白艷紅 許 珂 張相生 趙電波

（鄭州輕工業(yè)學(xué)院食品與生物工程學(xué)院1，鄭州 450002）

（河南大用實(shí)業(yè)有限公司2，鶴壁 410600）

鄰苯二甲酸二（2－乙基己）酯（Diethylhexyl phthalate，DEHP）常作為增塑劑被廣泛添加到聚對苯二甲酸乙酯（Polyethylene terephthalate，PET）塑料材料中。PET屬于熱塑性工程塑料，具有阻隔性好、質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐酸耐堿等特點(diǎn)，廣泛用于飲料、礦泉水、食用油等的包裝［1］。當(dāng)塑料包裝材料與食品直接接觸時(shí)，DEHP將不同程度地向食品中滲透遷移，造成對食品的污染［2］。DEHP是一種環(huán)境內(nèi)分泌干擾物，對心、肝、肺、腎等器官以及生殖系統(tǒng)有毒性損害作用［3］。Safa Abdul－Ghani［4］研究發(fā)現(xiàn)孕期婦女暴露于DEHP會(huì)導(dǎo)致新生兒在日后生活中缺乏注意力并患有多動(dòng)障礙（ADHD）。Hokanson R等［5］利用 DNA檢測儀分析了DEHP對人體細(xì)胞鏈MCF－7基因表達(dá)的破壞作用，發(fā)現(xiàn)DEHP主要改變FGD1和PAFAH1B1兩種主要對嬰兒的大腦發(fā)育起決定作用的基因。Carlie D．Piche等［6］研究指出DEHP的多種活性代謝產(chǎn)物具有生殖毒性，降低精細(xì)胞發(fā)育能力，引起男性生殖道畸形。Qiao L等［7］對性早熟女孩的血清進(jìn)行檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)性早熟女孩的血清中DEHP的量高于正常發(fā)育的女孩。中國《食品容器、包裝材料用食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 9685—2008）中規(guī)定，增塑劑DEHP的使用僅可用于非脂肪性食品的接觸，不得用于嬰幼兒食品接觸材料［8］。王超英等［9］對市售的PET塑料瓶裝純凈水和蒸餾水萃取進(jìn)樣，均檢出DEHP，但未定量。李荔群等［10］隨機(jī)采取49種市售PET塑料瓶裝飲料，采用氣相色譜法檢測，其中DEHP的檢出率為100%，檢出量為0．038～0．071 mg／L。Bosnir等［11］選取克羅地亞市場上的PET塑料瓶裝軟飲料和礦泉水進(jìn)行檢測，DEHP檢出量為27～136μg／L。

Erika Helmroth等［12］根據(jù)低分子質(zhì)量化合物的遷移規(guī)律，利用物理遷移原理及數(shù)學(xué)建模方法，建立了包裝材料中有毒有害化合物的預(yù)測模型。Oi－Wah等［13］建立了塑料包裝中鄰苯二甲酸酯（Butyl benzyl phthalate，BBP）及鄰苯二甲酸二丁酯（Din－butyl phthalate，DBP）遷移到固態(tài)食物中的數(shù)學(xué)模型。本研究采取GC－MS檢測方法，分析了不同儲藏時(shí)間、儲藏溫度條件下PET塑料桶中DEHP向大豆油中遷移的規(guī)律，建立了遷移規(guī)律的數(shù)學(xué)模型，為塑料包裝食品的安全性研究提供依據(jù)。

1 材料與方法

1．1 主要材料

PET塑料桶裝精煉一級大豆油（5 L）：鄭州市食品超市；未使用過的PET塑料桶（500 mL）：鄭州市宏升塑料包裝廠。

1．2 試劑

鄰苯二甲酸二甲酯（DMP，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，純度大于99．5%）、鄰苯二甲酸（2－乙基己基）酯（DEHP，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，純度大于 99．5%）：德國 Dr．Ehrenstorfer公司；乙醚（分析純）：洛陽市化學(xué)試劑廠；正己烷（分析純）、無水甲醇（分析純）：天津市凱通化學(xué)試劑有限公司；甲醇（一級色譜純）：天津市四友精細(xì)化學(xué)品有限公司。

