LC－MS／MS法测定纸质包装材料中15种光引发剂向改性聚苯醚模拟物的迁移量

刘珊珊，李中皓，杨 飞，柯 玮，刘岩顺，范子彦，王 颖，边照阳，唐纲岭，陈再根

（国家烟草质量监督检验中心，河南郑州 450001）

LC－MS／MS法测定纸质包装材料中15种光引发剂向改性聚苯醚模拟物的迁移量

刘珊珊，李中皓，杨 飞，柯 玮，刘岩顺，范子彦，王 颖，边照阳，唐纲岭，陈再根

（国家烟草质量监督检验中心，河南郑州 450001）

为了考察光引发剂的迁移特性，评估安全风险，建立了一种基于液相色谱－串联质谱（LC－MS／MS）分析纸质包装材料中15种光引发剂向改性聚苯醚（MPPO）模拟物迁移量的方法。纸质包装材料中迁移出的被分析物被MPPO吸附后用乙腈萃取，萃取液经有机滤膜过滤后，采用乙腈和0．1％甲酸水溶液作为流动相进行梯度洗脱，Luna PFP（2）色谱柱（150mm×4．6mm×3μm）分离，串联质谱法分析，外标法定量。通过对色谱条件优化，15种光引发剂在12min内可实现有效分离，且目标分析物在0．01～0．2mg／kg范围内线性关系良好，线性相关系数R2＞0．993。3个加标水平（0．01、0．05和0．2mg／kg）的回收率在70．2％～122．5％之间，相对标准偏差（RSD）小于7．5％，检出限（LOD）为0．001～0．021mg／kg。实际样品的分析结果表明，该方法的检出限低、测定结果准确，可用于纸质包装材料中15种光引发剂向改性聚苯醚模拟物迁移量的检测。

光引发剂；改性聚苯醚；液相色谱－串联质谱（LC－MS／MS）；纸质包装材料

随着UV印刷工艺的普及，光引发剂（photoinitiators，PIs）作为紫外光固化油墨的主要成分被广泛应用于纸质包装印刷［1－2］。光引发剂是一类具有光敏基团的化合物，在紫外光的激发下能够产生自由基、阳离子等，引发单体聚合交联固化。近年来的研究发现，UV印刷油墨固化完成后，其中残留的光引发剂在一定条件下可以发生化学迁移，或者通过物理接触污染包装内食品，从而对人体的健康造成潜在危害［3］。因此，瑞士、欧盟等国家和组织相继颁布了食品接触材料中光引发剂特定迁移限量（SML）的要求［4－7］。

对于与干性食品接触的食品包装材料，由于其与液态食品的迁移介质不同，欧盟建议的特定迁移方法采用改性聚苯醚（MPPO）吸附材料作为食品模拟物，参照食品接触材料的实际使用温度和接触时间进行特定迁移实验［5］。2003年，欧盟EN 14338—2003对纸与纸板的迁移条件和方法进行了规定，即采用1dm2纸和纸板材料，用4g MPPO在特定的温度和迁移时间条件下进行迁移实验。虽然该标准提出了纸和纸板食品接触材料的MPPO特定迁移实验的通用处理程序，但并没有针对特定的目标分析物提出专门的检测方法。

目前，有关光引发剂的分析方法主要包括气相色谱－质谱法（GC／MS）［810］、超高效液相色谱法（UPLC）［11］、液相色谱－质谱法（LC／MS）［9］、气相色谱－串联质谱法（GC－MS／MS）［12］和液相色谱－串联质谱法（LC－MS／MS）［2，13］，涉及的光引发剂主要包括异丙基硫杂蒽酮（ITX）、二苯甲酮（BP）、4－甲基二苯甲酮（4－BP）等［14－16］。2007年，Triantafyllou等［8］以MPPO为模拟物，采用GC／MS技术建立了纸张中二甲苯、苯乙酮、二苯甲酮等化合物迁移量的分析方法，得到了15种光引发剂性质及特定迁移限量，结果列于表1。王楠等［17］采用Tenax（聚2，6－二苯基对苯醚）为模拟物，建立了微波条件下二苯甲酮与1－羟基环己基苯基甲酮迁移量的分析方法。

