紙質食品包裝材料中禁用芳香胺遷移量的測定

王成云 楊左軍 謝堂堂 沈雅蕾 張恩頌 劉彩明

(深圳出入境檢驗檢疫局，廣東深圳，518045)

紙質食品包裝材料中禁用芳香胺遷移量的測定

王成云 楊左軍 謝堂堂 沈雅蕾 張恩頌 劉彩明

(深圳出入境檢驗檢疫局，廣東深圳，518045)

用去離子水浸泡紙質食品包裝材料，提取其中的禁用芳香胺，浸泡液過固相萃取小柱后，用甲醇淋洗，淋洗液經濃縮后用甲醇定容，進行氣相色譜/串聯質譜法測定。采用的測定模式為三重四級桿質譜電子轟擊多反應監測模式，從而建立了一個同時測定紙質食品包裝材料中禁用芳香胺遷移量的氣相色譜/串聯質譜方法，該方法的加標回收率為63.1% ～98.4%，精密度 (RSD)為2.6%～16.2%，在S/N(信噪比)=10的條件下，所有24種禁用芳香胺的檢出限均小于1.0 ng/mL。

紙質食品包裝材料;禁用芳香胺;氣相色譜/串聯質譜法

近年來，紙質包裝逐漸成為包裝材料的主角，紙、紙板及其制品已經占包裝材料的40%以上。紙質包裝材料廣泛用于食品行業中［1］，如各種蛋糕托紙、面包紙袋、餐廳托盤紙、餐廳食物袋等，其中餐廳托盤紙和食物袋上通常會有印制精美的文字或圖案，而這些印刷品中有的使用含有偶氮染料的涂料。部分偶氮染料與水基食品接觸時，會分解釋放出芳香胺［2］。這些紙質包裝材料直接與食品接觸，其中的有毒有害物質將會遷移進入到食品中，污染食品，并最終進入人體，給人類健康帶來極大危害［3-6］。對紙質食品包裝材料中的有毒有害物質進行監測，對保護消費者具有十分重要的意義。

許多芳香胺對人體健康和環境有害，尤其是2，4-二甲基苯胺、2-萘胺、對氯苯胺、聯苯胺、4-氨基聯苯等是致癌物質［7］，因此必須嚴格限制其從包裝材料向食品中的遷移。歐盟2002/72/EC指令規定食品接觸材料中不可釋放出芳香胺類物質 (遷移限量為0.02 mg/L)［8］，2007/19/EC 指令進一步將遷移限量降低至0.01 mg/L［9］。2005年9月，德國在其《食品、煙草制品、化妝品和其他日用品管理法》(LFGB)中明確要求，對于帶有顏色的紙制品，均需附加偶氮染料測試。

歐盟對芳香胺遷移量的檢測采用分光光度法［10-12］，但該方法受基質的干擾和實驗條件的影響較大，而且容易出現假陽性。后來逐漸發展了氣相色譜［13］、LC/MS-MS［14］、GC/MS［15-19］、HPLC［20-21］等方法來測定芳香胺遷移量，但這些方法均存在一定局限性，部分方法的檢出限較高，不能很好地滿足檢測的需求。現有的檢測方法不能直接用于紙質食品包裝材料中禁用芳香胺遷移量的測定，目前國內外尚未見文獻報道紙質食品包裝材料中禁用芳香胺遷移量的測定。氣相色譜/串聯質譜母離子和子離子一一對應的多反應監測模式可以有效地去除基體雜質干擾和假陽性現象，大大提高了靈敏度［22］。本課題采用氣相色譜/串聯質譜技術對紙質食品包裝材料中禁用芳香胺的遷移量進行分析，建立了一個適用于紙質食品包裝材料中禁用芳香胺遷移量檢測的氣相色譜/串聯質譜方法，該方法檢出限均低于1 ng/mL，并對市售的各種紙質食品包裝材料進行了測定。

1 實驗

1.1 儀器與試劑

Agilent 7890A-7000B三重四級桿氣質聯用儀(美國Agilent公司);Heidolph 4003旋轉蒸發儀 (德國Heidolph公司)，配循環冷卻水系統;氮吹儀 (北京康林科技有限責任公司);石墨化碳固相萃取小柱(Dikma公司)。

