食品接觸材料中鄰苯二甲酸酯類增塑劑的檢測(cè)及其遷移規(guī)律研究

楊曉輝, 朱家姝, 張鵬舉

(寧夏醫(yī)科大學(xué) 公共衛(wèi)生與管理學(xué)院 寧夏環(huán)境因素與慢性病控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 寧夏 銀川 750004)

0 引言

食品接觸材料是指在正常使用條件下，各種預(yù)期可能或者已經(jīng)與食品、食品添加劑接觸，或其成分可能會(huì)轉(zhuǎn)移到食品中的材料和制品[1].食品接觸材料在與食品的長(zhǎng)時(shí)間接觸過程中，其中的有害化學(xué)物質(zhì)會(huì)向食品中遷移，從而對(duì)食品質(zhì)量安全產(chǎn)生影響[2].隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人民的生活水平逐步提高，人們對(duì)食品安全性的要求提高，食品接觸材料中的有毒有害物質(zhì)遷移到食品中造成的食品污染也引起消費(fèi)者們的廣泛關(guān)注.鄰苯二甲酸酯(phthalate esters，PAEs)是食品接觸材料生產(chǎn)中廣泛使用的增塑劑，其作用是增加制品的柔軟性及可塑性[3-5].研究發(fā)現(xiàn)，該物質(zhì)有生殖毒性、發(fā)育毒性以及致癌性[6-13].近年來，隨著生活節(jié)奏的加快，便于攜帶的食品包裝材料越來越多的應(yīng)用到日常食品包裝和儲(chǔ)存中，在與食品的接觸過程中，受儲(chǔ)存環(huán)境和時(shí)間的影響，食品接觸材料中的PAEs增塑劑會(huì)遷移到食品中去[14-17]，從而危害人類健康.因此，研究食品接觸材料中所含PAEs含量及其遷移規(guī)律，對(duì)于保護(hù)消費(fèi)者的健康安全具有重要意義.

目前，關(guān)于PAEs類增塑劑的檢測(cè)方法學(xué)研究較多，主要有氣相色譜法、氣相色譜-質(zhì)譜、高效液相色譜法和高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法等[18]，研究對(duì)象多以塑料食品包裝、化妝品、兒童玩具為主.前處理方法多為液-液萃取法和固相萃取法，前者操作繁瑣、耗時(shí)，后者成本高，固相萃取小柱塑料材質(zhì)的管壁還會(huì)造成PAEs本底干擾.此外，就食品接觸材料而言,其種類已經(jīng)不僅僅限于塑料制品，餐廳、超市大量使用便于攜帶和儲(chǔ)存的不同材質(zhì)的食品接觸材料，其中PAEs的遷移問題亟待解決.

目前，被認(rèn)為有害并限制使用的PAEs有23種[19]，其中廣泛應(yīng)用于食品接觸材料的加工制作中并被我國(guó)衛(wèi)生部列為優(yōu)先控制污染物的有16種[20].本研究選取餐廳和超市常用的食品接觸材料，采用超聲提取法提取、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(gas chromatography-mass spectrometry ，GC-MS)檢測(cè)其中的 16種PAEs類增塑劑，并研究了不同的接觸時(shí)間和溫度下PAEs類增塑劑向不同食品模擬液的遷移，探索遷移的規(guī)律，對(duì)食品接觸材料的安全使用、監(jiān)督檢查及食品加工生產(chǎn)、存儲(chǔ)過程的安全控制提供一定的理論依據(jù)和方法指導(dǎo).

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

泡沫飯盒、PP材質(zhì)塑料餐盒、紙質(zhì)餐盒、PE保鮮袋、PE保鮮膜、一次性紙杯、一次性塑料杯、牛皮紙袋、紙漿模塑性餐盤(采購(gòu)于餐廳及超市)

