高效液相色谱-串联质谱法测定纸质包装材料中米氏酮、对二甲氨基二苯甲酮及2-异丙基硫杂蒽酮的迁移量

朱绍华， 丁 利， 肖家勇， 龚 强， 焦艳娜， 成 婧， 王利兵

（湖南出入境检验检疫局 检验检疫技术中心/食品安全科学技术湖南重点实验室，湖南 长沙410004）

近年来，随着生活水平的提高，食品安全问题越来越引起人们的重视，而与食品直接接触的包装材料也成为食品安全研究的重要领域，因为与食品接触的包装材料直接关系食品的安全程度[1-3]。纸质包装材料具有良好的物理性能、机械操作性能及环保等优点，已成为食品包装工业的重要材料，但纸质包装材料的加工过程中添加的一些化学物质，通过与食品的接触会不同程度的迁移到食品中，直接危害人类健康，因此包装材料中有毒物质向食品中的迁移引起了诸多科研工作者的关注[4-6]。

米氏酮、对二甲氨基二苯甲酮及2-异丙基硫杂蒽酮就是纸质食品包装材料中经常添加的化学物质。2-异丙基硫杂蒽酮属于硫杂蒽酮类化合物，是目前食品纸质包装材料中使用较多的一种自由基型高分子光引发剂，在紫外光固化油墨中的主要作用是利用其感光基团在光吸收过程中产生活性成分，引发单功能，多功能的单体和预聚合体（如乙烯基聚合物）的聚合交联反应[7]。由于其在存储过程中容易挥发和迁移，能够穿过包装物或通过表面接触直接污染食品而残留，有研究报道发现其有致突变作用，提示这种高效光诱导剂对人体具有潜在的遗传毒性。而米氏酮、对二甲氨基二苯甲酮属于二苯甲酮类光引发剂，在光固化反应中只有少量的光引发剂被反应掉，未反应的光引发剂残留在纸张中，通过接触会迁移到食品中，有研究报道米氏酮可能致癌，而对二甲氨基二苯甲酮的毒性还未见报道。

目前文献报道较多的是关于2-异丙基硫杂蒽酮（ITX）的检测，其检测方法主要包括气相色谱-质谱法、液相色谱法、液相色谱-串联质谱法等[8-12]，样品前处理方法主要有液-液萃取法（LLE）、固相柱萃取法（SPE）[13-14]，而对于米氏酮和对二甲氨基二苯甲酮的检测方法报道文献很少，同时测定食品包装材料中的米氏酮这3种物质的检测方法还未见报道。随着人们对食品安全的重视，有必要开发一种快速、高效、高灵敏度的分析方法用于监测纸质包装材料的米氏酮、对二甲氨基二苯甲酮及2-异丙基硫杂蒽酮向食品中的迁移，更好的保证食品安全。目前文献报道的分析方法，其样品前处理步骤复杂且效果有限，而近年来，由于纳米材料具有大的比表面积、分散性能好等特点逐渐引起人们的关注。

作者采用磁性亚微米粒子作为萃取材料对米氏酮、对二甲氨基二苯甲酮、2-异丙基硫杂蒽酮进行萃取，其后用高效液相色谱-串联质谱法 （HPLCMS/MS）分析检测纸质包装中米氏酮等3种物质在食品中的迁移量，该方法的样品前处理条件相对简单，采用多反应监测扫描模式（MRM）提高方法的灵敏度，适用于纸质包装材料中米氏酮、对二甲氨基二苯甲酮、2-异丙基硫杂蒽酮在实际样品中迁移的痕量分析检测。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

米氏酮 （纯度≥98%），对二甲氨基二苯甲酮（纯度≥98%），2-异丙基硫杂蒽酮 （纯度≥99﹪）标准品：美国Sigma公司产品；甲醇、叔丁基甲醚、乙腈、乙酸乙酯、正己烷：色谱纯，德国Merck公司产品；乙二醇、氨水、乙醇、六水合氯化铁 （FeCl3·6H2O）、乙酸钠：分析纯，北京化工厂产品；Millipore超纯水：美国Millipore超纯水仪制备；测定的纸质包装牛奶购于当地超市。

1.2 仪器与设备

岛津20A高效液相色谱仪：日本岛津公司产品；API 4000三重四级杆质谱仪及Analyst1.5工作站：美国应用生物系统公司产品；高速离心机：德国Sigma公司产品；涡旋混匀器：美国Vortex Genie产品；透射电镜：日本精工产品；傅里叶红外光谱仪：美国Thermo产品。

1.3 测定条件

1.3.1 色谱条件 色谱柱：Agilent Eclipse AAA色谱柱 （4.6 mm×150 mm，5 μm，安捷伦科技有限公司）；流动相：溶剂A为甲醇，溶剂B为水，流量：0.5 mL/min；梯度洗脱，洗脱程序间表 1，进样量：10 μL；柱温：35℃。

