采用GCMS對(duì)食品接觸材料中鄰苯二甲酸酯的浸出的定量分析

序言 化合物從食品接觸材料 (FCMs) 遷移到食品中 , 也稱為浸出。這 種遷移可能導(dǎo)致食品腐敗變質(zhì)， 在某種情況下會(huì)影響人體健康。因此就有了食品接觸材料遷移到食品中的化 合物的法規(guī)和準(zhǔn)則。除了食品和與食品接觸的塑料的化學(xué)性質(zhì)外，整體的儲(chǔ) 存條件，如溫度和時(shí)間，都將影響到化合物從食品接觸材料遷移到食品中。 在所有 FCMs 中，塑料制品中的鄰苯二甲酸酯是能夠浸入食品中的 物質(zhì)。鄰苯二甲酸酯是一類主要用作塑料制品增塑劑增強(qiáng)其彈性的化合物。 由于鄰苯二甲酸酯在塑料中的束縛性弱，它很容易從塑料中溶出浸入到周圍 環(huán)境中。雖然鄰苯二甲酸酯的毒理學(xué)效應(yīng)尚未全部研究完，但許多廣泛使用 的鄰苯二甲酸酯，如鄰苯二甲酸（2- 乙基己基）酯（DEHP）、鄰苯二甲酸丁 基芐基酯（BBP）和鄰苯二甲酸二丁酯（DBP），能夠干擾內(nèi)分泌系統(tǒng)。所以， 在食品包裝材料中鄰苯二甲酸酯的使用時(shí)受限制的。

本應(yīng)用文獻(xiàn)采用的 PerkinElmer Clarus® SQ 8 GC/MS 對(duì) 三種管制的鄰苯二甲酸酯（DBP,BBP 和 DEHP）乙基其它 常見(jiàn)的鄰苯二甲酸酯（DMP,DEP 和 DnOP）進(jìn)行高靈敏 度和重復(fù)性的定量分析，分析測(cè)定方法依據(jù)的是歐盟法 規(guī) EU No. 10/2011。Clarus SQ8 系統(tǒng)采用選擇離子全離 子（SIFI）質(zhì)譜模式。在 SIFI 模式下，分析人員可以用選 擇離子監(jiān)控（SIM）設(shè)置儀器對(duì)目標(biāo)化合物進(jìn)行定量分析， 同時(shí)在全掃描的模式下尋找未知的可浸出的化合物。本 應(yīng)用文獻(xiàn)進(jìn)一步顯示了不同溫度和食品類型對(duì) FCMs 的 浸出的影響。

食品接觸材料遷移法規(guī) 特定的遷移限制（SML）是指一個(gè)特定物質(zhì)從 FCM 釋放 到食品或模擬食品中的最大允許遷移量，單位為 mg/kg  fs2。根據(jù)歐盟 2007/19/EC 指令，FCMs 使用的鄰苯二 甲酸酯的 SMLs 分別為 DBP 為 0.3 mg/kg fs，DEHP 為 1.5 mg/kg fs 和 BBP 為 30.0 mg/kg fs。 在不同食品類型的簡(jiǎn)化遷移分析實(shí)驗(yàn)經(jīng)常使用模擬實(shí) 驗(yàn)。因?yàn)橛锰娲锎媸称纺M食品與包裝材料之間的 相互作用，可以減少基質(zhì)干擾，并降低樣品前處理的總 量。歐盟法規(guī)第 10/2011 號(hào)“與食品接觸的塑料材料和 物品”指定 FCMs 具體測(cè)試條件，食品模擬物列表如表 1 所示。

EU No. 10/2011 法規(guī)根據(jù)不同包裝列出了各種遷移測(cè) 試條件，代表加速貯藏條件。溫度和時(shí)間是嚴(yán)格的儲(chǔ)存條件，50℃模擬儲(chǔ)存 10 天，室溫下模擬儲(chǔ) 存 6 個(gè)月，20℃冷藏條件下模擬儲(chǔ)存 10 天。用于高溫 使用的包裝，包括微波包裝，其指定的遷移測(cè)試條件是 100℃下 1 小時(shí)。在指定遷移測(cè)試中應(yīng)該采用表面體積 比 6 dm2 / 1 kg*fs，最終樣品結(jié)果以 mg/kg fs 表示。