甲醇 (色譜純)由Tedia公司提供，禁用芳香胺混標 (濃度為50 mg/L)及24種禁用芳香胺標準品均由德國Dr.Ehrenstorfer GmbH公司提供。0.2 μm濾膜由德國Membrana公司提供。

1.2 標準樣品溶液的制備

稱取禁用芳香胺標準樣品，用甲醇配制成濃度為1000 mg/L的標準儲備液，并用甲醇稀釋成各種濃度的標準溶液。

1.3 紙質食品包裝材料試樣的選取

測試對象為有顏色的紙制品，針對不同類型的紙質食品包裝材料，選取不同的部分進行測定。對于印制有文字、圖案等的紙質食品包裝材料，選取有文字或圖案的部分進行測試。對于無文字或圖案的紙質食品包裝材料，則均勻取樣。

1.4 樣品前處理

將未接觸食品的紙質食品包裝材料用去離子水沖洗干凈，加入去離子水，在40℃下浸泡10天。取浸泡液200 mL，用1 mol/L的NaOH溶液調節pH值至9。準確量取100 mL浸泡液，轉入依次使用乙酸乙酯、丙酮、去離子水 (pH值為9.0)活化后的石墨化碳固相萃取小柱進行富集。浸泡液經萃取柱自然流出，控制流速約3 mL/min，待浸泡液全部流出后，用去離子水洗滌3次，每次5 mL，除去固相萃取柱中吸附的NaOH。洗滌完成后，用真空泵抽吸約1 h，除去固相萃取柱中吸附的水。然后用甲醇洗脫芳香胺4次，每次甲醇用量5 mL，洗脫液收集于雞心瓶中，加入0.1 mL 1 mol/L HCl溶液，超聲混勻后旋轉蒸發至近干，再用氮氣緩慢吹干，加入1.9 mL甲醇和0.1 mL 1mol/L NaOH溶液定容，溶液過0.2 μm濾膜，供測試用。

1.4 分析條件

1.4.1 氣相色譜條件

Agilent HP-5MS色譜柱 (30 m×0.25 mm×0.25 μm);進樣口溫度:260℃;傳輸線溫度:280℃;載氣:氦氣 (純度 ＞99.999%)，流速1.2 mL/min;進樣方式:不分流進樣;進樣量:1 μL;溶劑延遲:4min;程序升溫:初始溫度為70℃，保溫1 min，然后以5℃/min升至140℃，保溫1 min，再以30℃/min升至170℃，以5℃/min升至185℃，以10℃/min升至215℃，以5℃/min升至230℃，保溫5 min，以20℃/min升至310℃，保溫1 min。

1.4.2 質譜條件

電離方式:電子轟擊離子化 (EI);電離能量:70 eV;測定方式:多反應監測 (MRM)方式;離子源溫度:230℃;四級桿溫度:150℃;He流量:2.25 mL/min，N2流量:1.5 mL/min。多反應監測條件見表1。

2 結果與討論

2.1 質譜條件的確定

本課題基于GC/MS-MS母離子和子離子一一對應的多反應監測模式，通過設定多個時間段和掃描通道來實現多種禁用芳香胺的同時測定。

首先采用單級全掃描方式對濃度為50 ng/mL的24種禁用芳香胺混標進行測定，通過改變色譜條件，實現各禁用芳香胺的色譜分離。結果發現，除2，4-二甲基苯胺和2，6-二甲基苯胺這對同分異構體不能分開外，其余禁用芳香胺均得到了很好的分離。

通過全掃描方式可以確定每種禁用芳香胺的保留時間，并找出其一級碎片離子。選擇強度高的一級碎片離子作為母離子，應用離子轟擊掃描模式對母離子在不同碰撞電壓下進行電離轟擊，碰撞電壓分別為5、10、15、20、25、30、35、40 V。找到產生的較強二級碎片離子作為子離子，此時使最終監測的子離子產生最強響應的碰撞電壓為最終優化碰撞電壓。選擇豐度最高的一對子離子作為定性離子，選擇其中豐度最高的一個子離子進行定量。各組分的多反應監測(MRM)條件見表1。

