氣相色譜法在食品包裝揮發(fā)性有害物質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用研究

Research on the Application of Gas Chromatography in the Detection of Volatile Harmful Substances in Food Packaging

LI Yang （Shandan CenterforFood and DrugInspection， Zhangye 7341oo， China）

Abstract： This paper systematically expounds the application of gas chromatography in the detection of typical harmful substances such as vinyl chloride，vinylidene chloride，epichlorohydrin，and benzene series compounds.It analyzes the key linksand technical diffculties in the detection proces，and puts forward specific measures including optimizing the pretreatment， equipment maintenance，personnel training，detection conditions，and environmental control.Theaim is to improve theaccuracyandreliabilityof thedetectionresults，and provide technical support for food safety supervision.

Keywords： gas chromatography; food packaging; harmful substances; benzene series compounds; quality control

在現(xiàn)代食品工業(yè)蓬勃發(fā)展的當(dāng)下，食品包裝作為保障食品質(zhì)量與安全的重要手段，其安全性至關(guān)重要。然而，各類食品包裝材料在生產(chǎn)、儲(chǔ)存及使用過(guò)程中，會(huì)釋放出如氯乙烯、偏二氯乙烯等揮發(fā)性有害物質(zhì)。這些物質(zhì)不僅可能遷移至食品中，直接威脅消費(fèi)者的身體健康，還會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成不良影響。氣相色譜法憑借其高靈敏度、高分離效率等優(yōu)勢(shì)，在食品包裝揮發(fā)性有害物質(zhì)檢測(cè)領(lǐng)域嶄露頭角，為保障食品包裝安全提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐，對(duì)守護(hù)公眾健康與生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

1氣相色譜法在常見(jiàn)食品包裝揮發(fā)性有害物質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用

1.1檢測(cè)氯乙烯

氯乙烯作為聚氯乙烯類食品包裝材料的主要?dú)埩魡误w，廣泛存在于塑料容器、保鮮膜及瓶蓋密封墊中[1]。該物質(zhì)在高溫或長(zhǎng)期儲(chǔ)存條件下易遷移至食品，對(duì)人體肝臟及神經(jīng)系統(tǒng)具有明顯毒性。使用氣相色譜法檢測(cè)氯乙烯時(shí)，需依據(jù)其低沸點(diǎn)特性優(yōu)化操作流程。 ① 采用頂空進(jìn)樣技術(shù)，將樣品密封于頂空瓶后，通過(guò)控制平衡溫度與時(shí)間使氯乙烯充分揮發(fā)至氣相，避免食品基質(zhì)干擾[2]。 ② 選用中等極性毛細(xì)管色譜柱，結(jié)合程序升溫模式分離目標(biāo)物與共存成分，初始溫度設(shè)定略低于氯乙烯沸點(diǎn)以延長(zhǎng)保留時(shí)間，后期逐步升溫加速高沸點(diǎn)雜質(zhì)洗脫[3]。 ③ 檢測(cè)階段可配置氫火焰離子化檢測(cè)器，通過(guò)調(diào)節(jié)氫氣與空氣流速優(yōu)化響應(yīng)靈敏度。對(duì)于痕量樣品，可聯(lián)用質(zhì)譜檢測(cè)器，利用氯乙烯特征離子碎片進(jìn)行定性驗(yàn)證，降低假陽(yáng)性風(fēng)險(xiǎn)[4]。 ④ 操作中需注意避免進(jìn)樣口溫度過(guò)高導(dǎo)致氯乙烯熱分解，同時(shí)定期校準(zhǔn)檢測(cè)器基線穩(wěn)定性以確保定量準(zhǔn)確性。

