高效液相色譜法同時測定生物降解食品接觸制品中的紫外吸收劑和抗氧化劑遷移量

目前使用最普遍的光穩定劑是紫外吸收劑，紫外吸收劑是一種可利用自身分子結構將光能轉化為熱能，從而減少材料因紫外線照射而導致老化的助劑，該類助劑已被廣泛應用于各種塑料制品中[1]。有文獻報道（2-羥基-4-甲氧基苯基）苯基甲酮類紫外吸收劑具有一定的生理毒性，可能導致皮炎和皮膚過敏，并且該類物質活性強于雙酚A，可在生物體中富集并具有內分泌干擾效應，從而具有雌激素活性[2]。生物降解原料樹脂因其具備易降解的特殊性能，需添加紫外線吸收劑延緩生物降解薄膜的紫外老化過程。有研究者發現在相同的老化時間下，添加紫外線吸收劑薄膜的力學性能保留率均大于空白薄膜[3]。因此在生物降解塑料制品加工過程中，需添加助劑改善性能。

抗氧化劑是一種用來抑制和延緩聚合物材料氧化和降解的化學助劑，經過前期調研，了解到為防止生物降解材料過快地發生降解，生產企業需以此作為添加劑來改善生物降解塑料加工性能或彌補本身材料的不足。目前，市面上使用的抗氧化劑主要是人工合成，其毒性遠大于天然抗氧化劑[4-6]。

生物降解材料制品中若含有較高含量的紫外吸收劑和抗氧化劑，一旦包裝材料與食品接觸，添加物將有可能滲透或溶解到食品中。《食品安全國家標準 食品接觸材料及制品用添加劑使用標準》（GB 9685—2016）對塑料制品中紫外吸收劑和抗氧化劑的使用量和特定遷移量分別作出了規定[7]。因此，需對生物降解食品接觸包裝材料的紫外吸收劑和抗氧化劑遷移量進行檢測，但目前尚未見有關產品檢測方法的報道。近年來，紫外吸收劑和抗氧化劑含量的測定方法主要有液相色譜法、氣相色譜-質譜法以及液相色譜-串聯質譜法等，高效液相色譜儀是實驗室的常見設備，具有分離效率高和分析時間短等優點。因此，本文采用高效液相色譜儀對生物降解食品接觸材料中紫外吸收劑和抗氧化劑在4%乙酸溶液、10%乙醇水溶液及95%乙醇溶液3種食品模擬物中的遷移情況進行研究。結果表明，該方法準確、便捷，建立了生物降解食品接觸材料中紫外吸收劑和抗氧化劑的遷移的檢測方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

樣品：5個生物降解食品包裝產品（其中2個生物降解袋子、2個生物降解吸管和1個生物降解杯子）。

紫外吸收劑標準品：2,4-二羥基二苯甲酮（UV-0）、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮（UV-9）、2-(2-羥基-5-甲基苯基)苯并三唑（UV-71）、2'-(2'-羥基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑（UV-326）、2-(2'-羥基-3',5'-二叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑（UV-327）和2-(2'-羥基-5'-叔辛基苯基)苯并三唑（UV-329），均由Anple生產；2-[2'-羥基-3',5'雙(a,a-二甲基芐基)苯基]苯并三唑（UV-234），由CNW生產。抗氧化劑標準品：2,2'-亞甲基雙-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)（2246），由Anple公司生產，2,2'-亞甲基雙-(1,1-二甲基乙基)-4-乙基苯酚（425），德國Dr.Ehrenstorfer公司生產。甲醇（色譜純，Merck KGaA）；乙腈（色譜純，美國TEDIA公司）；甲酸（色譜純，Aladdin）；二氯甲烷（色譜純，Merck KGaA）：乙酸（國藥集團）；無水乙醇（國藥集團）；95%乙醇（國藥集團）。

1.2 儀器與設備

高效液相色譜配二極管陣列檢測器（安捷倫科技）；超純水機（Merck Direct-Q 5 UV），HH-6水浴鍋（國華電器有限公司），電子分析天平（梅特勒-托利多儀器公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品溶液的制備

將生物降解包裝材料用蒸餾水清洗，晾干。根據GB 31604.1—2015的遷移試驗方法及遷移條件分別選取4%乙酸-水（體積分數）溶液（酸性食品模擬物）、10%乙醇-水（體積分數）溶液（醇性食品模擬物）和95%乙醇（體積分數）溶液（油性食品模擬物）作為食品模擬物對生物降解包裝進行浸泡[8]。分別取1 mL 4%乙酸浸泡液和10%乙醇浸泡液、95%乙醇浸泡液，過0.22 μm濾膜過濾，待測。

