泡面桶中壬基酚总迁移量测定及风险分析

李海玉，王 霞, ，陈 杰，王正梅，张 庆，宗艺晶,

（1.无锡学院环境工程学院，江苏无锡 214105；2.中国检验检疫科学研究院，北京 100176）

壬基酚是典型的酚类内分泌干扰物之一，具有雌激素活性，疏水性高，降解率低，可通过食物链富集，对生态系统和人类的健康造成威胁[1−3]。壬基酚作为一种非离子表面活性剂，是壬基酚聚氧乙烯醚的主要代谢产物[4]，其作为重要的精细化工原料，被广泛应用于纺织印染、造纸、皮革化工、石油乳化剂、聚氯乙烯造粒助剂等生产中[5−6]。各个国家纷纷出台了相应的政策来限制壬基酚的使用，如美国环境保护署[7]、欧盟[8]、丹麦[9]和中国[10]等都对壬基酚迁移量提出了严格的禁限用规定。桶装泡面具有方便、快捷、易于保存等特点，是我们日常生活中常见的快餐之一。泡面桶的组成主要包括食用纸板和内部一层聚乙烯涂层，在其原材料的生产、加工、包装等环节均可能存在壬基酚暴露；另外方便面食用时，对泡面桶高温长时间的浸泡，也增加了壬基酚暴露的风险。相关调查显示目前方便面类食品仍然普遍受到消费者青睐，其市场销量巨大[11−12]，因此，对泡面桶的壬基酚暴露情况进行风险分析，无论对于消费者安全还是市场监管都具有重要的意义。

目前对壬基酚迁移量的研究主要集中在塑料类食品接触材料[13−14]、儿童用品[15]、洗涤产品[16]等方面，尚无专门针对泡面桶中壬基酚迁移量的研究与风险分析。王超等[17]对市售方便面纸碗在浸泡过程中内容物的迁移情况进行了分析，芦智远等[18]对方便面复合包装袋中的2,4-二氨基甲苯的迁移量进行了分析，王丽婷等[19]对一次性纸杯和桶装方便面盒中双酚A的含量进行了分析，但均未涉及到壬基酚迁移情况。壬基酚的常规检测方法主要有气相色谱质谱法[20−22]、液相色谱法[23−24]、液相色谱串联质谱法[25−26]等，而气相色谱质谱法通常需要对样品进行衍生化，样品前处理较为复杂，液相色谱法检出限低，对于微量甚至痕量检测通常达不到检测要求，而液相色谱串联质谱法可以克服上述两种方法的缺点，无需复杂样品前处理，且方法准确、灵敏度高。

因此，本文以壬基酚为研究对象，选择了高效液相色谱串联质谱法作为测定方法，采用MRM模式，建立了一种泡面桶中壬基酚总迁移量的测定方法，并对市售泡面桶中壬基酚的迁移量进行了测定和风险分析。该研究不仅可以为消费者深入了解泡面桶的安全性提供理论指导，也为市场监管和相应法律法规的制定提供技术参考，具有重要的理论和现实意义。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

甲醇、乙腈、二氯甲烷、无水乙醇 均为色谱纯，德国Merck公司；氨水（纯度25%~28%） 国药集团化学试剂有限公司；邻正壬基酚（100 μg/mL in Methanol）、4-（2,6-二甲基庚基）苯酚（100 μg/mL in Methanol）、对正壬基酚（100 μg/mL in Methanol）均购自百灵威科技有限公司；实验用泡面桶均购自大型超市和网上商城，具体信息如下表1所示。

表1 采购泡面桶样品信息Table 1 The sample information of instant noodle barrels

Alliance 2695 高效液相色谱仪、Quattro micro API质谱仪，配有电喷雾离子源（ESI）、Oasis HLB固相萃取柱（200 mg，6 cc）、Sep-Pak C18固相萃取柱（500 mg，6 cc） 美国Waters公司；12通道半自动固相萃取装置 美国Supelco公司；Milli-Q超纯水器 美国Millipore公司；XT-NS1氮吹仪 上海新拓有限公司；MS 2型涡旋振荡器 德国IKA公司；MK-SH7312不锈钢电水壶 中国美的集团；0.45 μm微孔滤膜 美国Pall公司。

