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        氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定食糖中18種鄰苯二甲酸酯

        2021-05-11 06:45:32王小鵬黃敏興曾秋霞楊李勝劉志鵬余構(gòu)彬
        甘蔗糖業(yè) 2021年2期
        關(guān)鍵詞:食糖鄰苯二甲酸質(zhì)譜法

        王小鵬,黃敏興*,曾秋霞,楊李勝,劉志鵬,余構(gòu)彬

        (1廣東省科學(xué)院生物工程研究所,廣東廣州510316;2中國輕工業(yè)甘蔗制糖工程技術(shù)研究中心,廣東廣州510316)

        0 前言

        鄰苯二甲酸酯(Phthalic acid esters,PAEs),又名酞酸酯,作為一種人工合成的增塑劑而被廣泛應(yīng)用于食品包裝材料、塑料玩具、醫(yī)療設(shè)備等塑料生產(chǎn),以達(dá)到增強(qiáng)產(chǎn)品的柔軟性和延展性的目的[1-2]。鄰苯二甲酸酯與塑料其他基質(zhì)成分之間的化學(xué)鍵極不穩(wěn)定,從而導(dǎo)致鄰苯二甲酸酯極易從塑料遷移到環(huán)境和食品中[3]。研究表明,PAEs會干擾內(nèi)分泌系統(tǒng)功能,導(dǎo)致人體內(nèi)分泌系統(tǒng)紊亂,影響人體生殖發(fā)育,在體內(nèi)長期積累會致癌、致畸、致突變[4-5]。

        從古至今,食糖在提高人類的營養(yǎng)和豐富人們的物質(zhì)生活方面都扮演著一個很重要的角色,食糖的食用安全已經(jīng)關(guān)系到千家萬戶的身體健康[6-7]。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,食糖的外包裝也出現(xiàn)了多姿多彩的塑料包裝袋,但同時也存在增塑劑從塑料包裝袋轉(zhuǎn)移到食糖中的風(fēng)險,因此,對食糖中增塑劑遷移含量的測定,對監(jiān)控食糖食用安全具有重要意義[8-9]。

        目前PAEs的檢測方法主要有氣相色譜法[10-12]、液相色譜法[13-14]、氣相色譜-質(zhì)譜法[15-16]、氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法[17-18]、液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法[19-20]等。色譜法定性能力差,易出現(xiàn)假陽性;色譜-質(zhì)譜法選擇性差,靈敏度相對較低;色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法抗干擾能力強(qiáng),靈敏度高,能夠準(zhǔn)確定性、定量。本文擬建立氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法同時測定食糖中 18種鄰苯二甲酸酯的分析方法,以期為監(jiān)控食糖中鄰苯二甲酸酯含量提供有效技術(shù)支撐。

        1 實驗部分

        1.1 儀器與試劑

        Agilent 7890B氣相色譜儀(美國安捷倫公司);Agilent 7000D 質(zhì)譜儀(美國安捷倫公司);色譜柱HP-5MS UI(30 m×0.25 mm×0.25 μm)(美國安捷倫公司);WIGGENS Vortex 3000渦旋振蕩器(北京桑翌實驗儀器研究所);KQ-500DE數(shù)控超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司);H1850R臺式高速冷凍離心機(jī)(湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司);Milli-Q超純水器(美國 Millipore公司)。

