基于GC/MS联用的六种邻苯二甲酸酯类塑化剂检测探讨

周文清+赵万莹

摘要： 邻苯二甲酸酯类作为塑化剂中的重要组成，其广泛存在于玩具、塑料包装、壁纸、食品外包装盒、医用血袋、个人护理等多种产品之中，然而有研究表明其对人体生殖发育及神经系统发育有一定的影响。本文结合PAEs 的毒性，就烟草盒包装纸中的邻苯二甲酸酯类塑化剂提出一种气相色谱-质谱联用检测方法（GC/MS），通过检测发现，在检出的质量样品中主要包括DIBP，DBP和DEHP等塑化剂，该方法适用于检测纸质包装盒中6种PAEs含量，并能够适应大规模样品的快速分析要求。

Abstract： As an important component of phthalate plasticizer， phthalate widely exists in toys， plastic packaging， wallpaper， food packaging box， medical blood bag， personal care and other products. However， studies have indicated that it has a certain effect on the development of the human body and the nervous system. According to the toxicity of PAEs， the GC/MS detection method for the phthalate plasticizer in packing paper of tobacco box is proposed. Through the detection， it is found that the quality samples mainly include DIBP， DBP， DEHP and other plasticizer. This method can be used to detect the content of 6 kinds of PAEs in the paper packaging box， and can adapt to the requirement of the rapid analysis of large scale samples.

关键词： 气相色谱/质谱；塑化剂；邻苯二甲酸酯类；纸质包装盒

Key words： gas chromatography/ spectrometry；plasticizer；phthalate；paper packing box

中图分类号：R122.1+1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）29-0122-03

0 引言

邻苯二甲酸酯类作为塑化剂的重要组成，其广泛存在于塑料、包装纸张、医用血袋、个人护理等多种产品之中，然而有研究表明其对人体生殖发育及神经系统发育有一定的影响。近年来，各个行业加强对塑化剂的检测，结合PAEs的毒性，就烟草合包装纸中的邻苯二甲酸酯类塑化剂提出一种气相色谱-质谱联用检测方法（GC/MS），通过检测发现，在检出的质量样品中主要包括DIBP，DBP和DEHP等塑化剂，同时在纸质包装盒中的含量都低于100mg/kg，个别品种的样品稍高，达到300mg/kg。该方法适用于检测纸质包装盒中76种PAEs含量，并能够适应大规模样品的快速分析要求。

1 塑化剂概述

1.1 塑化剂及结构

塑化剂，又被称为增塑剂，是一类常用的高分子材料助剂，可增加塑料的柔韧性和强度，被广泛用于塑料制品、化妆品、清洁剂、混凝土以及水泥等材料中。塑化剂的种类繁多，多达百余种。随着聚氯乙烯的工业化生产，邻苯二甲酸酯（PAEs）类塑化剂得到了广泛的应用，成为最常用的一类塑化剂，约占塑化剂总量的80%左右。

PAEs类塑化剂具有很好的防水性和防油性。该类化合物常温下为无色粘稠的油状液体，水溶性差，易溶于甲醇、乙醇以及乙醚等有机溶剂，常温下蒸汽压较低，不易挥发。PAEs用作塑料增塑剂时，一般是指邻苯二甲酸与含有 1～15个碳的醇形成的酯。PAEs通常是由萘和邻二甲苯氧化生成邻苯二甲酸酐，然后再与不同的醇酯化形成相应的酯或酯的混合化合物。PAEs的基本结构通式见图1。

1.2 PAEs毒性

①生殖发育毒性。

低分子量PAEs：有资料显示，DEHP几乎不会对绒猴造成影响，但DEHP对雄鼠存在很大的影响，具体表现在使雄鼠睾丸萎缩，睾丸组织病理改变，精子量减少，睾酮水平异常，研究法发现DEHP对雄鼠的精子具有巨大不利影响，能够严重影响大鼠成年后性行为。Lee等用含DBP的饲料喂养雌性小鼠，直到小鼠长成可以生育的大雌鼠，检查大雌鼠发现这些被含DBP的饲料喂养大的雌鼠乳腺存在明显缺陷，且生殖细胞比正常长大的雌鼠要少，同时这些大雌鼠生育的幼鼠也存在一定缺陷，比如肛门生殖器较正常幼鼠短等。基于此为了有效控制生殖发育毒性，有关部门对上述两种PAEs制定的TDI（人体每日耐受摄入量）进行了规定，分别是0.05以及0.01（mg/（kgd）），在该范围内毒性对幼鼠的生殖毒性作用明显，但几乎不会对大鼠产生生殖毒性作用。

长久以来很多相关学者都在进行有关PAEs毒性的人群流行病学研究。Swan，Marsee等研究发现影响肛门生殖器距离的因素有很多，比如邻苯二甲酸丁苄酯（BBzP）、邻苯二甲酸二乙酯（DEP）、母体尿液DBP、DEHP等，这些因素在男性试验体内一旦处于异常情况，就会影响到男性的生殖发育，这项研究对于推进流行病学具有重大意义，但同时我们也发现关于PAEs毒性的研究多集中在男性生殖发育方面，关于其对女性生殖发育影响的研究少之又少，并且仅有的关于PAEs毒性对女性生殖发育影响的研究也存在争议，Cobellis和Reddy等研究者认为PAEs毒性对女性生殖发育存在一定影响，而另有研究者认为PAEs毒性对女性生殖发育功能的影响较小，目前尚无定论。

