泡面桶中壬基酚總遷移量測(cè)定及風(fēng)險(xiǎn)分析

李海玉，王 霞, ，陳 杰，王正梅，張 慶，宗藝晶,

（1.無錫學(xué)院環(huán)境工程學(xué)院，江蘇無錫 214105；2.中國檢驗(yàn)檢疫科學(xué)研究院，北京 100176）

壬基酚是典型的酚類內(nèi)分泌干擾物之一，具有雌激素活性，疏水性高，降解率低，可通過食物鏈富集，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人類的健康造成威脅[1?3]。壬基酚作為一種非離子表面活性劑，是壬基酚聚氧乙烯醚的主要代謝產(chǎn)物[4]，其作為重要的精細(xì)化工原料，被廣泛應(yīng)用于紡織印染、造紙、皮革化工、石油乳化劑、聚氯乙烯造粒助劑等生產(chǎn)中[5?6]。各個(gè)國家紛紛出臺(tái)了相應(yīng)的政策來限制壬基酚的使用，如美國環(huán)境保護(hù)署[7]、歐盟[8]、丹麥[9]和中國[10]等都對(duì)壬基酚遷移量提出了嚴(yán)格的禁限用規(guī)定。桶裝泡面具有方便、快捷、易于保存等特點(diǎn)，是我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷目觳椭?。泡面桶的組成主要包括食用紙板和內(nèi)部一層聚乙烯涂層，在其原材料的生產(chǎn)、加工、包裝等環(huán)節(jié)均可能存在壬基酚暴露；另外方便面食用時(shí)，對(duì)泡面桶高溫長時(shí)間的浸泡，也增加了壬基酚暴露的風(fēng)險(xiǎn)。相關(guān)調(diào)查顯示目前方便面類食品仍然普遍受到消費(fèi)者青睞，其市場(chǎng)銷量巨大[11?12]，因此，對(duì)泡面桶的壬基酚暴露情況進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，無論對(duì)于消費(fèi)者安全還是市場(chǎng)監(jiān)管都具有重要的意義。

目前對(duì)壬基酚遷移量的研究主要集中在塑料類食品接觸材料[13?14]、兒童用品[15]、洗滌產(chǎn)品[16]等方面，尚無專門針對(duì)泡面桶中壬基酚遷移量的研究與風(fēng)險(xiǎn)分析。王超等[17]對(duì)市售方便面紙碗在浸泡過程中內(nèi)容物的遷移情況進(jìn)行了分析，蘆智遠(yuǎn)等[18]對(duì)方便面復(fù)合包裝袋中的2,4-二氨基甲苯的遷移量進(jìn)行了分析，王麗婷等[19]對(duì)一次性紙杯和桶裝方便面盒中雙酚A的含量進(jìn)行了分析，但均未涉及到壬基酚遷移情況。壬基酚的常規(guī)檢測(cè)方法主要有氣相色譜質(zhì)譜法[20?22]、液相色譜法[23?24]、液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法[25?26]等，而氣相色譜質(zhì)譜法通常需要對(duì)樣品進(jìn)行衍生化，樣品前處理較為復(fù)雜，液相色譜法檢出限低，對(duì)于微量甚至痕量檢測(cè)通常達(dá)不到檢測(cè)要求，而液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法可以克服上述兩種方法的缺點(diǎn)，無需復(fù)雜樣品前處理，且方法準(zhǔn)確、靈敏度高。

因此，本文以壬基酚為研究對(duì)象，選擇了高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法作為測(cè)定方法，采用MRM模式，建立了一種泡面桶中壬基酚總遷移量的測(cè)定方法，并對(duì)市售泡面桶中壬基酚的遷移量進(jìn)行了測(cè)定和風(fēng)險(xiǎn)分析。該研究不僅可以為消費(fèi)者深入了解泡面桶的安全性提供理論指導(dǎo)，也為市場(chǎng)監(jiān)管和相應(yīng)法律法規(guī)的制定提供技術(shù)參考，具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

