水及可樂中鄰苯二甲酸二(2-乙基)己酯的遷移規律

段麗麗，句榮輝，王 輝，孫玉清，汪長鋼

(北京農業職業學院食品與生物工程系，北京 102442)

作為一種常見的增塑劑，鄰苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)急性毒性不大，但其自身及代謝物干擾內分泌及生殖系統，影響生殖機能，并可通過胎盤或者哺乳發生代際傳播[1-9]。研究表明，食物的溫度、油脂含量、pH、接觸的時間、包材的種類和厚度等將會造成各類包材中有害物質遷移量的快速增加[10-11]。聚丙烯等塑料盛裝熱的液體食品時，DEHP的遷移量會隨pH的降低而增加，在酸性條件下pH從5.0降到3.0，其遷移率可從33.3±21.1 μg/L(受熱1min)升到159.8± 21.1μg/L(受熱5min)。隨著加熱時間的延長，遷移量也增加[1]。本研究在前人對實驗室模擬污染物的基礎上，研究市場中購買的同一標準體積的瓶裝水、可樂樣品，去除包裝材料體積對DEHP遷移影響的條件下，模擬水和飲料在冰箱、溫箱、熱水、汽車環境下相近的溫度條件和儲存時間，設計不同溫度、不同時間，檢測DEHP含量，研究接近真實情況下DEHP的遷移水平，并模擬遷移曲線，以期了解其遷移規律，為預測、保存和使用塑料包裝食品風險提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1材料 PET瓶裝可樂(規格250mL)、PET瓶裝純凈水(規格250mL)、正己烷(分析純)。

1.1.2設備 渦旋儀(MixPlus，合肥艾本森公司)、超聲波振蕩器(YH-200DH，上海予皓科學儀器有限公司)、空氣恒溫振蕩器(HZ-9211K，常州諾基儀器有限公司)、氮吹儀(WD-12，杭州奧盛)、氣相色譜—質譜聯用(GCMS-QP2010島津)。

1.2 遷移規律模擬條件

將PET瓶裝可樂和純凈水于不同溫度、時間條件下儲存，監測DEHP的遷移規律，每個采樣點設3個平行。

1.2.1短時間內溫度對DEHP遷移的影響 將同一批次的可樂開啟30min后擰緊，再置于20、40、60、80℃水浴中加熱30min。同一批次市售瓶裝純凈水置于-20、0、20、30、40、50、60、70℃條件下30min，檢測不同溫度條件下DEHP向可樂和飲用水中遷移的情況。

1.2.2常溫下飲料樣品中DEHP隨貯藏時間遷移規律模擬 常溫、避光放置一定時間后，考察樣品在常溫儲存、不同儲存時間條件下，DEHP向樣品中溶出的規律。

1.3 樣品前處理

分別準確稱取上述試樣5g(精確至0.000 1g)于25 mL具塞磨口離心管中，再準確加入10mL正己烷，渦旋1min，劇烈振搖1min，超聲提取30min，1 000r/min離心5min，取上清液，重復提取1次。將兩次提取液混合在一起，在氮吹儀上氮吹提取液至近干(水浴40℃)。再向試管中加入2mL正己烷，于渦旋儀上渦旋1min，移取到進樣小瓶中。進行氣相色譜—質譜檢測。

1.4 氣相色譜—質譜檢測

DEHP的GC-MS檢測條件參照GB/T 21911-2008，并作適當調整。處理后的樣品經Rxi-5sil MS色譜柱(30mm×0.25mm，0.25μm)分離，載氣為氦氣，進樣口溫度：250℃；進樣模式為不分流進樣；進樣量為1μL；恒線速度33.0cm/sec模式；程序升溫：起始柱溫45℃，保留1min，以45℃/min速度升溫至130℃后，再以12℃/min速度升溫至180℃，再以7℃/min升溫至240℃后，再以12℃/min升溫至320℃，并保持4min；離子源溫度：220℃；接口溫度：250℃；數據采集模式為選擇離子模式(SIM)；檢測器電壓：調諧電壓+0.7KV；m/z掃描范圍：45～450amu。外標法定性定量。

