食品中16种邻苯二甲酸酯类塑化剂的GC

食品中16种邻苯二甲酸酯类塑化剂的 GC-MS 检测方法研究 褚玥;梁德沛;孙远明;柳春红;刘辉 【摘 要】建立了同时测定不同类别食品中16种邻苯二甲酸酯类塑化剂的气相色谱 -质谱(GC-MS )分析方法•对各种类别的食品采取不同的分离、净化方法;含油类样品 经正己烷提取后，提取液用GPC凝胶色谱仪进行净化;采用GC EI/MS的选择离子 检测方式(SIM)进行定性和定量分析.16种邻苯二甲酸酯的质量浓度在0.02 ~ 5 mg/L范围内呈良好线性相关系数不低于0.999枪出限(S/N =3)为0.02 mg/kg. 在0.4-2 mg/kg加标水平下的该方法回收率为75%~ 115%相对标准偏差 (RSD,n = 3)为 1.00% ~10%. 期刊名称】《中国粮油学报》 年(卷),期】2014(029)002 【总页数】6页(P94-99) 【关键词】 邻苯二甲酸酯;塑化剂;气相色谱-质谱 【作 者】 褚玥;梁德沛;孙远明;柳春红;刘辉 【作者单位】 华南农业大学食品学院,广州510642;广东省产品质量监督检验研究 院顺德基地,佛山528300;华南农业大学食品学院,广州510642;广东省食品质量安 全重点实验室,广州510642;华南农业大学食品学院,广州510642;广东省食品质量 安全重点实验室,广州510642;广东省产品质量监督检验研究院顺德基地,佛山 528300 正文语种】 中 文 【中图分类】R155.5 + 1 刘辉，男，1980年出生，博士，食品科学与工程 令邻苯二甲酸酯(Phthalate acid esters , PAEs)是塑料工业中普遍使用的一类化学物 质，主要用作增塑剂和软化剂，可增大塑料的可塑性和韧性，提高塑料的强度。 PAEs的某些种类还可用作农药载体、驱虫剂、化妆品、润滑剂和去污剂的生产原 料。据统计2009年世界增塑剂产能约910万t，产量约710万t，其中PAEs增 塑剂约占总产量的88%，近年来，由于塑料制品的广泛使用，该类化合物的产量 也在逐年增加［1］。大量塑料制品废弃后其中所包含的PAEs必将被释放到周边环 境，已有报道多个城市饮用水受到不同程度PAEs污染，主要来源于环境中废弃塑 料制品PAEs的释放［2-3］。PAEs与塑料之间通过氢键和范德华力相联结，彼此保 持独立的化学性质，由于结合不紧密，所以容易从塑料中挥发迁移至环境中。有研 究报道，蔬菜对土壤中 PAEs 具有较强的吸收累积能力，不同蔬菜类型、不同地点 不同PAEs污染类型下蔬菜的累积量不同［4-5］，此外，PAEs与食品直接接触时， 易迁移到食品中，污染食品［6］。目前，在大气、水体、土壤、生物乃至人体等自 然和人类环境中普遍发现PAEs的存在，在全球主要工业国家环境中均已达到普遍 检出的程度，已成为全球性最普遍的一类有机污染物，被称为第2个全球性“PCB 污染物”［刀。中国国家环保总局和美国环保署(EPA)已将邻苯二甲酸二甲酯、邻苯 二甲酸二乙酯等6种PAEs列为优先控制的有毒污染物。REACH法规亦将邻苯二 甲酸二(2-乙基己基)酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异 丁酯列为高关注物质［8］。PAEs是脂溶性物质，一旦进入人体，便很快积蓄在脂肪 组织里，不易排泄出去，富集人体内，从而导致人体内残留着高浓度的邻苯二甲酸 酯［9］。研究表明，PAEs具有一定的急性毒性，生殖毒性，在体内长期累积有致癌、 致突变等毒性，并具有一定的内雌激素活性［10-14］。 目前，PAEs的测定方法主要有气相色谱-质谱法和液相色谱-质谱法，大多数针对 塑料制品、电子电器产品或环境样品、土壤栽培农作物中污染程度的测定，也有针 对食品中PAEs迁移量检测的报道［15］。但是大多研究都只针对单一种类的食品， 针对不同种类的食品中PAEs的检测，特别是对机制复杂、高油脂食品中PAEs的 研究略有不足。本试验对不同类型的食品分别进行了研究，比较了不同萃取溶剂和 萃取方法的检测结果，优化了样品分离、净化方法及测定条件，建立了同时测定 16种PAEs的GC-MS方法。 