液相色譜－串聯質譜法測定食品接觸材料及制品中新戊二醇遷移量

李澤榮，郭旭東，凌光耀，陳意光，熊小婷，李 露，郭培春，劉德云，吳曉純，謝文緘，黃曉鋼

（廣州質量監督檢測研究院，國家包裝產品質量監督檢驗中心（廣州），廣東 廣州511447）

新戊二醇（又名2，2-二甲基-1，3-丙二醇，簡稱NPG），是一種無色無味的結晶或結晶性固體，具有吸濕性，易溶于水以及低級醇、低級酮、醚、芳烴化合物等，不易溶于脂肪烴和脂肪族烴［1］。NPG的分子結構中在對稱位置有2個伯醇羥基，因此具有良好的反應性能，其中心碳原子上連接4個碳原子而無α氫原子的特點，使其衍生產品具有良好的耐水、耐熱和耐光性能［2－3］。目前，NPG主要用于生產不飽和聚酯樹脂、飽和聚酯樹脂、醇酸樹脂、聚氨酯和聚合物增塑劑等，此外在醫藥、農藥生產等領域也有重要用途［4－8］。然而，NPG具有一定毒性，人體一旦攝入過量會對健康造成危害，如可能對中樞神經系統產生刺激性，引起嘔吐、疲倦、昏睡、呼吸困難、震顫等癥狀，此外也可能引起腎臟充血和出血、肝臟脂肪病變、閉尿、支氣管炎和肺炎等癥狀，嚴重者甚至導致死亡。

在食品接觸材料及制品領域，NPG主要用于塑料材料及制品、涂料、涂層以及粘合劑的生產中。如果原料、配方、生產工藝等生產要素的質量控制不嚴，NPG可能殘留在產品中，并遷移進入食品，進而影響人體健康和安全。因其潛在危害性，歐盟和我國食品接觸材料及制品的相關法規和標準中均對其限量做出了明確規定。歐盟法規（EU）No.10/2011［9］和我國標準GB 9685－2016《食品安全國家標準食品接觸材料及制品用添加劑使用標準》［10］中均明確規定NPG的特定遷移限量（SML）為0.05 mg/kg。

目前，針對NPG的檢測研究主要集中于反應體系和原料中NPG的含量和純度分析方面，主要有氣相色譜法、差示掃描量熱法和化學分析方法［11－15］。近年來，隨著GB 9685－2016等食品接觸材料及制品相關食品安全國家標準的實施，相關風險物質的遷移量檢測研究報道越來越多［16－18］，為該類產品的質量控制提供了技術支持，同時也為相關檢測方法標準的制訂提供了數據支持和方法參考。相關法規和標準對于食品接觸材料及制品中的NPG遷移量雖有限量要求，但尚無相應的檢測方法標準，也尚未見相關檢測研究報道。因此，針對食品接觸材料及制品中的NPG遷移量開展檢測方法研究具有重要意義。本文建立了食品接觸材料及制品中NPG遷移量的液相色譜－串聯質譜測定方法，所建方法包括水、4%（體積分數）乙酸、乙醇溶液（體積分數分別為10%、20%、50%、95%）和橄欖油等食品模擬物，檢出限滿足歐盟和我國相關法規與標準的限量要求。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

TSQ Quantiva高效液相色譜－串聯質譜儀（美國Thermo Fisher公司）；Milli－Q超純水器（美國Millipore公司），分析天平（感量為0.1、0.01 mg）。

新戊二醇標準品（CAS No.126－30－7，純度98%，美國Panphy公司）；甲醇、乙腈、乙醇（色譜純，美國Spectrum公司）；甲酸（色譜純，上海安譜實驗科技股份有限公司）；乙酸（分析純，廣州化學試劑廠）；橄欖油（分析純，上海麥克林生化科技有限公司）；實驗用水為超純水。

1.2 標準溶液的配制

準確稱取適量NPG標準品（精確至0.01 mg），用甲醇配制成質量濃度約為1 000 mg/L的標準儲備溶液，于-20℃下保存。

1.2.1水基、酸性、乙醇類模擬物工作溶液的制備準確移取適量標準儲備溶液于100 mL容量瓶中，用水配制成質量濃度為1 mg/L的標準中間溶液，于4℃下保存。使用時以10%乙醇溶液稀釋成質量濃度分別為10、20、50、80、100 μg/L的標準工作溶液。

