UPLC－MS/MS法同时测定食品接触用油墨中20种光引发剂的迁移量

2021-11-28黎梓城陈燕芬钟怀宁郑建国潘静静

分析测试学报 2021年11期

黎梓城，董犇，陈燕芬，钟怀宁，李丹，郑建国，潘静静

（广州海关技术中心，广东广州 510623）

光引发剂是印刷紫外固化油墨配方不可替代的成分，其混合物被广泛应用于光聚物中[1－2]。光固化技术以其固化速度快、节能环保和生产效率高等优点得到快速发展，因此紫外光油墨逐步取代传统的苯溶性油墨而被广泛用于食品包装印刷[3]。然而，在印刷过程中光引发剂不能完全被利用或除去，应用于包装材料外表面的低相对分子质量的光引发剂迁移到食物中的事件仍然存在[4－5]。光引发剂具有一定的毒性，不仅对皮肤有刺激作用和接触毒性，而且有生殖毒性、遗传毒性和致癌作用[6－7]。研究表明，小分子的光引发剂既易挥发又易迁移，半挥发性的光引发剂可通过蒸气间接污染食品[8]，低相对分子质量的光引发剂通过迁移直接污染食品，这不仅会给被包装的食品带来异味，而且迁移的物质会对人体健康造成潜在危害[9]。2009年，欧盟食品链与动物健康常设委员会规定食品包装印刷油墨中二苯甲酮和4-甲基二苯甲酮的迁移量不得超过0．6 mg/kg[10]，而我国国标GB 9685－2016《食品接触材料及制品用添加剂使用标准》规定油墨中二苯甲酮的特定迁移量限量为0．6 mg/kg[11]。

食品接触材料或食品中光引发剂的测定方法主要有液相色谱－串联质谱法[12－15]、气相色谱－质谱法[16－18]、凝胶色谱法[19－20]。上述方法可筛查并定量分析印刷紫外油墨中的光引发剂，但在实际印刷紫外油墨的工艺中，常需要多种光引发剂配合使用，而目前的方法多为单一或少量目标物的检测，无法检测多成分的光引发剂，不利于大量的实际样品检测。因此需要开发一种快速、简单、高通量的鉴定和定量分析光引发剂迁移量的方法，以监测可能存在的风险，保证相关食品接触材料的安全卫生要求。

本文利用超高效液相色谱－串联质谱（UPLC－MS/MS）建立了食品接触用油墨中光引发剂EHA、光引发剂ITX、光引发剂TPO等20种光引发剂迁移量的测定方法。本方法应用前景良好，可为生产企业或检测机构提供辅助，避免安全事故的发生。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

Agilent 1290－6495液相色谱－三重四极杆质谱仪（美国安捷伦公司）；Eclipse Plus C18RRHD液相色谱柱（50 mm×3．0 mm×1．8µm，美国安捷伦公司）；涡旋振荡仪（德国海道夫公司）；Milli Q QPOD纯水机（德国默克公司）。

20种光引发剂标准品（见表1）购自CNW公司。甲酸、甲醇、乙醇（EtOH）、乙腈、异辛烷、正己烷为HPLC级，购自Fisher公司；乙酸（AcOH）为分析纯，购自广州化学试剂厂；橄榄油为分析纯，购自默克林公司。

表1 20种光引发剂的质谱参数Table 1 Mass spectrometric parameters of 20 photo initiators

检测样品来自市面采购的复合膜、纸以及涂层。

1.2 标准溶液的配制

1.2.1 标准储备溶液分别称取20种光引发剂的标准品各10．00 mg，用甲醇分别溶解并定容于10 mL容量瓶中，得到1 000 mg/L的标准储备溶液，于4℃下保存。

1.2.2 标准中间溶液分别移取0．1 mL 20种光引发剂的标准储备溶液，用甲醇稀释并定容于10 mL容量瓶中，得到10 mg/L的标准中间溶液，于4℃下保存。

1.2.3 标准工作溶液准确吸取20种光引发剂标准中间溶液0～0．5 mL于10 mL容量瓶中，用对应食品模拟物（4%乙酸、10%乙醇）及替代溶剂（95%乙醇、异辛烷）定容，得到20种光引发剂质量浓度分别为0、0．02、0．05、0．1、0．2、0．5 mg/L的标准工作溶液。

准确吸取20种光引发剂标准中间溶液0～0．5 mL于50 mL试管中，加入10 g橄榄油食品模拟物，得到20种光引发剂含量分别为0、0．0、0．05、0．1、0．2、0．5 mg/kg的标准工作溶液。

标准工作溶液的前处理与样品溶液一致。

1.3 样液的制备

根据样品实际接触食品的类型，按照GB 31604．1－2015选择4%乙酸、10%乙醇、95%乙醇、异辛烷和橄榄油作为食品模拟物[21]，按照GB 5009．156－2016进行迁移实验[22]。

取1mL乙酸及乙醇类模拟物溶液，过0．22µm滤膜，供测定；取2mL异辛烷至试管中，将溶液于40℃下氮吹至近干，加2mL甲醇定容，过0．22µm滤膜，供测定；取2g橄榄油模拟物至试管中，加入3mL正己烷和2mL80%甲醇水溶液，涡旋混匀10min，待静置分层后，取下层清液，过0．22µm滤膜，供测定。

