CN108663445B

CN108663445B - 一种测定食品接触材料酸性模拟浸泡液中多种污染物残留的分析方法

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Publication number: CN108663445B
Application number: CN201810238439.6A
Authority: CN
Inventors: 张宪臣; 时成玉; 华洪波; 张朋杰; 容裕棠
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-03-22
Filing date: 2018-03-22
Publication date: 2020-12-18
Anticipated expiration: 2038-03-22
Also published as: CN108663445A

Abstract

本发明公开了一种测定食品接触材料酸性模拟浸泡液中多种污染物残留的分析方法，采用微波辅助分散液液微萃取对食品接触塑料制品酸性模拟浸泡液进行前处理，配制邻苯二甲酸酯类标准品、分散染料和荧光增白剂44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,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。本发明可以同时测定食品接触塑料制品中44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

一种测定食品接触材料酸性模拟浸泡液中多种污染物残留的分析方法

【技术领域】

本发明涉及一种测定食品接触材料酸性模拟浸泡液中多种污染物残留的分析方法，特别是一种利用微波辅助分散液液微萃取-超高效液相色谱-高分辨质谱测定食品接触材料酸性模拟浸泡液中多种污染物残留的分析方法，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，欧盟法规(Eu)No.10/2011食品接触材料法规对食品接触材料酸性模拟浸泡液中各类污染物的限量进行了明确规定，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高通量测定食品接触塑料酸性模拟浸泡液中44种污染物残留的分析方法，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：

一种测定食品接触材料酸性模拟浸泡液中多种污染物残留的分析方法的分析方法，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

将食品接触塑料材料样品剪成0.2cm×0.2cm小块或是片状，称取1.00g(精确至0.01g)于50mL萃取管中，加入15mL 3％乙酸水溶液，涡旋30s，90-100℃微波萃取40-60min，在5℃、10000-14000r/min离心10min，取上清液5.0mL于15mL离心管中,加入0.020gNaCl，涡旋溶解2min；

(3)分散液液微萃取

将250-350μL分散剂和100μL萃取剂混合，用1mL的玻璃注射器迅速注入步骤(2)提取的溶液中，轻晃离心管，混合形成水、甲醇、三氯甲烷的乳浊液，以4500r/min离心5min，离心后的下层溶液用微型注射器取20μL，供UPLC-Q Exactive Orbitrap 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分散液液微萃取对食品接触塑料制品酸性模拟浸泡液进行前处理，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 Exactive Orbitrap HRMS)对食品接触塑料制品中24种邻苯二甲酸酯类、7种荧光增白剂和13种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)、邻苯二甲酸双庚酯(DHP)、邻苯二甲酸二异辛酯(DIOP)、邻苯二甲酸二正辛酯(DNOP)。

其中邻苯二甲酸单丁酯(MBP)、邻苯二甲酸单-2-乙基己基酯(MEHP)标准品，分别称取定量用体积比为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，其余邻苯二甲酸酯类标准品，称取定量，用正己烷配制成1mg/mL的单一标准储备液。

本发明中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1纯度≥98.0％、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。

本发明中，分散液液微萃取中，所述的分散剂为甲醇，所述的萃取剂为CHCl₃。

本发明中的微型注射器为50μL微型注射器。

本发明中，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为含0.04％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：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.

表1：44种污染物的分子式、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：

1、传统的检测方法中食品接触材料酸性浸泡液中目标化合物不经过浓缩富集直接上机检测，本方法通过分散液液微萃取技术对食品接触塑料制品酸性浸泡液中目标化合物进行富集提取，检测结果灵敏度显著提高，检测限可达到0.1μg/kg～1.0μg/kg。

2、本方法只需少量有机试剂包括甲醇300μL(分散剂)，三氯甲烷100μL(萃取剂)，能够有效的减少对检测人员的毒害作用，保护环境。

3、传统的检测方法中食品接触塑料制品酸性浸泡液至少需要浸泡1天，本发明通过使用微波提取，把浸泡时间缩短为1小时以内，节省了分析时间，显著提高了检测效率。

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44种污染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。影响微波辅助萃取和分散液液微萃取(DLLME)效率的主要因素包括：微波萃取温度、微波萃取时间、离心条件、萃取剂的类型和用量、分散剂的用量和盐浓度的影响。

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(50，70，90，100，110℃)时的萃取效率，结果表明，萃取温度为50℃和75℃时，目标化合物的提取效率较低；萃取温度为90和100℃时，目标化合物的提取效率可达到最高；萃取温度为110℃时，目标化合物的提取效率有所下降。原因是萃取套管内乙酸水溶液温度过高时，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90-100℃为最优萃取温度。

微波提取时间：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(10，20，30，40，50，60min)时的萃取效率，结果表明，微波萃取短，目标化合物的提取效率低；超声时间为40～60min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40min作为最优超声时间。

离心条件优化：食品接触塑料基质复杂，萃取溶液溶解的杂质会对UPLC-QExactive 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。

