固相萃取-氣相色譜法和全二維氣相色譜法測定食品接觸用紙制品中飽和烴礦物油的遷移量

錢沙沙，楊 洋，張玉萍，莊 棪，紀晗旭，李 寧，吳肖肖，張 馳*

（南京市產品質量監督檢驗院，江蘇 南京 210019）

烴類礦物油（mineral oil hydrocarbons，MOH）是一類極其復雜的烴類混合物，其碳原子數一般在10～50之間，主要包括由直鏈、支鏈和環狀烷烴組成的飽和烴類礦物油（mineral oil saturated hydrocarbons，MOSH）及由烷基化聚芳烴化合物組成的芳香烴類礦物油（mineral oil aromatic hydrocarbons，MOAH）[1-2]。紙和紙制品中的礦物油主要來源于回收紙制品中的油墨、連接料溶劑和脫模劑[3]。鑒于MOAH潛在的致癌性，其遷移導致的食品安全風險受到廣泛重視[4-5]。近年來，隨著MOSH新的毒理學數據及危害性不斷被披露，聯合國糧食與農業組織、世界衛生組織食品添加劑聯合專家委員會、德國聯邦風險評估研究所也相繼規定了MOSH的遷移限量[6-8]。在我國，優恪檢測等機構也相繼報道了多款奶粉及食用油產品受到MOSH污染的測評報告，引起社會公眾的廣泛關注[9]。食品接觸用紙和紙制品中MOSH的污染情況也十分普遍，消費者長期攝入受到污染的食品，體內的礦物油含量會大量累積，從而造成嚴重的健康隱患[10]。印刷回收紙中MOSH含量會明顯提高，最高可達3 800 mg/kg[11]。在政府開展的食品接觸用紙制品風險監測中，MOSH也是重要的監測指標之一，其檢出率往往達到20%以上。

紙制品及其遷移液中MOSH的檢測是食品安全檢測中的難點技術之一[12-13]。目前，國內已有的檢測標準方法采用皂化法或熒光法檢測礦物油，未能對MOSH和MOAH進行有效分離[14-15]。劉亮等[16]采用氣相色譜-質譜法檢測礦物油，但是由于礦物油結構信息不足、沒有共同的離子碎片也無法有效地分別定量MOSH和MOAH；李克亞等[17-18]將浸泡法、超聲波和微波輔助提取3 種提取方法進行對比，用氣相色譜法對食品紙包裝材料中的礦物油MOSH含量進行了測定，但是檢測步驟相對復雜。在2016年的國家級監測中，采用固相萃取-氣相色譜法進行樣品中MOSH含量和遷移量的檢測，實驗室在完成監測任務的同時，也出現了部分樣品分離效果不佳和檢測靈敏度不足的問題。同時，固相萃取-氣相色譜法檢測步驟繁瑣，對操作人員要求較高，容易造成目標物的損失[17,19-21]。國外有高效液相色譜-氣相聯用法分離檢測MOSH和MOAH的報道，它通過液相色譜與氣相色譜的接口技術實現在線凈化、富集，有效提高了礦物油的分離，但是儀器價格昂貴，較難普及[22]。

全二維氣相色譜是利用化合物沸點和極性的不同，進行二次分離，能夠對普通氣相色譜無法解決的碳混合物進行有效地分離定量[23]。最新研究表明，在相同分析時間和檢測限條件下，全二維的峰容量可達到普通一維色譜的10 倍[24]。但是利用全二維氣相色譜法檢測食品接觸用紙制品中MOSH還鮮少被使用。

本研究完善了國內常用的固相萃取-氣相色譜法檢測，同時建立并優化了全二維氣相色譜法，應用固相萃取-氣相色譜法和全二維氣相色譜法分別對食品接觸用紙制品中MOSH的遷移量的檢測技術進行方法學比較，并分別對實際樣品進行檢測，驗證方法的實用價值。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

