HPLC法同時測定食品接觸橡膠密封墊圈中3種醛類化合物遷移量

符靈梅 王玉健 徐 莉

(?？诤ｊP技術中心，海南 ?？?570311)

密封墊圈是食品加工機械中常用的零部件，主要材料為硅膠、丁腈橡膠、氟橡膠和其他橡膠，其中三元乙丙橡膠墊圈被廣泛應用于食品加工行業。為增加橡膠的各種性能，一般在橡膠制品加工過程中添加橡膠助劑，如硫化機、粘合劑等，這些助劑在生產過程可能會產生危害的醛類物質。有研究[1-2]表明，醛類化合物能刺激人的眼睛和呼吸道，長期高濃度接觸會對神經系統、免疫系統、肝臟器官等產生毒害。據報道[3]，甲醛已經被世界衛生組織定為致癌和致畸形物質；乙醛、丙烯醛分別被列入“2017年10月27日世界衛生組織國際癌癥研究機構公布的2類及3類致癌物清單”中。

目前，國內外對醛類化合物定量分析方法主要有分光光度法[4-6]、氣相色譜法[7-8]、氣相色譜—質譜聯用法[9]和高效液相色譜法[10-13]等。分光光度法靈敏度較低，不能同時測定多種醛類化合物；氣相色譜法和氣相色譜—質譜聯用法分析時間較長且重現性相對較差；而高效液相色譜法主要用于水質、水性膠黏劑、水性涂料和聚酯纖維等基質中的甲醛、乙醛和丙烯醛的測定，有關于食品加工機械材料橡膠密封墊圈中醛類化合物的研究尚未見報道。研究擬建立一種同時測定食品接觸橡膠密封墊圈基質中醛類化合物的分析方法，以期為進口密封橡膠墊圈零部件產品的監管及保障食品加工質量安全提供技術基礎。

1 材料與方法

1.1 儀器與材料

高效液相色譜儀：ACQUITY UPLC H-Class型，配有Waters EmpowerTM 3數據處理系統，美國Waters公司；

旋渦混合器：MS3 Digital型，德國IKA公司；

冷凍離心機：320R型，德國Hettich Universal公司；

移液槍：FinnpipetteTMF1型，美國Thermo Electron公司；

pH計：PT162型，英國百靈達有限公司；

超純水機：milli-Q Direct型，默克密理博公司；

甲醇:色譜純，美國天地有限公司；

水中甲醛標準品:10 mg/mL，CAS號50-00-0,中國計量科學研究院；

水中乙醛標準品：1 000 μg/mL，CAS號75-07-0，上海安譜科學儀器有限公司；

水中丙烯醛標準品：1 000 μg/mL，CAS號107-02-8，壇墨質檢科技股份有限公司；

2,4-二硝基苯肼:分析純，純度≥99.0%，國藥集團化學試劑有限公司；

磷酸:優級純，純度≥85.0%，天津市科密歐化學試劑有限公司；

丁腈橡膠:W404型,寧波普瑞橡膠工業有限公司；

三元乙丙橡膠:W359型,寧波普瑞橡膠工業有限公司；

氟橡膠：O型，漢升密封科技(上海)有限公司。

1.2 方法

1.2.1 標準溶液配制

(1) 標準中間溶液：分別準確移取50 μL 10 mg/mL甲醛，500 μL 1 000 μg/mL乙醛，500 μL 1 000 μg/mL丙烯醛于10 mL容量瓶中，用水稀釋并定容至刻度，得到質量濃度為50 mg/L的標準中間溶液，保存期限為1個月。

(2) 模擬物標準工作溶液：分別準確吸取上述標準中間溶液0，10，20，40，100，200，400，1 000 μL于10 mL比色管中，用含有體積分數為10%乙醇和0.6%磷酸水溶液定容至5 mL，再用0.6 g/L 2,4-二硝基苯肼衍生化試劑定容至10 mL，得到質量濃度分別為0.00，0.05，0.10，0.20，0.50，1.00，2.00，5.00 mg/L的標準工作溶液。按照GB 31604.1—2015要求,選擇4%乙酸水溶液、10%乙醇水溶液、20%乙醇水溶液、50%乙醇水溶液及橄欖油作為食品模擬物。食品模擬物的標準工作溶液同樣采用上述方式進行配制，而橄欖油食品模擬物標準工作液直接使用0.6%磷酸水溶液定容至5 mL，再用0.6 g/L 2,4-二硝基苯肼衍生化試劑溶液定容至10 mL，將比色管放入振蕩器于60 ℃下衍生化反應1 h，冷卻至室溫，經0.22 μm濾膜過濾后直接進樣測定。

