紙質食品接觸材料中18種禁用多環芳烴的快速測定

楊左軍，王成云，徐嶸，顧浩飛，廖文忠，張春燕，陳堅

（深圳出入境檢驗檢疫局工業品檢測技術中心，廣東深圳518067）

紙質食品接觸材料中18種禁用多環芳烴的快速測定

楊左軍，王成云，徐嶸，顧浩飛，廖文忠，張春燕，陳堅

（深圳出入境檢驗檢疫局工業品檢測技術中心，廣東深圳518067）

以正己烷/丙酮（1∶1，V/V）為萃取溶劑，40℃下超聲萃取紙質食品接觸材料中的多環芳烴（PAHs），提取產物經硅膠固相萃取柱凈化后進行超高效液相色譜分析，外標法定量，從而建立了一個同時測定紙質食品接觸材料中18種禁用多環芳烴的高效液相色譜方法。在信噪比（S/N）=3的條件下，各目標化合物的檢出限為0.02～0.10 mg/kg，其線性相關系數r均不低于0.999 9。各組分的平均加標回收率為58.13%～95.86%，相對標準偏差（RSD）為1.58%～4.68%。應用該方法對市售紙質食品接觸材料中的多環芳烴含量進行測定，結果在一個樣品中檢出高濃度的菲。該方法簡便快速、靈敏度高、定性定量準確，可滿足多環芳烴檢測的技術要求，適用于紙質食品接觸材料中多環芳烴的測定。

紙質食品接觸材料；多環芳烴；超高效液相色譜；超聲萃取；快速測定

隨著食品工業的飛速發展和各國對食品安全衛生的重視，人們對關系人體健康的食品接觸材料的生產提出了更高的要求，食品接觸材料的種類也不斷增加。其中，紙質食品接觸材料因其品種豐富、綠色環保的優點而越來越受到人們的關注。紙質食品接觸材料的原料是紙和紙基復合材料，往往使用油墨進行印刷。造紙時，經常部分使用回收再生紙。回收再生紙中常含有大量有毒有害物質[1-8]，尤其是廢舊報紙和書籍會含有油墨，而油墨中可能殘留有多環芳烴（PAHs）。PAHs具有致癌、致畸變、致突變性，且能在生物體內富集。因此，大多數國家均將其列入重點監測對象[9-12]，REACH法規也將蒽納入第1批高關注物質清單中。當殘留有PAHs的紙質食品接觸材料與食品接觸后，PAHs將遷移進入食品中，污染食品。目前禁止使用的PAHs共有18種。2012年12 月31日，歐盟修改REACH法規附件17，全面禁止在消費品中使用PAHs，對于食品接觸材料，規定不得檢出PAHs，PAHs總量和苯并[a]芘含量均不得高于0.20 mg/kg。紙質食品接觸材料是我國的一類重要出口商品，主要輸往歐盟國家。為確保紙質食品接觸材料順利出口歐盟，必須嚴格監控紙質食品接觸材料中PAHs的含量。

目前對PAHs的檢測主要集中在電工產品和環境樣品方面，通常采用酶聯免疫法[13-14]、飛行質譜法[15]、氣質聯用法[16]、氣相色譜/串聯質譜法[17]、氣相色譜法[18]、液相色譜法[19]、表面增強拉曼光譜法[20]、紅外光譜法[21]和熒光光譜法[22]等方法進行測定。在食品接觸材料方面，我國也發布了多個PAHs檢測標準[23-28]，但尚未見紙質食品接觸材料中PAHs檢測的文獻報道，因此有必要建立一個快速簡便的方法，對紙質食品接觸材料中PAHs含量進行測定。超聲萃取法操作簡便、檢測通量大[29]，超高效液相色譜具有超高速度、分離度和靈敏度[30]。

本文采用超聲萃取技術提取紙質食品接觸材料中的PAHs，提取液經硅膠固相萃取柱凈化后進行超高效液相色譜分析，從而建立了一個同時測定紙質食品接觸材料中18種禁用PAHs的快速方法。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