1.3.2 標準曲線溶液的配制

準確稱取各紫外吸收劑標準物質10.0 mg，用0.5 mL二氯甲烷溶解后，用甲醇定容，準確配制濃度為1 000 mg·L-1的7種紫外吸收劑混合溶液作為母液，同時以甲醇為溶劑，配制濃度為1 000 mg·L-1的2種抗氧化劑混合溶液作為母液。分別利用4%乙酸、10%乙醇、95%乙醇溶液稀釋不同體積的標準曲線混合母液，得到不同介質的標準曲線線性溶液。

1.3.3 儀器條件

色譜柱：ACQUITY UPLC BEH C18色譜柱（50 mm×2.1 mm，1.7 μm）；流動相：A為0.1%甲酸水（V∶V）溶液，B為乙腈；流動相梯度洗脫程序：0～3 min，50%B；3～ 6 min，50%B → 100%B；6～ 23 min，100%B；23.0～ 23.5 min，100%B → 50%B；23.5～26.0 min，50%B；流速：2.0 mL·min-1；進樣量：5.0 μL；紫外檢測波長：278 nm、288 nm、340 nm；柱溫：30 ℃。

2 結果與分析

2.1 色譜柱條件選擇

本實驗主要采用實驗室常用的C18柱對目標物進行測定，由于目標紫外吸收劑均為苯并三唑類化合物，考察了甲醇-水、乙腈-水等作為流動相時均不能將各個物質很好地分離，且無法屏蔽二氯甲烷帶來的溶劑峰，在使用0.1%的甲酸-乙腈后發現各物質能夠較好的分離[9]。通過全譜掃描，得到紫外吸收劑和抗氧化劑各物質的最大吸收波長，選擇278 nm、288 nm、340 nm 3個波長段進行信號采集。最后根據不同物質的特性選擇梯度洗脫，最終獲得響應較高、峰形較好的色譜柱條件。HPLC色譜圖如圖1所示。

圖1 9種目標化合物的色譜圖（濃度50 mg·L-1）

2.2 線性關系、檢測限和定量限

按照1.3.2所述方法，逐級配制9種目標化合物混合標準工作液，濃度分別為 5.0 mg·L-1、10.0 mg·L-1、20.0 mg·L-1、30.0 mg·L-1和 50.0 mg·L-1。 以 線 性 溶液中各個組分峰面積為縱坐標（Y），以各組分濃度作為橫坐標（X，mg·L-1）作標準曲線，同時對經過前處理的加標遷移溶液進行檢測，確定方法檢出限（S/N=3）、方法定量限（S/N=10）。9種目標化合物的線性方程、相關系數r2、線性范圍、檢出限和定量限見表1。從試驗結果可看出，各物質在選定濃度范圍內線性關系良好，相關系數（r2）均不低于0.998，方法檢出限為 0.10 ～ 0.80 mg·L-1，定量限為 0.30 ～ 2.60 mg·L-1。

表1 9種目標化合物的線性方程、相關系數、線形范圍、方法檢出限表

2.3 精密度及準確度考察

取各空白溶液加入若干1.3.2中混合母液后得到25 mg·L-1的測試溶液，重復水平加標6次，進行試驗，計算加標回收率以及相對標準偏差，結果見表2。各化合物回收率在86.8%～105.6%，為可接受標準，相對標準偏差（RSD，n=6）為1.7%～5.2%。由結果可知，試驗的精密度良好、回收率滿足要求。

表2 測試條件下9種目標化合物的精密度和加標回收率結果表（n=6）

2.4 實際樣品分析

使用高效液相色譜法對目前市面流通的5種不同生物降解產品中的紫外吸收劑和抗氧化劑進行分析，結果見表3。在5批次樣品的食品模擬物中均檢出抗氧化劑，4批次樣品的食品模擬物中檢出紫外吸收劑。其中，UV-9、抗氧化劑2246、抗氧化劑425更易遷移到食品模擬物中。95%乙醇模擬液檢測出對應的化合物濃度均遠高于4%乙酸和10%乙醇模擬液的檢測值，由此可以得出，生物降解食品接觸制品接觸高濃度乙醇類和油脂類食品更易遷移出紫外吸收劑及穩定劑。

表3 實際樣品中紫外吸收劑以及抗氧化劑的含量表（n=6）（單位：mg·L-1）

3 結論

本研究建立了生物降解食品接觸制品中7種紫外吸收劑及2種抗氧化劑的檢測方法。高效液相色譜法可在短時間內對目標化合物質進行分離和鑒定，能較好地排除溶劑帶來的影響，經驗證，該方法具有靈敏度高、檢測限低、精密度高、回收率高及檢測速度快等優點。試驗中將本方法成功應用于5種市場流通樣品檢測，檢測結果顯示，在測試樣品的模擬液中紫外吸收劑和抗氧化劑均有檢出，生物降解食品接觸制品接觸高濃度乙醇類和油脂類食品更易遷移出，由此可見，該方法可滿足生物降解食品接觸制品的紫外吸收劑及抗氧化劑遷移量的檢測需求。