1.2.2 樣品前處理

(1) 樣品提?。悍Q取1.0 g橡膠密封墊圈樣品(精確至0.001 g)于50 mL具塞試管中，加入10 mL水，40 ℃震蕩萃取1 h，過濾，收集待測濾液。

(2) 衍生化反應：準確移取濾液1 mL于10 mL比色管中，用0.6%磷酸水溶液定容至5 mL，再用0.6 g/L 2,4-二硝基苯肼衍生化試劑定容至10 mL，放入振蕩器進行衍生化反應(60 ℃，1 h)，冷卻至室溫，0.22 μm濾膜過濾，進樣檢測。

1.2.3 遷移試驗 按照GB 5009.156—2016執行，獲得食品模擬物待測液。

1.2.4 待測模擬液前處理

(1) 水基模擬液：移取1.0 mL水基模擬液試樣于10 mL比色管中，按照1.2.2(2)方法衍生化反應。

(2) 橄欖油模擬液：稱取10.0 g橄欖油模擬物試樣(精確至0.01 g)于50 mL離心管中，加入10 mL去離子水，渦旋3 min,4 ℃冷凍30 min,冷凍離心(9 000 r/min,4 ℃)，上清液經0.22 μm濾膜過濾后收集待測濾液。準確移取1.0 mL濾液于10 mL比色管中，按照1.2.2(2)方法衍生化反應。

1.2.5 色譜條件

色譜柱為Accucore RP-MS(3.0 mm×150 mm，2.6 μm);柱溫30 ℃；流動相A為乙腈，流動相B為水;等度洗脫條件為流動相A∶流動相B=65%∶35%；柱流量0.5 mL/min；進樣量10 μL。采用三波段同時掃描，甲醛、乙醛、丙烯醛的檢測波長分別為353，364，372 nm，采用二極管陣列檢測器。

1.2.6 數據處理 檢測數據由Waters EmpowerTM 3系統進行采集，使用軟件IBM SPSS Statistics 19處理數據。

2 結果與討論

2.1 橄欖油模擬物提取液的選擇

選擇水、甲醇、乙腈、乙酸乙酯、丙酮和正己烷作提取液，以加標回收的方式考察上述提取液對橄欖油模擬物中醛類化合物提取率的影響，結果見圖1。使用水、甲醇、乙酸乙酯和丙酮作為提取液時，甲醛提取率均達80%以上；6種提取液對乙醛和丙烯醛的提取效果差別較大，除水外其他4種提取液提取率均<60%，無法滿足試驗要求。這可能與提取液的極性有關，且使用丙酮作為提取液時，目標物附近有雜質干擾峰，而使用水作為提取液時，采用冷凍除脂，提取回收率效果較佳且環保，由此，選擇水作為橄欖油模擬物的提取液。

圖1 提取液種類對橄欖油模擬物中3種醛提取率的影響

2.2 衍生試劑濃度選擇

為考察衍生試劑對衍生化的影響，向質量濃度為10 mg/L的甲醛、乙醛和丙烯醛混合標準溶液中分別加入不同質量濃度的2,4-二硝基苯肼(DNPH)衍生試劑進行衍生化反應，試驗結果表明3種醛類化合物的峰面積隨著衍生試劑質量濃度增加而增大，如圖2所示。當質量濃度>0.4 g/L時,甲醛和乙醛衍生物峰面積基本達到最大值；當質量濃度>0.6 g/L時，丙烯醛衍生物峰面積基本保持不變，可能是由于目標物衍生化趨于飽和狀態，同時，DNPH響應值過高導致峰拖尾嚴重會干擾低濃度鄰近目標物的定性定量。綜合考慮，選擇0.6 g/L 2,4-二硝基苯肼(DNPH)衍生試劑作為衍生試液濃度。

