超高效液相色譜-串聯質譜法同時測定食品接觸材料及制品中9種抗氧化劑遷移量

董 犇，黎梓城，汪龍飛，鮑 蕾，陳燕芬，鐘懷寧，李 丹*，鄭建國

(1.廣州海關技術中心，廣東 廣州 510623；2.雀巢(中國)食品安全研究院，北京 100015)

塑料類食品接觸材料在近幾十年來得到十分廣泛的應用[1]。塑料制品在生產和實際使用過程中易發生氧化，而抗氧化劑能有效地延遲塑料制品的氧化，因而被廣泛地加入到各種塑料制品中[2-3]。塑料類食品接觸材料中的抗氧化劑及其分解產物可能會遷移到所包裝的食品中。有研究表明部分抗氧化劑有毒有害，長期攝入將對機體的生殖系統、神經系統、免疫系統等產生影響[4]，如酚類抗氧化劑具有弱雌激素效應，即使在攝入量很低的情況下，也可能會給人體健康帶來危害[5]。我國國標GB 9685-2016和歐盟指令(EU)NO10/2011均列出了塑料制品中可能遷移的化合物，且對其向食品或食品模擬物中的特定遷移量均有嚴格規定[6]。

塑料類食品接觸材料中使用的抗氧化劑種類較多，對其特定遷移量的測定已有文獻報道[3-4,7-9]。目前塑料類食品接觸材料中抗氧化劑的測定方法主要有液相色譜法[10-13]、氣相色譜-質譜法[14-16]、液相色譜-串聯質譜法[17-19]等，并采用不同的實驗條件和測試方法對其遷移水平進行了研究[20]。在上述方法中，一些方法考察了抗氧化劑向一種食品模擬物的遷移情況，但僅有少量方法依據指令85/572/EEC考察了向幾種食品模擬物的遷移情況[13]。此外，上述方法中，或檢測抗氧化劑種類較少，或檢測時間較長，均不能滿足歐盟指令(EU)NO10/2011的要求。因此，亟需建立一種簡單高效、選擇性好、準確度高并能同時測定塑料食品接觸材料中多種抗氧化劑遷移量的檢測方法。

超高效液相色譜-串聯質譜法(UPLC-MS/MS)不僅具有高效液相色譜的準確度高、分離效果好、復雜樣品分離能力強等優點，同時還具有選擇性好、檢出限低和能夠提供分子量及結構信息等優點。本文采用UPLC-MS/MS法，對塑料食品包裝材料中抗氧化劑2246、抗氧化劑264、叔丁基-4-羥基苯甲醚、2,2′-亞甲基雙-(4-叔丁基-4-乙基苯酚)、2,4-二叔丁基苯酚、4,4′-硫代雙(6-叔丁基間甲基甲酚)、抗氧化劑1076、抗氧化劑1010和抗氧化劑168共9種抗氧化劑(如圖1所示)在水、4%乙酸、10%乙醇、20%乙醇、50%乙醇、95%乙醇和異辛烷等7種常見食品模擬物中的遷移量進行了研究。建立的方法具有快速靈敏、檢出限低、選擇性好等優點，具有十分廣泛的應用前景。

圖1 9種抗氧化劑的化學結構式

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Agilent 1290-6460 液相色譜-三重四極桿質譜儀(美國安捷倫公司)，ZORBAX Eclipse XDB-C18液相色譜柱(50 mm×2.1 mm×1.8 μm)?？寡趸瘎藴饰镔|:抗氧化劑2246、抗氧化劑264、叔丁基-4-羥基苯甲醚、2,2′-亞甲基雙-(4-叔丁基-4-乙基苯酚)、2,4-二叔丁基苯酚購自CMW公司;4,4′-硫代雙(6-叔丁基間甲基甲酚)、抗氧化劑1076、抗氧化劑1010和抗氧化劑168購自 Dr.Ehrenstorfer 公司。乙酸、乙醇、異辛烷、甲醇、氨水(HPLC級，Fisher公司)。實驗用水均為蒸餾水。

1.2 標準溶液的配制

1.2.1 標準儲備溶液與標準中間溶液9種抗氧化劑標準品用甲醇配制成質量濃度為1 000 mg/L的單標儲備溶液。再用甲醇稀釋成質量濃度為10 mg/L的上述9種抗氧化劑混合標準中間溶液。

