液相色譜－串聯(lián)質(zhì)譜法測(cè)定食品接觸材料及制品中新戊二醇遷移量

李澤榮，郭旭東，凌光耀，陳意光，熊小婷，李 露，郭培春，劉德云，吳曉純，謝文緘，黃曉鋼

（廣州質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)研究院，國(guó)家包裝產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（廣州），廣東 廣州511447）

新戊二醇（又名2，2-二甲基-1，3-丙二醇，簡(jiǎn)稱NPG），是一種無色無味的結(jié)晶或結(jié)晶性固體，具有吸濕性，易溶于水以及低級(jí)醇、低級(jí)酮、醚、芳烴化合物等，不易溶于脂肪烴和脂肪族烴［1］。NPG的分子結(jié)構(gòu)中在對(duì)稱位置有2個(gè)伯醇羥基，因此具有良好的反應(yīng)性能，其中心碳原子上連接4個(gè)碳原子而無α氫原子的特點(diǎn)，使其衍生產(chǎn)品具有良好的耐水、耐熱和耐光性能［2－3］。目前，NPG主要用于生產(chǎn)不飽和聚酯樹脂、飽和聚酯樹脂、醇酸樹脂、聚氨酯和聚合物增塑劑等，此外在醫(yī)藥、農(nóng)藥生產(chǎn)等領(lǐng)域也有重要用途［4－8］。然而，NPG具有一定毒性，人體一旦攝入過量會(huì)對(duì)健康造成危害，如可能對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生刺激性，引起嘔吐、疲倦、昏睡、呼吸困難、震顫等癥狀，此外也可能引起腎臟充血和出血、肝臟脂肪病變、閉尿、支氣管炎和肺炎等癥狀，嚴(yán)重者甚至導(dǎo)致死亡。

在食品接觸材料及制品領(lǐng)域，NPG主要用于塑料材料及制品、涂料、涂層以及粘合劑的生產(chǎn)中。如果原料、配方、生產(chǎn)工藝等生產(chǎn)要素的質(zhì)量控制不嚴(yán)，NPG可能殘留在產(chǎn)品中，并遷移進(jìn)入食品，進(jìn)而影響人體健康和安全。因其潛在危害性，歐盟和我國(guó)食品接觸材料及制品的相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)中均對(duì)其限量做出了明確規(guī)定。歐盟法規(guī)（EU）No.10/2011［9］和我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB 9685－2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品接觸材料及制品用添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》［10］中均明確規(guī)定NPG的特定遷移限量（SML）為0.05 mg/kg。

目前，針對(duì)NPG的檢測(cè)研究主要集中于反應(yīng)體系和原料中NPG的含量和純度分析方面，主要有氣相色譜法、差示掃描量熱法和化學(xué)分析方法［11－15］。近年來，隨著GB 9685－2016等食品接觸材料及制品相關(guān)食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)的遷移量檢測(cè)研究報(bào)道越來越多［16－18］，為該類產(chǎn)品的質(zhì)量控制提供了技術(shù)支持，同時(shí)也為相關(guān)檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)的制訂提供了數(shù)據(jù)支持和方法參考。相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于食品接觸材料及制品中的NPG遷移量雖有限量要求，但尚無相應(yīng)的檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)，也尚未見相關(guān)檢測(cè)研究報(bào)道。因此，針對(duì)食品接觸材料及制品中的NPG遷移量開展檢測(cè)方法研究具有重要意義。本文建立了食品接觸材料及制品中NPG遷移量的液相色譜－串聯(lián)質(zhì)譜測(cè)定方法，所建方法包括水、4%（體積分?jǐn)?shù)）乙酸、乙醇溶液（體積分?jǐn)?shù)分別為10%、20%、50%、95%）和橄欖油等食品模擬物，檢出限滿足歐盟和我國(guó)相關(guān)法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)的限量要求。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

TSQ Quantiva高效液相色譜－串聯(lián)質(zhì)譜儀（美國(guó)Thermo Fisher公司）；Milli－Q超純水器（美國(guó)Millipore公司），分析天平（感量為0.1、0.01 mg）。

新戊二醇標(biāo)準(zhǔn)品（CAS No.126－30－7，純度98%，美國(guó)Panphy公司）；甲醇、乙腈、乙醇（色譜純，美國(guó)Spectrum公司）；甲酸（色譜純，上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司）；乙酸（分析純，廣州化學(xué)試劑廠）；橄欖油（分析純，上海麥克林生化科技有限公司）；實(shí)驗(yàn)用水為超純水。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

準(zhǔn)確稱取適量NPG標(biāo)準(zhǔn)品（精確至0.01 mg），用甲醇配制成質(zhì)量濃度約為1 000 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液，于-20℃下保存。

1.2.1水基、酸性、乙醇類模擬物工作溶液的制備準(zhǔn)確移取適量標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液于100 mL容量瓶中，用水配制成質(zhì)量濃度為1 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)中間溶液，于4℃下保存。使用時(shí)以10%乙醇溶液稀釋成質(zhì)量濃度分別為10、20、50、80、100 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

