气相色谱-串联质谱法测定含乳饮料中非邻苯二甲酸酯类增塑剂

2021-10-12易声伟吴晓琴段云鹏陈世奇

现代食品 2021年18期

◎ 易声伟，吴晓琴，刘欢，段云鹏，陈世奇

（重庆市食品药品检验检测研究院，重庆 401121）

增塑剂广泛用于塑料制品中，以提高其柔韧性和可塑性[1]，其中邻苯二甲酸酯类增塑剂应用最为普遍，包括建筑与农业材料、医疗护理产品、食品包装产品，邻苯二甲酸酯是引起生殖发育问题、甲状腺疾病的潜在因素，对人们的健康和自然环境构成了威胁[1-2]。随着国家标准GB 9685—2016[3]对邻苯二甲酸酯使用的规范化，非邻苯二甲酸酯增塑剂作为代替物也得到更广泛的使用，如对苯二甲酸酯类[如对苯二甲酸二（2-乙基）己酯]、磷酸酯类增塑剂（如磷酸三乙酯）等，但其危害同样存在。例如，对苯二甲酸二（2-乙基）己酯毒性较邻苯二甲酸酯类小，但其可能会影响内分泌增加雌激素，与育龄妇女子宫肌瘤有关，值得引起关注[4-5]；有机磷酸酯类也具有生物累积性，可能会引起不良生殖健康、哮喘和过敏性疾病、早熟和肥胖等病症并影响神经发育[6-7]。相比较而言，邻苯二甲酸酯类研究较多，非邻苯二甲酸酯类增塑剂的检测报道较少且还未形成国家标准，常见的检测方法主要为GCMS[8-10]、LC-MS[11]方法等。色谱和质谱联用技术具有良好的分离和分辨能力，适用于多组分增塑剂的分析，其中又以GC-MS/MS法应用更广泛。

饮料品种繁多，有调研结果表明乳饮品是城市年轻群体除矿泉水之外最受欢迎的饮料[12]。饮料较多使用聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、高密度聚乙烯（HDPE）材质的塑料瓶进行包装，经过长时间的存放，增塑剂可能逐渐从包装材料中向饮料中迁移，影响人体健康[11]。本文考察了市面上18份常见的配料表中标明含有乳或乳制品的饮料，优化前处理条件、降低基质效应对定量的影响利用气相色谱-三重四极杆串联质谱技术，实现了33种非邻苯二甲酸酯类增塑剂的快速测定，为饮料中非邻苯二甲酸酯类增塑剂的检测和风险控制提供技术和数据支持。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

Agilent 7890A-7000B三重四极杆质谱仪（美国安捷伦公司）；SQP分析天平（赛多利斯公司）；Vortex 3漩涡混合器（德国IKA仪器有限公司）；TG-16离心机（四川蜀科仪器有限公司）；MD200-2氮吹仪（杭州奥盛仪器设备有限公司）。

乙腈、正己烷、丙酮（色谱纯、美国Honeywell公司）；33种增塑剂标准品，纯度≥95%，购自Mackin、Dr.Ehrenstorfer GmbH公司。

饮料样品均购置于重庆当地，按标签所示储存。

1.2 样品处理

准确称取试样5.00 g（精确至0.01 g）于10 mL玻璃离心管中，加入5 mL乙腈，涡旋混匀1 min，加入1 g NaCl，再次涡旋混匀0.5 min，3 000 r·min-1离心5 min，上清液转移至10 mL玻璃氮吹管中，再加入5 mL乙腈重复上述步骤一次，合并上清液，在40 ℃氮气下吹至近干，再加入5.0 mL正己烷溶解混匀，取上清液进行GC-MS/MS分析。

1.3 标准溶液的配制

标准储备液。准确称取增塑剂标准品各25 mg至25 mL容量瓶中，用正己烷溶解定容，配制成浓度为1 000 mg·L-1的标准储备液，保存于4 ℃冰箱备用。

混合标准中间液。取上述标准溶液各1 mL，混匀，用正己烷定容至100 mL同一容量瓶中，为10 mg·L-1混合标准溶液。

基质匹配标准使用液。选取空白样品，按1.2方法处理至氮吹浓缩干，依次加入25 μL、50 μL、100 μL、250 μL和500 μL的混合标准中间液，加入正己烷定容至5 mL，为0.05 mg·L-1、0.1 mg·L-1、0.25 mg·L-1、0.5 mg·L-1和1.0 mg·L-1的基质匹配工作曲线。临用时现配。

