同位素內(nèi)標(biāo)-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法測定食品接觸材料中的有機(jī)磷酸酯

潘 城， 黃永輝， 吳 凌， 林茂發(fā)， 胡朝陽， 黃何何

(福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗研究院，福建福州 350002)

有機(jī)磷酸酯(organophosphate esters，OPEs)是一類由不同烴類取代基取代磷酸分子上氫所形成的磷酸酯類化合物，在工業(yè)品和食品接觸材料中常作為阻燃劑和增塑劑[1]。目前在世界各國飲用水、河流、生活污水中都可以檢測到它們的存在，其濃度范圍從幾十到幾千ng/L。由于該類阻燃劑通常是以物理添加方式添加到材料中，而非以較穩(wěn)定的共價鍵結(jié)合，從而很容易釋放到環(huán)境中[2]。同時，它們可通過食品接觸材料(紙、塑料)以及表面涂層遷移進(jìn)入到食品當(dāng)中，對人體健康構(gòu)成極大的潛在威脅。

目前，有機(jī)磷酸酯檢測方法主要有氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)[3 - 5]、氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(GC-MS/MS)[6，7]、高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(HPLC-MS/MS)[8 - 10]等。研究主要集中于紡織品、環(huán)境樣品、電子電器產(chǎn)品、食品等方面，食品接觸材料中有機(jī)磷酸酯研究報道較少。同位素內(nèi)標(biāo)技術(shù)在有機(jī)磷酸酯檢測領(lǐng)域應(yīng)用還不夠廣泛,本研究擬采用超聲輔助提取法提取食品接觸材料中的多種有機(jī)磷酸酯，同時結(jié)合同位素內(nèi)標(biāo)法定量，建立起食品接觸材料中有機(jī)磷酸酯的同位素內(nèi)標(biāo)-氣相色譜-質(zhì)譜檢測方法。對市場上常見食品接觸材料中三種有機(jī)磷酸酯，磷酸三(2-氯乙基)酯(TCEP)、磷酸三(2-氯丙基)酯(TCPP)、磷酸三(1,3-二氯異丙基)酯(TDCPP)進(jìn)行定性定量分析，旨在為食品安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展提供方法參考。

1 實驗部分

1.1 儀器、試劑與材料

5975B/6890N氣相色譜-質(zhì)譜儀(美國Agilent公司產(chǎn)品)；MS3-basic渦旋混合器(德國IKA公司產(chǎn)品)；KQ-800KDE型超聲波清洗機(jī)(昆山市超聲儀器有限公司產(chǎn)品)；BSA224S電子天平(德國Sartorius公司產(chǎn)品)；RV8旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(德國IKA公司產(chǎn)品)；AutoEVA-20Plus全自動氮吹濃縮儀(廈門瑞科集團(tuán)有限公司產(chǎn)品)。

磷酸三(2-氯乙基)酯-D12(TCEP-D12，99.2%)、磷酸三(1,3-二氯異丙基)酯-D15(TDCPP-D15，98.7%)、磷酸三(2-氯丙基)酯-D18(TCPP-D18，98.4%)均為加拿大TRC公司產(chǎn)品；磷酸三(2-氯乙基)酯(TCEP，93%)為上海Aladdin公司產(chǎn)品；磷酸三(2-氯丙基)酯(TCPP，98%)、磷酸三(1,3-二氯異丙基)酯(TDCPP，96%)為上海Macklin公司產(chǎn)品；丙酮(色譜純)為美國Thermo Fisher公司產(chǎn)品；正己烷(色譜純)為美國TEDIA公司產(chǎn)品；乙酸乙酯(色譜純)、甲醇(色譜純)為德國CNW公司產(chǎn)品。

1.2 溶液的配制

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)儲備液的配制分別稱取100 mg 3種有機(jī)磷酸酯標(biāo)準(zhǔn)品，用丙酮溶解并定容至100 mL，配制成濃度為1 000 mg/L 3種單標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)儲備液，標(biāo)準(zhǔn)儲備液置于冰箱中0～4 ℃保存。

1.2.2 內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)儲備液的配制準(zhǔn)確稱取2.5 mg TCEP-D12、TDCPP-D15標(biāo)準(zhǔn)品，用丙酮溶解并定容至10 mL，配制成濃度為250 mg/L的單標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)儲備液，準(zhǔn)確稱取TCPP-D18標(biāo)準(zhǔn)品1.0 mg，用丙酮溶解并定容至10 mL，配制成濃度為100 mg/L單標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)儲備液，內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)儲備液置于冰箱中0～4 ℃保存。

