氣相色譜-串聯質譜法測定含乳飲料中非鄰苯二甲酸酯類增塑劑

◎ 易聲偉，吳曉琴，劉 歡，段云鵬，陳世奇

（重慶市食品藥品檢驗檢測研究院，重慶 401121）

增塑劑廣泛用于塑料制品中，以提高其柔韌性和可塑性[1]，其中鄰苯二甲酸酯類增塑劑應用最為普遍，包括建筑與農業材料、醫療護理產品、食品包裝產品，鄰苯二甲酸酯是引起生殖發育問題、甲狀腺疾病的潛在因素，對人們的健康和自然環境構成了威脅[1-2]。隨著國家標準GB 9685—2016[3]對鄰苯二甲酸酯使用的規范化，非鄰苯二甲酸酯增塑劑作為代替物也得到更廣泛的使用，如對苯二甲酸酯類[如對苯二甲酸二（2-乙基）己酯]、磷酸酯類增塑劑（如磷酸三乙酯）等，但其危害同樣存在。例如，對苯二甲酸二（2-乙基）己酯毒性較鄰苯二甲酸酯類小，但其可能會影響內分泌增加雌激素，與育齡婦女子宮肌瘤有關，值得引起關注[4-5]；有機磷酸酯類也具有生物累積性，可能會引起不良生殖健康、哮喘和過敏性疾病、早熟和肥胖等病癥并影響神經發育[6-7]。相比較而言，鄰苯二甲酸酯類研究較多，非鄰苯二甲酸酯類增塑劑的檢測報道較少且還未形成國家標準，常見的檢測方法主要為GCMS[8-10]、LC-MS[11]方法等。色譜和質譜聯用技術具有良好的分離和分辨能力，適用于多組分增塑劑的分析，其中又以GC-MS/MS法應用更廣泛。

飲料品種繁多，有調研結果表明乳飲品是城市年輕群體除礦泉水之外最受歡迎的飲料[12]。飲料較多使用聚丙烯（PP）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）、高密度聚乙烯（HDPE）材質的塑料瓶進行包裝，經過長時間的存放，增塑劑可能逐漸從包裝材料中向飲料中遷移，影響人體健康[11]。本文考察了市面上18份常見的配料表中標明含有乳或乳制品的飲料，優化前處理條件、降低基質效應對定量的影響利用氣相色譜-三重四極桿串聯質譜技術，實現了33種非鄰苯二甲酸酯類增塑劑的快速測定，為飲料中非鄰苯二甲酸酯類增塑劑的檢測和風險控制提供技術和數據支持。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

Agilent 7890A-7000B三重四極桿質譜儀（美國安捷倫公司）；SQP分析天平（賽多利斯公司）；Vortex 3漩渦混合器（德國IKA儀器有限公司）；TG-16離心機（四川蜀科儀器有限公司）；MD200-2氮吹儀（杭州奧盛儀器設備有限公司）。

乙腈、正己烷、丙酮（色譜純、美國Honeywell公司）；33種增塑劑標準品，純度≥95%，購自Mackin、Dr.Ehrenstorfer GmbH公司。

飲料樣品均購置于重慶當地，按標簽所示儲存。

1.2 樣品處理

準確稱取試樣5.00 g（精確至0.01 g）于10 mL玻璃離心管中，加入5 mL乙腈，渦旋混勻1 min，加入1 g NaCl，再次渦旋混勻0.5 min，3 000 r·min-1離心5 min，上清液轉移至10 mL玻璃氮吹管中，再加入5 mL乙腈重復上述步驟一次，合并上清液，在40 ℃氮氣下吹至近干，再加入5.0 mL正己烷溶解混勻，取上清液進行GC-MS/MS分析。

1.3 標準溶液的配制

標準儲備液。準確稱取增塑劑標準品各25 mg至25 mL容量瓶中，用正己烷溶解定容，配制成濃度為1 000 mg·L-1的標準儲備液，保存于4 ℃冰箱備用。

混合標準中間液。取上述標準溶液各1 mL，混勻，用正己烷定容至100 mL同一容量瓶中，為10 mg·L-1混合標準溶液。

基質匹配標準使用液。選取空白樣品，按1.2方法處理至氮吹濃縮干，依次加入25 μL、50 μL、100 μL、250 μL和500 μL的混合標準中間液，加入正己烷定容至5 mL，為0.05 mg·L-1、0.1 mg·L-1、0.25 mg·L-1、0.5 mg·L-1和1.0 mg·L-1的基質匹配工作曲線。臨用時現配。