1 材料与方法 1.1 仪器与试剂 GCMS-QP2010Plus气相色谱-质谱联用仪：日本岛津公司；DM-5MS弹性石英 毛细管(60 mx0.25 mmx0.25pm)色谱柱：美国 J&W Scient if ic 公司；GPC 凝 胶色谱仪：美国J2 scientific公司；N-1001DWA旋转蒸发仪：东京理化(上海)公 司；PSA固相萃取小柱：DIKMA公司。16种邻苯二甲酸酯(PAEs): Dr.Erenstorfer,Greman y公司；正己烷、乙酸乙酯、环己烷、二氯甲烷、乙腈(均 为色谱纯)：TEDIA公司；氯化钠(AR)、无水硫酸钠(AR)、Florisil硅藻土(AR)等其 余试剂：天津市大茂化学试剂厂。 1.2 标准曲线的配制 单标储备液：配制 16 类 PAEs 实验所用的单标储备液的质量浓度为 4 000 mg/L， 4 °C冰箱中保存备用。混合标准系列溶液的制备：取一定量的4 000 mg/L的 PAEs的单标储备液，用正己烷配成5.00 mg/L的混合标准溶液,4C冰箱中保存 备用。取5.00 mg/L的混合标准溶液适量用正己烷分别稀释成质量浓度为20、 100、500、1 000、2 000. 5 000 pg/L的PAEs的标准列，4 C冰箱中保存备用。 1.3 样品前处理 1.3.1 不含油的水性样品 此类样品包括饮用水、果汁、功能饮料、可乐等饮料。准确移取样品5mL,加至 10 mL玻璃离心管中，准确加入正己烷2.0 mL，充分旋涡混合，20 °C水浴超声 萃取20 min , 3 000 r/min离心10 min，取上清液进行GC-MS分析。 1.3.2 不含油的固体样品 称取5 g样品于50 mL具塞玻璃管中，加入25 mL的正己烷，漩涡混合1 min , 20 C水浴超声萃取30 min。取上清液旋转蒸发至干，正己烷定容至2 mL，上机 GC-MS检测。 1.3.3 GPC凝胶渗透色谱柱 柱分离度：玉米油与邻苯二甲酸二（2-乙基）己酯的分离度＞85%；流动相：乙酸乙 酯：环己烷（1:1）；流速：4.5 mL/min ;流出液收集时间：18-34 min。 1.3.4 乳制品 称取2 mL样品于10 mL玻璃离心管中，加入4 mL的正己烷，1 g氯化钠，充分 漩涡混合，20 C水浴超声萃取20 min , 3 000 r/min离心，10 min，取上清液， 氮吹浓缩至干，用乙酸乙酯：环己烷（体积比1:1）定容至10 mL ,漩涡混合2 min，经GPC凝胶渗透色谱装置净化，收集流出液（参考条件见1.3.3），经氮吹干， 正己烷定容至2 mL，进行GC-MS分析。 1.3.5 食用油 称取0.5 g（精确至0.1 mg）油脂类样品，加入50 mL具塞玻璃管中，加入正己烷 25 mL，漩涡混合1 min , 20 C水浴超声萃取30 min，取上清液，旋转蒸发浓 缩至干，用乙酸乙酯：环己烷（体积比1:1）定容至10 mL ,漩涡混合2 min ,经 GPC凝胶渗透色谱装置净化，收集流出液（参见1.3.3），经氮吹干，正己烷定容至 2 mL,进行GC-MS分析。 1.3.6 油脂类固体 称取0.5 g（精确至0.1 mg）油脂类样品，加入50 mL具塞玻璃管中，首先用25 mL正己烷提取1次，漩涡混合1 min ,20 °C水浴超声萃取30 min，静置分层， 取上清液于茄型瓶中，再用 25 mL 正己烷二次提取，收集上清液，旋转蒸发至干， 用乙酸乙酯：环己烷（体积比1:1）定容至10 mL，漩涡混合2 min，经GPC凝胶 渗透色谱装置净化，收集流出液（参见1.3.3），经氮吹干，正己烷定容至2 mL,进 行GC-MS分析。 1.4 GC-MS分析条件 样品采用选择离子检测模式（SIM），分组检测见表1所示。 