气相色谱--质谱联用法测定纸吸管中二甘醇二苯甲酸酯的迁移量

周良春，马俊辉，王睿，张晓飞，李兴玉，李双琦，陈倩，蒋双阳

［成都市产品质量监督检验研究院，成都产品质量检验研究院有限责任公司，国家包装产品质量检验检测中心（成都），成都 610100］

吸管是一种常用餐饮具，传统吸管一般为塑料材质。为减少塑料对环境的污染，我国于2020 年1月发布了《关于进一步加强塑料污染治理的意见》，规定到2020年底，在全国范围餐饮行业禁止使用不可降解的一次性塑料吸管[1]。因此，纸吸管作为塑料吸管的替代品逐渐受到消费者的关注[2]。纸吸管在生产过程中需要使用胶粘剂粘合。另外，为了使吸管更美观，一些纸吸管表面印刷有各种图案。胶粘剂或油墨中可能会残留塑化剂等有害物质。塑化剂种类很多，其中邻苯二甲酸酯类塑化剂使用较为广泛。邻苯类塑化剂属于一种内分泌干扰物，具有生殖毒性和致癌性[3‒5]。塑化剂二甘醇二苯甲酸酯(DEDB)毒性相对较小，是一种较环保、其性能可取代邻苯二甲酸二辛酯(DOP)和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的非邻苯类塑化剂[6]。但是，由于DEDB是一种新型的非邻苯类塑化剂，目前国家标准GB 9685—2016[7]所列允许使用物质清单中尚未包括表明该物质不能透过“功能性屏障”层迁移至食品或食品模拟物中，即迁移量为“不得检出”。然而，现无检测纸吸管中DEDB 迁移量的国家标准。因此，建立纸吸管中DEDB非邻苯二甲酸酯类物质迁移量的检测方法，探究DEDB向食品模拟物中的迁移规律，对于保障消费者健康安全、完善国家标准具有重要意义。

纸吸管或食品接触用纸中有害物质检测已有报道，主要检测项目为重金属[8]、丙烯酰胺[9‒10]、氯丙醇[11]等物质。测定塑化剂DEDB 的方法较少，主要是采用气相色谱-质谱联用法检测烟用水基胶或日化产品包装材料中DEDB 含量的方法[12‒13]，纸吸管中DEDB迁移量的检测方法以及迁移规律的研究未见报道。笔者建立一种检测水、4%乙酸溶液、10%乙醇溶液和50%乙醇溶液4种食品模拟物中DEDB迁移量的分析方法，同时研究纸吸管向4 种食品模拟物中迁移规律。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

气相色谱-质谱联用仪：8890/5977B 型，美国安捷伦科技有限公司。

电子天平：ME204E-02 型，感量为0.1 mg，梅特勒托利多科技(中国)有限公司。涡旋振荡器：Multi Reax型，德国海道夫公司。多功能氮吹仪：HN200 型，山东海能科学仪器有限公司。

纯水/超纯水一体化系统：Milli-Q Direct 16 型，美国密理博公司。

恒温水浴锅：ICC basic pro 20 型，精度为0.1 ℃，德国IKA公司。

乙酸乙酯、正己烷、无水乙醇和冰乙酸：均为色谱纯，赛默飞世尔科技(中国)有限公司。

DEDB 标准品：质量分数不小于96%，美国AccuStandard公司。

苯甲酸苄酯标准品：质量分数不小于99.6%，德国Dr.Ehrenstorfer GmbH公司。

纸吸管样品：市售。

实验用水为超纯水。

1.2 仪器工作条件

1.2.1 色谱仪

色谱柱：HP-5MS 型毛细管柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm，美国安捷伦科技有限公司)；进样口温度：280 ℃；载气：He，纯度不小于99.999%，流量为1.5 mL/min；柱温箱升温程序：初温100 ℃，保持1 min，以20 ℃/min 的速率升温至240 ℃，再以10 ℃/min的速率升温至280 ℃，保持3 min；进样方式：不分流进样；进样体积：1 μL；内标物：苯甲酸苄酯。