1.4 GC-MS/MS條件

參照實驗室前期研究成果[13]設置色譜條件：SHIMADZU SH-Rxi-5Sil MS毛細管色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；程序升溫：50 ℃保持1 min，以15 ℃·min-1升溫至180 ℃，保持4 min，又以30 ℃·min-1升溫至230 ℃，再以5 ℃·min-1升溫至300 ℃，保持3 min；載氣：He（純度≥99.999%）；流速：1.0 mL·min-1；進樣口溫度290 ℃。進樣量1 μL；不分流進樣。

質譜條件：離子源溫度：290 ℃；電離模式：電子轟擊離子源（EI）；電子能量：70 eV；采集模式：多反應監測（MRM）模式；四極桿溫度：150 ℃。溶劑延遲時間：4.5 min。傳輸線溫度：280 ℃。質譜分析參數見表1。

表1 33種增塑劑的質譜分析參數表

（續表1）

1.5 干擾的排除

試驗前處理盡量避免使用塑料制品防止過程中樣品被污染。所用器皿洗凈后，再用去離子水清洗3次，并用正己烷浸泡6 h，在200 ℃條件下烘烤2 h，冷卻至室溫備用。另外，由于增塑劑的廣泛使用，實驗室難以避免會使用塑料類產品造成污染，如試劑瓶瓶墊、進樣瓶墊片、進樣口密封圈等，所以測定同時必須進行空白試驗，降低溶劑和外界帶入增塑劑對試驗結果的影響。

1.6 基質效應（ME）評價

基質效應是指由于樣品提取過程中非待測物的存在，使待測物在儀器中的響應受到增強或減弱，進而影響待測物的定量限、檢出限、線性、準確度和精密度等[14]。為考察基質效應，采取分別在相同的色譜條件下測定一定濃度的正己烷標準工作溶液（A）和基質標準溶液（B）的響應值，計算二者的相對比值來評價基質效應。ME=（B峰面積/A峰面積-1）×100%，基質效應評價：ME＞0存在基質增強效應，ME＜0存在基質抑制效應，|ME|＜20范圍稱為弱基質效應，基質效應不顯著；20≤|ME|≤50為較強基質效應，基質效應略顯著；|ME|≥50稱為強基質效應，基質效應顯著[15]。

2 色譜條件優化

2.1 質譜條件的優化

目前增塑劑的測定大都采用固定相為5%苯基+95%聚二甲基硅氧烷的毛細管色譜柱進行分析[8-9,13]，而SH-Rxi-5Sil MS色譜柱正具有類似的固定相且熱穩定性較好適合增塑劑的分析。另外多反應監測（MRM）模式可減小待測離子保留時間接近帶來的干擾，提高靈敏度。按照1.4優化的GC-MS/MS條件，對基質匹配混合標準溶液進行分析，得到33種化合物的總離子流圖（圖1），由圖1可知，采用通過程序升溫，各增塑劑表現了良好的響應和分離度。

圖1 基質匹配混合標準溶液的總離子流色譜圖（1.0 mg·L-1）

2.2 樣品提取溶劑的選擇

增塑劑在乙腈、正己烷、丙酮中表現出良好的溶解性。所以試驗采用樣品直接加入提取溶劑進行渦旋振蕩。渦旋振蕩提取法操作簡便快捷、試劑消耗少、且能實現樣品批量處理，是快速提取樣品的常用手段。本文比較了常用溶劑如正己烷、丙酮、乙腈、正己烷+丙酮（1+1）的提取效果。當僅加入正己烷時會形成嚴重的乳化現象，吸取上清液困難。當采用丙酮或正己烷+丙酮（1+1）提取時，蛋白質會產生沉淀，減少了乳化現象，但馬來酸二甲酯、磷酸三乙酯等增塑劑回收率僅為10%～30%。當采用乙腈為提取劑時，蛋白質沉淀效果較好，后續NaCl的加入會使乙腈與水層產生鹽析，有明顯分層，該方法操作簡單且回收率較高。

2.3 基質效應考察結果

試驗前期采用正己烷配制的標準使用液，但用其擬合的標準曲線進行含量分析時發現，部分增塑劑如間苯二甲酸二乙酯、對苯二甲酸二（2-乙基）己酯回收率嚴重偏高，所以采用1.6中ME的評價方法，對33種增塑劑在飲料基質中濃度為0.1 mg·L-1、0.2 mg·L-1、1 mg·L-13個水平進行ME考察，結果見表2。

