同位素稀释—气相色谱—质谱法同时测定婴幼儿配方奶粉中8种己二酸酯塑化剂

黄永辉

(1. 福建省产品质量检验研究院，福建 福州 350002；2. 国家加工食品质量监督检验中心，福建 福州 350002)

己二酸酯类塑化剂(adipate plasticizers，AEs)是一类以直链的亚甲基为主体的化合物，与环状结构的塑化剂相比，在较低温度下仍然可以保持聚合物分子链间的运动，有良好的耐寒性能。由于还具有良好的光稳定性和加工性能，且价格相对低廉，AEs被广泛应用于食品包装材料特别是PVC包装膜的生产中[1-2]。PVC包装膜常作为熟食、油脂食品、蔬菜等物品的外包装材料。AEs与基质之间没有形成化学共价键，而是以氢键和范德华力连接，因此容易被释放出来。食品在与包装材料或生产管路接触过程中，特别在高温下，AEs很可能会迁移到食品中，进而随食品进入人体[3-4]。研究[5-7]表明，AEs中的己二酸二(乙基己基)酯(DEHA)在生物体内长期积累并达到一定量后，会有致畸、致癌、致突变的可能，在人体的代谢过程以及对其他AEs的危害水平也正在研究评估中。因此，国内外对AEs在很多领域的使用进行了限制。中国在饮用水卫生标准中规定，DEHA含量不得超过0.4 mg/L[8]。欧盟2011/10/EC号指令规定DEHA在食品中的特定迁移量为18 mg/kg。中国GB 9685—2016中规定DEHA和己二酸二辛酯在食品中的特定迁移量都为18.0 mg/kg。韩国在2005年6月禁止DEHA用于PVC食品保鲜膜中。中国于2005年10月25日，由国家质检总局发布155号公告，其中明确规定禁止在PVC食品保鲜膜中使用DEHA[9]。

随着经济的发展，特别是外卖餐饮行业的兴起，塑化剂的污染情况不容乐观，甚至在牛奶、乳饮料、酸奶、婴幼儿奶粉中已被检测出含有邻苯二甲酸酯类塑化剂成分[10-13]。婴幼儿配方奶粉是婴幼儿主要的营养来源，而婴幼儿本身的器官发育不完全，代谢排毒能力较差，因此婴幼儿配方奶粉的卫生安全显得尤其重要。“中国台湾塑化剂事件”让大家对邻苯二甲酸酯类塑化剂的危害引起了极大的重视，目前中国对食品中邻苯二甲酸酯类塑化剂开展了大量的监督抽检工作，特别是每个月都对全国婴幼儿配方奶粉的邻苯二甲酸酯类塑化剂进行抽检监测。婴幼儿配方奶粉的生产需要经过一系列复杂的过程，由于工艺和环境的因素，很可能被AEs污染，如使用了含有AEs的PVC软管进行奶源采集，环境中的粉尘，生产过程中的塑料管道，储存牛奶及奶粉的容器和包装，都有AEs迁移到奶粉中的风险。而目前中国还没有检测食品中AEs含量的相关标准或法规。对各类食品中AEs的检验方法和污染情况研究逐渐增多，然而AEs种类研究较少，最多不超过5种，大部分研究只针对DEHA(已在水、方便面调味包、水产品、肉类食品等各类食品中检测出DEHA[11,14-20])，但未见检测婴幼儿配方奶粉中AEs含量的相关研究。研究拟从食品安全风险监测的角度出发，通过优化仪器和前处理条件，建立同位素稀释—气相色谱—质谱法检测婴幼儿配方奶粉中8种AEs残留量的分析方法，以期为监测婴幼儿配方奶粉中AEs污染情况提供技术支持。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

气相色谱—质谱联用仪：7890N/5977型，美国Agilent公司；

超纯水纯化系统：Milli-Q型，美国Millipore公司；

分析天平：BT224S型，德国Sartorius公司；

旋涡混均器：XH-B型，江苏康健医疗用品有限公司；

己二酸二甲酯(DMA)、己二酸二正丁酯(DBA)、己二酸二(乙基己基)酯(DEHA)：德国Dr.Ehrenstorfer公司；

己二酸二乙酯(DEA)、己二酸二异丁酯(DIBA)、己二酸二(2-丁氧基乙)酯(BBOEA)、己二酸二(1-丁基戊基)酯(BBPA)、己二酸二正辛酯(DNOA)、己二酸二(2-乙基已)酯-d4(DEHA-d4)：德国Sigma公司；

其余试剂：色谱纯或重蒸分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

1.2 玻璃器皿处理

所用的刻度玻璃器皿洗净后，用重蒸水淋洗3次，丙酮浸泡1 h，正己烷淋洗，晾干备用。其他玻璃器皿洗净后，用重蒸水淋洗3次，丙酮浸泡1 h，200 ℃下烘烤2 h。

1.3 色谱质谱条件

色谱柱：ZB-5MS弹性石英毛细管色谱柱(30.0 m×0.25 mm×0.25 μm)；进样口温度280 ℃；分流进样，且分流比为5∶1，进样体积1 μL；升温程序：起始温度60 ℃，保持1 min，以20 ℃/min升至220 ℃，再以5 ℃/min 升至280 ℃，保持15 min。载气：高纯He(>99.999%)，载气流速1.0 mL/min。EI离子源温度230 ℃；能量70 eV；四极杆温度150 ℃；传输线温度280 ℃。溶剂延迟时间6 min；在分析过程中质谱采用SIM模式分段扫描。8种AEs和内标化合物保留时间、定量和定性选择离子见表1。

