CN108344822A - 一种测定食品接触塑料制品中多种添加物残留的分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测定食品接触塑料制品中多种添加物残留的分析方法，采用微波辅助提取和浓缩对样品进行前处理，配制邻苯二甲酸酯类标准品、分散染料和荧光增白剂48种标准品溶液绘制标准曲线，用超高效液相色谱‑高分辨质谱仪分析。本发明可以同时测定食品接触塑料制品中48种添加物残留，灵敏度高，检测限为0.1～1.0μg/kg。本发明方法灵敏、快速、简单、准确、省时、稳定，实用性强，能满足目前市场的检测需求。

Description

一种测定食品接触塑料制品中多种添加物残留的分析方法

【技术领域】

本发明涉及一种测定食品接触塑料制品中多种添加物残留的分析方法，特别是一种利用微波辅助提取-超高效液相色谱-高分辨质谱测定食品接触塑料制品中多种添加物残留的分析方法，属于食品化学分析技术领域。

【背景技术】

食品接触材料尤其食品包装起着保护食品、方便贮运、促进销售、提高食品价值的重要作用。一定程度上，食品接触材料己经成为食品不可分割的重要组成部分。世界各国特别是美国、欧盟、日本等发达国家的分析与研究结果表明，与食品接触的器皿、餐厨具和包装容器以及包装材料中有害物质已经成为食品污染的重要来源之一。邻苯二甲酸酯类(PAEs)是应用最为广泛的一类塑化剂，荧光增白剂(fluorescent whitening agents，FWAs)和分散染料常作为有色染料广泛的用于纺织、塑料等制品中，这三类物质用于食品接触塑料制品中容易向食品中迁移，会对食用者的健康造成严重危害。目前，欧盟条例(EU)No.10/2011食品接触材料及容器和GB 9685—2016《食品容器、包装材料用添加剂使用卫生标准》中均对这三类物质的最大使用量和迁移量进行了规定，因此，从消费者健康安全出发，研究和制定相应的食品接触材料中高通量检测这三类物质的定性定量方法具有着重要的现实意义。

目前关于检测食品接触材料中邻苯二甲酸酯类、荧光增白剂和分散染料的方法主要仅针对其中某一类组分进行检测，使用的方法有白度法、气相色谱法、气相色谱－串联质谱法、高效液相色谱法、高效液相色谱－串联质谱法等。

四极杆/静电场轨道阱高分辨(Q-Exactive)质谱仪具有分辨率高及定量能力好的优点，不同于三重四极杆低分辨质谱使用多反应监测(MRM)模式对目标物的离子对进行定量分析，Q-Exactive质谱可以利用目标物母离子精确的相对分子质量直接定量，无需对目标物逐个优化子离子及相关参数，对于多目标物的分析，可以极大地降低检测的时间，同时又能很好地避免低分辨质谱易受基质干扰而产生假阳性的现象。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种使用UPLC-QExactive Orbitrap MS可测定食品接触塑料制品中48种添加物残留的检测方法，填补现有检测技术的空白。

本发明为了实现上述目的，采用以下技术方案：

一种测定食品接触塑料制品中多种添加物残留的分析方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)配制标准溶液

将选定的邻苯二甲酸酯类标准品、荧光增白剂标准品和分散染料标准品配制成1mg/mL的标准储备液；

(2)微波辅助提取

称取粒径＜1mm的食品接触塑料材料样品颗粒1.00g(精确至0.01g)于50mL萃取管中，加入13-17mL甲醇，涡旋30s，75-100℃微波萃取10min，于5℃10000-14000r/min离心10min，收集上清液于30mL玻璃管中；

(3)浓缩

将收集的上清液于40℃下平行定量浓缩仪浓缩至干，用甲醇定容至1mL，涡旋30s，提取液过0.2μm有机相滤膜，供UPLC-Q ExactiveOrbitrap MS测定；

(4)超高效液相色谱-高分辨质谱仪分析。

目前关于检测食品接触材料中邻苯二甲酸酯类、荧光增白剂和分散染料的方法主要仅针对其中某一类组分进行检测，本发明利用微波辅助萃取对食品接触塑料制品进行前处理，同时结合利用超高效液相色谱-四极杆/静电场轨道阱质谱法(UPLC-Q ExactiveOrbitrap HRMS)对食品接触塑料制品中邻苯二甲酸酯类、荧光增白剂和分散染料进行高通量测定，并通过关键影响因子的实验研究，确定了萃取过程最优化条件。

