高效液相色譜-串聯質譜法測定塑料類食品接觸材料中4種苯胺衍生物的特定遷移量

王建玲, 肖曉峰, 何 軍, 劉艇飛, 陳 彤, 王 佳, 楊娟娟

(臺州出入境檢驗檢疫局, 臺州 318000)

高效液相色譜-串聯質譜法測定塑料類食品接觸材料中4種苯胺衍生物的特定遷移量

王建玲, 肖曉峰*, 何 軍, 劉艇飛, 陳 彤, 王 佳, 楊娟娟

(臺州出入境檢驗檢疫局, 臺州 318000)

采用高效液相色譜-串聯質譜法同時測定間苯二甲胺、N-乙酰對氨基苯酚、4,4′-二氨基二苯砜、N,N′-二苯基硫脲在5種食品模擬物中的特定遷移量。水基模擬物樣品過聚四氟乙烯(PTFE)過濾器后進樣;油性(橄欖油)模擬物樣品用20 mmol·L-1磷酸二氫鉀溶液-甲醇(1+1)混合液振蕩提取10 min,提取液過PTFE過濾器后進樣。采用C18柱進行梯度洗脫分離,質譜分析中選擇電噴霧離子源正離子及多反應監測模式。4種化合物的質量濃度在一定范圍內與峰面積呈線性關系,測定下限(10S/N)在2.0～20 μg·kg-1之間。加標回收率在85.6%～108%之間,測定值的相對標準偏差(n=6)在0.90%～8.8%之間。用該方法檢測實際樣品,發現有N,N′-二苯基硫脲檢出。

高效液相色譜-串聯質譜法; 間苯二甲胺;N-乙酰對氨基苯酚; 4,4′-二氨基二苯砜;N,N′-二苯基硫脲; 特定遷移量; 食品接觸材料

間苯二甲胺(MXDA)、N-乙酰對氨基苯酚(APAP)、4,4-二氨基二苯砜(DADPS)和N,N′-二苯基硫脲(TCA)這4種苯胺衍生物常作為樹脂原料[1]、熱穩定劑[2-3]和固化劑類功能助劑[4],廣泛應用于聚胺酯[5]、二甲苯尼龍樹脂[5]、環氧樹脂[6]和聚氯乙烯[7]等塑料的生產。MXDA、APAP、DADPS和TCA為低毒類化合物,能強烈刺激皮膚和黏膜,能致敏[8]。這些被添加至塑料制品中的苯胺衍生物,如發生過量遷移,將會危及人體健康。(EU)NO 10/2011法規[9]規定MXDA、APAP、DADPS和TCA的特定遷移量限定值分別為0.05,0.05,5,3 mg·kg-1。

目前,國內外有關MXDA、APAP、DADPS和TCA的研究主要集中在合成、生產及應用領域[1-7],而有關MXDA、APAP、DADPS和TCA特定遷移量的測定方法,有高效液相色譜法(HPLC)[10]測定MXDA的報道。本工作擬建立測定3%(質量分數,下同)乙酸、10%(體積分數,下同)乙醇、20%乙醇、50%乙醇和橄欖油等5種食品模擬物中MXDA、APAP、DADPS和TCA特定遷移量的高效液相色譜-串聯質譜法,對方法的色譜分離、校準曲線情況、準確度和精密度等進行優化和驗證。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

Agilent 1290型UPLC系統,配二極管陣列檢測器(DAD);AB SCIEX 1290 UPLC-Qtrap 4500 型LC/MS/MS系統;MMV-1000型振蕩器;Milli-Q Gradient型純水儀;Thermo 2-20 po型移液槍;0.45 μm親水性聚四氟乙烯(PTFE)針式過濾器。

