青稞酒中53种塑料添加剂检测研究

吉生军，星玉秀，王静莹，杨娟，薄海波，*

（1.青海师范大学化学化工学院，青海西宁810008；2.青海省公安厅刑事科学技术研究管理中心，青海西宁810000）

青稞酒中53种塑料添加剂检测研究

吉生军1，星玉秀2，王静莹1，杨娟1，薄海波1，*

（1.青海师范大学化学化工学院，青海西宁810008；2.青海省公安厅刑事科学技术研究管理中心，青海西宁810000）

建立超高效液相色谱-串联质谱（ultra-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry，UPLCMS/MS）法同时测定青稞酒中抗氧化剂、增塑剂、紫外线吸收剂、着色剂等多个类别53种塑料添加剂的高通量快速筛查方法。样品用水稀释至酒精度20%左右，乙腈盐析提取；ACQUITY BEH C18柱（50 mm×2.1 mm，1.7 μm），甲醇-0.1%甲酸梯度洗脱分离；电喷雾离子源正离子模式电离（ESI+），多反应监测模式（MRM）分析；外标法定量。结果表明：53种塑料添加剂在较宽浓度范围内线性关系良好，相关系数（r2）均大于0.99，3个添加水平的平均回收率为71.8%～96.3%，精密度（Relative Standard Deviation，RSD）为 1.6%～14.7%（n=6）。检出限（Detection Limit，LODs）和定量限（Quantification Limit，LOQs）分别为 0.2μg/L～40μg/L 和 0.6μg/L～133μg/L。测定 12 批次青稞酒样品，共检出 20 种塑料添加剂，分属于多个类别的化合物。

超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）；塑料添加剂；青稞酒；高通量筛查

塑料添加剂是塑料制品中必要的工业助剂，用以改善塑料产品各项理化性能。塑料包装应用日益广泛，食品用塑料包装占总塑料包装制品约45%～55%。塑料添加剂通过氢键和范德华力与塑料分子连结，彼此保留各自独立的化学性质。塑料与食品接触时，塑料添加剂很容易从塑料迁移到食品中，造成食品污染[1-2]。我国GB 9685-2016《食品安全国家标准食品接触材料及制品用添加剂使用标准》[3]（替代GB 9685-2008《食品容器、包装材料用添加剂使用卫生标准》，2016年10月19日发布，待实施）和欧盟指令（EU）No.10/2011[4]已针对塑料包装材料中添加剂的种类及其迁移量做出规范。酒中的乙醇是塑料添加剂的良好溶剂，与塑料制品接触会导致塑料添加剂迁移至酒中[5-7]。青稞酒在西部民族地区享有盛誉，但关于青稞酒中塑料添加剂的多种类高通量筛查技术研究还未见报道。因此，建立青稞酒中多种类塑料添加剂的检测方法十分必要。

据文献报道，检测塑料添加剂中最常见邻苯二甲酸酯类增塑剂等弱极性物质多采用光谱法[5]、气相色谱法[6-8]、气相色谱-质谱联用法[9-11]、气相色谱-串联质谱法[12]；极性化合物一般用液相色谱法[13-17]、液相色谱-质谱法[18]、液相色谱-串联质谱[19-21]和液相色谱-高分辨飞行时间质谱[22-24]；另外，李武林等[25]采用高效合相色谱技术分析了塑料制品中的15种邻苯二甲酸酯类增塑剂。然而，这些检测方法多数是分析单一类别的化合物，多个类别的塑料添加剂同时测定尚不多见。建立食品中多种类塑料添加剂的高通量检测方法对提高危害物质筛查效率、强化食品安全检测非常重要。本文利用UPLC-MS/MS高效的分离能力和确证定性及高灵敏度定量性能，建立同时测定青稞酒中性质差异很大的5大类53种塑料添加剂的高通量分析方法。方法简便快速，适用于青稞酒中塑料添加剂的快速筛查。

1 试验部分

1.1 仪器、试剂与材料

ACQUITY UPLC H-Class_Xevo TQD超高效液相色谱-三重四极杆串联质谱联用仪（带ESI离子源和MassLynx数据处理系统）：美国沃特世科技有限公司；MILLIPORE ULPHW-I超纯水制备系统：默克密理博实验室设备（上海）有限公司；EURUS氮气发生器：F-DGSi公司；WB2000旋转浓缩仪：郑州长城科工贸有限公司。

有机系0.22 μm微孔滤膜：安捷伦科技有限公司；甲醇、乙腈（农残级）：默克密理博实验室设备（上海）有限公司；甲醇、乙醇、甲酸（色谱纯）：山东禹王实业有限公司化工分公司；氯化钠、甲酸（分析纯）：天津市伟信医疗器械有限责任公司；超纯水：青海省公安厅刑事科学技术研究管理中心实验室自制。

