劉惠玲 馬奇菊 李偉偉
(中國(guó)質(zhì)量認(rèn)證中心 廣州 510000)
家用電器的種類繁多、功能各異,其中有許多家電用于食品的加工處理,屬于食品接觸類家電,如各類常見(jiàn)的廚房小家電,包括電飯煲、電燉盅、豆?jié){機(jī)、咖啡機(jī)、榨汁機(jī)、破壁機(jī)等[1]。這些家用電器與食品直接接觸的部位,必須采用合格的食品接觸材料,常見(jiàn)的有食品接觸用不銹鋼、硅橡膠和各類塑料樹脂材料[2]。為保證這些家電中的食品接觸材料不會(huì)對(duì)人體造成危害,必須對(duì)其進(jìn)行有毒有害物質(zhì)遷移量的檢測(cè)[3]。
家用電器中的食品接觸用塑料樹脂材料種類豐富,性能優(yōu)越,但有較多的有毒有害物質(zhì)目前僅有限值標(biāo)準(zhǔn),缺乏測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),需要進(jìn)行新方法的開發(fā)[4,5]。其中聚苯醚(PPE)具有無(wú)色透明、無(wú)毒、相對(duì)密度低的特點(diǎn)[6],且具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、耐水性、耐熱性、耐應(yīng)力松弛、耐水蒸汽性和尺寸穩(wěn)定性等特征[7],是一種應(yīng)用非常廣泛的食品接觸材料,廣泛應(yīng)用于電飯鍋、榨汁機(jī)、咖啡機(jī)等各種廚電產(chǎn)品中,同時(shí)還被應(yīng)用于家用電器、電子電器、汽車和工業(yè)機(jī)械等行業(yè)[8]。PPE材料由2, 6-二甲基苯酚單體經(jīng)過(guò)氧化偶聯(lián)聚合形成,在與食品接觸的過(guò)程中,2,6-二甲基苯酚單體可能會(huì)遷移至食品中從而被人體攝入,對(duì)人體健康產(chǎn)生危害[9]。因而,對(duì)食品接觸用PPE材料中2, 6-二甲基苯酚的遷移量進(jìn)行測(cè)試至關(guān)重要[10]。
經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),家用電器常用的食品接觸材料——聚苯醚中的2, 6-二甲基苯酚,在水基模擬物中的遷移量可通過(guò)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法進(jìn)行測(cè)定[11][12],也可通過(guò)衍生化反應(yīng),使得2, 6-二甲基苯酚在堿性條件下,與乙酸酐進(jìn)行酯化反應(yīng)生成酯,再測(cè)定2, 6-二甲基苯酚衍生化產(chǎn)物來(lái)對(duì)其進(jìn)行定量[13]。為對(duì)比兩種方法在靈敏度、精確度、操作便捷性和有效性等方面的差異,本文將對(duì)其進(jìn)行綜合的對(duì)比分析。
氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法所用到的儀器設(shè)備主要包括氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(型號(hào)5973-7890A)(GC-MS),美國(guó)安捷倫公司;低速離心機(jī)(型號(hào)JY-DT4-6C),京儀(北京)儀器設(shè)備有限公司;電子分析天平(型號(hào)FA1004,精度0.1 mg),上海良平儀器有限公司。
衍生化-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法所用到的儀器設(shè)備主要包括氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(型號(hào)5973-7890A),美國(guó)安捷倫公司;振蕩搖床(型號(hào)HS 260 控制型),艾卡(廣州)儀器設(shè)備有限公司;電子分析天平(型號(hào)FA1004,精度0.1 mg),上海良平儀器有限公司。
氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法所用到的試劑包括2, 6-二甲基苯酚標(biāo)準(zhǔn)品(純度99.9 %),德西格瑪奧德里奇(上海)貿(mào)易有限公司;無(wú)水乙醇、乙酸、乙酸酐、三乙胺、正己烷、氫氧化鈉(分析純),上海埃彼化學(xué)試劑有限公司;甲醇(色譜純),CNW。
衍生化-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法所用到的試劑包括2, 6-二甲基苯酚標(biāo)準(zhǔn)品(純度99.9 %),德西格瑪奧德里奇(上海)貿(mào)易有限公司;無(wú)水乙醇、乙酸、乙酸乙酯(分析純),上海埃彼化學(xué)試劑有限公司;甲醇(色譜純),CNW。
依據(jù)GB 5009.156-2016中的相關(guān)要求配制水基食品模擬物。10 %乙醇溶液:移取100 mL 無(wú)水乙醇,加入900 mL超純水,混合均勻;4 %乙酸溶液:移取40 mL乙酸,加入960 mL超純水,混合均勻。
準(zhǔn)確稱取0.050 0 g 2, 6-二甲基苯酚標(biāo)品于50 mL容量瓶中,加入甲醇溶劑溶解,定容至刻度,制得1 000 mg/L 2, 6-二甲基苯酚標(biāo)準(zhǔn)溶液。
衍生化-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法需要對(duì)加標(biāo)后的食品模擬物進(jìn)行衍生化處理:
