LC－MS／MS法測定紙質包裝材料中15種光引發劑向改性聚苯醚模擬物的遷移量

劉珊珊，李中皓，楊 飛，柯 瑋，劉巖順，范子彥，王 穎，邊照陽，唐綱嶺，陳再根

（國家煙草質量監督檢驗中心，河南鄭州 450001）

LC－MS／MS法測定紙質包裝材料中15種光引發劑向改性聚苯醚模擬物的遷移量

劉珊珊，李中皓，楊 飛，柯 瑋，劉巖順，范子彥，王 穎，邊照陽，唐綱嶺，陳再根

（國家煙草質量監督檢驗中心，河南鄭州 450001）

為了考察光引發劑的遷移特性，評估安全風險，建立了一種基于液相色譜－串聯質譜（LC－MS／MS）分析紙質包裝材料中15種光引發劑向改性聚苯醚（MPPO）模擬物遷移量的方法。紙質包裝材料中遷移出的被分析物被MPPO吸附后用乙腈萃取，萃取液經有機濾膜過濾后，采用乙腈和0．1％甲酸水溶液作為流動相進行梯度洗脫，Luna PFP（2）色譜柱（150mm×4．6mm×3μm）分離，串聯質譜法分析，外標法定量。通過對色譜條件優化，15種光引發劑在12min內可實現有效分離，且目標分析物在0．01～0．2mg／kg范圍內線性關系良好，線性相關系數R2＞0．993。3個加標水平（0．01、0．05和0．2mg／kg）的回收率在70．2％～122．5％之間，相對標準偏差（RSD）小于7．5％，檢出限（LOD）為0．001～0．021mg／kg。實際樣品的分析結果表明，該方法的檢出限低、測定結果準確，可用于紙質包裝材料中15種光引發劑向改性聚苯醚模擬物遷移量的檢測。

光引發劑；改性聚苯醚；液相色譜－串聯質譜（LC－MS／MS）；紙質包裝材料

隨著UV印刷工藝的普及，光引發劑（photoinitiators，PIs）作為紫外光固化油墨的主要成分被廣泛應用于紙質包裝印刷［1－2］。光引發劑是一類具有光敏基團的化合物，在紫外光的激發下能夠產生自由基、陽離子等，引發單體聚合交聯固化。近年來的研究發現，UV印刷油墨固化完成后，其中殘留的光引發劑在一定條件下可以發生化學遷移，或者通過物理接觸污染包裝內食品，從而對人體的健康造成潛在危害［3］。因此，瑞士、歐盟等國家和組織相繼頒布了食品接觸材料中光引發劑特定遷移限量（SML）的要求［4－7］。

對于與干性食品接觸的食品包裝材料，由于其與液態食品的遷移介質不同，歐盟建議的特定遷移方法采用改性聚苯醚（MPPO）吸附材料作為食品模擬物，參照食品接觸材料的實際使用溫度和接觸時間進行特定遷移實驗［5］。2003年，歐盟EN 14338—2003對紙與紙板的遷移條件和方法進行了規定，即采用1dm2紙和紙板材料，用4g MPPO在特定的溫度和遷移時間條件下進行遷移實驗。雖然該標準提出了紙和紙板食品接觸材料的MPPO特定遷移實驗的通用處理程序，但并沒有針對特定的目標分析物提出專門的檢測方法。

目前，有關光引發劑的分析方法主要包括氣相色譜－質譜法（GC／MS）［810］、超高效液相色譜法（UPLC）［11］、液相色譜－質譜法（LC／MS）［9］、氣相色譜－串聯質譜法（GC－MS／MS）［12］和液相色譜－串聯質譜法（LC－MS／MS）［2，13］，涉及的光引發劑主要包括異丙基硫雜蒽酮（ITX）、二苯甲酮（BP）、4－甲基二苯甲酮（4－BP）等［14－16］。2007年，Triantafyllou等［8］以MPPO為模擬物，采用GC／MS技術建立了紙張中二甲苯、苯乙酮、二苯甲酮等化合物遷移量的分析方法，得到了15種光引發劑性質及特定遷移限量，結果列于表1。王楠等［17］采用Tenax（聚2，6－二苯基對苯醚）為模擬物，建立了微波條件下二苯甲酮與1－羥基環己基苯基甲酮遷移量的分析方法。

