液相色谱-串联质谱法测定食品接触材料中5种乙醇胺类化合物的迁移量

李慧勇，王海洋，熊小婷，谭建华，廖惠媚，赖红霞，黄日林，李燕飞，陈意光

(广州质量监督检测研究院 国家包装产品质量监督检验中心(广州)，广东 广州 511447)

乙醇胺类化合物是一类重要的化工产品，其中乙醇胺(Monoethanolamine，MEA)、二乙醇胺(Diethanolamine，DEA)和三乙醇胺(Triethanolamine，TEA)总称为乙醇胺，是氨基醇中最有实用价值的产品，占氨基醇总量的90%～95%[1]。N，N-二甲基乙醇胺(N，N-Dimethylethanolamine，DMEA)、N，N-二乙基乙醇胺(N，N-Diethylethanolamine，DEEA)为无色具有氨味的有机碱，在化工、医药等领域具有广泛用途。乙醇胺类化合物被广泛用作树脂和橡胶的分散剂、改性剂、水泥增强剂、硫化氢吸收剂、化妆品增湿剂和乳化剂、涂料稳定剂、燃油添加剂以及医药中间体等[2-3]，在现代化工生产中具有重要地位。然而，乙醇胺类化合物对人体健康具有一定的危害，长期过量接触会引发皮炎和湿疹，甚至可能引起肝肾组织器官损伤[4-6]。乙醇胺类化合物作为添加剂应用于食品接触材料生产时，可能残留在产品中，并随着与食品接触的过程被人体摄入，对人体健康造成一定的伤害。我国最新发布的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》对各类型的食品接触材料及制品中乙醇胺类化合物的限量要求作出了明确规定，其中食品接触用涂料和涂层中MEA的特定迁移限量(SML)为0.05 mg/kg，DMEA的SML为18 mg/kg，DEEA的SML为0.05 mg/kg；在食品接触用橡胶材料及制品中DEA的最大使用量和SML分别为5%和0.3 mg/kg，TEA的最大使用量和SML分别为5%和0.05 mg/kg；在食品接触材料及制品用油墨中MEA的SML为0.05 mg/kg，DEEA的SML为0.05 mg/kg；在食品接触材料及制品用粘合剂中DMEA的SML为18 mg/kg[7]。然而目前尚无相应的检验方法和标准，因此对食品接触材料中乙醇胺类化合物迁移量的检测方法进行研究具有重要意义。

目前，国内外对乙醇胺类化合物的检测研究主要集中在化妆品、食品、水泥工业领域，测定方法主要有气相色谱法[1-2，8]、气相色谱-质谱法[3，5，9]、离子色谱法[4，10]、非水滴定法[11]、高效液相色谱法[6，12-13]。本研究首次建立了同时测定食品接触材料中MEA、DEA、TEA、DMEA和DEEA 5种乙醇胺类化合物迁移量的液相色谱-串联质谱方法，该方法操作简单、高效灵敏、准确可靠，可满足现行国标GB9685-2016[7]的相关限量要求，为该标准的实施提供了科学的检验依据。

1 实验部分

1.1 仪器与装置

Shimadzu-20A液相色谱仪(日本岛津公司)；AB SCIEX Triple Quad 5500 三重四极杆质谱仪(配电喷雾离子源，美国AB SCIEX 公司)；恒温烘箱(上海精宏实验设备有限公司)；Milli-Q 超纯水器(美国Millipore公司)；氮吹仪(上海安谱实验科技股份有限公司)。

1.2 材料与试剂

乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、三乙醇胺(TEA)标准品纯度≥99.0%，均为美国Chem Service公司产品；N，N-二甲基乙醇胺(DMEA)标准品(纯度为99.7%，德国Dr．Ehrenstorfer GmbH)；N，N-二乙基乙醇胺(DEEA)标准品(纯度为99.3%，美国Cato Research Chemicals 公司)；乙醇、乙酸、乙酸铵(分析纯，广州化学试剂厂)；乙腈(色谱纯，德国Merck公司)；实验用水为Milli-Q净化系统处理后的超纯水。

