GC-MS法測(cè)定白酒接觸塑料材料中非鄰苯類塑化劑TXIB的遷移量

梁小剛，黃煥婷，龍丹，李琴琴，吳建霞，林琳

（貴州茅臺(tái)酒股份有限公司質(zhì)量部，貴州 仁懷 564501）

塑料材料在白酒生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，目前白酒接觸用塑料材料主要有高密度聚乙烯（high density polyethylene，HDPE）、低密度聚乙烯（low density Polyethylene，LDPE）、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯（polyethylene glycol terephthalate，PET）、聚丙烯（polypropylene，PP）、聚苯乙烯（polystyrene，PS）、丙烯腈-苯乙烯共聚物(acrylonitrile-styrene copolymer，AS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（acrylonitrile-butadiene-styrene resin，ABS）、聚氯乙烯（polyvinyl chloride，PVC）和硅膠等[1，2]。為提高塑料材料的性能，通常會(huì)在材料生產(chǎn)過(guò)程中添加適量的增塑劑、潤(rùn)滑劑、抗氧化劑等添加劑[3-5]。白酒的主要成分為乙醇和水，增塑劑等多種添加劑在白酒中有較好的溶解性，因此，防范白酒接觸類包裝材料有害物質(zhì)的遷移是食品安全風(fēng)險(xiǎn)防控的重要課題[6]。常用增塑劑有鄰苯二甲酸酯類（phthalic acid esters，PAEs）和非鄰苯類塑化劑[7]。其中，PAEs屬內(nèi)分泌干擾物，對(duì)人體健康有較大危害，禁止在食品中人為添加[8-12]，GB 9685-2016等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定添加 PAEs的材料或制品不得用于乙醇含量高于20%的食品和嬰幼兒食品[13-15]。

2，2，4 -三甲基-1，3-戊二醇雙異丁酸酯（2，2，4-three methyl-1，3-bisobutyrate migration，TXIB）屬非鄰苯類塑化劑，是一種小分子多元醇結(jié)構(gòu)塑化劑，可用于各種塑料門(mén)窗、皮革、乳液粘合劑、化妝品薄膜、油墨等方面[16-20]，TXIB對(duì)白酒質(zhì)量的影響研究還未見(jiàn)報(bào)道。GB 9685-2016規(guī)定，除PVC制品（含用于食品加工PVC手套）外其他材質(zhì)的食品接觸用塑料及制品均不得添加 TXIB[13]。目前關(guān)于白酒接觸塑料材料中TXIB的研究相對(duì)較少，周良春等[21]利用ASE-GC-MS法測(cè)定了食品接觸用塑料及制品中TXIB的含量，結(jié)果顯示PET瓶蓋內(nèi)套中檢出TXIB，含量為2.2 mg/kg，而PET材料也廣泛用于白酒包裝中?；诖?，建立白酒接觸塑料材料中TXIB遷移量的測(cè)定方法，是明確TXIB對(duì)白酒質(zhì)量影響的首要途徑，對(duì)保障白酒食品安全、完善國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)具有重要意義。

目前，已報(bào)道的TXIB檢測(cè)方法較少，主要是氣相色譜-質(zhì)譜法（gas chromatography mass spectrometry，GC-MS）。樊亞玲等[22，23]用GC-MS法對(duì)煙用水基膠中TXIB含量進(jìn)行了研究；何育萍[24]利用GC-MS法對(duì)卷煙紙涂膠中TXIB含量進(jìn)行了研究；周良春等[25]建立了GC-MS法測(cè)定食品接觸用塑料材料中TXIB遷移量的方法，所用基質(zhì)主要是水、4%乙酸溶液、20%乙醇溶液、50%乙醇溶液和異辛烷，其研究結(jié)果顯示當(dāng)食品模擬物為50%乙醇溶液、橄欖油和異辛烷時(shí)，TXIB均有檢出，文章未說(shuō)明具體研究的塑料材質(zhì)類型；未見(jiàn)單獨(dú)針對(duì)白酒接觸用塑料材料TXIB遷移量的研究報(bào)道。因此，亟需建立快速測(cè)定白酒接觸塑料材料中TXIB遷移量的方法，進(jìn)而提高白酒的安全風(fēng)險(xiǎn)防控。

本文通過(guò)對(duì)食品模擬物、萃取溶劑、萃取溶劑體積和萃取時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化，建立了液液萃取結(jié)合GC-MS法測(cè)定白酒接觸塑料材料中TXIB遷移量的方法。該方法前處理快速、便捷，分析準(zhǔn)確，可滿足白酒企業(yè)與酒接觸塑料材料及制品中TXIB的日常監(jiān)控。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