實(shí)驗(yàn) 色譜純的正己烷溶劑，EPA 606 鄰苯二甲酸酯混合標(biāo)準(zhǔn) 溶液，包括鄰苯二甲酸二乙酯（DEP）、鄰苯二甲酸二 甲酯（DMP）、鄰苯二甲酸二（2- 乙基己基）酯（DEHP）、 鄰苯二甲酸二辛酯（DnOP）、鄰苯二甲酸丁基芐基酯 （BBP）、林苯二甲酸二丁酯（DBP），濃度為 2000mg/L， 溶劑為正己烷，購(gòu)自 Sigma-Aldrich。 實(shí)驗(yàn)條件如表 2 所示。此次分析采用 PerkinElmer Clarus  SQ8 GCMS 系統(tǒng)，配置液體自動(dòng)進(jìn)樣器、5μL 進(jìn)樣針、 程序升溫分流 / 不分流進(jìn)樣口。實(shí)驗(yàn)采用硅橡膠進(jìn)樣隔 墊，即使溫度升至 400℃都具有低流失的特點(diǎn)（貨號(hào)： N9302972）。實(shí)驗(yàn)采用（內(nèi)徑 2 毫米）填充去活石英 棉的玻璃襯管，用于提高汽化率以及防止非揮發(fā)性物質(zhì) 進(jìn)入色譜柱。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程采用 SIFI 質(zhì)譜采集模式，其中全掃描用于譜庫(kù) 搜索，選擇離子掃描（SIM）用于高靈敏度定量分析。 這種質(zhì)譜采集模式結(jié)合了選擇離子掃描 SIM 和所需質(zhì)量 范圍內(nèi)的全掃描。在 SIM 模式下，參數(shù)設(shè)置為監(jiān)測(cè)一 個(gè)或幾個(gè)選定的離子。表 3 顯示了不同鄰苯二甲酸酯類 化合物選擇離子掃描的定量離子和定性離子。對(duì)于多數(shù) 鄰苯二甲酸酯化合物豐度最高的離子是 m/z 149，除了 DMP 豐度最高的為 m/z 163 外。如圖 2 所示，R 和 R’ 代表各種烷基鏈。然而，在 DMP 案例中，R 和 R’代表 都代表甲基，所以氧原子上的氫被 CH3 取代，因此其離 子豐度最高的是 m/z 163。

樣品前處理和回收率 樣品的制備依據(jù)歐盟第 10/2011 號(hào)法規(guī)。從當(dāng)?shù)爻胁?購(gòu)四種塑料食品包裝類型（聚四氟乙烯瓶、聚氯乙烯保 鮮膜、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇微波爐托盤(pán)和聚丙烯瓶）。 采用 10% 乙醇、3% 乙酸和 20% 乙醇作為食品模擬物 分別代替水溶性、酸性和含酒精或低脂類食品。 在每種塑料制品切成 0.06 dm2 大小的小塊，并分別放于 裝有 10mL 不同食品模擬物的密封玻璃瓶中。每個(gè)瓶子 按表示所示進(jìn)行存儲(chǔ)。最后，為了測(cè)試加熱對(duì)微波爐包 裝材料的影響，本次遷移測(cè)試分別在室溫下和在 100℃ 放置一小時(shí)后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

在遷移試驗(yàn)結(jié)束后，將塑料制品移出，然后用 2 mL 的 正己烷提取樣品，這樣樣品就濃縮了 5 倍。加入 0.5g 氯化鈉以防止兩層之間形成乳狀物。每個(gè)瓶子激烈搖勻 2min，靜置分層 10min。取己烷層放入自動(dòng)進(jìn)樣小瓶中 進(jìn)行分析。同時(shí)進(jìn)行空白提取和分析，以檢測(cè)任何外部 污染源。回收率實(shí)驗(yàn)用于確定在鄰苯二甲酸酯每個(gè)食品模擬物中 的萃取率。在每個(gè)食品模擬物（10mL）中分別加入濃度 為 3.0mg/L 和 140.0mg/L 的溶劑為己烷的鄰苯二甲酸酯 標(biāo)樣。然后根據(jù)上述提取步驟進(jìn)行提取。

