液相色谱－串联质谱法同时测定食品包装用复合膜袋中3种醇类物质迁移量

黄晓钢，陈意光，刘德云，郭旭东，宋梓峰，熊小婷，谢文缄，李泽荣，凌光耀，饶 璞

（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）

复合膜具有良好的柔韧性、阻隔性和物理强度，且成本低，使用方便，印刷色彩艳丽，部分类型的产品具有很好的光泽和透明度，是一类十分重要的食品包装材料。复合膜一般由基材、层合胶粘剂、阻隔材料、热封材料、印刷材料等组成，生产工艺包括干法复合、挤出复合、无溶剂复合等，其中干法复合具有设备投资小、产品质量高、工艺简单、可应用材料组合形式多等特点，应用更为广泛。粘合剂的性能是干法复合生产复合膜的一大关键因素。目前复合膜材料中使用的粘合剂主要是溶剂型双组分聚氨酯粘合剂，该类粘合剂的生产需经过合成聚酯多元醇、合成端羟基聚氨酯、合成端异氰酸酯基聚胺酯等化学反应[1－2]，涉及各种反应起始物、催化剂、溶剂等，如果原料质量或生产工艺控制不严格，可能导致有害物质残留。

三羟甲基丙烷和1，6-己二醇是双组分聚氨酯胶粘剂的起始反应物[3－4]，1，6-己二醇和四氢-2-呋喃甲醇是食品接触材料及制品用粘合剂中允许使用的添加剂。上述3种醇类物质可能在复合膜袋用粘合剂的生产中使用，并残留在产品中，进而威胁人体健康。我国标准GB 9685－2016中明确规定三羟甲基丙烷的特定迁移限量（SML）为6 mg/kg，1，6-己二醇的SML为0．05 mg/kg，四氢-2-呋喃甲醇的SML为不得检出（检出限0．01 mg/kg）[5]。因此，针对性建立食品包装用复合膜袋中上述3种醇类物质迁移量的检测方法极具必要性。对于上述3种醇类物质，目前报道的检测研究较少，检测方法主要为气相色谱法和气相色谱－质谱法[6－7]。由于食品接触材料及制品中1，6-己二醇和四氢-2-呋喃甲醇的SML较低，采用气相色谱法或气相色谱−质谱法测定难以满足标准限值的判定要求。液相色谱－串联质谱法具有准确度和灵敏度高、选择性好、适用性强等优点，在食品接触材料及制品中可迁移有害物检测中的应用十分广泛[8－15]。本文建立了同时测定食品包装用复合膜袋中三羟甲基丙烷、四氢-2-呋喃甲醇、1，6-己二醇3种醇类物质的液相色谱－串联质谱测定方法，所建方法适用于水、4%（体积分数，下同）乙酸溶液、乙醇溶液（体积分数分别为10%、20%、50%、95%）和橄榄油等7种食品模拟物中上述3种醇类物质的测定，检出限满足标准限值的判定要求，可为GB 9685－2016的有效实施提供技术支持。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

TSQ Quantiva高效液相色谱－串联质谱仪（美国Thermo Fisher公司）；Milli-Q超纯水器（美国Millipore公司）；BSA224S、CPA225D分析天平（瑞士Satorius公司，感量分别为0．1、0．01 mg）。

标准品：三羟甲基丙烷（纯度98%，加拿大TRC公司），四氢-2-呋喃甲醇（纯度98．8%，德国Dr Ehrenstorfer公司），1，6-己二醇（纯度97．6%，德国CNW公司）；甲醇、乙腈、乙醇（色谱纯，美国Spectrum公司）；甲酸（色谱纯，上海安谱实验科技股份有限公司）；乙酸（分析纯，广州化学试剂厂）；橄榄油（分析纯，上海麦克林生化科技有限公司）；实验用水为超纯水。

