食品接触材料中邻苯二甲酸酯类增塑剂的检测及其迁移规律研究

杨晓辉, 朱家姝, 张鹏举

(宁夏医科大学 公共卫生与管理学院 宁夏环境因素与慢性病控制重点实验室, 宁夏 银川 750004)

0 引言

食品接触材料是指在正常使用条件下，各种预期可能或者已经与食品、食品添加剂接触，或其成分可能会转移到食品中的材料和制品[1].食品接触材料在与食品的长时间接触过程中，其中的有害化学物质会向食品中迁移，从而对食品质量安全产生影响[2].随着经济的不断发展，人民的生活水平逐步提高，人们对食品安全性的要求提高，食品接触材料中的有毒有害物质迁移到食品中造成的食品污染也引起消费者们的广泛关注.邻苯二甲酸酯(phthalate esters，PAEs)是食品接触材料生产中广泛使用的增塑剂，其作用是增加制品的柔软性及可塑性[3-5].研究发现，该物质有生殖毒性、发育毒性以及致癌性[6-13].近年来，随着生活节奏的加快，便于携带的食品包装材料越来越多的应用到日常食品包装和储存中，在与食品的接触过程中，受储存环境和时间的影响，食品接触材料中的PAEs增塑剂会迁移到食品中去[14-17]，从而危害人类健康.因此，研究食品接触材料中所含PAEs含量及其迁移规律，对于保护消费者的健康安全具有重要意义.

目前，关于PAEs类增塑剂的检测方法学研究较多，主要有气相色谱法、气相色谱-质谱、高效液相色谱法和高效液相色谱-串联质谱法等[18]，研究对象多以塑料食品包装、化妆品、儿童玩具为主.前处理方法多为液-液萃取法和固相萃取法，前者操作繁琐、耗时，后者成本高，固相萃取小柱塑料材质的管壁还会造成PAEs本底干扰.此外，就食品接触材料而言,其种类已经不仅仅限于塑料制品，餐厅、超市大量使用便于携带和储存的不同材质的食品接触材料，其中PAEs的迁移问题亟待解决.

目前，被认为有害并限制使用的PAEs有23种[19]，其中广泛应用于食品接触材料的加工制作中并被我国卫生部列为优先控制污染物的有16种[20].本研究选取餐厅和超市常用的食品接触材料，采用超声提取法提取、气相色谱-质谱联用法(gas chromatography-mass spectrometry ，GC-MS)检测其中的 16种PAEs类增塑剂，并研究了不同的接触时间和温度下PAEs类增塑剂向不同食品模拟液的迁移，探索迁移的规律，对食品接触材料的安全使用、监督检查及食品加工生产、存储过程的安全控制提供一定的理论依据和方法指导.

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

泡沫饭盒、PP材质塑料餐盒、纸质餐盒、PE保鲜袋、PE保鲜膜、一次性纸杯、一次性塑料杯、牛皮纸袋、纸浆模塑性餐盘(采购于餐厅及超市)

16种PAEs混合标样(纯度≥98%，1 000 mg/L正己烷，美国o2si公司)，分别为邻苯二甲酸二甲酯(dimethyl ortho-phthalate，DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(dicthyl phthalate，DEP)、邻苯二甲酸二异丁酯(diisobutyl phthalate，DIBP)、邻苯二甲酸二丁酯(dibutyl phthalate，DBP)、邻苯二甲酸二(2-甲氧基)乙酯(bis(2-methoxyethyl) phthalate，DMEP)、邻苯二甲酸双-4-甲基-2-戊-酯(bis(4-methyl-2-pentyl)phthalate，BMPP)、邻苯二甲酸双(2-乙氧基)乙酯(bis(2-ethoxyethyl)phthalate，DEEP)、邻苯二甲酸二正戊酯(dipentyl phthalate，DPP)、邻苯二甲酸二己酯(dihexyl phthalate，DHXP)、邻苯二甲酸丁卞酯(benzyl butyl phthalate，BBP)、邻苯二甲酸二(2-丁氧基乙基)酯(bis(2-n-butoxyethyl)phthalate，DBEP)、邻苯二甲酸二环己酯(dicyclohexyl phthalate，DCHP)、邻苯二甲酸(2-乙基)己酯(bis(2-n-butoxyethyl)phthalate，DEHP)、邻苯二甲酸二苯酯(diphenyl phthalate，DpHP)、邻苯二甲酸二辛酯(di-n-octylphthalate，DnOP)、邻苯二甲酸二壬酯(dinonyl phthalate，DNP)；正己烷、无水乙醇、冰乙酸(色谱纯，赛默飞世尔科技有限公司)；植物油(胡姬花花生油，嘉里粮油有限公司).