1.4 标准溶液的制备

分别准确称取适量8种AEs标准品于25 mL容量瓶中，以正己烷溶解并定容至刻度，配制成浓度为34.3～1 137.0 μg/mL的标准储备液。准确移取适量标准储备液于25 mL容量瓶中，并以正己烷稀释定容至刻度，配制成8种AEs混合标准溶液，于冰箱中0～4 ℃保存备用。准确称取DEHA-d4氘代内标于25 mL容量瓶中，以正己烷溶解并定容至刻度，配制成内标储备液，于冰箱中0～4 ℃ 保存备用。准确吸取适量内标储备液于25 mL容量瓶中，用正己烷定容，配制成内标中间液。然后在配制8种 AEs系列标准溶液过程中准确吸取适量体积的内标中间液。

1.5 样品处理

准确称取奶粉样品1 g(精确至0.000 1 g)于25 mL具塞比色管中，并加入40 μL DEHA-d4内标物溶液，加3 mL 蒸馏水并涡旋30 s，待样品充分溶解后，准确加入10 mL正己烷，涡旋30 s萃取，再超声30 min，静置分层后，将上清液置于离心管中并以15 000 r/min离心3 min，取上清液至进样瓶中用于GC-MS测定。

表1 8种AEs和内标化合物保留时间、定量和定性选择离子

2 结果与讨论

2.1 色谱条件的优化

AEs是一类极性较弱的化合物，待分离化合物沸点相差较大(110～405 ℃)，通常采用程序升温进行分离。目前相关研究和标准绝大部分都采用固定相为5%苯基+95%聚二甲基硅氧烷的毛细管色谱柱进行分析。试验表明，8种AEs使用ZB-5MS石英毛细管柱时，通过优化升温程序具有良好的响应和分离度，故将其作为试验用色谱柱。进样口温度主要由待分析的目标化合物的沸点范围决定，同时还应该考虑色谱柱使用温度。在设置进样口温度时，通常接近样品中最高沸点组分的沸点，但要低于容易发生热分解组分的分解温度。8种AEs沸点高，进样口温度低不利于汽化。选择进样口温度200，220，240，260，280，300 ℃进行试验，发现随温度的升高，大部分化合物峰面积并没有明显变化，与280 ℃和300 ℃时峰面积基本一致。考虑到温度过高会导致进样口的橡胶垫圈老化，残渣很容易落入色谱柱并污染色谱。因此，进样口温度设定为280 ℃。色谱条件建立好后使用SIM扫描模式，8种AEs标准品的总离子流图见图1。

图1 8种AEs标准物质总离子流图Figure 1 Total ion chromatogram of 8 AEs standards

2.2 前处理条件的确定

AEs在有机溶剂中具有良好的溶解性。结合当前研究，奶粉基质中增塑剂的提取溶剂最常用的是正己烷和乙腈，乙腈为蛋白质沉淀剂,作为提取溶剂时可减少奶粉出现乳化现象对图谱的干扰，且乙腈为极性溶剂可与水互溶，便于提取；正己烷为非极性溶剂，可与水相形成稳定的分层，有利于除去一些亲水性杂质，对于目标提取物的提取更为准确。试验采用样品加水溶解后，直接加入提取溶剂涡旋振荡和超声提取的前处理方法，比较了常用溶剂如正己烷、丙酮、乙酸乙酯、甲醇和乙腈的提取效果。结果表明，以正己烷为萃取溶剂，萃取效果最好，8种己二酸酯类化合物的回收率可达90%。因此，试验前处理方法使用正己烷作为提取溶剂。不同溶剂提取效率见图2。

图2 不同溶剂提取效率Figure 2 Extraction efficiency of different solvents

2.3 技术指标

2.3.1 方法线性、检出限和定量限 按试验优化的仪器条件对8种AEs的混合标准系列溶液进行分析。以目标化合物浓度与内标浓度比值作为X轴，以目标化合物与内标的峰面积比值作为Y轴进行线性回归，得出线性回归方程。依照国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的定义，以信噪比S/N>3为检出限，S/N>10为定量限，按称样1.0 g，定容10 mL，计算方法检出限和定量限。各组分在两个数量级线性范围内线性关系良好，相关系数R2>0.999，检出限为0.08～0.12 mg/kg，定量限为0.2～0.4 mg/kg(见表2)。

表2 8种AEs线性范围、线性方程、相关系数、检出限和定量限

2.3.2 方法回收率和精密度 选用空白样品，并根据试验建立的方法在3种不同添加浓度的水平，每个水平浓度6个平行，计算回收率和相对标准偏差。各组分平均回收率在96.2%～103.3%，相对标准偏差在3.2%～8.1%。结果表明，该方法的回收率和相对标准偏差均具有较好的准确度和精密度，满足分析要求。8种 AEs添加回收率和相对标准偏差见表3。

表3 空白样品中8种AEs添加回收率和相对标准偏差

2.4 实际样品检测

用建立好的方法对不同阶段的婴幼儿配方奶粉共56个批次(1段奶粉19罐，2段奶粉18罐，3段奶粉19罐)中8种AEs含量进行了检测分析。结果表明，随机抽取的56个样品中8种AEs均未被检出。图3为代表性实际样品选择离子图。

图3 实际样品总离子流图Figure 3 Total ion chromatogram of real samples

3 结论

试验通过优化色谱条件、质谱条件和前处理条件，建立了同位素稀释—气相色谱—质谱法测定婴幼儿奶粉中8种己二酸酯类塑化剂含量的方法。该方法采用正己烷作为提取溶剂，超声提取法萃取，内标法定量。而采用超声提取可以实现快速、高效、低耗能，具有操作简单、方便、易于实施等特点。经添加回收的方式考察了方法的准确度和精确度，结果表明，试验建立的检测方法回收率高、重现性好、灵敏度高、能够快速实现，适用于婴幼儿配方奶粉中己二酸酯类塑化剂含量的分析测定。