1．3 主要儀器設(shè)備

AL204電子分析天平：梅特勒－托利多儀器（上海）有限公司；HH－S2數(shù)顯恒溫水浴鍋：金壇市醫(yī)療儀器廠；6890氣相色譜儀（帶FID檢測器和6890GC／5973MS）：美國安捷倫公司；G1701MSD化學(xué)工作站和NIST 02標(biāo)準(zhǔn)譜庫；RE－52AA真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海亞榮生化儀器；XH－C旋渦混合器：金壇市醫(yī)療儀器廠；UP2200HE超聲波清洗器：南京壘君達(dá)超聲波電子設(shè)備有限公司；SHP－250智能生化培養(yǎng)箱：上海鴻都電子科技有限公司。

1．4 方法

1．4．1 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

單標(biāo)儲備液的制備：用電子分析天平準(zhǔn)確稱取DMP、DEHP標(biāo)準(zhǔn)樣品各0．05 g，分別用甲醇稀釋定容至50 mL，將配制成的質(zhì)量濃度為1 000 mg／L的標(biāo)準(zhǔn)儲備液至于棕色容量瓶中，保存于4℃冰箱中備用。

混合標(biāo)準(zhǔn)液的制備：根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)需要，混合標(biāo)準(zhǔn)溶液用甲醇逐級稀釋至所需濃度。

1．4．2 氣相色譜質(zhì)譜條件

色譜柱：HP－5MS彈性石英毛細(xì)管柱（30 m×0．25 mm×0．25μm）；載氣：氦氣；流量：1．0 mL／min；進(jìn)樣方式：分流進(jìn)樣 4∶1；進(jìn)樣量：1μL；進(jìn)樣口溫度：280℃；升溫程序：初溫60℃，保持2 min，以10℃／min升溫到280℃，280℃保持10 min；質(zhì)譜離子源溫度：230℃；傳輸線溫度：280℃；離子化方式：EI；掃描模式：全掃描；掃描范圍：30～55℃Amn。

1．4．3 樣品前處理方法

1．4．3．1 包裝材料中 DEHP的提取

將桶內(nèi)大豆油倒出，從空桶上剪取大約重2 g的一塊，依次用脫脂棉沾取去離子水、乙醚擦洗干凈，再剪成約2 mm×2 mm大小的細(xì)小碎片，用電子分析天平稱?。?．0±0．1）g樣品，置于50 mL具塞錐形瓶中，用移液管準(zhǔn)確加入20．0 mL甲醇飽和正己烷，置于超聲波清洗器中提取（提取溫度為55℃，提取時(shí)間為40 min）。提取后靜置，移取上清液1 mL于旋轉(zhuǎn)心形瓶中，置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上旋轉(zhuǎn)至蒸干，待冷卻至室溫時(shí)加入1 mL正己烷，置于旋渦混合器上使溶液充分混勻，用一次性無菌注射器吸取1 mL，經(jīng)0．45μm的微孔濾膜后注入色譜瓶中。進(jìn)樣量1μL，進(jìn)行GC－MS檢測分析。

1．4．3．2 大豆油中 DEHP的提取

PET塑料桶裝大豆油購回后，分別分裝于500 mL的PET塑料桶中，并分別置于不同溫度（15、20、25、30、35℃）條件下放置不同時(shí)間（4、6、8、10、12月）。

準(zhǔn)確稱取大豆油（2．0±0．1）g，采用1．4．3．1的方法進(jìn)行提取。

1．4．4 添加回收率試驗(yàn)

為了驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確度，選取PET塑料桶作為加標(biāo)回收試驗(yàn)的樣品，分別加入混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，使其在樣品中含量為 25、50、100 mg／kg，按照“1．4．3．1”中方法進(jìn)行測定，每一水平下分別作3次平行試驗(yàn)，計(jì)算平均回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）。

1．4．5 空白試驗(yàn)

試驗(yàn)所用到的玻璃器皿均用丙酮浸泡48 h以上，蒸餾水反復(fù)洗滌后烘干使用，以排除試驗(yàn)過程中可能出現(xiàn)的污染，保證所用的器械不會(huì)污染樣品而影響分析結(jié)果。

