固相萃取/气相色谱-质谱法测定塑料玩具中6种间苯二甲酸酯

李长于，胡 丹，杨 凯，吴智慧，廖上富

(浙江方圆检测集团股份有限公司，浙江 杭州 310018)

为提高产品的可塑性和柔韧性，厂家在塑料玩具的生产过程中经常会加入增塑剂。其中，邻苯二甲酸酯类(Phthalate esters，PAEs)增塑剂应用最广泛，但这类物质作为一种环境内分泌干扰物对人体生殖系统影响很大，所以该类物质在产品中的用量受到国内外标准法规的严格监管。国家强制性标准GB 6675.1-2014《玩具安全 第1部分：基本规范》[1]对玩具中6种邻苯二甲酸酯给出了限量，要求邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸丁基苄基酯(BBP)和邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)的总含量≤0.1%，邻苯二甲酸二正辛酯(DNOP)、邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)和邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP)的总含量≤0.1%。间苯二甲酸酯是一种结构与邻苯二甲酸酯相似的化合物，作为化工原料主要用于涂料、油漆、塑料及食品接触材料中。间苯二甲酸酯类物质作为一类环境激素类物质，对人体可能具有致癌、致畸、致突变的作用，国家强制性标准GB 9685-2008《食品容器、包装材料用添加剂使用卫生标准》[2]中规定间苯二甲酸二甲酯的特定迁移量为0.05 mg/kg。儿童成长过程中，由于经常接触塑料玩具，所以有必要对该类产品中的间苯二甲酸酯进行检测。

目前，我国对塑料玩具制品中的间苯二甲酸酯无相关国家检测标准，相关文献报道亦极少，且多集中于对塑料包装中间苯二甲酸二甲酯[3]、间苯二甲酸二正辛酯[4]的研究。现有文献对邻苯二甲酸酯的提取方法主要采用索氏提取[5]、超声提取[6]、超临界流体提取[7]、快速溶剂提取[8]、微波提取[9]等，检测手段主要有气相色谱法[10]、液相色谱法[11]、气相色谱-质谱法[12]、气相色谱-质谱/质谱法[13]及液相色谱-质谱法[14-16]。鉴于间苯二甲酸酯和邻苯二甲酸酯的相似性，本文采用超声萃取技术对塑料玩具中6种间苯二甲酸酯进行提取，甲醇沉淀基质，固相萃取柱净化样品，最后经气相色谱-质谱法进行分析，建立了一种同时测定塑料玩具中6种间苯二甲酸酯的方法，并成功用于实际样品分析。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

气相色谱-质谱联用仪(7890A GC/5975C MSD)，配有Chemstation 数据处理系统(美国Agilent公司)；SK5210HP型超声波清洗器(上海科导超声仪器有限公司)；HGC-24A型氮吹仪(天津恒奥科技发展有限公司)。

间苯二甲酸二甲酯、间苯二甲酸二烯丙酯、间苯二甲酸二(2-乙基)己酯标准品(纯度均大于98%，日本TCI公司)；间苯二甲酸二乙酯、间苯二甲酸二苯酯、间苯二甲酸二正辛酯(纯度均大于96%，德国Dr.Ehrenstorfer 公司)；乙酸乙酯(色谱纯，美国Tedia公司)；HLB固相萃取柱(500 mg/6 mL，美国Waters公司)。

1.2 标准溶液的配制

6种标准储备溶液的配制：分别称取6种间苯二甲酸酯标准物质各10 mg于10 mL容量瓶中，用乙酸乙酯溶解定容至刻度，配制成质量浓度为1 000 mg/L的标准储备溶液。使用前以乙酸乙酯稀释至所需浓度。

1.3 色谱条件

色谱柱：HP-5MS毛细管色谱柱(30 m×250 μm×0.25 μm)；载气：氦气，纯度≥99.999%；进样口温度：280 ℃；柱温条件：60 ℃保持1 min，以20 ℃/min升温至220 ℃，保持1 min，再以30 ℃/min升温至280 ℃，保持8 min；流速：1.0 mL/min；进样方式：分流，分流比10∶1；进样体积：1 μL。

1.4 质谱条件

电离方式为电子轰击电离源(EI)；离子源温度为230 ℃；四极杆温度为150 ℃；测定模式为全扫描(Full scan)和选择离子监测(SIM)，质量扫描范围为50～550 amu。

1.5 样品前处理

称取混合均匀的样品0.1 g于玻璃比色管中，加入5 mL乙酸乙酯，40 ℃下超声35 min至样品完全溶解，然后加入10 mL甲醇，超声20 min，使塑料基质完全沉淀。将上层溶液转移至离心管中，以10 000 r/min 离心5 min，上清液待净化。

将待净化液全部过HLB固相萃取柱(预先用5 mL甲醇活化柱子)，以10 mL甲醇缓慢洗脱，收集全部过柱液，用氮吹仪在40 ℃下吹至近干，加入1.0 mL乙酸乙酯涡旋复溶，过0.22 μm有机滤膜后上机测定。

1.6 阳性样品的制备

称取不含6种目标物的阴性塑料样品于烧杯中，加入有机溶剂(PVC材质塑料用四氢呋喃溶解，ABS材质塑料用丙酮溶解)超声至样品完全溶解。向烧杯中加入一定量的间苯二甲酸酯标准溶液，超声并搅拌均匀，将其倒入玻璃表面皿中，待溶剂全部挥发干后，得到实验室制备的阳性样品。