1.2.2 水基、酸性食品、酒精類食品模擬物標準工作溶液分別準確吸取9種抗氧化劑標準中間溶液0、0.3、0.5、1、3、6 mL于10 mL容量瓶中，用10%乙醇(體積分數，下同)定容，得到9種抗氧化劑的質量濃度分別為0、0.3、0.5、1、3、6 mg/L的標準工作溶液。采用同樣方式，分別用4%乙酸、10%乙醇、20%乙醇、50%乙醇食品模擬物及替代化學溶劑95%乙醇配制同樣質量濃度系列的9種抗氧化劑標準工作溶液。取1 mL溶液，過0.22 μm濾膜，供儀器測定。

1.2.3 異辛烷標準工作溶液分別準確吸取9種抗氧化劑標準中間溶液0、0.3、0.5、1、3、6 mL于10 mL容量瓶中，用異辛烷定容，得到9種抗氧化劑的質量濃度分別為0、0.3、0.5、1、3、6 mg/L的標準工作溶液。移取2 mL異辛烷溶液至試管中，于40 ℃條件下氮吹至近干，加2 mL甲醇定容，過0.22 μm濾膜，供儀器測定。

1.2.4 遷移實驗根據樣品實際接觸食品類型選用水、4%(體積分數，下同)乙酸、10%乙醇、20%乙醇、50%乙醇、95%乙醇和異辛烷作為食品模擬物，按照GB 31604.1-2015進行遷移實驗[21]。

1.3 浸泡液的處理

對于水基、酸性食品、酒精類食品模擬物：準確量取遷移實驗中得到的水基、酸性食品、酒精類食品模擬物約1 mL，過0.2 μm 濾膜后定容、待測，平行制樣2份。

對于異辛烷浸泡液：準確量取遷移實驗中得到的異辛烷浸泡液2 mL于試管中，將溶液于40 ℃條件下氮吹至近干，加2 mL甲醇定容，用注射器吸取下層水溶液，過0.22 μm 濾膜后定容、待測。平行制樣2份。

1.4 UPLC-MS/MS條件

高效液相色譜條件：ZORBAX Eclipse XDB-C18色譜柱(50 mm×2.1 mm×1.8 μm);柱溫:35 ℃;流速:0.6 mL/min;進樣量:10 μL，流動相:甲醇-1 mmol/L氟化銨(75∶25，體積比)。

質譜條件：電噴霧離子源(ESI)，正負離子模式，多反應監測(MRM)。霧化氣壓力:275.8 kPa，噴霧電壓:500 V，毛細管電壓:4 000 V，氣流速度:10 L/min，氣流溫度:350 ℃，鞘氣(N2)流速:11 L/min，鞘溫度:300 ℃。

2 結果與討論

2.1 定性、定量方式的選擇

MRM方式具有靈敏度高、選擇性好和抗干擾能力強等優點。在實驗過程中，通過全掃描方式(SCAN)得到總離子流圖(TIC)，選擇豐度相對較高、分子質量較大的碎片離子(表1)，并針對目標物質選擇質譜多反應監測對9種抗氧化劑進行準確分析。

由于待測目標物中同時存在酚類和酯類，而酚類化合物容易在ESI-電離方式下得到較高豐度的[M-H]-母離子，酯類化合物在ESI+電離方式下可獲得較高豐度的[M+H]+母離子。因此離子化方式需在正、負離子模式下同時進行。

表1 9種抗氧化劑優化后的保留時間、母離子、子離子、碰撞能量和掃描模式

2.2 流動相的選擇

LC-MS/MS法常用的流動相為甲醇-水或乙腈-水體系。由于需要同時進行正、負離子模式的電離，通過查閱相關標準和參考文獻[11-12]，發現對于抗氧化劑的檢測，大多以甲醇體系為主，因此本方法有機相選擇甲醇。對于水相，實驗分別選擇0.02%氨水、5 mmol/L乙酸銨和1 mmol/L氟化銨進行測試，經比較得到所有的抗氧化劑在1 mmol/L氟化銨中的信號最佳。因此實驗最終選定1 mmol/L氟化銨和甲醇為流動相。

