CN108709947B - 食品接触材料中邻苯二甲酸酯类增塑剂迁移量的测定方法 - Google Patents
食品接触材料中邻苯二甲酸酯类增塑剂迁移量的测定方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种食品接触材料中邻苯二甲酸酯类增塑剂迁移量的测定方法，包括如下步骤：将食品接触材料试样剪碎后加入到水性食品模拟物试液中，恒温水浴浸泡，在得到的迁移液中加入超分子溶剂，震荡提取、离心后取上层液体，用甲醇稀释后采用超高效液相色谱‑串联质谱法测定，所述超分子溶剂为正辛醇、四氢呋喃和水的混合溶液。本发明所述食品接触材料中邻苯二甲酸酯类增塑剂迁移量的测定方法准确可靠，操作简便，适用于食品接触材料中邻苯二甲酸酯类增塑剂迁移量的检测。
Description
技术领域
本发明涉及一种化学物质的检测方法，特别是涉及一种超分子溶剂分散液液微萃取-超高效液相色谱-串联质谱法测定食品接触材料中邻苯二甲酸酯类增塑剂迁移量的方法。
背景技术
食品接触材料是指产品在正常使用中与食品有接触的材料，包括食品容器、包装材料、食品包装设备及其他可能与食品接触的材料等。但食品通常情况下形态各异，因而对食品包装的要求也不尽相同，同时食品接触材料及制品可能会在与食品接触的过程中释放出一定量的有毒害化学成分，这些化学成分会迁移到食品中而被人体摄入，危害人类健康。
邻苯二甲酸酯，又称酞酸酯，是邻苯二甲酸形成的酯的统称。作为良好的增塑剂，被广泛应用于食品包装及食品接触材料中。然而，增塑剂易受周围环境如保存温度等影响，在食品接触材料中添加的PAEs在食品的加工、包装和运输过程中，可能会迁移到食品中而导致食品污染。有研究表明，PAEs是一种环境雌激素类物质，具有生殖毒性及致癌作用，存在于人体内往往会造成人体内分泌失调、生殖系统病变和致畸致癌等不良后果。世界各国针对PAEs也都强化了有关增塑剂的安全使用与管理，并颁布了一系列有关限制增塑剂使用的政策、法规。因此，建立高效、可靠的测食品接触装材料中邻苯二甲酸酯类增塑剂的方法具有重要意义。
目前，关于食品接触材料中邻苯二甲酸酯类增塑剂检测的文献报道主要关注残留量测定，采用的方法主要为气相色谱法(GC)、气相色谱-质谱法(GC-MS)、高效/超高效液相色谱-三重四极杆质谱法(HPLC/UPLC-MS/MS)。以上研究均为针对食品接触材料本身，关于食品接触材料中增塑剂迁移量测定的文献报道相对较少。研究PAEs在食品接触材料的迁移特性对评估食品接触材料的安全性、减少PAEs的迁移量和保障食品安全起着十分重要的作用。在迁移实验中，往往会涉及到大体积溶液如何处理的问题，目前主要的处理方法有固相萃取法、液液萃取法、微波辅助萃取法等。通过上述方法，一方面可以提高分析物的回收率，另一方面可以更有效的将分析物与干扰组分分离，减少样品预处理过程。但同时这些方法也存在一定不足之处，如液液萃取法有机溶剂消耗量大，选择性较差；固相萃取法操作繁琐，实验成本高等。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种食品接触材料中邻苯二甲酸酯类增塑剂迁移量的测定方法。
本发明采用超分子溶剂分散液液微萃取技术，对食品接触材料迁移溶液中的邻苯二甲酸酯类增塑剂进行富集，并对影响萃取效果的主要因素：烷基醇的种类与用量、四氢呋喃用量、涡旋时间等条件进行了优化。采用超高效液相色谱-串联质谱结合同位素稀释等技术，建立了一种超分子溶剂分散液液微萃取-超高效液相色谱-串联质谱法测定食品接触材料中邻苯二甲酸酯类增塑剂迁移量的分析方法。
一种食品接触材料中邻苯二甲酸酯类增塑剂迁移量的测定方法，包括如下步骤：
将食品接触材料试样剪碎后加入到水性食品模拟物试液中，恒温水浴浸泡，在得到的迁移液中加入超分子溶剂，震荡提取、离心后取上层液体，用甲醇稀释后采用超高效液相色谱-串联质谱法测定，所述超分子溶剂为正辛醇、四氢呋喃和水的混合溶液。