儀器有：Shimadzu LC-20AD高效液相色譜儀（日本島津公司）；SB 25-12 DTD超聲清洗機（寧波新芝生物科技股份有限公司）；氮吹儀（青島海科儀器有限公司）；0.45 μm濾膜（德國Membrane公司）；SmarVapor RE 501旋轉蒸發儀（德國Dechem-Tech公司）。

試劑有：各PAHs標樣（純度均＞98%）和PAHs混標，均由O2si smart solutions公司提供，混標中含有18種PAHs，每種PAHs的質量濃度均約為1 000 μg/mL，使用時用乙腈將混標逐級稀釋至所需濃度；色譜純乙腈，由Merck公司提供；分析純試劑環己烷、正己烷、二氯甲烷、丙酮、甲醇、二甲亞砜、四氫呋喃和石油醚，均由廣州化學試劑廠提供；水，為Millipore純水系統處理的二級水。

1.2 樣品前處理

準確稱取1.0 g剪碎后的樣品，置于150 mL磨口錐形瓶中，加入25 mL萃取溶劑，在40℃下超聲35 min，過濾，殘渣用25 mL萃取溶劑超聲第2次，合并濾液，旋轉蒸發至近干，再用氮氣緩慢吹干。殘留物用2 mL正己烷溶解，轉移至已用5 mL正己烷活化的硅膠固相萃取柱中，讓液體以2滴/s的速度流下，棄去。用5 mL二氯甲烷/正己烷（2∶3，V/V）淋洗，收集淋洗液，旋轉蒸發至近干后用氮氣緩慢吹干，用2 mL乙腈溶解殘留物，用0.45 μm濾膜過濾后進行液相色譜分析。

1.3 分析條件

色譜柱：Inertsil ODS-P柱（150 mm×2.1 mm×3.0 μm）。進樣量：1.0 μL。柱溫：50℃。洗脫梯度見表1（各組分的檢測波長見表3）。

表1 洗脫梯度

2 結果與討論

2.1 萃取條件的優化

改變超聲萃取時間、萃取溫度以及萃取溶劑用量，對一個陽性樣品中的PAHs進行萃取，觀察萃取量的變化。當萃取溫度和萃取溶劑用量不變時，萃取時間為35 min時萃取量最大；當萃取時間和萃取溶劑用量不變時，萃取溫度為35℃時萃取量最大；當萃取時間和萃取溫度不變時，萃取溶劑用量為25 mL時萃取量最大。綜合考慮萃取時間、萃取溫度和萃取溶劑用量的影響，進行3因素3水平正交實驗，萃取時間水平分別為30、35和40 min，萃取溫度水平分別為30、35和40℃，萃取溶劑用量水平分別為20、25和30 mL。正交實驗結果表明，當超聲時間為35 min、溫度為40℃和溶劑用量為25 mL時，萃取量最大。在此條件下，對同一樣品連續進行3次超聲提取，對提取量進行分析，結果發現，第1次提取時提取量達到總提取量的97%以上，第2次提取時目標分析物基本上已被提取完全，第3次提取時基本上無目標分析物被提取出來。

不同溶劑對目標物的溶解能力各不相同，且對超聲波的吸收能力各異，因此采用不同的溶劑進行萃取時，萃取量相差極大。為了確定合適的萃取溶劑，參考相關文獻，分別選用二氯甲烷、甲醇、丙酮、正己烷/丙酮（1∶1，V/V）、正己烷/二氯甲烷（1∶1，V/V）、環己烷、石油醚、丙酮/甲醇（2∶1，V/V）、正己烷、丙酮/二氯甲烷（1∶1，V/V）和四氫呋喃等11種常見溶劑作為萃取溶劑，對一個陽性樣品中的PAHs進行提取，觀察不同溶劑的提取量，結果見表2。