甲醇、乙腈、二氯甲烷、無水乙醇 均為色譜純，德國Merck公司；氨水（純度25%~28%） 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；鄰正壬基酚（100 μg/mL in Methanol）、4-（2,6-二甲基庚基）苯酚（100 μg/mL in Methanol）、對(duì)正壬基酚（100 μg/mL in Methanol）均購自百靈威科技有限公司；實(shí)驗(yàn)用泡面桶均購自大型超市和網(wǎng)上商城，具體信息如下表1所示。

表1 采購泡面桶樣品信息Table 1 The sample information of instant noodle barrels

Alliance 2695 高效液相色譜儀、Quattro micro API質(zhì)譜儀，配有電噴霧離子源（ESI）、Oasis HLB固相萃取柱（200 mg，6 cc）、Sep-Pak C18固相萃取柱（500 mg，6 cc） 美國Waters公司；12通道半自動(dòng)固相萃取裝置 美國Supelco公司；Milli-Q超純水器 美國Millipore公司；XT-NS1氮吹儀 上海新拓有限公司；MS 2型渦旋振蕩器 德國IKA公司；MK-SH7312不銹鋼電水壺 中國美的集團(tuán)；0.45 μm微孔濾膜 美國Pall公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 遷移實(shí)驗(yàn) 考慮到泡面桶為一次性制品，根據(jù)其使用方法，使用前無需清洗，故本實(shí)驗(yàn)不對(duì)樣品進(jìn)行清洗預(yù)處理，直接采用浸泡的方式。另外，參照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品接觸材料及制品遷移實(shí)驗(yàn)通則》（GB 31604.1-2015）[27]和《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品接觸材料及制品遷移試驗(yàn)預(yù)處理方法通則》（GB 5009.156-2016）[28]的相關(guān)規(guī)定，并模擬產(chǎn)品的極限使用條件，最終選擇本次遷移試驗(yàn)的條件：量取一定體積開水（超純水）加入泡面杯桶內(nèi)，自然冷卻至室溫，遷移2 h；再加入一定體積無水乙醇，混勻，配成終濃度10%的乙醇水溶液，繼續(xù)遷移2 h，收集全部浸泡液作為遷移液。

1.2.2 固相萃取實(shí)驗(yàn) 依次用5 mL甲醇，5 mL純水活化HLB固相萃取小柱，將上述遷移液以5 mL/min的速度流經(jīng)萃取柱，待水樣全部通過，抽干柱內(nèi)剩余的溶液；依次用5 mL甲醇、5 mL二氯甲烷進(jìn)行洗脫；收集全部洗脫液至玻璃氮吹管中，用氮?dú)獯抵两?，再加入甲醇?fù)溶殘留物，并定容至2 mL，過0.45 μm微孔濾膜，待上機(jī)分析。

1.3 測(cè)定方法

1.3.1 液相色譜條件 色譜柱：Waters XBridge C18（2.1 mm×150 mm, 3.5 μm）；流速：0.3 mL/min；柱溫：25 ℃；進(jìn)樣量：5 μL；流動(dòng)相A為0.1%氨水，流動(dòng)相B為純甲醇，梯度洗脫程序：0~5 min，40%~80%B；5~10 min，80%~95%B；10~12 min，95%B；12~13.5 min，95%~40%B；13.5~14 min，40%B。

1.3.2 質(zhì)譜條件 電離方式：電噴霧離子源；負(fù)離子源模式（ESI-）；數(shù)據(jù)采集模式：多反應(yīng)監(jiān)測(cè)（MRM）；毛細(xì)管電壓：3.00 kV；離子源溫度：150 ℃；去溶劑氣溫度：400 ℃；去溶劑氣流量：800 L/h；錐孔氣流量：50 L/h；碰撞氣體為氬氣（純度不小于99.999%），碰撞氣壓：3.2×10?3mbar；低/高質(zhì)量端分辨率1:13.0；低/高質(zhì)量端分辨率2:13.0；離子能量1和2:0.5 V；兩種壬基酚異構(gòu)體的質(zhì)譜條件見表2。