1.2.2 质谱仪

扫描方式：选择离子扫描模式(SIM)；电离方式：EI源；电离能量：70 eV；辅助加热器温度：280 ℃；离子源温度：230 ℃；四极杆温度：150 ℃；溶剂延迟：6 min。

DEDB和苯甲酸苄酯的色谱保留时间及特征离子见表1。

表1 DEDB和苯甲酸苄酯的保留时间及特征离子

1.3 实验步骤

1.3.1 标准溶液配制

DEDB 标准储备液：1 000 mg/L，称取DEDB 标准品50 mg (精确至0.1 mg)于50 mL容量瓶中，用乙酸乙酯溶解并定容至标线。

DEDB 标准中间液：100 mg/L，量 取2.5 mL DEDB 标准储备液于25 mL 容量瓶中，用乙酸乙酯稀释并定容至标线，混合均匀。

苯甲酸苄酯内标液：100 mg/L，称取苯甲酸苄酯标准品50 mg (精确至0.1 mg)于50 mL容量瓶中，用乙酸乙酯溶解并定容至标线，得到1 000 mg/L 苯甲酸苄酯内标储备溶液。再准确移取1.0 mL 苯甲酸苄酯内标储备溶液于10 m L容量瓶中，用乙酸乙酯稀释并定容至标线。

DEDB 系列标准工作溶液：分别移取DEDB 标准中间液20、50、100、200、500、1 000 μL于10 mL容量瓶中，再分别加入100 μL 100 mg/L的苯甲酸苄酯内标液，用乙酸乙酯定容至标线，混匀，得到质量浓度分别为0.2、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0 mg/L DEDB 系列标准工作溶液，其中苯甲酸苄酯内标的质量浓度为1.0 mg/L。

1.3.2 样品预处理

根据国家标准GB 31604.1—2015[14]和GB 5009.156—2016[15]的规定，对纸吸管样品进行迁移实验。分别选择水、4%(体积分数，下同)乙酸溶液、10%乙醇溶液和50%乙醇溶液以模拟水、酸性和酒精类饮料。食品接触的面积(S)与食品模拟物体积(V)的比值反映实际使用情形。实验采用6 dm2纸吸管接触1 L食品模拟物的比例进行浸泡(即S/V=6 dm2/L)。

1.3.3 迁移液处理

水、4%乙酸溶液、10%乙醇溶液：用移液器准确吸取2.0 mL 经迁移试验得到的浸泡液于10 mL 具塞比色管中，准确加入20 μL 100 mg/L 的苯甲酸苄酯内标液和2.0 mL乙酸乙酯，涡旋振荡5 min，静置分层，移取上清液，用GC-MS仪检测。

50%乙醇溶液：用氮吹仪除去过量的乙醇，再准确加入2.0 mL 乙酸乙酯和100 mg/L 的苯甲酸苄酯内标液，按上述方式进行处理。

1.3.4 测定

以DEDB 与内标物的质量浓度之比为横坐标，以DEDB 与苯甲酸苄酯监测离子丰度之比为纵坐标，绘制标准曲线，以内标法定量。

2 结果与讨论

2.1 色谱条件的选择

DEDB 是一种弱极性化合物，其沸点较高约为236 ℃。实验选择HP-5MS 型常规色谱柱进行分离，考察了流量为1.0 mL/min，柱温箱初始温度分别为60、80、100 ℃时，DEDB和苯甲酸苄酯内标物(IS)的分离情况，结果见图1。

图1 在不同色谱条件下DEDB的提取离子色谱图

由图1可知，随着初始温度的升高，DEDB色谱峰形和响应值无明显变化，苯甲酸苄酯色谱峰更尖锐。为了改善DEDB 的色谱峰形，设定初始温度为100 ℃，提高载气流量至1.5 mL/min时，DEDB 和苯甲酸苄酯色谱峰型均较理想，且可以缩短检测时间。因此，最终选择初始温度为100 ℃，载气流量为1.5 mL/min。

