高效液相色谱-高分辨质谱法快速筛查食品塑料包装袋中的5种苯并三唑类紫外吸收剂

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(1. 北京市理化分析测试中心，有机材料检测技术与质量评价北京市重点实验室，北京 100089；2.北京市食品安全分析测试工程技术研究中心，北京 100089)

高效液相色谱-高分辨质谱法快速筛查食品塑料包装袋中的5种苯并三唑类紫外吸收剂

勾新磊1黄雯雯1赵新颖1,2高峡1,2张梅1,2刘伟丽1, 2*

(1. 北京市理化分析测试中心，有机材料检测技术与质量评价北京市重点实验室，北京 100089；2.北京市食品安全分析测试工程技术研究中心，北京 100089)

建立了高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱法快速筛查食品塑料包装袋中5种苯并三唑类紫外吸收剂的检测方法。样品使用甲醇-二氯甲烷混合溶剂超声萃取。用 Waters ACQUITY UPLC BEH C18(100×2.1 mm，1.7 μm)色谱柱分离，甲醇和0.1 %(v/v)甲酸水溶液为流动相进行梯度洗脱，通过高分辨质谱的全扫描/实时二级质谱扫描(Full Scan /ddMS2)模式进行检测，得到准确的母离子质量数和准确的碎片离子信息，构建了5种苯并三唑类化合物的筛查数据库，并进行定性定量分析。结果表明，5种目标物在1.0～100.0 μg/L 范围内线性关系良好，线性相关系数(R2)均大于0.994；定量限为0.5～2.5 μg/kg；3个水平下的加标回收率为86.4%～97.5%，相对标准偏差为1.4%～7.2%。本方法简便、快速、可靠，专属性高，重现性良好，能满足食品塑料包装袋中5种苯并三唑类化合物的快速筛查与定量分析。

高效液相色谱 静电场轨道阱高分辨质谱 紫外吸收剂 苯并三唑类化合物 食品塑料包装袋

苯并三唑类化合物(Benzotriazoles，BZTs)作为一种常用的紫外吸收剂，广泛用于食品接触类塑料制品中。此类化合物吸收 280～410 nm 范围的紫外线，将光能以热能的形式释放出来，从而能够减少塑料制品的光降解和老化，延长其使用寿命[1，2]。近年来研究表明，苯并三唑类化合物具有一定的生理毒性，能引起皮肤过敏甚至皮炎，且具有生物蓄积性，影响生物体的长度和重量[3]。此类物质还具有类似雌性激素的作用，能导致甲状腺系统和脂肪酸代谢失衡[4]。由于直接接触食品，塑料包装制品中残留的苯并三唑类化合物很可能会迁移到食品中，造成二次污染[5，6]。

目前，苯并三唑类化合物的检测方法主要有液相色谱法(LC)[7，8]、气相色谱-质谱联用法(GC-MS)[9-12]、液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)[13，14]等。这些方法的灵敏度和特异性较好，但分辨率和准确度较低，仅适合对有标准品的化合物进行定性和定量分析，且易出现假阳性结果。四级杆-静电轨道阱高分辨质谱是将四极杆与轨道阱(Obitrap)相结合，可提供母离子和碎片离子的精确质量数，从而能够准确的推算可能的分子式，同时二级甚至多级质谱可以提供更多的结构信息，使其具有很好的定性效果，且在很大程度上改善了高分辨质谱的定量效果。

本研究利用高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱快速筛查食品塑料包装袋中可能残留的5种苯并三唑类化合物成分，采用正离子模式进行测定，通过提取一级质谱的精确相对分子质量进行定量，提取二级质谱进行定性，利用基于母离子列表的数据依赖采集构建二级质谱库，保证了测定结果的准确性。本方法具有快速、准确、高选择性的特点，为食品塑料包装袋中苯并三唑类化合物的检测及安全评价提供科学依据和技术支持。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