圖1是混標在表1條件下得到的多反應監測總離子流圖，該混標中，2#、3#、7#、10#的濃度均為 2 ng/mL，1#、4#、5#、6#的濃度均為 5 ng/mL，9#、12#、13#的濃度均為10 ng/mL，8#、11#的濃度均為20 ng/mL，其余10種禁用芳香胺的濃度均為50 ng/mL。從圖1中可以看出，所有譜峰峰形均尖銳而對稱，各譜峰之間都能完全分離開來。

2.2 遷移實驗條件的確定

根據歐盟指令82/711/EEC和歐盟指令85/572/EEC的相關規定［23-24］，應依據食品接觸材料所接觸食品的不同類型選擇模擬食品溶劑，采用去離子水模擬水性食品，3%乙酸水溶液模擬酸性食品，15%乙醇水溶液模擬酒精食品，橄欖油模擬脂肪類食品。在遷移實驗中，應根據食品接觸材料所接觸的實際食品情況，選擇不同的模擬溶劑、接觸溫度和接觸時間，一般應選擇與之接觸的食品實際環境中最苛刻的條件作為遷移實驗條件。對于紙質食品包裝材料，食品與包裝材料接觸的溫度通常為室溫，接觸時間大于24 h。考慮到芳香胺只有通過水解才能產生，根據紙質食品包裝材料的使用條件，參照歐盟標準EN 13130-1:2004［25］，遷移實驗選用去離子水作為模擬溶劑，在40℃下浸泡10天。

2.3 固相萃取柱的選擇

從食品接觸材料中遷移出來的芳香胺含量很低，通常需要進行濃縮富集。常用的富集方法是液液萃取和固相萃取，液液萃取既浪費溶劑，環境污染又大，現在使用較少。研究發現，不同的固相萃取柱對芳香胺的富集效果各不相同。

取添加有聯苯胺標樣的提取液4份，分別采用硅膠柱、氧化鋁柱、硅藻土柱、石墨化碳小柱為固相萃取柱進行實驗，結果發現，過柱后色譜圖的雜質峰大大減少，其中石墨化碳小柱的效果最佳。過柱后，石墨化碳小柱的回收率為92.4%，硅膠柱為85.2%，氧化鋁柱為72.6%，硅藻土柱為71.5%。因此，選擇石墨化碳小柱為固相萃取柱。

表1 目標物的多反應監測條件

2.4 pH值對固相萃取吸附能力的影響

禁用芳香胺均帶有氨基，是呈弱堿性的極性化合物，溶液的pH值對芳香胺的電離性能有重要影響。取添加有聯苯胺標樣的提取液3份，調節溶液的pH值分別為8.0、9.0、10.0，測定其回收率，結果發現其回收率分別為85.3%、92.4%、80.6%，可見當pH值為9.0時，固相萃取柱對目標分析物具有較理想的吸附特性。

圖1 混標的多反應監測總離子流圖

2.5 淋洗劑的選擇

取添加有聯苯胺標樣的提取液5份，過石墨化碳固相萃取柱，過柱后，分別用20mL甲醇、正己烷、丙酮、二氯甲烷、叔丁基甲醚進行淋洗，結果發現，甲醇效果最好，因此選擇甲醇為淋洗劑。甲醇用量過少時，芳香胺洗脫不完全;用量過多時又會將吸附在固相萃取柱上的雜質洗脫下來。取5份添加有聯苯胺標樣的提取液，過石墨化碳固相萃取柱，過柱后，分別用5、10、15、20、25 mL甲醇進行淋洗，結果發現，當淋洗體積為20 mL時，回收率達到最大值。因此淋洗體積選擇為20 mL。

