高效液相色谱内标法检测塑料中芥酸酰胺

(山东省产品质量检验研究院 国家包装产品质量监督检验中心(济南)， 济南 250102)

薄膜在生产过程中存在着开口性差，薄膜不易分开的问题[1，2]，芥酸酰胺作为聚乙烯、聚丙烯等塑料的加工助剂[3]，具有优良的爽滑性和防粘连性能。将芥酸酰胺加入聚烯烃膜中，降低了聚合物表面的摩擦系数，使聚合物和设备、聚合物与聚合物间的摩擦力和附着力减小，提高了生产效率、减少浪费，使产品质量得到大副提升，而且最终产品的机械性能和视觉效果都没有较大的改变。由于芥酸酰胺在产品成型后持续迁移，在产品表面形成一层薄膜，过量的芥酸酰胺会阻碍或干扰有特殊性能要求的薄膜，如可印刷性和清晰度。芥酸酰胺本身没有毒性，国外已允许其用于食品包装材料中，国内没有明确的限量要求。芥酸酰胺在产品中的质量分数一般在 0.1%左右[4]。食品接触材料在存放食品和加热过程中，由于芥酸酰胺的溶解、分子热运动可能给食品带来一定的安全隐患，而其降解作用会直接或间接会促使有色化合物的形成[5]，形成有害物质。

国内外检测芥酸酰胺的方法有：气相色谱-质谱法(GC-MS)、红外光谱法(FTIR)、高效液相色谱法(HPLC)等。王旖旎[6]采用GC-MS对芥酸酰胺含量、向食品模拟物的迁移及安全风险性进行了研究。房宁[7]用三氟乙酸酐衍生，净化、浓缩的方法处理样品，通过GC-MS检测食品接触材料中芥酸酰胺的迁移量。Garrido-López[8]采用异丙醇(105℃，16min，两次)提取聚乙烯薄膜中的芥酸酰胺，通过气相色谱-火焰离子化检测器(GC-FID)测定芥酸酰胺的含量。Rawls A S[9]采用气相色谱法进行定量分析，表明芥酸酰胺表面浓度随着初始加入量的增加而增加，表面浓度随着厚度的增加而增加。陈民助[10]采用FTIR(KBr压片)红外定性定量分析芥酸酰胺的含量，结果表明样品研磨均匀度、制样重复性、仪器稳定性是定量的关键。Dulal N[11]研究了芥酸酰胺在高密度聚乙烯瓶盖中的迁移与性能，指出芥酸酰胺的性能取决于其在聚乙烯表面的数量、分布和一致性，通过FTIR检测发现芥酸酰胺在38℃存储120h后性能最佳。朱丽娴[12]利用HPLC检测经二甲苯溶解聚乙烯提取的芥酸酰胺，该方法具有较好的稳定性和灵敏度。通过比较这几种检验方法，采用GC-MS直接测定芥酸酰胺含量时浓度下限较高；采用FTIR定量分析芥酸酰胺含量时误差较大；采用HPLC检测芥酸酰胺含量时，紫外检测器吸收弱、检测灵敏度低[13]。参照各方法特点，本实验将采高效液相色谱内标法定量测定对铝聚丙烯薄膜中芥酸酰胺的含量。

1 实验

1.1 主要实验试剂与仪器

试剂：芥酸酰胺标准品(纯度>98%，上海安普科学仪器有限公司)；2(2′-羟基-5′-甲基苯基)苯并三唑 (Tinuvin P)(上海安普科学仪器有限公司)；二氯甲烷(分析纯，科密欧)；环己烷(分析纯，科密欧)；异丙醇(色谱纯，沃凯)；乙腈(色谱纯，Fisher)；甲醇(色谱纯，Fisher)；二甲苯(分析纯，科密欧)。

仪器：高效液相色谱仪Waters 2695配紫外检测器；回流萃取搅拌装置,如图1所示；分析天平(METTLER TOLEDO，型号ME204，精度0.1mg)。

HPLC色谱条件：色谱柱C18，5μm，150mm×4.6mm；流动相：V乙腈∶V水=95∶5；流速：1mL/min；柱温：30℃；检测器：紫外检测器，波长202nm；进样量：10μL；运行时间12min。试验样品：镀铝聚丙烯薄膜(厚度80.1μm)。

图1 回流萃取装置

1.2 实验方法

1.2.1 实验溶液的配制

(1)标准储备液：芥酸酰胺(1000mg/L) 准确称取0.1g(精确至0.1mg)芥酸酰胺标准品，加入异丙醇使其溶解，完全溶解后，冷却至室温，转移至100mL容量瓶中定容。Tinuvin P(518mg/L) 准确称取518mg (精确至0.1mg)Tinuvin P，加入异丙醇使其溶解，完全溶解后，冷却至室温，转移至100mL容量瓶中定容。标准储备液置于4℃冰箱中保存。

(2)标准工作溶液：分别于5只100mL容量瓶中加入2mL、5mL、10mL、20mL、25mL芥酸酰胺标准储备液，再分别加入10mL Tinuvin P，用异丙醇定容。芥酸酰胺标准浓度分别为20mg/L、50mg/L、100mg/L、200mg/L、250mg/L，内标Tinuvin P的浓度均为51.8mg/L。(由于所测试样芥酸酰胺浓度较高，所以配制的该浓度梯度标准溶液)