1.2.3 混合標(biāo)準(zhǔn)工作液的配制分別準(zhǔn)確移取標(biāo)準(zhǔn)單標(biāo)儲備液，用丙酮定容至100 mL，配制成質(zhì)量濃度分別為10 mg/L TCEP，10 mg/L TCPP，250 mg/L TDCPP的混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液。準(zhǔn)確移取適量混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液和三種單標(biāo)內(nèi)標(biāo)儲備液，用丙酮定容至10 mL，配制系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作液。

1.3 樣品前處理

將樣品剪切為不超過0.5 cm × 0.5 cm的碎片，混勻后稱取0.5 g于50 mL比色管中，加入20 mL丙酮，于超聲波振蕩器中超聲提取20 min后，丙酮定容至25 mL，混勻，靜置5 min。取上清液5 mL旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至近干，立即加入1 mL丙酮溶解，渦旋振蕩1 min，以0.45 μm有機(jī)濾膜過濾，濾液供分析用。

1.4 實驗條件

1.4.1 色譜條件色譜柱：HP-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm，美國Phenomenex公司)；升溫程序：初始溫度100 ℃，保持1 min；以25 ℃/min速率升溫至250 ℃，保持1 min；再以25 ℃/min速率升溫至300 ℃，保持2 min。進(jìn)樣口溫度250 ℃，傳輸線溫度300 ℃；載氣為氦氣，純度大于99.999%，流量1.0 mL/min；進(jìn)樣量1.0 μL；不分流進(jìn)樣，1.0 min后開閥。

1.4.2 質(zhì)譜條件定性和定量分析時分別選擇全掃描(SCAN)和選擇離子監(jiān)測(SIM)模式；色譜-質(zhì)譜接口溫度300 ℃；電子轟擊離子源(EI)，離子源溫度230 ℃，電離能量70 eV；溶劑延遲6.0 min。

1.5 質(zhì)量控制與質(zhì)量保證

實驗前所用玻璃容器、玻璃器皿均在105 ℃下烘干，經(jīng)馬弗爐450 ℃高溫烘燒，用丙酮淋洗、充分晾干后使用，同時不用時為保持清潔，所有玻璃容器、實驗器皿均采用錫箔紙覆蓋。每組樣品中添加一個基質(zhì)空白、一個樣品重復(fù)作為質(zhì)量控制，加入TCEP-D12、TCPP-D18、TDCPP-D15校正目標(biāo)化合物的回收率和基質(zhì)效應(yīng)。方法空白實驗中，3種有機(jī)磷酸酯濃度均低于檢出限。

2 結(jié)果與討論

2.1 GC/MS條件的優(yōu)化

混合標(biāo)準(zhǔn)工作液按“1.4”條件經(jīng)GC-MS分析后，對各目標(biāo)化合物的質(zhì)譜分析參數(shù)進(jìn)行了選擇和確定，結(jié)果見表1。實驗條件下，各目標(biāo)化合物在12 min內(nèi)完成分離檢測，各化合物峰分離完全，峰形對稱而尖銳，選擇離子流圖見圖1。

表1 目標(biāo)化合物的質(zhì)譜分析參數(shù)

圖1 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的選擇離子流色譜圖Fig.1 Selected ion chromatogram of mixed standards solution1.TCEP-D12;2.TCEP;3.TCPP-D18;4.TCPP;5.TDCPP-D15;6.TCDPP.

2.2 前處理條件優(yōu)化

2.2.1 提取溶劑的選擇考察了丙酮、甲醇、正己烷、乙酸乙酯對紙質(zhì)食品接觸材料及塑料食品接觸材料空白基質(zhì)的加標(biāo)提取效果，如圖2所示。結(jié)果表明，除正己烷對TCEP的回收率較其他三者低，其它3種溶劑的回收率較好，甲醇的響應(yīng)值顯著低于其余三者，乙酸乙酯共提取物較多，存在較大干擾，丙酮的回收率為98.4%～113.2%，且響應(yīng)值較高，因此選擇丙酮作為提取劑。