目前，國內的研究主要集中在食品或者包裝材料中光引發劑殘留的檢測，鮮有涉及干性食品及其模擬物中多種光引發劑特定遷移量的分析。本研究擬采用LC－MS／MS建立15種受限制的光引發劑特定遷移量的檢測方法，以期為相關包裝材料中光引發劑特定遷移量的分析提供參考。

1 實驗部分

1．1 儀器和試劑

1173（96％）、BP（99％）和Irgacure 907（98％）標準品：購自梯希愛化成工業發展有限公司；2－MBP（98％）、EDB（98％）、BDK（99％）、EHDAB（99％）、OMBB（98％）、2－ITX（98％）、PBZ（98％）和DETX（98％）標準品：購自瑞士Adamas Reagent公司；Irgacure 369（97％）和Irgacure 2959（98％）標準品：購自美國Sigma－Adrich公司；MK（98％）和DEAB（98％）標準品：購自東京化成工業株式會社；乙腈（色譜純）：購自德國CNW Technologies GmbH公司；甲醇（色譜純）：購自韓國Duksan Pure Chemicals公司；超純水：由Milli－Q純水系統制得；改性聚苯醚（Tenax－TA，60～80目）：購自荷蘭Buchembv公司。

API 4 0 0 0四極桿－串聯質譜儀：美國AB

Sciex公司產品；AE 163電子天平：瑞士Mettler公司產品，感量0．000 1g；LC－213烘箱：上海Espec公司產品；TALBOYS渦旋振蕩器：美國Troemner公司產品；3－30k高速冷凍離心機：德國Sigma公司產品。

表1 15種光引發劑的性質及特定遷移限量Table 1 Properties and specific migration limit of the 15 PIs

遷移實驗用陽性樣品：由汕頭東風印刷有限公司提供。陽性樣品的制備：利用UV展色儀將含有13種光引發劑的UV光油均勻的涂布在定量為120g／m2的銅版原紙基材上，再利用UV光固機對展色樣品進行1次干燥固化（UV固化能量為30mJ／cm2）。

1．2 實驗方法

經測試，系統可以實現箱內環境監測、定位、動態密碼電子鎖開關、非法侵入檢測和安全預警等各項功能，數據發送成功率達98%以上，誤碼率低于0.1%，各項功能實現穩定，數據傳輸可靠。

1．2．1 色譜條件 Luna PFP（2）色譜柱（150mm× 4．6mm×3μm）；流動相：乙腈（A）和0．1％甲酸水溶液（B）；流速500μL／min；梯度洗脫程序列于表2；柱溫30℃；進樣量10μL。

1．2．2 質譜條件 正離子掃描方式，電噴霧離子源（ESI），霧化氣（N2）壓力345kPa，氣簾氣（N2）壓力103kPa，輔助加熱氣（N2）壓力345kPa；碰撞氣（N2）壓力69kPa，離子化溫度550℃，停留時間50ms，電離電壓5 500V，正離子多反應監測（MRM）模式。光引發劑及內標的保留時間和MRM參數列于表3。

表2 梯度洗脫程序Table 2 Gradient elution program

表3 光引發劑目標物的保留時間和MRM參數Table 3 MRM parameters and retention times of the 15 PIs

1．2．3 標準溶液的配制 分別稱取50mg（精確至0．1mg）各種光引發劑，用乙腈溶解并定容至10mL棕色容量瓶中，配制成5g／L的單一標準儲備液。分別移取1mL單一儲備液于50mL棕色容量瓶中，用乙腈定容至刻度，配制成100mg／L的混合標準儲備液Ⅰ。再取100μL混合標準儲備液Ⅰ于10mL棕色容量瓶中，乙腈定容，配制成1mg／L的混合標準儲備液Ⅱ。最終采用混合標準溶液稀釋法結合基質配標法制備系列標準溶液。