表1 SIM模式下PAEs质谱测定的保留时间和特征离子序号中文名称名称保留时 间定量离子定性离子1邻苯二甲酸二甲酯DMP5.5816377,1352邻苯二甲酸二乙 酯 DEP6.83149177,1213 邻苯二甲酸二异丁酯 DIBP9.9314957,2234 邻苯二甲酸 二丁酯DBP10.96149104,2235令邻苯二甲酸二（2-甲氧基）乙酯 DMEP11.3659149,1046令邻苯二甲酸二（4-甲基-2-戊基）酯 BMPP12.1914985,1677 令邻苯二甲酸二（2-乙氧基）乙酯 DEEP12.517272,1498 令邻 苯二甲酸二戊酯DPP12.87149237,2199邻苯二甲酸二己酯 DHXP14.61149251,8510 邻苯二甲酸丁基苄基酯 BBP14.7214991,20611 令邻苯二 甲酸二（2-丁氧基）乙酯DBEP15.8857149,19312邻苯二甲酸二环己酯 DCHP16.51149167,8313 令邻苯二甲酸二（2-乙基）己酯 DEHP16.71149167,8314 邻苯二甲酸二苯酯DPhP16.8622577,15315邻苯二甲酸二正辛酯 DNOP19.3314971,27916 邻苯二甲酸二壬酯 DNP22.1314957,71 电子轰击离子源（EI），电子能量70 eV,离子源温度230 °C。进样口温度:280 C, 不分流进样，进样量1 pL,载气为氦气，载气流速0.5 mL/min,碰撞气为氩气， 柱初始温度120 °C,保持1 min ,以20 C/min升温至220 °C,保持2 min,以 10 C/min升温至250 °C,保持4 min，再以以20 C/min升温至310 °C,保持 10 min。接口温度：310 °C,溶剂延迟：3.5 min。 为避免样品中其他组份的干扰和提高灵敏度，采用GC-MS的选择离子检测(SIM) 方式。在SIM模式下，检测器只检测选定的特征离子，在相同扫描周期内，用以 检测每个离子的时间更长，因而比全扫描(SCAN)模式灵敏度高5 ~ 100倍，使采 集的灵敏度和重现性达到最优。 2 结果与分析 2.1 前处理条件的优化 2.1.1 提取溶剂的选择 向样品(香肠)中加入16类PAEs的标准溶液500 pg/kg按1.3.3的步骤进行提取， 比较了表2中所列溶剂的提取效果。 表2不同提取溶剂的提取率名称不同提取溶剂提取率/%正己烷二氯甲烷乙酸乙酯: 环己烷(1:1)DMP82.7757.5858.26 DEP89.5964.3376.27 DIBP90.8364.66103.06 DBP95.32105.89118.68 DMEP88.7384.20105.83 BMPP78.7970.5284.07 DEEP113.53112.65143.31 DPP78.1978.5799.58 DHXP105.64100.15121.90 BBP79.6076.3692.16 DBEP94.6092.4590.83 DCHP112.43121.29146.76 DEHP86.7770.1161.15 DPhP115.16114.32133.52 DNOP76.1674.6897.46 DNP85.8083.26113.34 结果表明，提取效率：正己烷＞ 二氯甲烷＞乙酸乙酯:环己烷(1:1)，其中，乙酸 乙酯:环己烷(1:1)部分 PAES 如 DEEP、DCHP 回收率过高，溶剂带入本底过高， 而二氯甲烷毒性较大。 综上，选用正己烷为提取溶剂。 2.1.2 萃取方法的选择 目前，针对含油脂类固体中PAEs的萃取方法可采用液-液萃取、柱层析分离、固 相萃取以及固相微萃取等。试验向样品(香肠)中加入16类PAES的标准溶液，以 正己烷作为提取溶剂，对比了 PSA固相萃取法(玻璃萃取小柱500 mL/6 mL ,依 次加入5 mL丙酮、5 mL正己烷，弃去流出液，进行活化，油脂类样品提取液2 mL进样，流速控制在1 mL/min，收集流出液洗脱，再依次加入5 mL正己烷、5 mL 4%丙酮-正己烷，收集合并流出液，40 °C氮吹至1 mL GCMS上机检测）；弗 罗里硅土玻璃层析柱法[16] ; GPC法按1.3.6进行，加标回收率如表3。 表3不同萃取方法对16类PAEs的提取效果名称不同萃取方法的提取率/%PSA- SPE 弗罗里硅土-SPEGPC 凝胶色谱法 DMP66.6059.0482.77 DEP62.5960.2389.59 DIBP70.9864.2690.83 DBP71.9678.6795.32 DMEP20.0064.1588.73 BMPP55.1150.2578.79 DEEP65.5262.65113.53 DPP64.3164.0978.19 DHXP77.3670.13105.64 BBP61.3266.3779.60 DBEP88.4575.0494.60 DCHP93.6481.20112.43 DEHP73.8870.1186.77 DPhP75.1864.89115.16 DNOP79.4560.3876.16 DNP84.3563.2685.80 结果表明，正己烷液液提取时，提取率：GPC>PSA-SPE>弗罗里硅土-SPE。