9種市售塑料材料：HDPE、LDPE、PET、PP、PS、AS、ABS、PVC和工業(yè)硅膠，其中工業(yè)硅膠為密封圈制品，PVC為片狀制品，其他材料均為塑料顆粒。

正己烷、正戊烷、二氯甲烷、無(wú)水乙醇：色譜純，德國(guó)默克公司；冰乙酸：色譜純，中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)有限公司。

TXIB標(biāo)準(zhǔn)品：純度98.9%，德國(guó)Dr.Ehrenstorfer公司。

1.2 儀器與設(shè)備

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（7890B/5977B），美國(guó)Agilent公司；電子天平（ME204E），瑞士 Mettler Toledo公司；旋渦振蕩器（VORTEX 3），德國(guó)艾卡公司；超純水儀（Milli-Q），美國(guó)Millipore公司；恒溫培養(yǎng)箱（SPX-250B-2），上海?，攲?shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 樣品前處理

根據(jù)GB 31604.1-2015《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品接觸材料及制品遷移實(shí)驗(yàn)通則》[26]及 GB 5009.156-2016《食品安全國(guó)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》[27]遷移實(shí)驗(yàn)的要求，采用53%乙醇溶液+4%乙酸溶液作為食品模擬物，在60 ℃條件下浸泡10天。

將浸泡液放至室溫，準(zhǔn)確移取 5.0 mL浸泡液于25 mL具塞試管中，加入2.0 mL萃取溶劑，在旋渦振蕩器上震蕩1 min，靜置分層，取上清進(jìn)行GC-MS分析。

1.3.2 儀器分析參數(shù)

1.3.2.1 色譜條件

Agilent HP-5ms（30 m×0.25 mm×0.25 μm）型毛細(xì)管色譜柱；高純氦氣作為載氣，純度≥99.999%，流速1.0 mL/min；進(jìn)樣口溫度280 ℃；不分流進(jìn)樣模式；進(jìn)樣量1 μL；升溫程序：80 ℃保持1 min，然后以20 ℃/min升溫至280 ℃保持2 min，升溫至300 ℃后運(yùn)行2 min，總運(yùn)行時(shí)間為15 min。

1.3.2.2 質(zhì)譜條件

電離方式為電子轟擊離子源（EI），電離能量：70 eV；離子源溫度：230 ℃；傳輸線溫度：280 ℃；四極桿溫度：150 ℃；溶劑延遲時(shí)間3.75 min；質(zhì)譜信號(hào)采集模式為選擇離子掃描模式（SIM）。

1.3.3 實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化

1.3.3.1 儀器條件的優(yōu)化

根據(jù)TXIB極性和沸點(diǎn)，通過(guò)全掃描（Scan）模式對(duì)TXIB標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行定性分析，優(yōu)化確定儀器分析參數(shù)、定量離子和定性離子，采用SIM模式對(duì)TXIB進(jìn)行定量。

1.3.3.2 食品模擬物的選擇

選取陽(yáng)性工業(yè)硅膠樣品，分別以53%乙醇溶液、53%乙醇溶液+4%乙酸溶液和 4%乙酸溶液為食品模擬物，60 ℃條件下浸泡10天，通過(guò)浸泡液中TXIB的含量確定最佳食品模擬物。

1.3.3.3 萃取溶劑的選擇

根據(jù)TXIB性質(zhì)，選取正己烷、正戊烷、二氯甲烷三種有機(jī)溶劑作為萃取溶劑進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。分別選取樣品A（TXIB遷移量為0.07 mg/kg）和樣品B（TXIB遷移量為0.20 mg/kg），采用最佳食品模擬物進(jìn)行遷移試驗(yàn)后，將浸泡液放至室溫，準(zhǔn)確移取5.0 mL浸泡液于25 mL具塞試管中，加入2 mL萃取溶劑，在旋渦振蕩器上震蕩1 min，靜置分層，取上清進(jìn)行GC-MS分析，考察不同萃取溶劑對(duì)遷移量的影響。

1.3.3.4 萃取溶劑體積的確定

陽(yáng)性樣品采用最佳食品模擬物進(jìn)行遷移試驗(yàn)后，將浸泡液放至室溫，準(zhǔn)確移取5.0 mL浸泡液于25 mL具塞試管中，分別加入1、2、5、10 mL最優(yōu)萃取溶劑，在旋渦振蕩器上震蕩 1 min，靜置分層，取上清進(jìn)行GC-MS分析，計(jì)算回收率，考察萃取溶劑的體積對(duì)TXIB提取結(jié)果的影響。

