液相色譜－串聯質譜法同時測定食品包裝用復合膜袋中3種醇類物質遷移量

黃曉鋼，陳意光，劉德云，郭旭東，宋梓峰，熊小婷，謝文緘，李澤榮，凌光耀，饒 璞

（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）

復合膜具有良好的柔韌性、阻隔性和物理強度，且成本低，使用方便，印刷色彩艷麗，部分類型的產品具有很好的光澤和透明度，是一類十分重要的食品包裝材料。復合膜一般由基材、層合膠粘劑、阻隔材料、熱封材料、印刷材料等組成，生產工藝包括干法復合、擠出復合、無溶劑復合等，其中干法復合具有設備投資小、產品質量高、工藝簡單、可應用材料組合形式多等特點，應用更為廣泛。粘合劑的性能是干法復合生產復合膜的一大關鍵因素。目前復合膜材料中使用的粘合劑主要是溶劑型雙組分聚氨酯粘合劑，該類粘合劑的生產需經過合成聚酯多元醇、合成端羥基聚氨酯、合成端異氰酸酯基聚胺酯等化學反應[1－2]，涉及各種反應起始物、催化劑、溶劑等，如果原料質量或生產工藝控制不嚴格，可能導致有害物質殘留。

三羥甲基丙烷和1，6-己二醇是雙組分聚氨酯膠粘劑的起始反應物[3－4]，1，6-己二醇和四氫-2-呋喃甲醇是食品接觸材料及制品用粘合劑中允許使用的添加劑。上述3種醇類物質可能在復合膜袋用粘合劑的生產中使用，并殘留在產品中，進而威脅人體健康。我國標準GB 9685－2016中明確規定三羥甲基丙烷的特定遷移限量（SML）為6 mg/kg，1，6-己二醇的SML為0．05 mg/kg，四氫-2-呋喃甲醇的SML為不得檢出（檢出限0．01 mg/kg）[5]。因此，針對性建立食品包裝用復合膜袋中上述3種醇類物質遷移量的檢測方法極具必要性。對于上述3種醇類物質，目前報道的檢測研究較少，檢測方法主要為氣相色譜法和氣相色譜－質譜法[6－7]。由于食品接觸材料及制品中1，6-己二醇和四氫-2-呋喃甲醇的SML較低，采用氣相色譜法或氣相色譜?質譜法測定難以滿足標準限值的判定要求。液相色譜－串聯質譜法具有準確度和靈敏度高、選擇性好、適用性強等優點，在食品接觸材料及制品中可遷移有害物檢測中的應用十分廣泛[8－15]。本文建立了同時測定食品包裝用復合膜袋中三羥甲基丙烷、四氫-2-呋喃甲醇、1，6-己二醇3種醇類物質的液相色譜－串聯質譜測定方法，所建方法適用于水、4%（體積分數，下同）乙酸溶液、乙醇溶液（體積分數分別為10%、20%、50%、95%）和橄欖油等7種食品模擬物中上述3種醇類物質的測定，檢出限滿足標準限值的判定要求，可為GB 9685－2016的有效實施提供技術支持。

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）；BSA224S、CPA225D分析天平（瑞士Satorius公司，感量分別為0．1、0．01 mg）。

標準品：三羥甲基丙烷（純度98%，加拿大TRC公司），四氫-2-呋喃甲醇（純度98．8%，德國Dr Ehrenstorfer公司），1，6-己二醇（純度97．6%，德國CNW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

1.2.1 標準儲備溶液分別準確稱取適量各標準品（精確至0．01 mg），用甲醇配制成質量濃度約1 000 mg/L的單獨標準儲備溶液，于－20℃下保存。

1.2.2 標準中間溶液準確移取適量各單標儲備液，用10%甲醇溶液配制成質量濃度為1 mg/L的標準中間液，于4℃下保存。

1.2.3 水基、酒精類食品模擬物標準工作溶液準確移取適量標準中間溶液于10 mL容量瓶中，用10%甲醇配制成質量濃度分別為10、20、40、80、120μg/L的標準工作液。

1.2.4 酸性食品模擬物標準工作溶液準確移取適量標準中間溶液于10 mL容量瓶中，用4%乙酸配成質量濃度分別為10、20、40、80、120μg/L的標準工作液。

1.2.5 油基食品模擬物標準工作溶液分別稱取（2．00±0．01）g橄欖油于8個10 mL比色管中，依次加入0．00、0．02、0．04、0．08、0．16、0．24、0．32、0．40 mL標準中間溶液，渦旋混勻，得到含量分別為0、10、20、40、80、120、160、200μg/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、1．92、1．84、1．76、1．68、1．60 mL 10%甲醇溶液，渦旋混合5 min，以1 000 r/min離心5 min，取下層清液過0．22μm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[16]及GB 31604．1－2015[17]的要求進行遷移試驗，得到模擬液。模擬液置于4℃冰箱中避光保存，進行下一步處理前將其恢復至室溫。