其中， 使用填料为PSA的固相萃取小柱时，其去除脂肪酸和油脂的能力较好，对大部分 PAES的提取效率较好，较GPC法操作方便，但是PSA-SPE对BMEP和BMPP 的吸附作用过大，导致这2种PAES的提取效率过低。GPC法16类PAES的提取 率在76.16% ~ 115.16 %之间，萃取效果较好，且GPC去除脂肪能力较好。因而， 本试验选用GPC法对样品进行萃取。 2.2 定性分析 根据本试验所确定的分析条件，将 16 种邻苯二甲酸酯类化合物混合标准溶液进样， 以保留时间定性，分离效果见图1。 由图1可以看出，16种化合物能在22.5 min内有效地分开，峰型尖锐，对称性 好，出峰附近都没干扰峰，各峰间隔适宜，是理想的色谱检测条件。 图1 16种邻苯二甲酸酯的总离子图 2.3 线性关系和检出限 在确定的色谱和质谱分析条件下对一系列标准工作溶液进行GC-MS分析，以定量 离子的峰面积对被测组分的质量浓度进行回归分析。以大于 3 倍信噪计算检出限 标准曲线的线性范围、线性方程、相关系数和检出限见表4。由表4可知,16种邻 苯二甲酸酯类物质在20 ~5 000 pg/L范围内线性关系良好，线性相关系数均大 于0.999，16种邻苯二甲酸酯类物质在食品中的检出限为0.02 mg/kg。 表4 16种邻苯二甲酸酯类化合物标准曲线线性方程、相关系数及检出限化合物线 性范围/pg・L-1线性方程相关系数检出限/mg・kg-1DMP20 ~ 5 000Y=49.413X+738.0940.999 740.02DEP20 ~ 5 000Y=58.454X+1062.5920.999 650.02DIBP20 ~ 5 000Y=51.486X+1004.1020.999 710.02DBP20 ~ 5 000Y=74.110X+1340.8550.999 640.02DMEP20 ~ 5 000Y=35.918X+766.4420.999 590.02BMPP20 ~ 5 000Y=38.696X+288.3320.999 760.02DEEP20 ~ 5 000Y=27.298X+75.2470.999 880.02DPP20 ~ 5 000Y=75.633X+470.3810.999 790.02DHXP20 ~ 5 000Y=66.379X+508.6290.999 880.02BBP20 ~ 5 000Y=29.832X+360.6810.999 730.02DBEP20 ~ 5 000Y=13.033X+109.0900.999 910.02DCHP20 ~ 5 000Y=40.887X+585.1170.999 830.02DEHP20 ~ 5 000Y=42.355X+1903.5530.999 780.02DPhP20 ~ 5 000Y=26.953X+314.6450.999 880.02DNOP20 ~ 5 000Y=64.153X+641.8890.999 830.02DNP20 ~ 5 000Y=56.148X+1708.2540.999 480.02 2.4 回收率与精密度 在碳酸饮料、水果、油类、乳制品、肉制品等混样中分别添加200、500、1 000 ng的邻苯二甲酸酯，平行3次，GC-MS检测，结果见表5。 由表5可见，当添加邻苯二甲酸酯类增塑剂浓度为0.40 ~ 2.00 mg/kg时，回收 率为75% ~ 115%之间，RSD为1.00% ~ 10%，说明本方法准确可靠。 