1．2．4 樣品處理 稱取約1g MPPO，均勻平鋪至玻璃培養皿中，包裝紙樣品裁剪成0．25dm2，將印刷面朝上置于MPPO上方，然后密封。將培養皿置于烘箱中，以70℃平衡2h，取出冷卻至室溫。將培養皿中的MPPO轉移至10mL具塞離心管中，加入10mL乙腈，于渦旋振蕩儀上以2 000r／min渦旋振蕩10min，再以8 000r／min離心5min；取4mL上清液，經氮吹儀濃縮至1mL，經0．22μm有機相濾膜過濾后，進行LC－MS／MS分析。

2 結果與討論

2．1 液相色譜條件的選擇

Luna PFP（2）色譜柱（150mm×4．6mm× 3μm）通過五氟苯基與丙基連接，它提供了與其他反相材料不同的多種保留機制，近年來常用于光引發劑的液相色譜分離［11］。本實驗比較了甲醇－水體系和乙腈－水體系對分離效果的影響，其對比結果示于圖1?？梢钥闯?，采用甲醇－水體系會導致Irgacure 369和Irgacure 2959的峰形較差，這可能是溶解性不好的原因；實驗還發現，通過改變甲醇的比例和加入甲酸、緩沖鹽等流動相助劑也并未對峰形有任何改善，而采用乙腈－水流動相體系能夠獲得較好的色譜峰形。

2．2 MPPO模擬物用量的優化

由于MPPO價格昂貴且回收處理過程繁瑣，因此本方法在保持EN 14338規定的MPPO模擬物與紙質材料使用量對應比例的基礎上，用1g MPPO／0．25dm2的紙質印刷材料的遷移實驗條件代替歐盟標準中的4g MPPO／1dm2進行遷移實驗，從而大大降低了檢測成本，數據比對情況示于圖2。

圖1 甲醇和乙腈對色譜分離效果的影響Fig．1 Effect of separation for methanol and acetonitrile

圖2 4 g MPPO／1 dm2和1 g MPPO／0．25 dm2的遷移實驗數據對比Fig．2 Comparison of the migration quantity with 4 g MPPO／1 dm2and 1 g MPPO／0．25 dm2

2．3 樣品提取條件的選擇

由于乙腈的通用性較強，近年來常被作為光引發劑的提取劑［10－11，16］。實驗采用渦旋提取方式，考察了不同渦旋提取時間及提取次數對MPPO中PIs提取的影響。將渦旋2min所獲得的PIs儀器檢測響應計為100％，實驗結果示于圖3。由圖3可見，不同渦旋時間的提取效果差異全部在正負10％以內，且采用10min渦旋提取1次即可達到提取目的。

2．4 基質效應

為了考察基質效應對15種光引發劑的影響，實驗以空白紙張遷移實驗的MPPO乙腈提取溶液為基質，考察了濃縮和未經過濃縮的基質溶液相比，純溶劑所配制相同濃度標準溶液中各PIs響應值的變化，結果示于圖4。由圖4可見，2－ITX、DETX、MK、DEAB的基質降低效應顯著，而且由于濃縮基質溶液中的基質濃

度較高，表現出來的基質效應也強于未濃縮的基質溶液。其他大部分化合物的基質溶液響應值與純溶劑溶液響應值之比相當，基質效應不明顯。因此，為了消除基質效應對外標法定量帶來的干擾，本研究采用相應基質配標的方法進行外標定量。

圖3 渦旋提取時間對提取效果的影響Fig．3 Effect of vortexing time on the extraction

圖4 基質效應的影響Fig．4 Effect of the matrix effect

2．5 方法評價

分別配制4、8、20、40、80mg／L基質標準溶液，以標準系列的峰面積所對應的標準工作曲線的濃度建立線性回歸方程。標準溶液的色譜圖示于圖5。采用對1g空白MPPO中加標的方法進行回收率和精密度實驗，加標水平分別為10、50、200ng，每個加標水平平行測定5次，并且逐級稀釋基質加標溶液，按信噪比S／N≥3計算得到該分析方法的檢出限（LOD）。方法評價結果列于表4。數據表明，15種光引發劑在4～80mg／L范圍內線性關系良好（R2≥0．993），3個加標水平的回收率在70．2％～122．5％之間，精密度小于7．5％，LOD為0．001～0．021mg／kg。