1.3.2 模擬液前處理對于水、4%乙酸、10%乙醇模擬液，取約1 mL過0．22μm水性濾膜后待測；對于20%乙醇、50%乙醇、95%乙醇模擬液，取5 mL于10 mL比色管中，45℃氮吹至適宜體積（分別約為4．0、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0．22μm水性濾膜，待測；對于橄欖油模擬液，稱取（2．00±0．01）g樣品于比色管中，加入2 mL 10%甲醇，渦旋混合5 min，以10 000 r/min離心5 min，取水層約1 mL過0．22μm水性濾膜，待測。

1.4 實驗條件

1.4.1 色譜條件色譜柱：ACQUITY UPLCBEHC18（50 mm×2．1 mm，1．7μm）。流動相：0．01%甲酸溶液（A）－乙腈（B），梯度洗脫程序：0 min，5%B；0～2．0 min，5%～20%B；2．0～4．5 min，20%B；4．5～5．0 min，20%～90%B；5．0～8．0 min，90%B；8．0～8．1 min，90%～5%B；8．1～12．0 min，5%B。流速：0．25 mL/min；柱溫：室溫；進樣量：2μL。

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：4 500 V；鞘氣（N2）：80 Arb；輔助氣（N2）：20 Arb；吹掃氣（N2）：3 Arb；氣化溫度：280℃；離子傳輸管溫度：325℃；質譜參數見表1。

表1 化合物質譜參數Table 1 Mass spectral parameters of the analytes

2 結果與討論

2.1 前處理條件的優化

遷移試驗后，水基、酸性、醇類模擬液均為澄清溶液，直接過濾上機測試均未出現明顯基質干擾情況，因此擬對上述模擬液采用最簡單的直接過濾處理方式。結果顯示，水、4%乙酸、10%乙醇模擬物直接上機，3種化合物均可得到良好色譜峰，峰形尖銳對稱。但乙醇含量大于10%的醇類食品模擬物直接上機時，三羥甲基丙烷和四氫-2-呋喃甲醇的色譜峰均有展寬，峰形不對稱，對準確定量存在影響。考慮到四氫-2-呋喃甲醇的限值要求較低，采用稀釋的方式不易滿足要求。因此對于乙醇含量大于10%的醇類食品模擬物，通過氮吹后加水重新定容的方式，去除食品模擬物中的乙醇，以保持化合物色譜峰峰形尖銳對稱。對于橄欖油模擬液，結合上述實驗結果，考察了10%甲醇的提取效果，發現可得到理想的提取結果，因此采用10%甲醇溶液提取后測定。

為了進一步提高方法的簡便性，在滿足方法準確可靠性的前提下，盡量減少前處理（包括標準溶液配制）工作量，考察和評估了不同食品模擬物（水、4%乙酸、10%乙醇、10%甲醇）作為溶劑時對同一標準溶液響應值的影響。分別用上述4種溶劑配制質量濃度為60μg/L的標準溶液，每種標準溶液進樣4次，取平均值。3種醇類化合物的響應值和標準偏差（SD）見表2。結果顯示，采用水、10%乙醇、10%甲醇配制的三羥甲基丙烷標準溶液的響應值無明顯差別，采用4%乙酸配制的三羥甲基丙烷標準溶液的響應值顯著高于其他溶劑配制的標準溶液；不同溶劑配制的四氫-2-呋喃甲醇和1，6-己二醇標準溶液的響應值差別不明顯。因此，對于4%乙酸食品模擬物采用4%乙酸配制的標準工作溶液作為校準溶液；對于其他水基和醇類食品模擬物，統一采用10%甲醇配制的標準工作溶液作為校準溶液；對于橄欖油食品模擬物，考慮到不同品牌、批次的橄欖油存在的雜質可能不同，依然采用10%甲醇提取處理后的標準工作溶液作為校準溶液。

表2 化合物在不同定容液的響應和標準偏差（SD，n=4）Table 2 Reponses and standard deviations（SD，n=4）of the analytes in different solvents