鄰苯二甲酸酯校正 將 EPA 606 鄰苯二甲酸酯標(biāo)準(zhǔn)溶液用己烷依次稀釋成 10 個(gè)校正濃度點(diǎn)，濃度范圍為 0.2 – 200mg/L，采用 10mL 容量瓶配制，然后用 GCMS 分析。這一系列標(biāo)準(zhǔn)濃度相 當(dāng)于 0.04 – 40.00 mg/kgfs，這一濃度計(jì)算了樣品前處 理濃度濃縮因子 5。校正曲線的建立采用 Turbomass 軟 件自動(dòng)形成，采用指定 SIM 定量離子外標(biāo)法定量。為確 保覆蓋法規(guī)量值，我們采用兩個(gè)校正濃度范圍，其中， DBP 和 DEHP 采用低校正濃度范圍（0.2 – 12.0 mg/L 鄰 苯二甲酸酯，溶劑正己烷），BBP采用高校正濃度范圍（0.2  – 12.0mg/L 鄰苯二甲酸酯，溶劑正己烷）。其它常見(jiàn)的 鄰苯二甲酸酯 DnOP、DEP 和 DMP 同樣采用高校正濃度 范圍進(jìn)行線性和重現(xiàn)性的驗(yàn)證。 采用兩個(gè)濃度，75.0mg/L 和 0.8mg/L對(duì)準(zhǔn)確度進(jìn)行評(píng)估。 這兩個(gè)鄰苯二甲酸酯混合標(biāo)準(zhǔn)溶液是用正己烷單獨(dú)稀釋 的。同時(shí)，將由校正曲線計(jì)算得出的濃度與已知的實(shí)際 濃度進(jìn)行比較。儀器的穩(wěn)定性和結(jié)果的重現(xiàn)性采用標(biāo)準(zhǔn) 溶液六次重復(fù)進(jìn)樣進(jìn)行評(píng)估，以 RSD% 值計(jì)算。

結(jié)果與討論 鄰苯二甲酸酯校正 100 mg/L 鄰苯二甲酸酯標(biāo)準(zhǔn)溶液選擇離子掃描圖如圖 3 所示。采用外標(biāo)法繪制的六種鄰苯二甲酸酯的校正曲線 的線性回歸系數(shù)（R2）都大于 0.994（表 5），這表明 線性度好。標(biāo)準(zhǔn)溶液 6 次聯(lián)系進(jìn)樣均獲得良好的準(zhǔn)確度 和重現(xiàn)性，重現(xiàn)性 RSDs 都低于 4%（表 6）。

樣品和回收率 食品模擬物的甲標(biāo)回收率結(jié)果如表 7 所示。大多數(shù)鄰苯二甲酸酯都取得了良好的回收率，從 83–107% 范圍內(nèi)。 DMP 是一種質(zhì)量輕的弱極性鄰苯二甲酸酯，DMP 是一個(gè)回收率低的化合物，46–57% 范圍內(nèi)，由于其在正己 烷層相互作用力弱。一般來(lái)說(shuō)，除了 DMP 和 DEP 外所有的鄰苯二甲酸酯最高的回收率來(lái)自于 20% 乙醇。

在不同的儲(chǔ)存條件下，未發(fā)現(xiàn)鄰苯二甲酸酯從任何 FCM 樣品中浸出。保鮮膜是一種檢測(cè)到浸出物的 FCM. 圖 4 顯示的是保鮮膜在 50℃ 20% 乙醇中的總離子流圖 （TIC），從圖中可以看到一些未知的低強(qiáng)度的色譜峰。 采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（NIST）質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行鑒定， 結(jié)果顯示這些峰不是任何常見(jiàn)的塑料添加劑。 結(jié)果還揭示提高樣品暴露環(huán)境的溫度，可以增強(qiáng)化合物 從 FCM 溶出浸入食品模擬物的總量。圖 5 顯示了保鮮 膜在 20% 乙醇在 20℃和 50℃兩個(gè)溫度下的浸出情況， 這一結(jié)果很明顯的說(shuō)明了上述結(jié)論。我們進(jìn)一步研究食 品模擬物類型對(duì)浸出的影響。結(jié)果表明 20% 乙醇的食 品模擬物有最多的浸出，也就是含酒精或低脂性食品媒 介，其次是 10% 乙醇，3% 乙酸最少（圖 6）。因此， 保鮮膜接觸低脂性食品的浸出會(huì)比酸性食品高。

結(jié)論 包裝食品的安全和質(zhì)量的有關(guān)法規(guī)主要重視遷移測(cè)試。 FCMs 使用的一些鄰苯二甲酸酯，尤其是那些能夠干擾 內(nèi)分泌的物質(zhì)，在歐盟法規(guī)中是受限制的。因此就需要 一種合適的可靠的檢測(cè)技術(shù)。 依據(jù) EU No. 10/2011 法規(guī)，本應(yīng)用文采用 PerkinElmer  Clarus SQ8 GCMS 對(duì)三種受限鄰苯二甲酸酯（DBP、 BBP 和 DEHP），以及其它常見(jiàn)的鄰苯二甲酸酯（DMP、 DEP 和 DNOP）進(jìn)行高靈敏度和重復(fù)性的定量分析。樣 品分析檢測(cè)采用 SIFI 質(zhì)譜采集模式，這樣允許其它可能 浸入食品中的非目標(biāo)化合物的分析，同時(shí)獲得目標(biāo)化合 物的高靈敏度檢測(cè)。GCMS 分析結(jié)果表明高溫和親脂性 食品模擬物可以增強(qiáng) FCMs 的浸出。