表1 梯度洗脱时间表Tab.1 Gradient elution program

1.3.2 质谱条件 质谱离子源：质谱离子源为电喷雾离子源（ESI）；扫描方式：正离子扫描（ESI+）；雾化气（Gas1）：413 kPa（60.00 psi）；辅助气（Gas2）：448 kPa（65.00 psi）；离子喷雾电压（IS）：5 000.00 V；离子化温度：550℃；检测方式：多反应监测扫描模式（MRM）。

1.4 实验步骤

1.4.1 标准溶液配制 分别准确称取米氏酮、对二甲氨基二苯甲酮、2-异丙基硫杂蒽酮标准品各5.0 mg，用甲醇定容至10 mL，配成0.5 mg/mL的标准储备溶液；取上述标准储备液，用甲醇配制成100 μg/mL的中间标准溶液；取上述中间标准溶液，用甲醇配制成1.0 μg/mL的标准工作液，以上所有溶液均于4℃避光冷藏储存。

1.4.2 磁性纳米粒子的合成 准确称取2.70 g六水合氯化铁 （FeCl3·6H2O）和7.20 g乙酸钠放置与200 mL烧瓶中，加入100 mL乙二醇使其溶解，于磁力搅拌器作用下充分搅拌后，将黄色液体全部转移至具聚四氟乙烯内胆的密闭不锈钢水热反应釜中，于油浴锅中200℃下反应8 h，反应完成后将溶液过滤，将过滤后的固体物质用无水乙醇反复冲洗洗6次后，置于真空干燥器中干燥即得。

1.4.3 样品前处理 准确移取过滤后的纸质包装饮料1.0 mL于5 mL离心管中，用pH 6.0的缓冲液稀释至5 mL，加入沉淀剂各20 μL，混匀后以7 500 r/min的转速离心3 min，将上清液转移至另一离心管，再称取已干燥的磁性纳米粒子1.0 mg分散于离心管中，充分混匀2 min后，施加一外磁场使磁性纳米粒子聚集在离心管管底，弃去上层溶液，再用2.0 mL水淋洗磁性纳米粒子，弃去淋洗液；最后用0.5 mL乙腈洗脱，收集洗脱液过0.45 μm微孔滤膜后进高效液相色谱-串联质谱分析。

2 结果与讨化

2.1 Fe3O4-MNPs的特性表征

磁性与分散性是衡量磁性纳米粒子的两个重要因素，实验结果表明，合成的磁性纳米粒子具有很好的磁性和分散性，液体中的磁性纳米粒子分散均匀，形成均一溶液，在外部磁场作用力下迅速聚集在一起。图1为Fe3O4-MNPs的透射电镜照片，图中Fe3O4-MNPs形状近似球形，粒径大小在100～120 nm范围内。

图1 磁性纳米粒子的透射电镜图Fig.1 TEM image of Fe3O4magnetic nanoparticles

2.2 质谱条件的优化

选择正离子电离模式（ESI+），采用流动注射分析（FIA）的方式，对米氏酮等3种物质的质谱参数进行了优化，主要参数包括喷雾电压、离子化温度、辅助气的流速、目标化合物的母离子及特征碎片离子等，优化的离子源参数见1.5.2中。由于检测模式选用的为多反应监测扫描模式（MRM），试验中尤其对米氏酮等3种物质的定性离子对、定量离子对、碰撞气能量和去簇电压等参数进行了优化，实验结果见表2。

表2 多反应检测扫描模式检测米氏酮等3种物质的质谱参数Tab.2 MRM parameters for 4，4’ -Bis （dimethylamine）benzophenone，4-（Dimethy lamino）benzophenone and 2-Isopropythioxanthone

2.3 色谱条件的优化

对于反相液相色谱来说，最常采用的有机相为甲醇和乙腈，实验中对这两种有机相进行了考察，发现甲醇的效果优于乙腈，其可能是因为甲醇是质子给予体，乙腈是质子接受体，而实验中采用的是ESI+电离模式，由于甲醇的质子给予能力，米氏酮等3种物质在甲醇中的质谱响应高于乙腈；水相考察了水、体积分数0.1%甲酸、体积分数0.1%乙酸作为流动相的3种物质的分离情况，当水相中不添加任何改性剂时，米氏酮等3种目标物可以得到很好的分离，背景响应低且基线平稳。为了得到更好的分离效果和提高目标物的质谱响应，作者考察了水相中添加体积分数0.1%甲酸和0.1%乙酸的情况，其中米氏酮等3种物质的色谱分离情况与纯水中的相当，但质谱响应并没有显著提高，另外基线的背景响应高。综合考虑选用甲醇-水体系作为流动相，并进行了梯度优化，在优化的色谱与质谱条件下3种物质的多反应监测（MRM）色谱图见图2。