食品模擬物4 %乙酸溶液的衍生化處理:取20 mL 4 %乙酸溶液至50 mL試管中,加入1 mL 13.2 mol/L的氫氧化鈉溶液,依次加入0.4mL三乙胺,2 mL乙酸酐和10 mL正己烷,盒蓋震蕩10 s,開蓋放氣。重新盒蓋,在200 rpm/min轉(zhuǎn)速振蕩10 min。靜置分層后,取1 mL頂層溶液進(jìn)行氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用測(cè)試。
食品模擬物10 %乙醇溶液的衍生化處理:取20 mL 10 %乙醇溶液至50 mL試管中,依次加入0.4 mL三乙胺,2 mL乙酸酐和10 mL正己烷,盒蓋震蕩10 s,開蓋放氣。重新盒蓋,200 rpm/min轉(zhuǎn)速振蕩10 min。靜置分層后,取1 mL頂層溶液進(jìn)行氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用測(cè)試。
氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法儀器工作條件和衍生化-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法儀器工作條件如表1所示,由色譜條件和質(zhì)譜條件參數(shù)組成。
3.1.1 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法
用甲醇逐級(jí)稀釋得到0.01,0.02,0.05,0.10,0.20,0.50 mg/L 2, 6-二甲基苯酚系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液,在2.3中氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法儀器工作條件下測(cè)定。各個(gè)濃度水平平行測(cè)定3次,計(jì)算平均值。以2, 6-二甲基苯酚的質(zhì)量濃度(x,mg/L)為橫坐標(biāo),以2, 6-二甲基苯酚的色譜峰面積為縱坐標(biāo)(y)繪制工作曲線。結(jié)果顯示在0.01~0.50 mg/L范圍內(nèi),2, 6-二甲基苯酚的質(zhì)量濃度與色譜峰面積具有強(qiáng)線性相關(guān)性,線性方程和相關(guān)系數(shù)如表2所示,檢出限和定量限為0.010 mg/L。
表2 兩種檢測(cè)方法的線性方程、線性相關(guān)系數(shù)、方法檢出限和方法定量限
3.1.2 衍生化-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法
用甲醇逐級(jí)稀釋得到濃度為0.25,0.50,1.0,2.5,5.0 mg/L的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液,在50 mL試管中加入10 m L10 %乙醇溶液,分別加入0.1 mL 0.25,0.50,1.0,2.5,5.0 mg/L 的2, 6-二甲基苯酚標(biāo)準(zhǔn)溶液,根據(jù)2.2中的要求使2, 6-二甲基苯酚衍生化,以衍生化產(chǎn)物濃度(x,mg/L)作為橫坐標(biāo),以其峰面積作為縱坐標(biāo)(y)繪制工作曲線。在0.005~0.100 mg/L區(qū)間內(nèi),衍生化產(chǎn)物的質(zhì)量濃度與色譜峰面積呈良好的線性關(guān)系,線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表2,方法檢測(cè)限為0.005 mg/L,定量限為0.015 mg/L。
由表2可知,氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法的線性較衍生化-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法更好,且氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法定量限對(duì)應(yīng)濃度更低,因此靈敏度更高。
按照2.3中氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法的儀器條件,對(duì)0.2 mg/L的2, 6-二甲基苯酚標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行GC-MS分析,得到氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法測(cè)試的色譜圖和質(zhì)譜圖如圖1、圖2所示。
圖1 0.2 mg/L 2,6-二甲基苯酚標(biāo)準(zhǔn)溶液的色譜圖
圖2 0.2 mg/L 2,6-二甲基苯酚標(biāo)準(zhǔn)溶液的全離子掃描質(zhì)譜
在10 mL 10 %乙醇溶液中加入0.1 mL 的5 mg/L 2, 6-二甲基苯酚標(biāo)準(zhǔn)溶液,按照2.2中的衍生化條件進(jìn)行前處理,再按照2.3中衍生化-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法的儀器工作條件進(jìn)行分析,得到衍生化產(chǎn)物的色譜和質(zhì)譜測(cè)試圖譜分別如圖3、圖4所示。
圖3 10 % 乙醇食品模擬物中2,6-二甲基苯酚衍生化產(chǎn)物色譜圖(0.1 mg/L)
