气相色谱-质谱法快速测定食品接触用塑料中2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇双异丁酸酯的特定迁移量

周良春，马俊辉，张晓飞，赵文隆，杨 婷，雷 阳

(1.成都产品质量检验研究院有限责任公司，成都 610100；2.国家包装产品质量监督检验中心，成都 610100)

塑化剂作为一种高分子材料助剂，常被用于食品包装用塑料制品中，以改善产品柔韧性和可塑性[1]。其中，邻苯二甲酸酯类塑化剂(PAEs)使用较为广泛。该类化合物属于内分泌干扰物，具有生殖毒性和致癌性[2-6]，若长期积累在人体内会对生殖系统和内分泌系统产生不良影响。因此，2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇双异丁酸酯(TXIB)等非邻苯二甲酸酯类的增塑剂，已被用于食品接触用塑料制品中，是增塑剂邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二异丁酯的替代物。相对于邻苯二甲酸酯类塑化剂，增塑剂TXIB是一种新型较绿色环保增塑剂[7-8]。但是，国家标准GB 9685－2016《食品安全国家标准食品接触材料及制品用添加剂使用标准》对增塑剂TXIB的使用限量作了明确的规定:TXIB 只能添加于食品接触用聚氯乙烯(PVC)材质的塑料制品中，且最大使用质量分数为10%，其余材质的食品接触用塑料均不得添加该物质。同时规定TXIB的最大特定迁移量为5 mg·kg－1。包装材料中TXIB 在与食品接触时，受温度、光照和时间等因素的影响，很可能逐渐迁移至食品中，污染食品，进而严重影响消费者的身体健康。然而，现无测定食品接触用塑料中TXIB迁移量的国家标准方法。因此，建立食品接触用塑料中TXIB 迁移量的测定方法，为保障食品安全、完善国家标准具有重要意义。

现已报道的测定TXIB 的方法较少，主要是气相色谱-质谱法[9]，并且主要用于研究烟用水基胶中TXIB含量的测定。对食品接触用塑料中TXIB 在不同类型的食品模拟物中迁移量测定的方法尚未见报道。本工作采用气相色谱-质谱法快速测定食品接触用塑料中TXIB在6种食品模拟物中的特定迁移量。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

7890A/5977C型气相色谱-质谱联用仪；3K15型高速冷冻离心机；Multi Reax型涡旋振荡器；Hei-VAP Advantage型旋转蒸发仪；HN 200型多功能氮吹仪；Milli-Q 型超纯水系统。

TXIB 标准储备溶液:1 000 mg·L－1，称取TXIB标准品(纯度不小于98.9%)50 mg于50 mL的容量瓶中，用正己烷溶解并稀释至刻度，于4℃冰箱中保存。

TXIB 标准溶液:20.0 mg· L－1，移取1 000 mg·L－1TXIB 标准储备溶液1 mL 于50 mL容量瓶中，用正己烷稀释并定容。

正己烷、乙酸乙酯、二氯甲烷、乙腈和甲醇均为色谱纯；冰乙酸、无水乙醇、异辛烷和橄榄油均为分析纯；试验用水为一级水。

1.2 仪器工作条件

1)色谱条件 DB-5MS 色谱柱(30 m×0.25 mm，0.25μm)；进样口温度280 ℃；载气为高纯氦气(纯度不小于99.999%)，流量1.0 mL·min－1；不分流进样，进样量1μL。柱升温程序:初始温度80 ℃，保持1 min；以20 ℃·min－1速率升温至280 ℃，保持1 min。

2)质谱条件 电子轰击离子源(EI)；四极杆温度150 ℃，离子源温度230 ℃，辅助加热器温度280 ℃；电离能量70 e V；选择离子监测(SIM)模式；溶剂延迟4 min；定性离子质荷比(m/z)为71，43，243，定量离子m/z为71。

1.3 试验方法

1.3.1 迁移试验

按照国家标准GB 5009.156－2016《食品安全国家标准食品接触材料及制品迁移试验预处理方法通则》和GB 31604.1－2015《食品安全国家标准食品接触材料及制品迁移试验通则》的要求进行迁移试验。选择水(模拟水性食品)、4%(体积分数，下同)乙酸溶液(模拟酸性食品)、20%(体积分数，下同)乙醇溶液(模拟酒精类食品)、50%乙醇溶液(模拟酒精类食品)、异辛烷和橄榄油(模拟油基食品)作为食品模拟物。食品接触用塑料的接触面积(S)与食品模拟物体积(V)的比值反映实际使用情形。本试验中，以6 dm2食品接触材料接触1 L(或1 kg，液体食品模拟物密度按1 kg·L－1计，即S/V＝6 dm2·L－1)食品模拟物的原则进行浸泡。大部分食品接触材料均是室温并长期与食品接触，因此根据GB 31604.1－2015 中的规定，迁移条件选择60 ℃下浸泡10 d。