1.2.2 油基模擬物工作溶液的制備準確移取適量標準儲備液于100 mL容量瓶中，用10%乙醇溶液配制成質量濃度為1 mg/L的標準中間溶液，于4℃下保存。

分別稱取（2.00±0.01）g橄欖油于6個10 mL比色管中，依次加入0.000、0.020、0.040、0.100、0.160、0.200 mL標準中間溶液，渦旋混勻，得到含量分別為0、10、20、50、80、100 μg/kg的標準工作溶液。分別在上述比色管中加入2.00、1.98、1.96、1.90、1.84、1.80 mL 10%乙醇溶液，渦旋混合5 min，以1 000 r/min離心5 min，取下層清液過0.22 μm水性濾膜后待測。

1.3 樣品前處理

1.3.1 遷移試驗按照GB 5009.156－2016［19］及GB 31604.1－2015［20］的要求，對樣品進行遷移試驗，遷移液置于4℃冰箱中避光保存。進行下一步處理前先將遷移液恢復至室溫。

1.3.2 遷移液前處理對于水、4%乙酸、10%乙醇遷移液，取約1 mL過0.22 μm水性濾膜后待測；對于20%乙醇、50%乙醇、95%乙醇遷移液，取5.0 mL于10 mL比色管中，45℃氮吹濃縮至體積分別約為4、2.5、0.5 mL，放至室溫后用水重新定容至5 mL，渦旋混勻后取約1 mL過0.22 μm水性濾膜，待測；對于橄欖油遷移液，稱?。?.00±0.01）g（精確至0.01 g）樣品于比色管中，加入2 mL 10%乙醇溶液，渦旋混合5 min，以10 000 r/min離心5 min，取水層約1 mL過0.22 μm水性濾膜，待測。

1.4 實驗條件

1.4.1 色譜條件色譜柱：ACQUITY UPLC?BEH C18柱（50 mm×2.1 mm，1.7 μm）。流動相：0.01%甲酸溶液（A）－乙腈（B），梯度洗脫：0～1.5 min，8%B；1.5～1.6 min，8%～90%B；1.6～5.0 min，90%B；5.0～5.1 min，90%～8%B；5.1～9.0 min，8%B。流速：0.25 mL/min；柱溫：室溫；進樣量：5 μL。

1.4.2 質譜條件離子源：電噴霧離子源（ESI）；掃描模式：正離子模式；檢測模式：多反應監測（MRM）；噴霧電壓：4 000 V；鞘氣（N2）：40 Arb；輔助氣（N2）：25 Arb；吹掃氣（N2）：3 Arb；氣化溫度：350℃；離子傳輸管溫度：350℃；質譜參數如下：保留時間為1.12 min，定量離子對為m/z105＞45.1，定性離子對為m/z87＞45.1，對應的碰撞能量分別為16、10 eV，透鏡電壓均為30 V。

2 結果與討論

2.1 色譜柱的選擇

NPG屬于強極性小分子化合物，因此選擇反相色譜柱作為分析柱?？疾炝丝杉嫒?00%水性流動相的Accucore AQ（50 mm×2.1 mm，2.6 μm）和ACQUITY UPLC HSS T3（50 mm×2.1 mm，1.8 μm）色譜柱，以及應用范圍較廣的ACQUITY UPLC?BEH C18（2.1 μm×50 mm，1.7 μm）3種不同類型色譜柱對NPG的分離效果（見圖1）。結果顯示，NPG在Accucore AQ柱上的保留較弱，易受到雜質干擾；在HSS T3和BEH C18柱上均可獲得較好的保留?？紤]到C18柱在日常檢測中使用較廣泛，本文選擇BEH C18作為色譜分析柱。

圖1 NPG在3種色譜柱上的色譜圖Fig.1 Chromatograms of NPG on three different columns

2.2 流動相的選擇

對比考察了甲酸溶液－乙腈、甲酸溶液－甲醇作為流動相對NPG色譜分離效果和質譜響應的影響。結果顯示，采用甲酸溶液－甲醇作為流動相時，NPG的基線較高，而采用甲酸溶液－乙腈作為流動相可獲得較好的保留，且基線較低，因此選擇甲酸溶液－乙腈作為流動相。進一步對比了甲酸溶液－乙腈流動相中甲酸含量分別為0.005%、0.01%、0.1%時的影響，結果顯示，采用0.01%甲酸溶液時NPG的響應最高。因此最終選擇0.01%甲酸溶液－乙腈作為流動相。