表2 不同溶劑的提取效果

表2的數據表明，正己烷/丙酮的提取效果最佳。因此最終確定的提取條件為：用25 mL正己烷/丙酮（1∶1，V/V）40℃下超聲35 min。

2.2 樣品的凈化

PAHs可采用二甲亞砜萃取-環己烷反萃取方式凈化，或先二甲亞砜萃取-環己烷反萃取再用固相萃取柱進行凈化，也可直接采用固相萃取柱進行凈化。作者采用這3種方式分別對一個陽性樣品中的PAHs進行處理。結果發現，二甲亞砜萃取-環己烷反萃取-固相萃取柱凈化方式的凈化效果最好，但提取量明顯最低；另外2種方法的凈化效果接近，譜圖中雜質峰均很少，但二甲亞砜萃取-環己烷反萃取法的提取量稍低。因此，最終采用固相萃取柱直接進行凈化。

固相萃取柱對PAHs有一定吸附，經其凈化處理后，會損失部分PAHs。選取Supelclean LC-Si硅膠柱、Agilent Bond Elut C18柱、Agilent Chem Elut柱、Suplco LC-C18柱、CNM Bond LC-C18柱、Suplco LC-Florisil柱、Anpelclean聚酰胺柱、AccuBond中性氧化鋁柱、AccuBond Florisil反相柱和Waters Sep-Pak Vac柱等10種固相萃取柱分別對質量濃度約為10 μg/mL的18種PAHs混標溶液進行處理，測定其回收率。結果表明，每種PAHs的回收率均不低于93%，其中Supelclean LC-Si硅膠柱的回收率最高。因此最終確定采用Supelclean LC-Si硅膠柱進行凈化。

將正己烷配制的質量濃度約為10 μg/mL的18 種PAHs混標溶液2 mL轉移至已活化處理的硅膠柱中，收集流出液，經分析，該流出液中未檢出PAHs，故棄去。分別用5 mL二氯甲烷/正己烷（3∶1，V/V）、二氯甲烷/正己烷（2∶1，V/V）、二氯甲烷/正己烷（1∶1，V/V）、二氯甲烷/正己烷（1∶2，V/V）、二氯甲烷/正己烷（1∶3，V/V）、二氯甲烷/正己烷（2∶3，V/V）和二氯甲烷/正己烷（3∶2，V/V）進行淋洗。結果發現，采用二氯甲烷/正己烷（2∶3，V/V）時回收率最高，萘的回收率為91.5%，其余PAHs回收率均在95%以上，同時色譜峰形尖銳，對稱性好。改變淋洗液的用量，觀察回收率的變化，結果發現，當淋洗液體積為5 mL時，各PAHs回收率均已達到90%以上；繼續加大淋洗液體積，PAHs回收率反而稍有下降。因此最終確定采用5 mL二氯甲烷/正己烷（2∶3，V/V）進行淋洗。

樣品前處理時有多個氮氣吹干處理步驟，可能會導致PAHs損失。對濃度約為10 μg/mL的18種PAHs混標溶液進行氮氣吹干處理，測定其回收率，結果發現，萘的回收率為96.4%，其余PAHs回收率均大于98.5%。可見氮氣吹干步驟導致的損失可忽略不計。

2.3 色譜分離條件的優化

選擇最大吸收波長進行檢測有利于提高檢測靈敏度，為確定每種PAHs的檢測波長，在190～700 nm范圍內，測定每種PAHs標準溶液的紫外-可見吸收光譜，確定其最大吸收波長。對每種PAHs，均采用其最大吸收波長作為檢測波長，結果見表3。

分別采用Inertsil ODS-P色譜柱和多種規格的Shimadzu Shim-pack SR-ODS色譜柱對18種PAHs混標進行分離。Shimadzu Shim-pack SR-ODS色譜柱是通用型色譜柱，改變其規格、洗脫梯度、流動相組成，均不能將18種PAHs完全分離。Inertsil ODS-P色譜柱是專用于分離PAHs的色譜柱，通過對分離條件的優化，可將18種PAHs完全分離。