②致癌性。

研究显示，某些PAEs可能会引起啮齿类动物肝脏过氧化物酶体的增生，增生可能体现在体积方面，也可能体现在数量方面，最终可导致肝癌PAEs对肝脏致癌过程与过氧化物酶增殖物激活受体（PPARalpha）的调节相关，但目前与此相关的研究还不是很多，并不能肯定PAEs一定会致癌。

③其他毒性。

除了上述PAEs的毒性之外，PAEs存在于生物体神经系统中存在一些弊端，比如可能会削弱大鼠可逆记忆，为了验证该结果是否正确，相关专家在啮齿类动物身上做了很多试验，但结果发现每个物种表现的差异很大，总体而言动物实验显示DEHP的急性毒性较低，截至目前，人群中也没有发现因摄入邻苯二甲酸酯类物质而出现急性中毒症状的患者。有研究发现，PAEs可能会对儿童神经系统存在一定不利影响，同时还可能会增加儿童哮喘发病率等。

2 材料与方法

2.1 实验材料和仪器

本文抽样选择来自2014年食品与药品监督总局接收的委托检测的食品样品外包装盒1200个。

实验仪器选择Agilent7890A/5975C气 相 色 谱/质 谱 联 用 仪（美 国Agilent公 司）；CP224S电 子 天 平；昆山舒美KQ-700DB台式数控超声波清洗器。

2.2 实验方法

以正己烷为溶剂，配制浓度为10mg/mL的IS溶液。

取一定量裁剪后的样品称量，精确至0.1mg，并用剪刀将样品剪成不大于0.5cm×0.5cm的碎片，将碎片置于100mL具塞三角瓶中；加入20mL水，浸润20min；然后加入20mL无水乙醇和50μLIS溶液，超声萃取30min；静置，待萃取液冷却至室温后，取2mL上层清液置于25mL具塞三角瓶中，加入5mL正己烷，在振荡器上以200r/min的转速振荡10min，静置，取上清液进行GC/MS分析。

采用内标法定量。

3 实验结果分析

3.1 不同裁剪尺寸对萃取效率的影响

为了增加萃取溶剂与样品的接触面积，采取将待测纸样品剪碎的预处理方法，结果（表1）表明：对样品进行裁剪处理可以显著提高待测样品中PAEs的萃取效率，且裁切尺寸越小，萃取效率越高，综合考虑萃取效率及操作的方便性，实验选取不大于0.5cm ×0.5cm的裁剪尺寸。

3.2 不同萃取溶剂选择

采用不同的萃取溶剂萃取PAEs结果存在一定差异，采用异丙醇直接超声萃取时，有机溶剂能够直接萃取复合印刷类型纸，但效率不高；对不含油脂固体样品萃取前先加一定量的水浸润样品，如此能够将复合印刷类包装纸层与层之间分离，大大提高萃取效率，且萃取质量更佳。结果表明：本萃取体系的PAEs萃取效率比单纯采用有机溶剂直接萃取提高了10%～20%；乙醇和异丙醇2种有机溶剂对PAEs的萃取效率基本无差异，考虑到安全性和成本，实验选取乙醇作为萃取用有机溶剂。

实验发现，乙醇能够将附着在包装纸上的油墨中的颜料萃取下来，但由于部分样品的萃取液会出现浑浊状态，不利于测定，为此应采取有效措施处理浑浊的萃取液，常用的措施是采取有机滤膜过滤除杂，但这种方式只能澄清萃取液，无法消除颜色。而颜料可能会对GC/MS系统造成一些伤害，影响到最终的测定结果的准确度和公信力。为解决上述问题，实验将不同体积的正己烷加入到2mL水/乙醇的超声萃取溶液中，通过液液萃取将PAEs从水/乙醇中萃取到有机相中，从而实现对萃取液的净化除杂作用，得到的正己烷层澄清、无色，水相层浑浊或有一定的颜色。具体不同体积正己烷的萃取回收率如表2所示。

3.3 检测方法的选择及优化

PAEs的分离检测可选用气相色谱（配FID检测器）和GC/MS两种方法，但由于FID检测器无法检测成分的结构信息，只能依靠保留时间定性，很容易造成假阳性，但GC/MS检测方法不存在上述问题，它能够给出定性信息，具有更强的选择性，因此本实验采用的就是这种检测方法。实验参考GB/T21911—2008的方法，选用HP-5MS作为分离分析用色谱柱，但在程序升温时，延长了280℃下的保持时间，以便将一些高沸点的杂质赶出色谱柱。PAEs标准溶液及实际样品溶液的总离子流色谱图（TIC）分别见图2和图3。

3.4 样品结果测定

采用本方法一共检测了一千二百个外包装纸盒样品的PAEs含量，结果显示：18种PAEs中只检测出了三种，即DIBP、DBP、DEHP，其余15种都没有被检测出来；只有较少的样品（约95.7%）检测出了PAEs，98.9%的检出数据在100mg/kg以下，即使是含量比较的高的少数样品，其最高含量也没有超过300mg/kg，这说明在卷烟行业中PAEs类增塑剂的使用是符合要求的。

4 结语

把外包装纸盒剪碎，然后将其用水浸润，加入乙醇和内标物，超声提取后，提取液经正己烷液液萃取，建立了纸张中6种PAEs的GC/MS同时测定方法。该方法不仅将复合印刷类型的纸张中PAEs的萃取效率提高了，还把大部分油墨杂质留在水相中，色谱杂峰较少；方法的回收率在86.3%～109.8%之间，相对标准偏差（RSD）<10.0%。该法可用于复合印刷的外包装纸中PAEs含量的检测。

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