2.2 萃取溶剂和定量方式的选择

常见有机溶剂中正己烷、乙酸乙酯和二氯甲烷在水性、酸性、酒精类食品模拟物中有比较好的疏水性，较易分层，而二氯甲烷密度较大，分层后位于下层，不利于快速移取萃取液。因此实验选择正己烷和乙酸乙酯作萃取溶剂。分别移取2.0 mL 水、4%乙酸溶液、10%乙醇溶液和50%乙醇溶液于4 只10 mL 具塞比色管中，向其中加入40 μL 100 mg/L 的DEDB标准中间液，混匀后，作为一组阳性样品。按照上述方法再制备一组包括四种模拟物的阳性样品，然后分别向每组阳性样品中加入2 mL正己烷和2 mL 乙酸乙酯两种萃取溶剂，涡旋振荡萃取5min。分别向其中加入正己烷和乙酸乙酯两种萃取溶剂，进行涡旋振荡萃取。重复测定3 次。实验发现，乙酸乙酯与50%乙醇溶液在一定程度上混溶，不易分层。因此，当食品模拟物中乙醇体积分数为50%及以上时，先用氮吹仪除去过量的乙醇，再按上述方式进行萃取。

试验比较了外标法和内标法两种定量方式，不同萃取溶剂和定量方式下DEDB的回收率见图2。

图2 不同萃取溶剂和定量方式下的DEDB回收率

结果表明，当乙酸乙酯作萃取溶剂时，在水、4%乙酸溶液、10%乙醇溶液和50%乙醇溶液四种模拟液中DEDB 的萃取效率高于正己烷，但是回收率偏高，有正基质效应。当使用内标法时，能够降低乙酸乙酯作萃取剂时的正基质效应，因此最终选择乙酸乙酯作萃取溶剂，用内标法定量。

2.3 萃取时间的选择

实验通过液液萃取来提取食品模拟物中的DEDB，对萃取时间进行优化，具体方法为：分别移取2.0 mL食品模拟液水、4%乙酸溶液、10%乙醇溶液和50%乙醇溶液于10 mL 比色管中，向其中添加已知量的DEDB 和苯甲酸苄酯内标液，再加入2.0 mL乙酸乙酯(50%乙醇溶液需要先用氮吹仪除去过量的乙醇)。考察萃取时间分别为2、5、10、15 min时DEDB的回收率，重复测定3次，结果见图3。由图3可知，当萃取时间为2～5 min时，DEDB在各食品模拟物中的回收率随时间延长迅速增大。当萃取时间为5～15 min时，DEDB在4种食品模拟物中的回收率随着时间的增加变化较小。因此，为了提高萃取效率，选择萃取时间为5 min。

图3 不同萃取时间对应的DEDB回收率

2.4 萃取溶剂体积的选择

分别考察了萃取溶剂体积为1、2、3、4、5 mL 时DEDB的回收率，结果如图4所示。结果表明，当萃取溶剂体积为1 mL 时，DEDB 在4 种模拟液中的回收率为80%～85%；当萃取溶剂体积为2 mL 时，DEDB 的回收率迅速增大，均大于95%。当萃取溶剂体积大于2 mL 时，随着体积增大，DEDB 的回收率变化较小。为了节约萃取溶剂，在保证较高回收率的条件下，选择萃取溶剂体积为2 mL。

图4 不同萃取溶剂体积时DEDB的回收率

2.5 线性方程和检出限

按1.3.1方法配制DEDB系列标准工作溶液，分别测定并绘制标准曲线，得线性回归方程及相关系数(r)。在优化的条件下，利用阴性样品加标的方法，分别以信噪比S/N≥3 和S/N≥10 计算方法检出限和定量限。结果表明，DEDB 质量浓度在0.2～10.0 mg/L 范围内，线性方程为y=0.459 2x-0.075 7，r=0.999 0，表明线性关系良好。DEDB 在水、4%乙酸溶液、10%乙醇溶液和50%乙醇溶液中的检出限均为0.05 mg/L，定量限均为0.2 mg/L，表明该方法灵敏度较高，可以满足定量要求。