目前，国内的研究主要集中在食品或者包装材料中光引发剂残留的检测，鲜有涉及干性食品及其模拟物中多种光引发剂特定迁移量的分析。本研究拟采用LC－MS／MS建立15种受限制的光引发剂特定迁移量的检测方法，以期为相关包装材料中光引发剂特定迁移量的分析提供参考。

1 实验部分

1．1 仪器和试剂

1173（96％）、BP（99％）和Irgacure 907（98％）标准品：购自梯希爱化成工业发展有限公司；2－MBP（98％）、EDB（98％）、BDK（99％）、EHDAB（99％）、OMBB（98％）、2－ITX（98％）、PBZ（98％）和DETX（98％）标准品：购自瑞士Adamas Reagent公司；Irgacure 369（97％）和Irgacure 2959（98％）标准品：购自美国Sigma－Adrich公司；MK（98％）和DEAB（98％）标准品：购自东京化成工业株式会社；乙腈（色谱纯）：购自德国CNW Technologies GmbH公司；甲醇（色谱纯）：购自韩国Duksan Pure Chemicals公司；超纯水：由Milli－Q纯水系统制得；改性聚苯醚（Tenax－TA，60～80目）：购自荷兰Buchembv公司。

API 4 0 0 0四极杆－串联质谱仪：美国AB

Sciex公司产品；AE 163电子天平：瑞士Mettler公司产品，感量0．000 1g；LC－213烘箱：上海Espec公司产品；TALBOYS涡旋振荡器：美国Troemner公司产品；3－30k高速冷冻离心机：德国Sigma公司产品。

表1 15种光引发剂的性质及特定迁移限量Table 1 Properties and specific migration limit of the 15 PIs

迁移实验用阳性样品：由汕头东风印刷有限公司提供。阳性样品的制备：利用UV展色仪将含有13种光引发剂的UV光油均匀的涂布在定量为120g／m2的铜版原纸基材上，再利用UV光固机对展色样品进行1次干燥固化（UV固化能量为30mJ／cm2）。

1．2 实验方法

经测试，系统可以实现箱内环境监测、定位、动态密码电子锁开关、非法侵入检测和安全预警等各项功能，数据发送成功率达98%以上，误码率低于0.1%，各项功能实现稳定，数据传输可靠。

1．2．1 色谱条件 Luna PFP（2）色谱柱（150mm× 4．6mm×3μm）；流动相：乙腈（A）和0．1％甲酸水溶液（B）；流速500μL／min；梯度洗脱程序列于表2；柱温30℃；进样量10μL。

1．2．2 质谱条件 正离子扫描方式，电喷雾离子源（ESI），雾化气（N2）压力345kPa，气帘气（N2）压力103kPa，辅助加热气（N2）压力345kPa；碰撞气（N2）压力69kPa，离子化温度550℃，停留时间50ms，电离电压5 500V，正离子多反应监测（MRM）模式。光引发剂及内标的保留时间和MRM参数列于表3。

表2 梯度洗脱程序Table 2 Gradient elution program

表3 光引发剂目标物的保留时间和MRM参数Table 3 MRM parameters and retention times of the 15 PIs

1．2．3 标准溶液的配制 分别称取50mg（精确至0．1mg）各种光引发剂，用乙腈溶解并定容至10mL棕色容量瓶中，配制成5g／L的单一标准储备液。分别移取1mL单一储备液于50mL棕色容量瓶中，用乙腈定容至刻度，配制成100mg／L的混合标准储备液Ⅰ。再取100μL混合标准储备液Ⅰ于10mL棕色容量瓶中，乙腈定容，配制成1mg／L的混合标准储备液Ⅱ。最终采用混合标准溶液稀释法结合基质配标法制备系列标准溶液。

