食品用纸包装中乙二醛和甲醛含量的同时测定

（国家食品软包装产品及设备质量监督检验中心（广东），广东潮州 521011）

0 引言

乙二醛是分子结构最简单的α-二羰基化合物[1]，因其能有效提高纸张的抗张强度及耐水性能而广泛应用于造纸工业中[2]。具有中等毒性，长期大量接触可能致癌、致突变[3]。纸包装中甲醛主要来源于造纸过程中加入的助剂及印刷过程中的胶黏剂和油墨残留[4]，是国际公认的致癌物质，具有致突变性和生殖毒性，损害人的肝功能和神经系统[5]。鉴于两者的危害，德国联邦风险评估研究所（BfR）规定食品接触用纸制品中乙二醛单体的含量不得超过1.5 mg/dm2[6]，我国GB 4806.8-2016规定食品接触用纸和纸板材料及制品中甲醛的残留量不得超过1.0 mg/dm2[7]。

目前，测定乙二醛及甲醛的常用分析方法有紫外分光光度法[8-9]、高效液相色谱法和气质联用法[10-12]。其中，紫外分光光度法检出限高、定性能力弱；气质联用法虽然定性准确，检出限低，但分析步骤繁琐；而高效液相色谱法处理简单，定性较为准确，检出限低，更适用于纸包装制品中微量乙二醛和甲醛的分析应用，且采用高效液相色谱法同时测试乙二醛和甲醛尚未见相关文献报道。因此，本试验以2，4-二硝基苯肼为衍生剂，通过对萃取条件和衍生条件的优化，探讨高效液相色谱法对食品用纸包装中乙二醛和甲醛含量同时测定的可行性。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

LC-1260型高效液相色谱仪（配DAD检测器）（美国安捷伦公司）；KQ-400DB型超声波清洗仪（巩义市予华仪器有限公司）；HH.S21.Cr8Ⅱ型恒温水浴锅（汕头市医用设备厂有限公司）。乙二醛标准品（美国Chemservice公司，质量百分数：38.0%）；甲醛标准品（国家标准物质研究中心，10 mg/mL）；2，4-二硝基苯肼（含量≥ 99%）；乙腈（色谱纯）；乙酸（分析纯）。

衍生化试剂：称取0.05 g 2，4-二硝基苯肼，用适量内含0.5%（体积分数）乙酸的乙腈溶解，用水定容至100 mL，混匀。此溶液不稳定，应现配现用。

标准储备液：准确称取乙二醛标准品0.263 2 g，用水溶解并定容至100 mL，得浓度为1 000 mg/L乙二醛标准储备液；准确吸取10 mL甲醛标准溶液，用水稀释并定容至100 mL，得浓度为l000 mg/L甲醛标准储备液。

1.2 试验方法

1.2.1 样品提取

将试样剪成1 cm2小块，称取样品10 g（精确到0.01 g）于具塞三角瓶中，加入200 mL沸水，盖上塞子，于80 ℃水浴锅中放置2 h，将溶液转移至250 mL容量瓶中，冷却后定容至刻度。

1.2.2 样品衍生化

取滤液1 mL于10 mL具塞试管中，加入2 mL衍生化试剂，盖塞混匀后于70 ℃水浴锅反应20 min，冷却后过0.45 μm滤膜，待测。

1.2.3 色谱条件

色谱柱：C18色谱柱，250 mm×4.6 mm×5 μm；柱温程序：流动相：乙腈+水=55+45；流速：1.0 mL/min；柱温：30 ℃；检测波长：392 nm（乙二醛）、355 nm（甲醛），进样量为10 μL。

2 结果与讨论

2.1 提取方法的选择

GB 4806.8-2016《食品安全国家标准 食品接触用纸和纸板材料及制品》规定了食品用纸制品中甲醛的提取方式可采用冷水提取法或热水提取法。其中，冷水提取法用水温为23 ℃的水浸泡提取24 h，热水提取法见1.2.1节。考虑到乙二醛和甲醛都易溶于水，因此乙二醛的提取方式与甲醛一致。试验选取了纸筒、蛋糕纸、纸杯原纸等3个样品，用热水提取法和冷水提取法进行提取，结果表明（见表1）：3个样品中，用热水提取法测得的甲醛和乙二醛含量总体上高于冷水提取法。考虑到热水提取法所需时间少、效率高，试验选择热水提取法作为样品的提取方法。