圖2 甲醛、乙醛和丙烯醛衍生物峰面積隨衍生試劑量的變化曲線

2.3 酸度調節劑的選擇

為考察酸性條件下，醛類化合物與2，4-二硝基苯肼的衍生化效果，分別配制體積分數為0.1%，0.2%，0.4%，0.5%，0.6%，0.7%，0.8%，1.0%的甲酸、乙酸和磷酸水溶液作為酸度調節劑。由圖3～圖5可知，當3種酸的體積分數達0.2%以上，甲醛和乙醛的衍生化反應均趨于穩定，而丙烯醛則在0.6%磷酸水溶液條件下衍生化效果最佳。這3種溶液中，pH值大小為乙酸>甲酸>磷酸，磷酸水溶液pH值最小，酸性最強，可能更有利于丙烯醛的衍生化反應。因此，最終確定0.6%磷酸水溶液作為酸度調節劑。

圖3 甲醛衍生物峰面積與酸含量的變化曲線

圖4 乙醛衍生物峰面積與酸含量的變化曲線

圖5 丙烯醛衍生物峰面積與酸含量的變化曲線

2.4 衍生化產物的穩定性

為了考察方法中衍生化產物的穩定性，分別移取10份質量濃度為10 mg/L甲醛、乙醛和丙烯醛混合標準溶液，按上述試驗方法進行衍生化試驗。獲得衍生化產物分別放置0，2，6，12，24，48，72，120，168 h后上機測定，試驗結果顯示放置48 h的3種醛類衍生化產物響應值無明顯變化，但放置72 h時，響應值迅速下降，尤其是丙烯醛的衍生化產物僅為最初測定值的87.2%。因此，衍生化產物應盡可能在72 h內完成上機檢測分析。

2.5 檢測波長的選擇

采用二極管陣列檢測器PDA 3D對甲醛、乙醛和丙烯醛DNPH衍生物進行全波長掃描，發現甲醛DNPH衍生物在353 nm和364 nm處均有吸收，但前者較強；乙醛DNPH衍生物在364 nm處有最大紫外吸收；丙烯醛DNPH衍生物最大的紫外吸收則在372 nm處。為了獲得目標物最佳靈敏度，試驗采取各目標物最大吸收波長，分段掃描的方式進行定性和定量。

2.6 線性范圍、檢出限及定量限

將質量濃度為0.05，0.10，0.20，0.50，1.00，2.00，5.00 mg/L 的3種醛類混合標準溶液按上述色譜條件進行測定，繪制標準曲線(橫坐標為樣品濃度，mg/L；縱坐標為峰面積，AU)，進行線性回歸。試驗結果顯示，該方法在0.05～5.00 mg/L范圍內有較好的線性關系，3種醛類化合物的線性相關系數R2≥0.998 3，見表1。根據GB/T 27417—2017，采用空白標準偏差評估法確定方法的檢出限和定量限，以加入最低可接受濃度的樣品空白獨立測定10次，計算出結果的標準偏差(s)，以(空白平均值+4.65s)作為檢出限，以(空白平均值+10s)作為定量限，試驗結果見表2。由表2可知，甲醛、乙醛和丙烯醛的檢出限分別為0.57，0.62，1.68 mg/kg，定量限分別為0.96，0.99，2.93 mg/kg。

表1 甲醛、乙醛和丙烯醛衍生物線性回歸方程和相關系數

表2 方法的檢出限和定量限

2.7 回收率和精密度

為考察試驗方法的回收率，對5種食品模擬物進行3種醛類化合物的三水平六平行添加回收試驗，甲醛和乙醛添加水平均為1.00，2.00，15.00 mg/kg；丙烯醛添加水平為3.00，6.00，15.00 mg/kg，按上述前處理方法及色譜條件進行測定。由表3可知，回收率為81.0%～103.3%，RSD為0.78%～7.05%。試驗方法重現性好、精密度和準確性較高。

表3 3種醛類化合物在5種食品模擬物中加標回收率和RSD

3 實際樣品檢測

按試驗方法對市售W404型丁腈橡膠、W359型三元乙丙橡膠和O型氟橡膠密封墊圈樣品進行檢測，均未檢出甲醛、乙醛和丙烯醛。

4 結論

通過對橄欖油模擬物提取液、衍生劑的濃度以及酸度調節劑等前處理條件進行優化，同時確定目標物最佳檢測波長，建立HPLC柱前衍生化法測定食品接觸橡膠密封墊圈中醛類化合物的檢測方法。研究結果表明該方法操作簡便，靈敏度高，重現性好，可用于對進口食品加工機械材料的監管及日常質量監測。