MOSH（純度≥99%），MOAH標準母液（EPA方法610混合多環芳烴PAHs 16 種化合物混合標準溶液，質量濃度均約為2 000 mg/L），礦物油保留時間檢測標準溶液（C7～C40正構烷烴混合標準溶液，質量濃度均1 000 mg/L），雙環已烷（bicyclohexyl，Cycy）（CAS號：92-51-3，純度≥99.5%），膽甾烷（cholestane，Cho）（CAS號：481-21-0，純度≥99%），1-甲基萘（1-methylnaphthalene，1-MN）（CAS：90-12-0，純度≥98%），1,3,5-三叔丁基苯（1,3,5-tri-tertbutylbenzene，TBB）（CAS號：1460-02-2，純度≥98%），十八烷基苯（octadecylbenzene，C18-B）（CAS號：4445-07-2，純度≥95%）；己基苯（1-phenylhexane，C6-B）（CAS號：1077-16-3，純度≥90%）；正己烷、二氯甲烷、異辛烷、乙醇（均為色譜純）；0.3%硝酸銀硅膠柱。所有上述標準品均為德國Dr. Ehrenstorfer公司生產，所有標準品和試劑耗材均購自上海安譜實驗科技股份有限公司。

1.2 儀器與設備

7890B氣相色譜儀（火焰離子化檢測器） 安捷倫科技有限公司；固態熱調制器（SSM1800/HV系列調制柱及Canvas 1.0.12.6雪景科技數據處理軟件） 雪景電子科技（上海）有限公司；BSA224S電子天平 德國賽多利斯公司；SA8旋渦振蕩器 比比科技有限公司；TS-18823氮吹儀 賽默飛科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 溶液的配制

正己烷-二氯甲烷混合洗脫溶液：分別量取正己烷80 mL，二氯甲烷20 mL，混合均勻，配成正己烷-二氯甲烷（8∶2，V/V）洗脫溶液。

混合內標中間溶液：準確稱取10 mg（精確至0.01 mg）各內標物（Cycy、Cho、TBB、1-MN用于固相萃取-氣相色譜法；Cycy、Cho、TBB、1-MN、C18-B、C6-B用于全二維氣相色譜法），用正己烷溶解，定容至100 mL刻度。充分搖勻，混合內標中間溶液終質量濃度應為100 mg/L。

MOSH標準中間溶液：準確移取適量的石蠟油標準儲備溶液，用正己烷定容至刻度，充分搖勻，配成400 mg/L的標準中間溶液，MOSH標準曲線點各質量濃度分別為10、20、50、100、200 mg/L。

MOAH標準中間溶液：準確移取MOAH標準母液至容量瓶中，用正己烷稀釋定容，充分搖勻，配成20 mg/L的MOAH標準中間溶液。

C7～C40正構烷烴混合標準溶液：準確移取C7～C40正構烷烴混合標準溶液于容量瓶中，用正己烷稀釋定容至刻度，充分搖勻，配成20 mg/L。

1.3.2 色譜條件

固相萃取-氣相色譜法：色譜柱：CD-5HT石英毛細管柱（30 m×0.25 mm，0.1 μm）；升溫程序：初始溫度50 ℃，以2.5 ℃/min升至60 ℃，然后以22 ℃/min升至280 ℃，再以30 ℃/min升至325 ℃，保持11 min；進樣口溫度275 ℃；火焰離子化檢測器溫度340 ℃；載氣：氮氣；柱流量1.5 mL/min；進樣體積1 μL；進樣方式：不分流。

全二維氣相色譜法：一維色譜色譜柱：DB-5HT（30 m×0.25 mm，0.1 μm）；二維色譜色譜柱：DB-17MS（0.7 m×0.18 mm，0.18 μm）；調制柱：初始溫度50 ℃保持3 min，以13 ℃/min升至310 ℃，保持15 min；進樣口：280 ℃，不分流進樣；進樣量：1 μL；檢測器溫度：320 ℃；梯度流速：1.5 mL/min保持13 min，以0.1 mL/min升至2.6 mL/min，保持6 min；調制器出口端升溫程序：50 ℃保持3 min，以13 ℃/min升溫至310 ℃保持15 min；調制器進口端溫度程序： 50 ℃保持6.85 min，以13 ℃/min升溫至260 ℃保持7 min。

1.3.3 樣品遷移實驗

依照GB 31604.1—2015《食品接觸材料及制品遷移試驗通則》[25]預期接觸油脂及表面含油脂食品的冰淇淋筒、淋膜紙杯、吸油紙、烘焙紙、燒烤紙，選擇異辛烷替代油酯類食品模擬物，遷移溫度為70 ℃，遷移時間為2 h；預期接觸含酒精類食品的紙制品，選擇50%的乙醇溶液為模擬液，遷移溫度為40 ℃，遷移時間為2 h；樣品面積和模擬液體積的浸泡規則依照GB 5009.156—2016《食品接觸材料及制品遷移試驗預處理方法通則》[26]進行。