本发明所述的食品接触材料中邻苯二甲酸酯类增塑剂迁移量的测定方法，具体包括如下步骤：将食品接触材料试样剪碎至5mm×5mm以下，向水、10％乙醇溶液、20％乙醇溶液和4％乙酸溶液4种水性食品模拟物试液中分别加入0.5g所述食品接触材料试样，百分比为体积分数；在70℃条件下恒温水浴浸泡12h后，移取5mL迁移液于15mL具塞离心管中，向所述具塞离心管中加入400μL超分子溶剂，涡旋震荡提取3min后，以3000rpm转速离心10min，移取上层液体150μL，用甲醇稀释一倍，采用超高效液相色谱-串联质谱法测定；
所述超分子溶剂的制备方法包括如下步骤：取1.5mL正辛醇和4mL四氢呋喃迅速注入50mL离心管中，加入34.5mL超纯水；磁力搅拌5min后以3000rmp的速度离心10min；用注射器移取上层有机相于玻璃瓶中，4℃下密封保存。
本发明所述的食品接触材料中邻苯二甲酸酯类增塑剂迁移量的测定方法，其中，所述邻苯二甲酸酯类增塑剂包括邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二戊酯、邻苯二甲酸二丁苄酯、邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二己酯、己二酸二辛酯、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯与邻苯二甲酸二壬酯及其对应氘代内标。
本发明所述的食品接触材料中邻苯二甲酸酯类增塑剂迁移量的测定方法，其中，所述超高效液相色谱-串联质谱法中的色谱条件如下：
色谱柱：ACQUITY UPLC BEH C18，2.1mm×50mm,1.7μm；流速：0.3mL/min；流动相A：水，流动相B：甲醇；梯度洗脱程序：0～1.0min，35％B；1.0～2.0min，35％B～95％B；2.0～4.0min，95％B；4.0～4.5min，95％B～35％B；4.5～6.0min，35％B；柱温：30℃；进样量：2μL。
本发明所述的食品接触材料中邻苯二甲酸酯类增塑剂迁移量的测定方法，其中，所述超高效液相色谱-串联质谱法中的质谱条件如下：
电喷雾离子源正离子扫描模式；毛细管电压：4.0kV；射频透镜电压：0.5V；离子源温度：120℃；脱溶剂气温度：350℃；脱溶剂气流量：800L/h；锥孔气流量：50L/h；碰撞气：氩气；碰撞气压：3.2×10-3mbar；数据采集模式：多反应监测；
表1 9种PAEs及其对应内标的质谱分析参数
9种PAEs及其对应内标的质谱分析参数见表1。
本发明食品接触材料中邻苯二甲酸酯类增塑剂迁移量的测定方法与现有技术不同之处在于：
本发明食品接触材料中邻苯二甲酸酯类增塑剂迁移量的测定方法建立了一种基于超分子溶剂分散液液微萃取前处理技术的食品接触材料中邻苯二甲酸酯类增塑剂迁移量的超高效液相色谱-串联质谱测定方法。利用正辛醇、四氢呋喃和水形成的超分子溶剂对食品接触材料迁移溶液中的邻苯二甲酸酯类增塑剂进行超分子溶剂分散液液微萃取。分别考察了烷基醇的种类与用量、四氢呋喃用量、涡旋时间等关键因素对萃取效率的影响。试液采用Waters ACQUITY UPLC BEH C18(2.1mm×50mm,1.7μm)色谱柱，以甲醇和水为流动相，梯度洗脱分离，在电喷雾正离子模式下，采用多反应监测模式进行定性及定量分析。结果表明，9种邻苯二甲酸酯在各自线性范围内线性良好(r2＞0.99)，检出限分别为0.1～1.0μg/L，定量限分别为0.5～2.0μg/L；在低、中、高三个添加水平下全氟辛酸和全氟辛烷磺酸的平均回收率为84.7％～117.5％，相对标准偏差为2.1％～22.2％(n＝6)。该方法准确可靠，操作简便，适用于食品接触材料中邻苯二甲酸酯类增塑剂迁移量的检测。
下面结合附图对本发明的食品接触材料中邻苯二甲酸酯类增塑剂迁移量的测定方法作进一步说明。