1.2 实验方法

1.2.1 迁移实验 考虑到泡面桶为一次性制品，根据其使用方法，使用前无需清洗，故本实验不对样品进行清洗预处理，直接采用浸泡的方式。另外，参照《食品安全国家标准食品接触材料及制品迁移实验通则》（GB 31604.1-2015）[27]和《食品安全国家标准食品接触材料及制品迁移试验预处理方法通则》（GB 5009.156-2016）[28]的相关规定，并模拟产品的极限使用条件，最终选择本次迁移试验的条件：量取一定体积开水（超纯水）加入泡面杯桶内，自然冷却至室温，迁移2 h；再加入一定体积无水乙醇，混匀，配成终浓度10%的乙醇水溶液，继续迁移2 h，收集全部浸泡液作为迁移液。

1.2.2 固相萃取实验 依次用5 mL甲醇，5 mL纯水活化HLB固相萃取小柱，将上述迁移液以5 mL/min的速度流经萃取柱，待水样全部通过，抽干柱内剩余的溶液；依次用5 mL甲醇、5 mL二氯甲烷进行洗脱；收集全部洗脱液至玻璃氮吹管中，用氮气吹至近干，再加入甲醇复溶残留物，并定容至2 mL，过0.45 μm微孔滤膜，待上机分析。

1.3 测定方法

1.3.1 液相色谱条件 色谱柱：Waters XBridge C18（2.1 mm×150 mm, 3.5 μm）；流速：0.3 mL/min；柱温：25 ℃；进样量：5 μL；流动相A为0.1%氨水，流动相B为纯甲醇，梯度洗脱程序：0~5 min，40%~80%B；5~10 min，80%~95%B；10~12 min，95%B；12~13.5 min，95%~40%B；13.5~14 min，40%B。

1.3.2 质谱条件 电离方式：电喷雾离子源；负离子源模式（ESI-）；数据采集模式：多反应监测（MRM）；毛细管电压：3.00 kV；离子源温度：150 ℃；去溶剂气温度：400 ℃；去溶剂气流量：800 L/h；锥孔气流量：50 L/h；碰撞气体为氩气（纯度不小于99.999%），碰撞气压：3.2×10−3mbar；低/高质量端分辨率1:13.0；低/高质量端分辨率2:13.0；离子能量1和2:0.5 V；两种壬基酚异构体的质谱条件见表2。

表2 壬基酚的质谱分析参数Table 2 MS parameters for nonylphenols

1.3.3 标准物质的选择 由于壬基酚存在多种同分异构体，市场上可以购买到的壬基酚标准物质主要有3种，CAS号分别为84852-15-3、25154-52-3和104-40-5，实验购买了3种标准物质并进行了测试。结果发现相同测定条件下84852-15-3和25154-52-3两种物质的色谱峰分不开，且两者的监测离子对也相同，无法区分，因此，两者均可用本方法进行测定，但需注明所用标准物质的CAS号，本研究采用的标准物质为CAS号为84852-15-3和104-40-5的壬基酚。

1.4 数据处理

实验用质谱仪配置有MassLynx 4.1版软件，该软件具有运行样品、监视运行、采集数据、处理数据、查看数据等功能，实验所有数据均由该软件自动处理完成。

2 结果与分析

2.1 色谱条件优化

本文分别考察了不同键合相、不同选择性的XBridge C18、Xselect CSH C18、Acquity UPLC C18、Atlantic T3、Sunfire C18和XBridge phenyl色谱柱对壬基酚的分离测定效果，综合考虑信号强度、色谱峰形、分析效果、分析时间和方法的普适性等因素，最终选用了Waters XBridge C18色谱柱。