圖4 2,6-二甲基苯酚衍生化產(chǎn)物質(zhì)譜圖
3.3.1 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法
以10 %乙醇、4 %乙酸作為水基食品模擬物,加入不同量的2, 6-二甲基苯酚標(biāo)準(zhǔn)溶液使其質(zhì)量濃度分別為10,50,100 μg/L。在2.3.1儀器工作條件下進(jìn)樣平行測(cè)定6次,進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)與精密度試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。根據(jù)表3結(jié)果,氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法加標(biāo)回收率范圍為(96.90~99.32)%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)范圍為(1.12~4.55)%。
3.3.2 衍生化-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法
以4 %乙酸和10 %乙醇作為水基食品模擬物,分別加入10,50,100 μg/L質(zhì)量濃度的2, 6-二甲基苯酚標(biāo)準(zhǔn)溶液,各濃度水平平行測(cè)試6次,按照2.2的前處理要求、2.3中的儀器工作條件開展加標(biāo)回收測(cè)試,結(jié)果如表3所示,衍生化-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法回收率在(84.37~97.53)%之間,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在(0.22~8.72)%范圍內(nèi)。
表3 樣品加標(biāo)回收試驗(yàn)與精密度測(cè)試結(jié)果
由表3可以看出,氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法的加標(biāo)回收率要高于衍生化-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法,測(cè)試的準(zhǔn)確度更高;氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD較衍生化-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法低,小于5 %,因而精密度更高。
一般而言,氣質(zhì)聯(lián)用法直接測(cè)定酚類物質(zhì)操作簡(jiǎn)單且干擾較少,但是酚類物質(zhì)中的酚羥基導(dǎo)致其具有較強(qiáng)極性,容易出現(xiàn)較難氣化、峰形拖尾等問(wèn)題。通過(guò)對(duì)酚類物質(zhì)進(jìn)行合適的衍生化處理,可以降低其極性,改善峰形,提高檢測(cè)靈敏度。但本文對(duì)比的兩種方法中,未經(jīng)衍生化處理的氣質(zhì)聯(lián)用法在準(zhǔn)確度、精密度和靈敏度方面均優(yōu)于衍生化-氣質(zhì)聯(lián)用法,原因可能是所采用的衍生化方式不合適,衍生化反應(yīng)轉(zhuǎn)化率較低,引入的干擾雜質(zhì)較多,從而降低了檢測(cè)的靈敏度、準(zhǔn)確度和精密度;也有可能是衍生化-氣質(zhì)聯(lián)用法中所選用的儀器條件不合適,所用色譜柱對(duì)2, 6-二甲基苯酚衍生化產(chǎn)生的酯類產(chǎn)物分離效果不好,使得檢測(cè)靈敏度、準(zhǔn)確度等受到影響。
對(duì)于家用電器食品接觸材料有毒有害物質(zhì)的缺乏檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題,需要不斷探索和完善相關(guān)的檢測(cè)方法來(lái)解決。通過(guò)對(duì)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法和衍生化-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法測(cè)定家用電器常用食品接觸材料聚苯醚中2, 6-二甲基苯酚在水基模擬物中的遷移量的對(duì)比分析,綜合操作便捷性、靈敏度、準(zhǔn)確性和精密度各方面的對(duì)比分析結(jié)果,可以得出以下的結(jié)論:
氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法測(cè)定聚苯醚中2, 6-二甲基苯酚在水基模擬物中的遷移量,具有前處理操作簡(jiǎn)便、干擾較少等優(yōu)點(diǎn),且與衍生化-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法相比,具備更高的靈敏度、準(zhǔn)確性和精密度,優(yōu)勢(shì)明顯,更適合在家用電器食品接觸材料的檢測(cè)中推廣和應(yīng)用,未來(lái)將有助于加強(qiáng)食品接觸類家電產(chǎn)品的質(zhì)量把關(guān),降低家電產(chǎn)品有毒有害物質(zhì)遷移量超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn),保障消費(fèi)者的健康安全。