水及可樂中鄰苯二甲酸二(2-乙基)己酯的遷移規(guī)律

段麗麗，句榮輝，王 輝，孫玉清，汪長(zhǎng)鋼

(北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院食品與生物工程系，北京 102442)

作為一種常見的增塑劑，鄰苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)急性毒性不大，但其自身及代謝物干擾內(nèi)分泌及生殖系統(tǒng)，影響生殖機(jī)能，并可通過胎盤或者哺乳發(fā)生代際傳播[1-9]。研究表明，食物的溫度、油脂含量、pH、接觸的時(shí)間、包材的種類和厚度等將會(huì)造成各類包材中有害物質(zhì)遷移量的快速增加[10-11]。聚丙烯等塑料盛裝熱的液體食品時(shí)，DEHP的遷移量會(huì)隨pH的降低而增加，在酸性條件下pH從5.0降到3.0，其遷移率可從33.3±21.1 μg/L(受熱1min)升到159.8± 21.1μg/L(受熱5min)。隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，遷移量也增加[1]。本研究在前人對(duì)實(shí)驗(yàn)室模擬污染物的基礎(chǔ)上，研究市場(chǎng)中購(gòu)買的同一標(biāo)準(zhǔn)體積的瓶裝水、可樂樣品，去除包裝材料體積對(duì)DEHP遷移影響的條件下，模擬水和飲料在冰箱、溫箱、熱水、汽車環(huán)境下相近的溫度條件和儲(chǔ)存時(shí)間，設(shè)計(jì)不同溫度、不同時(shí)間，檢測(cè)DEHP含量，研究接近真實(shí)情況下DEHP的遷移水平，并模擬遷移曲線，以期了解其遷移規(guī)律，為預(yù)測(cè)、保存和使用塑料包裝食品風(fēng)險(xiǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1材料 PET瓶裝可樂(規(guī)格250mL)、PET瓶裝純凈水(規(guī)格250mL)、正己烷(分析純)。

1.1.2設(shè)備 渦旋儀(MixPlus，合肥艾本森公司)、超聲波振蕩器(YH-200DH，上海予皓科學(xué)儀器有限公司)、空氣恒溫振蕩器(HZ-9211K，常州諾基儀器有限公司)、氮吹儀(WD-12，杭州奧盛)、氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用(GCMS-QP2010島津)。

1.2 遷移規(guī)律模擬條件

將PET瓶裝可樂和純凈水于不同溫度、時(shí)間條件下儲(chǔ)存，監(jiān)測(cè)DEHP的遷移規(guī)律，每個(gè)采樣點(diǎn)設(shè)3個(gè)平行。

1.2.1短時(shí)間內(nèi)溫度對(duì)DEHP遷移的影響 將同一批次的可樂開啟30min后擰緊，再置于20、40、60、80℃水浴中加熱30min。同一批次市售瓶裝純凈水置于-20、0、20、30、40、50、60、70℃條件下30min，檢測(cè)不同溫度條件下DEHP向可樂和飲用水中遷移的情況。

1.2.2常溫下飲料樣品中DEHP隨貯藏時(shí)間遷移規(guī)律模擬 常溫、避光放置一定時(shí)間后，考察樣品在常溫儲(chǔ)存、不同儲(chǔ)存時(shí)間條件下，DEHP向樣品中溶出的規(guī)律。

1.3 樣品前處理

分別準(zhǔn)確稱取上述試樣5g(精確至0.000 1g)于25 mL具塞磨口離心管中，再準(zhǔn)確加入10mL正己烷，渦旋1min，劇烈振搖1min，超聲提取30min，1 000r/min離心5min，取上清液，重復(fù)提取1次。將兩次提取液混合在一起，在氮吹儀上氮吹提取液至近干(水浴40℃)。再向試管中加入2mL正己烷，于渦旋儀上渦旋1min，移取到進(jìn)樣小瓶中。進(jìn)行氣相色譜—質(zhì)譜檢測(cè)。

1.4 氣相色譜—質(zhì)譜檢測(cè)

