固相萃取-氣相色譜法測定食品包裝材料中鄰苯二甲酸酯類物質

曹小妹，吳曉燕，李 揮，張敬軒，高文惠,*

(1.河北科技大學生物科學與工程學院，河北 石家莊 050018；2.河北省產品質量監督檢驗院，河北 石家莊 050000；3.河北省食品質量監督檢驗研究院，河北 石家莊 050000)

固相萃取-氣相色譜法測定食品包裝材料中鄰苯二甲酸酯類物質

曹小妹1，吳曉燕2，李 揮3，張敬軒3，高文惠1,*

(1.河北科技大學生物科學與工程學院，河北 石家莊 050018；2.河北省產品質量監督檢驗院，河北 石家莊 050000；3.河北省食品質量監督檢驗研究院，河北 石家莊 050000)

建立采用固相萃取-氣相色譜法同時分析檢測鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)、鄰苯二甲酸二環己酯(DCHP)、鄰苯二甲酸丁基芐基酯(BBP)和鄰苯二甲酸二-2-乙基己酯(DEHP)4種鄰苯二甲酸酯類物質的方法。研究塑料包裝材料中鄰苯二甲酸酯類在水、65%乙醇、4%乙酸、正己烷4種模擬液中的溶出及利用固相萃取技術對浸出液進行富集的情況，考察氣相色譜操作條件對4種鄰苯二甲酸酯類物質分離的影響。結果表明，該方法具有良好的線性相關性，線性相關系數在0.9986～0.9994之間；回收率在80.63%～95.50%之間；DBP、BBP、DCHP和DEHP的檢測限分別是0.050、0.010、0.055μg/mL和0.012μg/mL。該方法樣品預處理簡便，測定方法靈敏、可靠，可用于食品包裝材料中鄰苯二甲酸酯類的監測。

鄰苯二甲酸酯類物質；模擬物；固相萃取；氣相色譜法

鄰苯二甲酸酯類物質(phthalates，PAEs)是一種理想的增塑劑，因而被普遍加入到塑料中增加塑料的柔軟性能[1]。它被添加到塑料中并未聚合到高分子聚氯乙烯(poly vinyl chloride，PVC)碳鏈上，而是以氫鍵或范德華力與PVC分子結合，彼此保留獨立的化學性質，因此在使用過程中，如果遇到水和有機溶劑等物質，增塑劑就會不斷的從塑料制品中溶出，轉移到食品或環境中，造成污染，因此，近年來國際上越來越重視鄰苯二甲酸酯的毒性問題，同時鄰苯二甲酸酯的分析技術也成為檢驗熱點。鄰苯二甲酸酯類是典型的環境激素污染物，長期接觸影響人體內分泌，嚴重者將導致畸形、癌變和致突變[2-3]。目前鄰苯二甲酸酯類物質常用的檢測方法有氣相色譜法[4-9]和高效液相色譜法[10-16]。本實驗擬通過優化固相萃取條件，建立氣相色譜法測定鄰苯二甲酸酯類物質。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

正己烷、無水乙醇、乙酸、無水硫酸鈉、甲醇、丙酮均為分析；鄰苯二甲酸酯類標準物質：鄰苯二甲酸二丁酯(99.9%)、鄰苯二甲酸二環己酯(99.8%)、鄰苯二甲酸丁基芐基酯(99.3%)、鄰苯二甲酸二-2-乙基己酯(99.7%)及PVC塑料保鮮膜 北京路橋公司；實驗用水均為二次蒸餾水。

標準儲備液：分別準確稱取50mg鄰苯二甲酸二-2-乙基己酯(di-2-ethylhexyl phthalate，DEHP)、鄰苯二甲酸丁基芐基酯(benyl butyl phthalate，BBP)、鄰苯二甲酸二丁酯(dibutyl phthalate，DBP)、鄰苯二甲酸二環己酯(dicyclohexyl phthalate，DCHP)標準品置于50mL容量瓶，正己烷定容。

100 μ g/mL標準使用液：各取5mL標準儲備液于50mL容量瓶，正己烷定容。

1.2 儀器與設備

CP-3800氣相色譜儀(配氫火焰離子化檢測器) 美國Varian有限公司；HH.S11-6電熱恒溫水浴鍋 北京長安科學儀器廠；202-2型電熱恒溫干燥箱 通州市測量儀器儀表廠；固相萃取裝置 美國Agilent公司；N-EVAP氮吹儀 美國Organomation公司；KQ-250DB型數控超聲波清洗器 上海楚定分析儀器有限公司。

1.3 樣品前處理

1.3.1 以水為模擬物提取

用水模擬水性食品。提取：取150cm2的PVC塑料保鮮膜袋，加入200mL二次蒸餾水，在80℃的恒溫烘箱中提取4h，收集提取液于250mL的錐形瓶中；萃取：取上述提取液100mL，用C18固相萃取小柱進行固相萃取。先用2mL正己烷清洗柱床，再用2mL甲醇和2mL二次蒸餾水停留5min后，以大約2～3mL/min流出，當液面距萃取相1cm時，將100mL水提取液緩緩倒入，通過萃取柱，上樣速率為8mL/min，整個萃取過程中固定相不得有液體斷層。待水樣全部通過后，用2mL二次蒸餾水清洗柱體，并用平穩的氣流繼續抽吸10min。用2mL 正己烷-丙酮(30:1，V/V)混合洗脫劑將待測物從固相柱上洗脫下來，洗脫速率為4mL/min，將洗脫液收集到盛有1g無水硫酸鈉的10mL離心管中。用氮吹儀吹去溶劑，用2mL正己烷定容后供色譜分析用。