1.2 仪器与设备

超声波震荡仪(WH-800)：济宁万和超声电子设备有限公司；台式高速离心机(H/T16MM)：湖南赫西仪器装备有限公司；气相色谱质谱联用仪(QP2010ultra)：日本岛津；有机系进口NY滤膜(0.22 μm)：Fount Beijing Biotech Co.,LTD；移液枪：德国艾本德.

由于PAEs广泛存在于塑料制品中，样品前处理和检测过程中均使用玻璃器皿，洗干净后至少用色谱纯正己烷润洗两次，晾干备用；所用试剂和溶液均不得接触塑料或其他含有PAEs的物品，同时做空白实验，以避免PAEs本底污染.

1.3 实验方法

1.3.1 气相色谱、质谱条件

色谱柱：SH-Rxi-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)石英毛细管柱；程序升温： 60 ℃持续1 min后，以20 ℃/min的速率升温至220 ℃并持续1 min后，按5 ℃/min的速率升温到250 ℃，持续1 min，再以20 ℃/min的速率升温到290 ℃，持续7.5 min；载气及流速：高纯度氦气，纯度≥99.999%，1 mL/min；进样口温度：260 ℃；进样方式：不分流进样；进样量：1 μL；色谱与质谱接口温度：280 ℃；检测方式： SIM模式；离子源：EI；离子源温度：230 ℃；电离能量：70 eV；溶剂延迟：7 min.

1.3.2 标准溶液的配置

分别配制10 μg/mL、5 μg/mL的PAEs混合标准储备液，以正己烷依次稀释，得到一组浓度分别是0.02 μg/mL、0.05 μg/mL、0.1 μg/mL、0.5 μg/mL、1.0 μg/mL、2.0 μg/mL的PAEs混合标准溶液，摇匀，待测.

1.3.3 样品前处理

将试验用样品剪碎，碎片直径不超过2 mm，充分混匀，分别准确称取各样品1.00 g于100 mL具塞三角瓶中，向其中加入20.0 mL正己烷作为提取剂，超声波辅助提取，30 min后过滤，滤渣复提1次，将两次滤液合并到50 mL容量瓶中，用正己烷定容至50 mL，再用以5 000 r/min转速的台式高速离心机离心15 min,取上清液后过有机系0.22 μm滤膜，待测.

1.3.4 样品中PAEs迁移模拟实验

配制 3%乙酸、20%乙醇各200 mL，将其和蒸馏水、植物油作为酸性、酒精类、水性以及油基食物的模拟液分别装入4个具塞玻璃广口瓶中进行实验.将迁移实验样品剪碎，碎片直径不超过2 mm，充分混匀，分别准确称取 4.00 g放入前述酸性、酒精类、水性、和油基食物模拟液中，使其充分接触并封口常温放置.另做同样四份置于冰箱4 ℃冷藏放置.在样品与模拟液充分接触1 h、2 h 、4 h、 8 h 、12 h 、24 h时从各瓶中分别取5 mL模拟液于具塞试管中，用5 mL正己烷超声辅助提取30 min后，以5 000 r/min转速的台式高速离心机离心15 min，取上层正己烷清液，过有机系0.22 μm滤膜，待测.

1.3.5 质量控制

为了检验样品处理方法和检测方法的准确性和可靠性，实验选用同一样品做加标回收率实验和重复性实验，计算加标回收率和相对标准偏差.

2 结果与讨论

2.1 PAEs的定性分析

PAEs混合标准储备液在1.3.1所列的分析条件下进行GC-MS分析，其总离子流色谱图如图1所示.

图1 16种PAEs的总离子流色谱图

由图1可知，整个分析周期为26.5 min，16 种PAEs化合物在此实验条件下能得到较好的分离，且得到的峰对称性良好，峰形尖锐.经质谱定性分析，确定了16种PAEs的归属，按照出峰顺序依次为DMP、DEP、DIBP、DBP、DMEP、BMPP、DEEP、DPP、DHXP、BBP、DBEP、DCHP、DEHP、DpHP、DnOP、DNP.该实验条件下 16种PAEs的保留时间、定量及定性离子见表1.

表1 16种PAEs的保留时间及定量、定性离子

2.2 标准曲线、回收率和检出限

将章节1.3.2所配混合标准系列溶液在章节1.3.1所列GC-MS条件下进样分析，同时做样品加标回收率和重复性实验.16种PAEs的回归方程、相关系数、平均加标回收率(添加水平为0.05 mg/kg、0.1 mg/kg、0.15 mg/kg)、相对标准偏差(RSD)和线性范围见表2.由表2可知，16种PAEs在0.02～2.0 μg/mL浓度范围内具有良好的线性关系，相关系数大于0.98，平均加标回收率在86%～108%，符合分析方法的要求.

