分散液液微萃取在酸性模擬體系中塑料包裝材料PAEs的溶出應用

劉芃巖，李冰，李睿，王有旺，陳曉景

（河北大學化學與環境科學學院，河北保定 071002）

分散液液微萃取在酸性模擬體系中塑料包裝材料PAEs的溶出應用

劉芃巖，李冰，李睿，王有旺，陳曉景

（河北大學化學與環境科學學院，河北保定 071002）

將分散液液微萃取（DLLME）與氣相色譜－氫火焰離子化檢測器（GC－FID）技術相結合，建立了一種簡單快速測定塑料包裝材料在酸性模擬體系（體積分數為3%乙酸水溶液）中6種鄰苯二甲酸酯（PAEs）溶出量的方法.采用四氯化碳作萃取劑，乙腈為分散劑，在優化條件下，6種PAEs在1.0～100.0μg／L質量濃度內呈良好的線性關系，線性相關系數為0.999 8～0.999 9，檢出限為1.5～15μg／kg（S／N＝3）.并考察了自然放置時間、加熱溫度、加熱時間及微波對于塑料包裝材料中PAEs溶出的影響，加標回收率72.9%～113.7%，相對標準偏差1.9%～12.6%.

分散液液微萃取；塑料包裝材料；酸性模擬體系；鄰苯二甲酸酯

鄰苯二甲酸酯（phthalate esters，PAEs）又稱酞酸酯，曾作為增塑劑大量用于塑料產品中，這些增塑劑是在混煉過程中以游離的形式添加于塑料制品中，當塑料制品接觸到食品中所含的水、油脂等時，其中的PAEs就會游離出來［1－2］.現已證實PAEs屬于環境內分泌干擾物，可在生物體內富集，具有生殖毒性、胚胎毒性，遺傳毒性［3］，因此，它的遷移會對人體健康產生影響，有文獻對塑料包裝材料中的PAEs進行了測定［4］.但是，塑料中PAEs的遷移與溶出更應受到關注［5－6］因此，本文選用新型的樣品前處理技術－分散液液微萃取，對塑料包裝材料在酸性模擬體系（體積分數為3%乙酸溶液）中PAEs的溶出進行有效的萃取、濃縮，降低了干擾，提高了靈敏度，為塑料包裝材料中PAEs在水性溶劑中的微量溶出和遷移研究提供參考，進而對塑料包裝材料中PAEs在食品中的遷移規律研究，提供一條新思路.

2006年，Assadi等報道了一種新型的樣品前處理技術－分散液液微萃取［7］，用于測定水中的有機污染物，其中包括PAEs等［8－9］.該方法集采樣、富集和分離于一體，具有簡單快速、成本低廉、準確可行、對環境友好等優點.本實驗采用此處理技術，結合氣相色譜法在模擬體系下對塑料包裝材料中的6種PAEs溶出量進行了測定，尋找出PAEs在酸性模擬體系下的溶出規律，結果令人滿意.

1 實驗部分

1.1 試劑與藥品

鄰苯二甲酸酯（PAEs）：鄰苯二甲酸二甲酯（DMP）（質量分數99.5%）、鄰苯二甲酸二乙酯（DEP）（質量分數99.0%）、鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）（質量分數99.0%）、鄰苯二甲酸二丁基芐基酯（BBP）（質量分數97.0%）、鄰苯二甲酸二（2－乙基已基）酯（DEHP）（質量分數99.0%），鄰苯二甲酸二正辛酯（DNOP）（質量分數97.5%）標準品，（Dr.Ehrenstorfer公司，德國）；甲醇和乙腈為色譜純；其余試劑均為國產分析純，經重蒸后使用；塑料包裝袋（購于某超市）.實驗用水為一次水再經全玻璃裝置雙蒸餾而得.

1.2 儀器設備

Agilent7890A氣相色譜儀（美國安捷倫公司），配有氫火焰離子化檢測器（FID）；SGHK－500型氫氣－空氣發生器（北京東方精華苑科技有限公司）；LXJ64－01型離心機（河北省吳橋電機廠）；WH－861型渦旋混合器（太倉市科教器材廠）.

1.3 標準溶液的配制

PAEs標準儲備溶液的配制：分別稱取6種PAEs標準品各25.00 mg，用正己烷溶解并分別定容至6支25 m L容量瓶中，配成1 000μg／m L的標準儲備溶液并于－18℃冷藏.

PAEs混合標準溶液的配制：從PAEs標準儲備溶液中分別移取0.5 m L于1支10 mL容量瓶中并用正己烷稀釋至刻度，配成質量濃度為50.0μg／m L的6種PAEs混合標準溶液，再逐級稀釋，分別配制成質量濃度為20.0，10.0，5.0，1.0，0.5μg／m L的系列標準溶液，于冰箱內儲存.

