塑料包裝材料中鄰苯二甲酸酯的LC/MS/MS測定方法研究

莫 玲，胡銀川，蔡小先，母宇淵，張紹輝，李 銘

（四川省產品質量監督檢驗檢測院,四川 成都 610100）

鄰苯二甲酸酯（phthalic acid esters，PAEs）類增塑劑是塑料中常使用的一類塑料助劑，其作用是提高塑料制品的可塑性和韌性，增強塑料的強度[1-2]。鄰苯二甲酸酯在塑料中以范德華力同聚合物分子結合，為游離狀態，具有潛在遷移性[3-5]。鄰苯二甲酸酯類增塑劑是脂溶性物質，一旦進入人體后，便富集在人體脂肪組織里[6-9]。研究表明，鄰苯二甲酸酯類增塑劑可引起脾、肝、腎、肺、心臟及生殖系統等中毒，其中對雄性生殖系統損害最為明顯[10-12]。在使用塑料制品的過程中，鄰苯二甲酸酯類增塑劑會從塑料制品中溶出，并遷移到食品中。氣相色譜檢測方法要求被測物質能夠氣化，從而受到被測物質沸點的制約，而高效液相色譜方法靈敏度低，且易受到干擾物質的影響。液相色譜/質譜聯用技術具有幾乎通用的檢測能力、具有較高的靈敏度和選擇性、抗干擾能力強[13-15]。本研究選擇4種常用的鄰苯二甲酸酯類物質為檢測對象，建立了塑料包裝材料中鄰苯二甲酸酯的LC/MS/MS測定方法。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

LC/MS/MS、XDB-C18色譜柱：美國安捷倫公司；FA2204電子天平：上海奕宇電子科技有限公司；RE-52C旋轉蒸發儀：上海亞榮生化儀器廠；SXT-06索氏提取器：北京中西泰安技術服務有限公司；WIGGENS渦旋混勻器：北京桑翌實驗儀器研究所。

甲醇、乙腈、甲酸均為色譜純，購于德國MERCK公司；鄰苯二甲酸二乙酯（diethyl phthalate，DEP）、鄰苯二甲酸二甲酯（dimethyl phthalate，DMP）、鄰苯二甲酸二正辛酯（di-n-octyl phthalate，DNOP）、鄰苯二甲酸丁芐酯（butyl benzyl phthalate，BBP）標準品（純度不低于99.9%），購于迪馬科技公司。

1.2 樣品處理

將塑料包裝制品剪成約3mm×3mm大小，置于液氮中，取出并粉碎，稱取2.00g樣品（精確至0.1mg），置于索氏提取器中，加入30mL三氯甲烷，于60℃提取5h，過濾提取液，并減壓濃縮至近干，乙腈定容至5mL，供LC/MS/MS分析。

1.3 色譜和質譜條件

流動相：乙腈-0.1%甲酸水體系梯度洗脫；流動相流速：0.15mL/min；梯度洗脫程序：0～4.5min（乙腈70%），4.5min～4.8min（乙腈70%→80%），4.8min～10.5min（乙腈80%→90%），10.5min～12.0min（乙腈90%），12min～14min（乙腈90%→95%），14min～25min（乙腈95%），25min～27min（乙腈95%→70%l），27min～30min（乙腈70%）。柱溫：25℃；進樣量：1μL。

電離方式：大氣壓電噴霧離子源（electrospayionization，ESI），離子源溫度350℃；掃描方式：正離子掃描；干燥氣溫度：300℃；干燥氣流量：5.0L/min；霧化器壓力：0.31MPa；鞘氣溫度：250℃，鞘氣流速：11.0L/min；噴嘴電壓：500V；毛細管電壓：3500V。

2 結果與討論

2.1 掃描方式的選擇

Agilent LC1200/6460MSD掃描方式有正離子和負離子2種，本研究分別采用正離子和負離子模式對DMP、DEP、BBP、DNOP進行檢測，實驗結果見表1。由表1可知，采用負離子掃描模式，DMP、DEP、BBP未檢出，僅DNOP有較低響應；采用正離子掃描模式，DMP、DEP、BBP、DNOP均有較高響應。因此，本實驗采用正離子掃描模式。

表1 正負離子掃描對響應值的影響Table 1 Effect of positive and negative ions mode on detection

2.2 流動相的選擇

Agilent LC1200/6460MSD的電離模式是電噴霧電離，由于電噴霧電離是使物質在液滴狀態下電離，因此不同的流動相對被測物質的電離影響較大。LC/MS/MS常用的流動相有甲醇-水、乙腈-水、甲醇-甲酸水和乙腈-甲酸水等。本實驗分別采用以上3種流動相對100μg/kg的4種鄰苯二甲酸酯混合標準溶液進行測定，實驗結果見表2。由表2可知，甲醇-水、乙腈-水、甲醇-0.1%甲酸水和乙腈-0.1%甲酸水均能使DMP、DEP、BBP、DNOP完全分離。由于采用正離子掃描模式，故以甲醇-0.1%甲酸水和乙腈-0.1%甲酸水作為流動相時，4種被測物質的響應值較另2種流動相高；由于鄰苯二甲酸酯極性較弱，且乙腈在反相色譜中的洗脫能力比甲醇強，因此使用乙腈-0.1%甲酸水作流動相，色譜分析時間短，各目標物響應更高，故選擇乙腈-0.1%甲酸水為流動相。