1.3 标准溶液的配制

分别准确称取5种乙醇胺类化合物的标准品10 mg(精确至0.1 mg)，用水溶解并定容至10 mL棕色容量瓶中，配成质量浓度为1 000 mg/L的单标标准储备液。移取5种乙醇胺类化合物的单标标准储备液适量至10 mL棕色容量瓶中，加水稀释定容至刻度，配制成MEA质量浓度为15.0 mg/L，DEA 为5.0 mg/L，TEA、DMEA、DEEA均为1.0 mg/L的混合标准中间溶液，4 ℃下避光储存，使用时以相应的食品模拟物稀释成所需浓度的标准工作溶液。

1.4 实验条件

1.4.1色谱条件色谱柱：Waters ACQUITY UPLC BEH Amide(1.7 μm，50 mm×2.1 mm)；柱温：35 ℃；流动相：5 mmol/L乙酸铵(A)-乙腈(B)，梯度洗脱程序：0～3 min，90%～80% B；3～5 min，80% B；5～6 min，80%～60% B；6～10 min，60%～90% B；流速：0.3 mL/min；进样量2 μL。

1.4.2质谱条件离子源：电喷雾离子源；扫描模式：正离子扫描模式(ESI+)；监测方式：多反应离子监测(MRM)模式；离子源温度：500 ℃；雾化气压力：0.38 MPa；气帘气压力：0.28 MPa；电喷雾电压：5 500 V；辅助气压力：0.38 MPa。5种乙醇胺类化合物的母离子、子离子、去簇电压和碰撞能量见表1。

表1 5种乙醇胺类化合物的质谱参数Table 1 MS/MS parameters for 5 ethanolamine compounds

*quantitative ion

1.5 样品前处理

1.5.1迁移试验食品接触材料试样按照GB/T 31604.1-2015[14]和GB/T 5009.156-2016[15]进行迁移试验，选取水、4%乙酸、10%乙醇、50%乙醇、95%乙醇作为食品模拟物，按每6 dm2加入1 L(或1 kg，液体模拟液按1 kg/L计)食品模拟物，或加入食品模拟物至容器最高处以下2 mm处(容器类产品)进行迁移试验。

1.5.2浸泡液的处理迁移试验所得4%乙酸浸泡液：取1 mL浸泡液，氮气吹干后加1 mL水复溶，经0.22 μm滤膜过滤后，供LC-MS/MS 测定；其他浸泡液：取1 mL 浸泡液经0.22 μm 滤膜过滤后，直接进行LC-MS/MS 测定。

图1 5种乙醇胺类化合物的色谱图Fig.1 Chromatograms of 5 ethanlamine compounds

2 结果与讨论

2.1 色谱柱的选择

考察了C18柱、氨基柱、HILIC柱3类色谱柱对乙醇胺类化合物的分离效果。分别采用Kinetex C18(100 mm×4.6 mm，2.6 μm)、ACQUITY UPLC BEH C18(50 mm×2.1 mm，1.7 μm)、ACQUITY UPLC BEH-HILIC(50 mm×2.1 mm，1.7 μm)、ACQUITY UPLC BEH-Amide(50 mm×2.1 mm，1.7 μm)4种色谱柱对乙醇胺类化合物进行分离，结果表明，乙醇胺类化合物在两种C18柱上几乎无保留，其原因可能是乙醇胺类化合物具有较强极性，与C18固定相的相互作用较弱；在HILIC柱上虽具有一定的保留效果，但色谱峰形较差，且分离效果不佳；而在氨基柱上5种乙醇胺类化合物具有良好的保留，且峰形较好，其原因可能是乙醇胺类化合物与氨基柱上的亚乙基杂化颗粒(BEH)技术键合的酰胺基团之间产生相互作用力，增强了保留。因此本研究选择氨基柱作为色谱柱。

