液相色谱－串联质谱法测定食品接触材料中的六溴环十二烷

马 强，李文涛，孙慧媛，于红梅，李晶瑞，孟宪双，白 桦，王 星，王 超

(中国检验检疫科学研究院，北京 100123)

溴代阻燃剂是一类广泛用于多种消费品、起阻燃作用的工业化学品，典型的溴代阻燃剂包括六溴环十二烷、四溴双酚A、多溴联苯、多溴联苯醚等。其中，六溴环十二烷属脂环族溴系添加型阻燃剂，由1，5，9-环十二烷三烯与溴加成制得，主要用于阻燃聚苯乙烯泡沫材料、纺织品、环氧树脂、硅树脂、涂料、黏结剂等，不需要与锑系协效剂并用，阻燃效果良好，是仅次于十溴二苯醚和四溴双酚A的世界第三大用量的阻燃剂产品［1］。六溴环十二烷主要是α-、β-和γ-六溴环十二烷3种异构体的混合物。其作为高持久性、高生物蓄积性和毒性物质［2－3］，已发现存在于环境和人体中［4－5］，被欧盟化学品管理署列为高关注物质［6］。挪威污染控制管理局发布的《消费品中禁用特定有害物质》(PoHS指令)将其列为控制的污染物之一。奥斯陆－巴黎公约(OSPAR)也已将六溴环十二烷列入优先控制污染物质名录［7］。

关于六溴环十二烷检测的研究报道主要集中在生物样品［8－9］、环境样品［10－12］、食品样品［13］等方面，涉及的方法包括气相色谱－质谱联用法［8－9］、液相色谱－质谱联用法［11－12］、超高效液相色谱－质谱联用法［10，13］等。六溴环十二烷的3种主要异构体在160℃以上会发生热重排，在240℃以上将脱溴降解［14］，从而限制了气相色谱－质谱联用法的推广应用。目前国内外尚未见食品接触材料中六溴环十二烷测定方法的研究报道。本研究采用超声提取、固相萃取、液相色谱－串联四极杆质谱等技术，建立了高分子类食品接触材料中α，β，γ-六溴环十二烷的分析方法，方法准确、快速、灵敏度高，可用于食品接触材料的实际检验和产品质量控制。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

ACQUITY液相色谱仪、Xevo TQ MS三重四极杆质谱仪、MassLynx数据处理系统(美国Waters公司);SM2000型冷冻研磨机(德国Retsch公司);TurboVap型氮吹仪(美国Caliper公司);GX－274 ASPEC型全自动固相萃取仪(美国Gilson公司);N－1000型旋转蒸发仪(日本EYELA公司)，配有BC－55型真空冷却系统(日本Yamato Scientific公司);ENVI－CarbⅡ/PSA复合型固相萃取柱(500 mg/500 mg，6 mL，美国Supelco公司);Acrodisc GHP双性滤膜(美国Pall公司);甲醇、二氯甲烷、正己烷、丙酮(HPLC级，美国Fisher公司);氦气、氩气(＞99.999%);其他试剂均为分析纯(北京化工厂)。α-六溴环十二烷、β-六溴环十二烷、γ-六溴环十二烷标准溶液(均为100 mg/L，纯度99%，溶于甲苯)购自美国AccuStandard公司。

1.2 色谱质谱条件

Waters XBridge C18色谱柱(150 mm×2.1 mm，3.5 μm);流动相:甲醇－乙腈－水(41∶41∶18)等度洗脱;流速0.3 mL/min;柱温30℃;样品室温度20℃;进样量5 μL;电喷雾离子源;负离子模式;毛细管电压2.8 kV;射频透镜电压0.3 V;离子源温度150℃;去溶剂气温度500℃;去溶剂气流量1 000 L/h;锥孔气流量50 L/h;光电倍增器电压650 V;碰撞气体为氩气，碰撞气压0.35 Pa;多反应监测(MRM)模式检测，六溴环十二烷的质谱分析参数见表1。

表1 α，β，γ-六溴环十二烷的质谱分析参数Table 1 MS parameters for α，β，γ-hexabromocyclododecane analysis