1.3.2 以65%乙醇為模擬物提取

用65%乙醇模擬含醇食品。提取：取150cm2的PVC塑料保鮮膜袋，加入200mL 65%的乙醇溶液，在40℃的恒溫烘箱中提取4h，收集提取液于250mL的錐形瓶中；去醇：將乙醇提取液于90℃的水浴鍋中加熱，直到將乙醇除凈；萃取：用C18固相萃取小柱對49mL提取液進行固相萃取，萃取步驟和條件同1.3.1節方法。

1.3.3 以4%乙酸為模擬物提取

用4%乙酸模擬含酸食品。提取：取150cm2的PVC塑料保鮮膜袋，加入200mL 65%的乙酸溶液，在40℃的恒溫烘箱中提取4h，收集提取液于250mL的錐形瓶中；去酸：將盛有乙酸提取液的錐形瓶放入到90℃的水浴鍋中加熱，直到將乙酸除凈；萃取：用C18固相萃取小柱對60mL提取液進行固相萃取，萃取步驟和條件同1.3.1節方法。

1.3.4 以正己烷為模擬物提取

用正己烷模擬油脂性食品。提取：取150cm2的PVC塑料保鮮膜袋，加入100mL正己烷，常溫放置4h，收集提取液于250mL的錐形瓶中。提取液可直接用于測定。

1.4 氣相色譜條件

載氣為純度99.99%的高純氫、流量30mL/min、空氣流量300mL/min、尾吹氣流量25mL/min、進樣口溫度250℃、檢測器溫度280℃。柱溫采用程序升溫：起始溫度90℃，保持1min后以10℃/min的升溫速率升至250℃，保持2min，再以40℃/min的升溫速率升至280℃，保持5min。分流比1:10，進樣量1μL。

2 結果與分析

2.1 固相萃取條件的確定

在固相萃取操作中，影響分析物峰面積的主要固相萃取因素有洗脫劑、洗脫體積、洗脫速率和上樣速率。洗脫劑一般用有機溶劑，根據相似相溶原則選擇，洗脫劑可使用單一一種溶劑，也可使用混合溶劑。實驗考察乙酸乙酯以及正己烷和丙酮的混合溶液作為洗脫劑，結果表明采用乙酸乙酯做洗脫劑時，DEHP回收率偏低，為20.67%。當以正己烷和丙酮的混合溶液作為洗脫劑時，考察C18固相萃取洗脫劑配比(正己烷與丙酮的體積比)、洗脫體積、洗脫速率、上樣速率4因素對峰面積產生的影響。為了綜合考慮同時測定時的固相萃取條件，將單一因素對4種分析物影響的數據綜合作圖得到單一因素綜合影響圖(以峰面積作為4種PAEs萃取效果的度量指標)，如圖1所示。

圖1 洗脫條件對PAEs萃取的影響Fig.1 Effect of elution condition on the extraction of four PAEs

從圖1可以看出，4種PAEs的最佳條件大部分呈較好的一致性。綜合考慮并通過驗證實驗最后確定同時測定4種PAEs的最佳固相萃取條件為正己烷-丙酮(30:1，V/V)，洗脫體積為2mL，洗脫速率為4mL/min，上樣速率為8mL/min。

2.2 氣相色譜條件的確立

由于鄰苯二甲酸酯類化合物沸點較高，而且待分離的4種PAEs分子量相差比較大，程序升溫所需要的溫度較高，如果色譜柱極性越強能達到的最高使用溫度越低。因此，本實驗選擇非極性HP-1(100%的聚二甲基硅氧烷)和弱極性的HP-5(5%的苯基+95%聚二甲基硅氧烷)熔融彈性石英毛細管柱分離4種PAEs，這兩根色譜柱最高使用溫度能達到325℃。當使用非極性HP-1色譜柱時，DBP和BBP不能分開，而使用弱極性的HP-5毛細管色譜柱能將4種PAEs完全分離，見圖2。故選擇弱極性的HP-5毛細管色譜柱作為分析柱。

圖2 HP-5毛細管柱分離4種PAEs的色譜圖Fig.2 Chromatogram of four PAEs using HP-5 capillary column

2.2.1 汽化室溫度的選擇

鄰苯二甲酸酯類的沸點高，汽化室溫度低不利于汽化。實驗分別考察進樣口溫度為125、150、200、250、280℃，結果為250℃時，PAEs各化合物的峰面積平均是125℃時的5倍；同時，在150℃，250℃兩個溫度下進樣后，再分別進溶劑一次，發現在150℃時，PAEs各化合物均出現色譜峰，而250℃，則不出峰。因此，測定鄰苯二甲酸酯類化合物時進樣口溫度設定為250℃。