2 结果与讨论

2.1 色谱-质谱条件的优化

根据文献资料[3-4]可知，间苯二甲酸酯类物质与邻苯二甲酸酯类物质类似，可在非极性毛细管色谱柱上得到较好分离。本实验采用HP-5MS非极性毛细管色谱柱对目标物进行分离，然后通过全扫描和选择离子监测(SIM)模式进行测定，选择丰度高、干扰低的特征离子为定量离子，丰度较高、干扰较低的2个特征离子作为定性离子。6种间苯二甲酸酯的SIM离子见表1，标准溶液(5 mg/L)的总离子流色谱图如图1所示。

表1 6种间苯二甲酸酯的保留时间与SIM离子

*quantitative ion

图1 6种间苯二甲酸酯的总离子流色谱图

2.2 提取溶剂的优化

根据目标化合物的结构和性质，考察了丙酮、二氯甲烷、正己烷、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、乙腈、四氢呋喃和甲苯9种有机溶剂对实验室制备阳性样品中6种间苯二甲酸酯的提取效果。结果显示：对于PVC材质的阳性样品，甲醇、乙醇、乙腈和正己烷的溶解性最差，样品经超声提取后未能溶解；甲苯次之，样品部分溶解；二氯甲烷、四氢呋喃、丙酮和乙酸乙酯的溶解性最好，样品经超声后均能完全溶解，其中乙酸乙酯的提取效率最好，可能是由于样品经其他3种溶剂提取后，基体效应对目标物的响应影响更大。对于ABS材质的阳性样品，乙酸乙酯的提取效率最好。因此，最终确定最佳提取溶剂为乙酸乙酯。

2.3 提取时间的选择

以乙酸乙酯为提取溶剂，考察了不同超声时间(10、20、30、40、50 min)对实验室制备阳性样品的提取效果。结果表明，随着超声时间的增加，目标化合物的提取效率总体呈上升趋势，PVC材质样品中目标化合物的提取值在30 min达到最大，此后随着时间的延长反而有所下降，而ABS材质样品的最佳提取时间为40 min，此后随着时间的延长变化不大。考虑到目标化合物的提取效率及实验操作的统一性等因素，最终确定超声时间为35 min。

2.4 提取温度的选择

以乙酸乙酯为提取溶剂，提取时间为35 min，考察了不同超声温度(30、35、40、45、50、55 ℃)对实验室制备阳性样品的提取效果。结果表明，随着超声温度的增加，目标化合物的提取效率无明显变化，且30 ℃时的提取效果能够达到要求。考虑到样品的多样性和实验效率，最终确定超声提取温度为40 ℃。

2.5 固相萃取柱的净化效果

采用实验室制备的阳性样品，比较了弗罗里硅土(Florisil)、硅胶(Si)、C18和HLB 4种固相萃取柱对提取液的净化效果。结果显示，对于PVC材质和ABS材质的塑料玩具，HLB柱的总体净化效果最好，可能是由于HLB柱的填料为亲水亲脂的二乙烯苯-N-乙烯基吡咯烷酮聚合物，其兼容性最好，因此确定采用HLB固相萃取柱净化。

2.6 基质效应的评价

塑料玩具的基体主要为大分子聚合物，还含有色素、稳定剂和抗氧剂等物质，基质复杂，检测过程中会存在基质效应(Matrix effect，ME)，从而对方法的灵敏度有影响。将空白样品按优化方法处理后配制基质匹配标准溶液，同时以纯溶剂乙酸乙酯配制相同浓度的标准溶液，按公式ME=(基质匹配标准溶液中目标物的响应值/纯溶剂中相应目标物的响应值-1)×100%计算，进行基质效应评价。结果表明，对于PVC材质和ABS材质的玩具，6种目标物的ME均大于20%，说明存在基质增强效应。为保证定量结果的准确性，实验采用基质匹配标准溶液对化合物含量进行校正。

2.7 方法学验证

以空白样品提取液配制不同质量浓度(0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0 mg/L)的混合标准溶液，按优化的实验条件进行测定，通过外标法，以6种间苯二甲酸酯的定量离子峰面积(y)对其质量浓度(x，mg/L)进行线性回归。结果显示，在0.1～5.0 mg/L范围内所得峰面积与质量浓度的线性关系良好，相关系数(r2)均大于0.995。

称取0.1 g空白样品于玻璃比色管中，按1.0、5.0、10 mg/kg 3个水平进行加标实验，每个加标水平做6个平行样，然后按照本方法进行测定。表2结果显示，6种间苯二甲酸酯的加标回收率为87.3%～116%，相对标准偏差(RSD)为1.5%～9.5%；以3倍信噪比(S/N=3)得方法检出限为0.22～0.60 mg/kg，以10倍信噪比(S/N=10)得方法定量下限为0.73～1.98 mg/kg，能够满足分析要求。

表2 6种间苯二甲酸酯的线性方程、回收率、相对标准偏差(RSD)、检出限(LOD)与定量下限(LOQ)

图2 阳性样品的色谱图

2.8 实际样品的检测

将本方法应用于日常委托及政府抽检的100批次塑料玩具样品的检测(该100批次样品的常检项目为邻苯二甲酸酯，其中ABS材质80批，PVC材质20批)，根据保留时间和特征离子比率定性，外标法定量。结果显示，有2批PVC材质玩具的电线皮部件检出间苯二甲酸二(2-乙基)己酯，其中红色电线皮中的含量为253 mg/kg，黑色电线皮中的含量为236 mg/kg，说明市售玩具产品中有添加间苯二甲酸酯的行为，应引起重视。图2为阳性样品的选择离子流色谱图。

3 结 论

本文采用超声提取法，利用乙酸乙酯对塑料玩具中的间苯二甲酸酯类物质进行提取，待样品完全溶解后，加入甲醇沉淀塑料基质大分子，然后通过固相萃取柱净化，氮吹浓缩后上机测试。该方法前处理简便快捷，所需设备及试剂较少，准确度高，检出限低，具有较高的实用价值，可应用于大批量塑料玩具样品的检测。