塑料食品包装材料中8种苯二甲酸酯的超声萃取‑气相色谱质谱联用测定方法

摘要

本发明公开了塑料食品包装材料中8种苯二甲酸酯的超声萃取‑气相色谱质谱联用测定方法，该方法采用超声辅助萃取技术，以环己烷和乙酸乙酯混合溶剂提取食品包装材料中的苯二甲酸酯，萃取方式简单；萃取液经凝胶渗透色谱技术净化后以气相色谱分离、质谱联用进行检测。本发明的选择性好、灵敏度高、简便快速、定性准确，并成功地应用于实际塑料食品包装材料中苯二甲酸酯的检测。

说明书

技术领域

本发明涉及食品包装材料中苯二甲酸酯检测技术领域，具体是塑料食品包装材料中8种苯二甲酸酯的超声萃取-气相色谱质谱联用测定方法。

背景技术

食品安全不仅限于食品本身的安全，食品接触材料的安全性是食品安全不可分割的重要组成部分。随着科技的发展进步和生活水平的提高，食品接触材料的种类和应用数量都与日俱增，各类新型食品接触材料不断涌现，在食品销售、储藏和运输过程中发挥了不可替代的作用，给人们带来极大方便。然而，食品接触材料作为“特殊的食品添加剂”，其在原材料、辅料、工艺等方面的安全性直接影响食品质量，继而对人体健康直接产生负面影响。

为了追求更高的使用性能和更好的使用效果，食品接触材料中会加入多种化学添加剂，这些化学物质在一定的介质环境和温度条件下将会溶出，并迁移到食品中，从而引发食品安全问题，导致急性或慢性中毒，严重的甚至会致畸致癌，给人们的健康带来严重的安全隐患。这其中最严重的就是环境内分泌干扰物(Environmental Endocrine DisruptorsChemicals，EDCs)。环境内分泌干扰物对人类及动物内分泌系统存在干扰作用，作用于机体的激素代谢，引起各种病理改变。目前，这类物质的主要代表就是邻苯二甲酸酯类增塑剂(Phthalate Esters，PAEs)化合物，它们能够改变内分泌系统的正常功能并可对未受损的器官或其后代产生负面影响。

目前，邻苯二甲酸酯类增塑剂的使用已在我国、欧盟、美国等被限制，许多塑料生产企业开始寻找邻苯二甲酸酯类增塑剂代用品。研究表明，对苯二甲酸酯和间苯二甲酸酯已成为邻苯二甲酸酯类增塑剂的最主要的替代品。与邻苯二甲酸酯类物质类似，间苯二甲酸酯、对苯二甲酸酯也是一类十分重要的化工原料，广泛用于生产塑料、涂料、油漆、化学纤维等。间苯二甲酸酯和对苯二甲酸酯类污染物及其代谢中间产物对环境的影响和对生物的毒害作用已引起了广泛的关注和研究。间苯二甲酸酯被怀疑有致癌、致畸、致突变作用而被列为环境激素类物质，这类物质通过严重干扰动物的内分泌调节作用而对动物的正常生长和发育造成不良影响。对苯二甲酸酯已被证实能造成慢性肾炎。聚对苯二甲酸乙二醇酯是当前使用量最大的一类食品、药品包装材料(容器)，聚对苯二甲酸乙二醇酯解聚后的主要产物是对苯二甲酸酯和间苯二甲酸酯，其原料对苯二甲酸酯树脂的生产过程中产生大量的对苯二甲酸酯和间苯二甲酸酯副产物。

间苯二甲酸酯、对苯二甲酸酯在我国的用量较大，而且使用量逐年上升，并广泛应用到食品接触材料生产中。国家强制性标准GB9685-2016《食品容器、包装材料用添加剂使用卫生标准》中规定间苯二甲酸二甲酯的特定迁移量为0.05mg/kg，对苯二甲酸二(2-乙基己基)酯在PVC中最大使用量为75％。但目前我国并没有此类苯二甲酸酯的检测方法标准，甚至对包装材料中这类物质的检测方法研究也很少。因此，我国目前缺少对这类污染物进行监管的技术条件。但随着间苯二甲酸二甲酯限量的制定，欧盟将会逐渐重视这类污染物的检测，这将对我国今后的食品和食品包装材料出口贸易产生重要的影响。此外食品接触材料中的这类环境内分泌干扰物在与食品接触之后将迁移到食品中，造成食品污染，直接危害我国人民的身体健康。因此，必须尽快建立测定这类化合物的系列检测方法标准，确保食品安全和降低出口风险，消除技术壁垒。

发明内容

本发明的目的在于提供一种选择性好、灵敏度高、简便快速、定性准确的塑料食品包装材料中8种苯二甲酸酯的超声萃取-气相色谱质谱联用测定方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