1.2檢測(cè)偏二氯乙烯

偏二氯乙烯常見(jiàn)于復(fù)合膜與罐頭內(nèi)壁涂層，其與食品脂類成分的化學(xué)反應(yīng)可能生成毒性副產(chǎn)物。檢測(cè)時(shí)需針對(duì)其易揮發(fā)及痕量特性設(shè)計(jì)流程。前處理階段采用固相微萃取技術(shù)，選擇含氟聚合物涂層的萃取纖維，在特定吸附時(shí)間內(nèi)選擇性富集目標(biāo)物。色譜分析采用弱極性色譜柱，初始柱溫設(shè)置為低于常規(guī)值以延長(zhǎng)偏二氯乙烯的保留時(shí)間，同時(shí)降低載氣流速增強(qiáng)分離度[5]。電子捕獲檢測(cè)器需提前預(yù)熱至工作溫度，通過(guò)高純度氮?dú)廨d氣降低背景噪聲，檢測(cè)器響應(yīng)信號(hào)需通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)校準(zhǔn)驗(yàn)證線性范圍。對(duì)于復(fù)雜基質(zhì)樣品，可采用雙柱系統(tǒng)進(jìn)行二次分離，第一柱分離主要干擾物，第二柱精準(zhǔn)捕獲目標(biāo)峰[]。操作過(guò)程中需嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)室環(huán)境濕度，防止檢測(cè)器靈敏度衰減，并定期更換色譜柱前端填料以維持分離性能。

1.3檢測(cè)環(huán)氧氯丙烷

環(huán)氧氯丙烷在環(huán)氧樹(shù)脂類包裝材料中殘留風(fēng)險(xiǎn)較高，其檢測(cè)需要克服熱不穩(wěn)定與共流出干擾難題。樣品前處理階段需進(jìn)行衍生化反應(yīng)，采用乙酸酐在堿性條件下與目標(biāo)物反應(yīng)，生成穩(wěn)定衍生物后經(jīng)氮吹濃縮[7]。色譜分析選用弱極性固定相色譜柱，初始溫度設(shè)置在衍生化物沸點(diǎn)以下，采用多階梯度升溫程序逐步分離干擾成分。質(zhì)譜檢測(cè)器需設(shè)定多反應(yīng)監(jiān)測(cè)模式，選擇特征母離子與子離子進(jìn)行定性定量，避免假陽(yáng)性結(jié)果[2。操作中需注意衍生化反應(yīng)時(shí)間與溫度控制，確保反應(yīng)完全且無(wú)副產(chǎn)物生成，同時(shí)質(zhì)譜離子源需定期清洗以防止殘留物污染。對(duì)于紙質(zhì)包裝樣品，需增加超聲輔助提取步驟，并采用硅膠柱凈化去除色素等干擾物。

1.4檢測(cè)苯系物

苯系物在油墨印刷與發(fā)泡塑料包裝中殘留顯著，檢測(cè)需實(shí)現(xiàn)多組分同步分離。直接進(jìn)樣時(shí)采用分流模式控制進(jìn)樣量，避免色譜柱超載，分流比依據(jù)樣品濃度動(dòng)態(tài)調(diào)整。色譜柱選用強(qiáng)極性固定相，通過(guò)優(yōu)化載氣線速度與升溫速率分離苯、甲苯及二甲苯異構(gòu)體[]。氫火焰離子化檢測(cè)器需調(diào)節(jié)燃?xì)獗壤鬼憫?yīng)值處于線性范圍內(nèi)，對(duì)于共流出峰可采用質(zhì)譜檢測(cè)器輔助識(shí)別，通過(guò)特征離子豐度比確認(rèn)目標(biāo)物[9-10]。操作中需監(jiān)控實(shí)驗(yàn)室有機(jī)溶劑本底值，定期更換進(jìn)樣隔墊與襯管，防止交叉污染。對(duì)于高脂肪食品接觸材料，需增加皂化處理步驟分解脂類基質(zhì)，以減少色譜柱污染風(fēng)險(xiǎn)

2優(yōu)化食品包裝揮發(fā)性有害物質(zhì)檢測(cè)中氣相色譜法應(yīng)用的措施

2.1依據(jù)實(shí)際檢測(cè)需求，科學(xué)優(yōu)化前處理環(huán)節(jié)