16種PAEs混合標(biāo)樣(純度≥98%，1 000 mg/L正己烷，美國(guó)o2si公司)，分別為鄰苯二甲酸二甲酯(dimethyl ortho-phthalate，DMP)、鄰苯二甲酸二乙酯(dicthyl phthalate，DEP)、鄰苯二甲酸二異丁酯(diisobutyl phthalate，DIBP)、鄰苯二甲酸二丁酯(dibutyl phthalate，DBP)、鄰苯二甲酸二(2-甲氧基)乙酯(bis(2-methoxyethyl) phthalate，DMEP)、鄰苯二甲酸雙-4-甲基-2-戊-酯(bis(4-methyl-2-pentyl)phthalate，BMPP)、鄰苯二甲酸雙(2-乙氧基)乙酯(bis(2-ethoxyethyl)phthalate，DEEP)、鄰苯二甲酸二正戊酯(dipentyl phthalate，DPP)、鄰苯二甲酸二己酯(dihexyl phthalate，DHXP)、鄰苯二甲酸丁卞酯(benzyl butyl phthalate，BBP)、鄰苯二甲酸二(2-丁氧基乙基)酯(bis(2-n-butoxyethyl)phthalate，DBEP)、鄰苯二甲酸二環(huán)己酯(dicyclohexyl phthalate，DCHP)、鄰苯二甲酸(2-乙基)己酯(bis(2-n-butoxyethyl)phthalate，DEHP)、鄰苯二甲酸二苯酯(diphenyl phthalate，DpHP)、鄰苯二甲酸二辛酯(di-n-octylphthalate，DnOP)、鄰苯二甲酸二壬酯(dinonyl phthalate，DNP)；正己烷、無水乙醇、冰乙酸(色譜純，賽默飛世爾科技有限公司)；植物油(胡姬花花生油，嘉里糧油有限公司).

1.2 儀器與設(shè)備

超聲波震蕩儀(WH-800)：濟(jì)寧萬和超聲電子設(shè)備有限公司；臺(tái)式高速離心機(jī)(H/T16MM)：湖南赫西儀器裝備有限公司；氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀(QP2010ultra)：日本島津；有機(jī)系進(jìn)口NY濾膜(0.22 μm)：Fount Beijing Biotech Co.,LTD；移液槍：德國(guó)艾本德.

由于PAEs廣泛存在于塑料制品中，樣品前處理和檢測(cè)過程中均使用玻璃器皿，洗干凈后至少用色譜純正己烷潤(rùn)洗兩次，晾干備用；所用試劑和溶液均不得接觸塑料或其他含有PAEs的物品，同時(shí)做空白實(shí)驗(yàn)，以避免PAEs本底污染.

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 氣相色譜、質(zhì)譜條件

色譜柱：SH-Rxi-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)石英毛細(xì)管柱；程序升溫： 60 ℃持續(xù)1 min后，以20 ℃/min的速率升溫至220 ℃并持續(xù)1 min后，按5 ℃/min的速率升溫到250 ℃，持續(xù)1 min，再以20 ℃/min的速率升溫到290 ℃，持續(xù)7.5 min；載氣及流速：高純度氦氣，純度≥99.999%，1 mL/min；進(jìn)樣口溫度：260 ℃；進(jìn)樣方式：不分流進(jìn)樣；進(jìn)樣量：1 μL；色譜與質(zhì)譜接口溫度：280 ℃；檢測(cè)方式： SIM模式；離子源：EI；離子源溫度：230 ℃；電離能量：70 eV；溶劑延遲：7 min.

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置

分別配制10 μg/mL、5 μg/mL的PAEs混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，以正己烷依次稀釋，得到一組濃度分別是0.02 μg/mL、0.05 μg/mL、0.1 μg/mL、0.5 μg/mL、1.0 μg/mL、2.0 μg/mL的PAEs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，搖勻，待測(cè).

1.3.3 樣品前處理

將試驗(yàn)用樣品剪碎，碎片直徑不超過2 mm，充分混勻，分別準(zhǔn)確稱取各樣品1.00 g于100 mL具塞三角瓶中，向其中加入20.0 mL正己烷作為提取劑，超聲波輔助提取，30 min后過濾，濾渣復(fù)提1次，將兩次濾液合并到50 mL容量瓶中，用正己烷定容至50 mL，再用以5 000 r/min轉(zhuǎn)速的臺(tái)式高速離心機(jī)離心15 min,取上清液后過有機(jī)系0.22 μm濾膜，待測(cè).