1.2 标准溶液的配制

1.2.1 标准储备溶液分别准确称取适量各标准品（精确至0．01 mg），用甲醇配制成质量浓度约1 000 mg/L的单独标准储备溶液，于－20℃下保存。

1.2.2 标准中间溶液准确移取适量各单标储备液，用10%甲醇溶液配制成质量浓度为1 mg/L的标准中间液，于4℃下保存。

1.2.3 水基、酒精类食品模拟物标准工作溶液准确移取适量标准中间溶液于10 mL容量瓶中，用10%甲醇配制成质量浓度分别为10、20、40、80、120µg/L的标准工作液。

1.2.4 酸性食品模拟物标准工作溶液准确移取适量标准中间溶液于10 mL容量瓶中，用4%乙酸配成质量浓度分别为10、20、40、80、120µg/L的标准工作液。

1.2.5 油基食品模拟物标准工作溶液分别称取（2．00±0．01）g橄榄油于8个10 mL比色管中，依次加入0．00、0．02、0．04、0．08、0．16、0．24、0．32、0．40 mL标准中间溶液，涡旋混匀，得到含量分别为0、10、20、40、80、120、160、200µg/kg的标准工作溶液。分别在上述比色管中加入2．00、1．98、1．96、1．92、1．84、1．76、1．68、1．60 mL 10%甲醇溶液，涡旋混合5 min，以1 000 r/min离心5 min，取下层清液过0．22µm水性滤膜后待测。

1.3 样品前处理

1.3.1 迁移试验按照GB 5009．156－2016[16]及GB 31604．1－2015[17]的要求进行迁移试验，得到模拟液。模拟液置于4℃冰箱中避光保存，进行下一步处理前将其恢复至室温。

1.3.2 模拟液前处理对于水、4%乙酸、10%乙醇模拟液，取约1 mL过0．22µm水性滤膜后待测；对于20%乙醇、50%乙醇、95%乙醇模拟液，取5 mL于10 mL比色管中，45℃氮吹至适宜体积（分别约为4．0、2．5、0．5 mL），放至室温后用水重新定容至5 mL，涡旋混匀后取约1 mL过0．22µm水性滤膜，待测；对于橄榄油模拟液，称取（2．00±0．01）g样品于比色管中，加入2 mL 10%甲醇，涡旋混合5 min，以10 000 r/min离心5 min，取水层约1 mL过0．22µm水性滤膜，待测。

1.4 实验条件

1.4.1 色谱条件色谱柱：ACQUITY UPLCBEHC18（50 mm×2．1 mm，1．7µm）。流动相：0．01%甲酸溶液（A）－乙腈（B），梯度洗脱程序：0 min，5%B；0～2．0 min，5%～20%B；2．0～4．5 min，20%B；4．5～5．0 min，20%～90%B；5．0～8．0 min，90%B；8．0～8．1 min，90%～5%B；8．1～12．0 min，5%B。流速：0．25 mL/min；柱温：室温；进样量：2µL。

1.4.2 质谱条件离子源：电喷雾离子源（ESI）；扫描模式：正离子模式；检测模式：多反应监测（MRM）；喷雾电压：4 500 V；鞘气（N2）：80 Arb；辅助气（N2）：20 Arb；吹扫气（N2）：3 Arb；气化温度：280℃；离子传输管温度：325℃；质谱参数见表1。

表1 化合物质谱参数Table 1 Mass spectral parameters of the analytes

2 结果与讨论

2.1 前处理条件的优化

迁移试验后，水基、酸性、醇类模拟液均为澄清溶液，直接过滤上机测试均未出现明显基质干扰情况，因此拟对上述模拟液采用最简单的直接过滤处理方式。结果显示，水、4%乙酸、10%乙醇模拟物直接上机，3种化合物均可得到良好色谱峰，峰形尖锐对称。但乙醇含量大于10%的醇类食品模拟物直接上机时，三羟甲基丙烷和四氢-2-呋喃甲醇的色谱峰均有展宽，峰形不对称，对准确定量存在影响。考虑到四氢-2-呋喃甲醇的限值要求较低，采用稀释的方式不易满足要求。因此对于乙醇含量大于10%的醇类食品模拟物，通过氮吹后加水重新定容的方式，去除食品模拟物中的乙醇，以保持化合物色谱峰峰形尖锐对称。对于橄榄油模拟液，结合上述实验结果，考察了10%甲醇的提取效果，发现可得到理想的提取结果，因此采用10%甲醇溶液提取后测定。