檢測(cè)機(jī)構(gòu)需結(jié)合食品包裝材料的理化特性與目標(biāo)物的揮發(fā)性差異，針對(duì)性設(shè)計(jì)前處理方案，以提升檢測(cè)效率與準(zhǔn)確性。 ① 針對(duì)高脂類包裝樣品，優(yōu)先采用固相微萃取技術(shù)，利用特定吸附涂層選擇性富集目標(biāo)物，以減少脂類基質(zhì)對(duì)色譜柱的污染；對(duì)于液態(tài)或半固態(tài)樣品，則可通過(guò)頂空進(jìn)樣結(jié)合動(dòng)態(tài)頂空模式，通過(guò)調(diào)節(jié)平衡溫度與振蕩頻率，促進(jìn)揮發(fā)性成分充分逸出[]。 ② 針對(duì)痕量目標(biāo)物檢測(cè)，引入吹掃捕集技術(shù)，通過(guò)惰性氣體連續(xù)吹掃樣品表面，將揮發(fā)性物質(zhì)高效捕集至吸附管，避免傳統(tǒng)溶劑提取導(dǎo)致的損失[12]。 ③ 建立前處理方法的驗(yàn)證體系，通過(guò)加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)與平行樣分析，評(píng)估不同方法的穩(wěn)定性與適用性，形成標(biāo)準(zhǔn)化操作流程。例如，對(duì)于易氧化物質(zhì)，需在惰性氣體環(huán)境下完成樣品制備，避免前處理過(guò)程中目標(biāo)物降解。

2.2加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)管理，保障儀器性能穩(wěn)定

檢測(cè)機(jī)構(gòu)應(yīng)制訂系統(tǒng)化的儀器維護(hù)計(jì)劃，確保氣相色譜系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。 ① 定期對(duì)色譜柱進(jìn)行老化處理，根據(jù)使用頻率設(shè)定老化周期，通過(guò)程序升溫清除柱內(nèi)殘留污染物，恢復(fù)分離效能；針對(duì)不同固定相類型，明確最高耐受溫度與老化時(shí)長(zhǎng)，避免過(guò)度處理導(dǎo)致柱效下降。 ② 建立檢測(cè)器性能監(jiān)測(cè)機(jī)制，如氫火焰離子化檢測(cè)器需定期清潔噴嘴與收集極，電子捕獲檢測(cè)器應(yīng)監(jiān)測(cè)放射源活度衰減情況，及時(shí)更換性能不足的部件。 ③ 實(shí)施儀器校準(zhǔn)與期間核查，采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)驗(yàn)證保留時(shí)間重復(fù)性與峰面積響應(yīng)線性，對(duì)偏差超出允許范圍的設(shè)備進(jìn)行故障排查與參數(shù)調(diào)整。此外，需建立完整的設(shè)備使用與維護(hù)檔案，記錄維護(hù)操作的細(xì)節(jié)信息，為追溯性能變化提供數(shù)據(jù)支撐。

2.3開(kāi)展專業(yè)檢測(cè)培訓(xùn)，提高檢測(cè)人員專業(yè)水平

檢測(cè)機(jī)構(gòu)需構(gòu)建多層次培訓(xùn)體系，強(qiáng)化技術(shù)人員的方法理解與實(shí)操能力。 ① 開(kāi)設(shè)理論課程，系統(tǒng)講解氣相色譜法原理、前處理技術(shù)選擇依據(jù)及干擾消除策略，重點(diǎn)剖析食品包裝基質(zhì)的復(fù)雜性對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響機(jī)制。 ② 組織模擬操作訓(xùn)練，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)樣品檢測(cè)演練，規(guī)范進(jìn)樣手法、參數(shù)設(shè)置與數(shù)據(jù)分析流程，培養(yǎng)異常峰識(shí)別與基線漂移校正能力。 ③ 引入案例分析與故障模擬環(huán)節(jié)，針對(duì)常見(jiàn)問(wèn)題如色譜柱過(guò)載、檢測(cè)器靈敏度下降等，指導(dǎo)技術(shù)人員制訂排查方案與應(yīng)急措施。 ④ 建立定期考核與能力驗(yàn)證制度，通過(guò)盲樣測(cè)試與技術(shù)比對(duì)，評(píng)估人員操作的規(guī)范性，對(duì)未達(dá)標(biāo)者實(shí)施針對(duì)性“回爐”培訓(xùn)。同時(shí)，鼓勵(lì)技術(shù)人員參與行業(yè)學(xué)術(shù)交流，跟蹤國(guó)際最新檢測(cè)技術(shù)動(dòng)態(tài)，提升方法優(yōu)化與技術(shù)創(chuàng)新能力。