1．4．6 大豆油中DEHP遷移數(shù)學(xué)模型的建立

以儲藏溫度、儲藏時(shí)間為因素，DEHP的遷移量為指標(biāo)，采用Box－Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)，其因素水平編碼見表3。

2 結(jié)果與討論

2．1 標(biāo)準(zhǔn)氣相色譜圖

采用HP－5MS（30 m）彈性石英毛細(xì)管柱分離DMP與DEHP兩種化合物，從圖1可以看出，在30 min內(nèi)DMP、DEHP的化合物能夠有效的分開，峰型尖銳，具有良好的對稱性，出峰附近無干擾峰，2個(gè)峰之間的間隔明顯，可以說明在此條件下，可以有效檢測DMP、DEHP物質(zhì)。

由表1可知，化合物線性范圍均在0～100之間，有良好的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)均大于0．998 0，按信噪比（S／N）為 3，計(jì)算出最低檢出限在 0．001～0．003之間，S／N＝10計(jì)算方法的定量下限為0．05，能夠滿足對大豆油中DEHP遷移量的檢測要求。采用外標(biāo)法定量，進(jìn)樣體積1μL。根據(jù)相應(yīng)的回歸方程可計(jì)算出被測樣品中DEHP的含量。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)樣品的GC－MS色譜圖

表1 回歸方程、相關(guān)系數(shù)、線性范圍、檢出限和定量下限

2．2 PET塑料桶中DEHP的測定

經(jīng)GC－MS法檢測，PET塑料桶中DEHP的檢出量為4．594 mg／kg，超出《GB／T 21928—2008食品塑料包裝材料中鄰苯二甲酸酯的測定》［14］中規(guī)定的0．05 mg／kg的檢出限量。

2．3 添加回收率試驗(yàn)

由表2可知，DMP與DEHP的加標(biāo)回收率在94%以上，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在0．89%～1．47%之間。向樣品中添加標(biāo)準(zhǔn)品DEHP的回收率在94%～98%之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在1．16～1．46之間。向樣品中添加標(biāo)準(zhǔn)品DMP的回收率在95%上下，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在0．89～1．47之間，說明該試驗(yàn)所采用檢測方法的重復(fù)性好、準(zhǔn)確度高，且精密度可以滿足對PET塑料桶中DEHP含量及大豆油中DEHP遷移量測定的要求，認(rèn)為該檢測方法準(zhǔn)確可靠。

表2 添加回收試驗(yàn)（n＝3）

2．4 大豆油中DEHP遷移模型的建立

采用Design－Expert．V．8．0．5b軟件對表3的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，所得模型回歸方程為：Y＝0．77＋0．089A＋0．11B－0．013AB＋0．039A2＋5．072×10－3B2（Y為DEHP的遷移量，A為儲藏溫度，B為儲藏時(shí)間）。在儲藏溫度35℃和儲藏時(shí)間12月的條件下，大豆油中 DEHP遷移量為 1．292 mg／kg，遷移率28．12%。

表3 儲藏溫度和時(shí)間對DEHP遷移量的影響

2．4．1 數(shù)學(xué)模型的方差分析

對模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表4。

表4 回歸模型的方差分析

經(jīng)方差分析，模型的顯著性檢驗(yàn)P＜0．000 1，表明該模型極顯著；模型的失擬檢驗(yàn)P＝0．794 8＞0．05，模型的失擬性不顯著，表明該模型可以準(zhǔn)確模擬PET塑料桶中DEHP在不同儲藏溫度和時(shí)間下向大豆油中的遷移。一次項(xiàng)A（P＜0．000 1）、B（P＜0．000 1）極顯著，二次項(xiàng)A2（P＜0．000 1）極顯著、B2（P＜0．05）顯著，交互項(xiàng)AB（P＜0．05）顯著，儲藏溫度與時(shí)間對DEHP的遷移影響顯著。相關(guān)系數(shù)R2＝0．998 7，表明該回歸方程對試驗(yàn)結(jié)果擬合情況良好，可以描述兩因素與響應(yīng)值之間的真實(shí)關(guān)系。