MXDA、APAP、DADPS和TCA純度不小于99.0%,甲醇為色譜純,碳酸氫銨純度不小于99.995%,其他試劑均為分析純,試驗用水為超純水。

混合標準儲備溶液:依次稱取APAP 12.5 mg、DADPS 125 mg、TCA 125 mg于100 mL容量瓶中,加入四氫呋喃50 mL,完全溶解后,用移液槍移取1.032 g·mL-1的MXDA 12.1 μL至上述四氫呋喃溶液中,用20 mmol·L-1磷酸二氫鉀溶液定容,充分混勻,得MXDA、APAP、DADPS和TCA質量濃度分別為125,125,1 250,1 250 mg·L-1的混合標準儲備溶液A。移取2.5 mL混合標準儲備溶液A至25 mL容量瓶中,用含50%(體積分數,下同)甲醇的5 mmol·L-1磷酸二氫鉀-5 mmol·L-1磷酸氫二鉀溶液定容,充分混勻得MXDA、APAP、DADPS和TCA質量濃度分別為12.5,12.5,125,125 mg·L-1的混合標準儲備溶液B。分別吸取0.20,0.40,0.80,1.60,3.20,4.80 mL混合標準儲備溶液B至6個10 mL容量瓶中,用含50%甲醇的5 mmol·L-1磷酸二氫鉀-5 mmol·L-1磷酸氫二鉀溶液定容,充分混勻得一組MXDA和APAP質量濃度分別為0.25,0.50,1.0,2.0,4.0,6.0 mg·L-1,DADPS和TCA質量濃度分別2.5,5.0,10,20,40,60 mg·L-1的混合標準儲備溶液C。

水基模擬物標準工作溶液:分別移取1.00 mL混合標準儲備溶液C到6個10 mL容量瓶中,用3%乙酸溶液定容,混勻,得一組MXDA和APAP質量濃度分別為0.025,0.050,0.10,0.20,0.40,0.60 mg·L-1,DADPS和TCA質量濃度分別0.25,0.50,1.0,2.0,4.0,6.0 mg·L-1的混合標準溶液。采用相同方式,分別用10%乙醇、20%乙醇、50%乙醇配制相同濃度系列的混合標準工作溶液。

油性(橄欖油)模擬物標準工作溶液:在6個50 mL離心管中,分別加入橄欖油10.0 g,再分別加入標準儲備溶液C 1 mL、正庚烷10 mL和含50%甲醇的20 mmol·L-1磷酸二氫鉀溶液4.00 mL,旋緊塞子,渦旋混勻后置于振蕩器上,以300 r·min-1轉速振蕩10 min,靜置分層后用注射器吸取下層溶液過0.45 μm聚四氟乙烯針式過濾器,得一組MXDA和APAP質量比分別為0.025,0.050,0.10,0.20,0.40,0.60 mg·kg-1,DADPS和TCA質量比分別0.25,0.50,1.0,2.0,4.0,6.0 mg·kg-1的混合標準工作溶液。

1.2 儀器工作條件

1) 色譜條件 Waters Xbridge C18色譜柱(250 mm×4.6 mm,5 μm);流動相A為50 mmol·L-1碳酸氫銨溶液,流動相B為甲醇。梯度洗脫程序:0～5 min,B由5%增至40%;5～7 min,B由40%增至62%;7～8 min,B由62%增至95%;8～11 min,B為95%;11～12 min,B由95%減至5%;12～15 min,B為5%。進樣量1 μL;流量1 mL·min-1。

2) 質譜條件 電噴霧正離子源(ESI+);多反應監測(MRM)模式;簾氣流量40.0 μL·min-1;碰撞氣中等;離子源電壓5 500 V,溫度700 ℃;離子源氣體流量70.0 μL·min-1;入口電壓-10.0 V。4種苯胺衍生物色譜保留時間和質譜參數見表1。

表1 MXDA、APAP、DADPS和TCA的色譜保留時間以及主要MS/MS參數Tab. 1 Retention time and main MS/MS parameters for MXDA, APAP, DADPS and TCA

1.3 試驗方法

1.3.1 遷移試驗

試驗根據塑料類食品接觸材料制品的主要用途以及實際使用條件,依據(EU) NO 10/2011法規[9]和浸泡通則[11]的規定,選擇合適的遷移溫度、遷移時間和食品模擬物類型。試驗所采用的食品模擬物類型和(EU) NO 10/2011法規[9]所規定的食品模擬物類型完全一致,分別為3%乙酸、10%乙醇、20%乙醇、50%乙醇和橄欖油。對可能較短時間與食品高溫接觸的聚碳酸酯水壺和尼龍勺樣品,在100 ℃浸泡2 h;對可能較短時間與較高溫度食品接觸的Titan杯、聚對苯二甲酸乙二醇(PET)瓶和丙烯腈-苯乙烯(AS)杯,在70 ℃浸泡2 h;對室溫下與食品長時間接觸的聚乙烯(PE)保鮮膜、聚丙烯(PP)塑料袋等制品,在40 ℃浸泡10 d。