2.2 流动相的选择

根据乙醇胺类化合物的特性及氨基柱的特点，本研究对比考察了乙腈-水和乙腈-乙酸铵溶液作为流动相的分离效果。结果表明，采用乙腈-乙酸铵体系具有较好的色谱峰形。进一步对比分析了不同浓度(0.5～20 mmol/L)乙酸铵溶液对分离效果的影响，发现以乙腈-5 mmol/L乙酸铵溶液作为流动相时，5种乙醇胺类化合物具有更好的色谱峰形和质谱响应，因此本研究选择乙腈-5 mmol/L乙酸铵溶液作为流动相。在优化条件下，5种乙醇胺类化合物的MRM色谱图见图1。

2.3 前处理条件的优化

本文在实验过程中发现：4%乙酸浸泡液直接上机测试会使化合物的出峰时间偏移，峰形变差，而水、10%乙醇、50%乙醇浸泡液的保留时间比较稳定。这可能是由于在酸性环境中，以BEH技术键合酰胺基团为填料的氨基柱对乙醇胺类化合物比较敏感，容易出现溶剂峰，导致化合物出峰时间改变。而对4%乙酸浸泡液采用氮气吹干加水复溶进行前处理后，可得到稳定的色谱图，有效解决了该问题。

2.4 线性关系与检出限

用水稀释“1.3”配制的标准中间液，分别配制成MEA质量浓度为15.0～750.0 μg/L，DEA为5～250.0 μg/L，TEA、DMEA、DEEA为1.0～50.0 μg/L的系列混合标准工作溶液，在优化条件下依次进样测试。以各化合物的质量浓度为横坐标(x)，相应的峰面积(y)为纵坐标绘制标准工作曲线，5种乙醇胺类化合物的线性范围、线性方程、相关系数、检出限和定量下限见表2。由表2可知，5种乙醇胺类化合物的线性关系良好(r>0.997)，检出限(S/N=3)为0.3～5.0 μg/kg，定量下限(S/N=10)为1.0～15.0 μg/kg，远低于GB 9685-2016的限量要求(0.05～18 mg/kg)，可满足相关检测需要。

表2 5种乙醇胺类化合物的线性方程、线性范围、相关系数、检出限和定量下限Table 2 Linear equations，linear ranges，correlation coefficients(r)，LODs and LOQs of 5 ethanolamine compounds

2.5 回收率与精密度

取不含该5种乙醇胺类化合物的样品，分别采用水、4%乙酸、10%乙醇、50%乙醇和95%乙醇为食品模拟物，按“1.5”步骤进行迁移试验，分别向其中加入3个不同添加水平的5种混合标准溶液进行加标回收试验。每个添加水平平行测定6次，结果见表3。由表3可知，5种乙醇胺类化合物在5种食品模拟物中的回收率为 90.2%～118%，相对标准偏差(RSD)为0.5%～8.8%，表明该方法具有良好的准确度和精密度，可满足相关定量分析要求。

表 3 5种乙醇胺类化合物的回收率及相对标准偏差(n=6)Table 3 Recoveries and relative standard deviations(RSDs) of 5 ethanolamine compounds(n=6) /%

2.6 实际样品分析

根据GB 9685-2016[7]中5种乙醇胺类化合物在不同材质的分布情况，随机选取15份样品(样品类型包含塑料制品、易拉罐内涂层、橡胶制品)进行测定，结果显示，3份易拉罐内涂层和1份橡胶制品中检出DMEA，其迁移量为1.0 ～13.9 μg/kg，1份橡胶制品中检出DEA，其迁移量为5.7 μg/kg，但均低于GB 9685-2016的限量值18 mg/kg(DMEA，SML)和0.3 mg/kg(DEA，SML)，实际样品的谱图见图2。

3 结 论

本文建立了一种同时测定食品接触材料中5种乙醇胺类化合物迁移量的液相色谱-串联质谱分析方法。该方法以氨基柱为分离色谱柱，乙腈-5 mmol/L乙酸铵溶液为流动相，在优化条件下实现了5种乙醇胺类化合物的完全分离，解决了该类化合物在普通反相色谱柱上保留差以及峰拖尾的问题；同时对不同食品模拟物浸泡液的前处理方法进行了优化。方法简单、准确、灵敏，已成功应用于食品接触材料中乙醇胺类化合物特定迁移量的检测。本方法能满足现行国标GB9685-2016的相关限量要求，为该标准的实施提供了科学有效的检验依据。