表3 18種PAHs的線性關系和檢出限

分別采用乙腈/甲醇/水、乙腈/水和甲醇/水等3種流動相進行分離，考察分離效果。結果發現，當流動相為乙腈/水時，分離效果最好，各組分間均達到基線分離。

色譜柱溫直接影響分離效果，柱溫較低時，色譜柱壓力較大，柱溫上升時，色譜柱壓力隨之下降，但分離效果卻稍微下降。經對比實驗，發現當柱溫為50℃時，分離效果較好。

流速也直接影響分離效果，流速較小時，目標化合物的保留時間增加，峰形展寬，分離度下降，但色譜柱的柱壓較小；流速增大時，目標化合物的保留時間減少，峰形變窄，分離度下降，同時色譜柱的柱壓明顯上升。在18種PAHs中，有幾組PAHs的保留時間非常接近，當流速恒定時很難將其完全分離。在不同洗脫階段，改用不同的流速，有助于改善分離效果。經對比，發現采用1.3節中分析條件時，18種PAHs均能完全分離，且各譜峰峰形對稱性好，峰形尖銳，圖1是18種PAHs混標的液相色譜（HPLC）譜圖（圖中峰號同表3）。

圖1 18種PAHs混標的HPLC譜圖

2.4 工作曲線和檢出限

以不含目標分析物的白紙的萃取液作為空白基質，將PAHs混標逐級稀釋，配制成11個不同濃度的混標溶液，按建立的方法進行測試。結果發現，在各自質量濃度范圍內，18種PAHs的峰面積（A）與質量濃度（ρ）之間存在良好的線性關系，且相關系數均大于0.999 9。表3給出了各目標化合物的線性關系。在信噪比（S/N）=3的條件下，確定各目標化合物的檢出限，也列于表3中。

2.5 方法的回收率和精密度

以不含目標化合物的白紙為空白樣品，分別添加低、中、高等3個濃度水平的混標，每個濃度水平制備9個平行樣，按1.2節進行前處理，按1.3節條件進行測試，計算各組分的平均回收率及精密度，結果見表4。

表4 空白樣品中18種PAHs的加標回收率

PAH-15 PAH-16 PAH-17 PAH-18 2.00 10.01 40.04 1.98 9.91 39.65 1.99 9.96 39.82 2.00 10.00 39.98 89.35 90.24 91.57 88.76 93.21 93.16 87.53 91.56 91.19 92.18 92.27 93.42 3.98 3.52 1.97 3.89 3.47 1.74 4.02 3.25 2.03 3.59 3.21 1.86

2.6 實際樣品測定

采用本文建立的方法對市售紙質食品接觸材料中的PAHs含量進行測定。測定樣品分別為面點王餐墊、必勝客比薩包裝紙盒、肯德基外帶全家桶包裝紙桶、肯德基川香雙層雞腿堡包裝紙盒、麥當勞麥辣雞腿漢堡紅色包裝紙盒、五谷道場桶裝方便面包裝紙桶、康師傅桶裝方便面包裝紙桶、統一老壇酸菜牛肉面包裝紙盒、美贊臣安兒寶全新3袋裝包裝紙盒（分別印有粉紅色和紅色圖案）、東莞綠賞紙杯（印有藍色鈴蘭圖案）、希藝歐綠色環保紙杯（分別印有紅色心形圖案、綠色鈴蘭圖案、粉紅色鈴蘭圖案以及素色紙杯）、再生包裝紙袋（分別為米黃色、灰色和米白色）、黃色包裝紙袋和涂蠟紙杯，結果在米黃色再生包裝紙袋中檢出高含量的菲，其含量為217.1 mg/kg，見圖2（圖中峰號“1”為菲）。

圖2 實際樣品的HPLC譜圖

3 結束語

采用超聲萃取技術提取紙質食品接觸材料中的PAHs，提取液經硅膠固相萃取柱凈化后進行超高效液相色譜分析，由此建立的同時測定紙質食品接觸材料中18種禁用PAHs的分析方法簡便快速、靈敏度高、定性定量準確，可滿足多環芳烴檢測的技術要求，適用于紙質食品接觸材料中多環芳烴的測定。參考文獻：

［1］余集鋒.淺談食品包裝用紙中有毒有害物質的來源及危害［J］.湖北造紙，2007（2）：36-38.