(3)含内标物的二氯甲烷/环己烷样品提取溶剂：配制二氯甲烷与环己烷体积比为75/25，含内标物Tinuvin P的浓度为51.8mg/L的溶液[10]。

1.2.2 样品提取方法

用剪刀将试样剪成粒径小于1mm×1mm的小片进行称量。尽可能缩短接触时间，避免芥酸酰胺降解。称取试样5g±0.01g于125mL平底烧瓶中，加入磁力搅拌棒，用移液管加入50.0mL含内标物的二氯甲烷/环己烷混合试剂，用回流萃取装置搅拌回流下煮沸90min。将平底烧瓶连带冷凝管从加热板移开，将溶液冷却至室温。用注射器吸取萃取液，经过滤后注射到样品瓶中。

2 结果与讨论

2.1 标准曲线

选取芥酸酰胺20mg/L、50mg/L、100mg/L、200mg/L、250mg/L 5个浓度(X)为横坐标，Tinuvin P作内标，色谱峰峰面积(Y)为纵坐标建立标准曲线，以峰面积内标法定量。线性方程为Y=0.0874X+0.0671，相关系数R=0.9998，芥酸酰胺平均保留时间为9.2min，Tinuvin P保留时间为3.5min，如图2所示。逐步稀释芥酸酰胺溶液浓度并上机检测，当芥酸酰胺的色谱峰高是基线噪音高3倍即信噪比为3和10倍即信噪比为10时[12]，分别得到该方法的检出限0.2mg/L，定量限1mg/L。

图2 芥酸酰胺(100mg/L)的液相色谱图

2.2 试样中芥酸酰胺的含量

使用上述方法对样品镀铝聚丙烯薄膜进行前处理和含量的测定，重复进样两次，测得芥酸酰胺含量为55.1mg/kg、56.5mg/kg。因为芥酸酰胺分子结构中含有极性的酰胺基，二氯甲烷/环己烷是有毒、易燃试剂，试验同时采用极性较强的甲醇替代二氯甲烷/环己烷提取镀铝聚丙烯塑料中芥酸酰胺，通过回流萃取后，试验得到芥酸酰胺含量为18.04 mg/kg、19.61 mg/kg，用甲醇作提取液效果很不理想。有文献[12]指出用二甲苯溶解PE薄膜的方法提取芥酸酰胺，处理该样品进行试验，内标物Tinuvin P峰被杂质峰掩盖，而且无法分离出芥酸酰胺，芥酸酰胺较溶剂峰响应值很低，如图3所示。所以，对于镀铝聚丙烯薄膜，用二氯甲烷/环己烷回流萃取提取芥酸酰胺是一种可行的方法。

图3 二甲苯提取芥酸酰胺的液相色谱图

2.3 方法的回收率和相对标准偏差

取空白镀铝聚丙烯薄膜进行加标回收试验，参照1.2.2样品提取方法，芥酸酰胺的加标量分别是25mg/L和75mg/L，回流提取后，进行检测。每个浓度做6个平行，计算加标回收率和相对标准偏差，相对标准偏差由6个平行测试结果计算得到。方法的加标回收率和相对标准偏差见表1，试验所得加标回收率在98.56%～103.17%之间，相对标准偏差在0.4%～1.4%之间，符合试验要求[15]。

表1 加标回收率和相对标准偏差

2.4 对标准GB/T 25277—2010的修订补充及对芥酸酰胺检测标准的现状分析

参照GB/T 25277—2010，采用响应因子计算样品中芥酸酰胺的含量，以100mg/L计算的响应因子fi=12.51，测得的加标浓度25mg/L，75mg/L芥酸酰胺含量分别为24.21mg/L、76.77mg/L，偏差为-3.16%～2.36%，而内标法浓度为24.48mg/L、77.53mg/L，偏差为-2.08%～3.37%，均符合要求[11]；从偏差范围上看，内标法优于响应因子法。GB/T 25277-2010中没有指明其方法的精密度和偏差，该方法检出限0.2mg/L，定量限1mg/L，检测方法回收率在98.56%～103.17%之间，相对标准偏差在0.4%～1.4%之间。

目前检测芥酸酰胺的方法标准有GB/T 25277—2010、SN/T 1540.1—2014、SN/T 1540.2—2005，这几个标准内容相近，维度不同，反应出我国标准划分不合理、重复交叉的现状。不同组织标准化相互融合，标准逐步趋同，发展包容性更强的质量安全检验检测标准是未来的发展趋势，标准化助推高质量的发展。

3 结论

通过高效液相色谱内标法检测薄膜中芥酸酰胺的含量，检出限0.2mg/L，定量限1mg/L，具有较好的稳定性和灵敏度。对镀铝聚丙烯薄膜，二氯甲烷/环己烷的提取效果优于甲醇和二甲苯。从计算结果上，内标法优于标准中用响应因子计算的含量。通过对比几个芥酸酰胺检测标准，反应出我国标准重复交叉，发展包容性更强的质量安全检验检测标准是未来的发展趋势。