由于壬基酚的结构中带有酚羟基，具有一定的碱性，在流动相中加入一定浓度的挥发性碱，可能会提高信号的响应值。因此，分别考察了甲醇-水、甲醇-0.1%氨水、甲醇-0.2%氨水和甲醇-0.3%氨水溶液的分离效果，结果发现有氨水存在时的分离效果要好于纯水的效果，这是因为氨水的存在促进了负离子模式下壬基酚的电离，但考虑到高浓度的氨水会对色谱柱及进样系统造成一定的损伤，因此，综合考虑，选择了甲醇-0.1%氨水溶液作为流动相。在此基础上，还进一步优化了流动相的梯度洗脱程序和流速，达到比较满意的效果，2种壬基酚的多反应监测色谱图（MRM）见图1。

图1 壬基酚的MRM色谱图Fig.1 MRM chromatograms of nonylphenol

2.2 固相萃取条件优化

本研究比较了Sep-Pak C18和Oasis HLB两种固相萃取柱对壬基酚的富集效果，结果如图2A所示，在相同测定条件下，Oasis HLB固相萃取柱的富集效果要好于Sep-Pak C18柱，另外，Oasis HLB固相萃取柱的富集是基于反相色谱保留机理，与C18柱相比具有更高的吸附容量和更宽的pH适用范围，所以本文选择Oasis HLB固相萃取柱作为最佳吸附净化柱。另外，还考察了10 mL甲醇、10 mL二氯甲烷、甲醇和二氯甲烷（各5 mL）的洗脱效果，如图2B所示，全部为甲醇时的洗脱效果稍差些，其他均可将壬基酚完全从固相萃取柱上洗脱下来，但考虑到二氯甲烷沸点低、毒性大等因素，选择甲醇和二氯甲烷（各5 mL）为最佳的洗脱溶剂。

图2 不同固相萃取条件对壬基酚回收率的影响Fig.2 Effect of different SPE condition on the recovery rate of nonylphenol

2.3 线性范围及检出限

将混合标准储备溶液配制浓度梯度为1、5、10、50、100、200、500 μg/L的混合标准工作溶液，在优化的液相色谱-质谱条件下进行测定，用定量离子的峰面积和壬基酚的质量浓度绘图。如表3所示，壬基酚标液在1~500 μg/L的浓度范围内线性良好，以信噪比为3时的浓度作为方法的检出限（LOD，总迁移溶液的体积按500 mL计算），邻正壬基酚的方法检出限为0.002 μg/L，对正壬基酚的方法检出限为0.004 μg/L。

表3 线性参数及方法检出限Table 3 Linear equations and LODs of nonylphenol

2.4 回收率和精密度

本研究向空白泡面桶迁移液中添加低、中、高三个浓度水平的标准溶液进行加标回收实验，每个水平平行测定6次，结果如表4所示，2种壬基酚的加标回收率在79.8%~105.2%之间，相对标准偏差在1.74%~9.88%之间。

表4 泡面桶迁移液中壬基酚的加标回收率和精密度（n=6）Table 4 Recoveries and precisions of nonylphenol in instant noodle barrels migration fluid (n=6)

2.5 实际样品测定及风险分析

2.5.1 迁移实验结果 将测得的每个样品中壬基酚同分异构体的含量相加，作为总的壬基酚迁移量。应用该方法对购买的不同产地、不同品牌、不同口味泡面桶进行了迁移实验，共计54件样品进行了壬基酚迁移量测定，结果如表5所示，其中45件实际样品迁移液中检出了壬基酚，迁移液中壬基酚含量最大值为0.079 μg/L，最小含量为0.006 μg/L。典型样品MRM色谱图如图3所示，邻正壬基酚有检出，对正壬基酚未检出，总的迁移量为0.079 μg/L。

表5 泡面桶中壬基酚总迁移量（μg/L）Table 5 Total migration of nonylphenol from instant noodle barrels (μg/L)