2.3 前處理條件的選擇

采用水、4%乙酸和10%乙醇進行遷移試驗后的遷移液較澄清，無明顯基質效應，過濾后可直接測定。采用20%乙醇、50%乙醇、95%乙醇進行遷移試驗后的遷移液也較澄清，但直接測定會產生溶劑效應，且乙醇濃度越高，溶劑效應越明顯，因此，本研究采用氮吹方式去除大部分乙醇后，重新用水定容，以降低溶劑效應。橄欖油遷移液采用10%乙醇提取1次即可得到理想的提取回收率，且基質效應小，可滿足分析要求。

2.4 質譜條件的優化

NPG是具有典型新戊基結構的二元醇，易得到H形成［M+H］+的母離子（m/z105），因此選擇在電噴霧源正離子模式下進行分析。進行一級質譜掃描時發現，除了m/z105的峰外，m/z87的峰響應強度也很大，可能原因為［M+H］+在源內發生裂解，產生了脫去1個水分子的離子，即［M+H-H2O］+（m/z87）。對m/z105和m/z87的母離子進行二級質譜分析，結果顯示，兩個母離子均只有m/z45.1的子離子可得到較好的響應強度，因此選擇m/z105＞45.1和m/z87＞45.1作為監測離子對，其中m/z105＞45.1作為定量離子對。對監測離子對的碰撞電壓等質譜參數進行進一步優化，優化后NPG的多反應監測色譜圖見圖2。

圖2 NPG的多反應監測色譜圖Fig.2 Multiple reaction monitoring chromatograms of NPG

2.5 方法的線性范圍與檢出限

分別取“1.2.1”和“1.2.2”配制的工作溶液，在“1.4”實驗條件下測定。以NPG的質量濃度（x）為橫坐標，相應峰面積（y）為縱坐標，繪制標準曲線，得到NPG的線性范圍、線性方程和相關系數。結果表明，對于水基、酸性、乙醇類模擬物，NPG在10～100 μg/L質量濃度范圍內線性關系良好，線性方程為y=3 823x+5 359，相關系數為0.999 7，檢出限（LOD，S/N≥3）可達5 μg/L，定量下限（LOQ，S/N≥10）可達10 μg/L；對于油基食品模擬物，NPG在10～100 μg/kg范圍內線性關系良好，線性方程為y=3 896x-2 667，相關系數為0.999 9，LOD為5 μg/kg，LOQ為10 μg/kg（由于工作溶液制備方式不同，采用的濃度單位與其他模擬物不同）。NPG在不同食品模擬物中的檢出限和定量下限均低于相關法規和標準中規定的限量值，可滿足檢測需求。

2.6 方法精密度及回收率

選取塑料、涂層、橡膠3種典型食品接觸材料及制品的空白樣品，分別用水、4%乙酸（AcOH）、10%乙醇（EtOH）、20%乙醇、50%乙醇、95%乙醇和橄欖油作為食品模擬物，按照“1.3.1”進行遷移試驗，分別向遷移液中添加低、中、高3個濃度水平的標準溶液，按“1.3.2”進行前處理后測定，每個添加濃度平行測定6次（見表1）。結果顯示，在3個加標水平下，NPG的加標回收率為92.8%～117%，相對標準偏差（RSD）為0.90%～8.6%，可滿足NPG遷移量的測定要求。

表1 NPG的回收率及相對標準偏差（n=6）Table 1 Recoveries and RSDs of NPG（n=6）

2.7 實際樣品檢測

本文采用建立的方法對30份不同材質的食品接觸材料樣品進行測定，樣品類型包括塑料食品包裝、有內涂層的食品金屬罐、橡膠制品等。檢測結果顯示，30份樣品中均未檢出NPG。

3 結論

本文建立了一種食品接觸材料及制品中NPG遷移量的液相色譜－串聯質譜分析方法。所建方法操作簡單易行，基本包括了相關標準涉及的食品模擬物類型，檢出限低于法規和標準中NPG的特定遷移限量，具有較強的適用性，可為相關產品質量監控提供科學依據和技術支持。