DEHP的GC-MS檢測(cè)條件參照GB/T 21911-2008，并作適當(dāng)調(diào)整。處理后的樣品經(jīng)Rxi-5sil MS色譜柱(30mm×0.25mm，0.25μm)分離，載氣為氦氣，進(jìn)樣口溫度：250℃；進(jìn)樣模式為不分流進(jìn)樣；進(jìn)樣量為1μL；恒線速度33.0cm/sec模式；程序升溫：起始柱溫45℃，保留1min，以45℃/min速度升溫至130℃后，再以12℃/min速度升溫至180℃，再以7℃/min升溫至240℃后，再以12℃/min升溫至320℃，并保持4min；離子源溫度：220℃；接口溫度：250℃；數(shù)據(jù)采集模式為選擇離子模式(SIM)；檢測(cè)器電壓：調(diào)諧電壓+0.7KV；m/z掃描范圍：45～450amu。外標(biāo)法定性定量。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

選用OriginPro 8.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單邊方差分析。顯著性分析采用Tukey檢驗(yàn)，顯著性水平采用0.05。

2 結(jié)果與分析

對(duì)標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行SCAN模式掃描，然后對(duì)樣品峰進(jìn)行譜庫(kù)檢索，確定保留時(shí)間(RT)11.71min的峰為DEHP(圖1)，其離子碎片見圖2，根據(jù)GC-MS自帶的譜庫(kù)(wiley 2005)檢索發(fā)現(xiàn)樣品與Bis(2-ethylhexyl)phthalate的相似率90%，分子式：C24H38O4，分子量：390。DEHP參照品和水樣的DEHP總離子流圖見圖3。后續(xù)以m/z149進(jìn)行定量。以正己烷為空白樣品，其他提取步驟與樣品一致做樣品檢測(cè)限；以正己烷作為直接上機(jī)檢測(cè)3倍噪聲值為儀器檢測(cè)限，最低檢測(cè)限為11μg/L。將逐級(jí)稀釋的標(biāo)準(zhǔn)工作液分別進(jìn)樣以峰面積Y(mAU*S)和標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度C(μg/L)進(jìn)行線性擬合，在0.01～5 000μg/L范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)曲線線性回歸方程為y=6 963.32x+34 705.2，(R2=0.999 2)。

圖1 DEHP 的質(zhì)譜圖

2.1 飲料樣品不同溫度條件下DEHP的遷移規(guī)律

在相同條件下，采用水浴法控制溫度，0.5h后采樣，模擬不同溫度條件下DEHP向可樂飲料中遷移的情況?？蓸菲吭诓煌瑴囟认?，水浴同樣時(shí)間30min后，樣品中DEHP的濃度隨著溫度的升高，樣品中的DEHP遷移至可樂樣品的濃度逐漸升高，變化規(guī)律以O(shè)rigin pro8進(jìn)行多項(xiàng)式擬合曲線，符合公式y(tǒng)=0.011 25x3-0.102 61x2+5.889 17x-60.23。分別收集0、20、40、50℃條件下儲(chǔ)存30min的瓶裝水樣品，分別進(jìn)行提取GC-MS檢測(cè)，以研究短時(shí)間內(nèi)不同溫度條件下，PET瓶裝水中DEHP隨溫度遷移至樣品中的變化規(guī)律(圖3、圖4)。

圖2 DEHP標(biāo)準(zhǔn)品(100μg/L)和水樣的總離子色譜圖

圖3 0.5h內(nèi)可樂樣品中DEHP隨不同溫度下中的擬合曲線

圖4 市售瓶裝水中塑化劑DEHP隨溫度變化擬合曲線

隨著溫度的增高，在30min內(nèi)，PET瓶裝水中的DEHP的濃度變化遵循指數(shù)上升的關(guān)系：Y=14.14+6.65exp(X/20.53)(R2=0.993 5)，同時(shí)將PET瓶裝純凈水放到-20℃的冷凍冰柜中過夜(約24h)，發(fā)現(xiàn)DEHP含量驟然升高，含量達(dá)到133.99±3.85μg/kg，塑化劑殘留躍升的現(xiàn)象可能是隨著儲(chǔ)存時(shí)間的延長(zhǎng)，水溫降低到4℃以下，水的流變性變化和相變最終導(dǎo)致塑化劑殘留升高。