图3 典型样品壬基酚迁移量的MRM色谱图Fig.3 MRM chromatograms of nonylphenol in typical sample

2.5.2 风险评估结果

2.5.2.1 暴露评估 目前，我国尚未建立系统的食品包装材料暴露评估方法，现有资料大多参考欧盟和美国的方法开展暴露评估[29−30]。本文壬基酚暴露量的计算也采用了美国食品药品管理局（FDA）推荐的方法《行业指南：食品接触物质上市前提交的准备：化学建议》[31]，如下公式（1）所示：

式中：EDI指的是每日摄入量；M指的是食品模拟物中的迁移量；CF指的是消费因子，m指的每人每天消耗食品的量（包括固体和液体食品）。

美国 FDA《行业指南》在评估食品接触材料中特定物质膳食暴露量时，根据每种食品模拟物中特定物质的迁移量和相应食品的分布系数，计算出食品中特定物质总含量。查阅美国 FDA《行业指南》附录Ⅳ中的内容，对于水、酸类、10%乙醇、脂肪模拟液，纸制品（含聚合物涂层）的食品类分布因数（fT）分别为0.54、0.25、0.01、0.20。计算过程如下公式（2）所示：

考虑到泡面桶的使用环境和壬基酚的溶解性，为了最大限度地评估壬基酚的风险性，假设壬基酚在所有模拟液中的迁移量均为10%乙醇模拟液中的最大迁移浓度（Mmax）0.079 μg/L，又因食品类分布因数的总和为1，因此壬基酚的最大暴露量Mmax=0.079 μg/L。

根据美国FDA《行业指南》附录Ⅳ中的内容，纸制品（含聚合物涂层）的消费因子（CF）为0.2，由上述式（2）计算得到的Mmax值，假设每次泡面用水的体积为500 mL，每天最多吃3次，则每天最多摄入的量为1.5 L，且全部进入人体，计算EDI值，如下：

2.5.2.2 健康指导值评估 随着各国对壬基酚危害的重视，很多学者开始研究壬基酚每日可耐受摄入量（TDI）[32−33]，通过资料查询，本研究中的计算采用了丹麦毒理学安全性与毒理学研究所提出的人体可容忍的每日允许摄入量为5 μg/kg·bw/day[34]。根据食品接触材料风险评估的基本原则和要求，参考国标GB15193.18-2015[35]的要求，推导计算得到壬基酚的健康指导值（HBGV），如下式（3）所示：

其中，HBGV指的健康指导值，POD指的起始点，是指基于与人类相关的最灵敏观察指标的剂量反应所确定的一个值，在这里定义为TDI乘以人均体重，假设人均体重为60 kg；UF表示不确定系数，一般将不确定系数定为100。带入上述公式计算得到本次评估的壬基酚健康指导值为3 μg/d。

2.5.2.3 风险分析 将泡面桶迁移液中壬基酚暴露评估的结果显示，理论上壬基酚的每日最大暴露量为0.0237 μg/d，而壬基酚的健康指导值为3 μg/d，两者相比较可以看出壬基酚的暴露量远低于壬基酚的健康指导值，说明市场上的泡面桶普遍较为安全，对人体健康存在较低风险，应用该方法也可对其他食品包装材料进行风险评估，以评估产品壬基酚暴露风险，保障消费者健康安全。

3 结论

本文通过对样品前处理和色谱质谱条件等方面的优化，建立了针对泡面桶中壬基酚迁移量的测定方法，检出限达0.002~0.004 μg/L，加标回收率在79.8%~105.2%之间，方法快速、高效、灵敏，并应用该方法首次对市场上常见的泡面桶中壬基酚迁移量进行了测定和风险分析。研究结果表明泡面桶中壬基酚的暴露对消费者存在较小的健康风险。该壬基酚迁移量的测定及风险评估方法的建立，可以完善该领域检测技术，为相关消费品监管部门提供技术支撑，对全方位保障消费者健康安全具有重要的意义，但方法对其他消费品的适用性还需要进一步探索和验证。