1.3.4 樣品前處理

固相萃取-氣相色譜法：加入6 mL正己烷活化平衡柱，在加載樣品前，應始終保持硝酸銀硅膠固相萃取小柱濕潤，防止干涸。準確移取10 mL遷移液，加入60 μL混合內標中間溶液，混勻，室溫下氮吹濃縮至約1 mL，全部轉移至小柱上，用10 mL玻璃濃縮管開始收集礦物油MOSH部分，分兩次共加6.0 mL正己烷洗脫MOSH部分，當第2次正己烷流至上玻璃纖維濾膜時，關閉閥門，更換成大的玻璃濃縮管，收集礦物油MOAH部分，分兩次共加15.0 mL正己烷-二氯甲烷混合洗脫液，洗脫礦物油MOAH部分。將收集的礦物油MOSH部分和MOAH部分氮吹濃縮至約1 mL，防止吹干，最后用正己烷定容至1.0 mL，供進樣測定。

全二維氣相色譜法：準確移取25 mL遷移液于具塞玻璃管中，加入60 μL混合內標中間溶液和5 mL蒸餾水，10 mL正己烷，渦旋振蕩，待溶液分層，取上清液，室溫下氮吹至盡干，最后用正己烷定容至1.0 mL，供進樣測定。

2 結果與分析

2.1 標準溶液色譜檢測結果

圖1 標準溶液色譜圖Fig. 1 Chromatograms of standards

在開展食品接觸用紙制品中礦物油的分析之前，使用C7～C40正構烷烴混合標準工作溶液確定氣相色譜分析條件以及確定礦物油的保留時間。從圖1A可以看出，C7～C40正構烷烴標準品保留時間為6.00～23.00 min，完成整個色譜的分析時間為17 min，目標物MOSH（C16～C35）的保留時間為11.00～19.00 min，由于目標物的餾程較寬，沸點差距大，因此采用不分流進樣。權衡分離效果和溶劑效應，選擇1.3.2節部分所述的程序升溫條件。

從圖1B可以看出，MOSH是一個類似“駝峰”的寬峰[27]，保留時間為11.00～19.00 min，和使用保留時間檢查標準溶液C7～C40正構烷烴得到的保留時間結果一致。從圖1C可以看出，MOAH標準品的保留時間為8.00～17.00 min，與MOSH在保留時間11.00～19.00 min有部分重合。因此，如果樣品中同時存在MOSH和MOAH，采用常規氣相色譜法無法將兩者分開，更無法定量，需要通過一定的前處理步驟，才可以實現常規氣相色譜上MOSH的有效分離。

在全二維氣相色譜上，分別按照上述色譜條件，對100 mg/L的MOSH標準溶液、5 mg/L的C18-B、C6-B、Cho、TBB、Cycy、1-MN的6 種內標混標溶液、4 mg/L的C7～C40正構烷烴標準溶液，50 mg/L MOSH、50 mg/L MOAH進行進樣。由圖1D可見，MOSH被6 種內標物質和C7～C40正構烷烴所形成的輪廓包圍，形成霧狀條帶，在全二維上清晰地與MOAH分開。因此，在全二維氣相色譜法上，將樣品遷移液簡單濃縮后進樣，即可實現MOSH的檢測。

2.2 MOSH的分離與檢測結果

采用硝酸銀硅膠萃取小柱進行樣品的前處理。在遷移液中，加入Cycy、Cho、1-MN和TBB四種內標液。由于MOSH和MOAH先后流出，通常采用Cho和TBB作為定位標記物，用于標示MOSH和MOAH的分離情況[28]。Cycy和Cho在MOSH部分，Cycy為定量內標；1-MN和TBB在MOAH部分，1-MN為定量內標。固相萃取后，樣品的MOSH的氣相色譜圖見圖2A，圖中僅出現了標記物Cho，未出現MOAH的標記物TBB，說明MOSH得到有效分離[28]；根據MOSH標準溶液的氣相色譜圖（圖1B），MOSH的保留時間在11.00～19.00 min。圖2A中，在11.00～19.00 min出現了明顯的色譜峰，判斷為MOSH。進一步的加標實驗也表明此“駝峰”為MOSH。因此固相萃取-氣相色譜法實現了樣品中MOSH的有效分離，可實現分開定量。