1.2.2 油基模擬物工作溶液的制備準(zhǔn)確移取適量標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液于100 mL容量瓶中，用10%乙醇溶液配制成質(zhì)量濃度為1 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)中間溶液，于4℃下保存。

分別稱?。?.00±0.01）g橄欖油于6個(gè)10 mL比色管中，依次加入0.000、0.020、0.040、0.100、0.160、0.200 mL標(biāo)準(zhǔn)中間溶液，渦旋混勻，得到含量分別為0、10、20、50、80、100 μg/kg的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。分別在上述比色管中加入2.00、1.98、1.96、1.90、1.84、1.80 mL 10%乙醇溶液，渦旋混合5 min，以1 000 r/min離心5 min，取下層清液過0.22 μm水性濾膜后待測(cè)。

1.3 樣品前處理

1.3.1 遷移試驗(yàn)按照GB 5009.156－2016［19］及GB 31604.1－2015［20］的要求，對(duì)樣品進(jìn)行遷移試驗(yàn)，遷移液置于4℃冰箱中避光保存。進(jìn)行下一步處理前先將遷移液恢復(fù)至室溫。

1.3.2 遷移液前處理對(duì)于水、4%乙酸、10%乙醇遷移液，取約1 mL過0.22 μm水性濾膜后待測(cè)；對(duì)于20%乙醇、50%乙醇、95%乙醇遷移液，取5.0 mL于10 mL比色管中，45℃氮吹濃縮至體積分別約為4、2.5、0.5 mL，放至室溫后用水重新定容至5 mL，渦旋混勻后取約1 mL過0.22 μm水性濾膜，待測(cè)；對(duì)于橄欖油遷移液，稱?。?.00±0.01）g（精確至0.01 g）樣品于比色管中，加入2 mL 10%乙醇溶液，渦旋混合5 min，以10 000 r/min離心5 min，取水層約1 mL過0.22 μm水性濾膜，待測(cè)。

1.4 實(shí)驗(yàn)條件

1.4.1 色譜條件色譜柱：ACQUITY UPLC?BEH C18柱（50 mm×2.1 mm，1.7 μm）。流動(dòng)相：0.01%甲酸溶液（A）－乙腈（B），梯度洗脫：0～1.5 min，8%B；1.5～1.6 min，8%～90%B；1.6～5.0 min，90%B；5.0～5.1 min，90%～8%B；5.1～9.0 min，8%B。流速：0.25 mL/min；柱溫：室溫；進(jìn)樣量：5 μL。

1.4.2 質(zhì)譜條件離子源：電噴霧離子源（ESI）；掃描模式：正離子模式；檢測(cè)模式：多反應(yīng)監(jiān)測(cè)（MRM）；噴霧電壓：4 000 V；鞘氣（N2）：40 Arb；輔助氣（N2）：25 Arb；吹掃氣（N2）：3 Arb；氣化溫度：350℃；離子傳輸管溫度：350℃；質(zhì)譜參數(shù)如下：保留時(shí)間為1.12 min，定量離子對(duì)為m/z105＞45.1，定性離子對(duì)為m/z87＞45.1，對(duì)應(yīng)的碰撞能量分別為16、10 eV，透鏡電壓均為30 V。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜柱的選擇

NPG屬于強(qiáng)極性小分子化合物，因此選擇反相色譜柱作為分析柱?？疾炝丝杉嫒?00%水性流動(dòng)相的Accucore AQ（50 mm×2.1 mm，2.6 μm）和ACQUITY UPLC HSS T3（50 mm×2.1 mm，1.8 μm）色譜柱，以及應(yīng)用范圍較廣的ACQUITY UPLC?BEH C18（2.1 μm×50 mm，1.7 μm）3種不同類型色譜柱對(duì)NPG的分離效果（見圖1）。結(jié)果顯示，NPG在Accucore AQ柱上的保留較弱，易受到雜質(zhì)干擾；在HSS T3和BEH C18柱上均可獲得較好的保留。考慮到C18柱在日常檢測(cè)中使用較廣泛，本文選擇BEH C18作為色譜分析柱。

圖1 NPG在3種色譜柱上的色譜圖Fig.1 Chromatograms of NPG on three different columns

2.2 流動(dòng)相的選擇

對(duì)比考察了甲酸溶液－乙腈、甲酸溶液－甲醇作為流動(dòng)相對(duì)NPG色譜分離效果和質(zhì)譜響應(yīng)的影響。結(jié)果顯示，采用甲酸溶液－甲醇作為流動(dòng)相時(shí)，NPG的基線較高，而采用甲酸溶液－乙腈作為流動(dòng)相可獲得較好的保留，且基線較低，因此選擇甲酸溶液－乙腈作為流動(dòng)相。進(jìn)一步對(duì)比了甲酸溶液－乙腈流動(dòng)相中甲酸含量分別為0.005%、0.01%、0.1%時(shí)的影響，結(jié)果顯示，采用0.01%甲酸溶液時(shí)NPG的響應(yīng)最高。因此最終選擇0.01%甲酸溶液－乙腈作為流動(dòng)相。

