食品接触材料中邻苯二甲酸酯检测方案(气质联用仪)

智能文字提取功能测试中

采用 GCMS 对食品接触材料中邻苯二甲酸酯的浸出的定量分析 序言 在某种情况下会影响人体健康。因此就有了食品接触材料迁移到食品中的化合物的法规和准则。除了食品和与食品接触的塑料的化学性质外，整体的储存条件，如温度和时间，都将影响到化合物从食品接触材料迁移到食品中。 化合物从食品接触材料(FCMs)迁移到食品中，也称为浸出。这种迁移可能导致食品腐败变质， 在所有 FCMs中，塑料制品中的邻苯二甲酸酯是众所周知的能够浸入食品中的物质。邻苯二甲酸酯是一类主要用作塑料制品增塑剂增强其弹性的化合物。由于邻苯二甲酸酯在塑料中的束缚性弱，它很容易从塑料中溶出浸入到周围环境中。虽然邻苯二甲酸酯的毒理学效应尚未全部研究完，但许多广泛使用的邻苯二甲酸酯，如邻苯二甲酸(2-乙基己基)酯(DEHP)、令邻苯二甲酸丁基苄基酯(BBP) 和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)，能够干扰内分泌系统。所以，在食品包装材料中邻苯二甲酸酯的使用时受限制的。 本应用文献采用的 PerkinElmer Clarus@ SQ 8 GC/MS 对三种管制的邻苯二甲酸酯 (DBP，BBP和 DEHP)乙基其它常见的邻苯二甲酸酯 (DMP，DEP 和 DnOP) 进行高灵敏度和重复性的定量分析，分析测定方法依据的是欧盟法规 EU No. 10/2011。 Clarus SQ8系统采用选择离子全离子(SIFI)质谱模式。在 SIFI模式下，分析人员可以用选择离子监控(SIM)设置仪器对目标化合物进行定量分析，同时在全扫描的模式下寻找未知的可浸出的化合物。本应用文献进一步显示了不同温度和食品类型对 FCMs 的浸出的影响。 图1.邻苯二甲酸酯结构图，R和R'代表不同组合的烷基。 食品接触材料迁移法规 特定的迁移限制(SML) 是指一个特定物质从FCM 释放到食品或模拟食品中的最大允许迁移量，单位为 mg/kgfs2。根据欧盟2007/19/EC 指令， FCMs使用的邻苯二甲酸酯的 SMLs分别为 DBP为 0.3 mg/kg fs， DEHP 为 1.5mg/kg fs 和 BBP 为 30.0 mg/kg fs。 在不同食品类型的简化迁移分析实验经常使用模拟实验。因为用替代物代替食品模拟食品与包装材料之间的相互作用，可以减少基质干扰，并降低样品前处理的总量。欧盟法规第10/2011号“与食品接触的塑料材料和物品”指定 FCMs 具体测试条件，食品模拟物列表如表1所示。 表1.欧盟法规第 10/2011 号 食品类型 EU No. 10/2011 食品模拟物 水溶性(pH〉 4.5) 10%乙醇(V/V) 酸性 (pH <4.5) 3%乙酸 (m/V) 含酒精或低脂 20%乙醇(V/V) EU No. 10/2011法规根据不同包装列出了各种迁移测试条件，代表加速贮藏条件。温度和时间是公认的最严格的储存条件，50℃模拟储存10天，室温下模拟储存6个月，20℃冷藏条件下模拟储存10天。用于高温使用的包装，包括微波包装，其指定的迁移测试条件是100℃下1小时。在指定迁移测试中应该采用表面体积比6dm²/1kg*fs， 最终样品结果以 mg/kg fs 表示。 色谱纯的正己烷溶剂， EPA 606 邻苯二甲酸酯混合标准溶液，包括邻苯二甲酸二乙酯 (DEP)、邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)、邻苯二甲酸二辛酯 (DnOP)、邻苯二甲酸丁基苄基酒(BBP)、林苯二甲酸二丁酯(DBP)，浓度为2000mg/L，溶剂为正己烷，购自 Sigma-Aldrich。 实验条件如表2所示。此次分析采用 PerkinElmer ClarusSQ8 GCMS 系统，配置液体自动进样器、5uL进样针、程序升温分流/不分流进样口。实验采用硅橡胶进样隔垫，即使温度升至400℃都具有低流失的特点(货号：棉的玻璃衬管，用于提高汽化率以及防止非挥发性物质进入色谱柱。 实验过程采用 SIFI 质谱采集模式，其中全扫描用于谱库搜索，选择离子扫描(SIM)用于高灵敏度定量分析。这种质谱采集模式结合了选择离子扫描 SIM 和所需质量范围内的全扫描。在 SIM 模式下，参数设置为监测一个或几个选定的离子。表3显示了不同邻苯二甲酸酯类化合物选择离子扫描的定量离子和定性离子。对于多数邻苯二甲酸酯化合物丰度最高的离子是 m/z 149，除了DMP丰度最高的为 m/z 163外。