1.3.3.5 萃取時(shí)間的確定

樣品采用最佳食品模擬物進(jìn)行遷移試驗(yàn)后，將浸泡液放至室溫，準(zhǔn)確移取5.0 mL浸泡液于25 mL具塞試管中，加入2 mL萃取溶劑，分別在旋渦振蕩器上震蕩萃取 1、2、5、10 min，靜置分層，取上清進(jìn)行GC-MS分析，考察萃取時(shí)間對(duì)TXIB提取結(jié)果的影響。

1.3.4 線性方程、檢出限和定量限

準(zhǔn)確稱取10 mg TXIB標(biāo)準(zhǔn)品，用正己烷定容至1000 mL棕色容量瓶，配成10 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。取1000 μL標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液到10 mL容量瓶中，用正己烷定容至刻度線，配得1 mg/L標(biāo)準(zhǔn)使用液。用正己烷將上述標(biāo)準(zhǔn)使用液逐級(jí)稀釋，配成20、50、100、200、300、400、500、600 μg/L的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照優(yōu)化后的儀器分析條件上機(jī)分析。以TXIB標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為橫坐標(biāo)，以定量離子的響應(yīng)為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。取陰性樣品加標(biāo)，在優(yōu)化后的預(yù)處理和儀器分析條件下進(jìn)行測(cè)定，以3倍信噪比作為方法檢出限，以10倍信噪比作為方法定量限。

1.3.5 準(zhǔn)確度與精密度測(cè)定

按優(yōu)化后的方法對(duì)空白樣品進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，分別添加 30、100、350 μg/L三個(gè)濃度水平的 TXIB標(biāo)準(zhǔn)溶液，每個(gè)水平平行測(cè)定6次，計(jì)算TXIB的加標(biāo)回收率及精密度。

1.3.6 實(shí)際樣品的測(cè)定

選取市售的HDPE、LDPE、PET、PP、PS、AS、ABS、PVC和工業(yè)硅膠9種常用塑料材料，按優(yōu)化后的方法進(jìn)行遷移實(shí)驗(yàn)，測(cè)定浸泡液中TXIB含量，同時(shí)，分別選取醬香型、濃香型、清香型、米香型、芝麻香型、老白干香型不同香型的白酒樣品進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)一步驗(yàn)證方法的適用性。

1.3.7 數(shù)據(jù)處理

利用 Agilent 7890B/5977B GC-MS配套的MassHunter GC/MS Acquisition Software（B.07.00）進(jìn)行定性和定量分析，得到的檢測(cè)數(shù)據(jù)利用 Microsoft Excel 2019進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用Origin 9.1作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 儀器分析條件的優(yōu)化

根據(jù)TXIB極性和沸點(diǎn)，選用HP-5ms（30 m×0.25 mm×0.25 μm）5%-苯基-甲基聚硅氧烷色譜柱作為分析柱，優(yōu)化得到1.3.2中色譜和質(zhì)譜分析條件。TXIB的保留時(shí)間、定量離子和定性離子見(jiàn)表1，TXIB標(biāo)準(zhǔn)溶液的總離子流色譜圖（TIC）見(jiàn)圖1，質(zhì)譜圖見(jiàn)圖2。由圖1可以看出，TXIB色譜峰滿足檢測(cè)要求。

表1 TXIB的保留時(shí)間、定量和定性離子Table 1 CAS number，retention time， quantitative and qualitative ions of TXIB

2.2 食品模擬物的選擇

實(shí)驗(yàn)考察了不同食品模擬物對(duì)陽(yáng)性硅膠樣品TXIB遷移效果的影響，結(jié)果見(jiàn)圖3。由圖3可見(jiàn)，53%乙醇溶液+4%乙酸溶液作為食品模擬物時(shí)，樣品TXIB遷移效果最為顯著，確定53%乙醇溶液+4%乙酸溶液為白酒接觸塑料材料的食品模擬物。白酒一般呈酸性，而且酸類是其重要的呈味物質(zhì)，對(duì)白酒的風(fēng)味起著非常重要的作用，53%乙醇溶液+4%乙酸溶液的模擬液更加接近白酒真實(shí)組成，對(duì)于白酒的實(shí)際檢測(cè)適用性更強(qiáng)。