        18種鄰苯二甲酸酯混合液體標(biāo)準(zhǔn)品(鄰苯二甲酸二甲酯(DMP)、鄰苯二甲酸二乙酯(DEP)、鄰苯二甲酸二烯丙酯(DAP)、鄰苯二甲酸二異丁酯(DIBP)、鄰苯二甲酸二正丁酯(DBP)、鄰苯二甲酸二(2-甲氧基)乙酯(DMEP)、鄰苯二甲酸二(4-甲基-2-戊基)酯(BMPP)、鄰苯二甲酸二(2-乙氧基)乙酯(DEEP)、鄰苯二甲酸二戊酯(DPP)、鄰苯二甲酸二己酯(DHXP)、鄰苯二甲酸丁基芐基酯(BBP)、鄰苯二甲酸二(2-丁氧基)乙酯(DBEP)、鄰苯二甲酸二環(huán)己酯(DCHP)、鄰苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)、鄰苯二甲酸二苯酯(DPhP)、鄰苯二甲酸二正辛酯(DNOP)、鄰苯二甲酸二異壬酯(DINP)、鄰苯二甲酸二壬酯(DNP))購于上海安譜實驗科技股份有限公司;正己烷(色譜純,上海星可高純?nèi)軇┯邢薰?;甲醇(色譜純,廣州彼西絡(luò)科技有限公司)。

        1.2 實驗準(zhǔn)備

        為防止實驗所需玻璃儀器、試劑中殘余的鄰苯二甲酸酯干擾實驗結(jié)果,因此,在實驗前需用重鉻酸鉀對玻璃儀器進(jìn)行氧化處理,用二氯甲烷對試劑進(jìn)行萃取處理。

        1.3 樣品前處理

        準(zhǔn)確稱取2.00 g(精確到0.01 g)樣品于玻璃離心管中,加入10 mL甲醇,渦旋5 min,超聲提取20 min,5000 r/min離心5 min,準(zhǔn)確移取5 mL上清液于40℃氮吹至近干,正己烷定容至1 mL,供GC-MS/MS測定。

        1.4 標(biāo)準(zhǔn)溶液與標(biāo)準(zhǔn)工作曲線配制

        準(zhǔn)確移取 18種鄰苯二甲酸酯混合液體標(biāo)準(zhǔn)品(1000 mg/L)1 mL于100 mL容量瓶中,用正己烷準(zhǔn)確定容,配制成質(zhì)量濃度為10 mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)中間溶液,并置于 4℃冰箱中保存。準(zhǔn)確移取混合標(biāo)準(zhǔn)中間溶液,用正己烷逐級稀釋,配制濃度為0.01、0.02、0.05、0.10、0.20 mg/L標(biāo)準(zhǔn)系列溶液。

        1.5 分析條件

        1.5.1 色譜條件

        進(jìn)樣口溫度:250℃;載氣:高純氦氣(99.999%);碰撞氣:高純氮氣(99.999%);柱流量:1.15 mL/min;進(jìn)樣方式:不分流進(jìn)樣;進(jìn)樣量:1 μL。升溫程序:初始柱溫為40℃,保持1 min,以30℃/min的速率升至 180℃,再以 10℃/min的速率升至300℃,保持3 min。

        1.5.2 質(zhì)譜條件

        離子源:電離轟擊(EI)離子源;電離能量:70 eV;離子源溫度:300℃;傳輸線溫度:300℃;溶劑延遲:5 min;檢測方式:多反應(yīng)檢測模式。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 色譜條件優(yōu)化

        鄰苯二甲酸酯是一類弱極性化合物,根據(jù)相似相溶原理,選擇非極性或弱極性的色譜柱能達(dá)到更好的分離效果,本實驗主要選取了HP-5MS UI(30 m×0.25 mm×0.25 μm)、HP-35(30 m×0.25 mm×0.25 μm)和 HP-1MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)3種不同色譜柱進(jìn)行比較,分離效果見圖1~3。結(jié)果表明,HP-5MS UI色譜柱對 18種鄰苯二甲酸酯的分離效果優(yōu)于另外2種色譜柱,各目標(biāo)物的峰形更加尖銳對稱,響應(yīng)更高,因此本實驗選擇HP-5MS UI色譜柱用于分析。

