液相色譜法測定食品包裝用油墨中11種光引發(fā)劑的含量

田野，王樂，王孜穎，陶琳，項海波，郭心迪，靳琳琳，黃平

液相色譜法測定食品包裝用油墨中11種光引發(fā)劑的含量

田野1，王樂2*，王孜穎3，陶琳3，項海波4，郭心迪5，靳琳琳4，黃平4

（1.淄博市張店區(qū)疾病預(yù)防控制中心，山東 淄博 255020；2.濟南海關(guān)技術(shù)中心，濟南 255014； 3.淄博海關(guān)綜合技術(shù)服務(wù)中心，山東 淄博 255086；4.青島海關(guān)技術(shù)中心，山東 青島 266000； 5.哥倫比亞大學(xué)，紐約 10027）

建立油墨中光引發(fā)劑的檢測方法，從源頭控制食品包裝的安全。油墨樣品經(jīng)乙酸乙酯和乙腈超聲提取，體積分?jǐn)?shù)為20%的乙腈溶液定容，固相萃取柱萃取后用乙腈定容，使用液相色譜進行測定。11種成分在各自范圍內(nèi)線性關(guān)系良好（≥0.999 5），平均加樣回收率為90.0%～95.0%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（=6）小于3.5%。建立了液相色譜同時測定油墨中2-甲基-1-（4-甲基硫代苯基）-2-（4-嗎啉基）-1-丙酮、１-羥基環(huán)己基苯基酮、2-苯甲酰基苯甲酸甲酯、4-二甲氨基苯甲酸乙酯、4,4'-二（N,N-二甲氨基）二苯甲酮、安息香雙甲醚、４-甲基二苯甲酮、4,4'-二（N,N-二乙氨基）二苯甲酮、對二甲氨基苯甲酸異辛酯、2-異丙基硫雜蒽酮、2,4-二乙基噻唑酮的方法。

食品包裝；油墨；光引發(fā)劑

光引發(fā)劑作為油墨的主要成分廣泛應(yīng)用于食品包裝中，而殘留的光引發(fā)劑會在一定條件下通過化學(xué)遷移或者物理接觸污染被包裝物，潛在威脅人們的身體健康[1-4]。有研究證明[5]，2-異丙基硫雜蒽酮作為一種脂溶性化合物，與細(xì)胞磷脂層之間作用力較強，影響細(xì)胞膜的硬度和移動，從而對人體的內(nèi)分泌產(chǎn)生影響，而４-甲基二苯甲酮也被證實具有生殖毒性、皮膚毒性和致癌性[6]。

為此，歐盟、中國等國家相繼出臺了針對光引發(fā)劑的限制要求。2007年，在ResAP(2002) I決議《關(guān)于擬與食品接觸的紙和紙板材料及制品》中，4,4-雙（二甲基氨基）二苯酮和4,4-雙（二乙基氨基）二苯酮被歐盟禁止使用[7]。在GB 9685—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品接觸材料及制品用添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》[8]規(guī)定油墨中對2,4-二羥基二苯甲酮的特定遷移量（SML）為6 mg/kg。2016年，中國環(huán)境保護部頒布了環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)HJ 2542—2016《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求膠印油墨》，該標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定二苯甲酮、異丙基硫雜蒽酮、2-甲基-1-[（4-甲基硫代）苯基]-2-（4-嗎啉基）-1-丙酮不能作為光引發(fā)劑添加到能量固化油墨中[9]。

目前文獻(xiàn)報道較多的是有關(guān)食品或者食品包裝中光引發(fā)劑中的檢測方法[10-13]，但對油墨中光引發(fā)劑的檢測方法研究較少。為保證食品包裝的安全，很有必要從原材料進行控制，建立食品包裝用油墨中多種光引發(fā)劑的檢測方法。本實驗通過對光引發(fā)劑在液相色譜柱上分離條件及紫外吸收光譜的研究，對樣品前處理條件進行優(yōu)化，建立油墨中11種光引發(fā)劑的高效液相色譜檢測方法。