1号～12号青稞酒样品（均为青稞酒，酒精度42%～46%）：西宁市各大超市。塑料添加剂标准品（53种，详见表1，纯度均≥95%）：上海安谱实验科技股份有限公司。

1.2 UPLC-MS/MS分析条件

色谱柱：ACQUITY UPLC BEH C18色谱柱（50 mm×2.1 mm，1.7 μm），柱温：28℃；流动相 A：甲醇，流动相B：0.1%甲酸溶液，其中A组～F组的梯度洗脱程序：0～1.0min，40%A～80%A；1.0min～3.0min，80%A～100%A；3.0min～5.0min，100%A；5.0min～6.0min，100%A～40%A；6.0min～8.0min，40%A。进样量：10 μL。

电喷雾离子源；正离子扫描（ESI+）；多反应监测（MRM）模式检测；毛细管电压：2 kV；离子源温度：150 ℃；去溶剂气（N2）温度：350℃，流量：650 L/h；锥孔气（N2）流量：50 L/h；碰撞气（高纯 Ar，99.99%），流量：0.1 L/h。二级质谱扫描：分 A、B、C、D、E、F 共 6个组扫描53种标准物质的监测离子对，每个离子对的扫描驻留时间 0.02 ms～0.025 ms。

1.3 试验方法

标准储备液（1mg/mL）：准确称取各标准品0.100 0 g，用乙醇溶剂溶解，定容于100mL棕色容量瓶，-18℃保存。可使用半年；标准工作液（10μg/mL）：准确量取各标准储备溶液100 μL，分别用乙醇定容于10mL棕色容量瓶，1℃～4℃冷藏，可使用1个月；混合标准使用溶液（100 ng/mL）：准确量取各标准中间溶液100 μL（E 组因响应值低，移取 200 μL）至同一个10mL容量瓶中，用乙醇定容，1℃～4℃保存备用，可使用1个星期。

量取20mL（精确到0.01mL）青稞酒样品于250mL分液漏斗，加20mL水、30mL乙腈、6.0 g氯化钠，充分震荡，静置15min，取上清液；用20mL乙腈重复提取。合并两次提取液于旋蒸瓶，45℃减压浓缩近干，用甲醇溶解定容至5mL，过0.22 μm微孔滤膜，UPLC-MS/MS分析。质谱分析参数见表1。

2 结果与讨论

2.1 UPLC-MS/MS条件的优化

2.1.1 流动相的选择

比较甲醇-水、甲醇-0.1%乙酸铵、甲醇-0.1%甲酸为流动相的分离效果。结果表明，甲醇-0.1%甲酸为流动相时化合物分离度更好。在流动相中加入0.1%甲酸有助于化合物的离子化，使目标物响应增强，灵敏度高。经优化甲醇-0.1%甲酸为流动相的洗脱梯度，采用BEH C18短柱，53种化合物在6min即可得到较好分离，峰形尖锐对称。既实现快速检测，又得到高的检出灵敏度。

表1 53种塑料添加剂的串联质谱分析参数Table 1 MS/MS parameters of 53 kinds of plastics additives

续表1 53种塑料添加剂的串联质谱分析参数Continue table 1 MS/MS parameters of 53 kinds of plastics additives

2.1.2 质谱条件优化

用53种化合物的100 ng/mL混合标准溶液，在ESI+和ESI-离子化模式下进行自动调谐，优选出适当的电离方式、准分子离子峰和二级质谱子离子，选择出两个响应值高且具有特征性的子离子为定量离子和辅助定性离子。试验表明，53种塑料添加剂均可在离子源ESI+电离方式下电离，并优化了毛细管电压、锥孔电压、碰撞能量等质谱参数。UPLC-MS/MS分析时，将53种目标化合物的扫描离子设置为6个组，首先考虑将同分异构体分到不同组别，然后按照保留时间尽量错开、响应值相近的原则分组。各组化合物分布情况：A组11个，B组9个，C组8个，D组10个，E组8个（响应值较低），F组7个。各组化合物的总离子流图（Total Ion Chromatograms，TIC）见图1。

图1 分组提取的53种标准物质的质谱扫描TIC色谱图Fig.1 The packet extracted TIC chromatogram of 53 kinds of standard materials

2.2 样品前处理的优化

据相关文献报道[26]，酒精度不同，白酒中塑料添加剂的提取率也不同。当白酒样品的酒精度在20%左右时，提取效果最佳。采用蒸发酒精方式调节酒精度时，回收率不理想。究其原因，可能是在蒸发过程中，部分易挥发物质随蒸汽挥发流失。采用加水稀释的方式，可以避免上述现象的发生，且步骤简单、易于操作，误差较小。

53种塑料添加剂的极性范围分布较宽，选择适合的提取溶剂对于各组分均能够获得好的回收率至关重要。试验考察了正己烷、乙酸乙酯和乙腈为提取溶剂的回收率。以回收率达到60%的组分数计算，正己烷提取了34个组分，主要是非极性和弱极性物质，一些极性物质如对2，2-亚甲基双（6-叔丁基对甲酚）、磷酸三苯酯等回收率几乎为零；乙酸乙酯提取了47个组分，其余化合物的回收率均低于60%；乙腈是一种性能优良的溶剂，对极性和非极性有机物可溶解。在盐析条件下用乙腈萃取青稞酒中53种塑料添加剂，各组分均得到了比较满意的回收率（表2）。