分別收集在20、40、60、80℃等4種條件下的4d內(nèi)的可樂樣品，分別進(jìn)行提取GC-MS檢測(cè)，以研究在不同儲(chǔ)存溫度條件下(模擬實(shí)際生活中超市室溫、保溫箱、熱水浴儲(chǔ)存飲料的溫度條件)，數(shù)天內(nèi)飲料中DEHP隨時(shí)間遷移至樣品中的變化規(guī)律。根據(jù)圖5，DEHP含量基本隨溫度升高保持在相應(yīng)高的含量水平，在4d內(nèi)其含量在同一溫度條件下變化不大，其變化規(guī)律用Origin擬合曲線復(fù)合多項(xiàng)式公式(R2=1)。分別是20℃為y=-0.40x3+2.86x2-4.91x+23.96，40℃變化曲線為y=-3.33x3+24.74x2-54.08x+57.71，60℃符合y=0.29x3-2.93x2+10.148x+55.80，80℃符合y=-1.58x3+9.59x2-10.40x+82.31。

圖5 不同溫度下可樂中DEHP變化擬合曲線

2.2 常溫下不同貯藏時(shí)間飲料中DEHP的遷移規(guī)律

在接近貨架期內(nèi)，儲(chǔ)存時(shí)間320d，研究樣品中DEHP的濃度隨著時(shí)間在常溫條件下的變化規(guī)律，樣品中的DEHP遷移至可樂樣品的濃度在2個(gè)月內(nèi)逐漸升高，隨后逐漸減少，至320d后濃度達(dá)到最低值，大約是常溫時(shí)DEHP初始濃度的一半，但總體殘留量不高(圖6)。變化規(guī)律以O(shè)rigin pro8進(jìn)行多項(xiàng)式擬合曲線，符合公式y(tǒng)=12.33+(2 097.52÷(101.54*sqrt(PI/2)))*exp(-2*((x-56.59)/101.54)2)。收集常溫條件下儲(chǔ)存480d的瓶裝純凈水樣品，分別進(jìn)行提取GC-MS檢測(cè)，以研究在常溫條件下，長(zhǎng)期儲(chǔ)存瓶裝水DEHP隨時(shí)間遷移至樣品中的變化規(guī)律(附表)。鑒于消費(fèi)者對(duì)瓶裝水的保質(zhì)期關(guān)注程度低，存在購(gòu)買大量瓶裝水儲(chǔ)存的可能，因此考察時(shí)間設(shè)置超出貨架期100d，以獲得長(zhǎng)期儲(chǔ)存瓶裝水塑化劑遷移水平。根據(jù)附表所得數(shù)據(jù)，在360d前，水中DEHP的濃度與儲(chǔ)存時(shí)間呈線性關(guān)系：Y=36.203+0.513*X (R2=0.981 1)；480d與360d的數(shù)據(jù)之間無顯著性差異(P>0.05)。在16個(gè)月的儲(chǔ)存周期中，PET瓶裝水中DEHP的濃度隨時(shí)間在常溫條件下是逐步升高的，從64μg/kg升至含量最高196μg/kg，但總體殘留量仍未超過國(guó)家限量標(biāo)準(zhǔn)(1.5mg/kg)。

圖6 室溫下可樂中DEHP變化擬合曲線

序號(hào)樣品存儲(chǔ)時(shí)間(d)DEHP含量(μg/kg)160.00 64.57±1.42290.00 81.04±1.19 3120.00 92.99±3.984150.00 118.52±1.635180.00 124.98±1.79 6200.00 142.55±1.52 7240.00 179.89±3.39 8360.00 193.30±3.909480.00 196.92±1.93