        2.2 質(zhì)譜條件優(yōu)化

        為提高方法的準(zhǔn)確度、靈敏度,需對各目標(biāo)物的離子對、碰撞能量、駐留時間等質(zhì)譜條件進(jìn)行優(yōu)化。在固定色譜條件下,采用電離轟擊(EI)離子源,對鄰苯二甲酸酯進(jìn)行一級全掃描分析,選取豐度較高的離子作為母離子,同時確定各目標(biāo)物的保留時間,設(shè)定5~30 eV(每5 eV一個間隔)碰撞能量,對各目標(biāo)物的母離子進(jìn)行產(chǎn)物離子掃描,選取2個豐度較高的離子作為子離子,獲得定性離子對、定量離子對,優(yōu)化后的質(zhì)譜參數(shù)見表1。

        圖1 HP-35色譜柱對18種鄰苯二甲酸酯分離效果

        圖2 HP-1MS色譜柱對18種鄰苯二甲酸酯分離效果

        圖3 HP-5MS UI色譜柱對18種鄰苯二甲酸酯分離效果

        表1 18種鄰苯二甲酸酯質(zhì)譜參數(shù)

        2.3 前處理條件的優(yōu)化

        溶劑提取法作為傳統(tǒng)、經(jīng)典的有機(jī)物提取方法,具有操作簡單、成本費用低、提取效率高等特點。根據(jù)鄰苯二甲酸酯能溶于大多數(shù)有機(jī)溶劑的特點,實驗比較了正己烷、甲醇、乙腈、丙酮、乙酸乙酯等5種不同提取溶劑對18種鄰苯二甲酸酯的提取效果,結(jié)果見圖4。結(jié)果表明,對18種鄰苯二甲酸酯的提取效率從高到底依次是甲醇、乙腈、正己烷、乙酸乙酯、丙酮,因此本實驗選取甲醇作為提取溶劑。

        2.4 線性范圍、檢出限和定量限

        將配制好的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液進(jìn)行上機(jī)測定,并以質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo),以相應(yīng)的峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,得到各目標(biāo)物的線性方程、相關(guān)系數(shù),見表2。以3倍信噪比確定18種鄰苯二甲酸酯的檢出限為0.0003~0.0029 mg/kg,以10倍信噪比確定18種鄰苯二甲酸酯的定量限為 0.0009~0.0096 mg/kg。

        圖4 5種不同提取溶劑對18種鄰苯二甲酸酯的提取效果

        表2 線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限、定量限

        2.5 回收率和精密度

        選取食糖空白樣品,分別添加0.02、0.05、0.1 mg/kg 3個不同濃度水平的鄰苯二甲酸酯混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,按上訴優(yōu)化后的前處理方法進(jìn)行6次平行實驗,經(jīng)GC-MS/MS上機(jī)測試分析,得到各目標(biāo)物的平均回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差,見表3。結(jié)果顯示,18種鄰苯二甲酸酯的平均回收率為82.4%~104.3%,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.3%~5.6%。

        2.6 實際樣品測定

        對來自市面上 10批不同廠家生產(chǎn)的預(yù)包裝食糖進(jìn)行測試分析。結(jié)果表明,3批樣品有檢出鄰苯二甲酸酯,檢出的鄰苯二甲酸酯種類為鄰苯二甲酸二異丁酯(DIBP)、鄰苯二甲酸二正丁酯(DBP)、鄰苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP),殘留量符合相關(guān)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求,因此,未檢出不合格樣品,具體結(jié)果 如表4所示。

        表3 18種PAEs的加標(biāo)回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=6)

        表4 樣品檢測結(jié)果 單位:mg/kg

        3 結(jié)論

        本研究建立了氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜測定食糖中18種鄰苯二甲酸酯的檢測方法,該方法簡便、高效、線性良好、回收率及精密度均滿足實驗要求,適用于食糖中鄰苯二甲酸酯的批量測定。通過利用該方法對實際樣品的測定,獲得食糖中鄰苯二甲酸酯的含量數(shù)據(jù),可以幫助企業(yè)在生產(chǎn)過程中更加注重各個環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制,避免鄰苯二甲酸酯遷移到食糖中,保障消費者的食用安全。

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