表2 不同流動相對PAEs分離的影響Table 2 Effect of different mobile phase on separation of PAEs

2.3 離子源溫度的選擇

Agilent LC1200/6460MSD的離子源溫度范圍為300℃～350℃。在其他分析條件不變時，分別在離子源溫度300℃、320℃、350℃對DMP、DEP、BBP、DNOP進行測定，實驗結果見表3。由表3可知，離子源溫度在300℃和320℃時，DMP、DEP、BBP具有較大響應，但DNOP的響應較低，影響其檢出限；離子源溫度為350℃時，DMP、DEP、BBP的響應沒有離子源溫度在300℃和320℃時響應高，但DNOP的響應比離子源溫度在300℃和320℃時高，故離子源溫度選擇350℃。

表3 不同離子源溫度對PAEs檢測的影響Table 3 Effect of different ion source temperatures on detection of PAEs

2.4 碎裂電壓的優化

Agilent LC1200/6460MSD進行定量分析時，需對碎裂電壓進行優化，以使被分析物質的母離子在適宜的碎裂電壓下具有較大的響應值，實驗結果見表4。由表4可知，在60V碎裂電壓條件下，DMP母離子響應值最大；在60V碎裂電壓條件下，DEP的母離子響應值最大；在70V碎裂電壓條件下，BBP的母離子響應值最大；在90V碎裂電壓條件下，DNOP的母離子響應值最大。

表4 碎裂電壓實驗Table 4 Experiment of fragmenter voltage

2.5 碰撞能量的優化

對鄰苯二甲酸酯進行定量分析，不僅要優化碎裂電壓，而且還要優化碰撞能量，以獲得較大的子離子響應值，實驗方案見表5。在DMP的各子離子中，162和77的響應值最大，其對應的碰撞能量為10eV和35eV；在DEP的各子離子中，177和148的子離子響應值最大，其對應的碰撞能量為15eV和5eV；在BBP的各子離子中，148和91的子離子響應值最大，其對應的碰撞能量為6eV和20eV；在DNOP的各子離子中，261和149的子離子響應值最大，其對應的碰撞能量為3eV和20eV。

表5 碰撞能量實驗方案Table 5 Experimental plan of collision energy

2.6 儀器檢出限

根據信噪比按S/N等于3計算DMP、DEP、BBP、DNOP的檢出限，其檢出限分別為0.6μg/L、0.7μg/L、0.8μg/L、5.3μg/L。按照計算的檢出限，分別以0.2μg/L、0.5μg/L、1.0μg/L、3.0μg/L、5.0μg/L混合標準溶液對儀器檢出限進行驗證，DEP、DMP、BBP的儀器檢出限為0.5μg/L，DNOP的儀器檢出限為1.0μg/L。

2.7 方法檢出限

對濃度為100.0μg/kg的樣品進行測定，并根據S/N=3計算DMP、DEP、BBP、DNOP的檢出限，其檢出限分別為2.7μg/kg、2.3μg/kg、2.0μg/kg、35.0μg/kg。根據計算檢出限，分別以濃度為0.5μg/kg、1.0μg/kg、5.0μg/kg、35.0μg/kg的樣品對方法檢出限進行驗證。DMP、DEP、BBP的方法檢出限為1.0μg/kg、DNOP的方法檢出限為35.0μg/kg。

2.8 校正曲線

取50.0μg/L、100.0μg/L、200.0μg/L、300.0μg/L、400.0μg/L的DMP、DEP、BBP、DNOP的混合標準溶液，LC/MS/MS分析，外標法定量，以峰面積y對濃度x（μg/L）進行線性回歸，校正曲線見表6。由表6可知，4種鄰苯二甲酸酯的具有良好的線性關系，R2＞0.9985。

表6 PAEs校正曲線Table 6 The PAEs calibration curve

2.9 精密度

根據方法檢出限和標準曲線線性范圍，分別對濃度為50.0μg/kg和200.0μg/kg的樣品進行精密度實驗，每個濃度水平進行12次平行實驗，實驗結果見表7。由表7可知，4種鄰苯二甲酸酯的相對標準偏差均小于5%，表明本檢測方法的精密度好；濃度為200.0μg/kg比50.0μg/kg的相對標準偏差小，表明在線性范圍內，高濃度樣品的精密度比低濃度的好。

表7 方法精密度(n=12)Table 7 Precision of method measurement (n=12)

2.10 回收率

分別對加標濃度為50.0μg/kg、200.0μg/kg、400.0μg/kg的樣品進行加標回收率實驗，實驗結果見表8。由表8可知，對樣品進行了低、中、高不同水平的加標回收實驗，每個加標水平分別進行6次平行實驗，計算平均回收率和相對標準偏差。4種鄰苯二甲酸酯的加標回收率為91.42%～99.90%，相對標準偏差為2.4%～4.8%，均小于5%，說明本方法準確可靠。

表8 加標回收率實驗結果(n=6)Table 8 Experimental results of standard addition recoveries rate(n=6)

3 結論

本研究建立了LC/MS/MS測定塑料包裝材料中鄰苯二甲酸酯含量含量的檢測方法，將塑料包裝材料剪成3mm×3mm大小，置于液氮中，取出并將其粉碎，用30mL三氯甲烷在60℃索氏提取5h，過濾，并將濾液減壓濃縮至近干，乙腈定容至5mL，上機測試。在50.0μg/L～400.0μg/L范圍內具有良好的線性關系（R2＞0.9985），儀器檢出限為1.0μg/L，方法檢測限為35.0μg/kg；在加標回收率實驗中，4種鄰苯二甲酸酯的回收率為91.42%～99.90%；在方法精密度實驗中，4種鄰苯二甲酸酯的相對準偏差為2.6%～4.8%。

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