圖2 不同C18色譜柱對9種抗氧化劑的分離色譜圖

2.3 色譜柱的選擇

已有文獻多采用C18類型的色譜柱進行抗氧化劑分離[12-13]。因此，本文重點考察了9種抗氧化劑在C18柱上的分離效果。分別比較了型號為50 mm×2.1 mm×1.8 μm和150 mm×3 mm×2.7 μm的C18色譜柱。結果表明，9種抗氧化劑在2種色譜柱均有較好的分離，但由于抗氧化劑1010、抗氧化劑1076和抗氧化劑168具有長碳鏈的酯類物質，采用長色譜柱的分離時間較長。因此，最終選50 mm×2.1 mm×1.8 μm的C18色譜柱，既節約了時間，也可獲得很好的分離效果。

2.4 線性范圍、檢出限及定量下限

將不同食品模擬物中的9種抗氧化劑系列標準工作溶液，按照已優化的儀器條件進行測定，每個濃度進行兩次進樣，取其平均值進行計算。以峰面積(Y)對9種抗氧化劑的質量濃度(X，mg/L)繪制標準工作曲線。在優化實驗條件下，9種抗氧化劑在0.3～6 mg/L質量濃度范圍內與響應值均呈良好的線性關系，相關系數(r)為0.997～0.999。方法具有較寬的線性范圍，能很好地滿足測試工作的需要。選取未檢出抗氧劑的塑料樣品為空白試樣進行遷移試驗，取浸泡液進行不同濃度(低于限量)的加標，計算目標峰的S/N值，并進行實際實驗驗證。依據信噪比S/N≥3確定檢出限，信噪比S/N≥10確定定量下限。通過計算得知，當質量濃度為0.1 mg/L時，對應的S/N≥3；當質量濃度為0.3 mg/L時，對應的S/N≥10，計算結果均滿足檢測要求。因此本方法中各抗氧劑的檢出限均為0.1 mg/L，并且0.3 mg/L的標準曲線最低非0濃度點恰好為本方法的定量下限濃度。

2.5 回收率與相對標準偏差

在待測樣品的遷移測試過程中，7種不同的食品模擬物(水、4%乙酸、10%乙醇、20%乙醇、50%乙醇、95%乙醇和異辛烷)采用實際塑料樣品加標的方式進行抗氧化劑的精密度和準確度實驗。分別在經不同空白樣品浸泡的食品模擬物中添加3個不同水平的抗氧化劑，其中抗氧化劑168、抗氧化劑1076、抗氧化劑1010、叔丁基-4-羥基苯甲醚和2,4-二叔丁基苯酚的質量濃度為0.3、1.0、6.0 mg/L；抗氧化劑264的質量濃度為0.3、3.0、6.0 mg/L；抗氧化劑2246和2,2′-亞甲基雙-(4-叔丁基-4-乙基苯酚)的加標質量濃度為0.3、1.5、3.0 mg/L；4,4′-硫代雙(6-叔丁基間甲基甲酚)的質量濃度為0.3、0.48、0.96 mg/L。每個加標水平單獨測定6次。其中5種食品模擬物中的回收率和相對標準偏差見表2。結果表明，9種抗氧化劑的加標回收率為93.9%～106%，相對標準偏差(RSD)為0.80%～9.3%(遠低于20%)，表明本方法具有較好的準確度和精密度，符合方法要求。

2.6 實際樣品的測試

對10款市售復合塑料食品包裝樣品進行測試。結果表明，6款樣品在使用95%乙醇作食品模擬物時，抗氧化劑1076的遷移量為1.3～3.3 mg/kg，抗氧化劑168的遷移量為0.12～0.54 mg/kg，圖3為其中2種陽性樣品的色譜圖。對于水、4%乙酸、10%乙醇、20%乙醇和50%乙醇的食品模擬物分別進行遷移試驗，9種抗氧化劑均未檢出。以上結果可能是由于帶羥基的抗氧化劑在95%乙醇溶液中的溶解性更好的緣故。

表2 9種抗氧化劑在不同食品模擬物中的回收率及相對標準偏差

圖3 兩種陽性復合塑料食品包裝樣品的色譜圖

3 結 論

本文采用UPLC-MS/MS建立了塑料食品接觸材料中9種抗氧化劑的檢測方法。9種抗氧化劑在0.3～6 mg/L范圍內線性關系良好，檢出限均為 0.1 mg/L,加標回收率為93.9%～106%，RSD為0.80%～9.3%。研究結果表明該方法具有靈敏度和準確度高、操作簡單、抗干擾能力強等優點，能夠滿足塑料食品接觸材料中9種抗氧化劑遷移量的日常檢測需求。