本发明中，邻苯二甲酸酯类标准品

本发明中标准溶液的配制包括29种，分别为：

邻苯二甲酸单甲酯(MHP)、邻苯二甲酸单丁酯(MBP)、邻苯二甲酸二(2－甲氧基)乙酯(DMEP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二(2－乙氧基)乙酯(DEEP)、邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP)、邻苯二甲酸二异丙酯(DIPrP)、邻苯二甲酸二丙酯(DPrP)、邻苯二甲酸二苯酯(DPhP)、邻苯二甲酸二异丁酯(DIBP)、邻苯二甲酸二苄酯(DBzP)、邻苯二甲酸单－2－乙基己基酯(MEHP)、邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二(2－丁氧基)乙酯(DBEP)、邻苯二甲酸正戊异戊酯(IPP)、邻苯二甲酸二环己酯(DCHP)、邻苯二甲酸二异戊酯(DIPP)、邻苯二甲酸二戊酯(DPP)、邻苯二甲酸二(4－甲基－2－戊基)酯(BMPP)、邻苯二甲酸二己酯(DHXP)、邻苯二甲酸二(2－乙基己)酯(HEHP)、邻苯二甲酸二己酯(DHP)、邻苯二甲酸二(2－乙基)己酯(DEHP)、邻苯二甲酸二异辛酯(DIOP)、邻苯二甲酸二正辛酯(DNOP)、邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)、邻苯二甲酸二壬酯(DNP)、邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP)；

其中MBP、MEHP用体积比为1：1：1的甲醇－丙酮－正己烷混合溶剂溶解后再用正己烷定容，其余27种邻苯二甲酸酯类标准品，用正己烷配制成1000mg/l的单一标准储备液。将邻苯二甲酸酯类标准品容溶液用甲醇稀释，制成1mg/ml的标准储备液。

本发明中分散染料和荧光增白剂的标准品分别为：

分散黄23(纯度≥99.0％)、分散红11(纯度≥97.0％)、分散红1(纯度≥97.5％)、分散黄39(纯度≥99.0％)、分散黄3(纯度≥99.0％)、分散橙37(纯度≥96.0％)、分散橙3(纯度≥95.0％)、分散橙11(纯度≥91.5％)、分散蓝106(纯度≥99.0％)、分散蓝102(纯度≥98.0％)、分散红17(纯度≥92.0％)、分散蓝124(纯度≥99.0％)；C.I.184(纯度≥98.0％)、C.I.140(纯度≥94.0％)、C.I.135(纯度≥95.0％)、C.I.185(纯度≥98.0％)、C.I.367(纯度≥98.0％)、C.I.162(纯度≥94.0％)、C.I.368(纯度≥98.0％)。

分散染料和荧光增白剂标准品称取适量用甲醇溶解定容，制成质量浓度为1mg/mL的标准储备液。

本发明中的食品接触塑料材料样品颗粒由0.2cm×0.2cm小块或是片状的食品接触材料样品经离心粉碎机粉碎为粒径＜1mm的颗粒并混匀。

本发明中超高效液相色谱-高分辨质谱仪的参数为：

色谱条件

色谱柱：CAPCELL PAK MGⅡC18柱(150mm×2.0mm，5μm)；柱温：40℃；进样量：10μL；流动相：A为0.04％(v/v)甲酸甲醇溶液，B为含0.04％(v/v)甲酸和20mmol/L乙酸铵水溶液；梯度洗脱程序0～40.0min，流动相A的比例由35％线性变化至80％；40.0～45.0min，流动相A的比例由80％线性变化至95％；45.0～55.0min，保持A相为95％；55.0～60.0min，保持35％A。

质谱条件：

加热电喷雾离子源温度为350℃，离子传输温度为325℃，鞘气为40bar，辅助气为10bar，毛细管电压为3.2KV；

Full scan/ddms2扫描模式：采集范围为100～1500Da，正离子模式采集；一级质谱分辨率为70000FWHM，二级质谱分辨率为17500FWHM；碰撞池能量NCE为20，40，60eV。记录数据见表1，色谱图如图1所示。

表1：48种添加物的分子式、母离子、碎片离子和保留时间

本发明与现有技术相比，有以下优点：

本发明可以同时测定食品接触塑料制品中48种添加物残留，灵敏度高，检测限为0.1～1.0μg/kg。本发明的样品前处理操作简单，操作时间小于1h，大大节省了分析时间，适用于食品接触塑料制品。