2.4選擇合適的載氣、進(jìn)樣方式和檢測(cè)器

檢測(cè)機(jī)構(gòu)需根據(jù)目標(biāo)物性質(zhì)與檢測(cè)目標(biāo)，科學(xué)配置氣相色譜系統(tǒng)的關(guān)鍵組件。 ① 載氣選擇應(yīng)兼顧分離效率與運(yùn)行成本，對(duì)于低沸點(diǎn)揮發(fā)性物質(zhì)，優(yōu)先采用高純度氮?dú)庖越档突€噪聲；需快速分析的樣品可切換為氫氣作為載氣，但應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)控氣路密封性以避免安全隱患。 ② 進(jìn)樣方式需匹配樣品形態(tài)與濃度范圍，高濃度樣品采用分流模式以防止色譜柱超載，痕量分析則選擇不分流進(jìn)樣以提高靈敏度[13]；針對(duì)熱不穩(wěn)定物質(zhì)，可啟用冷柱箱進(jìn)樣功能，降低高溫導(dǎo)致的分解風(fēng)險(xiǎn)。 ③ 檢測(cè)器配置應(yīng)基于目標(biāo)物化學(xué)特性，如苯系物檢測(cè)采用氫火焰離子化檢測(cè)器以保障寬線性范圍，含鹵素化合物優(yōu)選電子捕獲檢測(cè)器以提升選擇性。同時(shí)，需定期開(kāi)展檢測(cè)器性能匹配實(shí)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)比響應(yīng)信號(hào)與噪聲水平，優(yōu)化不同檢測(cè)場(chǎng)景下的設(shè)備組合方案。

2.5加強(qiáng)檢測(cè)環(huán)境監(jiān)控，嚴(yán)格控制全流程檢測(cè)環(huán)境

檢測(cè)機(jī)構(gòu)需建立全流程環(huán)境控制體系，以最大限度地降低外部干擾對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。 ① 實(shí)驗(yàn)室需配備獨(dú)立溫濕度調(diào)控系統(tǒng)，將操作區(qū)域溫度維持在 20～25°C ，相對(duì)濕度控制在 40%～60% ，避免環(huán)境波動(dòng)引起保留時(shí)間漂移。 ② 針對(duì)氣相色譜儀等高精度設(shè)備，需要安裝防震臺(tái)或隔離地基，減少外部振動(dòng)對(duì)基線穩(wěn)定性的干擾；電路系統(tǒng)需配置穩(wěn)壓裝置，防止電壓波動(dòng)導(dǎo)致檢測(cè)信號(hào)異常。 ③ 嚴(yán)格管控實(shí)驗(yàn)室空氣質(zhì)量，在樣品前處理區(qū)設(shè)置獨(dú)立通風(fēng)柜，防止揮發(fā)性溶劑交叉污染；定期開(kāi)展背景空白實(shí)驗(yàn)，監(jiān)測(cè)環(huán)境中目標(biāo)物的本底濃度，必要時(shí)啟用空氣凈化設(shè)備。 ④ 建立樣品傳遞與存儲(chǔ)規(guī)范，揮發(fā)性樣品需使用密封性良好的惰性材質(zhì)容器，短期存儲(chǔ)環(huán)境應(yīng)避光且溫度低于 4^qC ，長(zhǎng)期保存則需置于深冷冰箱并記錄存取日志，確保樣品穩(wěn)定性。

3結(jié)語(yǔ)