1.3.2 水性、酸性、酒精类食品模拟物

用移液器移取5.0 mL 经过迁移试验的食品模拟物于10 mL具塞离心管中，加入5.0 mL正己烷，涡旋振荡10 min后，静置10 min分层，取上清液，按仪器工作条件进行测定。

若食品模拟物中乙醇的体积分数大于20%，则先用氮吹仪除去过量的乙醇，再加入5.0 mL 正己烷，按上述方法处理。

1.3.3 异辛烷食品模拟物

用移液器移取1.0 mL 经过迁移试验所得的异辛烷于2 mL 的进样瓶中，按仪器工作条件进行测定。

1.3.4 油基食品模拟物

称取5.000 0 g经过迁移试验的油基食品模拟物(橄榄油)于10 mL 具塞离心管中，加入5.0 mL甲醇，涡旋振荡10 min 后，用高速冷冻离心机在4 500 r·min－1转速下离心10 min，移取甲醇萃取层于圆底烧瓶中。用5.0 mL甲醇再重复萃取2次，合并3次甲醇萃取液，用旋转蒸发仪浓缩至近干，用5.0 mL正己烷复溶，取上清液，按仪器工作条件进行测定。

2 结果与讨论

2.1 色谱行为

TXIB在水、4%乙酸溶液、20%乙醇溶液、异辛烷和橄榄油等食品模拟物中的全扫描色谱图见图1，提取离子色谱图见图2。

由图1和图2可知:水、4%乙酸溶液、20%乙醇溶液和异辛烷食品模拟物对TXIB色谱峰无明显干扰。因为橄榄油食品模拟物成分复杂，在全扫描色谱图中，TXIB色谱峰左右出现了较多的杂峰，但在提取离子色谱图中，橄榄油食品模拟物对TXIB 无明显干扰，且杂质在保留时间9 min之后才出峰。

2.2 色谱柱的选择

TXIB的沸点为280 ℃，需使用耐高温的气相色谱柱。试验采用弱极性DB-5MS色谱柱(30 m×0.25 mm，0.25μm)和中等极性DB-17MS 色谱柱(30 m×0.25 mm，0.25μm)这两种耐高温的气相色谱柱进行对比，TXIB 在这两种不同极性的色谱柱上均能较快出峰，且峰形尖锐。考虑到DB-5MS色谱柱(30 m×0.25 mm，0.25μm)为基本柱，为了减少测定不同项目更换色谱柱所带来的不便，试验选用DB-5MS色谱柱(30 m×0.25 mm，0.25μm)。

图2 TXIB在食品模拟物中的提取离子色谱图Fig.2 Extraction ion chromatograms of TXIB in food simulants

2.3 萃取溶剂的选择

水性、酸性、酒精类食品模拟物采用正己烷、乙酸乙酯和二氯甲烷为萃取溶剂。分别移取5.0 mL的水、4%乙酸溶液、20%乙醇溶液和50%乙醇溶液于4个10 mL 具塞离心管中，向其中加入200μL的20.0 mg·L－1TXIB标准溶液，各准备3份。分别向其中加入正己烷、乙酸乙酯和二氯甲烷等3种萃取溶剂，按1.3.2节方法进行萃取。试验发现:当乙醇体积分数大于20%，特别是高于50%时，乙酸乙酯与食品模拟物混溶，不能分层；二氯甲烷同样会溶解一定量的乙醇和水，导致二氯甲烷层浑浊。因此，当食品模拟物中乙醇体积分数大于20%时，先使用氮吹仪除去过量的乙醇，再按上述方法处理。通过测定各萃取液中TXIB 的含量，计算出其回收率。

橄榄油食品模拟物采用甲醇、乙醇和乙腈为萃取溶剂。称取5.000 0 g橄榄油至3个10 mL 具塞离心管中，向其中加入200μL 的20.0 mg·L－1TXIB标准溶液，分别向其中加入甲醇、乙醇和乙腈等3种萃取溶剂，按1.3.4节进行萃取，测定各萃取液中TXIB的含量，计算出其回收率。