附图说明
图1为9种PAEs及其对应内标的MRM色谱图；
图2为本发明中(a)萃取溶剂、(b烷基醇用量、(c)THF用量和(d)涡旋时间对萃取效率的影响图。
附图中出现的所有的英文的中英文对照如下：
具体实施方式
一、检测方法
1、仪器与试剂
ACQUITY超高效液相色谱仪、XEVO TQ三重四极杆质谱仪、MassLynx数据处理系统(美国Waters公司)；MS-H-Pro数显型磁力搅拌器(北京大龙兴创实验仪器有限公司)；Milli-Q超纯水器(美国Millipore公司)；AB204-S型电子天平(瑞士Mettler Toledo公司)；CR 21N型高速冷冻离心机(日本Hitachi公司)；IKA MS 3数显型旋涡混合器(艾卡(广州)仪器设备有限公司)。甲醇和乙腈(色谱纯)购自美国Fisher公司；四氢呋喃(纯度99％)购自上海麦克林生化科技有限公司)；正己醇(纯度98％)、正辛醇(纯度99％)、正癸醇(纯度98％)与正十一醇(纯度98％)购自百灵威科技有限公司；正庚醇(纯度98％)购自TCI公司；正十二醇(纯度99％)购自Amethyst chemicals公司。
标准品：邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二戊酯(DNPP)、邻苯二甲酸二丁苄酯(BBP)、邻苯二甲酸二环己酯(DCHP)、邻苯二甲酸二己酯(DNHP)、己二酸二辛酯(DEHA)、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯(DEHP)与邻苯二甲酸二壬酯(DNP)及其对应氘代内标购自德国Dr.Ehrenstorfer公司，纯度均大于98％。
2、标准储备液及标准工作溶液的配制
分别准确称取9种PAEs及其对应内标标准品各10mg(精确至0.1mg)至10mL容量瓶，用甲醇溶解并定容至10mL，配制成1000mg/L标准储备液，4℃保存。使用时用甲醇逐级稀释成系列质量浓度的标准工作溶液，现用现配。
3、超分子溶剂制备
取1.5mL正辛醇和4mL THF迅速注入50mL离心管中，加入34.5mL超纯水；磁力搅拌5min后以3000rmp的速度离心10min；用注射器移取上层有机相于玻璃瓶中，4℃下密封保存。
4、迁移试验
将食品接触材料试样剪碎至5mm×5mm以下，按照食品安全国家标准GB 5009.156-2016和GB 31604.1-2015的要求进行迁移试验。向水、10％乙醇溶液(体积分数，下同)、20％乙醇溶液(体积分数，下同)和4％乙酸溶液(体积分数，下同)4种水性食品模拟物试液中分别加入0.5g食品接触材料试样。在70℃条件下恒温水浴浸泡12h后，移取5mL迁移液于15mL具塞离心管中，向离心管中加入400μL超分子溶剂，涡旋震荡提取3min后，以3000rpm转速离心10min，移取上层液体150μL，用甲醇稀释一倍，供超高效液相色谱-串联质谱测定。
5、分析条件
色谱柱：ACQUITY UPLC BEH C18(2.1mm×50mm,1.7μm)；流速：0.3mL/min；流动相A：水，流动相B：甲醇。梯度洗脱程序：0～1.0min，35％B；1.0～2.0min，35％B～95％B；2.0～4.0min，95％B；4.0～4.5min，95％B～35％B；4.5～6.0min，35％B；柱温：30℃；进样量：2μL。
电喷雾离子源正离子扫描模式；毛细管电压：4.0kV；射频透镜电压：0.5V；离子源温度：120℃；脱溶剂气温度：350℃；脱溶剂气流量：800L/h；锥孔气流量：50L/h；碰撞气：氩气；碰撞气压：3.2×10-3mbar；数据采集模式：多反应监测(Multiple reactionmonitoring,MRM)。9种PAEs及其对应内标的质谱分析参数见表1，MRM色谱图见图1。
表1 9种PAEs及其对应内标的质谱分析参数