1.4 色譜條件

采用HP－5毛細管色譜柱（30 m×0.32 mm×0.25μm），進樣口溫度250℃；載氣為高純氮氣，流量1 m L／min，不分流進樣；檢測器溫度300℃，氫氣流量30 m L／min，空氣流量400 m L／min，尾吹流量（氮氣）30 m L／min；升溫程序：50℃保持1 min，以25℃／min的升溫速率升到150℃保持1 min，然后以10℃／min的升溫速率升到300℃保持5 min；進樣量為1μL.

1.5 樣品處理

先稱取0.500 0 g±0.000 1 g塑料樣品，粉碎，浸泡在5 m L體積分數為3%的乙酸水溶液中一段時間.其次，吸取0.8 m L乙腈（分散劑），25μL四氯化碳（萃取劑），將二者渦旋混勻1 min.將混合溶液用注射器注射到樣品溶液中，渦旋1 min，形成一個乙酸水溶液／乙腈／四氯化碳的乳濁體系，且較長時間不消失.在此過程中，乙酸水溶液中的目標待測物被萃取到分散的萃取劑的小微粒中.室溫靜置5 min，以4 000 r／min離心10 min，分散的四氯化碳將沉積到離心試管底部，形成有機相，棄去上層水相，下層有機相用微量進樣器吸取1μL直接進樣分析.

2 結果與討論

實驗優化所用的樣品溶液均為加入了0.050μg 6種PAEs類標準品的5 m L體積分數3%乙酸水溶液.

2.1 萃取劑的選擇

萃取劑需要滿足以下幾個條件：a.密度比水大；b.對待測物有較高的萃取能力；c.難溶于水；d.與待測物沒有干擾.

通過比較四氯化碳、氯仿、氯苯作為萃取劑的效果，發現四氯化碳最為理想，它既能保持很好的萃取效果，又對待測物沒有干擾，因此，本實驗選用四氯化碳作為萃取劑.

2.2 分散劑的選擇

分散劑必須能夠與乙酸水溶液和萃取劑都有良好的溶解能力，才可以作為一種媒介把萃取劑分散到乙酸水溶液中去，進行充分的萃取.基于以上條件，本實驗比較了丙酮、乙腈和甲醇作為分散劑的效果.結果表明，乙腈有較好的分散效果，并能保證較好的萃取率，因此，本實驗選擇乙腈作為分散劑.

2.3 萃取劑體積的選擇

在乙腈（分散劑）體積不變（均為0.8 mL）的條件下，依次分別加入10，15，20，25，30μL的四氯化碳（萃取劑），比較萃取劑體積對萃取效率的影響，結果見圖1.

由圖1可知，當四氯化碳加入量為25μL時，萃取效率最高，故本實驗選擇萃取劑的體積為25μL.

2.4 分散劑體積的選擇

在四氯化碳（萃取劑）體積不變（均為25μL）的條件下，依次分別加入0.5，0.8，1.0，1.2，1.5 m L的乙腈溶液（分散劑）進行萃取實驗，比較分散劑體積對萃取效率的影響，結果見圖2.

由圖2可知，當乙腈體積為0.8 m L時，萃取效率最高，故本實驗選擇分散劑的體積為0.8 m L.

圖1 萃取劑體積對萃取效率的影響Fig.1 Effect of the volume of extraction solvent

圖2 分散劑體積對萃取效率的影響 Fig.2 Effect of the volume of dispersive solvent

2.5 標準曲線、線性、富集因子、方法的檢出限和精密度

向5.0 m L樣品溶液中加入6種PAEs標準溶液，使其質量濃度分別為1.0，5.0，10.0，20.0，50.0，100.0μg／L.在以上優化的實驗條件下，對系列質量濃度的標準溶液進行萃取、測定，以色譜峰面積Y與對應的質量濃度X繪制標準曲線.結果表明：6種PAEs在1.0～100.0μg／L內線性關系良好；用待測物在沉積相中的質量濃度（ρsed）與其在原水溶液中初始質量濃度（ρ0）之比來計算富集因子；以3倍信噪比（S／N）計算檢出限；為了考察方法的重現性，對含有10.0μg／L的6種PAEs標準樣品平行測定5次，求出相對標準偏差.以上實驗結果均列于表1.

表1 標準曲線的回歸方程、相關系數、富集因子和方法的檢出限Tab.1 Linear equation，correlation coefficient，richment factor and LOD

2.6 實際樣品的測定

將以上優化的方法用于模擬體系中實際樣品的溶出測定，測定結果列于表2.對測定的實際樣品溶液采用標準加入法在2個濃度水平上分別平行測定3次，計算回收率和相對標準偏差，結果見表3.6種PAEs的加標回收率在72.9%～113.7%，相對標準偏差小于12.6%.6種PAEs的色譜圖見圖3，樣品與樣品加標結果見圖4.

表2 模擬體系下樣品中溶出的PAEs測定結果Tab.2 Determination result of phthalate esters in the sample under the simulation system

表3 模擬體系中PAEs不同質量濃度的加標回收率及RSD值Tab.3 Spiked recoveries and relative standard deviation of phthalate esters in the sample under the simulation system

圖3 6種PAEs混合標準的色譜Fig.3 Chromatograms of six PAEs mixed standard solution

圖4 樣品和樣品加標結果Fig.4 Chromatograms of sample and spiked sample

2.7 樣品溶出實驗

實驗考查了PAEs類物質在模擬食品包裝儲存條件下（時間、溫度、微波等）的溶出情況.