塑料食品包装材料中8种苯二甲酸酯的超声萃取-气相色谱质谱联用测定方法，是用于间苯二甲酸二甲酯、对苯二甲酸二辛酯、中间苯二甲酸二甲酯、对苯二甲酸二辛酯、间苯二甲酸二烯丙酯、间苯二甲酸二苯酯、间苯二甲酸二(2-乙基)己酯、对苯二甲酸二甲酯、对苯二甲酸二乙酯、对苯二甲酸二烯丙酯8种苯二甲酸酯类物质残留量的测定，其特征在于，测定方法具体步骤如下：

1)样品前处理：称取定量的食品塑料包装材料的样品，用纯净水洗净，晾干，置于具塞三角瓶中，用提取溶剂进行超声提取，将提取液定容，经微孔滤膜过滤，滤液经GPC净化定容后形成供GC-MS测定的待测液；

作为本发明进一步的方案：所述步骤1)中样品前处理的具体操作过程中如下：准确称取1.00g食品塑料包装材料的样品，用纯净水洗净，晾干，置于具塞三角瓶中，用5mL乙酸乙酯-环己烷(1:1，V/V)超声提取10min，提取至少两次，合并提取液并定容至10mL，经0.22μm微孔滤膜过滤，滤液经GPC净化定容后形成供GC-MS分析方法测定的待测液。

作为本发明进一步的方案：所述步骤1)中GPC净化条件如下：凝胶渗透色谱柱：320mm×25mm(内径)玻璃柱，Bio-beads(S-X3)，200～400目，50g；流动相：环己烷+乙酸乙酯(1：1，V/V)；流速：5mL/min；流出液收集时间：20min～45min。

2)标准储备液与工作液的配置：首先，分别称取8种苯二甲酸酯类物质标准品，进行单一标准储备液的配置，其次，分别移取单一标准储备液于容量瓶中定容，得到8种苯二甲酸酯类物质的混合标准储备液，最后，用有机试剂溶解稀释配置成具有浓度梯度的各种苯二甲酸酯类物质的混合标准工作液；

作为本发明进一步的方案：所述步骤2)中标准工作液的具体配置过程如下：首先，准确称取100mg各个苯二甲酸酯标准品，用甲醇溶解并定容至100mL，配制成1000mg/L的标准储备液，4℃下冷藏保存；然后，准确移取各苯二甲酸酯标准储备液10mL至100mL的容量瓶中，用乙酸乙酯-环己烷(1:1，V/V)定容，配制成100mg/L的混合标准储备液，4℃下冷藏保存；最后，用乙酸乙酯-环己烷(1:1，V/V)逐级稀释成0.0μg/L、10μg/L、50μg/L、100μg/L、200μg/L、500μg/L系列浓度的混合标准工作液。

3)仪器分析：采用GC-MS分析方法进行分离和鉴定，采用外标法定量；

作为本发明进一步的方案：所述步骤3)中仪器分析的色谱质谱条件如下：

a)色谱柱：5％-二苯基-95％二甲基聚硅氧烷石英毛细管柱(30m×0.25mm×0.25μm)或其它柱效相当的色谱柱；

b)色谱柱升温程序：初始温度60℃，保持1min，以20℃/min升至220℃，保持3min，再以15℃/min升至280℃，保持4min；

c)载气：氦气(纯度≥99.999％)，恒流模式，流速为1.0mL/min；

d)进样口温度：250℃；

e)进样量：1μL；

f)进样方式：不分流进样；溶剂延迟：6.0min；

g)离子源：EI源，70eV；

h)离子源温度：230℃；

i)接口温度：280℃；

4)结果计算：以各个苯二甲酸酯的二级选择离子峰面积对其相应浓度进行回归分析，得到标准曲线，工作曲线线性相关系数大于0.99，横坐标为各光引发剂浓度，纵坐标为各光引发剂的定量离子峰面积；对处理后的样品进行测定，测得检出各个苯二甲酸酯二级选择离子峰面积，代入标准曲线，求得样品中各个苯二甲酸酯的含量；

其中，八种苯二甲酸酯的定性确认是在如上仪器条件下，待测液和混合标准工作液的选择离子色谱峰在相同保留时间处(±0.2min)出现，并且对应质谱碎片离子的质荷比与混合标准工作液一致。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)超声波提取是一种操作简单，其具有提取温度低、提取率高、提取时间短的独特优势被广泛应用于食品及食品相关产品的检测分析中。

本发明采用超声提取方式对样品中苯二甲酸酯待测物进行提取，有助于提高提取效率和简化操作步骤；

2)本发明采用乙酸乙酯-环己烷(1:1，V/V)作为提取溶剂，乙酸乙酯-环己烷(1:1，V/V)不仅对8种苯二甲酸酯具有良好的提取效果，还有利于后续的GPC净化处理；