2.3 萃取溶劑的選擇

通過(guò)圖4可知，戊烷和正己烷的萃取效果沒(méi)有明顯區(qū)別，且均優(yōu)于二氯甲烷，但戊烷沸點(diǎn)只有36 ℃，極易揮發(fā)，因此不適合用作萃取溶劑。樊亞玲[21]研究了卷煙搭口膠涂膠量的測(cè)定方法，發(fā)現(xiàn)戊烷和正己烷對(duì)卷煙搭口膠的萃取效果也優(yōu)于二氯甲烷。二氯甲烷的毒性較高，廢棄試劑處理難度大，對(duì)檢測(cè)人員身體健康及環(huán)境都有較大危害。綜上各種因素，故選擇正己烷為T(mén)XIB的萃取溶劑。

2.4 萃取溶劑體積的選擇

由圖5可知，萃取溶劑正己烷體積為1 mL時(shí)，樣品回收率＞160%，不滿足檢測(cè)要求；隨著正己烷體積增加，回收率呈下降趨勢(shì)，與樊亞玲[22]、何育萍[23]利用GC-MS法測(cè)定TXIB含量的研究結(jié)果一致。

正己烷體積為2 mL、5 mL和10 mL時(shí)，樣品回收率在80%～120%，滿足GB/T 27404-2008《實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制規(guī)范》的相關(guān)要求。為了最大程度縮短前處理時(shí)間，提高檢測(cè)效率，同時(shí)避免產(chǎn)生較多的廢棄有機(jī)試劑，降低對(duì)環(huán)境的污染，最終選擇2 mL作為萃取溶劑體積。

2.5 萃取時(shí)間的選擇

由圖6可知，隨著萃取時(shí)間的增加，TXIB萃取量無(wú)顯著差異，表明1 min內(nèi)TXIB萃取效果已達(dá)到較好水平。為了進(jìn)一步驗(yàn)證TXIB的萃取效果，本研究對(duì)樣品浸泡液進(jìn)行了第二次萃取，結(jié)果顯示第二次萃取后浸泡液中幾乎未檢出TXIB。為提高檢測(cè)效率，滿足企業(yè)日常監(jiān)控需求，選擇1 min為最終萃取時(shí)間。

2.6 線性關(guān)系、檢出限和定量限

由表2可知，方法的線性相關(guān)系數(shù)r為0.9975，線性關(guān)系良好，檢出限、定量限分別為 0.006 mg/kg和0.02 mg/kg，滿足GB/T 27404-2008《實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制規(guī)范》相關(guān)要求。

表2 TXIB的線性方程、線性相關(guān)系數(shù)、方法檢出限和定量限Table 2 Linear equations， correlation coefficients， LOD and LOQ of TXIB

2.7 方法精密度和回收率

由表3可知，TXIB的平均加標(biāo)回收率為106.60%～119.90%，測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為 2.30%～6.50%（n=6），證明方法具有較高的準(zhǔn)確度和精密度，可以滿足樣品中TXIB遷移量的檢測(cè)要求。

表3 TXIB的加標(biāo)回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差Table 3 Recovery and relative standard deviation of TXIB(n=6)

2.8 實(shí)際樣品的測(cè)定

由表4可知，8種常見(jiàn)的塑料材料中均未有TXIB遷出，僅在工業(yè)硅膠中檢出 TXIB，遷移量為 0.181 mg/kg。白酒實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，輸酒管道和設(shè)備的密封圈常用硅膠材質(zhì)，采用工業(yè)硅膠時(shí)存在TXIB遷移至產(chǎn)品中的風(fēng)險(xiǎn)，可用食品級(jí)硅膠代替從而降低食品安全風(fēng)險(xiǎn)。由表5可知，不同香型不同酒精度的白酒樣品均未檢出 TXIB，說(shuō)明本次選取的白酒未受到TXIB的污染。

表4 不同食品接觸用塑料材料中TXIB的遷移量Table 4 Specific migration of TXIB in different baijiu contact plastics materials

表5 不同香型白酒樣品中TXIB的含量Table 5 Content of TXIB in different flavor Baijiu samples

3 結(jié)論

本研究利用正己烷對(duì)樣品遷移浸泡液震蕩萃取 1 min后GC-MS測(cè)定TXIB遷移量，具有快速、準(zhǔn)確、高效的特點(diǎn)。所建方法操作簡(jiǎn)單、有機(jī)溶劑使用量少、對(duì)環(huán)境友好、靈敏度、精密度及回收率均可滿足白酒企業(yè)日常食品安全監(jiān)控需求，可用于白酒等酒精飲料接觸用塑料材料及制品的常規(guī)食品安全監(jiān)控，防范外源污染，對(duì)食品接觸材料TXIB檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的制定具有一定參考價(jià)值。