表1 两种提取方法的比较

2.2 衍生条件的选择

衍生温度和衍生时间是构成衍生条件的两大要素，合适的衍生条件能充分保证衍生化的完全，从而降低方法的检出限。由于GB/T 2912.3-2009规定了甲醛的衍生条件为 60 ℃、30 min[13]，因此本文主要探讨乙二醛的最佳衍生条件。

2.2.1 衍生温度的选择

分别吸取10 mg/L的乙二醛标准溶液各1 mL于4支10 mL的比色管中，分别加入2 mL的衍生剂，于 50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃下衍生 10 min。结果表明（见表2）：在衍生时间相同的情况下，乙二醛的峰面积在70 ℃时达到最大，80 ℃时峰面积反而有所降低。因而，试验选择70 ℃作为衍生温度。

表2 衍生温度的选择

2.2.2 衍生时间的选择

分别吸取10 mg/L的标准溶液各1 mL于3支10 mL的比色管中，加入2 mL的衍生剂，于70 ℃下分别衍生 10 min、20 min、30 min。结果表明（见表3）：在相同的衍生温度下，乙二醛的峰面积在20 min时达到最大，30 min时峰面积反而有所降低。因而，试验选择20 min作为衍生时间。

表3 衍生时间的选择

2.2.3 衍生条件的确定

上述试验结果表明，乙二醛的最佳衍生条件为70 ℃、20 min，与甲醛的衍生条件不一致。试验进一步对甲醛和乙二醛在60 ℃、30 min和70 ℃、20 min下进行测试，以确定最终的衍生条件。结果表明（见表4）：两种衍生条件下，甲醛峰面积均高于乙二醛峰面积，且其变化比例较小，在满足方法检出限的前提下，优先保证乙二醛有较高的响应。因此，试验最终确定衍生条件为70 ℃、20 min。

表4 衍生条件的确定 mAU

2.3 标准曲线与检出限

吸取适量混合标准储备液，用水逐级稀释至10.0 mg/L、5.0 mg/L、2.5 mg/L、1.0 mg/L、0.5 mg/L的系列标准溶液，准确吸取1 mL上述标准使用液，按1.2.2节要求进行衍生化。以目标物的峰面积Y对应质量浓度X（mg/L）进行分析，并按信噪比S/N=3所对应待测物的质量浓度来确定方法检出限，得到乙二醛和甲醛的的线性方程、相关系数及检出限见表5。

表5 乙二醛和甲醛的线性关系和检出限

2.4 准确度及精密度

加标回收试验和重复性试验是验证方法准确度和精密度的重要手段。对添加了1 mg/L、4 mg/L和8 mg/L 3个水平标准溶液的同一空白样品进行6次测试，试验数据表明（见表6）：乙二醛的平均回收率为95.2%～100.4%，相对标准偏差（RSD）为1.48%～2.58%；甲醛的平均回收率为98.7%～99.2%，相对标准偏差（RSD）为2.02%～3.04%；准确度和精密度均能满足定量要求。样品谱图及加标回收谱图见图1和图2。

表6 样品分析的准确度及精密度结果 （n=6，mg/L）

2.5 实际样品的测定

采取上述方法对10批次食品用纸包装进行检测，结果显示：10批次样品中均有甲醛的残留，检出率为100%，含量在1.82～7.25 mg/kg之间，有4批次样品检出乙二醛的残留，检出率为40%，含量在1.56～6.32 mg/kg之间。表明了甲醛和乙二醛在食品用纸包装中的广泛存在，其潜在风险应引起人们重视。

3 结语

本文通过对萃取条件和衍生条件的优化，实现了高效液相色谱法对食品用包装品中乙二醛和甲醛含量的同时测定。2种化合物在0.5～10 mg/L浓度范围内线性关系良好，添加水平为1 mg/L、4 mg/L和8 mg/L时，回收率在95.2%～100.4%之间、RSD在1.48%～3.04%之间。该法简单灵敏，回收率及精密度均可满足定量的要求，能够满足食品用纸包装中乙二醛和甲醛的检测需求。