2.2.2 濃縮方法的選擇空白食品接觸材料基質(zhì)加標(biāo)，經(jīng)超聲提取，定容后取5 mL上清液，分別以氮吹法和旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)法濃縮至1 mL，經(jīng)0.45 μm有機(jī)濾膜過濾后上機(jī)檢測，兩種濃縮方法下對目標(biāo)化合物的回收率見圖3。結(jié)果表明，氮吹法對TCEP的回收率較低，回收率為67.0%～69.2%，TCPP與TDCPP的回收率為75.3%～102.8%；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)法對3種有機(jī)磷酸酯的回收率都較高，回收率為93.4%～102.1%。濃縮過程中，氮吹法較旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)法需要3倍長時間，且濃縮效果不理想，因此選擇旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)法濃縮待測液。

圖2 不同提取條件對目標(biāo)化合物回收率的影響Fig.2 Effect of different extraction methods on recovery of target compounds

圖3 不同濃縮方法對目標(biāo)化合物回收率的影響Fig.3 Effect of different concentration methods on recovery of target compounds

2.3 線性方程、線性范圍、相關(guān)系數(shù)、檢出限及定量限

配制系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作液分別按“1.4”節(jié)條件分析，以各化合物的峰面積與對應(yīng)的穩(wěn)定同位素標(biāo)記物峰面積之比為縱坐標(biāo)，以目標(biāo)物質(zhì)量濃度與對應(yīng)內(nèi)標(biāo)的質(zhì)量濃度之比為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，其線性方程、線性范圍、相關(guān)系數(shù)、檢出限和定量限見表2。結(jié)果表明，3種有機(jī)磷酸酯在線性范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)r均大于0.9995。分別以信噪比(S/N)=3和S/N=10得到方法檢出限和定量限，3種有機(jī)磷酸酯檢出限范圍為0.0017～0.039 mg/kg，定量限范圍為0.0057～0.13 mg/kg。

表2 3種有機(jī)磷酸酯化合物的線性方程、線性范圍、相關(guān)系數(shù)、檢出限及定量限

2.4 回收率和精密度

準(zhǔn)確量取1 mL混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液，用丙酮定容至25 mL，按照“1.4”節(jié)方法進(jìn)樣6次，測得各組分的峰面積的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均在1.7%～3.1%之間，完全可滿足分析要求。

以空白基質(zhì)樣品進(jìn)行三水平加標(biāo)回收試驗，結(jié)果見表3。結(jié)果表明，兩種基質(zhì)中3種有機(jī)磷酸酯回收率在87.9%～113.0%之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在2.4%～7.8%范圍內(nèi)，說明該方法的準(zhǔn)確度和精密度較好，可用于食品接觸材料中3種有機(jī)磷酸酯的日常檢測。

表3 目標(biāo)化合物的加標(biāo)回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=6)

2.5 實際樣品分析

應(yīng)用本方法對20種市售食品接觸材料進(jìn)行分析，以驗證本方法的可行性和準(zhǔn)確性，檢出情況見表4。在17種塑料食品接觸材料(各種烘培食品包裝袋、鮮牛奶包裝塑料袋、奶茶包裝杯等)和3種紙質(zhì)食品接觸材料(牛奶紙盒和速食食品包裝紙等)中，有1種塑料食品接觸材料中檢出TCEP，含量為0.0214 mg/kg；7種塑料食品接觸材料，2種紙質(zhì)食品接觸材料中檢出TCPP，含量范圍在0.0238～0.131 mg/kg之間；所有樣品中均未檢出TDCPP。結(jié)果表明，該方法適用于食品接觸材料中三種有機(jī)磷酸酯檢測。

表4 市場上20種隨機(jī)樣品的分析結(jié)果

3 結(jié)論

本研究建立了同位素內(nèi)標(biāo)-氣相色譜-質(zhì)譜法用于食品接觸材料中有機(jī)磷酸酯的定量分析。該方法采用超聲提取法提取食品接觸材料中的有機(jī)磷酸酯，通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)法濃縮，進(jìn)一步提高了方法檢出限和靈敏度，同時使用同位素作為內(nèi)標(biāo)，有效保證了定量結(jié)果的準(zhǔn)確可靠性。該方法具有前處理快速簡單、靈敏度高、定量準(zhǔn)確可靠等特點，可滿足食品監(jiān)管部門對食品接觸材料中有機(jī)磷酸酯的檢測要求，為我國食品安全管理監(jiān)控提供技術(shù)支持和方法依據(jù)。