1.3.4 樣品中PAEs遷移模擬實(shí)驗(yàn)

配制 3%乙酸、20%乙醇各200 mL，將其和蒸餾水、植物油作為酸性、酒精類、水性以及油基食物的模擬液分別裝入4個(gè)具塞玻璃廣口瓶中進(jìn)行實(shí)驗(yàn).將遷移實(shí)驗(yàn)樣品剪碎，碎片直徑不超過2 mm，充分混勻，分別準(zhǔn)確稱取 4.00 g放入前述酸性、酒精類、水性、和油基食物模擬液中，使其充分接觸并封口常溫放置.另做同樣四份置于冰箱4 ℃冷藏放置.在樣品與模擬液充分接觸1 h、2 h 、4 h、 8 h 、12 h 、24 h時(shí)從各瓶中分別取5 mL模擬液于具塞試管中，用5 mL正己烷超聲輔助提取30 min后，以5 000 r/min轉(zhuǎn)速的臺(tái)式高速離心機(jī)離心15 min，取上層正己烷清液，過有機(jī)系0.22 μm濾膜，待測(cè).

1.3.5 質(zhì)量控制

為了檢驗(yàn)樣品處理方法和檢測(cè)方法的準(zhǔn)確性和可靠性，實(shí)驗(yàn)選用同一樣品做加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)和重復(fù)性實(shí)驗(yàn)，計(jì)算加標(biāo)回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差.

2 結(jié)果與討論

2.1 PAEs的定性分析

PAEs混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液在1.3.1所列的分析條件下進(jìn)行GC-MS分析，其總離子流色譜圖如圖1所示.

圖1 16種PAEs的總離子流色譜圖

由圖1可知，整個(gè)分析周期為26.5 min，16 種PAEs化合物在此實(shí)驗(yàn)條件下能得到較好的分離，且得到的峰對(duì)稱性良好，峰形尖銳.經(jīng)質(zhì)譜定性分析，確定了16種PAEs的歸屬，按照出峰順序依次為DMP、DEP、DIBP、DBP、DMEP、BMPP、DEEP、DPP、DHXP、BBP、DBEP、DCHP、DEHP、DpHP、DnOP、DNP.該實(shí)驗(yàn)條件下 16種PAEs的保留時(shí)間、定量及定性離子見表1.

表1 16種PAEs的保留時(shí)間及定量、定性離子

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線、回收率和檢出限

將章節(jié)1.3.2所配混合標(biāo)準(zhǔn)系列溶液在章節(jié)1.3.1所列GC-MS條件下進(jìn)樣分析，同時(shí)做樣品加標(biāo)回收率和重復(fù)性實(shí)驗(yàn).16種PAEs的回歸方程、相關(guān)系數(shù)、平均加標(biāo)回收率(添加水平為0.05 mg/kg、0.1 mg/kg、0.15 mg/kg)、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)和線性范圍見表2.由表2可知，16種PAEs在0.02～2.0 μg/mL濃度范圍內(nèi)具有良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)大于0.98，平均加標(biāo)回收率在86%～108%，符合分析方法的要求.

表2 16種PAEs的回歸方程、相關(guān)系數(shù)、加標(biāo)回收率及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=3)

2.3 樣品中PAEs分析

所采購(gòu)的九種不同食品接觸材料按1.3.3進(jìn)行樣品處理后，在1.3.1色譜條件下測(cè)定，采用離子檢測(cè)SIM模式、外標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線法定量分析.分析結(jié)果表明，該方法下九種食品接觸材料樣品提取液中16種PAEs均可檢出，其中DEHP含量最高，其次是DBP和DIBP，其他種類的PAEs含量較低.目前我國(guó)食品塑料包裝材料使用的增塑劑主要是DBP和DEHP，本研究測(cè)定結(jié)果與這一現(xiàn)狀相符.DIBP、DBP和DEHP檢測(cè)結(jié)果見圖2.

圖2 樣品中PAEs含量的測(cè)定結(jié)果

由圖2可知，九種檢出 PAEs 的樣品中，塑料材質(zhì)的食品接觸材料中DIBP、DBP、DEHP的含量高于紙質(zhì)材料，其原因可能是塑料材料需要更好的柔韌性，故添加的 PAEs相對(duì)較多，而紙類材料中的防水涂層薄、PAEs添加量相對(duì)小些[21].食品接觸材料中添加PAEs 是重要的食品污染源之一， 不同國(guó)家食品接觸材料中PAEs 添加限量標(biāo)準(zhǔn)不同.根據(jù)我國(guó)GB 9685 -2016中規(guī)定的食品接觸材料中PAEs類物質(zhì)的使用標(biāo)準(zhǔn)可知[22]，本研究所采購(gòu)的食品接觸材料中16種PAEs類增塑劑的含量均未超過限量標(biāo)準(zhǔn)，但部分含量接近限值，其安全問題仍需引起政府、企業(yè)和消費(fèi)者的足夠重視.