2.2 色譜條件的優化

3種醇類化合物均屬于極性小分子化合物，在反相色譜柱上有一定保留。對比考察了Ulimate AQC18（50 mm × 2．1 mm，3 μm）、ACQUITY UPLC BEHC18（50 mm × 2．1 mm，1．7 μm）、ACQUITY UPLC HSST3（50 mm×2．1 mm，1．8μm）3種反相色譜柱的分離效果。結果顯示，目標物在3種色譜柱上均可實現良好分離，各化合物在Ulimate AQC18色譜柱上的保留時間與BEH C18色譜柱偏差小于0．1 min，在T3色譜柱上的保留時間比在BEHC18色譜柱上長0．1～0．3 min，3種色譜柱的分離效果相差不明顯。本方法選擇使用更普遍的BEHC18柱進行分析，并考察了甲醇和乙腈作為有機相的分離效果。結果顯示，采用甲醇和乙腈作為有機相均可實現良好分離，信噪比差別不明顯。在相同的有機相比例下，采用乙腈作為流動相時三羥甲基丙烷、四氫-2-呋喃甲醇、1，6-己二醇的保留時間分別為0．92、1．20、2．04 min，采用甲醇作為流動相時上述3種化合物的保留時間分別增加了0．3、0．7、1．6 min，1，6-己二醇的出峰時間達到3．6 min。為提高檢測效率，本方法采用乙腈作為有機相。對比考察了采用0．01%甲酸和純水作為水相時化合物的分離和響應效果，發現三羥甲基丙烷、四氫-2-呋喃甲醇、1，6-己二醇（質量濃度均為60μg/L）采用0．01%甲酸作為水相時的響應分別是純水的4．4、10．3、17．7倍。故本方法采用0．01%甲酸作為水相。

2.3 質譜條件的優化

在ESI+電離條件下分別對3種化合物進行母離子掃描，三羥甲基丙烷和1，6?己二醇可得到較高豐度的[M+H]+母離子，四氫-2-呋喃甲醇可得到較高豐度的[M－H2O+H]+母離子。再分別對母離子進行二級質譜分析，選擇豐度較高且質量數較大的兩對子離子對作為檢測離子對，并優化了碰撞電壓等質譜參數。此外，考察發現3種醇類化合物的最佳氣化溫度不同，其中四氫-2-呋喃甲醇在較低的氣體溫度下靈敏度更高，考慮到四氫-2-呋喃甲醇的標準要求限值較低，因此，選擇可獲得更高四氫-2-呋喃甲醇離子對響應值的氣化溫度和氣體流量等條件（見“1．4．2”所述）。在優化的質譜條件下，3種醇類化合物的色譜圖見圖1。

圖1 3種化合物的色譜圖Fig．1 Chromatograms of three analytes

2.4 線性范圍與檢出限

將按“1．2．3”～“1．2．5”配制的水基、酒精類、酸性、油基類食品模擬物標準工作溶液在“1．4”實驗條件下測定。以化合物的質量濃度（X）為橫坐標，相應峰面積（Y）為縱坐標，繪制標準曲線，各化合物的線性范圍、線性方程和相關系數（r）見表3。結果表明，3種化合物在一定質量濃度范圍內，相關系數（r）>0．999。在水基、酸性食品模擬物和酒精類食品模擬物中的檢出限（LOD，S/N≥3）可達4μg/L，定量下限（LOQ，S/N≥10）可達10μg/L；三羥甲基丙烷在油基食品模擬物中的LOD可達20μg/kg，LOQ可達40μg/kg，其他兩種化合物在油基食品模擬物中的LOD可達4μg/kg，LOQ可達10μg/kg。3種化合物在不同食品模擬物中的檢出限均低于GB 9685－2016中規定的限量值，方法可滿足檢測需求。

2.5 回收率與相對標準偏差

選取食品包裝用復合膜袋空白樣品，分別用水、4%乙酸、10%乙醇、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，分別向模擬液中添加低、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，每個加標濃度平行測定6次（見表4），測得3種醇類化合物的加標回收率為88．9%～116%，相對標準偏差（RSD）為0．70%～5．0%。方法的準確度及精密度可滿足3種醇類化合物遷移量的測定要求。

表4 3種化合物的回收率及相對標準偏差（n=6）Table 4 Recoveries and RSDs of three analytes（n=6）

2.6 實際樣品檢測

采用本方法對11份食品包裝用復合膜袋樣品進行測試。結果顯示，兩份樣品中檢出三羥甲基丙烷，遷移量為0．023～0．124 mg/kg，其中采用4%乙酸在60℃下浸泡10 d后的檢測結果分別為 0．082、0．124 mg/kg，采用95%乙醇在60℃下浸泡10 d后的檢測結果分別為0．023、0．051 mg/kg。另外兩種化合物均未檢出。圖2為其中1份陽性樣品的4%乙酸模擬液的色譜圖。

圖2 陽性樣品4%乙酸模擬液中三羥甲基丙烷的MRM色譜圖Fig．2 MRM chromatograms of trimethylolpropane in 4% HAc simulat?ed solution of a positive sample

3 結 論

本文建立了一種同時測定食品包裝用復合膜袋中三羥甲基丙烷、四氫-2-呋喃甲醇和1，6-己二醇三種醇類物質遷移量的液相色譜－串聯質譜分析方法。3種物質在水基、酸性食品模擬物和酒精類食品模擬物的檢出限可達4μg/L，在油基食品模擬物中的檢出限可達4μg/kg或20μg/kg，均低于相關標準的限值要求。此外，方法基本覆蓋了標準規定的食品模擬物類型，具有較強適用性，可滿足食品包裝用復合膜袋中3種醇類化合物的檢測需求。