3)本发明通过GPC的净化和富集，使得样品基质的背景噪音降低，各苯二甲酸酯的信号响应均有不同程度的提高；

4)采用5％-二苯基-95％二甲基聚硅氧烷石英毛细管柱(30m×0.25mm×0.25μm)或其它柱效相当的色谱柱对八种苯二甲酸酯进行处理，能够获得较佳的色谱峰形和分离效果。

附图说明

图1为塑料食品包装材料中8种苯二甲酸酯的超声萃取-气相色谱质谱联用测定方法的流程示意图；

图2为标准溶液选择离子色谱示例图；

图3为对苯二甲酸二甲酯全扫描质谱图；

图4为间苯二甲酸二甲酯全扫描质谱图；

图5为对苯二甲酸二乙酯全扫描质谱图；

图6为间苯二甲酸二烯丙酯全扫描质谱图；

图7为对苯二甲酸二烯丙酯全扫描质谱图；

图8为间苯二甲酸(2-乙基)己酯全扫描质谱图；

图9为间苯二甲酸二苯酯全扫描质谱图；

图10为对苯二甲酸二辛酯全扫描质谱图。

附表说明

表1：8种苯二甲酸酯信息；

表2：8种苯二甲酸酯的质谱分析参数；

表3：方法的回收率和精密度；

表4：8种苯二甲酸酯的线性方程、线性范围和相关系数；

表5：样品A中8中苯二甲酸酯目标物检测结果；

表6：样品B中8中苯二甲酸酯目标物检测结果；

表7：样品C中8中苯二甲酸酯目标物检测结果；

表8：样品D中8中苯二甲酸酯目标物检测结果；

表9：样品E中8中苯二甲酸酯目标物检测结果。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中，本发明对塑料食品包装材料中8种苯二甲酸酯即间苯二甲酸二甲酯、对苯二甲酸二辛酯、中间苯二甲酸二甲酯、对苯二甲酸二辛酯、间苯二甲酸二烯丙酯、间苯二甲酸二苯酯、间苯二甲酸二(2-乙基)己酯、对苯二甲酸二甲酯、对苯二甲酸二乙酯、对苯二甲酸二烯丙酯的测定方法具体步骤如下。

1.试剂与材料

除特殊要求外，应使用分析纯级或以上试剂。包括乙酸乙酯、环己烷、甲醇：纯度≥98％；8种苯二甲酸酯：纯度≥98％，参见表1。

2.溶液的配置

提取液：提取液为乙酸乙酯-环己烷(1:1，V/V)的混合溶液。

标准储备液与工作液的配置：

首先，准确称取100mg各个苯二甲酸酯标准品，用甲醇溶解并定容至100mL，配制成1000mg/L的标准储备液，4℃下冷藏保存；然后，准确移取各苯二甲酸酯标准储备液10mL至100mL的容量瓶中，用乙酸乙酯-环己烷(1:1，V/V)定容，配制成100mg/L的混合标准储备液，4℃下冷藏保存；最后，用乙酸乙酯-环己烷(1:1，V/V)逐级稀释成0.0μg/L、10μg/L、50μg/L、100μg/L、200μg/L、500μg/L系列浓度的混合标准工作液。

3.样品处理

准确称取1.00g食品塑料包装材料的样品，用纯净水洗净，晾干，置于具塞三角瓶中，用5mL乙酸乙酯-环己烷(1:1，V/V)超声提取10min，提取至少两次，合并提取液并定容至10mL，经0.22μm微孔滤膜过滤，滤液经GPC净化定容后形成供GC-MS分析方法测定的待测液。

所述步骤1)中GPC净化条件如下：凝胶渗透色谱柱：320mm×25mm(内径)玻璃柱，Bio-beads(S-X3)，200～400目，50g；流动相：环己烷+乙酸乙酯(1：1，V/V)；流速：5mL/min；流出液收集时间：20min～45min。

4.仪器分析

采用GC-MS分析方法进行分离和鉴定，采用外标法定量；

仪器分析的色谱质谱条件如下：

a)色谱柱：5％-二苯基-95％二甲基聚硅氧烷石英毛细管柱(30m×0.25mm×0.25μm)或其它柱效相当的色谱柱；

b)色谱柱升温程序：初始温度60℃，保持1min，以20℃/min升至220℃，保持3min，再以15℃/min升至280℃，保持4min；

c)载气：氦气(纯度≥99.999％)，恒流模式，流速为1.0mL/min；

d)进样口温度：250℃；

e)进样量：1μL；

f)进样方式：不分流进样；溶剂延迟：6.0min；

g)离子源：EI源，70eV；

h)离子源温度：230℃；

i)接口温度：280℃；

其中，八种苯二甲酸酯的定性确认是在如上仪器条件下，待测液和混合标准工作液的选择离子色谱峰在相同保留时间处(±0.2min)出现，并且对应质谱碎片离子的质荷比与混合标准工作液一致。八种苯二甲酸酯的质谱分析参数见表2。标准溶液选择离子色谱示例图如图2。