为了进一步提高方法的简便性，在满足方法准确可靠性的前提下，尽量减少前处理（包括标准溶液配制）工作量，考察和评估了不同食品模拟物（水、4%乙酸、10%乙醇、10%甲醇）作为溶剂时对同一标准溶液响应值的影响。分别用上述4种溶剂配制质量浓度为60µg/L的标准溶液，每种标准溶液进样4次，取平均值。3种醇类化合物的响应值和标准偏差（SD）见表2。结果显示，采用水、10%乙醇、10%甲醇配制的三羟甲基丙烷标准溶液的响应值无明显差别，采用4%乙酸配制的三羟甲基丙烷标准溶液的响应值显著高于其他溶剂配制的标准溶液；不同溶剂配制的四氢-2-呋喃甲醇和1，6-己二醇标准溶液的响应值差别不明显。因此，对于4%乙酸食品模拟物采用4%乙酸配制的标准工作溶液作为校准溶液；对于其他水基和醇类食品模拟物，统一采用10%甲醇配制的标准工作溶液作为校准溶液；对于橄榄油食品模拟物，考虑到不同品牌、批次的橄榄油存在的杂质可能不同，依然采用10%甲醇提取处理后的标准工作溶液作为校准溶液。

表2 化合物在不同定容液的响应和标准偏差（SD，n=4）Table 2 Reponses and standard deviations（SD，n=4）of the analytes in different solvents

2.2 色谱条件的优化

3种醇类化合物均属于极性小分子化合物，在反相色谱柱上有一定保留。对比考察了Ulimate AQC18（50 mm × 2．1 mm，3 µm）、ACQUITY UPLC BEHC18（50 mm × 2．1 mm，1．7 µm）、ACQUITY UPLC HSST3（50 mm×2．1 mm，1．8µm）3种反相色谱柱的分离效果。结果显示，目标物在3种色谱柱上均可实现良好分离，各化合物在Ulimate AQC18色谱柱上的保留时间与BEH C18色谱柱偏差小于0．1 min，在T3色谱柱上的保留时间比在BEHC18色谱柱上长0．1～0．3 min，3种色谱柱的分离效果相差不明显。本方法选择使用更普遍的BEHC18柱进行分析，并考察了甲醇和乙腈作为有机相的分离效果。结果显示，采用甲醇和乙腈作为有机相均可实现良好分离，信噪比差别不明显。在相同的有机相比例下，采用乙腈作为流动相时三羟甲基丙烷、四氢-2-呋喃甲醇、1，6-己二醇的保留时间分别为0．92、1．20、2．04 min，采用甲醇作为流动相时上述3种化合物的保留时间分别增加了0．3、0．7、1．6 min，1，6-己二醇的出峰时间达到3．6 min。为提高检测效率，本方法采用乙腈作为有机相。对比考察了采用0．01%甲酸和纯水作为水相时化合物的分离和响应效果，发现三羟甲基丙烷、四氢-2-呋喃甲醇、1，6-己二醇（质量浓度均为60µg/L）采用0．01%甲酸作为水相时的响应分别是纯水的4．4、10．3、17．7倍。故本方法采用0．01%甲酸作为水相。

