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        食品接觸材料及制品中Cr(Ⅵ)遷移量的測定

        2021-10-18 12:09:16張寧孫曉飛蘇明明王秋艷
        應(yīng)用化工 2021年9期
        關(guān)鍵詞:標準溶液涂層回收率

        張寧,孫曉飛,蘇明明,王秋艷

        (大連海關(guān)技術(shù)中心,遼寧 大連 116001)

        鉻元素在自然界通常以三價鉻[Cr(Ⅲ)]和六價鉻[Cr(Ⅵ)]兩種形態(tài)存在。Cr(Ⅲ)主要生理功能是作為葡萄糖耐受因子的組成成分,可以激活胰島素、促進膽固醇和脂肪酸的形成[1];Cr(Ⅵ)不僅會造成DNA、RNA的損傷[2],且具有致癌性[3-7],是國際上公認的一種強致癌物[8]。歐洲各國家對食品包裝材料的 Cr(Ⅵ)含量均有明確要求[9-10]。我國的GB/T 10004—2008中規(guī)定食品用包裝塑料和塑料復(fù)合膜、袋中Pb、Cd、Hg和Cr(Ⅵ)的總量<80 mg/kg[11];GB 4806.10—2016《食品安全國家標準 食品接觸用涂料及涂層》對聚四氟乙烯類涂料涂層的Cr(Ⅵ)特定遷移量限量為0.01 mg/kg[12]。但目前為止,國內(nèi)尚未有針對食品接觸材料及制品Cr(Ⅵ)的檢測標準。

        1 實驗部分

        1.1 材料與儀器

        硝酸、氨水均為優(yōu)級純;乙二胺四乙酸二鈉(EDTA-2Na·2H2O),分析純;Cr(Ⅵ) 單標標準溶液 1 000 mg/L、Cr(Ⅲ)單標標準溶液1 000 mg/L均由國家有色金屬及電子材料分析測試中心提供;除非另有說明,實驗用水為一級水,由德國賽多利斯comfort Ⅱ超純水系統(tǒng)制備。

        1260 InfinityⅡ 高效液相色譜儀;7900電感耦合等離子體質(zhì)譜儀;PHS-3C pH計。

        1.2 儀器操作條件

        1.2.1 液相色譜分離條件 色譜柱為安捷倫Bio-Wax陰離子交換柱(50 mm×4.6 mm×5 μm),流動相0.07 mol/L硝酸,用氨水將pH調(diào)至7.2,流速 0.6 mL/min,柱溫為常溫,進樣量100 μL。

        1.2.2 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀條件 載氣為氬氣(Ar),純度≥99.99%或液氬,碰撞氣為氦氣(He),純度≥99.995%,積分時間0.8 s,射頻功率 1 550 W,霧化器為同心霧化器,載氣流速1.06 L/min,碰撞氣流速4.3 mL/min,采樣深度10.0 mm。

        1.3 實驗方法

        試樣在遷移實驗預(yù)處理過程前,用去離子水清洗2~3次,自然晾干。炊飲具用涂層制品的遷移模擬條件為“蒸餾水,煮沸0.5 h,再室溫放置24 h”;其他涂層制品、紙制品、塑料制品的遷移模擬條件為“蒸餾水,60 ℃,2 h”。

        稱取10 g(精確至0.01 g)遷移實驗得到的食品模擬物,加入10 mL 0.1 mol/L EDTA-2Na溶液,用氨水(1+4)將pH調(diào)至7.2,50 ℃水浴中加熱 60 min 后,移入100 mL容量瓶中,用水定容至刻度。過 0.45 μm 濾膜后上機測試。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 食品模擬物的選擇

        為了簡化遷移實驗的模擬條件,國際上通常將模擬物劃分為非酸性、酸性、含酒精和油性四類[13]。由于Cr(Ⅵ)的水溶性良好,適合用水溶液提取[14]。本研究分別以蒸餾水和4%(體積分數(shù))乙酸作為食品模擬物,按照確定的兩種處理方式,進行6個水平的加標實驗,考察Cr(Ⅵ)在不同食品模擬物中的遷移回收率,結(jié)果見圖1。

        圖1 不同模擬條件下Cr(Ⅵ)的回收率

        由圖1可知,在蒸餾水條件下,Cr(Ⅵ)的回收率為82.9%~103.5%,而在4%(體積分數(shù))乙酸條件下,Cr(Ⅵ)的回收率僅為47.1%~68.8%。這是因為在酸性條件下,Cr(Ⅵ)易被還原成Cr(Ⅲ)[15],導(dǎo)致回收率偏低。因此,確定食品模擬物為蒸餾水。

        2.2 絡(luò)合條件的確定

        實際檢測樣品中,Cr(Ⅲ)是Cr(Ⅵ)測定過程中最主要的干擾物,因此通過Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)混合標準溶液,考察EDTA濃度、絡(luò)合溫度、絡(luò)合時間對二者色譜峰分離度的影響,正交實驗結(jié)果見表1。

        表1 正交實驗結(jié)果

        由表1可知,各因素對分離度的影響從大到小依次為EDTA濃度>絡(luò)合溫度>絡(luò)合時間;最佳絡(luò)合條件為A3B3C2,即EDTA濃度10 mmol/L,絡(luò)合溫度 50 ℃,絡(luò)合時間60 min。