1 實驗

1.1 儀器、試劑與材料

主要儀器：高效液相色譜儀Agilent 1100配備有DAD檢測器（美國Agilent公司）；AE260電子分析天平（0.000 1 g，瑞士Mettler公司）；MS3 basic渦旋混合器（德國IKA公司）；KQ-100E超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；Milli-Q Biocel A10超純水制備儀（美國Millipore公司）；離心機，轉(zhuǎn)速≥6 000 r/min，

主要試劑與材料：11種光引發(fā)劑標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)包括2-甲基-1-(4-甲基硫代苯基)-2-(4-嗎啉基)-1-丙酮（IPs 1，C15H21NO2S，CAS：71868-10-5）、1-羥基環(huán)己基苯基酮（Ips 2，C13H16O2，CAS：947-19-3）、2-苯甲?；郊姿峒柞ィ↖ps 3，C15H12O3，CAS：606-28-0）、4-二甲氨基苯甲酸乙酯（IPs 4，C11H15NO2，CAS：10287-53-3）、4,4'-二(N,N-二甲氨基)二苯甲酮（IPs 5，C17H20N2O，CAS：90-94-8）、安息香雙甲醚（IPs 6，C16H16O3，CAS：24650-42-8）、4-甲基二苯甲酮（IPs 7，C14H12O，CAS：134-84-9）、4,4'-二(N,N-二乙氨基)二苯甲酮（IPs 8，C21H28N2O，CAS：90-93-7）、對二甲氨基苯甲酸異辛酯（IPs 9，C17H27NO2，CAS：21245-02-3）、2-異丙基硫雜蒽酮(IPs 10，C16H14OS，CAS：5495-84-1)、2,4-二乙基噻唑酮(IPs 11，C17H16OS，CAS：82799-44-8)；乙酸乙酯、乙腈、甲醇（色譜純，上海CNW公司）；固相萃取柱，裝填量為200 mg/6 mL，Oasis PRiME HLB小柱或效果相當(dāng)者。

1.2 試驗方法

稱取0.5 g（精確到0.000 1 g）試樣于10 mL具塞離心管中，加1 mL乙酸乙酯，渦旋混勻1 min，加入9 mL乙腈，超聲波提取10 min，以6 000 r/min離心5 min，取5 mL上清液轉(zhuǎn)移至50 mL比色管中，并用體積分?jǐn)?shù)為20%的乙腈溶液稀釋至50 mL，待固相萃取柱凈化。

依次用3 mL甲醇、3 mL水活化，棄去流出液；將50 mL待凈化液移入固相萃取柱，控制液體流速不超過1滴/s；待樣液完全流出后，用3 mL水、3 mL體積分?jǐn)?shù)為10%的乙腈溶液洗滌，繼續(xù)保持液體流速為1滴/s；直到柱中液體完全排出后，用4 mL乙腈洗脫，收集洗脫液，將洗脫液于35 ℃水浴中氮吹濃縮至近干，用乙腈定容至1.0 mL，溶液過0.22 μm有機相濾膜得到試樣待測液。

1.3 液相色譜分析條件

Thermo scientific Hypersil Gold柱（4.6 mm× 250 mm, 5.0 μm），柱溫為30 ℃；流動相為水（A）-乙腈（B），流速為1.0 mL/min，進樣量為10 μL；二極管陣列檢測器（DAD），檢測波長為260、360、320 nm。梯度洗脫程序為0～10 min，45%（A）～30%（A）；10～15 min，30%（A）；15～18 min，30%（A）～20%（A）；18～23 min，20%（A）～45%（A）。