1.3.2 樣品前處理

水基食品模擬物樣品:用注射器和PTFE濾膜過濾約1 mL樣品溶液至進樣瓶中,蓋緊蓋子,渦旋混勻,按儀器工作條件進行測定。

油性(橄欖油)模擬物樣品:稱取10 g(精確至0.1 g)橄欖油至50 mL離心管中,依次加入正庚烷10.0 mL和含50%甲醇的20 mmol·L-1磷酸二氫鉀溶液4.00 mL,蓋緊蓋子,渦旋混勻后,置于振蕩器上,以300 r·min-1轉速振蕩10 min,靜置分層后用注射器吸取下層水溶液過PTFE過濾器,按儀器工作條件進行測定。

2 結果與討論

2.1 流動相的選擇

考慮到同質譜的兼容性,試驗考察了揮發性較好的40 mmol·L-1甲酸銨溶液、40 mmol·L-1乙酸銨溶液、0.1%(質量分數,下同)甲酸溶液、0.1%(質量分數,下同)乙酸溶液、0.1%(質量分數,下同)氨水、40 mmol·L-1碳酸氫銨溶液作流動相中的水相,甲醇作有機相時,對2.000 g·L-1的MXDA、APAP、DADPS和TCA混合標準溶液色譜分離的影響,色譜圖見圖1。

1-MXDA;2-APAP;3-DADPS;4-TCAA-40 mmol·L-1甲酸銨溶液;B-40 mmol·L-1乙酸銨溶液;C-0.1%甲酸溶液;D-0.1%乙酸溶液;E-0.1%氨水;F-40 mmol·L-1碳酸氫銨溶液圖1 不同流動相水相對混合標準溶液的色譜分離的影響Fig. 1 Effect of different aqueous mobile phase on the chromatographic seperation of the mixed standard solution

由圖1可知:40 mmol·L-1甲酸銨溶液或40 mmol·L-1乙酸銨溶液作流動相時,MXDA保留較弱,且拖尾嚴重;0.1%甲酸溶液作流動相時,MXDA無保留,且呈不規的色譜峰形;0.1%乙酸溶液作流動相時,MXDA色譜峰形展寬特別嚴重;0.1%氨水作流動相時,MXDA保留增強,但色譜峰拖尾和展寬特別嚴重,APAP保留變弱,且出現伸舌現象;40 mmol·L-1碳酸氫銨溶液作流動相時,MXDA保留較合適,色譜峰形較對稱,且APAP、DADPS和TCA分離效果好。因此,試驗采用40 mmol·L-1碳酸氫銨溶液作為水相流動相。

不同濃度的流動相緩沖鹽對待測物的色譜分離也有較大的影響。試驗考察了5,10,20,40,80 mmol·L-1的碳酸氫銨溶液作水相流動相,甲醇做有機相時,對MXDA、APAP、DADPS和TCA混合標準溶液色譜分離的影響,色譜圖見圖2。

1-MXDA;2-APAP;3-DADPS;4-TCAA～E所對應的碳酸氫銨溶液濃度分別為5,10,20,40,80 mmol·L-1圖2 流動相中碳酸氫銨溶液的濃度對混合標準溶液的色譜分離的影響Fig. 2 Effect of the concentration of ammonium hydrogen carbonate in mobile phase on chromatographic separation of the mixed stardard solution

由圖2可知:隨著碳酸氫銨的濃度從5 mmol·L-1增加至80 mmol·L-1,MXDA的色譜峰對稱性越來越好,而APAP、DADPS和TCA的色譜峰形均完全對稱;碳酸氫銨的濃度在40 mmol·L-1時,MXDA的色譜峰形已基本對稱?？紤]到質譜對揮發性緩沖鹽的耐受性,試驗選擇流動相中碳酸氫銨溶液濃度為50 mmol·L-1。