表2 33種增塑劑基質效應值表

由表2可知，GC-MS/MS法測定含乳飲料中的過程中，基質效應普遍存在，大多數目標物|ME|＜20，其中個別基質效應顯著存在，當濃度為0.1 mg·L-1時，間苯二甲酸二苯酯基質效應值為70，當濃度為0.2 mg·L-1時，基質效應值顯著增強最高的為對苯二甲酸二（2-乙基）己酯（101），濃度較高為1.0 mg·L-1時，間苯二甲酸二甲酯為54。其原因可能是含乳飲料中含有糖類、蛋白質和脂肪，這類物質不易揮發性，易在進樣口活性位點富集，從而引起基質增強或基質抑制效應。當存在強基質效應時，需要采取補償措施，目前常見的補償基質效應方法有基質匹配校準法[16]、同位素標記法[17]、加入分析保護劑法[18]、基質凈化法結合基質匹配校準法[19]等。考慮到同位素內標價格較貴且不易獲得，本文先考察加入N-丙基乙二胺吸附劑（PSA）、C18粉末進行分散基質固相萃取法凈化，但對苯二甲酸二（2-乙基）己酯等增塑劑回收率仍接近170%。因此本文采用了基質匹配校準法消除基質效應，建立的標準曲線如表3所示。同時回收率試驗表明，用基質匹配校準法有效減弱了基質效應對檢測結果的影響，使回收率處于正常值水平，回收率見表4。

表3 33種增塑劑的線性、檢出限及定量限表

2.4 線性范圍

按照設定的GC-MS/MS條件，測定基質匹配標準使用溶液。以標準使用液濃度為橫坐標，定量離子對峰面積為縱坐標，繪制標準曲線，得到相關系數r，結果見表3。由表3可知，該方法在0.05～1.0 mg·L-1的濃度范圍內線性良好，相關系數r均大于0.99。

2.5 方法檢出限、精密度和加標回收試驗

按照試驗方法對空白含乳飲料樣品添加3個不同濃度水平的標準溶液，做加標回收試驗，每個加標樣品平行測定6次，扣除空白值后，計算回收率和測定值的相對標準偏差（RSD，n=6），在0.05～0.5 mg·kg-1加標范圍內，平均回收率在79.5%～109.9%，相對標準偏差RSD為2.0%～9.4%，結果見表4。同時利用最低添加濃度（0.05 mg·kg-1）的樣品數據，分別以3倍和10倍信噪比（S/N）計算方法檢出限（LOD）和定量限（LOQ），結果見表3，33種增塑劑的檢出限為0.000 1～0.037 5 mg·kg-1。

表4 33種增塑劑的加標回收實驗表

3 實際樣品測定

對收集到的18份含乳飲料增塑劑含量進行檢測，共15份飲料檢出非鄰苯類增塑劑，檢出率達83.3%。其中12份飲料檢出己二酸二正辛酯，含量為0.014～0.049 mg·kg-1，8份飲料檢出對苯二甲酸二（2-乙基）己酯，含量為0.03～0.123 mg·kg-1，3份飲料檢出馬來酸二丁酯，含量為0.017～0.050 mg·kg-1，2份飲料檢出馬來酸二乙基己酯，含量為0.023 mg·kg-1、0.025 mg·kg-1，1份飲料檢出癸二酸二乙酯，含量為0.589 mg·kg-1，1份飲料檢出磷酸二苯異辛酯，含量為0.051 mg·kg-1。以上檢出的增塑劑中，己二酸二正辛酯、對苯二甲酸二（2-乙基）己酯、馬來酸二丁酯未超出GB 9685—2016規定值。值得關注的是磷酸二苯異辛酯，它被允許使用在PVC、PU制品中，且僅用于接觸非脂肪性食品的材料，此飲料使用的是PET瓶身，但檢出磷酸二苯異辛酯其原因可能是使用了PVC墊片或包裝膜造成了增塑劑遷移，也有可能是加工過程中所用的設備或管件帶入。另外馬來酸二乙基己酯暫未被列入GB 9685—2016規定的食品包裝材料添加劑名單中，有必要對其風險進行監測。另外隨著增塑劑種類的增加，相關標準也需要及時修訂。

4 結論

本研究建立了GC-MS/MS法快速檢測含乳飲料中33種非鄰苯二甲酸酯類增塑劑含量的方法。考察了提取溶劑和基質效應，使用基質匹配法繪制標準曲線法，有效減弱了基質效應的影響，確保了定量結果的準確性。該方法適用于含乳飲料中非鄰苯二甲酸酯類增塑劑的快速檢測，方法準確、高效、靈敏度高。