脫程序：0 min，5%B；0～2．0 min，5%～20%B；2．0～4．5 min，20%B；4．5～5．0 min，20%～90%B；5．0～8．0 min，90%B；8．0～8．1 min，90%～5%B；8．1～12．0 min，5%B。流速：0．25 mL/min；柱溫：室溫；進樣量：2μL。

1.4.2 質(zhì)譜條件離子源：電噴霧離子源（ESI）；掃描模式：正離子模式；檢測模式：多反應(yīng)監(jiān)測（MRM）；噴霧電壓：4 500 V；鞘氣（N2）：80 Arb；輔助氣（N2）：20 Arb；吹掃氣（N2）：3 Arb；氣化溫度：280℃；離子傳輸管溫度：325℃；質(zhì)譜參數(shù)見表1。

表1 化合物質(zhì)譜參數(shù)Table 1 Mass spectral parameters of the analytes

2 結(jié)果與討論

2.1 前處理條件的優(yōu)化

遷移試驗后，水基、酸性、醇類模擬液均為澄清溶液，直接過濾上機測試均未出現(xiàn)明顯基質(zhì)干擾情況，因此擬對上述模擬液采用最簡單的直接過濾處理方式。結(jié)果顯示，水、4%乙酸、10%乙醇模擬物直接上機，3種化合物均可得到良好色譜峰，峰形尖銳對稱。但乙醇含量大于10%的醇類食品模擬物直接上機時，三羥甲基丙烷和四氫-2-呋喃甲醇的色譜峰均有展寬，峰形不對稱，對準確定量存在影響。考慮到四氫-2-呋喃甲醇的限值要求較低，采用稀釋的方式不易滿足要求。因此對于乙醇含量大于10%的醇類食品模擬物，通過氮吹后加水重新定容的方式，去除食品模擬物中的乙醇，以保持化合物色譜峰峰形尖銳對稱。對于橄欖油模擬液，結(jié)合上述實驗結(jié)果，考察了10%甲醇的提取效果，發(fā)現(xiàn)可得到理想的提取結(jié)果，因此采用10%甲醇溶液提取后測定。

為了進一步提高方法的簡便性，在滿足方法準確可靠性的前提下，盡量減少前處理（包括標準溶液配制）工作量，考察和評估了不同食品模擬物（水、4%乙酸、10%乙醇、10%甲醇）作為溶劑時對同一標準溶液響應(yīng)值的影響。分別用上述4種溶劑配制質(zhì)量濃度為60μg/L的標準溶液，每種標準溶液進樣4次，取平均值。3種醇類化合物的響應(yīng)值和標準偏差（SD）見表2。結(jié)果顯示，采用水、10%乙醇、10%甲醇配制的三羥甲基丙烷標準溶液的響應(yīng)值無明顯差別，采用4%乙酸配制的三羥甲基丙烷標準溶液的響應(yīng)值顯著高于其他溶劑配制的標準溶液；不同溶劑配制的四氫-2-呋喃甲醇和1，6-己二醇標準溶液的響應(yīng)值差別不明顯。因此，對于4%乙酸食品模擬物采用4%乙酸配制的標準工作溶液作為校準溶液；對于其他水基和醇類食品模擬物，統(tǒng)一采用10%甲醇配制的標準工作溶液作為校準溶液；對于橄欖油食品模擬物，考慮到不同品牌、批次的橄欖油存在的雜質(zhì)可能不同，依然采用10%甲醇提取處理后的標準工作溶液作為校準溶液。

表2 化合物在不同定容液的響應(yīng)和標準偏差（SD，n=4）Table 2 Reponses and standard deviations（SD，n=4）of the analytes in different solvents

2.2 色譜條件的優(yōu)化

3種醇類化合物均屬于極性小分子化合物，在反相色譜柱上有一定保留。對比考察了Ulimate AQC18（50 mm × 2．1 mm，3 μm）、ACQUITY UPLC BEHC18（50 mm × 2．1 mm，1．7 μm）、ACQUITY UPLC HSST3（50 mm×2．1 mm，1．8μm）3種反相色譜柱的分離效果。結(jié)果顯示，目標物在3種色譜柱上均可實現(xiàn)良好分離，各化合物在Ulimate AQC18色譜柱上的保留時間與BEH C18色譜柱偏差小于0．1 min，在T3色譜柱上的保留時間比在BEHC18色譜柱上長0．1～0．3 min，3種色譜柱的分離效果相差不明顯。本方法選擇使用更普遍的BEHC18柱進行分析，并考察了甲醇和乙腈作為有機相的分離效果。結(jié)果顯示，采用甲醇和乙腈作為有機相均可實現(xiàn)良好分離，信噪比差別不明顯。在相同的有機相比例下，采用乙腈作為流動相時三羥甲基丙烷、四氫-2-呋喃甲醇、1，6-己二醇的保留時間分別為0．92、1．20、2．04 min，采用甲醇作為流動相時上述3種化合物的保留時間分別增加了0．3、0．7、1．6 min，1，6-己二醇的出峰時間達到3．6 min。為提高檢測效率，本方法采用乙腈作為有機相。對比考察了采用0．01%甲酸和純水作為水相時化合物的分離和響應(yīng)效果，發(fā)現(xiàn)三羥甲基丙烷、四氫-2-呋喃甲醇、1，6-己二醇（質(zhì)量濃度均為60μg/L）采用0．01%甲酸作為水相時的響應(yīng)分別是純水的4．4、10．3、17．7倍。故本方法采用0．01%甲酸作為水相。