1.3 标准储备液与工作液的配制

分别准确量取100 mg/L的α，β，γ-六溴环十二烷标准溶液各0.5 mL，转移至10 mL容量瓶中，用甲醇定容至刻度，配制成α，β，γ-六溴环十二烷浓度各为5 mg/L的标准储备液，于－20℃下保存。使用时，用甲醇逐级稀释成α，β，γ-六溴环十二烷浓度分别为1、5、10、20、50、100、200 μg/L的混合标准工作溶液，于4℃下保存，现用现配。

1.4 样品处理

将食品接触材料样品剪成5 mm×5 mm以下的小块，用液氮冷冻研磨机磨成粉末。称取0.5 g粉末样品(精确至0.001 g)，置于25 mL具塞离心管中，以15 mL丙酮为提取溶剂，超声提取25 min，提取液以不低于5 000 r/min的速率离心10 min，取上清液用旋转蒸发仪浓缩至近2 mL，氮气缓慢吹至近干，加入1 mL正己烷溶解残渣，通过预先依次用10 mL二氯甲烷－正己烷(2∶3)混合液和10 mL二氯甲烷活化，10 mL正己烷平衡的ENVI－CarbⅡ/PSA固相萃取柱，用1 mL二氯甲烷－正己烷(2∶3)混合液淋洗，再用5 mL二氯甲烷－正己烷(2∶3)混合液洗脱。洗脱液用氮气缓慢吹干后，准确加入1 mL甲醇溶解残渣，经0.45 μm微孔滤膜过滤，供LC－MS/MS测定。

2 结果与讨论

2.1 色谱条件的优化

α，β，γ-六溴环十二烷3种非对映异构体的正辛醇/水分配系数(Kow)介于5.07～5.47之间，极性非常接近，色谱分离困难。本文分别考察了不同品牌的C18、C8、苯基柱对六溴环十二烷异构体化合物的分离效果。结果表明，采用Waters XBridge C18色谱柱时，α，β，γ-六溴环十二烷依次出峰，获得了最为理想的分离效果。分别比较了甲醇－水、乙腈－水、甲醇－乙腈－水混合溶剂流动相系统对色谱峰分离、峰形和信号响应的影响，结果表明，以甲醇－乙腈－水(41∶41∶18)为流动相，分离时间较短，且分离效果最佳，α-六溴环十二烷、β-六溴环十二烷、γ-六溴环十二烷之间的分离度分别为1.62和3.08。进一步考察了流速的影响，结果表明，在0.30 mL/min流速条件下，α，β，γ-六溴环十二烷的分离效果、分析时间、质谱响应值以及色谱柱的柱压比较理想，且具有较小的色谱峰展宽(见表2)。

表2 不同流速下α，β，γ-六溴环十二烷的保留时间和分离度Table 2 Retention times and resolutions of α，β，γ-hexabromocyclododecane at different flow rates

2.2 质谱测定条件的选择

根据六溴环十二烷化合物的化学电离性质，选用ESI－作为离子化模式，采用流动注射泵连续进样方式进行质谱条件的优化，实验结果表明，六溴环十二烷在离子源ESI－电离方式下，可获得较高丰度的［M－H］－母离子。在确定母离子后，采用子离子扫描方式进行二级质谱分析(见图1)，选取丰度较强的主要碎片离子m/z 80.7和m/z 78.8分别作为定量离子和辅助定性离子。通过优化毛细管电压、一级锥孔电压、二级锥孔电压、射频透镜电压、碰撞能量、碰撞气流量等质谱参数，使六溴环十二烷的准分子离子与特征碎片离子产生的离子对强度达到最大，质谱分析参数见表1。

2.3 超声提取条件的优化

以超声提取率为指标，考察了正己烷、二氯甲烷、丙酮、甲醇、无水乙醇、乙腈等不同提取溶剂对六溴环十二烷提取效率的影响(见图2)。结果表明，丙酮的提取效果最佳，这符合丙酮对六溴环十二烷及样品基质有较好溶解性的特性。进一步考察了以丙酮为提取溶剂，不同超声提取时间(10～45 min)对六溴环十二烷提取效率的影响，结果显示超声提取25 min时的提取效果最佳(见图3)。