表2 方法的線性關系和檢出限

2.6 濃縮過程的控制

在濃縮過程中，旋轉蒸發的溫度和真空度必須嚴格控制，溫度過高、真空度過大都會影響回收率。經對比，最后選擇的蒸發溫度為 45℃，真空度為450 mPa，循環冷卻水溫度為10℃。濃縮至近干后改用氮氣流吹干，氮氣流的速度必須控制，速度太大時會使回收率降低。據文獻 ［26］報道，加酸可以有效地控制濃縮過程中的損失，因此本課題選擇真空濃縮前在淋洗液中加入0.1 mL 1 mol/L HCl，使芳香胺離子化以降低揮發，定容時則加入0.1 mL 1 mol/L NaOH進行中和。

2.7 線性關系和檢出限

在本方法確定的條件下，在空白基質中添加不同濃度的混標溶液，進行測定，結果發現，在一定濃度范圍內，其濃度x與響應值y之間有良好的線性關系，其線性相關系數均大于0.999，表2列出了各組分的線性關系。在 S/N(信噪比)=10的條件下，得到各組分的檢出限，結果列于表2中，所有禁用芳香胺的檢出限均小于1.0 ng/mL。

2.8 精密度和回收率實驗

在空白樣品中添加3個水平的混標溶液，按照方法進行回收率實驗，每個水平濃度下做9個平行樣，計算精密度，結果見表3。由表3可知，GC/MS-MS方法的回收率為63.1%～98.4%，精密度 (RSD)為2.6%～16.2%。

2.9 實際樣品測試

采用本課題提供的實驗方法，對紙質食品包裝材料中禁用芳香胺進行測定，結果發現，部分樣品中可檢出禁用芳香胺，表4列出了部分陽性樣品的檢測結果。圖2是10#樣品的多反應監測總離子流圖，在該樣品中檢出了禁用芳香胺二甲基苯胺，經高效液相色譜法確定，該芳香胺為2，4-二甲基苯胺。該樣品中2，4-二甲基苯胺的遷移量為13.1 ng/g，超出了歐盟的限量標準 (0.01 mg/kg)。

表3 回收率和精密度實驗 (n=9)

表4 實際樣品測試結果

圖2 實際樣品的MRM總離子流圖

3 結論

采用去離子水提取紙質食品包裝材料中的禁用芳香胺，提取液經處理后進行氣相色譜/串聯質譜法分析，從而建立了一個同時測定紙質食品包裝材料中24種禁用芳香胺遷移量的氣相色譜/串聯質譜方法，并用于市售的紙質食品包裝材料中禁用芳香胺遷移量的測定，結果發現，部分食品包裝材料中可檢出禁用芳香胺，甚至部分紙質食品包裝材料中禁用芳香胺遷移量超出歐盟的限量標準。

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Determination of the Migration of Banned Aromatic Amines in Paper Packaging Materials for Foodstuffs Using Gas Chromatography-tandem Mass Spectrometry

WANG Cheng-yun*YANG Zuo-jun XIE Tang-tang SHEN Ya-leiZHANG En-song LIU Cai-ming
(Shenzhen Entry-exit Inspection and Quarantine Bureau，Shenzhen，Guangdong Province，518045)

In this paper，an effective method for determination of the migration of banned aromatic amines in paper packaging materials for foodstuffs using gas chromatography-tandem mass spectrometry(GC/MS-MS)was established．The sample was first extracted by deionized water，the extract was then concentrated on a solid phase extraction column and eluted by methanol．The elution was condensed and solved in methanol for GC/MS-MS analysis．The analyte was detected by triple quadrupole MS in multi-reaction monitoring(MRM)mode．The recoveries were in the range of 63．1% ～98．4%while the relative standard deviation(RSD)changed from 2．6%to 16．2%．The limit of detection was lower than 1．0 ng/mL for all 24 kinds of banned aromatic amines at the condition of S/N=10．

paper packaging materials for foodstuffs;banned aromatic amines;gas chromatography-tandem mass spectrometry

O656.3;TS761.7

A

0254-508X(2011)11-0007-06

王成云先生，博士，高級工程師;主要研究方向:輕紡產品中有毒有害物質的檢測分析。

(*E-mail:wangchengyun2009@126．com)

2011-05-20(修改稿)

(責任編輯:趙旸宇)