2.3 前處理?xiàng)l件的選擇

采用水、4%乙酸和10%乙醇進(jìn)行遷移試驗(yàn)后的遷移液較澄清，無明顯基質(zhì)效應(yīng)，過濾后可直接測(cè)定。采用20%乙醇、50%乙醇、95%乙醇進(jìn)行遷移試驗(yàn)后的遷移液也較澄清，但直接測(cè)定會(huì)產(chǎn)生溶劑效應(yīng)，且乙醇濃度越高，溶劑效應(yīng)越明顯，因此，本研究采用氮吹方式去除大部分乙醇后，重新用水定容，以降低溶劑效應(yīng)。橄欖油遷移液采用10%乙醇提取1次即可得到理想的提取回收率，且基質(zhì)效應(yīng)小，可滿足分析要求。

2.4 質(zhì)譜條件的優(yōu)化

NPG是具有典型新戊基結(jié)構(gòu)的二元醇，易得到H形成［M+H］+的母離子（m/z105），因此選擇在電噴霧源正離子模式下進(jìn)行分析。進(jìn)行一級(jí)質(zhì)譜掃描時(shí)發(fā)現(xiàn)，除了m/z105的峰外，m/z87的峰響應(yīng)強(qiáng)度也很大，可能原因?yàn)椋跰+H］+在源內(nèi)發(fā)生裂解，產(chǎn)生了脫去1個(gè)水分子的離子，即［M+H-H2O］+（m/z87）。對(duì)m/z105和m/z87的母離子進(jìn)行二級(jí)質(zhì)譜分析，結(jié)果顯示，兩個(gè)母離子均只有m/z45.1的子離子可得到較好的響應(yīng)強(qiáng)度，因此選擇m/z105＞45.1和m/z87＞45.1作為監(jiān)測(cè)離子對(duì)，其中m/z105＞45.1作為定量離子對(duì)。對(duì)監(jiān)測(cè)離子對(duì)的碰撞電壓等質(zhì)譜參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，優(yōu)化后NPG的多反應(yīng)監(jiān)測(cè)色譜圖見圖2。

圖2 NPG的多反應(yīng)監(jiān)測(cè)色譜圖Fig.2 Multiple reaction monitoring chromatograms of NPG

2.5 方法的線性范圍與檢出限

分別取“1.2.1”和“1.2.2”配制的工作溶液，在“1.4”實(shí)驗(yàn)條件下測(cè)定。以NPG的質(zhì)量濃度（x）為橫坐標(biāo)，相應(yīng)峰面積（y）為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到NPG的線性范圍、線性方程和相關(guān)系數(shù)。結(jié)果表明，對(duì)于水基、酸性、乙醇類模擬物，NPG在10～100 μg/L質(zhì)量濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，線性方程為y=3 823x+5 359，相關(guān)系數(shù)為0.999 7，檢出限（LOD，S/N≥3）可達(dá)5 μg/L，定量下限（LOQ，S/N≥10）可達(dá)10 μg/L；對(duì)于油基食品模擬物，NPG在10～100 μg/kg范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，線性方程為y=3 896x-2 667，相關(guān)系數(shù)為0.999 9，LOD為5 μg/kg，LOQ為10 μg/kg（由于工作溶液制備方式不同，采用的濃度單位與其他模擬物不同）。NPG在不同食品模擬物中的檢出限和定量下限均低于相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的限量值，可滿足檢測(cè)需求。

2.6 方法精密度及回收率

選取塑料、涂層、橡膠3種典型食品接觸材料及制品的空白樣品，分別用水、4%乙酸（AcOH）、10%乙醇（EtOH）、20%乙醇、50%乙醇、95%乙醇和橄欖油作為食品模擬物，按照“1.3.1”進(jìn)行遷移試驗(yàn)，分別向遷移液中添加低、中、高3個(gè)濃度水平的標(biāo)準(zhǔn)溶液，按“1.3.2”進(jìn)行前處理后測(cè)定，每個(gè)添加濃度平行測(cè)定6次（見表1）。結(jié)果顯示，在3個(gè)加標(biāo)水平下，NPG的加標(biāo)回收率為92.8%～117%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為0.90%～8.6%，可滿足NPG遷移量的測(cè)定要求。

表1 NPG的回收率及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（n=6）Table 1 Recoveries and RSDs of NPG（n=6）

2.7 實(shí)際樣品檢測(cè)

本文采用建立的方法對(duì)30份不同材質(zhì)的食品接觸材料樣品進(jìn)行測(cè)定，樣品類型包括塑料食品包裝、有內(nèi)涂層的食品金屬罐、橡膠制品等。檢測(cè)結(jié)果顯示，30份樣品中均未檢出NPG。

3 結(jié)論

本文建立了一種食品接觸材料及制品中NPG遷移量的液相色譜－串聯(lián)質(zhì)譜分析方法。所建方法操作簡(jiǎn)單易行，基本包括了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)涉及的食品模擬物類型，檢出限低于法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)中NPG的特定遷移限量，具有較強(qiáng)的適用性，可為相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。