在前期色譜分離條件優化的基礎上,進一步優化梯度洗脫條件。在優化條件下,100 μg·kg-1橄欖油食品模擬物標準工作溶液的色譜圖見圖3,MXDA、APAP、DADPS和TCA在10.5 min內達到完全分離。

1-MXDA;2-APAP;3-DADPS;4-TCA圖3 橄欖油食品模擬物中100 μg·kg-1的標準工作溶液色譜圖Fig. 3 Chromatogram of 100 μg·kg-1 mixed standard solution in olive oil simulant

2.2 樣品前處理

2.2.1 水基模擬物前處理

將水基食品模擬物經過過濾往往可以有效地避免HPLC系統的堵塞。試驗考察了常用的PTFE針式過濾器、尼龍針式過濾器和聚醚砜針式過濾器對MXDA、APAP、DADPS和TCA回收率的影響。在20%乙醇食品模擬物中,分別添加MXDA、APAP、DADPS和TCA混合標準溶液至質量比分別為200,200,2 000,2 000 μg·kg-1,對過濾和未過濾的加標樣品進樣分析。結果表明:在過濾這一步,PTFE針式過濾器、尼龍針式過濾器和聚醚砜針式過濾器對20%乙醇食品模擬物中MXDA、APAP、DADPS和TCA的回收率分別為93.4%～107%,83.4%～109%,57.4～145%,6次試驗的測定值的相對標準偏差分別為2.6%～4.5%,3.0%～5.6%,3.0%～27%。PTFE針式過濾器對MXDA、APAP、DADPS和TCA的回收率最高,重復性也最好,故試驗采用PTFE過濾器過濾。

2.2.2 油性模擬物提取溶劑的優化

試驗比較了20 mmol·L-1磷酸二氫鉀溶液、20 mmol·L-1乙酸銨溶液、20 mmol·L-1磷酸二氫鉀-甲醇(1+1)混合液、20 mmol·L-1甲酸銨溶液、20 mmol·L-1碳酸氫銨溶液、水、甲醇(1+1)溶液、20 mmol·L-1乙酸銨-甲醇(1+1)混合液作為提取溶劑對同一橄欖油樣品中MXDA、APAP、DADPS和TCA的提取效果。結果表明:8種提取溶劑中,20 mmol·L-1磷酸二氫鉀-甲醇(1+1)混合液對MXDA、APAP、DADPS和TCA的整體提取效果最好。故試驗采用20 mmol·L-1磷酸二氫鉀-甲醇(1+1)混合液對橄欖油中MXDA、APAP、DADPS和TCA進行提取。

2.2.3 油性模擬物提取時間的優化

試驗考察了20 mmol·L-1磷酸二氫鉀-甲醇(1+1)混合液對同濃度的橄欖油加標樣品分別在提取2.5,5,10,20,30,40 min時,MXDA、APAP、DADPS和TCA色譜峰面積的影響,結果見圖4。

由圖4可知:提取時間從2.5 min增加至10 min,MXDA、APAP、DADPS和TCA的峰面積增加較明顯,但繼續增加提取時間,MXDA、APAP、DADPS和TCA的峰面積均變化不大。故試驗選擇提取時間為10 min。

2.3 校準曲線及測定下限

配制MXDA和APAP質量濃度(或質量比)分別為0.010,0.020,0.040,0.080,0.16,0.20 mg·L-1(或mg·kg-1),DADPS和TCA質量濃度(或質量比)分別為0.10,0.20,0.40,0.80,1.6,2.0 mg·L-1(或mg·kg-1)的4種物質混合標準工作溶液,按儀器工作條件進行測定,以質量濃度(或質量比)對峰面積作校準曲線,線性擬合結果見表2。

1-MXDA;2-APAP;3-DADPS;4-TCA圖4 提取時間對油性模擬物中MXDA、APAP、DADPS和TCA提取效果的影響Fig. 4 Effect of extraction time on the extraction efficiency of MXDA, APAP, DADPS and TCA in oil food simulants