1．2．4 样品处理 称取约1g MPPO，均匀平铺至玻璃培养皿中，包装纸样品裁剪成0．25dm2，将印刷面朝上置于MPPO上方，然后密封。将培养皿置于烘箱中，以70℃平衡2h，取出冷却至室温。将培养皿中的MPPO转移至10mL具塞离心管中，加入10mL乙腈，于涡旋振荡仪上以2 000r／min涡旋振荡10min，再以8 000r／min离心5min；取4mL上清液，经氮吹仪浓缩至1mL，经0．22μm有机相滤膜过滤后，进行LC－MS／MS分析。

2 结果与讨论

2．1 液相色谱条件的选择

Luna PFP（2）色谱柱（150mm×4．6mm× 3μm）通过五氟苯基与丙基连接，它提供了与其他反相材料不同的多种保留机制，近年来常用于光引发剂的液相色谱分离［11］。本实验比较了甲醇－水体系和乙腈－水体系对分离效果的影响，其对比结果示于图1。可以看出，采用甲醇－水体系会导致Irgacure 369和Irgacure 2959的峰形较差，这可能是溶解性不好的原因；实验还发现，通过改变甲醇的比例和加入甲酸、缓冲盐等流动相助剂也并未对峰形有任何改善，而采用乙腈－水流动相体系能够获得较好的色谱峰形。

2．2 MPPO模拟物用量的优化

由于MPPO价格昂贵且回收处理过程繁琐，因此本方法在保持EN 14338规定的MPPO模拟物与纸质材料使用量对应比例的基础上，用1g MPPO／0．25dm2的纸质印刷材料的迁移实验条件代替欧盟标准中的4g MPPO／1dm2进行迁移实验，从而大大降低了检测成本，数据比对情况示于图2。

图1 甲醇和乙腈对色谱分离效果的影响Fig．1 Effect of separation for methanol and acetonitrile

图2 4 g MPPO／1 dm2和1 g MPPO／0．25 dm2的迁移实验数据对比Fig．2 Comparison of the migration quantity with 4 g MPPO／1 dm2and 1 g MPPO／0．25 dm2

2．3 样品提取条件的选择

由于乙腈的通用性较强，近年来常被作为光引发剂的提取剂［10－11，16］。实验采用涡旋提取方式，考察了不同涡旋提取时间及提取次数对MPPO中PIs提取的影响。将涡旋2min所获得的PIs仪器检测响应计为100％，实验结果示于图3。由图3可见，不同涡旋时间的提取效果差异全部在正负10％以内，且采用10min涡旋提取1次即可达到提取目的。

2．4 基质效应

为了考察基质效应对15种光引发剂的影响，实验以空白纸张迁移实验的MPPO乙腈提取溶液为基质，考察了浓缩和未经过浓缩的基质溶液相比，纯溶剂所配制相同浓度标准溶液中各PIs响应值的变化，结果示于图4。由图4可见，2－ITX、DETX、MK、DEAB的基质降低效应显著，而且由于浓缩基质溶液中的基质浓

度较高，表现出来的基质效应也强于未浓缩的基质溶液。其他大部分化合物的基质溶液响应值与纯溶剂溶液响应值之比相当，基质效应不明显。因此，为了消除基质效应对外标法定量带来的干扰，本研究采用相应基质配标的方法进行外标定量。

图3 涡旋提取时间对提取效果的影响Fig．3 Effect of vortexing time on the extraction

图4 基质效应的影响Fig．4 Effect of the matrix effect

2．5 方法评价

分别配制4、8、20、40、80mg／L基质标准溶液，以标准系列的峰面积所对应的标准工作曲线的浓度建立线性回归方程。标准溶液的色谱图示于图5。采用对1g空白MPPO中加标的方法进行回收率和精密度实验，加标水平分别为10、50、200ng，每个加标水平平行测定5次，并且逐级稀释基质加标溶液，按信噪比S／N≥3计算得到该分析方法的检出限（LOD）。方法评价结果列于表4。数据表明，15种光引发剂在4～80mg／L范围内线性关系良好（R2≥0．993），3个加标水平的回收率在70．2％～122．5％之间，精密度小于7．5％，LOD为0．001～0．021mg／kg。

图5 15种光引发剂的总离子流图Fig．5 TIC chromatogram of the 15 PIs under the optimized condition