表2 壬基酚的質(zhì)譜分析參數(shù)Table 2 MS parameters for nonylphenols

1.3.3 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的選擇 由于壬基酚存在多種同分異構(gòu)體，市場(chǎng)上可以購買到的壬基酚標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)主要有3種，CAS號(hào)分別為84852-15-3、25154-52-3和104-40-5，實(shí)驗(yàn)購買了3種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)并進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果發(fā)現(xiàn)相同測(cè)定條件下84852-15-3和25154-52-3兩種物質(zhì)的色譜峰分不開，且兩者的監(jiān)測(cè)離子對(duì)也相同，無法區(qū)分，因此，兩者均可用本方法進(jìn)行測(cè)定，但需注明所用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的CAS號(hào)，本研究采用的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為CAS號(hào)為84852-15-3和104-40-5的壬基酚。

1.4 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)用質(zhì)譜儀配置有MassLynx 4.1版軟件，該軟件具有運(yùn)行樣品、監(jiān)視運(yùn)行、采集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、查看數(shù)據(jù)等功能，實(shí)驗(yàn)所有數(shù)據(jù)均由該軟件自動(dòng)處理完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 色譜條件優(yōu)化

本文分別考察了不同鍵合相、不同選擇性的XBridge C18、Xselect CSH C18、Acquity UPLC C18、Atlantic T3、Sunfire C18和XBridge phenyl色譜柱對(duì)壬基酚的分離測(cè)定效果，綜合考慮信號(hào)強(qiáng)度、色譜峰形、分析效果、分析時(shí)間和方法的普適性等因素，最終選用了Waters XBridge C18色譜柱。

由于壬基酚的結(jié)構(gòu)中帶有酚羥基，具有一定的堿性，在流動(dòng)相中加入一定濃度的揮發(fā)性堿，可能會(huì)提高信號(hào)的響應(yīng)值。因此，分別考察了甲醇-水、甲醇-0.1%氨水、甲醇-0.2%氨水和甲醇-0.3%氨水溶液的分離效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有氨水存在時(shí)的分離效果要好于純水的效果，這是因?yàn)榘彼拇嬖诖龠M(jìn)了負(fù)離子模式下壬基酚的電離，但考慮到高濃度的氨水會(huì)對(duì)色譜柱及進(jìn)樣系統(tǒng)造成一定的損傷，因此，綜合考慮，選擇了甲醇-0.1%氨水溶液作為流動(dòng)相。在此基礎(chǔ)上，還進(jìn)一步優(yōu)化了流動(dòng)相的梯度洗脫程序和流速，達(dá)到比較滿意的效果，2種壬基酚的多反應(yīng)監(jiān)測(cè)色譜圖（MRM）見圖1。

圖1 壬基酚的MRM色譜圖Fig.1 MRM chromatograms of nonylphenol

2.2 固相萃取條件優(yōu)化

本研究比較了Sep-Pak C18和Oasis HLB兩種固相萃取柱對(duì)壬基酚的富集效果，結(jié)果如圖2A所示，在相同測(cè)定條件下，Oasis HLB固相萃取柱的富集效果要好于Sep-Pak C18柱，另外，Oasis HLB固相萃取柱的富集是基于反相色譜保留機(jī)理，與C18柱相比具有更高的吸附容量和更寬的pH適用范圍，所以本文選擇Oasis HLB固相萃取柱作為最佳吸附凈化柱。另外，還考察了10 mL甲醇、10 mL二氯甲烷、甲醇和二氯甲烷（各5 mL）的洗脫效果，如圖2B所示，全部為甲醇時(shí)的洗脫效果稍差些，其他均可將壬基酚完全從固相萃取柱上洗脫下來，但考慮到二氯甲烷沸點(diǎn)低、毒性大等因素，選擇甲醇和二氯甲烷（各5 mL）為最佳的洗脫溶劑。