2.2.2 載氣流速的選擇

不同的載氣流速對鄰苯二甲酸酯類的出峰時間有很大的影響，分別采用流速為10、15、30、35mL/min，結果表明，15mL/min和30mL/min分離效果最好，分離度大于1.5，從分析時間和分離效果綜合考慮選擇30mL/min較合適。

2.2.3 柱溫的選擇

根據4種PAEs的特點，考察以下3個柱溫條件。

條件1：90℃(保持1min)，以5℃/min升至290℃(保持3min)，然后以15℃/min升至300℃。在此條件下，BBP、DEHP、DBP峰形較好，基線平穩，但DCHP沒有出峰。

條件2：90℃(保持1min)，以10℃/min升至250℃(保持2min)，然后以40℃/min升至280℃(保持5min)。在此條件下4種分析物在20min內得到較為理想的色譜分離，如圖2所示。

條件3：100℃(保持1min)，以5℃/min升至230℃，然后以25℃/min，升至260℃(保持3min)。在條件3下4種分析物均出峰，分析時間31min。

實驗結果表明，初始溫度過低時，峰形明顯變寬；本著在保證較好分離效果的前提下，盡量縮短分析時間的原則，最終確定條件2為該實驗色譜條件。

2.3 線性范圍及檢測限

使用標準使用液配制100.0、10.00、1.00、0.10、0.0200、0.0100μg/mL標準系列溶液。在1.4節條件下進行測試，得到DBP和DCHP的線性范圍為0.1～100μg/mL，BBP和DEHP的線性范圍為0.02～10μg/mL。DBP、BBP、DCHP和DEHP線性相關系數分別為0.9992、0.9986、0.9994和0.9991，檢測限分別為0.050、0.010、0.055μg/mL和0.012μg/mL。

2.4 回收率實驗

分別向水、65%乙醇、4%乙酸和正己烷中加入鄰苯二甲酸酯類標準品，使其質量濃度為2.27、2.45、2.36μg/mL和3.57μg/mL，按照1.3節和1.4節方法進行測定，其結果見表1，4種模擬物提取時的回收率在80.63%～95.50%之間，RSD在2.75%～5.74%之間。

表1 PVC塑料保鮮膜中添加PAEs在不同模擬物中提取的回收率結果Table 1 Recovery rates of PAEs in PVC preservative film using different simulants

3 結 論

本實驗將固相萃取技術用于水、乙醇溶液、乙酸溶液中增塑劑PAEs的富集，大大簡化了樣品的預處理工作，提取后的PAEs采用氣相色譜法檢測。采用該方法DBP和DCHP的線性范圍為0.1～100μg/mL，BBP和DEHP的線性范圍為0.02～10μg/mL，DBP、BBP、DCHP、DEHP的最低檢測限分別為0.050、0.010、0.055μg/mL和0.012μg/mL。用4種模擬物提取時的回收率在80.63%～95.50%之間。4種PAEs的檢測的精密度在2.75%～5.74%之間。

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Determination of Phthalate Esters in Plastic Food Packing Materials by Solid Phase Extraction-Gas Chromatography

CAO Xiao-mei1，WU Xiao-yan2，LI Hui3，ZHANG Jing-xuan3，GAO Wen-hui1,*
(1. College of Biological Science and Engineering, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang 050018, China；2. Hebei Institute of Product Quality Supervision and Determination, Shijiazhuang 050000, China；3. Hebei Institute of Food Quality Supervision, Inspection and Research, Shijiazhuang 050000, China)

A method was developed by solid phase extraction-gas chromatography for the simultaneous determination of dibutyl phthalate (DBP), benzyl butyl phthalate (BBP), dicyclohexyl phthalate (DCHP) and di-2-ethylhexyl phthalate (DEHP) in plastic food packing materials. The dissolution of phthalate esters from plastic packing materials into water, 65% alcohol, 4%acetic acid and n-hexane was studied. The enrichment of phthalate esters in extraction solution was conducted by solid phase extraction. The effect of gas chromatographic conditions on the separation of four phthalate esters was investigated. The results showed that the method had an excellent linear relationship with the correlation coefficient of 0.9986－0.9994. The recovery rates and detection limits of this method for DBP, BBP, DCHP and DEHP were 80.63%－95.50%, and 0.050, 0.010, 0.055 and 0.012 μg/mL, respectively. This developed method is easy, sensitive and reliable, which can be used to analyze phthalate esters in plastic food packing materials.

phthalate esters；simulants；solid-phase extraction；gas chromatography

O657.7

A

1002-6630(2012)10-0251-04

2011-09-26

河北省科技支撐計劃項目(10276902D)；河北省科技廳重大科技攻關項目(09227134D)；河北省自然科學基金項目(B2008000669)

曹小妹(1986—)，女，碩士研究生，研究方向食品安全分析與檢測。E-mail：xiaomei_cao0403@sina.com

*通信作者：高文惠(1963—)，女，教授，博士，研究方向食品安全與分離科學。E-mail：wenhuigao@126.com