2．6 实际样品分析

在70℃条件下，利用本方法对阳性样品分别进行0．5、1、2h的迁移实验，实际样品的色谱图示于图6，实际样品中光引发剂迁移量随迁移时间的变化示于图7。结果表明，样品中13种光引发剂在3种迁移实验条件下均存在一定程度的迁移，随着迁移时间的延长，较低沸点光引发剂的迁移量显著增高，而对于高沸点光引发剂的影响并不十分明显。

表4 15种光引发剂的方法评价结果Table 4 The result of method evaluation for the 15 PIs

续表4

图6 实际样品的总离子流图Fig．6 TIC chromatogram of the self－made sample

图7 实际样品中光引发剂迁移量随迁移时间的变化情况Fig．7 Migration quantity of PIs with different migration time in the self－made sample

3 结论

实验采用1g MPPO模拟物对0．25dm2的纸质印刷材料进行迁移实验，建立了一种LC－MS／MS技术分析纸质包装材料中15种光引发剂向改性聚苯醚模拟物迁移量的方法。实际样品分析结果表明，在70℃下，随着迁移时间的延长，较低沸点光引发剂的迁移量显著增高。该方法的前处理简单、测定结果准确，可为干性食品接触材料受限制物质相关分析领域的进一步研究提供参考。

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［4］ Ordinance of the FDHA on articles and materials（RS 817．023．21）of 23November 2005［EB／OL］．http：∥www．admin．ch／ch／f／rs／c817＿023＿21．html．

［5］ Policy statement concerning paper and board materials and articles intended to come into contact with foodstuffs of 02December 2009［EB／OL］．http：∥www．foodcontactmaterials．com／materials／policy％20document％20paper．pdf．

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Determination of Migration of the 15 Photoinitiators from Paper－Made Packing Using Modified Polyphenylene Oxide as a Simulant by LC－MS／MS

LIU Shan－shan，LI Zhong－hao，YANG Fei，KE Wei，LIU Yan－shun，FAN Zi－yan，WANG Ying，BIAN Zhao－yang，TANG Gang－ling，CHEN Zai－gen
（China National Tobacco Quality Supervision ＆Test Center，Zhengzhou450001，China）

In order to investigate the migration behavior of the PIs for the security risk assessment，the migrations of 15photoinitiators（PIs）from paper－made packing using modified polyphenylene oxide（MPPO）as a simulant were determined using liquid chromatography－tandem mass spectrometry（LC－MS／MS）．MPPO，which was adsorbed the PIs migrated from paper－made packing，was extracted using acetonitrile，followed by

photoinitiators；modified polyphenylene oxide；liquid chromatographytandem mass spectrometry（LC－MS／MS）；paper－made packing

O657．63

A

1004－2997（2015）02－0168－09

10．7538／zpxb．youxian．2014．0061

2014－03－16；

2014－06－04

中国烟草总公司标准项目专项（512013AB0050、562014AB0040）；国家烟草质量监督检验中心科技项目（512013CA0110）资助

刘珊珊（1987—），女（汉族），河南郑州人，助理工程师，从事烟草分析检测工作。E－mail：vanessa＿liu1124＠hotmail．com

李中皓（1982—），男（汉族），河南郑州人，工程师，从事烟草分析检测工作。E－mail：lee＿zhonghao＠sina．com

时间：2014－12－02；

http：∥www．cnki．net／kcms／doi／10．7538／zpxb．youxian．2014．0061．html

clean－up of extract using organic phase filter．The PIs were separated in 12min on the column of Luna PFP（2）by gradient elution with acetonitrile and water with 0．1％formic acid as mobile phase．All the PIs have good linear relationship（R2＞0．993）with in 0．01－0．2mg／kg．The recoveries of 15PIs are in the range of 70．2％－122．5％at the spike levels of 0．01，0．05and 0．2mg／kg with the relative standard deviation less than 7．5％．The limits of detection range from 0．001to 0．021mg／kg．The analysis of real sample shows that the method with high sensitivity and high accuracy can be applied for the determination of migration of PIs from paper－made packing．