表2 16种PAEs的回归方程、相关系数、加标回收率及相对标准偏差(n=3)

2.3 样品中PAEs分析

所采购的九种不同食品接触材料按1.3.3进行样品处理后，在1.3.1色谱条件下测定，采用离子检测SIM模式、外标标准曲线法定量分析.分析结果表明，该方法下九种食品接触材料样品提取液中16种PAEs均可检出，其中DEHP含量最高，其次是DBP和DIBP，其他种类的PAEs含量较低.目前我国食品塑料包装材料使用的增塑剂主要是DBP和DEHP，本研究测定结果与这一现状相符.DIBP、DBP和DEHP检测结果见图2.

图2 样品中PAEs含量的测定结果

由图2可知，九种检出 PAEs 的样品中，塑料材质的食品接触材料中DIBP、DBP、DEHP的含量高于纸质材料，其原因可能是塑料材料需要更好的柔韧性，故添加的 PAEs相对较多，而纸类材料中的防水涂层薄、PAEs添加量相对小些[21].食品接触材料中添加PAEs 是重要的食品污染源之一， 不同国家食品接触材料中PAEs 添加限量标准不同.根据我国GB 9685 -2016中规定的食品接触材料中PAEs类物质的使用标准可知[22]，本研究所采购的食品接触材料中16种PAEs类增塑剂的含量均未超过限量标准，但部分含量接近限值，其安全问题仍需引起政府、企业和消费者的足够重视.

2.4 PAEs迁移实验结果

PAEs在与食品接触时很容易迁移到食品中去，给人体健康带来潜在危害，我国国家标准 GB 9685-2016《食品接触材料及制品用添加剂使用标准》中给出DBP 的迁移限量为0.3 mg/kg，DEHP 的迁移限量为 1.5 mg/kg.本研究参考我国国家标准(GB31604.1-2015)《食品安全国家标准 食品接触材料及制品迁移试验通则》[23]及相关文献[24]，选用3%乙酸、20%乙醇、蒸馏水、植物油分别作为酸性、酒精类、水性以及油基食物的模拟液，以目前最为常用、且经实验检测PAEs含量相对较高的塑料餐盒为样品，研究PAEs向食品中的迁移.样品与食品模拟液接触储存方式分为常温和冷藏两种，储存时间为24 h以内.迁移试验结果表明，16种PAEs在不同接触时间和温度下都会有一定量的迁移， PAEs向不同模拟液中的迁移总量随时间的变化情况见图3.

图3 PAEs向四种模拟液中的迁移总量变化

由图3可知，PAEs迁移遵循相同的食品模拟液在同一接触时间下，储存温度高的PAEs的迁移总量也高的规律；相同的食品模拟液在同一储存温度下，实验样品中PAEs在与食品模拟液接触前期迁移速率相对比较快，迁移总量随着接触时间的延长而增加，24 h后迁移速率趋于平缓.这可能与接触初期的溶胀作用有关，溶胀作用加大了样品与模拟液的接触面积，从而加快了PAEs的迁移速率，随着接触时间的延长， PAEs在模拟液中的溶解趋于动态平衡，迁移速率也趋于平缓.同一储藏温度下，不同食品模拟液中的PAEs迁移总量总体趋势为：植物油>20%乙醇>3%乙酸>水，这可能与PAEs在不同食品模拟液中的溶解性有关.PAEs类增塑剂是脂溶性物质，难溶于水，易溶于有机溶剂， 3%乙酸为水性溶液，乙酸含量较低，而20%乙醇溶液中有较高含量的乙醇.根据“相似相溶”原理，PAEs在脂肪类介质中的溶解性大，迁移量也最大，在水中的迁移量最小，这与实验结果相符，且PAEs 的迁移总量随储存温度和接触时间的增大而增大，长时间高温度的接触对食品污染更严重.

3 结论

本研究采用GC-MS定量检测食品接触材料中PAEs类增塑剂，并探索了PAEs类增塑剂向不同食品模拟液中的迁移规律.九种不同食品接触材料中全部检出了 PAEs，其中DIBP、DBP和DEHP检出量比较高.不同的接触时间和温度下PAEs在不同性质模拟液中存在显著的迁移现象.PAEs接触到不同性质的食品时，温度越高，越容易被溶解出来，PAEs含量越高，被溶出的量就越大，迁移到食品当中，尤其是脂肪性和酒精性食品中，从而对人体造成危害.食品接触材料中PAEs类增塑剂的安全问题仍需重视，要尽量少用这些接触材料长时间保存食品，更不要进行加热处理，以减少PAEs迁移到食品中.同时，我国仍需要加强食品接触包装材料的法律法规和生产监管制度，以确保其安全性.