超声萃取-气质联用法测定食品包装中6种PAEs*

成　斌

(山西省产品质量监督检验研究院，山西太原 030012)



超声萃取-气质联用法测定食品包装中6种PAEs*

成斌

(山西省产品质量监督检验研究院，山西太原 030012)

摘要：建立了超声萃取-气质联用法测定食品塑料包装中6种PAEs (DMP、DEP、DBP、DPP、DHP和DEHP)，并对样品前处理和色谱条件进行了优化。结果表明：20℃或室温条件下，以正己烷为提取剂，超声萃取30min时，6种物质的提取效果较好；在0.5mg/L～8.0mg/L线性范围内，6种物质的相关系数均在0.999以上，定性检出限在1.85μg/L～3.75μg/L之间，定量检测限在6.16μg/L～12.5μg/L之间；回收率为85.9%～108%，相对标准偏差(RSD)为1.22%～3.59%。因此，所建方法简便准确、快速有效，为食品塑料包装中6种PAEs的检测提供参考。

关键词：增塑剂，邻苯二甲酸酯类，超声萃取，气相色谱-质谱联用

邻苯二甲酸酯类(PAEs)，是常用的一类增塑剂，其主要作用是增强塑料的可塑性和柔韧性，并与乙烯基及其它高分子具有较强的兼容性，因此广泛应用于塑料工业[1]。然而PAEs易通过皮肤和粘膜被人体吸收累积，导致生殖功能紊乱[2]、内分泌失调[3]，甚至诱发癌症[4-5]。2008年，中国国家标准化管理委员会发布了《食品容器、包装材料用添加剂使用卫生标准GB 9685-2008》，对塑化剂的最大残留量做了规定[6]。2011年6月国家卫生部签发的551号文件《卫生部办公厅官员通报食品及食品添加剂中邻苯二甲酸酯类物质最大残留量的函》明确了具体的最大残留量限值，DEHP、DINP和DBP的最大残留量，分别不超过1.5mg/kg、9.0mg/kg和0.3mg/kg。

目前测定食品包装材料中PAEs的方法，主要有气相色谱法(GC)[7-8]、气相色谱-质谱联用法(GC-MS)[9-10]、高效液相色谱法(HPLC)[11]和超高效液相色谱法(UPLC)[12]。其中气相色谱-质谱联用法以消耗试剂少、检测时间短、准确度高等特点成为有机化合物测定的重要检测手段。本文采用超声萃取-气质联用法对食品包装材料中的6种PAEs进行测定，建立了一种样品处理简单、检测快速有效的测定方法，为食品包装的安全测定提供参考。

1材料与方法

1.1仪器与材料

气相色谱-质谱联用仪(GCMS-QP2010 ultra，配AOC-5000 plus自动进样器)，日本岛津公司；超声波清洗仪(KQ2200E)，昆山市超声仪器有限公司。

面包袋，产地不详；奶粉袋，陕西咸阳；南瓜酥袋，平遥；牛奶袋，呼和浩特；超市包装袋，雄县古庄。

邻苯二甲酸二甲酯(DMP，≥99.5%)，邻苯二甲酸二乙酯(DEP，≥99%)，邻苯二甲酸二丁酯(DBP，≥99.5%)，均购自天津市光复精细化工研究所；邻苯二甲酸二戊酯(DPP，≥98%)，阿达玛斯试剂有限公司(Adamas)；邻苯二甲酸二己酯(DHP，≥98%)，梯希爱(上海)化成工业发展有限公司(TCI)；邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP，≥98%)，阿法埃莎(中国)化学有限公司(Alfa Aesar)；无水乙醇，色谱纯，天津市精细化工开发中心；乙酸乙酯、正己烷、二氯甲烷，色谱纯，均购自天津市大茂化学试剂厂。

1.2实验方法

1.2.1样品处理

将塑料包装样品剪成2mm×2mm的碎片，混合均匀，准确称取0.2g试样(精确至0.1mg)于具塞锥形瓶中，加入20mL正己烷，20℃条件下超声提取30min，将上清液转移至50mL容量瓶中，再用正己烷按上述重复提取3次，每次10mL，将提取液全部转移至容量瓶中，定容。上样前用微孔滤膜(0.45μm)过滤，供GC-MS分析。