萃取溶剂对TXIB回收率的影响见图3。

图3 萃取溶剂对TXIB回收率的影响Fig.3 Effect of extraction solvent on recovery of TXIB

由图3 可知:乙酸乙酯萃取4%乙酸溶液和20%乙醇溶液、二氯甲烷萃取4%乙酸溶液时，回收率均偏高，且二氯甲烷层为下层，不方便移取萃取液；萃取溶剂为正己烷时，TXIB 在水、4%乙酸溶液、20%乙醇溶液和50%乙醇溶液中的萃取效率均较好；萃取溶剂为甲醇时，TXIB 的萃取效率最好。食品模拟物为水、4%乙酸溶液、20%乙醇溶液和50%乙醇溶液时，试验选择萃取溶剂为正己烷；食品模拟物为橄榄油时，试验选择萃取溶剂为甲醇。

2.4 萃取时间的选择

在空白食品模拟物中添加已知量的TXIB，分别选取萃取时间为5，10，15，20 min，按试验方法处理，测定TXIB的含量，计算TXIB的回收率。萃取时间对TXIB回收率的影响见图4。

图4 萃取时间对TXIB回收率的影响Fig.4 Effect of extraction time on recovery of TXIB

由图4可知:萃取时间小于10 min时，各食品模拟物中TXIB的回收率均随萃取时间的延长迅速增加，特别是橄榄油，TXIB 的回收率增加幅度最大；萃取时间超过10 min后，各食品模拟物中TXIB的回收率随萃取时间的延长，变化较小。试验选择萃取时间为10 min。

2.5 萃取次数的选择

试验考察了萃取次数依次为1，2，3时对TXIB回收率的影响，结果见表1。

表1 萃取次数对TXIB回收率的影响Tab.1 Effect of extraction repeat on recovery of TXIB

由表1 可知:食品模拟物为水、4%乙酸溶液、20%乙醇溶液和50%乙醇溶液时，萃取1次后，食品模拟物中TXIB 的回收率均大于95.0%，且随着萃取次数的增加，TXIB 的回收率变化较小。食品模拟物为橄榄油时，萃取1次后，TXIB的回收率只有63.8%；萃取2次后，TXIB 的回收率为85.7%，明显提高；萃取3次后，TXIB 的回收率为93.5%。食品模拟物为水、4%乙酸溶液、20%乙醇溶液和50%乙醇溶液时，试验选择萃取次数为1；食品模拟物为橄榄油时，试验选择萃取次数为3。

2.6 标准曲线、检出限和测定下限

分别称取5.000 0 g橄榄油至5个10 mL 具塞离心管中，向其中分别加入25，50，125，250，500μL的20.0 mg·L－1TXIB 标准溶液，按1.3.4节进行萃取，得到0.10，0.20，0.50，1.00，2.00 mg·kg－1的食品模拟物为橄榄油的标准溶液系列。用正己烷将20.0 mg·L－1TXIB标准溶液逐级稀释，得到0.03，0.10，0.20，0.50，1.00 mg·L－1的标准溶液系列。按仪器工作条件对上述标准溶液系列进行测定，以TXIB的质量浓度为横坐标，对应的峰面积为纵坐标绘制标准曲线。TXIB 的线性范围、线性回归方程和相关系数见表2。

通过阴性样品加标，分别以3倍信噪比和10倍信噪比计算方法的检出限(3S/N)和测定下限(10S/N)，结果见表2。

表2 线性范围、线性回归方程、相关系数、检出限和测定下限Tab.2 Linearity ranges，linear regression equations，correlation coefficients，detection limits and lower limits of determination

2.7 精密度和回收试验

按试验方法对空白食品模拟物进行加标回收试验，平行测定6次，计算回收率和测定值的相对标准偏差(RSD)，结果见表3。

表3 精密度和回收试验结果(n＝6)Tab.3 Results of tests for precision and recovery(n＝6)

由表3可知:回收率为82.7%～110%，RSD 为2.3%～10%。

2.8 样品分析

分别用水、4%乙酸溶液、20%乙醇溶液、50%乙醇溶液、异辛烷和橄榄油作为食品模拟物，按试验方法对食品接触用塑料进行迁移试验(在60℃下浸泡10 d，S/V为6 dm2·L－1)，考察TXIB在上述6种食品模拟物中的迁移情况。结果表明:食品模拟物为水、4%乙酸溶液、20%乙醇溶液时，TXIB 均未检出；食品模拟物为50%乙醇溶液和橄榄油时，TXIB均有检出，但是低于线性范围；食品模拟物为异辛烷时，检出0.12 mg·kg－1TXIB。这是因为TXIB为脂溶性物质，不易溶于水，根据“相似相溶”原理，其更易从有机溶剂或油脂中迁移出来。

本工作建立了气相色谱-质谱法测定食品接触用塑料中非邻苯二甲酸酯类增塑剂TXIB迁移量的分析方法。本方法快速、灵敏、准确，能够应用于实际样品分析，可为食品接触用塑料中TXIB 迁移量的测定提供技术支持。