分散液液微萃取(UAE)考察了不同萃取剂(三氯甲烷、二氯甲烷和环已烷)对回收率的影响，每组实验平行测定三次。结果表明，三氯甲烷作为萃取剂对目标物的回收率达到最大。二氯甲烷与分散剂无法形成稳定的两相体系；相同体积下不同的萃取剂所形成的沉积相的体积液不同，沉积相体积四氯化碳为25μL，氯苯为50μL，三氯甲烷为100μL，实验表明，三氯甲烷有较高的回收率，萃取效果最好，因此选用三氯甲烷作为萃取剂。

分散剂的用量优化：考察了甲醇体积25μL～500μL对回收率的影响。分散剂体积为300μL时44种目标化合物回收率最高。这是因为分散剂体积较小时，萃取剂不能均匀分散在水相中，回收率低；分散剂体积较大时，分析物在水中的溶解度增大不易被萃取。因此实验选用甲醇的最佳体积为300μL。

盐浓度的影响：向食品接触塑料制品酸性浸泡液中加入NaCl(0.00～0.045g)，考察了盐效应对回收率的影响。实验表明，在加入0.00～0.020g的NaCl时，回收率随着盐浓度的增加而增加，并且在加入0.020g NaCl时回收率最大；加入0.03～0.045g的NaCl，回收率降低。这可能是因为增加离子强度，会降低目标化合物在水相的溶解度，提高其在有机相的分配系数；但当盐浓度过大时，样品溶液的粘度变大，目标物与盐离子之间的静电作用力增强，导致其传质能力降低，从而降低了回收率。因此，本实验选择加入0.020g的NaCl。

实施例：

(1)标准溶液配制

分别称取适量24种邻苯二甲酸酯类标准品，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)、邻苯二甲酸双庚酯(DHP)、邻苯二甲酸二异辛酯(DIOP)、邻苯二甲酸二正辛酯(DNOP)，用正己烷配制成1mg/mL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1纯度≥98.0％、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％)用甲醇溶解定容，制成质量浓度为1mg/mL的标准储备液；

(2)微波辅助提取

将食品接触塑料材料样品剪成0.2cm×0.2cm小块或是片状混匀，称取1.00g(精确至0.01g)于50mL萃取管中，加入15mL 3％乙酸水溶液，涡旋30s，90-100℃微波萃取40-60min，在5℃、10000-14000r/min离心10min，取上清液5.0mL于15mL离心管中，加入0.020gNaCl，涡旋溶解2min；

(3)分散液液微萃取

将300μL分散剂和100μL萃取剂混合，用1mL的玻璃注射器迅速注入步骤(2)提取的溶液中，轻晃离心管，混合形成水、甲醇、三氯甲烷的乳浊液，以4500r/min离心5min，离心后的下层溶液用微型注射器取20μL，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为含0.04％(v/v)甲酸的甲醇，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；

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。

实施例的方法线性范围、相关系数和精密度试验

准确量取(1)的44种标准品储备液适量，用甲醇-水(65:35，v/v)溶液稀释成系列梯度的标准工作液，按照实验方法用UPLC-QExactive Orbitrap进行测定，并绘制标准工作曲线，44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(聚乙烯样品)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，44种添加物的平均加标回收率为70.8％～109.2％，相对标准偏差为2.0～11.7％，具体见表3。

表2：44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12批样品，其中包括3批聚丙烯样品、5批聚乙烯样品，2批聚对苯二甲酸乙二酯样品和2批聚碳酸酯样品，其中在1批聚乙烯样品中同时检出邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP)、分散橙1和C.I.162，检出含量分别为248μg/kg，54.3μg/kg和25.4μg/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

1.一种测定食品接触材料酸性模拟浸泡液中多种污染物残留的分析方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）配制标准溶液

（2）微波辅助提取

将食品接触塑料材料样品剪成0.2 cm×0.2cm小块或是片状混匀，称取 1.00g，精确至0. 01g，于50mL萃取管中，加入15 mL3%乙酸水溶液，涡旋30s，90-100℃微波萃取40-60min，在5℃、10000-14000 r/min离心10min，取上清液5.0 mL于15mL离心管中，加入0.020gNaCl，涡旋溶解2min；

（3）分散液液微萃取

将250-350µL分散剂和100µL 萃取剂混合，用1mL的玻璃注射器迅速注入步骤（2）提取的溶液中，轻晃离心管，混合形成水、甲醇、三氯甲烷的乳浊液，以4500 r/min 离心5 min，离心后的下层溶液用微型注射器取20μL，供UPLC-Q Exactive Orbitrap MS测定；

所述的分散液液微萃取中，所述的分散剂为甲醇，所述的萃取剂为CHCl₃；

（4）超高效液相色谱-高分辨质谱仪分析，所述超高效液相色谱-高分辨质谱仪的参数为：

色谱：CAPCELL PAK MG Ⅱ C18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为含0.04%甲酸和20mmoL/L乙酸铵水溶液；梯度洗脱程序0~40.0 min，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%；55.0~60.0 min，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17500 FWHM；碰撞池能量NCE为20，40，60eV；

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、邻苯二甲酸双庚酯、邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸二正辛酯；

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1纯度≥98.0 %、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。

2.根据权利要求1所述的一种测定食品接触材料酸性模拟浸泡液中多种污染物残留的分析方法，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，分别称取定量，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，其余邻苯二甲酸酯类标准品，称取定量，用正己烷配制成1mg/mL的单一标准储备液。