圖2 不同固相萃取條件對(duì)壬基酚回收率的影響Fig.2 Effect of different SPE condition on the recovery rate of nonylphenol

2.3 線性范圍及檢出限

將混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液配制濃度梯度為1、5、10、50、100、200、500 μg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，在優(yōu)化的液相色譜-質(zhì)譜條件下進(jìn)行測(cè)定，用定量離子的峰面積和壬基酚的質(zhì)量濃度繪圖。如表3所示，壬基酚標(biāo)液在1~500 μg/L的濃度范圍內(nèi)線性良好，以信噪比為3時(shí)的濃度作為方法的檢出限（LOD，總遷移溶液的體積按500 mL計(jì)算），鄰正壬基酚的方法檢出限為0.002 μg/L，對(duì)正壬基酚的方法檢出限為0.004 μg/L。

表3 線性參數(shù)及方法檢出限Table 3 Linear equations and LODs of nonylphenol

2.4 回收率和精密度

本研究向空白泡面桶遷移液中添加低、中、高三個(gè)濃度水平的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，每個(gè)水平平行測(cè)定6次，結(jié)果如表4所示，2種壬基酚的加標(biāo)回收率在79.8%~105.2%之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在1.74%~9.88%之間。

表4 泡面桶遷移液中壬基酚的加標(biāo)回收率和精密度（n=6）Table 4 Recoveries and precisions of nonylphenol in instant noodle barrels migration fluid (n=6)

2.5 實(shí)際樣品測(cè)定及風(fēng)險(xiǎn)分析

2.5.1 遷移實(shí)驗(yàn)結(jié)果 將測(cè)得的每個(gè)樣品中壬基酚同分異構(gòu)體的含量相加，作為總的壬基酚遷移量。應(yīng)用該方法對(duì)購買的不同產(chǎn)地、不同品牌、不同口味泡面桶進(jìn)行了遷移實(shí)驗(yàn)，共計(jì)54件樣品進(jìn)行了壬基酚遷移量測(cè)定，結(jié)果如表5所示，其中45件實(shí)際樣品遷移液中檢出了壬基酚，遷移液中壬基酚含量最大值為0.079 μg/L，最小含量為0.006 μg/L。典型樣品MRM色譜圖如圖3所示，鄰正壬基酚有檢出，對(duì)正壬基酚未檢出，總的遷移量為0.079 μg/L。

表5 泡面桶中壬基酚總遷移量（μg/L）Table 5 Total migration of nonylphenol from instant noodle barrels (μg/L)

圖3 典型樣品壬基酚遷移量的MRM色譜圖Fig.3 MRM chromatograms of nonylphenol in typical sample

2.5.2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果

2.5.2.1 暴露評(píng)估 目前，我國尚未建立系統(tǒng)的食品包裝材料暴露評(píng)估方法，現(xiàn)有資料大多參考?xì)W盟和美國的方法開展暴露評(píng)估[29?30]。本文壬基酚暴露量的計(jì)算也采用了美國食品藥品管理局（FDA）推薦的方法《行業(yè)指南：食品接觸物質(zhì)上市前提交的準(zhǔn)備：化學(xué)建議》[31]，如下公式（1）所示：

式中：EDI指的是每日攝入量；M指的是食品模擬物中的遷移量；CF指的是消費(fèi)因子，m指的每人每天消耗食品的量（包括固體和液體食品）。

美國 FDA《行業(yè)指南》在評(píng)估食品接觸材料中特定物質(zhì)膳食暴露量時(shí)，根據(jù)每種食品模擬物中特定物質(zhì)的遷移量和相應(yīng)食品的分布系數(shù)，計(jì)算出食品中特定物質(zhì)總含量。查閱美國 FDA《行業(yè)指南》附錄Ⅳ中的內(nèi)容，對(duì)于水、酸類、10%乙醇、脂肪模擬液，紙制品（含聚合物涂層）的食品類分布因數(shù)（fT）分別為0.54、0.25、0.01、0.20。計(jì)算過程如下公式（2）所示：