2 結(jié)果與分析

2.1 前處理條件的優(yōu)化

光引發(fā)劑屬于低極性化合物，提取溶劑宜選用有機溶劑，文獻(xiàn)報道的提取溶劑以乙腈和乙酸乙酯為主[14-16]，而強溶劑乙酸乙酯中的油墨高分子聚合物基體進入色譜中，色譜圖的峰形拖尾嚴(yán)重，而溶劑置換費時費力還容易造成目標(biāo)物的損失。本研究采用乙酸乙酯溶解、乙腈為沉淀劑將基質(zhì)雜質(zhì)等聚合物除去。此外，為提高目標(biāo)物的準(zhǔn)確度和精密度，本實驗選用固相萃取柱進行富集。根據(jù)光引發(fā)劑的極性，選擇HLB柱和PEP柱進行比較。結(jié)果表明，HLB柱的回收率為90.4%～98.4%，而PEP柱的回收率為85.4%～92.3%，對同一種目標(biāo)物，HLB的回收率大于PEP柱。因此，選擇填料類型為N-乙烯基吡咯烷酮和二乙烯基苯親水親脂平衡性填料的HLB柱性能更優(yōu)。

2.2 色譜條件的優(yōu)化

文獻(xiàn)報道[10-13]食品包裝中光引發(fā)劑中的檢測方法有液相色譜質(zhì)譜法、氣相色譜質(zhì)譜法等，這些檢測方法雖檢出限較低，但成本和費用較高，生產(chǎn)企業(yè)配備較少?？紤]到油墨中的光引發(fā)劑較食品包裝中的含量高，本研究選擇普及率高以及費用低的液相色譜-DAD檢測器法，能實現(xiàn)光引發(fā)劑的定性和定量，方法推廣應(yīng)用價值高。

光引發(fā)劑易溶于甲醇和乙腈，微溶于水，選擇反相色譜常用的乙腈-水和甲醇-水體系進行考察。結(jié)果表明，乙腈-水體系流動相靈敏度更高，峰形尖銳不拖尾，分離度更好。優(yōu)化條件下，11種光引發(fā)劑的液相色譜圖見圖1。

2.3 檢測波長的選擇

使用DAD檢測器對11種光引發(fā)劑標(biāo)準(zhǔn)品進行全波長掃描，得到圖2。IPs 1、IPs 2、IPs 3、IPs 4、IPs 8、IPs 9、IPs 10的最大吸收波長為260 nm，IPs 6、IPs 7、IPs 11的最大吸收波長為320 nm，IPs 5的最大吸收波長為360 nm。根據(jù)需要，選擇260、320和360 nm作為檢測波長。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線及檢出限、定量限

分別配制含有IPs 1～I(xiàn)Ps 11系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，在優(yōu)化實驗條件下依次進樣，以峰面積為縱坐標(biāo)（），質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)（），繪制樣品濃度與峰面積的標(biāo)準(zhǔn)曲線。以信噪比（/=3）方法確定IPs 1～I(xiàn)Ps 11的檢出限，以10倍信噪比確定IPs 1～I(xiàn)Ps 11的定量限（/=10），結(jié)果見表1。

2.5 加標(biāo)回收率和精密度

以空白油墨樣品加標(biāo)使基質(zhì)中光引發(fā)劑最終含量為定量限、2倍定量限和10倍定量限，按照2.1節(jié)前處理方法和2.2節(jié)色譜條件進行加標(biāo)回收實驗，重復(fù)6次。計算IPs 1～I(xiàn)Ps 11的加標(biāo)回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD），結(jié)果見表2。

2.6 實際樣品測定

用本方法對市售10份油墨樣品進行11種光引發(fā)劑的測定。從檢測結(jié)果看，1份樣品中檢出4,4'-二（N,N-二乙氨基）二苯甲酮、1份樣品中檢出2,4-二乙基噻唑酮、2份樣品中檢出2-異丙基硫雜蒽酮、2份樣品中檢出對二甲氨基苯甲酸異辛酯，其余樣品為陰性樣品，典型色譜圖見圖3。結(jié)果表明，本方法測定油墨樣品中的11種光引發(fā)劑，能一次性將光引發(fā)劑進行有效分離，重現(xiàn)性高，分離速度快。