在全二維氣相色譜上，對樣品浸泡得到的遷移液濃縮定容后直接進樣，并依次點選內標物質的上邊沿和下邊界物質的下邊沿，由軟件自動連接成閉合區域，建立了MOSH的積分區域[29]。由圖2B可見，內標物質和目標物形成了島狀區域，島邊界是內標物質圍成的閉合區域，島內物就為目標物MOSH，而MOAH在島之外。表明全二維氣相色譜法不需要經過復雜的前處理，就可以實現樣品中MOSH的有效分離和定量。

圖2 實際樣品色譜圖Fig. 2 Chromatograms of real samples

2.3 方法標準曲線、檢出限、定量限、加標回收率和精密度

在固相萃取-氣相色譜中，使用10、20、50、100、200 mg/L標準溶液，方法的線性方程為Y=0.010 7X-0.003 1，R2=0.998 8。根據Moret等[30]提出的固相萃取法-氣相色譜檢出限和定量限計算方法，得到本方法檢出限為5 mg/L，定量限為10 mg/L。在全二維氣相色譜法中，使用10、20、50、100、200 mg/L的MOSH標準溶液，方法的線性回歸方程為：Y=0.0175X＋0.0297，R2=0.990 7，該方法的檢出限為1.0 mg/L，定量限為2.5 mg/L。

使用20 mg/L和50 mg/L的MOSH加標溶液，對50%乙醇遷移液進行加標回收和精密度測試。如表1所示，固相萃取-氣相色譜法MOSH的回收率為79.2%～88.5%，相對標準偏差為4.3%；全二維氣相色譜法的回收率為94.4%～102.4%，相對標準偏差也為4.3%。

表1 MOSH的方法回收率測試結果Table 1 Recoveries of MOSH from spiked samples

2.4 實際樣品的檢測結果

分別采用上述兩種方法，對從市場上隨機抽取的17 批食品接觸紙及紙制品中MOSH的遷移量進行檢測。所有樣品均采用異辛烷模擬液和乙醇模擬液進行遷移實驗。結果表明，所有樣品的異辛烷遷移液中均未檢出MOSH。在乙醇模擬液中，共有7 個樣品（3 個防油紙和4 個淋膜紙杯）使用兩種方法均檢出了MOSH。這7 個樣品的固相萃取-氣相色譜法和全二維氣相色譜法的檢出值分別為（38±4.2）mg/L和（42±4.1）mg/L，偏差為8.6%。

值得注意的是，有1 個冰淇淋筒樣品，其乙醇模擬液利用固相萃取-氣相色譜法未檢出MOSH，但是全二維氣相色譜法的檢測值為4.8 mg/L。這可能是由于固相萃取-氣相色譜法前處理復雜，造成目標物的流失導致檢出限偏高，而全二維氣相色譜法則具有更低的檢出限和更好的適用性。從圖3A可以看出，使用固相萃取-氣相色譜法時，色譜圖在11.00～19.00 min未發現MOSH的峰，未檢測到MOSH；但是，圖3B中全二維氣相色譜圖中MOSH積分區域出現了明顯的目標物霧狀條帶。

圖3 冰淇淋筒樣品色譜圖Fig. 3 Chromatograms of MOSH from ice cream container

3 結 論

本研究在完善固相萃取-氣相色譜法對食品接觸用紙制品中MOSH遷移量檢測技術的同時，建立并優化了全二維氣相色譜法，開展了兩種技術的方法學比較，并在實際樣品的檢測中驗證其實用價值。兩種方法均能實現遷移液中MOSH的有效分離，均可以有效地檢測食品接觸材料中的MOSH遷移量。固相萃取-氣相色譜法在前處理的過程中采用固相萃取分離MOSH和MOAH，然后用氣相色譜進行測試；全二維氣相色譜法不需要復雜的固相萃取前處理，對樣品浸泡得到的遷移液濃縮定容后就可以直接進樣，相較固相萃取-氣相色譜法前處理簡單，檢出限低、回收率高。兩種方法的相對標準偏差基本一致。在對實際樣品的檢測中，全二維氣相色譜法具有更廣泛的適用性，可對固相萃取-氣相色譜法不能檢出的樣品進行檢測與定量。

本研究針對當前食品接觸材料檢測中的關鍵問題，開展創新方法開發和驗證。采用固相萃取-氣相色譜法和全二維氣相色譜法對食品接觸用紙制品中MOSH檢測優化和比較評價，也為新標準的制定提供了重要的方法學基礎數據支撐。