圖5 15種光引發劑的總離子流圖Fig．5 TIC chromatogram of the 15 PIs under the optimized condition

2．6 實際樣品分析

在70℃條件下，利用本方法對陽性樣品分別進行0．5、1、2h的遷移實驗，實際樣品的色譜圖示于圖6，實際樣品中光引發劑遷移量隨遷移時間的變化示于圖7。結果表明，樣品中13種光引發劑在3種遷移實驗條件下均存在一定程度的遷移，隨著遷移時間的延長，較低沸點光引發劑的遷移量顯著增高，而對于高沸點光引發劑的影響并不十分明顯。

表4 15種光引發劑的方法評價結果Table 4 The result of method evaluation for the 15 PIs

續表4

圖6 實際樣品的總離子流圖Fig．6 TIC chromatogram of the self－made sample

圖7 實際樣品中光引發劑遷移量隨遷移時間的變化情況Fig．7 Migration quantity of PIs with different migration time in the self－made sample

3 結論

實驗采用1g MPPO模擬物對0．25dm2的紙質印刷材料進行遷移實驗，建立了一種LC－MS／MS技術分析紙質包裝材料中15種光引發劑向改性聚苯醚模擬物遷移量的方法。實際樣品分析結果表明，在70℃下，隨著遷移時間的延長，較低沸點光引發劑的遷移量顯著增高。該方法的前處理簡單、測定結果準確，可為干性食品接觸材料受限制物質相關分析領域的進一步研究提供參考。

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［4］ Ordinance of the FDHA on articles and materials（RS 817．023．21）of 23November 2005［EB／OL］．http：∥www．admin．ch／ch／f／rs／c817＿023＿21．html．

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Determination of Migration of the 15 Photoinitiators from Paper－Made Packing Using Modified Polyphenylene Oxide as a Simulant by LC－MS／MS

LIU Shan－shan，LI Zhong－hao，YANG Fei，KE Wei，LIU Yan－shun，FAN Zi－yan，WANG Ying，BIAN Zhao－yang，TANG Gang－ling，CHEN Zai－gen
（China National Tobacco Quality Supervision ＆Test Center，Zhengzhou450001，China）

In order to investigate the migration behavior of the PIs for the security risk assessment，the migrations of 15photoinitiators（PIs）from paper－made packing using modified polyphenylene oxide（MPPO）as a simulant were determined using liquid chromatography－tandem mass spectrometry（LC－MS／MS）．MPPO，which was adsorbed the PIs migrated from paper－made packing，was extracted using acetonitrile，followed by

photoinitiators；modified polyphenylene oxide；liquid chromatographytandem mass spectrometry（LC－MS／MS）；paper－made packing

O657．63

A

1004－2997（2015）02－0168－09

10．7538／zpxb．youxian．2014．0061

2014－03－16；

2014－06－04

中國煙草總公司標準項目專項（512013AB0050、562014AB0040）；國家煙草質量監督檢驗中心科技項目（512013CA0110）資助

劉珊珊（1987—），女（漢族），河南鄭州人，助理工程師，從事煙草分析檢測工作。E－mail：vanessa＿liu1124＠hotmail．com

李中皓（1982—），男（漢族），河南鄭州人，工程師，從事煙草分析檢測工作。E－mail：lee＿zhonghao＠sina．com

時間：2014－12－02；

http：∥www．cnki．net／kcms／doi／10．7538／zpxb．youxian．2014．0061．html

clean－up of extract using organic phase filter．The PIs were separated in 12min on the column of Luna PFP（2）by gradient elution with acetonitrile and water with 0．1％formic acid as mobile phase．All the PIs have good linear relationship（R2＞0．993）with in 0．01－0．2mg／kg．The recoveries of 15PIs are in the range of 70．2％－122．5％at the spike levels of 0．01，0．05and 0．2mg／kg with the relative standard deviation less than 7．5％．The limits of detection range from 0．001to 0．021mg／kg．The analysis of real sample shows that the method with high sensitivity and high accuracy can be applied for the determination of migration of PIs from paper－made packing．