如图2所示，R和R代表各种烷基链。然而，在DMP案例中，R和R’代表都代表甲基，所以氧原子上的氢被 CH，取代，因此其离子丰度最高的是 m/z 163 表2.GCMS 操作条件 GC： PerkinElmer Clarus 680 GC 色谱柱 PerkinElmer Elite-5MS 毛细柱 (30mx0.25mm×0.25um) 进样口类型 程序升温分流/不分流进样口 进样口温度 280℃ 进样模式 分流，分流比20：1 进样量 1uL(5uL进样针) 载气 氦气，常压(22.7psi) 柱温箱升温程序 100℃保持0.5 min， 以15℃ /min 升到320℃保持 2.5 min。 GC： PerkinElmer Clarus 680 GC 离子源 EI GC传输线温度 280℃ 离子源温度 280℃ 扫描方式 SIFI 扫描范围 m/z 45-400 扫描时间 0.060s 间隔延迟时间 0.050s 驻留时间 0.070 s 间隔延迟时间 0.005s 溶剂延迟时间 3 min 表3.邻苯二甲酸酯类 SIM 离子. 邻苯二甲 定量离子 定性离子 保留时间窗口 酸酯 (m/z) (m/z) (min) DMP 163 77 4.80-5.60 DEP 149 177 6.00-6.80 DBP 149 205 8.50-9.70 BBP 149 91 11.20-12.00 DEHP 149 167 12.20-13.10 DnOP 149 279 13.30-14.20 图2.邻苯二甲酸酯的-般结构式及其在EI 源下的主要碎片离子，其中R和R'代表烷基. 样品前处理和回收率 样品的制备依据欧盟第10/2011号法规。从当地超市采购四种塑料食品包装类型(聚四氟乙烯瓶、聚氯乙烯保鲜膜、聚对苯二甲酸乙二醇微波炉托盘和聚丙烯瓶)。采用10%乙醇、3%乙酸和20%乙醇作为食品模拟物分别代替水溶性、酸性和含酒精或低脂类食品。 在每种塑料制品切成0.06 dm'大小的小块，并分别放于装有 10mL不同食品模拟物的密封玻璃瓶中。每个瓶子按表示所示进行存储。最后，为了测试加热对微波炉包装材料的影响，本次迁移测试分别在室温下和在100℃放置一小时后进行实验。 表4.不同塑料制品的储存条件. 食品模拟物 时间(天数) 温度(℃) 10%乙醇 (V/V) 10 20 50 3%乙酸(m/V) 10 20 50 20%乙醇 (V/V) 10 20 50 在迁移试验结束后，将塑料制品移出，然后用2mL的正己烷提取样品，这样样品就浓缩了5倍。加入0.5g氯化钠以防止两层之间形成乳状物。每个瓶子激烈摇匀2min， 静置分层 10min。取己烷层放入自动进样小瓶中进行分析。同时进行空白提取和分析，以检测任何外部污染源。 回收率实验用于确定在邻苯二甲酸酯每个食品模拟物中的萃取率。在每个食品模拟物 (10mL)中分别加入浓度为3.0mg/L 和 140.0mg/L 的溶剂为己烷的邻苯二甲酸酯标样。然后根据上述提取步骤进行提取。 邻苯二甲酸酯校正 将EPA 606 邻苯二甲酸酯标准溶液用己烷依次稀释成10个校正浓度点，浓度范围为0.2-200mg/L，采用10mL容量瓶配制，然后用 GCMS 分析。这一系列标准浓度相当于0.04-40.00 mg/kgfs，这一浓度计算了样品前处理浓度浓缩因子5。校正曲线的建立采用 Turbomass 软件自动形成，采用指定 SIM 定量离子外标法定量。为确保覆盖法规限量值，我们采用两个校正浓度范围，其中，DBP 和 DEHP采用低校正浓度范围(0.2-12.0 mg/L 邻苯二甲酸酯，溶剂正己烷)，BBP采用高校正浓度范围(0.2-12.0mg/L邻苯二甲酸酯，溶剂正己烷)。其它常见的邻苯二甲酸酯 DnOP、DEP 和 DMP同样采用高校正浓度范围进行线性和重现性的验证。 采用两个浓度，75.0mg/L 和 0.8mg/L对准确度进行评估。这两个邻苯二甲酸酯混合标准溶液是用正己烷单独稀释的。同时，将由校正曲线计算得出的浓度与已知的实际浓度进行比较。仪器的稳定性和结果的重现性采用标准溶液六次重复进样进行评估，以 RSD% 值计算。 结果与讨论 邻苯二甲酸酯校正 100 mg/L 邻苯二甲酸酯标准溶液选择离子扫描图如图3所示。采用外标法绘制的六种邻苯二甲酸酯的校正曲线的线性回归系数(R2)都大于0.994(表5)，这表明线性度好。标准溶液6次联系进样均获得良好的准确度和重现性，重现性 RSDs 都低于4%(表6)。 