在空白样品添加苯二甲酸二甲酯混合标准物质，8种待测成分的峰形尖锐对称，待测物的色谱峰周围干扰色谱峰少。8种苯二甲酸酯的全扫描质谱图见图3～图10。

5.结果计算

以各个苯二甲酸酯的二级选择离子峰面积对其相应浓度进行回归分析，得到标准曲线。

本发明采用在空白试样中添加标准溶液的方法，选用不含目标分析物的复合膜袋为空白样品，分别添加低、中、高3个浓度水平的混合标准溶液，每个浓度水平制备6个平行样品，按照已建立的方法进行样品处理及检测，计算得到8种苯二甲酸酯的平均回收率为80％～105％，精密度(以相对标准偏差(RSD)计)为1～10％(见表3)。

本方法定量检测限根据10倍信噪比计算得出，检测限结果均为0.01mg/kg(见表4)。各苯二甲酸酯的检测限均能满足日本、欧盟等国家规定的要求。

本发明申请中使用乙酸乙酯-环己烷(1:1，V/V)将标准储备液进行逐级稀释，配制成8个不同浓度的混合标准溶液，按照已建立的GC-MS进行测定。结果发现8种苯二甲酸酯在10～500μg/L的质量浓度范围内，其峰面积Y与质量浓度X(μg/L)有良好的线性关系，线性相关系数r≥0.99(见表4)。

实施例1

用上述检测方法，选择食品包装材料为PET材料的样品A，测得样品A中8中苯二甲酸酯目标物的含量见表5。

实施例2

用上述检测方法，选择食品包装材料为PE材料的样品B，测得样品B中8中苯二甲酸酯目标物的含量见表6。

实施例3

用上述检测方法，选择食品包装材料为PP材料的样品C，测得样品C中8中苯二甲酸酯目标物的含量见表7。

实施例4

用上述检测方法，选择食品包装材料为PET和PE混合材料的样品D，测得样品D中8中苯二甲酸酯目标物的含量见表8。

实施例5

用上述检测方法，选择食品包装材料为PET和PP混合材料的样品E，测得样品E中8中苯二甲酸酯目标物的含量见表9。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

表1：8种苯二甲酸酯信息

表2：8种苯二甲酸酯的质谱分析参数

表3：方法的回收率和精密度

表4：8种苯二甲酸酯的线性方程、线性范围和相关系数

表5：样品A中8中苯二甲酸酯目标物检测结果

序号化合物名称目标物含量(mg/kg)1对苯二甲酸二甲酯-2间苯二甲酸二甲酯0.163对苯二甲酸二乙酯-4间苯二甲酸二烯丙酯-5对苯二甲酸二烯丙酯-6间苯二甲酸(2-乙基)己酯0.727间苯二甲酸二苯酯-8对苯二甲酸二辛酯-

注：“-”表示未检出

表6：样品B中8中苯二甲酸酯目标物检测结果

序号化合物名称目标物含量(mg/kg)1对苯二甲酸二甲酯-2间苯二甲酸二甲酯-3对苯二甲酸二乙酯-4间苯二甲酸二烯丙酯-5对苯二甲酸二烯丙酯-6间苯二甲酸(2-乙基)己酯-7间苯二甲酸二苯酯-8对苯二甲酸二辛酯-

注：“-”表示未检出

表7：样品C中8中苯二甲酸酯目标物检测结果

序号化合物名称目标物含量(mg/kg)1对苯二甲酸二甲酯-2间苯二甲酸二甲酯-3对苯二甲酸二乙酯-4间苯二甲酸二烯丙酯-5对苯二甲酸二烯丙酯-6间苯二甲酸(2-乙基)己酯-7间苯二甲酸二苯酯-8对苯二甲酸二辛酯-

注：“-”表示未检出

表8：样品D中8中苯二甲酸酯目标物检测结果

注：“-”表示未检出

表9：样品E中8中苯二甲酸酯目标物检测结果

序号化合物名称目标物含量(mg/kg)1对苯二甲酸二甲酯-2间苯二甲酸二甲酯1.523对苯二甲酸二乙酯-4间苯二甲酸二烯丙酯-5对苯二甲酸二烯丙酯-6间苯二甲酸(2-乙基)己酯0.587间苯二甲酸二苯酯-8对苯二甲酸二辛酯-

注：“-”表示未检出。