二、结果与分析
1、基醇种类的选择
保持总体积为40mL，选择具有两亲性质的THF分别与正己醇、正庚醇、正辛醇、正壬醇、正癸醇、正十一醇和正十二醇形成超分子基团，在相同条件下对PAEs进行萃取。结果如图2(a)所示，THF与不同碳原子数的烷基醇组合形成的超分子溶剂对9种PAEs的萃取能力表现出随着碳原子数的增加而先增大后减下的趋势。超分子溶剂的萃取作用力主要体现在烷基链提供的疏水相互作用和亲水头基提供的氢键作用。而PAEs与超分子溶剂主要以氢键作用结合，所以碳原子数少的烷基醇形成的超分子溶剂对PAEs的萃取效果好。其中，正辛醇/THF/水超分子溶剂体系对9种PAEs的萃取回收率均接近100％(96.5％～116.4％)，且回收率稳定。其他如庚醇等虽然对PAEs萃取效果也很好，但萃取回收率偏高，且回收率波动较大。因此，综合考虑选择正辛醇/THF/水体系作为萃取多PAEs的超分子溶剂。
2、烷基醇用量的优化
烷基醇与四氢呋喃组合形成的超分子溶剂属于反相胶束类型的超分子溶剂，对于该类型超分子溶剂，其体积随烷基醇用量和THF含量的增加分别呈线性增长和指数型增长的趋势。因此，在THF比例一定的前提下增加烷基醇的用量可以提高萃取效率。实验考察了正辛醇用量分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5和3.0mL(保持总体积为40mL)时样品的回收率。结果如图2(b)所示，随着正辛醇用量的增加，回收率呈先上升后下降的趋势，当正辛醇用量大于或等于1.5mL时，样品的回收较高且稳定。因此，正辛醇的用量选择为1.5mL。
3、THF用量的优化
作为超分子溶剂的重要成分，THF是该体系中影响萃取效率的一个重要因素。实验考察了THF用量分别为2、4、6、8、10和12mL(保持总体积为40mL)时样品的回收率。结果如图2(c)所示，当THF用量为4mL，样品的回收率均接近100％，且回收率稳定。当THF用量小于4mL，为2mL时，样品的回收率偏低且波动较大；而当THF用量大于4mL，虽然样品的回收率有所提高，但呈现出偏高的趋势。与此同时，随着THF用量的提高，THF与正辛醇所形成的超分子溶剂在萃取PAEs时会出现超分子溶剂与样品发生互溶的现象，使得最终能够移取进行检测的上清液体积变少，甚至是达不到所需体积(为150μL)。因此，THF的用量选择为4.0mL。
4、涡旋时间的优化
在超分子溶剂分散液液微萃取中，分析物通过萃取剂和样品溶液之间的充分接触可迅速达到分配平衡，引入涡旋震荡可以促进疏水性的超分子溶剂与食品模拟物中目标物的充分混合，以便形成良好的乳浊液状态，促进传质过程。实验考察了涡旋时间分别为1、3、5、7、9、10min时样品的回收率。结果如图2(d)所示，随着涡旋时间的增加，回收率呈先上升后稳定的趋势，当正辛醇用量大于或等于3.0min时，样品的回收较高且趋于平稳。因此，涡旋分散的时间选择为3min。
5、方法学考察
(1)线性范围、检出限以及定量限
在优化的实验条件下，测定一系列不同加标水平的样品，以Log Y(目标物峰面积/对应内标峰面积)对X(质量浓度)进行线性回归，绘制9种PAEs的标准工作曲线。实验结果表明，9种PAEs在各自线性范围内呈良好线性关系(r2＞0.99)。分别以3倍(S/N＝3)和10倍信噪比(S/N＝10)计算方法的检出限和定量限，有关PAEs的线性方程、检出限及定量限见表2。
表2 9种PAEs的线性方程、检出限及定量限
(2)回收率与精密度
以不含待测物的食品接触材料样品为空白基质，分别在2～200μg/L范围内添加低、中、高三个水平的混合标准溶液，按照上述优化的方法进行分析测定，每个水平平行操作6次，计算加标回收率。结果表明，9种PAEs的平均回收率分别为84.7％～117.5％，相对标准偏差为2.1％～22.2％(见表3)，可满足实际检测需求。