2.3 线性关系和检出限

取 100μg/L 混 标 使 用 液 1.00、2.00、4.00、6.00、8.00mL，乙醇定容至 10mL，得浓度为 10、20、40、60、80μg/L（E组浓度加倍）的系列混合标准溶液。在设定的UPLC-MS/MS分析条件下进样测定。以峰面积（Y均以104的倍数计算）对应浓度（x）进行线性回归，分别以信噪比S/N=3和S/N=6计算各化合物检出限（LODs，0.2μg/L～40μg/L）和（LOQs，0.6μg/L～133μg/L）。53种塑料添加剂的线性方程、相关系数、检出限和定量限见表2。

表2 线性参数及其检出限、定量限Table 2 Linearity parameters and their LODs（S/N=3）and LOQs（S/N=6）

续表2 线性参数及其检出限、定量限Continue table 2 Linearity parameters and their LODs（S/N=3）and LOQs（S/N=6）

2.4 回收率和精密度

随机抽取一种青稞酒样品进行添加回收试验。准确量取20mL青稞白酒样品18份，每组6份，分为3组，分别添加60、40、20 ng/mL高、中、低3个不同浓度标准溶液，每个浓度6个平行样。按照1.3进行样品预处理，在1.2条件下进行仪器测定，计算各目标化合物的平均回收率（扣除样品中塑料添加剂的本底含量）。低、中、高3个添加水平的回收率（%）为71.8%～96.3%，精密度（RSD%）在1.6%～14.7%之间（表3）。

表3 精密度与回收试验结果（n=6）Table 3 Recoverys and Results of tests for precision

续表3 精密度与回收试验结果（n=6）Continue table 3 Recoverys and Results of tests for precision

2.5 实际样品分析

按照1.3进行样品预处理，在1.2条件下测定12种青稞酒样品。结果显示，实测青稞酒样品中均有塑料添加剂检出，12种青稞酒共检出20种塑料添加剂。其中14种增塑剂，4种紫外吸收剂，2种抗氧化剂，检出的塑料添加剂含量水平在 2.7μg/L～20.8μg/L 范围，见表4。

表4 样品分析结果（μg/L，n=3）Table 4 Results of sample analysis（μg/L，n=3）

续表4 样品分析结果（μg/L，n=3）Continue table 4 Results of sample analysis（μg/L，n=3）

3 结论

本文建立的超高效液相色谱-串联质谱法测定了青稞酒中多种类增塑剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂等多个类别、53种塑料添加剂。通过提取方法、色谱分离条件和串联质谱检测条件的优化，实现了跨种类多组分塑料添加剂的同时测定，检出的量均在μg/L水平。首次测定了青海地产青稞酒中多种塑料添加剂迁移量。结果表明：方法快速准确、灵敏度高，重现性好，适合青稞酒样品中跨类别多组分塑料添加剂高通量快速筛查和准确测定。

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The Determination of 53 Kinds of Plastic Additives in Highland Barley Wine

JI Sheng-jun1，XING Yu-xiu2，WANG Jing-ying1，YANG Juan1，BO Hai-bo1，*
（1.College of Chemistry and Chemical Engineering，Qinghai Normal University，Xining 810008，Qinghai，China；2.Security Department of Criminal Science and Technology，Qinghai Public Security Bureau，Xining 810000，Qinghai，China）

A method has been developed to determine 53 kinds of plastic additives including antioxidant，plasticizer，ultraviolet light absorber and so on in highland barley wine by extraction-ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry （UPLC-MS/MS）.Samples were diluted to 20%alcohol with water，and extracted with acetonitrile and separated with salting out.The analytes were separated on a reversed phase ACQUITY BEH C18column （50 mm×2.1 mm，1.7μm）and eluted gradiently with methanol and 0.1%formic acid，and multiple reaction monitoring mode （MRM）was used with electrospray ionization in positive ion mode （ESI+）.Analytes were quantified using external standard method.The linear calibration curves were obtained in a wide range with the linear relative coefficients（r2）more than 0.99.Recoveries from 3 spiked levels ranged 71.8%-96.3%and the relative standard deviation（Relative Standard Deviation，RSDs）were 1.6%-14.7%（n=6）.The limits of detection （Detection Limit，LODs）and the limits of quantification（Quantification Limit，LOQs）for the analytes were 0.2μg/L-40μg/L and were 0.6μg/L-133μg/L，respectively.Twenty kinds of plastic additives are found in 12 highland barley wine samples.

UPLC-MS/MS；plastic additives；barley wine；high throughput screening

吉生军，星玉秀，王静莹，等.青稞酒中53种塑料添加剂检测研究[J].食品研究与开发，2018，39（1）：106-112

JI Shengjun，XING Yuxiu，WANG Jingying，et al.The Determination of 53 Kinds of Plastic Additives in Highland Barley Wine[J].Food Research and Development，2018，39（1）：106-112

10.3969/j.issn.1005-6521.2018.01.021

青海省科技计划项目（2014-ZJ-722）

吉生军（1992—），男（汉），在读硕士研究生，研究方向：食品安全与质量检测。

*通信作者：薄海波（1965—），女，教授，博士，主要从事食品安全和农药残留方面的研究。

2017-06-14