Thermo Scientific Q Exactive 四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱系统，Dionex UltiMate 3000 高效液相色谱系统，Xcalibur和TraceFinder软件(美国赛默飞公司)；超声波清洗器(KQ6000V，昆山超声仪器有限公司)；Milli-Q 超纯水器(美国Millipore公司)

2-(2-羟基-5-甲基苯基) 苯并三唑(UV-P)、2-(2-羟基-3,5-二枯基苯基) 苯并三唑(UV-234)、2-(2-羟基-3,5-二叔丁基苯基) -5-氯苯并三唑(UV-327)、2-(2-羟基-3,5-二叔戊基苯基) 苯并三唑(UV-328)、2-(2-羟基-5-叔辛基苯基) 苯并三唑(UV-329)(纯度大于98%) 上海安谱实验科技股份有限公司；甲醇、乙酸乙酯、二氯甲烷、丙酮(色谱纯) 美国Fisher公司。

1.2 标准溶液配制

分别准确称取适量上述标准品，用甲醇-二氯甲烷(1∶1，v/v，下同)溶解定容，制得质量浓度均为1000 mg/L的单标储备液。准确移取各标准储备液，混于100 mL 容量瓶中，甲醇-二氯甲烷定容，配制成不同浓度的混合对照品储备液。所有标准溶液均在4 ℃下保存。

1.3 样品处理

食品塑料包装袋用去离子水洗净自然晾干后，剪成面积小于5 mm×5 mm 的碎片。准确称取0.2 g，置于100 mL 具塞锥形瓶中，用50 mL 甲醇-二氯甲烷于40 ℃超声提取40min，将提取液转移至鸡心瓶中，在50 ℃减压浓缩至干，以 1mL甲醇-二氯甲烷溶解残渣。

1.4 色谱和质谱条件

色谱柱：Waters Xbridge BEH C18(100×2.1 mm，2.5 μm)；流动相：A为0.1%(v/v)甲酸水溶液，B为甲醇溶液。流速0.3 mL/min，柱温35 ℃。梯度洗脱程序为0～4 min，95%～99% B；4～6 min，99%B；6～7 min，99%～95% B；7～12 min，95% B。

质谱条件：采用 HESI 离子化方式；毛细管电压3.2kV；毛细管温度320℃；加热器温度200℃；鞘气35psi，辅助气8psi；扫描模式为Full Scan/ddMS2，采集范围为100～500 m/z，正离子采集模式；分辨率采用MS Full Scan 70000 FWHM，MS/MS 17500 FWHM，NCE 为45 eV。

2 结果与分析

2.1 色谱条件的优化

考察了甲醇-水、甲醇-0.1%(v/v)甲酸水溶液、乙腈-0.1%(v/v)甲酸水溶液作为流动相体系对目标化合物分离效果的影响。结果表明，以甲醇为有机相时，各待测物响应强度稳定，且色谱峰形较好，而乙腈为有机相时响应值明显降低。在流动相中加入甲酸，提高了目标化合物的离子化效率，获得了更高的灵敏度。缓冲体系进一步增加了系统稳定性，提高了苯并三唑类化合物各组分在色谱柱中的分析效率。基于以上结果，本方法选择了甲醇-0.1%(v/v)甲酸水溶液体系作为流动相。图1为5 种苯并三唑类化合物的提取离子流色谱图。

2.2 质谱条件的优化

分别取5 种苯并三唑类化合物的标准溶液，采用蠕动泵方式将其单独注入质谱的离子源分析，5 种分析物在正离子模式下产生强响应的[M +H]+峰，因此本研究采用正离子模式进行质谱全扫描确证，测定的高分辨精确质量数偏差小于3 ×10-6。由于Q Exactive 质谱仪是四极杆与Obitrap质谱串联，具有高分辨率和高灵敏度的特点，不同于以离子对为定量手段[15]的三重四极杆质谱，Q Exactive 质谱在Full Scan /ddMS2模式下能同时进行全扫描和全范围二级质谱扫描，以母离子为定量离子，具有很好的定量能力，并且大大简化了MS参数的优化，从而节省了样品分析前的准备时间，更加有助于样品的快速筛查和定量。同时选择二级子离子全扫描，采用自动触发二级质谱采集5种苯并三唑类化合物的二级质谱图，选择丰度相对较高的碎片离子作为定性离子，用于提高阳性样品准确定性。5 种苯并三唑类化合物的质谱参数如表1所示。