表3 9种PAEs的加标回收率和相对标准偏差(n＝6)
6、实际样品分析
选取市面上销售的一次性纸杯、饮料瓶、酸奶瓶等3类食品接触材料样品，在本发明的条件下进行测定。结果表明：1件食品接触材料在水、10％乙醇水溶液和20％乙醇水溶液模拟物中检测出DCHP，其迁移量分别为76.63μg/L、89.91μg/L和108.03μg/L。1件食品接触材料在20％乙醇水溶液模拟物中检测出DEHP，其迁移量为191.67μg/L，2件食品接触材料在水模拟物中检测出DNPP，其迁移量分别为17.23μg/L和11.95μg/L。其余食品接触材料的迁移液中均未检出邻苯二甲酸酯类增塑剂。
三、结论
本发明建立了超分子溶剂分散液液微萃取结合超高效液相色谱-串联质谱测定食品接触材料中PAEs迁移量的分析方法。实验分别对烷基醇的种类与用量、四氢呋喃用量、涡旋时间等因素进行了详细考察。实验结果表明，该方法准确可靠，同时具有操作简便、有机溶剂消耗量少等特点，适用于食品接触材料中邻苯二甲酸酯类增塑剂迁移量的测定。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (2)
1.一种食品接触材料中邻苯二甲酸酯类增塑剂迁移量的测定方法，其特征在于：包括如下步骤：
将食品接触材料试样剪碎至5 mm × 5 mm以下，向水、10%乙醇溶液、20%乙醇溶液和4%乙酸溶液4种水性食品模拟物试液中分别加入0.5 g所述食品接触材料试样，百分比为体积分数；在70 ºC条件下恒温水浴浸泡12 h后，移取5 mL迁移液于15 mL具塞离心管中，向所述具塞离心管中加入400 μL超分子溶剂，涡旋震荡提取3 min后，以3000 rpm转速离心10min，移取上层液体150 μL，用甲醇稀释一倍，采用超高效液相色谱-串联质谱法测定；
所述超分子溶剂的制备方法包括如下步骤：取1.5 mL 正辛醇和4 mL 四氢呋喃迅速注入50 mL 离心管中，加入34.5 mL 超纯水；磁力搅拌5 min后以3000 rmp 的速度离心10min；用注射器移取上层有机相于玻璃瓶中，4℃下密封保存；
所述邻苯二甲酸酯类增塑剂包括邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二戊酯、邻苯二甲酸二丁苄酯、邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二己酯、己二酸二辛酯、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯与邻苯二甲酸二壬酯及其对应氘代内标；
所述水性食品模拟物试液为水、10%乙醇溶液、20%乙醇溶液或4%乙酸溶液；
所述超高效液相色谱-串联质谱法中的色谱条件如下：
色谱柱：ACQUITY UPLC BEH C18，2.1 mm × 50 mm, 1.7 μm；流速：0.3 mL/min；流动相A：水，流动相B：甲醇；梯度洗脱程序：0 ~ 1.0 min，35% B；1.0 ~ 2.0 min，35%B~ 95%B；2.0 ~ 4.0 min，95%B；4.0 ~ 4.5 min，95%B ~35%B；4.5 ~ 6.0 min，35%B；柱温：30 ºC；进样量：2 μL；
质谱条件如下：
电喷雾离子源正离子扫描模式；毛细管电压：4.0 kV；射频透镜电压：0.5 V；离子源温度：120 ºC；脱溶剂气温度：350 ºC；脱溶剂气流量：800 L/h；锥孔气流量：50 L/h；碰撞气：氩气；碰撞气压：3.2 × 10-3 mbar；数据采集模式：多反应监测。
2.根据权利要求1所述的食品接触材料中邻苯二甲酸酯类增塑剂迁移量的测定方法，其特征在于：
表1
质谱条件中，9种PAEs及其对应内标的质谱分析参数见表1。
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