2.3 质谱条件的优化

在ESI+电离条件下分别对3种化合物进行母离子扫描，三羟甲基丙烷和1，6−己二醇可得到较高丰度的[M+H]+母离子，四氢-2-呋喃甲醇可得到较高丰度的[M－H2O+H]+母离子。再分别对母离子进行二级质谱分析，选择丰度较高且质量数较大的两对子离子对作为检测离子对，并优化了碰撞电压等质谱参数。此外，考察发现3种醇类化合物的最佳气化温度不同，其中四氢-2-呋喃甲醇在较低的气体温度下灵敏度更高，考虑到四氢-2-呋喃甲醇的标准要求限值较低，因此，选择可获得更高四氢-2-呋喃甲醇离子对响应值的气化温度和气体流量等条件（见“1．4．2”所述）。在优化的质谱条件下，3种醇类化合物的色谱图见图1。

图1 3种化合物的色谱图Fig．1 Chromatograms of three analytes

2.4 线性范围与检出限

将按“1．2．3”～“1．2．5”配制的水基、酒精类、酸性、油基类食品模拟物标准工作溶液在“1．4”实验条件下测定。以化合物的质量浓度（X）为横坐标，相应峰面积（Y）为纵坐标，绘制标准曲线，各化合物的线性范围、线性方程和相关系数（r）见表3。结果表明，3种化合物在一定质量浓度范围内，相关系数（r）>0．999。在水基、酸性食品模拟物和酒精类食品模拟物中的检出限（LOD，S/N≥3）可达4µg/L，定量下限（LOQ，S/N≥10）可达10µg/L；三羟甲基丙烷在油基食品模拟物中的LOD可达20µg/kg，LOQ可达40µg/kg，其他两种化合物在油基食品模拟物中的LOD可达4µg/kg，LOQ可达10µg/kg。3种化合物在不同食品模拟物中的检出限均低于GB 9685－2016中规定的限量值，方法可满足检测需求。

2.5 回收率与相对标准偏差

选取食品包装用复合膜袋空白样品，分别用水、4%乙酸、10%乙醇、20%乙醇、50%乙醇、95%乙醇和橄榄油作为食品模拟物，按照“1．3．1”进行迁移试验，分别向模拟液中添加低、中、高3个浓度水平的标准溶液，按“1．3．2”进行前处理后测定，每个加标浓度平行测定6次（见表4），测得3种醇类化合物的加标回收率为88．9%～116%，相对标准偏差（RSD）为0．70%～5．0%。方法的准确度及精密度可满足3种醇类化合物迁移量的测定要求。

表4 3种化合物的回收率及相对标准偏差（n=6）Table 4 Recoveries and RSDs of three analytes（n=6）

2.6 实际样品检测

采用本方法对11份食品包装用复合膜袋样品进行测试。结果显示，两份样品中检出三羟甲基丙烷，迁移量为0．023～0．124 mg/kg，其中采用4%乙酸在60℃下浸泡10 d后的检测结果分别为 0．082、0．124 mg/kg，采用95%乙醇在60℃下浸泡10 d后的检测结果分别为0．023、0．051 mg/kg。另外两种化合物均未检出。图2为其中1份阳性样品的4%乙酸模拟液的色谱图。

图2 阳性样品4%乙酸模拟液中三羟甲基丙烷的MRM色谱图Fig．2 MRM chromatograms of trimethylolpropane in 4% HAc simulat⁃ed solution of a positive sample

3 结 论

本文建立了一种同时测定食品包装用复合膜袋中三羟甲基丙烷、四氢-2-呋喃甲醇和1，6-己二醇三种醇类物质迁移量的液相色谱－串联质谱分析方法。3种物质在水基、酸性食品模拟物和酒精类食品模拟物的检出限可达4µg/L，在油基食品模拟物中的检出限可达4µg/kg或20µg/kg，均低于相关标准的限值要求。此外，方法基本覆盖了标准规定的食品模拟物类型，具有较强适用性，可满足食品包装用复合膜袋中3种醇类化合物的检测需求。