100 ppm Phthalate Standard 1 5.08 3 2 6.22 Time(mins) 8.93 6 13.44 5 1242 4 11.42 图3.100 mg/L 邻苯二甲酸酯标准溶液选择离子扫描图(1-DMP，2-DEP， 3-DBP， 4-BBP， 5-DEHP， 和 6-DnOP)。 表5.邻苯二甲酸酯保留时间、校正曲线和浓度范围。 表6.邻苯二甲酸酯的浓度(一位小数点显示)准确性和重复性。 邻苯二甲 保留时间 在正己烷中的校正浓度范围， 在食品模拟物中的校正浓度 R2 酸酯 (min) (mg/L) 范围(mg/kg) DMP 5.08 12.0-200.0 2.40-40.00 0.9981 DEP 6.22 12.0-200.0 2.40-40.00 0.9997 DBP 8.93 0.2-12.0 0.04-2.40 0.9974 BBP 11.42 12.0-200.0 2.40-40.00 0.9948 DEHP 12.42 0.2-12.0 0.04-2.40 0.9960 DnOP 13.44 12.0-200.0 2.40-40.00 0.9971 邻苯二甲 酸酯 在己烷中的实际浓度((mg/L) 在己烷中的平均 测定浓度(mg/L) RSD(%) DMP 75.0 79.9 3.66 DEP 75.0 77.8 3.95 DBP 0.8 0.8 2.21 BBP 75.0 69.2 2.24 DEHP 0.8 0.8 2.64 DnOP 75.0 76.2 1.91 样品和回收率 食品模拟物的甲标回收率结果如表7所示。大多数邻苯二甲酸酯都取得了良好的回收率，从83-107%范围内。DMP是一种质量轻的弱极性邻苯二甲酸酯， DMP是唯一―个回收率低的化合物，46-57%范围内，由于其在正己烷层相互作用力弱。一般来说，除了 DMP 和DEP外所有的邻苯二甲酸酯最高的回收率来自于20%乙醇。 表7.不同食品模拟物中邻苯二甲酸酯萃取回收率 Average Phthalate Recovery (%) Spiked Food Simulant DMP DEP DBP BBP DEHP DnOP 20% EtOH (3.0mg/L) - 99.8 99.0 - 20% EtOH (140.0mg/L) 46.3 93.1 - 104.0 - 106.6 10% EtOH (3.0 mg/L) - - 88.8 - 96.4 - 10% EtOH (140.0 mg/L) 56.7 97.6 - 102.9 - 101.8 3% Acetic acid (3.0 mg/L) - 83.6 一- 82.8 - 3% Acetic acid (140.0 mg/L) 48.3 85.4 - 90.5 - 92.2 在不同的储存条件下，未发现邻苯二甲酸酯从任何 FCM样品中浸出。保鲜膜是唯――种检测到浸出物的FCM.图4显示的是保鲜膜在50℃ 20%乙醇中的总离子流图(TIC))，从图中可以看到一些未知的低强度的色谱峰。采用国家标准与技术研究所(NIST)质谱数据库进行鉴定，结果显示这些峰不是任何常见的塑料添加剂。 结果还揭示提高样品暴露环境的温度，可以增强化合物从FCM 溶出浸入食品模拟物的总量。图5显示了保鲜膜在20%乙醇在20℃和50℃两个温度下的浸出情况，这一结果很明显的说明了上述结论。我们进一步研究食品模拟物类型对浸出的影响。结果表明20%乙醇的食品模拟物有最多的浸出，也就是含酒精或低脂性食品媒介，其次是10%乙醇，3%乙酸最少(图6)。因此，保鲜膜接触低脂性食品的浸出会比酸性食品高。 图4.在50℃ 20%乙醇下，保鲜膜的 TIC 图。 图5.在20%乙醇下温度对保鲜膜浸出的影响 包装食品的安全和质量的有关法规主要重视迁移测试。 FCMs 使用的一些邻苯二甲酸酯，尤其是那些能够干扰内分泌的物质，在欧盟法规中是受限制的。因此就需要一种合适的可靠的检测技术。 ( 依据EU No. 10/2011 法规 ， 本应用文采用 PerkinElmer Clarus SQ8 GCMS对三种受限邻苯二甲酸酯 (DBP、 BBP 和DEHP)，以及其它常见的邻苯二甲酸酯 (DMP、DEP 和 DNOP) 进行高灵敏度和重复性的定量分析。样品分析检测采用 SIFI质谱采集模式，这样允许其它可能浸入食品中的非目标化合物的分析，同时获得目标化合物的高灵敏度检测。GCMS 分析结果表明高温和亲脂性食品模拟物可以增强 FCMs 的浸出。 ) ( 参考文 献 ) ( 1. 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