圖1 IPs 1～I(xiàn)Ps 11液相色譜圖（260 nm）

圖2 11種光引發(fā)劑（IPs 1～I(xiàn)Ps 11）全波長掃描圖

表1 IPs 1～I(xiàn)Ps 11的線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)、線性范圍及檢出限

Tab.1 Linear regression equation, correlation coefficient, linear range, and detection limit for IPs 1 to IPs 11

表2 加樣回收及精密度數(shù)據(jù)（=6）

Tab.2 Recovery and precision data of sample addition (n=6)

圖3 典型樣品色譜圖

3 結(jié)語

本研究針對油墨中的風(fēng)險物質(zhì)-光引發(fā)劑，通過液相色譜建立了食品包裝用油墨中11種光引發(fā)劑的檢測方法，能夠準(zhǔn)確地對11種光引發(fā)劑進行定性、定量。分析結(jié)果表明，11種成分在各自范圍內(nèi)線性關(guān)系良好（≥0.999 5），定量限為0.27～2.13 mg/kg，平均加樣回收率為90.0%～95.0%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（=6）小于3.5%。選取市售10份油墨樣品進行檢測，檢出陽性樣品6份，滿足實際樣品的檢測需求。此方法精密度高、費用低、推廣應(yīng)用價值高，既能用于生產(chǎn)企業(yè)的自檢自控，提高產(chǎn)品質(zhì)量，也滿足現(xiàn)有食品包裝中油墨相關(guān)限量的要求，用于油墨的安全檢驗監(jiān)管。

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Determination of 11 Photoinitiators in Ink for Food Packaging by High Performance Liquid Chromatography

TIAN Ye1, WANG Yue2*, WANG Zi-ying3, TAO Lin3, XIANG Hai-bo4, GUO Xin-di5, JIN Lin-lin4, HUANG Ping4

(1. Disease Prevention and Control Center of Zhangdian District, Zibo, Shandong Zibo 255020, China; 2. Technology Center of Jinan Customs, Jinan 255014, China; 3. Comprehensive Technical Service Center of Zibo Customs, Shandong Zibo 255086, China; 4. Technology Center of Qingdao Customs, Shandong Qingdao 266000, China; 5. Columbia University, New York 10027, USA)

The work aims to establish a detection method of photoinitiator in ink to control the safety of food packaging from the source. The ink samples were extracted by ultrasonic with ethyl acetate and acetonitrile and subject to constant volume by the acetonitrile solution with a volume fraction of 20%. After extracted by solid phase extraction column, the samples were subject to constant volume with acetonitrile and determined by HPLC. The 11 components had good linear relationship within their respective ranges (≥0.999 5), the average recovery rate of sample addition was 90.0%～95.0%, and the relative standard deviation (=6) was less than 3.5%. A method is established, which can be used for the simultaneous determination of 2-methyl-1-(4-methylthiophenyl)-2-(4-morpholinyl)-1-acetone, 1-hydroxycyclohexylphenyl ketone, 2-benzoylbenzoate methyl ester, 4-dimethylaminobenzoate ethyl ester, 4,4'-bis (N, N-dimethylamino) benzophenone, benzoin dimethyl ether, 4-methylbenzophenone, 4,4'-bis (N,N-diethylamino) benzophenone, isooctyl p-dimethylaminobenzoate, 2-isopropylthioxanthone and 2,4-diethylthiazolidone in the ink.

food packaging; ink; photoinitiator

TS802.3

A

1001-3563(2023)23-0127-08

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.23.015

2023-04-13

國家重點研發(fā)計劃（2022YFF1100800）；海關(guān)總署科研項目（2020HK247）；山東省重點研發(fā)計劃（2017GSF20116）

責(zé)任編輯：曾鈺嬋