        2.3 pH條件的確定

        Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)在一定的pH條件下可以相互轉(zhuǎn)化。酸性條件下,Cr(Ⅵ)易被還原為Cr(Ⅲ),導(dǎo)致回收率降低;堿性條件下,Cr(Ⅲ)易水解產(chǎn)生沉淀[16-17]。Cr(Ⅵ)保留時間隨著pH的升高而減小,會降低 Cr(Ⅲ)絡(luò)合物和Cr(Ⅵ)的分離度。pH在 6~8 之間時,Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)相對穩(wěn)定。分別考察了pH為 6.5,7.2和7.9時,Cr(Ⅲ)絡(luò)合物和 Cr(Ⅵ)的保留時間和分離情況,見表2。

        表2 Cr(Ⅲ)絡(luò)合物和Cr(Ⅵ)在不同pH條件下的保留時間和峰面積

        綜合上述情況,確定處理液和流動相的pH 為7.2。

        2.4 流動相濃度的確定

        本研究配制了 0.05,0.07,0.09,0.12,0.15 mol/L 不同濃度硝酸銨的流動相,pH均調(diào)整為7.2,考察Cr(Ⅲ)絡(luò)合物和Cr(Ⅵ)的色譜峰分離度,結(jié)果見表3。

        表3 Cr(Ⅲ)絡(luò)合物和Cr(Ⅵ)在不同流動相濃度條件下的色譜峰分離度

        由表3可知,不同濃度的流動相對Cr(Ⅵ)峰面積影響很小,但隨著濃度增大,Cr(Ⅲ)絡(luò)合物和 Cr(Ⅵ)分離度逐漸縮小,峰寬逐漸減小。因為在測定Cr(Ⅵ)過程中,Cr(Ⅲ)是主要的干擾物,有時 Cr(Ⅲ)濃度會大大高于Cr(Ⅵ)。為保證二者有足夠的分離度,且峰形良好,確定流動相的濃度為 0.07 mol/L。Cr(Ⅲ)絡(luò)合物和Cr(Ⅵ)混合標準溶液色譜圖見圖2。

        圖2 Cr(Ⅲ)絡(luò)合物和Cr(Ⅵ)混合標準溶液色譜圖

        2.5 線性范圍與檢出限

        按上述方法,在優(yōu)化條件下采用本方法分別對0.5,2.0,5.0,10.0,20.0 μg/L的標準溶液進行測定,以質(zhì)量濃度(x)為橫坐標,峰面積(y)為縱坐標,繪制標準曲線,見圖3。

        圖3 Cr(Ⅵ)線性相關(guān)曲線

        由圖3可知,在0 ~ 20.0 μg/L質(zhì)量濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。以色譜峰信噪比(S/N)為3時,對應(yīng)的濃度計算檢出限(LOD)為0.3 μg/kg,S/N為10時對應(yīng)的濃度計算定量限(LOQ)為 1.0 μg/kg。根據(jù)我國GB 4806.10—2016《食品安全國家標準 食品接觸用涂料及涂層》對聚四氟乙烯類不粘涂層的Cr(Ⅵ)遷移量要求不高于 0.01 mg/kg,本方法完全能夠滿足檢測需求。

        2.6 加標回收率與相對標準偏差

        在5個空白樣品中,分別添加1,5,10,100 μg/kg 的Cr(Ⅵ)標準溶液,按照本方法進行測定。每個樣品重復(fù)測定9次,結(jié)果見表4。

        表4 添加回收實驗結(jié)果(n=9)

        由表4可知,4個加標水平下Cr(Ⅵ)回收率為75.3%~113.1%,相對標準偏差為3.2%~9.8%。

        2.7 實際樣品檢測

        按照上述方法對涂層類、塑料、紙質(zhì)的15批次實際樣品進行測定,結(jié)果見表5。

        表5 樣品中Cr(Ⅵ)遷移量檢測結(jié)果

        由表5可知,其中7批次樣品Cr(Ⅵ)遷移量檢出,含量為6.5 ~ 178.6 μg/kg。

        2.8 驗證實驗

        為驗證方法的準確性,向8個驗證實驗室發(fā)送 5種陽性樣品,每種驗證樣品依照本方法進行6次平行測試,根據(jù)GB/T 6379.2[18]對測試結(jié)果進行重復(fù)性和再現(xiàn)性分析,結(jié)果見表6。

        表6 驗證實驗結(jié)果及統(tǒng)計分析

        由表6可知,重復(fù)性標準差(sr)為1.47~ 6.31 μg/kg,變異系數(shù)(CVr)為2.7%~5.3%;再現(xiàn)性標準差(sR)為1.62~7.75 μg/kg,變異系數(shù)(CVR)為4.4%~6.8%,表明該方法具有較好的精密度。

        3 結(jié)論

        采用高效液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜儀聯(lián)用技術(shù),以塑料、紙、涂料涂層食品接觸材料為研究對象,進行食品模擬物遷移實驗。通過對食品模擬物種類、試樣絡(luò)合條件、色譜分離條件的優(yōu)化,建立了食品接觸材料及制品中可遷移的檢測方法。該方法的回收率和精密度可靠,檢出限滿足國內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)指標需求,在食品接觸材料及制品的檢測和監(jiān)管領(lǐng)域具有一定的應(yīng)用前景。

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