1.5 統計分析

選用OriginPro 8.0軟件對數據進行單邊方差分析。顯著性分析采用Tukey檢驗，顯著性水平采用0.05。

2 結果與分析

對標準品進行SCAN模式掃描，然后對樣品峰進行譜庫檢索，確定保留時間(RT)11.71min的峰為DEHP(圖1)，其離子碎片見圖2，根據GC-MS自帶的譜庫(wiley 2005)檢索發現樣品與Bis(2-ethylhexyl)phthalate的相似率90%，分子式：C24H38O4，分子量：390。DEHP參照品和水樣的DEHP總離子流圖見圖3。后續以m/z149進行定量。以正己烷為空白樣品，其他提取步驟與樣品一致做樣品檢測限；以正己烷作為直接上機檢測3倍噪聲值為儀器檢測限，最低檢測限為11μg/L。將逐級稀釋的標準工作液分別進樣以峰面積Y(mAU*S)和標準溶液濃度C(μg/L)進行線性擬合，在0.01～5 000μg/L范圍內，標準曲線線性回歸方程為y=6 963.32x+34 705.2，(R2=0.999 2)。

圖1 DEHP 的質譜圖

2.1 飲料樣品不同溫度條件下DEHP的遷移規律

在相同條件下，采用水浴法控制溫度，0.5h后采樣，模擬不同溫度條件下DEHP向可樂飲料中遷移的情況?？蓸菲吭诓煌瑴囟认?，水浴同樣時間30min后，樣品中DEHP的濃度隨著溫度的升高，樣品中的DEHP遷移至可樂樣品的濃度逐漸升高，變化規律以Origin pro8進行多項式擬合曲線，符合公式y=0.011 25x3-0.102 61x2+5.889 17x-60.23。分別收集0、20、40、50℃條件下儲存30min的瓶裝水樣品，分別進行提取GC-MS檢測，以研究短時間內不同溫度條件下，PET瓶裝水中DEHP隨溫度遷移至樣品中的變化規律(圖3、圖4)。

圖2 DEHP標準品(100μg/L)和水樣的總離子色譜圖

圖3 0.5h內可樂樣品中DEHP隨不同溫度下中的擬合曲線

圖4 市售瓶裝水中塑化劑DEHP隨溫度變化擬合曲線

隨著溫度的增高，在30min內，PET瓶裝水中的DEHP的濃度變化遵循指數上升的關系：Y=14.14+6.65exp(X/20.53)(R2=0.993 5)，同時將PET瓶裝純凈水放到-20℃的冷凍冰柜中過夜(約24h)，發現DEHP含量驟然升高，含量達到133.99±3.85μg/kg，塑化劑殘留躍升的現象可能是隨著儲存時間的延長，水溫降低到4℃以下，水的流變性變化和相變最終導致塑化劑殘留升高。

分別收集在20、40、60、80℃等4種條件下的4d內的可樂樣品，分別進行提取GC-MS檢測，以研究在不同儲存溫度條件下(模擬實際生活中超市室溫、保溫箱、熱水浴儲存飲料的溫度條件)，數天內飲料中DEHP隨時間遷移至樣品中的變化規律。根據圖5，DEHP含量基本隨溫度升高保持在相應高的含量水平，在4d內其含量在同一溫度條件下變化不大，其變化規律用Origin擬合曲線復合多項式公式(R2=1)。分別是20℃為y=-0.40x3+2.86x2-4.91x+23.96，40℃變化曲線為y=-3.33x3+24.74x2-54.08x+57.71，60℃符合y=0.29x3-2.93x2+10.148x+55.80，80℃符合y=-1.58x3+9.59x2-10.40x+82.31。