本发明方法灵敏、快速、简单、准确、省时、稳定，实用性强，能满足目前市场的检测需求。

【附图说明】

图1为浓度为10.0μg/L的48种添加物标准混合溶液的色谱图。

【具体实施方式】

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

本发明确定最优条件的控制参数。影响微波辅助萃取主要因素包括：萃取剂的选择、微波萃取时间、微波萃取温度的影响。

选取了甲醇、乙腈、丙酮、甲醇-丙酮-正己烷(1：1：1，v/v/v)、乙腈-丙酮-三氯甲烷(1：1：1，v/v/v)5种提取剂，结果表明：用乙腈作为萃取溶液时，DMEP和分散染料回收率低于50％；丙酮作为萃取溶液时7种荧光增白剂回收率低于20％；乙腈-丙酮-三氯甲烷(1：1：1，v/v/v)作为萃取溶液时，部分塑化剂回收率低于70％，7种荧光增白剂和部分分散染料的回收率低于40％，达不到检测要求；用甲醇和甲醇-丙酮-正己烷(1：1：1，v/v/v)作为萃取溶液提取时，29种塑化剂和7种荧光增白剂回收率均可达到70％，但是以甲醇-丙酮-正己烷(1：1：1，v/v/v)为提取溶液时，分散红1和分散黄3回收率低于60％，综上，选取甲醇作为提取萃取溶剂。

微波萃取温度的确定：较高的萃取温度能够提高萃取效率，但萃取温度过高会导致分析的目标化合物被破坏，同时会带来一定的安全隐患。实验考察了不同萃取温度(60，75，90，100℃)时的萃取效率，结果表明，萃取温度为60℃和75℃时，目标化合物的提取效率较低；萃取温度为90℃时，目标化合物的提取效率最高；萃取温度为100℃时，目标化合物的提取效率有所下降。原因是萃取套管内溶剂温度过高时，会导致萃取套管内压力过高，萃取套管属非密闭容器，部分目标物质容易损失，导致测量结果偏低。综上，本发明中90℃为最优萃取温度。

微波萃取时间：考为防止萃取液的泄漏和分析物的损失，微波萃取时间不可过长。实验考察了不同萃取时间(4，6，10，12min)时的萃取效率，结果表明，超声时间短，目标化合物的提取效率低；超声时间为10～12min时各目标物的萃取效率基本保持不变。为提高提取效率，节省时间，实验选择10min作为最优超声时间。

离心条件和浓缩条件优化：食品接触塑料基质复杂，萃取溶液溶解的杂质会对UPLC-Q Exactive Orbitrap MS的灵敏度产生一定的影响，本研究采用低温高速离心的方法对萃取溶液进行净化，能够有效的减少萃取溶液基质对UPLC-Q Exactive Orbitrap MS的灵敏度，本发明选择5℃10000-14000r/min离心10min为离心条件。本研究对样品提取液进行了浓缩，选择平行样品定量浓缩仪减压浓缩样品提取液，并对浓缩的条件进行摸索，确定浓缩温度为40℃；冷凝温度为-2℃；真空度采用梯度下降的方式(300mbar 10min，100mbar 10min，30mbar浓缩至干)。该方法可以同时浓缩处理24份样品提取液，完全浓缩至干仅需40min。该处理方法能够能够有效的降低检测成本，提高检测质量和效率。

实施例：

(1)标准溶液配制；

分别称取适量29种邻苯二甲酸酯类标准品，用正己烷配制成1000mg/L的单一标准储备液，其中MBP、MEHP用体积比为1：1：1的甲醇－丙酮－正己烷混合溶剂溶解后再用正己烷定容。用甲醇稀释，制成1mg/mL的标准储备液。

