食品中16种邻苯二甲酸酯类塑化剂的GC-MS检测方法研究

褚 玥 梁德沛 孙远明,3 柳春红,3 刘 辉

(华南农业大学食品学院1，广州 510642)(广东省产品质量监督检验研究院顺德基地2，佛山 528300)(广东省食品质量安全重点实验室3，广州 510642)

刘辉，男，1980年出生，博士，食品科学与工程

邻苯二甲酸酯(Phthalate acid esters，PAEs)是塑料工业中普遍使用的一类化学物质，主要用作增塑剂和软化剂，可增大塑料的可塑性和韧性，提高塑料的强度。PAEs的某些种类还可用作农药载体、驱虫剂、化妆品、润滑剂和去污剂的生产原料。据统计2009年世界增塑剂产能约910万t，产量约710万t，其中PAEs增塑剂约占总产量的88%，近年来，由于塑料制品的广泛使用，该类化合物的产量也在逐年增加[1]。大量塑料制品废弃后其中所包含的PAEs必将被释放到周边环境，已有报道多个城市饮用水受到不同程度PAEs污染，主要来源于环境中废弃塑料制品PAEs的释放[2-3]。PAEs与塑料之间通过氢键和范德华力相联结，彼此保持独立的化学性质，由于结合不紧密，所以容易从塑料中挥发迁移至环境中。有研究报道，蔬菜对土壤中PAEs具有较强的吸收累积能力，不同蔬菜类型、不同地点、不同PAEs污染类型下蔬菜的累积量不同[4-5]，此外，PAEs与食品直接接触时，易迁移到食品中，污染食品[6]。目前，在大气、水体、土壤、生物乃至人体等自然和人类环境中普遍发现PAEs的存在，在全球主要工业国家环境中均已达到普遍检出的程度，已成为全球性最普遍的一类有机污染物，被称为第2个全球性“PCB污染物”[7]。中国国家环保总局和美国环保署(EPA)已将邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯等6种PAEs列为优先控制的有毒污染物。REACH法规亦将邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯列为高关注物质[8]。PAEs是脂溶性物质，一旦进入人体，便很快积蓄在脂肪组织里，不易排泄出去，富集人体内，从而导致人体内残留着高浓度的邻苯二甲酸酯[9]。研究表明，PAEs具有一定的急性毒性，生殖毒性，在体内长期累积有致癌、致突变等毒性，并具有一定的内雌激素活性[10-14]。

目前，PAEs的测定方法主要有气相色谱-质谱法和液相色谱-质谱法，大多数针对塑料制品、电子电器产品或环境样品、土壤栽培农作物中污染程度的测定，也有针对食品中PAEs迁移量检测的报道[15]。但是大多研究都只针对单一种类的食品，针对不同种类的食品中PAEs的检测，特别是对机制复杂、高油脂食品中PAEs的研究略有不足。本试验对不同类型的食品分别进行了研究，比较了不同萃取溶剂和萃取方法的检测结果，优化了样品分离、净化方法及测定条件，建立了同时测定16种PAEs的GC-MS方法。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

GCMS-QP2010Plus气相色谱-质谱联用仪：日本岛津公司；DM-5MS弹性石英毛细管(60 m×0.25 mm×0.25μm)色谱柱：美国J&W Scient if ic公司；GPC凝胶色谱仪：美国J2 scientific公司；N-1001DWA旋转蒸发仪：东京理化(上海)公司； PSA固相萃取小柱：DIKMA公司。16种邻苯二甲酸酯(PAEs)：Dr.Erenstorfer,Gremany公司；正己烷、乙酸乙酯、环己烷、二氯甲烷、乙腈(均为色谱纯)：TEDIA公司；氯化钠(AR)、无水硫酸钠(AR)、Florisil硅藻土(AR)等其余试剂：天津市大茂化学试剂厂。

1.2 标准曲线的配制

单标储备液：配制16类PAEs实验所用的单标储备液的质量浓度为4 000 mg/L，4 ℃冰箱中保存备用。混合标准系列溶液的制备：取一定量的4 000 mg/L的PAEs的单标储备液，用正己烷配成5.00 mg/L的混合标准溶液, 4℃冰箱中保存备用。取5.00 mg/L的混合标准溶液适量用正己烷分别稀释成质量浓度为20、100、500、1 000、2 000、5 000 μg/L的PAEs的标准列，4 ℃冰箱中保存备用。

1.3 样品前处理

1.3.1 不含油的水性样品

此类样品包括饮用水、果汁、功能饮料、可乐等饮料。准确移取样品5 mL，加至10 mL玻璃离心管中，准确加入正己烷2.0 mL，充分旋涡混合，20 ℃水浴超声萃取20 min，3 000 r/min离心10 min，取上清液进行GC-MS分析。