圖5 不同溫度下可樂中DEHP變化擬合曲線

2.2 常溫下不同貯藏時間飲料中DEHP的遷移規律

在接近貨架期內，儲存時間320d，研究樣品中DEHP的濃度隨著時間在常溫條件下的變化規律，樣品中的DEHP遷移至可樂樣品的濃度在2個月內逐漸升高，隨后逐漸減少，至320d后濃度達到最低值，大約是常溫時DEHP初始濃度的一半，但總體殘留量不高(圖6)。變化規律以Origin pro8進行多項式擬合曲線，符合公式y=12.33+(2 097.52÷(101.54*sqrt(PI/2)))*exp(-2*((x-56.59)/101.54)2)。收集常溫條件下儲存480d的瓶裝純凈水樣品，分別進行提取GC-MS檢測，以研究在常溫條件下，長期儲存瓶裝水DEHP隨時間遷移至樣品中的變化規律(附表)。鑒于消費者對瓶裝水的保質期關注程度低，存在購買大量瓶裝水儲存的可能，因此考察時間設置超出貨架期100d，以獲得長期儲存瓶裝水塑化劑遷移水平。根據附表所得數據，在360d前，水中DEHP的濃度與儲存時間呈線性關系：Y=36.203+0.513*X (R2=0.981 1)；480d與360d的數據之間無顯著性差異(P>0.05)。在16個月的儲存周期中，PET瓶裝水中DEHP的濃度隨時間在常溫條件下是逐步升高的，從64μg/kg升至含量最高196μg/kg，但總體殘留量仍未超過國家限量標準(1.5mg/kg)。

圖6 室溫下可樂中DEHP變化擬合曲線

序號樣品存儲時間(d)DEHP含量(μg/kg)160.00 64.57±1.42290.00 81.04±1.19 3120.00 92.99±3.984150.00 118.52±1.635180.00 124.98±1.79 6200.00 142.55±1.52 7240.00 179.89±3.39 8360.00 193.30±3.909480.00 196.92±1.93

3 討論

根據檢測發現，市面上流通的PET瓶裝可樂和水飲料中均存在微量的DEHP，但無法判斷是PET塑料瓶身中的DEHP遷移進可樂中的，還是生產過程中因生產環節上。飲料經升溫后，可樂和水中的DEHP含量均有顯著增高，并隨溫度的上升而上升。說明PET瓶身中的DEHP會在不同條件下發生一定量的遷移，受溫度變化影響明顯，但遷移的量并不高。依據消費者習慣，設置各個溫度，特別在夏天時，消費者有飲用冰水習慣，因此遷移曲線設置了-20℃的溫度點，分別采樣測定，顯示隨著溫度的變化DEHP含量具有波動，但仍在安全含量范圍內。此外，水和可樂兩種樣品中DEHP含量隨存儲天數的逐漸累計，呈升高趨勢。在最短的存儲時間與最長存儲的時間時含量變化約是3倍。飲用瓶裝水中的DEHP含量隨時間的變化遷移量逐漸升高，水介質中塑料(PET)瓶裝水中DEHP的遷移有可能在長期儲存中趨于穩定?？梢娝芰掀垦b水存儲時長會影響水中的DEHP的濃度，所以應盡量選擇飲用生產日期臨近的塑料瓶裝飲用水。

Figge[12]研究了抗氧化劑從HDPE、PVC和PS向食用油和脂肪模擬劑的遷移，Chang等研究了抗養護劑BHT等在24～60℃的溫度條件下，向庚烷、水、乙醇/水溶液等的遷移采用FICK第二定律進行預測，這些研究顯示食品的遷移可以預測。本研究在考慮同一包裝的可樂和瓶裝水的基礎上，排除了因接觸面積、長度不同而對遷移量的影響，可以用來預測在相應條件下DEHP的遷移量?？紤]到可樂中的pH條件及樣品中復雜的組分，溶出樣品會被重新被吸附、聚合[13]，還有可能與DEHP在長期儲存中被其他物質降解，需要進一步檢驗。研究表明，鄰苯二甲酸酯類化合物易溶于有機溶劑，而難溶于水，在水環境中傾向于向固體沉積物和生物體轉移，以吸附態附著在顆粒表面，本實驗結果與報道符合。本實驗未設置高溫度更長期如30～60d儲藏的含量變化，根據常溫下480d儲藏結果可以預計在較高溫度長期儲藏條件下，從塑料包裝中向水中遷移的DEHP含量將會有較大變化，有可能達到或接近限量標準。根據歐盟委員會第10/2011號條例，擬與食物接觸的產品的具體遷移限制為DEHP食品模擬劑1.5mg/L，我國對DEHP的殘留限量標準也是1.5mg/L，在長達480d的儲存期內均未超過這個限量標準。雖然儲藏條件有劇烈變化，但是仍在低劑量水平波動。相對于肉類等脂溶性食品其在儲存1d DEHP等鄰苯二甲酸酯類化合物即會超過限量標準[14]，水、可樂等相對遷移水平低，也相對安全?！?/p>