2.3 質(zhì)譜條件的優(yōu)化

在ESI+電離條件下分別對3種化合物進行母離子掃描，三羥甲基丙烷和1，6?己二醇可得到較高豐度的[M+H]+母離子，四氫-2-呋喃甲醇可得到較高豐度的[M－H2O+H]+母離子。再分別對母離子進行二級質(zhì)譜分析，選擇豐度較高且質(zhì)量數(shù)較大的兩對子離子對作為檢測離子對，并優(yōu)化了碰撞電壓等質(zhì)譜參數(shù)。此外，考察發(fā)現(xiàn)3種醇類化合物的最佳氣化溫度不同，其中四氫-2-呋喃甲醇在較低的氣體溫度下靈敏度更高，考慮到四氫-2-呋喃甲醇的標準要求限值較低，因此，選擇可獲得更高四氫-2-呋喃甲醇離子對響應(yīng)值的氣化溫度和氣體流量等條件（見“1．4．2”所述）。在優(yōu)化的質(zhì)譜條件下，3種醇類化合物的色譜圖見圖1。

圖1 3種化合物的色譜圖Fig．1 Chromatograms of three analytes

2.4 線性范圍與檢出限

將按“1．2．3”～“1．2．5”配制的水基、酒精類、酸性、油基類食品模擬物標準工作溶液在“1．4”實驗條件下測定。以化合物的質(zhì)量濃度（X）為橫坐標，相應(yīng)峰面積（Y）為縱坐標，繪制標準曲線，各化合物的線性范圍、線性方程和相關(guān)系數(shù)（r）見表3。結(jié)果表明，3種化合物在一定質(zhì)量濃度范圍內(nèi)，相關(guān)系數(shù)（r）>0．999。在水基、酸性食品模擬物和酒精類食品模擬物中的檢出限（LOD，S/N≥3）可達4μg/L，定量下限（LOQ，S/N≥10）可達10μg/L；三羥甲基丙烷在油基食品模擬物中的LOD可達20μg/kg，LOQ可達40μg/kg，其他兩種化合物在油基食品模擬物中的LOD可達4μg/kg，LOQ可達10μg/kg。3種化合物在不同食品模擬物中的檢出限均低于GB 9685－2016中規(guī)定的限量值，方法可滿足檢測需求。

2.5 回收率與相對標準偏差

選取食品包裝用復(fù)合膜袋空白樣品，分別用水、4%乙酸、10%乙醇、20%乙醇、50%乙醇、95%乙醇和橄欖油作為食品模擬物，按照“1．3．1”進行遷移試驗，分別向模擬液中添加低、中、高3個濃度水平的標準溶液，按“1．3．2”進行前處理后測定，每個加標濃度平行測定6次（見表4），測得3種醇類化合物的加標回收率為88．9%～116%，相對標準偏差（RSD）為0．70%～5．0%。方法的準確度及精密度可滿足3種醇類化合物遷移量的測定要求。

表4 3種化合物的回收率及相對標準偏差（n=6）Table 4 Recoveries and RSDs of three analytes（n=6）

2.6 實際樣品檢測

采用本方法對11份食品包裝用復(fù)合膜袋樣品進行測試。結(jié)果顯示，兩份樣品中檢出三羥甲基丙烷，遷移量為0．023～0．124 mg/kg，其中采用4%乙酸在60℃下浸泡10 d后的檢測結(jié)果分別為 0．082、0．124 mg/kg，采用95%乙醇在60℃下浸泡10 d后的檢測結(jié)果分別為0．023、0．051 mg/kg。另外兩種化合物均未檢出。圖2為其中1份陽性樣品的4%乙酸模擬液的色譜圖。

圖2 陽性樣品4%乙酸模擬液中三羥甲基丙烷的MRM色譜圖Fig．2 MRM chromatograms of trimethylolpropane in 4% HAc simulat?ed solution of a positive sample

3 結(jié) 論

本文建立了一種同時測定食品包裝用復(fù)合膜袋中三羥甲基丙烷、四氫-2-呋喃甲醇和1，6-己二醇三種醇類物質(zhì)遷移量的液相色譜－串聯(lián)質(zhì)譜分析方法。3種物質(zhì)在水基、酸性食品模擬物和酒精類食品模擬物的檢出限可達4μg/L，在油基食品模擬物中的檢出限可達4μg/kg或20μg/kg，均低于相關(guān)標準的限值要求。此外，方法基本覆蓋了標準規(guī)定的食品模擬物類型，具有較強適用性，可滿足食品包裝用復(fù)合膜袋中3種醇類化合物的檢測需求。