2.4 萃取条件的优化

磁性亚微米粒子的用量、洗脱溶剂的种类及洗脱体积等因素对米氏酮等目标物的萃取效果有重要影响，实验中对这些因素进行了考察。

2.4.1 pH值的优化 样品的pH值不仅能改变目标分析物的存在状态，也能改变磁性亚微米粒子的稳定性，因而影响其对目标分析物的吸附量。考察了pH值为5～7时，磁性亚微米粒子对目标物的萃取效率的影响，结果表明，pH值为5～7时，磁性亚微米粒子对米氏酮、对二甲氨基二苯甲酮、2-异丙基硫杂蒽酮的萃取效果没有明显差别，因此，在进行实验中，采用PH为6的缓冲液进行样品的稀释。2.4.2 磁性纳米粒子用量选择 磁性亚微米粒子的用量对米氏酮等目标物的富集影响较大，只有当溶液中具有足够的磁性亚微米粒子才能为目标物提供充足的吸附位点，才能保证目标物的富集效率。考察了磁性亚微米粒子的用量对米氏酮、对二甲氨基二苯甲酮、2-异丙基硫杂蒽酮3种物质的富集效果，实验溶液中米氏酮等目标物的质量浓度均为50 ng/mL，实验结果见图2。

由图3可知：随着磁性纳米粒子用量的增加，米氏酮和2-异丙基硫杂蒽酮的吸附变化不明显，当用量为0.2 mg时这两种目标物即可被全部吸附；当磁性纳米粒子的用量从0.2 mg增加至1.4 mg时，对二甲氨基二苯甲酮的吸附效率明显增加，但继续增加磁性纳米粒子用量，吸附效率无明显变化。结合3种目标物的吸附情况，为了确保溶液中3种目标物的完全吸附，试验中磁性纳米粒子的用量定为1.0 mg。

图2 3种物质的色谱分离图Fig.2 Chromatogram of 3 analyte

图3 磁性纳米粒子用量对吸附量的影响Fig.3 Effect of MNPs dosage on the Adsorption

2.4.3 洗脱溶剂与体积 不同的洗脱溶剂对富集后的米氏酮等目标物的洗脱效果不同，试验中考察的洗脱溶剂包括甲醇、乙腈、乙酸乙酯和正己烷。实验表明：甲醇和乙腈的洗脱效果优于乙酸乙酯和正己烷，而进一步的实验表明：乙腈的洗脱效果稍好于甲醇，故选择乙腈作为洗脱溶剂；同时实验中也考察了洗脱体积对目标物洗脱效率的影响，研究发现0.5 mL的乙腈即可将米氏酮3种物质全部洗脱，所以实验中选择的洗脱体积为0.5 mL。

2.5 线性范围与检测限

将米氏酮等3种物质的混合标准溶液用甲醇稀 释 成 质 量 浓 度 为 0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0 和50.0 ng/mL的一系列标准工作液，按1.3中的测定条件进行分析，以目标物的浓度为横坐标，目标物的质谱响应强度为纵坐标，即得米氏酮等3种物质的标准曲线，其线性相关系数均大于0.999，实验表明：米氏酮等3种物质在浓度范围为0.5～50 ng/mL内线性关系良好。从阴性基质中添加米氏酮、对二甲氨基二苯甲酮、2-异丙基硫杂蒽酮水平为0.2 ng/mL时，按1.4所述进行样品前处理，其色谱峰的信噪比（S/N）接近3，因此，该方法中米氏酮、对二甲氨基二苯甲酮、2-异丙基硫杂蒽酮的检出限均为0.2 ng/mL。

2.6 回收率与精密度

采用在空白样品中添加标准溶液的方法，对饮料进行添加回收实验，分别添加5、10、20 ng/mL 3个质量浓度的标准溶液，每个浓度水平进行6次重复实验，平均回收率和精密度结果见表3。

3 实际样品检测

采用该方法对8种不同品牌和类型的纸质包装牛奶进行了检测，发现了2例样品中的2-异丙基硫杂蒽酮质量浓度分别为 45.2 μg/L和 65.3 μg/L，说明国内市场的纸质包装材料中的危害因子在食品中有一定的迁移，由此引起的污染问题应当引起重视。

4 结语

建立了以磁性亚微米粒子为固相萃取材料检测纸质包装材料中米氏酮、对二甲氨基二苯甲酮、2-异丙基硫杂蒽酮3种有害物质在实际食品中迁移量的高效液相色谱-串联质谱的测定方法。实验结果表明，该方法具有简便、快捷和灵敏的特点，已经成功应用于纸质包装牛奶中米氏酮、对二甲氨基二苯甲酮、2-异丙基硫杂蒽酮迁移量的测定，可以为纸质包装饮料的质量控制研究提供参考，同时为米氏酮等3中有害物质的迁移规律建立提供技术手段。

表3 3个添加水平下饮料样品的回收率和精密度（n=6）Tab.3 Recovery and precision of three spiked levels（n=6）

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