1.3.2 不含油的固体样品

称取5 g样品于50 mL具塞玻璃管中，加入25 mL的正己烷，漩涡混合1 min，20 ℃水浴超声萃取30 min。取上清液旋转蒸发至干，正己烷定容至2 mL，上机GC-MS检测。

1.3.3 GPC凝胶渗透色谱柱

柱分离度：玉米油与邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯的分离度>85%；流动相：乙酸乙酯：环己烷(1∶1)；流速：4.5 mL/min； 流出液收集时间：18～34 min。

1.3.4 乳制品

称取2 mL样品于10 mL玻璃离心管中，加入4 mL的正己烷，1 g氯化钠，充分漩涡混合， 20 ℃水浴超声萃取20 min，3 000 r/min离心，10 min，取上清液，氮吹浓缩至干，用乙酸乙酯：环己烷(体积比1∶1)定容至10 mL，漩涡混合2 min，经GPC凝胶渗透色谱装置净化，收集流出液(参考条件见1.3.3)，经氮吹干，正己烷定容至2 mL，进行GC-MS分析。

1.3.5 食用油

称取0.5 g(精确至0.1 mg)油脂类样品，加入50 mL具塞玻璃管中，加入正己烷25 mL，漩涡混合1 min， 20 ℃水浴超声萃取30 min，取上清液，旋转蒸发浓缩至干，用乙酸乙酯：环己烷(体积比1∶1)定容至10 mL，漩涡混合2 min，经GPC凝胶渗透色谱装置净化，收集流出液(参见1.3.3)，经氮吹干，正己烷定容至2 mL，进行GC-MS分析。

1.3.6 油脂类固体

称取0.5 g(精确至0.1 mg)油脂类样品，加入50 mL具塞玻璃管中，首先用25 mL正己烷提取1次，漩涡混合1 min，20 ℃水浴超声萃取30 min，静置分层，取上清液于茄型瓶中，再用25 mL正己烷二次提取，收集上清液，旋转蒸发至干，用乙酸乙酯：环己烷(体积比1∶1)定容至10 mL，漩涡混合2 min，经GPC凝胶渗透色谱装置净化，收集流出液(参见1.3.3)，经氮吹干，正己烷定容至2 mL，进行GC-MS分析。

1.4 GC-MS分析条件

样品采用选择离子检测模式(SIM)，分组检测见表1所示。

表1 SIM模式下PAEs质谱测定的保留时间和特征离子

电子轰击离子源(EI)，电子能量70 eV， 离子源温度230 ℃。进样口温度:280 ℃，不分流进样，进样量1 μL，载气为氦气，载气流速0.5 mL/min，碰撞气为氩气，柱初始温度120 ℃，保持1 min，以20 ℃/min升温至220 ℃，保持2 min, 以10 ℃/min升温至250 ℃，保持4 min，再以以20 ℃/min升温至310 ℃，保持10 min。接口温度： 310 ℃，溶剂延迟：3.5 min。

为避免样品中其他组份的干扰和提高灵敏度，采用GC-MS的选择离子检测(SIM)方式。在SIM模式下，检测器只检测选定的特征离子，在相同扫描周期内，用以检测每个离子的时间更长，因而比全扫描(SCAN)模式灵敏度高5～100倍，使采集的灵敏度和重现性达到最优。

2 结果与分析

2.1 前处理条件的优化

2.1.1 提取溶剂的选择

向样品(香肠)中加入16类PAEs的标准溶液500 μg/kg按1.3.3的步骤进行提取，比较了表2中所列溶剂的提取效果。

表2 不同提取溶剂的提取率

结果表明，提取效率：正己烷> 二氯甲烷>乙酸乙酯∶环己烷(1∶1)，其中，乙酸乙酯∶环己烷(1∶1)部分PAES如DEEP、DCHP回收率过高，溶剂带入本底过高，而二氯甲烷毒性较大。 综上，选用正己烷为提取溶剂。

2.1.2 萃取方法的选择

目前，针对含油脂类固体中PAEs的萃取方法可采用液-液萃取、柱层析分离、固相萃取以及固相微萃取等。试验向样品(香肠)中加入16类PAES的标准溶液，以正己烷作为提取溶剂，对比了PSA固相萃取法(玻璃萃取小柱500 mL/6 mL，依次加入5 mL丙酮、5 mL正己烷，弃去流出液，进行活化，油脂类样品提取液2 mL进样，流速控制在1 mL/min，收集流出液洗脱，再依次加入5 mL正己烷、5 mL 4%丙酮-正己烷，收集合并流出液，40 ℃氮吹至1 mL GCMS上机检测)；弗罗里硅土玻璃层析柱法[16]；GPC法按1.3.6进行，加标回收率如表3。