1.4 仪器条件

1.4.1 色谱条件色谱柱：Eclipse Plus C18RRHD（50mm×3．0mm×1．8µm）；流动相：A为0．1%甲酸，B为甲醇；流速：0．4mL/min；进样体积：10µL；柱温：40℃。洗脱梯度：0～1min，90%A；1～4min，90%～60%A；4～10min，60%～5%A；10～13．5min，5%A；13．5～13．6min，5%～90%A；13．6～15min，90%A。

1.4.2 质谱条件电喷雾离子源（ESI）正离子模式；雾化气：310．3 kPa；喷雾电压：500 V；毛细管电压：4 000 V；气流速度：7 L/min；气流温度：300℃；鞘气（N2）流速：11 L/min；鞘气（N2）温度：380℃；驻留时间：10 ms，其他质谱参数见表1。

2 结果与讨论

2.1 流动相的选择

光引发剂易溶于甲醇和乙腈，因此选择反相色谱常用的甲醇－水体系和乙腈－水体系进行考察。鉴于甲酸有利于物质更好地形成[M+H]+的分子离子峰，实验对比了分别以0．1%甲酸－甲醇和0．1%甲酸－乙腈作为流动相的分离效果，结果显示甲醇体系得到的峰形更优，因此选择0．1%甲酸－甲醇作为流动相。

2.2 质谱条件的选择

本研究的光引发剂属于酮类，而酮类在ESI源下易形成[M+H]+的分子离子峰。在ESI正离子模式下进行全扫描，可获得理想的分子离子峰[M+H]+。以分子离子峰为母离子，调节适当的碎裂电压，选择响应值高、干扰小的2个碎片作为定性离子和定量离子，同时分别优化各离子对的碰撞能量。优化后的质谱条件见“1．4．2”，20种光引发剂（0．1 mg/L）的总离子流色谱图见图1。

图1 20种光引发剂的总离子流色谱图Fig．1 Total ion chromatogram of 20 photo initiators peak numbers denoted were the same as those in Table 1

2.3 油基食品模拟物提取条件的选择

2.3.1 提取溶剂的优化结合各物质结构，考察了分别以甲醇、80%甲醇水溶液、乙腈为提取溶剂时的效果。结果表明，甲醇与80%甲醇水溶液的提取效果相当，乙腈次之。由于80%甲醇水溶液的乳化效果不明显，更便于操作，因此选择80%甲醇水溶液作为提取溶剂。

2.3.2 提取时间的优化考察了提取时间（5、10、15、20 min）对20种光引发剂提取量的影响（如图2）。由图2可见，提取时间为10 min时，20种光引发剂的提取量达到稳定，随着时间增加，提取量的增加趋势变化不大，甚至出现下降的情况。因此选择最佳提取时间为10 min。

图2 提取时间对20种光引发剂提取量的影响Fig．2 Effect of extraction time on the extraction of 20 photo initiators peak numbers denoted were the same as those in Table 1

2.3.3 实际样品验证选取1个含光引发剂ITX的样品对上述两个提取条件进行了验证，样品于100℃下经橄榄油浸泡2 h后，分别按照“2．3．1”和“2．3．2”的方法进行提取。由提取结果得出的优化条件与“2．3．1”和“2．3．2”一致。

2.4 线性范围、检出限与定量下限

将不同食品模拟物中的20种光引发剂系列标准溶液，按照已优化的前处理方法和仪器条件进行测定，以峰面积（Y）对20种光引发剂的质量浓度（X，mg/L）绘制标准曲线。结果显示，食品模拟物为4%乙酸、10%乙醇、95%乙醇、异辛烷和橄榄油时，20种光引发剂的线性范围为0．02～0．5 mg/L，相关系数（r2）均大于0．995，表明本方法线性良好。

选取空白试样进行全模拟液迁移试验，取所得浸泡液进行不同浓度（低于限量）的加标，计算目标峰的信噪比（S/N）。分别依据S/N≥3和S/N≥10初步确定检出限和定量下限，然后采用空白基质加标的方式进行实际验证，最终确定检出限和定量下限。考虑到方法的可操作性，选取最不灵敏的化合物的信噪比进行判断。因此最终得到20种光引发剂的检出限均为0．01 mg/kg，定量下限均为0．02 mg/kg。

2.5 加标回收率与相对标准偏差

按本方法对4%乙酸、10%乙醇、95%乙醇、异辛烷和橄榄油（空白食品模拟物）进行加标回收实验，加标水平为0．02、0．1、0．5 mg/L，平行测定6次，计算回收率和相对标准偏差（RSD），结果见表2。各食品模拟物中20种光引发剂的加标回收率为87．1%～104%，RSD为2．1%～8．6%，表明本方法的准确度和精密度良好。

表2 各食品模拟物的加标回收率和相对标准偏差Table 2 Recoveries and relative standard deviations of each food simulant

（续表2）

2.6 实际样品分析

利用本方法对5款复合膜、3款纸制品以及2款涂层共10款样品进行分析。样品分别在4%乙酸、10%乙醇、95%乙醇、异辛烷与橄榄油5种食品模拟物中进行20种光引发剂的迁移试验后上机测试。结果显示，有3个样品检出光引发剂ITX，含量为0．05～0．68 mg/kg；1个样品同时检出光引发剂150和1-（联苯基-4-基）-2-甲基-2-吗啉基丙烷-1-酮（如图3），含量分别为4 mg/kg和18 mg/kg；2个样品检出光引发剂379，含量分别为0．054 mg/kg和0．18 mg/kg。结果表明本方法可用于实际样品的测定。