由表2可知:在0.025～0.60或0.25～6.0 mg·L-1(或mg·kg-1)范圍內,MXDA、APAP、DADPS和TCA的校準曲線線性關系良好。

以10倍信噪比(10S/N)計算方法的測定下限,結果見表2。MXDA、APAP、DADPS和TCA遷移量檢測的測定下限為2.0～20 μg·kg-1。

表2 線性參數和測定下限Tab. 2 Linearity parameters and the lower limits of determination

表2(續)

2.4 精密度和回收試驗

采用浸泡液加標回收的方式來驗證檢測方法的準確性。分別在每種食品模擬物浸泡液中添加4種物質的混合標準溶液,使MXDA和APAP的質量比為0.025,0.10,0.60 mg·kg-1,DADPS和TCA的質量比為0.25,1.0,6.0 mg·kg-1,按試驗方法分析,計算加標回收率,結果見表3。MXDA、APAP、DADPS和TCA的加標回收率為85.6%～108%,相對標準偏差在0.90%～8.8%之間,表明該檢測方法具有較高的準確度和精密度。

表3 精密度和回收試驗結果(n=6)Tab. 3 Results of tests for precision and recovery

2.5 實際樣品檢測

用本方法分別檢測了包括Titan杯、聚對苯二甲酸乙二醇瓶、聚碳酸酯(PC)水壺、聚丙烯塑料袋、尼龍勺、丙烯腈-苯乙烯杯、聚乙烯保鮮膜等具代表性的食品接觸材料樣品共30余批次,其中在PC水壺的水基食品模擬物和橄欖油食品模擬物浸泡液中均有TCA檢出(0.02～1.5 mg·kg-1),但TCA特定遷移量均低于法規限量[6]要求。

本工作采用高效液相色譜-串聯質譜法同時測定MXDA、APAP、DADPS和TCA在3%乙酸、10%乙醇、20%乙醇、50%乙醇和橄欖油模擬物中的特定遷移量。該方法具有樣品前處理快速、測定下限較低、檢測結果準確可靠等優點。該方法應用于實際樣品中MXDA、APAP、DADPS和TCA特定遷移量的測定,在PC水壺的水基食品模擬物和橄欖油食品模擬物浸泡液中發現有TCA檢出。本方法可廣泛應用于MXDA、APAP、DADPS和TCA特定遷移量相關塑料制品的檢測及產品質量控制。

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[11] BS EN 13130-1-2004 Materials and Articles in Contact with Foodstruffs-Plastics Substances Subject[S].

HPLC-MS/MS Determination of Specific Migration of 4 Aniline Derivatives in Food Simulants

WANG Jian-ling, XIAO Xiao-feng*, HE Jun, LIU Ting-fei, CHEN Tong, WANG Jia,YANG Juan-juan

(TaizhouEntry-ExitInspectionandQuarantineBureau,Taizhou318000,China)

HPLC-MS/MS was applied to the determination of specific migrations ofm-xylenediamine, acetyl-p-aminophenol, 4,4′-diaminodiphenylsulfone and thiocarbanilide in five types of food simulants. The aqueous food simulant samples were pretreated with polytetrafluoroethylene filter. The olive oil simulant samples were extracted by oscillation with a mixture of 20 mmol·L-1potassium dihydrogen phosphate solution and methanol (1+1), and the extract was treated with polytetrafluoroethylene filter. Then the mixture ofm-xylenediamine, acetyl-p-aminophenol, 4,4′-diaminodiphenylsulfone and thiocarbanilide was separated on a C18column by gradient elution. ESI+and MRM were adopted in MS analysis. Linear relationships were found between the peak areas and the mass concentrations of the four compounds in defined ranges, with the lower limits of determination in the range of 2.0-20 μg·kg-1. Recovery rates obtained by standard addition method were in the range of 85.6%-108%, and RSDs (n=6) were in the range of 0.90%-8.8%. Thiocarbanilide was found out in the real samples by this mehod.

HPLC-MS/MS;m-Xylenediamine; Acetyl-p-aminophenol; 4,4′-Diaminodiphenylsulfone; Thiocarbanilide; Specific migration; Food contact material

10.11973/lhjy-hx201703004

2016-03-18

王建玲(1962-),女,浙江臺州人,研究方向為食品 安全。

* 通信聯系人。E-mail:xiao_xf@126.com

O657.63

A

1001-4020(2017)03-0263-07