分别称取适量其余标准品用甲醇溶解定容，制成质量浓度为1mg/mL的标准储备液。48种标准品混合工作液现用现配。

以上标准品分别为：

邻苯二甲酸单甲酯(MHP)、邻苯二甲酸单丁酯(MBP)、邻苯二甲酸二(2－甲氧基)乙酯(DMEP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二(2－乙氧基)乙酯(DEEP)、邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP)、邻苯二甲酸二异丙酯(DIPrP)、邻苯二甲酸二丙酯(DPrP)、邻苯二甲酸二苯酯(DPhP)、邻苯二甲酸二异丁酯(DIBP)、邻苯二甲酸二苄酯(DBzP)、邻苯二甲酸单－2－乙基己基酯(MEHP)、邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二(2－丁氧基)乙酯(DBEP)、邻苯二甲酸正戊异戊酯(IPP)、邻苯二甲酸二环己酯(DCHP)、邻苯二甲酸二异戊酯(DIPP)、邻苯二甲酸二戊酯(DPP)、邻苯二甲酸二(4－甲基－2－戊基)酯(BMPP)、邻苯二甲酸二己酯(DHXP)、邻苯二甲酸二(2－乙基己)酯(HEHP)、邻苯二甲酸二己酯(DHP)、邻苯二甲酸二(2－乙基)己酯(DEHP)、邻苯二甲酸二异辛酯(DIOP)、邻苯二甲酸二正辛酯(DNOP)、邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)、邻苯二甲酸二壬酯(DNP)、邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP)；分散黄23(纯度≥99.0％)、分散红11(纯度≥97.0％)、分散红1(纯度≥97.5％)、分散黄39(纯度≥99.0％)、分散黄3(纯度≥99.0％)、分散橙37(纯度≥96.0％)、分散橙3(纯度≥95.0％)、分散橙11(纯度≥91.5％)、分散蓝106(纯度≥99.0％)、分散蓝102(纯度≥98.0％)、分散红17(纯度≥92.0％)、分散蓝124(纯度≥99.0％)，C.I.184(纯度≥98.0％)、C.I.140(纯度≥94.0％)、C.I.135(纯度≥95.0％)、C.I.185(纯度≥98.0％)、C.I.367(纯度≥98.0％)、C.I.162(纯度≥94.0％)、C.I.368(纯度≥98.0％)。

(2)微波辅助提取：

将食品接触塑料材料样品剪成0.2cm×0.2cm小块或是片状，再经离心粉碎机粉碎为粒径＜1mm的颗粒并混匀。称取1.00g(精确至0.01g)于50mL萃取管中，加入15mL甲醇，涡旋30s，90℃微波萃取10min，在5℃、12000r/min离心10min，收集上清液于30mL玻璃管中；

(3)浓缩：40℃下平行定量浓缩仪浓缩至干，用甲醇定容至1mL，涡旋30s，提取液过0.2μm有机相滤膜，供UPLC-Q Exactive Orbitrap MS测定；

(4)超高效液相色谱-高分辨质谱仪分析：

色谱：CAPCELL PAK MGⅡC18柱(150mm×2.0mm，5μm)；柱温：40℃；进样量：10μL；流动相：A为甲醇(含0.04％甲酸)，B为20mmol/L乙酸铵水溶液(含0.04％甲酸)；梯度洗脱程序0～40.0min，流动相A的比例由35％线性变化至80％；40.0～45.0min，流动相A的比例由80％线性变化至95％；45.0～55.0min，保持A相为95％；55.0～60.0min，保持35％A；

质谱：加热电喷雾离子源温度为350℃，离子传输温度为325℃，鞘气为40bar，辅助气为10bar，毛细管电压为3.2KV；Full scan/ddms2扫描模式：采集范围为100～1500Da，正离子模式采集；一级质谱分辨率为70000FWHM，二级质谱分辨率为17500FWHM；碰撞池能量NCE为20，40，60eV。

方法线性范围、相关系数和精密度试验

将(1)的48种标准品混合工作液现用现配，按照实验方法用UPLC-Q ExactiveOrbitrap进行测定，并绘制标准工作曲线，48种目标化合物组分的线性范围、线性方程及相关系数r见表2。通过在阴性食品接触塑料样品(聚丙烯样品)中进行加标回收试验。分别对上述样品进行3个水平的加标回收率测定，每个水平进行6次平行试验，结果表明，48种添加物的平均加标回收率为71.2％～108.8％，相对标准偏差为2.2～11.8％，具体见表3。

表2：48种目标化合物的、线性方程、相关系数

表3：阴性样品加标回收率和相对标准偏差

验证例：

利用本发明方法检测11批样品，其中包括4批聚丙烯样品、2批聚乙烯样品，2批聚对苯二甲酸乙二酯样品和3批聚碳酸酯样品，其中在1批聚丙烯样品中同时检出邻苯二甲酸二(2－乙基)己酯(DEHP)、分散蓝124和C.I.140，检出含量分别为225.1μg/kg，97.9μg/kg和52.3μg/kg，1批聚乙烯样品检出邻苯二甲酸二异辛酯(DIOP)和分散红1，检测含量分别为54.7μg/kg和46.2μg/kg。

本发明采用微波辅助萃取对食品接触塑料制品进行前处理，同时利用Q-Exactive高分辨的分析能力，能够准确的对目标化合物进行定量、定性分析，避免了假阳性的现象出现。

Claims (6)

1.一种测定食品接触塑料制品中多种添加物残留的分析方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)配制标准溶液