表1 5种苯并三唑类化合物的质谱参数

图1 5种苯并三唑类化合物提取离子流色谱图

2.3 提取条件的优化

分别考察了丙酮、乙酸乙酯、二氯甲烷、甲醇、甲醇-二氯甲烷混合溶液作为提取溶剂时，各个目标化合物的提取效果。结果表明，在250 μg/kg的加标水平下，丙酮作为提取溶剂，回收率均不足50%；乙酸乙酯作为洗脱溶剂，回收率均在79.6%～87.5%之间；二氯甲烷和甲醇分别作为提取溶剂，回收率均在88.4%～99.6%之间。甲醇对UV-P和UV-329极性较强的待测物的提取效果较好，二氯甲烷则对UV-234、UV-327、UV-328极性较弱的待测物的提取效果更佳。因此，选择甲醇和二氯甲烷混合溶剂作为洗脱溶剂，在体积比为1:1时，5种苯并三唑类化合物的回收率最佳，在94.1%～96.7%之间，不同提取溶剂的回收率见图2。

实验进一步考察了提取时间对提取效率的影响。超声提取40 min后，目标化合物的回收率并没有明显提高，考虑到分析效率，本方法确定超声提取时间为40 min。

2.4 快速定性筛查条件及质谱数据库的建立

对5种苯并三唑类化合物采用所建立的质谱条件进行一级、二级质谱数据采集，利用TraceFinder软件对所采集到的质谱数据建立高分辨质谱数据库。构建5 种苯并三唑类化合物列表，设置相应的检索参数，如保留时间、相对分子质量偏差、二级质谱匹配度等。软件会计算实际样品和理论标准品之间的分子离子的精确相对分子质量偏差、同位素分布匹配度、同位素比例和保留时间偏差。在实际样品分析时，可通过与所建质谱数据库中一级、二级质谱的精确质量数和质谱图进行比较，在不使用标准品的情况下即可实现样品中目标物的快速筛查和定性确认，节约了检验成本。而且一级、二级全扫描模式下采集的质谱数据可以根据检测需求反复调用，可初步判断随时出现的非目标化合物的相对分子质量，从而进一步提高目标物定性的准确性。采用此分析方法对样品进行检测，可以消除复杂基质样品中的基质干扰，一级、二级质谱的精确质量数显著提高了定性和定量残留分析结果的准确性。

2.5 线性范围与定量限

以基质匹配的方法绘制标准曲线，以空白样品的甲醇-二氯甲烷定容液作为标准溶液的稀释溶液，精确配制1.0～100.0 μg/L 的5种苯并三唑类化合物的系列混合标准工作溶液，在选定的色谱条件和质谱条件下进行测定。5种苯并三唑类化合物的在1.0～100.0 μg/L 范围内呈现良好的线性关系，线性相关系数均大于0. 994。

QExactive 属高分辨精确质量数质谱，其提取的准分子离子色谱图无基线噪音，因此无法采用传统S/N 计算方法定义测定方法定量下限(LOQ)。本方法对空白样品添加不同水平分析物进行检测，测得仪器的最低定量浓度，结果如表2所示。

表2 5种BZTs的线性方程、相关系数和定量限

2.6 加标回收率和精密度

在空白样品中分别添加不同浓度的标准溶液，进行添加回收率和精密度实验。在 25.0、50.0、250.0 μg/kg的添加水平下，每个添加浓度平行测定 6 次。结果如表3所示，不同浓度水平下，各待测物的平均回收率为86.4% ～ 97.5%，相对标准偏差为1.4% ～ 7.2% ，能满足5种苯并三唑类化合物的测定要求。