表3 不同萃取方法对16类PAEs的提取效果

结果表明，正己烷液液提取时，提取率：GPC>PSA-SPE>弗罗里硅土-SPE。其中，使用填料为PSA 的固相萃取小柱时，其去除脂肪酸和油脂的能力较好，对大部分PAES的提取效率较好，较GPC法操作方便，但是PSA-SPE对BMEP和BMPP的吸附作用过大，导致这2种PAES的提取效率过低。GPC法16类PAES的提取率在76.16%～115.16 %之间，萃取效果较好，且GPC去除脂肪能力较好。因而，本试验选用GPC法对样品进行萃取。

2.2 定性分析

根据本试验所确定的分析条件，将16种邻苯二甲酸酯类化合物混合标准溶液进样，以保留时间定性，分离效果见图1。

由图1可以看出，16种化合物能在22.5 min内有效地分开，峰型尖锐，对称性好，出峰附近都没干扰峰，各峰间隔适宜，是理想的色谱检测条件。

图1 16种邻苯二甲酸酯的总离子图

2.3 线性关系和检出限

在确定的色谱和质谱分析条件下对一系列标准工作溶液进行GC-MS分析，以定量离子的峰面积对被测组分的质量浓度进行回归分析。以大于3倍信噪计算检出限。标准曲线的线性范围、线性方程、相关系数和检出限见表4。由表4可知,16种邻苯二甲酸酯类物质在20 ～5 000 μg/L范围内线性关系良好，线性相关系数均大于0.999，16种邻苯二甲酸酯类物质在食品中的检出限为0.02 mg/kg。

表4 16种邻苯二甲酸酯类化合物标准曲线线性方程、相关系数及检出限

2.4 回收率与精密度

在碳酸饮料、水果、油类、乳制品、肉制品等混样中分别添加200、500、1 000 ng的邻苯二甲酸酯，平行3次，GC-MS检测，结果见表5。

由表5可见，当添加邻苯二甲酸酯类增塑剂浓度为0.40～2.00 mg/kg时，回收率为75%～115%之间，RSD为1.00%～10%，说明本方法准确可靠。

表5 肉类样品中16种邻苯二甲酸酯类化合物的加标回收率和相对标准偏差

注：1)邻苯二甲酸酯混合加标量为200 ng；2)邻苯二甲酸酯混合加标量为500 ng；3)邻苯二甲酸酯混合加标量为1 000 ng。

2.5 实际样品检测

本试验选用碳酸饮料、乳制品、非油脂类蔬菜水果、油脂类固体食品5类8种食品混样作为研究对象，样品经正己烷溶解、超声波辅助提取、GPC凝胶色谱法萃取浓缩富集等预处理后GC-MS分析，样品加标及其实际检测的色谱图见图2和图3，测定结果见表6。

表6 样品中PAEs的检测结果

注：ND表示未检测到。

检测结果表明，采集的食品样品中均有不同程度PAEs污染，检出的PAEs种类有DMP、DEP、DIBP、DBP和DEHP，其余11种PAEs未检出。8种食品混样中饮料类未检出PAEs，酒类中DIBP检出率最高；乳类和水果类中仅检出DEHP含量较高；而对于肉类、油类、水产类和蛋类等动物性食品DIBP、DBP、DEHP的污染程度较高，这是由于邻苯二甲酸酯是脂溶性的化合物，接触到油脂时易于从包装材料中溶出，转移到食品中。在被检出有PAEs的样品中，几乎都有DEHP，因为DEHP是塑料中主要的增塑剂，它的生产量和使用量都远高于其他的邻苯二甲酸酯类化合物。

图2 16种PAEs在肉类样品加标水平为2 mg/kg的色谱图

图3 肉类样品的气质色谱图

2.6 干扰的排除

试验中应避免使用塑料制品，试验前对试剂、试验用水、玻璃仪器等必须进行净化处理，所用的玻璃器皿需要用清洁剂清洗，再水洗、丙酮浸泡2 h，然后用重蒸的正己烷清洗2次，在200 ℃焙烘2 h；并且测定试剂空白，进行比较和扣除。

3 结论

本试验建立了气相色谱-质谱(GC-MS)法同时测定不同类别食品中16种邻苯二甲酸酯的分析方法，研究了不同类别食品的分离、净化方法，优化了色谱分离条件，通过提取特征离子进行检测和确证，消除了基质干扰，避免产生假阳性结果，同时对不同食品中PAEs的污染状况进行了初步评估。本方法系统、全面、准确、可靠，定量下限达0.02 mg/kg，可应用于各类食品中邻苯二甲酸酯类的测定，对于食品中邻苯二甲酸酯的污染监控检测具有十分重要的意义。

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