2．4．2 模型的響應(yīng)面分析

由圖2可知，在同一儲藏時(shí)間下，大豆油中DEHP的遷移量隨溫度的升高而增加，在20～26℃儲藏溫度范圍內(nèi)，大豆油中DEHP的遷移量緩慢上升，在26～30℃儲藏溫度范圍內(nèi)，大豆油中DEHP的遷移量上升速率增加；同一儲藏溫度下，DEHP的遷移量隨儲藏時(shí)間的延長而增加；隨著儲藏溫度和時(shí)間的同時(shí)增加，大豆油中DEHP的遷移量增加，儲藏溫度和儲藏時(shí)間二者的交互作用對DEHP的遷移影響顯著。等高線圖表明，儲藏時(shí)間對大豆油中DEHP的遷移影響比儲藏溫度大。由數(shù)學(xué)模型的方差分析可知，儲藏溫度和儲藏時(shí)間對PET塑料桶中DEHP向大豆油中遷移量的影響次序?yàn)閮Σ販囟龋緝Σ貢r(shí)間，可能的原因可根據(jù)以下兩個(gè)公式進(jìn)行討論：一是根據(jù)通用擴(kuò)散系數(shù)模型Dp＝D0exp［Ap－0．135Mr2／3＋0．003Mr－（C＋10 454）／T］］（式中D0＝104 cm2／s，Mr為DEHP的相對分子質(zhì)量，T為絕對溫度，Ap＝0．006 3，C取值在0～157 7之間），隨著儲藏溫度的升高，絕對溫度（T）升高，從而使PET塑料桶中DEHP向大豆油中遷移的擴(kuò)散系數(shù)（Dp）增大，大豆油中的DEHP遷移量增大；二是根據(jù)麥克斯韋能量分布公式E＝E0－abcRT／2（式中，E為每摩爾分子遷移所需活化能，E0為無轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)的每摩爾分子遷移所需活化能（常數(shù)），R為摩爾氣體常數(shù)，a、b、c均為常數(shù)，T為熱力學(xué)溫度），隨儲藏溫度升高，絕對溫度（T）升高，每摩爾DEHP分子遷移所需活化能（E）降低，DEHP從PET塑料桶中向大豆油中遷移的難度降低，大豆油中DEHP的遷移量增加。DEHP從PET塑料桶中向大豆油中遷移的機(jī)理有待進(jìn)一步研究。大豆油成分不單一，其中不同的油脂成分含量、維生素含量的高低可能也會(huì)對DEHP遷移量有影響，以及隨著大豆油的儲藏，遷移到其中的DEHP是否會(huì)與大豆油的某些成分發(fā)生反應(yīng)，這些問題仍值得進(jìn)一步研究。

圖2 儲藏溫度和時(shí)間的交互作用對DEHP遷移影響的相應(yīng)面圖

圖3 儲藏溫度和時(shí)間的交互作用對DEHP遷移影響的等高線圖

3 結(jié)論

3．1 經(jīng)試驗(yàn)測得 PET塑料桶中DEHP檢出量為4．594 mg／kg，大豆油中 DEHP遷移最高檢出量為1．292 mg／kg，最大遷移率為 28．12%。

3．2 DEHP遷移的數(shù)學(xué)模型為：Y＝0．77＋0．089A＋0．11B－0．013AB＋0．039A2＋5．072×10－3B2，（Y為DEHP的遷移量（mg／kg），A為儲藏溫度（℃）、B為貯藏時(shí)間（月））。PET塑料桶中DEHP向大豆油中的遷移量與大豆油的儲藏溫度和儲藏時(shí)間呈正相關(guān)，即隨著儲藏溫度的升高和儲藏時(shí)間的延長，大豆油中DEHP的遷移量也升高，且儲藏溫度和儲藏時(shí)間的交互作用對DEHP的遷移影響顯著，儲藏時(shí)間的影響大于儲藏溫度。表明大豆油宜置于較低室溫條件下進(jìn)行貯藏，在保質(zhì)期內(nèi)應(yīng)盡早食用。

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