2.4 PAEs遷移實(shí)驗(yàn)結(jié)果

PAEs在與食品接觸時(shí)很容易遷移到食品中去，給人體健康帶來潛在危害，我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB 9685-2016《食品接觸材料及制品用添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》中給出DBP 的遷移限量為0.3 mg/kg，DEHP 的遷移限量為 1.5 mg/kg.本研究參考我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB31604.1-2015)《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)通則》[23]及相關(guān)文獻(xiàn)[24]，選用3%乙酸、20%乙醇、蒸餾水、植物油分別作為酸性、酒精類、水性以及油基食物的模擬液，以目前最為常用、且經(jīng)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)PAEs含量相對(duì)較高的塑料餐盒為樣品，研究PAEs向食品中的遷移.樣品與食品模擬液接觸儲(chǔ)存方式分為常溫和冷藏兩種，儲(chǔ)存時(shí)間為24 h以內(nèi).遷移試驗(yàn)結(jié)果表明，16種PAEs在不同接觸時(shí)間和溫度下都會(huì)有一定量的遷移， PAEs向不同模擬液中的遷移總量隨時(shí)間的變化情況見圖3.

圖3 PAEs向四種模擬液中的遷移總量變化

由圖3可知，PAEs遷移遵循相同的食品模擬液在同一接觸時(shí)間下，儲(chǔ)存溫度高的PAEs的遷移總量也高的規(guī)律；相同的食品模擬液在同一儲(chǔ)存溫度下，實(shí)驗(yàn)樣品中PAEs在與食品模擬液接觸前期遷移速率相對(duì)比較快，遷移總量隨著接觸時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，24 h后遷移速率趨于平緩.這可能與接觸初期的溶脹作用有關(guān)，溶脹作用加大了樣品與模擬液的接觸面積，從而加快了PAEs的遷移速率，隨著接觸時(shí)間的延長(zhǎng)， PAEs在模擬液中的溶解趨于動(dòng)態(tài)平衡，遷移速率也趨于平緩.同一儲(chǔ)藏溫度下，不同食品模擬液中的PAEs遷移總量總體趨勢(shì)為：植物油>20%乙醇>3%乙酸>水，這可能與PAEs在不同食品模擬液中的溶解性有關(guān).PAEs類增塑劑是脂溶性物質(zhì)，難溶于水，易溶于有機(jī)溶劑， 3%乙酸為水性溶液，乙酸含量較低，而20%乙醇溶液中有較高含量的乙醇.根據(jù)“相似相溶”原理，PAEs在脂肪類介質(zhì)中的溶解性大，遷移量也最大，在水中的遷移量最小，這與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符，且PAEs 的遷移總量隨儲(chǔ)存溫度和接觸時(shí)間的增大而增大，長(zhǎng)時(shí)間高溫度的接觸對(duì)食品污染更嚴(yán)重.

3 結(jié)論

本研究采用GC-MS定量檢測(cè)食品接觸材料中PAEs類增塑劑，并探索了PAEs類增塑劑向不同食品模擬液中的遷移規(guī)律.九種不同食品接觸材料中全部檢出了 PAEs，其中DIBP、DBP和DEHP檢出量比較高.不同的接觸時(shí)間和溫度下PAEs在不同性質(zhì)模擬液中存在顯著的遷移現(xiàn)象.PAEs接觸到不同性質(zhì)的食品時(shí)，溫度越高，越容易被溶解出來，PAEs含量越高，被溶出的量就越大，遷移到食品當(dāng)中，尤其是脂肪性和酒精性食品中，從而對(duì)人體造成危害.食品接觸材料中PAEs類增塑劑的安全問題仍需重視，要盡量少用這些接觸材料長(zhǎng)時(shí)間保存食品，更不要進(jìn)行加熱處理，以減少PAEs遷移到食品中.同時(shí)，我國(guó)仍需要加強(qiáng)食品接觸包裝材料的法律法規(guī)和生產(chǎn)監(jiān)管制度，以確保其安全性.