［2］黃崇杏，王志偉，王雙飛.紙質食品包裝材料中的殘留污染物［J］.包裝工程，2007，28（7）：12-15.

［3］許潔玲，王勃，許思昭，等.食品紙質包裝材料中的有害物質的產生與分析［J］.現代食品科技，2009，25（9）：1083-1087.

［4］黃大川.食品包裝材料對食品安全的影響及預防措施探討［J］.食品工業科技，2007（4）：188-190.

［5］劉浩，趙笑虹.食品包裝材料安全性分析［J］.中國食物與營養，2009（5）：13-13.

［6］韋葦，劉紅清，陳震華.食品用紙的安全分析［J］.廣西輕工業，2010 （9）：17-18.

［7］董曉雪.紙制食品容器和包裝材料的衛生學調查［J］.中國熱帶醫學，2008，8（4）：694-694.

［8］岳青青.紙質包裝材料中可能存在的有害物質及其遷移研究現狀［J］.華東紙業，2011，42（4）：61-64.

［9］申松梅，曹先仲，宋艷輝，等.多環芳烴的性質及其危害［J］.貴州化工，2008，33（3）：61-63.

［10］Directive 2005/69/EC of the european parliament and of the council of 16 november 2005 amending for the 27th time council directive 76/769/EEC on the approximation of the laws，regulation and administrative provisions of the member states relating to restrictions on the marketing and use of certain dangerous substances and preparation（polycyclic aromatic hydrocarbons in extender oils and tyres）［J］.OfficialJournaloftheEuropeanUnion，2005，L323：51-54.

［11］Commission Regulation（EC）No 1881/2006 of 19 December 2006 setting maximum levels for certain contaminants in foodstuffs（Text with EEA relevance）［J］.Official Journal of the European Union，2006，L364：1-26.

［12］Commission Regulation（EC）No 835/2011 of 19 August 2011 amending Regulation（EC）No 1881/2006 as regards maximum levels for polycyclic aromatic hydrocarbons in foodstuffs（Text with EEA releance）［J］.Official Journal of the European Union，2011，L254：4-8.

［13］Van Emon J M，Gerlach，C L.A status report on field-portable immunoassay［J］.Environ Sci Technol，1995，29（7）：312A-317A.

［14］Barcelo D，Oubina A，Salau J S，et al.Determination of PAH in river water samples by ELISA［J］.Analytica Chimica Acta，1998，376：49-53.

［15］張曉翔，李曉東，侯可男，等.飛行時間質譜儀在線檢測多環芳烴［J］.分析化學，2010，38（6）：859-863.

［16］冼燕萍，羅海英，郭新東，等.冷凍去脂-液液分配凈化/氣相色譜-質譜法測定化妝品中16種多環芳烴［J］.分析試驗室，2013， 32（1）：85-89.

［17］高軍剛，孔祥虹，何強，等.氣相色譜-串聯質譜法測定大豆提取物中16種多環芳烴和16種鄰苯二甲酸酯類［J］.分析試驗室，2013，32（5）：65-70.

［18］祝本瓊，陳浩，李勝清.基于輕質萃取劑的溶劑去乳化分散液-液微萃取-氣相色譜法測定水樣中多環芳烴［J］.色譜，2012，30（2）：201-206.

［19］馮精蘭，申君慧，翟夢曉，等.超聲萃取-高效液相色譜測定沉積物中的多環芳烴［J］.河南師范大學學報（自然科學版），2011，39（6）：88-91.

［20］謝云飛，王旭，阮偉東，等.表面增強拉曼光譜技術在多環芳烴檢測中的應用［J］.光譜學與光譜分析，2011，31（9）：2319-2323.

［21］尹雪峰，李曉東，尤孝方，等.紅外光譜法分析聚乙烯熱解和燃燒產物中多環芳烴分布特性［J］.熱力發電，2005，34(4）：20-23.

［22］張偉，周娜，李吶，等.低溫恒能量同步熒光法同時快速檢測食品中多種多環芳烴［J］.光譜學與光譜分析，2009，29（10）：2806-2809.