2.7.1 自然條件下不同放置時間的影響

將塑料包裝樣品于酸性模擬體系中室溫（24℃）放置15，30，60，90，120 min，以考察不同儲存時間對于PAEs類物質溶出的影響.結果見圖5.

從圖5中可知，PAEs類物質DBP，BBP，DEHP的溶出量均隨著放置時間的增長而略有增加.這也說明，隨著塑料包裝材料包裹食品的時間增長，PAEs的溶出呈增長趨勢.

2.7.2 不同溫度的影響

樣品置于酸性模擬體系中分別在4，25，50，75，100℃的溫度下放置30 min，測定其中PAEs類物質溶出的規律.結果見圖6.

從圖中可以看出，4～25℃之間隨著溫度的增加，塑料樣品中的PAEs溶出量快速增加，25℃以后溶出量隨溫度增加趨于平緩.因此，建議帶塑料包裝的食品存放溫度不要超過25℃，最好冷藏，即4℃左右儲存.

圖5 不同放置時間對溶出量的影響Fig.5 Effect of the different time of placement on extracted amounts

圖6 不同溫度對溶出量的影響 Fig.6 Effect of the different temperature on extracted amounts

2.7.3 不同加熱時間的影響

塑料樣品在100℃的酸性模擬體系中，不同的加熱時間下，對PAEs溶出量進行測定，結果見圖7.隨著加熱時間的增長，樣品中PAEs的溶出量明顯增加.因此，要嚴格控制包裝食品的加熱溫度和時間.

2.7.4 不同微波處理時間的影響

本實驗考查了PAEs類物質在不同微波處理時間條件下的溶出情況，將塑料樣品浸在酸性模擬體系下經過不同時間的微波處理15，30，45，60，75 s，以考察不同微波時間對于樣品中PAEs類物質溶出的影響.溶出結果見圖8.

圖7 不同加熱時間對溶出量的影響Fig.7 Effect of the different heating time on extracted amounts

圖8 微波處理時間對溶出量的影響Fig.8 Effect of microwave treatment time on extracted amounts

從圖8中可以看出，隨著微波處理時間的增長，3種PAEs的溶出量先增加，在30 s達到最大值，然后開始降低，BBP和DEHP隨著微波時間的延長，迅速降低，60 s后均未檢出.說明隨著微波時間的延長，其降解率大于溶出率，而且BBP和DEHP比DBP更易被微波降解.

3 結論

本實驗建立的分散液液微萃取－氣相色譜法測定酸性模擬體系中塑料包裝材料中溶出的6種PAEs，方法簡單快速，有機溶劑用量少，對環境友好，適合于水性溶劑中PAEs的微量溶出檢測，具有很好的應用前景.塑料包裝材料在模擬體系中溶出條件的研究，對于今后更好地控制食品包裝中PAEs類污染物的溶出，以及食品包裝加工過程控制此類物質的溶出具有一定的指導意義.

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Application of Dispersive Liquid－liquid Microextraction to Dissolution of PAEs in Plastic Packaging Materials Under Acid Simulation System

LIU Peng－yan，LI Bing，LI Rui，WANG You－wang，CHEN Xiao－jing
（College of Chemistry and Environmental Science，Hebei University，Baoding 071002，China）

A effective，rapid，simple and convenient method，dispersive liquid－liquid microextraction（DLLME）combination gas chromatography coupled with flame ionization detector（GC－FID），was used for the determination of six phthalate esters（PAEs）in plastic packaging materials which was soaked in acid simulation system（3%acetic acid liquid）.Under the optimum extraction conditions（carbon tetrachloride as extraction solvent，acetonitrile as dispersive solvent），a good linear relationship was obtained in the range of 1.0－100.0μg／L，the correlation coefficients was 0.999 8－0.999 9 and the limits of detection was between 1.5－15μg／kg（S／N＝3）.The PAEs in plastic packaging materials were successfully analyzed by using the proposed method under acid simulative system condition.The influencing factors of dissolving PAEs from plastic packaging materials，such as storage time，heating temperature，heating time and microwave heating，were researched.The recoveries，which had been spiked with different levels，fell in the range of 72.9%－113.7%and the relative standard deviations were between 1.9%and 12.6%.

dispersive liquid－liquid microextraction；plastic packaging materials；acid simulative system；phthalate esters（PAEs）

O 652.62

A

1000－1565（2011）03－0267－07

2010－08－15

河北省教育廳重點資助項目（ZH200805）；保定市科技局資助項目（08J03－2）

劉芃巖（1964－），女，河北保定人，河北大學教授，博士，主要從事食品質量控制檢測及環境中典型有機污染物的分析研究.E－mail：pyliu01＠yahoo.com.cn

梁俊紅）