1.4 GC-MS/MS条件

参照实验室前期研究成果[13]设置色谱条件：SHIMADZU SH-Rxi-5Sil MS毛细管色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；程序升温：50 ℃保持1 min，以15 ℃·min-1升温至180 ℃，保持4 min，又以30 ℃·min-1升温至230 ℃，再以5 ℃·min-1升温至300 ℃，保持3 min；载气：He（纯度≥99.999%）；流速：1.0 mL·min-1；进样口温度290 ℃。进样量1 μL；不分流进样。

质谱条件：离子源温度：290 ℃；电离模式：电子轰击离子源（EI）；电子能量：70 eV；采集模式：多反应监测（MRM）模式；四极杆温度：150 ℃。溶剂延迟时间：4.5 min。传输线温度：280 ℃。质谱分析参数见表1。

表1 33种增塑剂的质谱分析参数表

（续表1）

1.5 干扰的排除

试验前处理尽量避免使用塑料制品防止过程中样品被污染。所用器皿洗净后，再用去离子水清洗3次，并用正己烷浸泡6 h，在200 ℃条件下烘烤2 h，冷却至室温备用。另外，由于增塑剂的广泛使用，实验室难以避免会使用塑料类产品造成污染，如试剂瓶瓶垫、进样瓶垫片、进样口密封圈等，所以测定同时必须进行空白试验，降低溶剂和外界带入增塑剂对试验结果的影响。

1.6 基质效应（ME）评价

基质效应是指由于样品提取过程中非待测物的存在，使待测物在仪器中的响应受到增强或减弱，进而影响待测物的定量限、检出限、线性、准确度和精密度等[14]。为考察基质效应，采取分别在相同的色谱条件下测定一定浓度的正己烷标准工作溶液（A）和基质标准溶液（B）的响应值，计算二者的相对比值来评价基质效应。ME=（B峰面积/A峰面积-1）×100%，基质效应评价：ME＞0存在基质增强效应，ME＜0存在基质抑制效应，|ME|＜20范围称为弱基质效应，基质效应不显著；20≤|ME|≤50为较强基质效应，基质效应略显著；|ME|≥50称为强基质效应，基质效应显著[15]。

2 色谱条件优化

2.1 质谱条件的优化

目前增塑剂的测定大都采用固定相为5%苯基+95%聚二甲基硅氧烷的毛细管色谱柱进行分析[8-9,13]，而SH-Rxi-5Sil MS色谱柱正具有类似的固定相且热稳定性较好适合增塑剂的分析。另外多反应监测（MRM）模式可减小待测离子保留时间接近带来的干扰，提高灵敏度。按照1.4优化的GC-MS/MS条件，对基质匹配混合标准溶液进行分析，得到33种化合物的总离子流图（图1），由图1可知，采用通过程序升温，各增塑剂表现了良好的响应和分离度。

图1 基质匹配混合标准溶液的总离子流色谱图（1.0 mg·L-1）

2.2 样品提取溶剂的选择

增塑剂在乙腈、正己烷、丙酮中表现出良好的溶解性。所以试验采用样品直接加入提取溶剂进行涡旋振荡。涡旋振荡提取法操作简便快捷、试剂消耗少、且能实现样品批量处理，是快速提取样品的常用手段。本文比较了常用溶剂如正己烷、丙酮、乙腈、正己烷+丙酮（1+1）的提取效果。当仅加入正己烷时会形成严重的乳化现象，吸取上清液困难。当采用丙酮或正己烷+丙酮（1+1）提取时，蛋白质会产生沉淀，减少了乳化现象，但马来酸二甲酯、磷酸三乙酯等增塑剂回收率仅为10%～30%。当采用乙腈为提取剂时，蛋白质沉淀效果较好，后续NaCl的加入会使乙腈与水层产生盐析，有明显分层，该方法操作简单且回收率较高。

2.3 基质效应考察结果

试验前期采用正己烷配制的标准使用液，但用其拟合的标准曲线进行含量分析时发现，部分增塑剂如间苯二甲酸二乙酯、对苯二甲酸二（2-乙基）己酯回收率严重偏高，所以采用1.6中ME的评价方法，对33种增塑剂在饮料基质中浓度为0.1 mg·L-1、0.2 mg·L-1、1 mg·L-13个水平进行ME考察，结果见表2。