［23］蔣一昕，汪蓉，商貴芹，等.SN/T 2201-2008.食品接觸材料輔助材料油墨中多環芳烴的測定氣相色譜-質譜聯用法［S］.北京：中國標準出版社，2009.

［24］曹國慶，姜曉黎，翁若榮，等.SN/T 2202—2008.食品接觸材料蠟食品模擬物中多環芳烴的測定［S］.北京：中國標準出版社，2009.

［25］黃炳國，姜曉黎，翁若榮，等.SN/T 2203—2008.食品接觸材料木制品類食品模擬物中多環芳烴的測定［S］.北京：中國標準出版社，2009.

［26］湯志旭，牛增元，龐士平，等.S N/T 2279—2008.食品接觸材料塑料食品模擬物中多環芳烴的測定高效液相色譜法［S］.北京：中國標準出版社，2009.

［27］董廣彬，鄭順利，王春燕，等.GB/T 22509—2008.動植物油脂苯并（a）芘的測定反相高效液相色譜法［S］.北京：中國標準出版社，2009.

［28］International Organization for Standardization.ISO 15302-2007. Animal and vegetable fats and oils-determination of benzo（a）pyrene-reverse-phase high performance liquid chromatography method［S］.Switzerland：HIS，2007.

［29］王成云，唐麗莉，林君峰，等.超聲萃取-氣相色譜/質譜-選擇離子監測法同時測定涂布紙中21種鄰苯二甲酸酯類增塑劑［J］.造紙科學與技術，2012，31（6）：115-120.

［30］王成云，謝堂堂，楊左軍，等.超高效液相色譜法測定紡織品中三氯生的含量［J］.分析測試學報，2010，29（12）：1231-1234.

Rapid Determ ination of 18 Banned Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Paper Packaging Materials Intended to Comeinto Contact with Foodstuffs

YANG Zuo-jun，WANG Cheng-yun，XU Rong，GU Hao-fei，LIAO Wen-zhong，ZHANG Chun-yan，CHEN Jian
（Testing and Technology Center for Industrial Products，Shenzhen Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau，Shenzhen 518067，China）

An effective method was established for simultaneous determination of 18 banned polycyclic aromatic hydrocarbons（PAHs）in paper packaging materials intended to come into contact with foodstuffs.PAHs in paper packaging materials intended to come into contact with foodstuffs were ultrasonically extracted at 40℃，using hexane/ acetone（1∶1，V/V）as solvent.Then the extract was purified using silica solid-phase extraction column and analyzed by ultra-high performance liquid chromatography.The concentration of each analyte was calibrated by external standard method.The detection limits varied from 0.02 mg/kg to 0.10 mg/kg at the condition with signal noise ratio（S/N）of 3 while the correlation coefficients were all larger than 0.999 9.The spiked average recoveries were changed from 58.13%to 95.86%while the relative standard deviations（RSDs）were varied from 1.58%to 4.68%.The proposed method was successfully applied to the determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in commercially available paper packaging materials intended to come into contact with foodstuffs and high content of phenanthrene was detected in a sample.The proposed method was rapid，simple，sensitive and accurate，in both quantitative and qualitative analysis，whichmetwiththetechnologyrequirementofpolycyclicaromatichydrocarbonstesting，andwasapplicableforthe determination ofpolycyclicaromatic hydrocarbons in paper packaging materials intended to come into contact with foodstuffs.

paper packaging materials intended to come into contact with foodstuffs；polycyclic aromatic hydrocarbons；ultra-high performance liquid chromatography；ultrasonic extraction；rapid determination

TS77

A

1007-2225（2014）01-0009-06

楊左軍先生（1966-），高級工程師；主要從事輕紡產品中有毒有害物質分析；E-mail：yangzuojun2009 @163.com。

2013-11-15（修回）

國家認監委科研制標項目（2011B431）

本文文獻格式：楊左軍，王成云，徐嶸，等.紙質食品接觸材料中18種禁用多環芳烴的快速測定[J].造紙化學品，2014，26（1）：9-14.