考慮到泡面桶的使用環(huán)境和壬基酚的溶解性，為了最大限度地評(píng)估壬基酚的風(fēng)險(xiǎn)性，假設(shè)壬基酚在所有模擬液中的遷移量均為10%乙醇模擬液中的最大遷移濃度（Mmax）0.079 μg/L，又因食品類分布因數(shù)的總和為1，因此壬基酚的最大暴露量Mmax=0.079 μg/L。

根據(jù)美國FDA《行業(yè)指南》附錄Ⅳ中的內(nèi)容，紙制品（含聚合物涂層）的消費(fèi)因子（CF）為0.2，由上述式（2）計(jì)算得到的Mmax值，假設(shè)每次泡面用水的體積為500 mL，每天最多吃3次，則每天最多攝入的量為1.5 L，且全部進(jìn)入人體，計(jì)算EDI值，如下：

2.5.2.2 健康指導(dǎo)值評(píng)估 隨著各國對(duì)壬基酚危害的重視，很多學(xué)者開始研究壬基酚每日可耐受攝入量（TDI）[32?33]，通過資料查詢，本研究中的計(jì)算采用了丹麥毒理學(xué)安全性與毒理學(xué)研究所提出的人體可容忍的每日允許攝入量為5 μg/kg·bw/day[34]。根據(jù)食品接觸材料風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的基本原則和要求，參考國標(biāo)GB15193.18-2015[35]的要求，推導(dǎo)計(jì)算得到壬基酚的健康指導(dǎo)值（HBGV），如下式（3）所示：

其中，HBGV指的健康指導(dǎo)值，POD指的起始點(diǎn)，是指基于與人類相關(guān)的最靈敏觀察指標(biāo)的劑量反應(yīng)所確定的一個(gè)值，在這里定義為TDI乘以人均體重，假設(shè)人均體重為60 kg；UF表示不確定系數(shù)，一般將不確定系數(shù)定為100。帶入上述公式計(jì)算得到本次評(píng)估的壬基酚健康指導(dǎo)值為3 μg/d。

2.5.2.3 風(fēng)險(xiǎn)分析 將泡面桶遷移液中壬基酚暴露評(píng)估的結(jié)果顯示，理論上壬基酚的每日最大暴露量為0.0237 μg/d，而壬基酚的健康指導(dǎo)值為3 μg/d，兩者相比較可以看出壬基酚的暴露量遠(yuǎn)低于壬基酚的健康指導(dǎo)值，說明市場(chǎng)上的泡面桶普遍較為安全，對(duì)人體健康存在較低風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)用該方法也可對(duì)其他食品包裝材料進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，以評(píng)估產(chǎn)品壬基酚暴露風(fēng)險(xiǎn)，保障消費(fèi)者健康安全。

3 結(jié)論

本文通過對(duì)樣品前處理和色譜質(zhì)譜條件等方面的優(yōu)化，建立了針對(duì)泡面桶中壬基酚遷移量的測(cè)定方法，檢出限達(dá)0.002~0.004 μg/L，加標(biāo)回收率在79.8%~105.2%之間，方法快速、高效、靈敏，并應(yīng)用該方法首次對(duì)市場(chǎng)上常見的泡面桶中壬基酚遷移量進(jìn)行了測(cè)定和風(fēng)險(xiǎn)分析。研究結(jié)果表明泡面桶中壬基酚的暴露對(duì)消費(fèi)者存在較小的健康風(fēng)險(xiǎn)。該壬基酚遷移量的測(cè)定及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法的建立，可以完善該領(lǐng)域檢測(cè)技術(shù)，為相關(guān)消費(fèi)品監(jiān)管部門提供技術(shù)支撐，對(duì)全方位保障消費(fèi)者健康安全具有重要的意義，但方法對(duì)其他消費(fèi)品的適用性還需要進(jìn)一步探索和驗(yàn)證。