表3 回收率和精密度检测结果

2.7 样品分析

利用本方法对食品塑料包装袋共10个样品进行检测。结果表明，样品中上述5种苯并三唑类化合物均低于方法定量限。

3 结论

利用高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱对食品塑料包装袋中5种苯并三唑类化合物进行检测，以精确相对分子质量和二级质谱图为基础，构建了5种苯并三唑类化合物数据库，可在12 min 内完成筛查和定量，大大提高了检测效率。本方法简便、快速、可靠，专属性高，重现性良好，能满足食品塑料包装袋中5种苯并三唑类化合物的快速筛查与定量分析。

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2017-01-22

勾新磊，男，1983年出生，助理研究员，从事色谱质谱分析，E-mail: 817411@163.com。

刘伟丽，E-mail: liuweili@iccas.ac.cn。

信息简讯

宝德公司全自动原子荧光光度计和流动注射分析仪通过鉴定

日前，北京宝德仪器有限公司的全自动原子荧光光度计和全自动流动注射分析仪通过中国分析测试协会组织的鉴定会。专家组组长为清华大学张新荣教授。

BDFIA-8000全自动流动注射分析仪采用小型化、一体机设计，实现了16个通道可同时工作，提高了检测的效率;通道间无共用装置，通过WLAN通讯接口，可实现多通道、多地点布控，实时采集数据;蠕动泵采用自行设计加工的整体金属压块，无需调节蠕动泵压块，使仪器的操作更加趋近于“智能化”;采用集成光路设计，光路的准直性好，减少了杂散光等影响;采用程序控制的电加热模块，温度控制精准便捷，采用程序控制紫外消解装置，嵌入式软件可自动在线更新。BAF-2000/3000/4000全自动原子荧光光度计研发了倾斜式光学系统、在强酸强碱环境下自动进样器进样针液面探测装置、汞空心阴极灯自动起辉和扣漂移装置、双进样系统、免调光且即插即用的空心阴极灯固定装置。在国内外首次研发了用于原子荧光光度计的全自动在线快速标准加入方法和装置和全自动在线氢化物发生-快速标准加入方法和装置，实现了四通道同时测定，提高了该产品的检测效率;空心阴极灯即插即用，原子化器高度无需调节，注射泵进样和蠕动泵进样自动切换，总量测量和形态测量自动切换。(宝德)

Rapidscreeninganddetectionoffivebenzotriazoleultravioletstabilizersinfoodplasticpackingbagsbyhighperformanceliquidchromatography-orbitraphighresolutionmassspectrometry.

GouXinlei1,HuangWenwen1,ZhaoXinying1,2,GaoXia1,2,ZhangMei1,2,LiuWeili1,2*

(1.BeijingKeyLaboraloryofOrganicMaterialsTestingTechnologyamp;QualityEvaluation,BeijingCentreforPhysicalandChemicalAnalysis,Beijing100089,China; 2.BeijingEngineeringResearchCenterofFoodSafetyAnalysis,Beijing10089,China)

The sample was ultrasonic extracted with methanol/dichloromethane (1∶1, v/v). The separation was performed by water containing 0.1 % (v/v) formic acid and methanol as the mobile phases with gradient elution at a flow rate of 0.3 mL/min. Five benzotriazole ultraviolet stabilizers were screened qualitatively and determined quantitatively by full scan /ddMS2mode. The standard curves of five compounds showed good correlation coefficients (R2gt;0.994) in their concentration range of 1.0-100.0μg/l. The limits of quantitation for five benzotriazole ultraviolet stabilizers were in the range of 0.5-2.5 μg/kg. The mean recoveries at three spiked levels (low, middle and high) were 86.4%-97.5% with relative standard deviations of 1.4%-7.2%. This method is accurate, simple, rapid and feasible.

high performance liquid chromatography; quadrupole-electrostaticfield orbitrap high resolution mass spectrometry; benzotriazole; ultraviolet stabilizers; food plastic packing bags

北京市科学技术研究院创新工程Ⅲ-1(2015-178305)；北京市科学技术研究院萌芽计划(2015-02)。

10.3969/j.issn.1001-232x.2017.05.006