表2 33种增塑剂基质效应值表

由表2可知，GC-MS/MS法测定含乳饮料中的过程中，基质效应普遍存在，大多数目标物|ME|＜20，其中个别基质效应显著存在，当浓度为0.1 mg·L-1时，间苯二甲酸二苯酯基质效应值为70，当浓度为0.2 mg·L-1时，基质效应值显著增强最高的为对苯二甲酸二（2-乙基）己酯（101），浓度较高为1.0 mg·L-1时，间苯二甲酸二甲酯为54。其原因可能是含乳饮料中含有糖类、蛋白质和脂肪，这类物质不易挥发性，易在进样口活性位点富集，从而引起基质增强或基质抑制效应。当存在强基质效应时，需要采取补偿措施，目前常见的补偿基质效应方法有基质匹配校准法[16]、同位素标记法[17]、加入分析保护剂法[18]、基质净化法结合基质匹配校准法[19]等。考虑到同位素内标价格较贵且不易获得，本文先考察加入N-丙基乙二胺吸附剂（PSA）、C18粉末进行分散基质固相萃取法净化，但对苯二甲酸二（2-乙基）己酯等增塑剂回收率仍接近170%。因此本文采用了基质匹配校准法消除基质效应，建立的标准曲线如表3所示。同时回收率试验表明，用基质匹配校准法有效减弱了基质效应对检测结果的影响，使回收率处于正常值水平，回收率见表4。

表3 33种增塑剂的线性、检出限及定量限表

2.4 线性范围

按照设定的GC-MS/MS条件，测定基质匹配标准使用溶液。以标准使用液浓度为横坐标，定量离子对峰面积为纵坐标，绘制标准曲线，得到相关系数r，结果见表3。由表3可知，该方法在0.05～1.0 mg·L-1的浓度范围内线性良好，相关系数r均大于0.99。

2.5 方法检出限、精密度和加标回收试验

按照试验方法对空白含乳饮料样品添加3个不同浓度水平的标准溶液，做加标回收试验，每个加标样品平行测定6次，扣除空白值后，计算回收率和测定值的相对标准偏差（RSD，n=6），在0.05～0.5 mg·kg-1加标范围内，平均回收率在79.5%～109.9%，相对标准偏差RSD为2.0%～9.4%，结果见表4。同时利用最低添加浓度（0.05 mg·kg-1）的样品数据，分别以3倍和10倍信噪比（S/N）计算方法检出限（LOD）和定量限（LOQ），结果见表3，33种增塑剂的检出限为0.000 1～0.037 5 mg·kg-1。

表4 33种增塑剂的加标回收实验表

3 实际样品测定

对收集到的18份含乳饮料增塑剂含量进行检测，共15份饮料检出非邻苯类增塑剂，检出率达83.3%。其中12份饮料检出己二酸二正辛酯，含量为0.014～0.049 mg·kg-1，8份饮料检出对苯二甲酸二（2-乙基）己酯，含量为0.03～0.123 mg·kg-1，3份饮料检出马来酸二丁酯，含量为0.017～0.050 mg·kg-1，2份饮料检出马来酸二乙基己酯，含量为0.023 mg·kg-1、0.025 mg·kg-1，1份饮料检出癸二酸二乙酯，含量为0.589 mg·kg-1，1份饮料检出磷酸二苯异辛酯，含量为0.051 mg·kg-1。以上检出的增塑剂中，己二酸二正辛酯、对苯二甲酸二（2-乙基）己酯、马来酸二丁酯未超出GB 9685—2016规定值。值得关注的是磷酸二苯异辛酯，它被允许使用在PVC、PU制品中，且仅用于接触非脂肪性食品的材料，此饮料使用的是PET瓶身，但检出磷酸二苯异辛酯其原因可能是使用了PVC垫片或包装膜造成了增塑剂迁移，也有可能是加工过程中所用的设备或管件带入。另外马来酸二乙基己酯暂未被列入GB 9685—2016规定的食品包装材料添加剂名单中，有必要对其风险进行监测。另外随着增塑剂种类的增加，相关标准也需要及时修订。