图1 六溴环十二烷的子离子扫描质谱图Fig.1 Daughter scan spectrum of hexabromocyclododecane

图2 不同提取溶剂的提取率Fig.2 Extraction recoveries of different extraction solvents

2.4 固相萃取净化条件的优化

食品接触材料样品基质复杂，如果样品提取液不进行净化，可能会影响待测化合物的定性和定量分析结果。分别考察了亲水亲脂柱(Oasis HLB)、石墨化碳黑柱(Supelclean Envi－Carb)、氨基柱(Sep－Pak NH2)、硅胶柱(Sep－Pak Silica)、弗罗里硅土柱(Sep－Pak Florisil)和石墨化碳黑/氨基复合柱(ENVICarbⅡ/PSA)对六溴环十二烷的净化效果。结果表明，ENVI－CarbⅡ/PSA的净化效果和回收率最优(见图4)。采用该柱为固相萃取柱，先用10 mL二氯甲烷－正己烷(2∶3)混合液和10 mL二氯甲烷活化固定相，并除去固定相中的杂质，再用10 mL正己烷平衡，创造适合上样的环境。考察了不同配比的二氯甲烷－正己烷混合液淋洗系统的洗脱效果。根据洗脱曲线，二氯甲烷－正己烷(2∶3)混合液可将六溴环十二烷完全洗脱下来，获得了最佳的回收率。进一步对洗脱体积进行了考察，结果表明，最初1 mL二氯甲烷－正己烷(2∶3)不会将六溴环十二烷洗脱下来，因此将其作为淋洗液;随后5 mL二氯甲烷－正己烷(2∶3)可将六溴环十二烷完全洗脱下来，将其作为洗脱液。

图3 不同超声时间下的提取率Fig.3 Extraction recoveries under various ultrasonic times

图4 不同固相萃取柱净化效果的比较(n=3)Fig.4 Comparison of clean-up effects of different SPE cartridges(n=3)

2.5 线性范围与定量下限

采用α-六溴环十二烷、β-六溴环十二烷和γ-六溴环十二烷标准品，以外标法定量，选择离子m/z 640.6/80.7定量。分别配制一系列标准工作溶液，在选定的色谱和质谱条件下进行测定，以定量离子峰面积(Y)对相应浓度(X，μg/L)绘制标准曲线。结果显示，在标准品质量浓度为20～500 μg/L范围内，α-六溴环十二烷、β-六溴环十二烷和γ-六溴环十二烷的线性方程分别为:Y=0.413 0X+0.426 1，r=0.998 2;Y=0.874 6X－2.525 9，r=0.993 7;Y=0.357 3X－2.392 8，r=0.990 5。以10倍信噪比计算，得到α-六溴环十二烷、β-六溴环十二烷和γ-六溴环十二烷的定量下限(LOQ)均为40.0 μg/kg。α，β，γ-六溴环十二烷的MRM色谱图见图5。

2.6 方法的回收率与精密度

图5 α，β，γ-六溴环十二烷的MRM色谱图Fig.5 MRM chromatogram of α，β，γhexabromocyclododecane

采用经测定不含有六溴环十二烷的食品接触材料样品，分别进行加标回收率和精密度实验，样品添加不同浓度的标准溶液，按本方法进行实验，用液相色谱－串联四极杆质谱进样测定，每个加标浓度平行测定6次。在低、中、高的3个加标水平下的平均回收率为86%～91%，相对标准偏差为1.9%～4.7%(见表3)。

表3 回收率与精密度实验结果Table 3 Results of recovery and precision tests

2.7 实际样品的测定

应用本方法对高分子类食品接触材料样品共10件进行分析，结果均未检出六溴环十二烷。

3 结论

本文采用超声提取、固相萃取、液相色谱－串联四极杆质谱等技术，研究建立了高分子类食品接触材料中六溴环十二烷的分析测定方法，方法准确、快速、灵敏、重现性好，可用于与食品接触的高分子材料中六溴环十二烷的实际检验工作。

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［3］ Regulation(EC)No.1907/2006 of the European Parliament and of the Council of 18 December 2006．Concerning the Registration，Evaluation，Authorisation and Restriction of Chemicals(REACH)，Establishing a European Chemicals A-gency，Amending Directive 1999/45/EC and Repealing Council Regulation(EEC)No 793/93 and Commission Regulation(EC)No 1488/94 as well as Council Directive 76/769/EEC and Commission Directives 91/155/EEC，93/67/EEC，93/105/EC and 2000/21/EC．

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