将选定的邻苯二甲酸酯类标准品、荧光增白剂标准品和分散染料标准品配制成1mg/mL的标准储备液；

(2)微波辅助提取

称取粒径＜1mm的食品接触塑料材料样品颗粒1.00g于50mL萃取管中，加入13-17mL甲醇，涡旋30s，75-100℃微波萃取10min，于5℃10000-14000r/min离心10min，收集上清液于30mL玻璃管中；

(3)浓缩

将收集的上清液于40℃下平行定量浓缩仪浓缩至干，用甲醇定容至1mL，涡旋30s，提取液过0.2μm有机相滤膜，供UPLC-Q Exactive Orbitrap MS测定；

(4)超高效液相色谱-高分辨质谱仪分析。

2.根据权利要求1所述的一种测定食品接触塑料制品中多种添加物残留的分析方法，其特征在于所述的邻苯二甲酸酯类标准品分别为：邻苯二甲酸单甲酯、邻苯二甲酸单丁酯、邻苯二甲酸二(2－甲氧基)乙酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二(2－乙氧基)乙酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、邻苯二甲酸二异丙酯、邻苯二甲酸二丙酯、邻苯二甲酸二苯酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二苄酯、邻苯二甲酸单－2－乙基己基酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二(2－丁氧基)乙酯、邻苯二甲酸正戊异戊酯、邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二异戊酯、邻苯二甲酸二戊酯、邻苯二甲酸二(4－甲基－2－戊基)酯、邻苯二甲酸二己酯、邻苯二甲酸二(2－乙基己)酯、邻苯二甲酸二己酯、邻苯二甲酸二(2－乙基)己酯、邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯。

3.根据权利要求2所述的一种测定食品接触塑料制品中多种添加物残留的分析方法，其特征在于所述的邻苯二甲酸单丁酯、邻苯二甲酸单-2-乙基己基酯标准品，称取定量标准品，用体积比为1：1：1的甲醇－丙酮－正己烷混合溶剂溶解后再用正己烷定容，其余27种邻苯二甲酸酯类标准品，称取定量，用正己烷配制成1000mg/L的单一标准储备液，用甲醇稀释，制成1mg/mL的标准储备液。

4.根据权利要求1所述的一种测定食品接触塑料制品中多种添加物残留的分析方法，其特征在于所述的分散染料标准品和荧光增白剂标准品分别为：纯度≥99.0％的分散黄23、纯度≥97.0％的分散红11、分散红1纯度≥97.5％、分散黄39纯度≥99.0％、分散黄3纯度≥99.0％、分散橙37纯度≥96.0％、分散橙3纯度≥95.0％、分散橙11纯度≥91.5％、分散蓝106纯度≥99.0％、分散蓝102纯度≥98.0％、分散红17纯度≥92.0％、分散蓝124纯度≥99.0％，C.I.184纯度≥98.0％、C.I.140纯度≥94.0％、C.I.135纯度≥95.0％、C.I.185纯度≥98.0％、C.I.367纯度≥98.0％、C.I.162纯度≥94.0％、C.I.368纯度≥98.0％，配制标准储备液时称取适量标准品用甲醇溶解定容，制成质量浓度为1mg/mL的标准储备液。

5.根据权利要求1所述的一种测定食品接触塑料制品中多种添加物残留的分析方法，其特征在于所述的食品接触塑料材料样品颗粒由0.2cm×0.2cm小块或是片状的食品接触材料样品经离心粉碎机粉碎为粒径＜1mm的颗粒并混匀。

6.根据权利要求1所述的一种测定食品接触塑料制品中多种添加物残留的分析方法，其特征在于所述超高效液相色谱-高分辨质谱仪的参数为：

色谱：CAPCELL PAK MGⅡC18柱，150mm×2.0mm，5μm；柱温：40℃；进样量：10μL；流动相：A为甲醇，含0.04％甲酸，B为20mmoL/L乙酸铵水溶液，含0.04％甲酸；梯度洗脱程序0～40.0min，流动相A的比例由35％线性变化至80％；40.0～45.0min，流动相A的比例由80％线性变化至95％；45.0～55.0min，保持A相为95％；55.0～60.0min，保持35％A；

质谱：加热电喷雾离子源温度为350℃，离子传输温度为325℃，鞘气为40bar，辅助气为10bar，毛细管电压为3.2KV；FuLL scan/ddms2扫描模式：采集范围为100～1500Da，正离子模式采集；一级质谱分辨率为70000FWHM，二级质谱分辨率为17500FWHM；碰撞池能量NCE为20，40，60eV。