3 討論

根據(jù)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，市面上流通的PET瓶裝可樂和水飲料中均存在微量的DEHP，但無法判斷是PET塑料瓶身中的DEHP遷移進(jìn)可樂中的，還是生產(chǎn)過程中因生產(chǎn)環(huán)節(jié)上。飲料經(jīng)升溫后，可樂和水中的DEHP含量均有顯著增高，并隨溫度的上升而上升。說明PET瓶身中的DEHP會(huì)在不同條件下發(fā)生一定量的遷移，受溫度變化影響明顯，但遷移的量并不高。依據(jù)消費(fèi)者習(xí)慣，設(shè)置各個(gè)溫度，特別在夏天時(shí)，消費(fèi)者有飲用冰水習(xí)慣，因此遷移曲線設(shè)置了-20℃的溫度點(diǎn)，分別采樣測(cè)定，顯示隨著溫度的變化DEHP含量具有波動(dòng)，但仍在安全含量范圍內(nèi)。此外，水和可樂兩種樣品中DEHP含量隨存儲(chǔ)天數(shù)的逐漸累計(jì)，呈升高趨勢(shì)。在最短的存儲(chǔ)時(shí)間與最長(zhǎng)存儲(chǔ)的時(shí)間時(shí)含量變化約是3倍。飲用瓶裝水中的DEHP含量隨時(shí)間的變化遷移量逐漸升高，水介質(zhì)中塑料(PET)瓶裝水中DEHP的遷移有可能在長(zhǎng)期儲(chǔ)存中趨于穩(wěn)定?？梢娝芰掀垦b水存儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)會(huì)影響水中的DEHP的濃度，所以應(yīng)盡量選擇飲用生產(chǎn)日期臨近的塑料瓶裝飲用水。

Figge[12]研究了抗氧化劑從HDPE、PVC和PS向食用油和脂肪模擬劑的遷移，Chang等研究了抗養(yǎng)護(hù)劑BHT等在24～60℃的溫度條件下，向庚烷、水、乙醇/水溶液等的遷移采用FICK第二定律進(jìn)行預(yù)測(cè)，這些研究顯示食品的遷移可以預(yù)測(cè)。本研究在考慮同一包裝的可樂和瓶裝水的基礎(chǔ)上，排除了因接觸面積、長(zhǎng)度不同而對(duì)遷移量的影響，可以用來預(yù)測(cè)在相應(yīng)條件下DEHP的遷移量?？紤]到可樂中的pH條件及樣品中復(fù)雜的組分，溶出樣品會(huì)被重新被吸附、聚合[13]，還有可能與DEHP在長(zhǎng)期儲(chǔ)存中被其他物質(zhì)降解，需要進(jìn)一步檢驗(yàn)。研究表明，鄰苯二甲酸酯類化合物易溶于有機(jī)溶劑，而難溶于水，在水環(huán)境中傾向于向固體沉積物和生物體轉(zhuǎn)移，以吸附態(tài)附著在顆粒表面，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果與報(bào)道符合。本實(shí)驗(yàn)未設(shè)置高溫度更長(zhǎng)期如30～60d儲(chǔ)藏的含量變化，根據(jù)常溫下480d儲(chǔ)藏結(jié)果可以預(yù)計(jì)在較高溫度長(zhǎng)期儲(chǔ)藏條件下，從塑料包裝中向水中遷移的DEHP含量將會(huì)有較大變化，有可能達(dá)到或接近限量標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)歐盟委員會(huì)第10/2011號(hào)條例，擬與食物接觸的產(chǎn)品的具體遷移限制為DEHP食品模擬劑1.5mg/L，我國(guó)對(duì)DEHP的殘留限量標(biāo)準(zhǔn)也是1.5mg/L，在長(zhǎng)達(dá)480d的儲(chǔ)存期內(nèi)均未超過這個(gè)限量標(biāo)準(zhǔn)。雖然儲(chǔ)藏條件有劇烈變化，但是仍在低劑量水平波動(dòng)。相對(duì)于肉類等脂溶性食品其在儲(chǔ)存1d DEHP等鄰苯二甲酸酯類化合物即會(huì)超過限量標(biāo)準(zhǔn)[14]，水、可樂等相對(duì)遷移水平低，也相對(duì)安全?！?/p>