氣相色譜法憑借其高靈敏度與精準(zhǔn)的分離特性，在食品包裝揮發(fā)性有害物質(zhì)檢測(cè)中成效顯著，能夠準(zhǔn)確檢測(cè)氯乙烯、偏二氯乙烯等多種典型有害物質(zhì)。通過(guò)優(yōu)化前處理環(huán)節(jié)、加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)管理、提升檢測(cè)人員專業(yè)素養(yǎng)、合理選擇檢測(cè)條件及嚴(yán)控檢測(cè)環(huán)境等舉措，可以明顯提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性。但目前該檢測(cè)技術(shù)在應(yīng)對(duì)復(fù)雜包裝材料及痕量有害物質(zhì)檢測(cè)時(shí)，仍面臨挑戰(zhàn)。未來(lái)，需進(jìn)一步探索更高效的檢測(cè)方法與技術(shù)，持續(xù)優(yōu)化檢測(cè)流程，提升檢測(cè)的靈敏度與抗干擾能力，以更好地保障食品包裝安全，守護(hù)公眾健康。

參考文獻(xiàn)

[1]靳茂禮，黃雪靜，劇京亞，等.PVC塑料食品包裝中的2種熒光增白劑遷移規(guī)律研究[J].食品工程，2019（2）：33-37.

[2]余婧，徐文浹，汪修意.頂空-氣相色譜法分析PVC食品包裝材料中氯乙烯、偏二氯乙烯、環(huán)氧氯丙烷的遷移量[J].化學(xué)分析計(jì)量，2023，32（6）：46-51.

[3]賴建輝，鄭志偉.毛細(xì)管柱氣相色譜法快速檢 測(cè)空氣中14種揮發(fā)性有機(jī)物的含量[J實(shí)用預(yù)防醫(yī) 學(xué)，2014，21（1）：100-102.

[4]南洋，杜悅，李長(zhǎng)興.氣相色譜-質(zhì)譜法測(cè)定食品包裝材料中的VOCs[J].包裝工程，2018，39（1）：58-63.

[5]陳旭明，黃奕娜.食品包裝材料中3種殘留單體含量的測(cè)定分析[J].食品研究與開(kāi)發(fā)，2016，37（10）：131-133.

[6]王微山，焦毅，沈榮靜，等.氣相色譜-質(zhì)譜法測(cè) 定聚偏二氯乙烯膜中癸二酸二丁酯和乙酰檸檬酸三丁酯[J] 塑料工業(yè)，2019，47（3）：97-100.

[7]閆小玉，南龍偉，門靖.環(huán)氧氯丙烷的分析檢測(cè)研究進(jìn)展[J].化工與醫(yī)藥工程，2022，43（2）：16-22.

[8]余文琴，李根容，童蘭艷，等.食品中苯系物的成因及檢測(cè)研究進(jìn)展[J]食品研究與開(kāi)發(fā)，202041（9）：207-212.

[9]王雪嬌，酈明浩.食品包材印刷油墨中苯系物含量測(cè)定研究[J].精細(xì)與專用化學(xué)品，2021，29（11）：24-27.

[10]曾姝莉，徐涵秋，胡巍，等.捕集阱頂空-氣質(zhì)聯(lián)用儀測(cè)定農(nóng)產(chǎn)品塑料包裝袋苯系物含量[J]四川農(nóng)業(yè)與農(nóng)機(jī)，2023（3）：22-24.

[11]王冬梅.氣相色譜法快速測(cè)定食品包裝材料中的殘留溶劑[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2021（5）：41-42.

[12]王瑩瑩，郭常青，周海平，等.吹掃捕集氣相色譜/質(zhì)譜法測(cè)定聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯再生樹(shù)脂中檸檬烯[J]分析科學(xué)學(xué)報(bào)，2012，28（2）：265-268.

[13]陳晨.隔墊吹掃氣流量對(duì)氣相色譜分流/不分流進(jìn)樣口的影響簡(jiǎn)析[J].生命科學(xué)儀器，2017，15（6）：42-45.