1.2.2色谱条件

色谱柱Rxi®-1MS石英毛细管柱(30m×0.25mm×0.25μm)；进样口温度280℃；程序升温，初始温度60℃保持1min，以20℃/min升温至220℃，保持1min，再以5℃/min升温至280℃，保持4min；载气氦气(纯度≥99.999%)；不分流进样1μL；接口温度280℃；EI电离方式；离子源温度200℃；选择离子扫描模式(SIM)。

1.2.3进样口温度的选择

进样口温度设定过低，不利于PAEs完全气化；过高又会使进样口隔垫残渣进入色谱柱。Rxi®-1MS色谱柱最高使用温度为330℃，因此分别设进样口温度为200℃、250℃、280℃、310℃进行实验。

1.2.4标准曲线绘制及检测限测定

准确称取6种PAEs各0.0500g，正己烷定容至50mL，配置成1000mg/L的混合标准储备液。精确吸取储备液，分别稀释至0.5mg/L、1.0mg/L、2.0mg/L、4.0mg/L、8.0mg/L，4℃保存。按上述色谱条件，将系列标准溶液分别进样3次，以峰面积和对应的浓度进行线性回归，得到标准曲线方程和相关系数，并在信噪比(S/N)分别为3和10的条件下，分别计算6种PAEs的定性检出限(LOD)和定量检出限(LOQ)。

1.2.5提取条件的选择

超声提取的效率主要取决于提取溶剂、提取时间和提取温度。

提取溶剂的选择：PAEs易溶于正己烷、氯仿、无水乙醇等有机溶剂，本实验分别以正己烷、无水乙醇、乙酸乙酯、二氯甲烷为提取剂，在1.0mg/L和4.0mg/L两个浓度下进行标准添加回收实验，每组试验平行测定三次，以6种PAEs的平均回收率为指标，选择最佳提取溶剂。

提取时间的选择：称取0.2g试样，加入20mL正己烷，室温下分别超声提取20min、30min和40min，进行样品处理，每组试验平行测定三次，以平均回收率为指标分析提取效果。

提取温度的选择：称取0.2g试样，加入20mL正己烷，分别于20℃、30℃和40℃超声提取30min，进行样品处理，每组试验平行测定三次，测定平均回收率并分析提取效果。

1.2.6精密度及回收率实验

为了验证方法的准确性和可靠性，准确称取2种样品基质各2份，进行样品处理，照1.2.2检测条件，分别在1.0mg/L和4.0mg/L两个浓度下进行标准添加回收实验，重复进样3次；另取1.0mg/L和4.0mg/L混合标准溶液分别进行6次重复进样，计算平均回收率和精密度。

1.3数据处理

数据处理采用origin 8.0及仪器配套的GCMS postrun analysis软件。

2结果与讨论

2.1色谱条件的选择

2.1.1色谱柱的选择

由于PAEs沸点较高，沸程较宽，程序升温所需要的温度较高。而色谱柱极性越强，能达到的温度就越低。通过与Rxi®-5MS石英毛细管柱比较，用非极性Rxi®-1MS石英毛细管柱分离6种物质能够较早出峰，分离效果较好。因此，本实验色谱柱选择非极性Rxi®-1MS石英毛细管柱。

2.1.2特征离子的选择

将6种PAEs混合标准溶液通过全扫描(GC-MS/SCAN)得到总离子流图(如图1所示)，再根据质谱图中的碎片离子对样品进行选择离子监测方式(SIM)扫描，采集离子见表1。通过SIM扫描，只对目标物进行选择性检测，同时消除了基体干扰，提高了分析方法的灵敏度和选择性。

图1　6种PAEs的总离子流图

组分保留时间/min定量离子(m/z)定性离子(m/z)DMP7.716377、79DEP8.6149177、176DBP11.114941、150DPP12.914943、150DHP15.014943、150DEHP17.6149167、57

2.1.3进样口温度的选择

分别将进样口温度设为200℃、250℃、280℃和310℃进行试验，由图2可知，进样口温度为280℃和310℃时，6种物质的峰面积均能达到最大，说明样品在此温度下均能完全气化。为了避免温度高造成进样口隔垫损失，残渣进入色谱柱污染样品，故进样口温度设为280℃。