2.6 加标回收试验

移取不含DEDB 的水、4%乙酸溶液、10%乙醇溶液和50%乙醇溶液四种不同食品模拟物，分别添加0.2，1.0，5.0 mg/L 低、中、高三个不同浓度的DEDB 标准工作溶液。每种模拟液，每一个浓度平行测定6次，计算DEDB的回收率和相对标准偏差，结果见表2。由表2可知，DEDB平均加标回收率为91.2%～103.6%，6次平行测定结果的相对标准偏差为3.1%～8.5%，表明该方法准确度和精密度均较高。

表2 食品模拟物样品加标回收试验结果(n=6)

2.7 迁移规律

首先根据纸吸管预期接触的食品种类，选择对应的食品模拟物。根据国家标准GB 31604.1—2016《食品安全国家标准 食品接触材料及制品迁移试验通则》附录A.1选择水、4%乙酸溶液、10%乙醇溶液和50%乙醇溶液4 种不同食品模拟物，分别模拟水性、酸性和酒精类食品。纸吸管的使用温度范围为-10～45 ℃，根据GB 31604.1—2016 中“表4 特定迁移实验条件(温度)”的规定，选择迁移温度分别为5、20、40 ℃。纸吸管预期接触食品的时间最长不超过2 h，根据GB 31604.1—2016“表3 特定迁移实验条件(时间)”的规定，选择迁移时间分别为30、60、120 min。

吸管在四种不同模拟物中DEDB迁移量随温度和时间的变化情况见图5。

图5 DEDB在不同温度和时间条件下的迁移规律

由图5可知，在相同的模拟物、相同的浸泡时间下，DEDB迁移量随温度的升高均迅速增大；在相同的模拟物、相同的温度下，DEDB迁移量随时间的延长也都迅速增大。低温时(5 ℃)，随时间的延长，DEDB迁移量变化较小，且含量较低。因此，在低温(5 ℃)，时间30 min以内的条件下使用纸吸管，可减少DEDB 的迁移量，保障食品和消费者身体健康安全。

为研究DEDB 在不同的模拟物中的迁移情况，实验选择20 ℃、30 min为浸泡条件，结果见图6。由图6可见，纸吸管中DEDB在4种食品模拟物中的迁移量均不同。在相同的温度和时间下，DEDB 迁移量从小到大的顺序依次为：水、4%乙酸溶液、10%乙醇溶液、50%乙醇溶液。DEDB 在水中的迁移量最小，在50%乙醇中的迁移量最大。其原因是DEDB含有两个苯环，为疏水基团，较易溶于有机溶剂，随着有机溶剂浓度的增大，其迁移量也随之增大。

图6 DEDB在不同模拟物中迁移情况

3 结语

通过对仪器条件、萃取溶剂、定量方式、萃取溶剂体积和萃取时间的优化，建立了一种用于测定纸吸管中非邻苯类增塑剂DEDB 迁移量的GC-MS法。DEDB 在水、4%乙酸溶液、10%乙醇溶液和50%乙醇溶液4种食品模拟物中的方法检出限均为0.05 mg/L，定量限均为0.2 mg/L。方法验证结果表明，相关系数、回收率、精密度等均满足分析检测要求。考察了DEDB 在不同温度、时间和模拟液中的迁移规律。结果表明，纸吸管中DEDB 在四种食品模拟物中的迁移量不同。在相同的温度和时间条件下，DEDB迁移量从小到大的顺序依次为：水、4%乙酸溶液、10%乙醇溶液、50%乙醇溶液。同时，温度越高、接触食品模拟物的时间越长，DEDB迁移量越大。该方法快速、灵敏度高、准确，可为纸吸管中DEDB迁移量的测定提供技术支撑。