表5 肉类样品中16种邻苯二甲酸酯类化合物的加标回收率和相对标准偏差名称加 标回收率1)/%RSD1)/%加标回收率2)/%RSD2)/%加标回收率 3)/%RSD3)/%DMP84.782.1283.962.7084.631.00DEP85.182.0682.372.6584.1 81.17DIBP83.273.9880.694.8876.762.36DBP87.519.6786.228.3680.563.93D MEP87.343.2285.041.4186.682.21BMPP84.565.1188.318.0385.382.09DEEP8 5.585.4696.591.4984.498.13DPP80.371.9578.293.3391.481.99DHXP99.921.6 798.483.3791.381.53BBP86.701.1977.453.1488.771.02DBEP84.923.3288.573. 5090.162.59DCHP112.128.51103.881.54110.882.01DEHP99.766.9080.814.40 82.843.58DPhP93.291.4889.405.0778.684.91DNOP88.221.4574.492.9883.02 1.89DNP84.071.7783.544.2476.041.30 注：1)邻苯二甲酸酯混合加标量为200 ng ; 2)邻苯二甲酸酯混合加标量为500 ng ; 3)邻苯二甲酸酯混合加标量为1 000 ng。 2.5 实际样品检测 本试验选用碳酸饮料、乳制品、非油脂类蔬菜水果、油脂类固体食品5类8种食 品混样作为研究对象，样品经正己烷溶解、超声波辅助提取、GPC凝胶色谱法萃 取浓缩富集等预处理后GC-MS分析，样品加标及其实际检测的色谱图见图2和图 3，测定结果见表6。 表6样品中PAEs的检测结果样品含量/pg・kg-1DMPDEPDIBPDBPDEHP饮料类 NDNDNDNDND 酒类 NDND36.21±5.44NDND 乳类 NDNDNDND26.5±5.44 油类 NDND637.78±15.42698.37±15.622 077.11±24.05 水果类 NDNDNDND48.09±3.41 肉类 NDND251.79±2.89439.39±12.93851.40±90.85 水产类 120.16±2.27235.55±25.51445.96±12.42832.22±24.82190.69±16.86 蛋类 NDND204.94±0.33224.71±1.19216.15±9.30 注：ND表示未检测到。 检测结果表明，采集的食品样品中均有不同程度PAEs污染，检出的PAEs种类有 DMP、DEP、DIBP、DBP和DEHP，其余11种PAEs未检出。8种食品混样中 饮料类未检出PAEs，酒类中DIBP检出率最高；乳类和水果类中仅检出DEHP含 量较高；而对于肉类、油类、水产类和蛋类等动物性食品DIBP、DBP、DEHP的 污染程度较高，这是由于邻苯二甲酸酯是脂溶性的化合物，接触到油脂时易于从包 装材料中溶出，转移到食品中。在被检出有PAEs的样品中，几乎都有DEHP，因 为DEHP是塑料中主要的增塑剂，它的生产量和使用量都远高于其他的邻苯二甲 酸酯类化合物。 图2 16种PAEs在肉类样品加标水平为2 mg/kg的色谱图 图3 肉类样品的气质色谱图 2.6 干扰的排除 试验中应避免使用塑料制品，试验前对试剂、试验用水、玻璃仪器等必须进行净化 处理，所用的玻璃器皿需要用清洁剂清洗，再水洗、丙酮浸泡2h，然后用重蒸的 正己烷清洗2次，在200 °C焙烘2 h ；并且测定试剂空白，进行比较和扣除。 3 结论 本试验建立了气相色谱-质谱(GC-MS)法同时测定不同类别食品中16种邻苯二甲 酸酯的分析方法，研究了不同类别食品的分离、净化方法，优化了色谱分离条件， 通过提取特征离子进行检测和确证，消除了基质干扰，避免产生假阳性结果，同时 对不同食品中 PAEs 的污染状况进行了初步评估。本方法系统、全面、准确、可靠， 定量下限达0.02 mg/kg，可应用于各类食品中邻苯二甲酸酯类的测定，对于食品 中邻苯二甲酸酯的污染监控检测具有十分重要的意义。 参考文献 [1]吴继军，徐玉娟，肖更生，等.果酒中邻苯二甲酸单-2-乙基己基酯检测方法研 究J]北京工商大学学报：自然科学版,2011,29(4):39-41 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