图2　进样口温度对6种PAEs峰面积的影响

2.2提取条件的优化

2.2.1提取溶剂的选择

表2结果表明，以正己烷和乙酸乙酯为提取剂，平均回收率为94.1%～114%，而以无水乙醇和二氯甲烷为提取剂，平均回收率为111%～129%，相对标准偏差均小于5%；且乙酸乙酯和二氯甲烷的提取溶液较浑浊。故选正己烷为最佳提取溶剂。

表2　不同溶剂提取6种PAEs的平均回收率和相对标准偏差(n=3)

2.2.2提取时间的选择

图3结果表明，在20℃相同提取温度的条件下，当超声提取20min时，6种PAEs的平均回收率为87%～94%，回收率略低；而超声提取30min和40min时，平均回收率均在95%～109%之间。可能是由于随着提取时间的延长，目标物质能够更充分提取，但是随着超声时间的延长水温也会升高，水温太高可能会导致样品中其他成分溶出而干扰结果测定。故超声时间选择30min。

图3　提取时间对6种PAEs回收率的影响

2.2.3提取温度的选择

图4结果表明，在30min相同提取时间的条件下，当提取温度为20℃时，6种增塑剂的平均回收率在95%～108%之间；当提取温度为30℃和40℃时，其回收率在103%～113%之间。随着温度的升高，回收率略微升高，可能是由于样品溶出的其他成分干扰目标物的测定。故提取温度选择20℃或室温。

图4　提取温度对6种PAEs回收率的影响

2.3线性关系及检出限

按1.2.4绘制标准曲线，结果如表3所示，表明6种PAEs在0.5mg/L～8.0mg/L进样范围内线性良好，相关系数均大于0.999，且其定性检出限(LOD)在1.85μg/L～3.75μg/L之间，定量检测限(LOQ)在6.16μg/L～12.5μg/L之间。

表3　6种PAEs的相关系数和检出限

2.4回收率及精密度

回收率和精密度试验见表4，结果表明，6种物质的平均回收率在85.9%～108%之间，相对标准偏差(RSD)在1.22%～3.59%之间，因此本方法的精密度和准确度均能满足实验室要求[13]。

表4　回收率和精密度试验结果

2.5样品测定

依据所建立的测定方法，对市场上流通的6种实际样品进行测定，结果见表5。可以看出，6种食品包装材料均能不同程度检出两种或三种增塑剂，且DBP和DEHP使用较为广泛，说明DBP和DEHP在我国食品包装塑料工业中使用较为广泛[7，11]。

表5　实际样品检测结果

注：ND表示没有检出。

3结论

本文建立了超声萃取-气质联用法测定食品包装材料中6种PAEs增塑剂的检测方法，该方法样品前处理操作简便，SIM扫描有效消除基体干扰，线性良好(R2>0.999)，回收率在85.9%～108%之间，重复性试验RSD均在5%以下，定性检出限为1.85μg/L～3.75μg/L，定量检出限为6.16μg/L～12.5μg/L，符合检查要求。所建方法简便、灵敏，为食品包装材料中增塑剂的定性定量测定提供参考。

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*基金项目：山西省科技攻关(社会发展)项目(No.20100312038)

通讯作者：成斌，高级工程师，主要从事质检系统科技研发工作；E-mail：408621702@qq.com；Tel：13633454433

中图分类号：O 656.31

Determination of 6 PAEs in Food Bags by Ultrasonic Extraction GC-MS

CHENG Bin

(Shanxi Academy of Product Quality Supervision and Inspection，Taiyuan 030012，Shanxi，China)

Abstract：A method of determination of 6 PAEs (DMP，DEP，DBP，DPP，DHP and DEHP) in plastic food bags by Ultrasonic Extraction GC-MS was developed. The pre-treatment method of samples and chromatographic conditions were optimized. The results indicated that the amount of PAEs extraction was largest when ultrasonic extracted by n-hexane for 30min at 20℃ or room temperature. Under the optimized condition，the values of LOD and LOQ were in the range of (1.85～3.75)μg/L and (6.16～12.5)μg/L with a good linearity (R2≥0.999)，respectively. The recoveries were ranged from 85.9% to 108%，and the relative standard deviations (RSDs) were ranged from 1.22% to 3.59%. The developed method is simple，accurate and rapid，and provides a reference for the determination of 6 PAEs in plastic food bags.

Key words：plasticizer，PAEs，ultrasonic extraction，GC-MS