氣相色譜法檢測(cè)食品中10種磷酸酯類污染物

單婷婷,張敬波

(大連市檢驗(yàn)檢測(cè)認(rèn)證技術(shù)服務(wù)中心,遼寧 大連 116021)

磷酸酯類增塑劑是近年來(lái)興起的一類阻燃型增塑劑。隨著鹵系阻燃劑如多溴聯(lián)苯等的限制使用，有機(jī)磷酸酯增塑劑作為替代品，其生產(chǎn)和使用量有逐年增加的趨勢(shì)。作為添加型阻燃增塑劑，該類物質(zhì)已用于多種塑料制品中。磷酸酯類物質(zhì)能遷移到環(huán)境中引起污染，在國(guó)內(nèi)許多環(huán)境介質(zhì)如地表水和污泥中，都有檢出磷酸酯類物質(zhì)的相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道[1,2]。食品包裝中若含有此類增塑劑，難免會(huì)從包裝中遷移進(jìn)食品，造成食品的污染[3]。此外，如果農(nóng)用塑料膜中含有此類增塑劑也會(huì)對(duì)相關(guān)農(nóng)產(chǎn)品造成污染，長(zhǎng)期接觸或食用含有磷酸酯類物質(zhì)的食品會(huì)對(duì)健康造成損害。目前此類物質(zhì)檢測(cè)方法的報(bào)道主要涉及塑料制品、皮革、生物樣品、環(huán)境水和土壤等[4-11]，文獻(xiàn)采用的測(cè)定方法有氣相色譜-質(zhì)譜法[1,4,7,8,9,12]、液相色譜-質(zhì)譜法[10,13]和氣相色譜法[11]等。對(duì)于食品接觸材料中的磷酸酯類物質(zhì)遷移量的測(cè)定國(guó)內(nèi)已有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)方法[11]，但還沒有食品中此類物質(zhì)測(cè)定方法的標(biāo)準(zhǔn)。本文采用乙腈提取食品中的磷酸酯，提取液經(jīng)分散固相萃取法凈化，氣相色譜法測(cè)定，簡(jiǎn)單、快捷、靈敏度高且重現(xiàn)性較好。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器、試劑與材料

Agilent6890N氣相色譜儀，配火焰光度檢測(cè)器和自動(dòng)進(jìn)樣器(美國(guó)安捷倫公司)。

磷酸酯類標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：磷酸三乙酯(TEP)、磷酸三異丙酯(TiPP)、磷酸三丙酯(TnPP)、磷酸三異丁酯(TiBP)、磷酸三丁酯(TnBP)、磷酸三(2-氯乙基)酯(TCEP)、磷酸三(3-氯丙基)酯(TCPP)、磷酸三(2-乙基己基)酯(TEHP)、磷酸三苯酯(TPP)、磷酸三鄰甲苯酯(o-TCP)(純度均≥98.0%，德國(guó)Dr.Ehremstorfer公司)；乙腈(色譜純)；氯化鈉、無(wú)水硫酸鎂(分析純，使用前500oC灼燒4 h)；實(shí)驗(yàn)用水為超純水；PSA固相萃取填料(粒徑40～63 μm，艾杰爾公司)；陶瓷均質(zhì)子(逗點(diǎn)生物科技有限公司)；糧谷、蔬菜樣品(市售)。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

用乙腈分別將每種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)配制成1.0 mg·mL-1的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液。分別取10種標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液各0.1 mL混合，用乙腈定至10 mL，得到10 μg·mL-1的混合標(biāo)準(zhǔn)使用溶液。用乙腈將混合標(biāo)準(zhǔn)溶液逐級(jí)稀釋成0.01、0.02、0.05、0.10、0.20、0.50、1.00 μg·mL-1的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液系列。

1.3 樣品提取

蔬菜、水果：稱取粉碎并混合均勻的樣品10.00 g于40 mL聚丙烯(PP)螺紋口離心管中，加入10.00 mL乙腈混勻后加入預(yù)先混合的4 g硫酸鎂和1 g氯化鈉混合物、陶瓷均質(zhì)子，劇烈搖振1 min，超聲10 min，以4 000 r·min-1的速率離心2 min，取上清液2 mL加入預(yù)先裝有約60 mg無(wú)水硫酸鎂和40～60 mg PSA填料的玻璃離心管中，渦旋30 s后以4 000 r·min-1的速率離心1 min，經(jīng)過(guò)0.45 μm濾膜后用于氣相色譜測(cè)定。

糧谷：稱取粉碎并混合均勻的樣品10.00 g于40 mL聚丙烯(PP)螺紋口離心管中，加入10.00 mL乙腈混勻后加入10.00 mL乙腈飽和的氯化鈉飽和溶液和陶瓷均質(zhì)子，劇烈搖振2 min，以4 000 r·min-1的速率離心2 min，取上清液2 mL加入預(yù)先裝有約60 mg無(wú)水硫酸鎂和40～60 mg PSA填料的玻璃離心管中，渦旋30 s后以4 000 r·min-1的速率離心1 min，經(jīng)過(guò)0.45 μm濾膜后用于氣相色譜測(cè)定。

1.4 色譜條件

色譜柱：DB-1701彈性石英毛細(xì)管柱(30 m×0.53 mm×0.25 μm)；載氣為高純氮?dú)猓髁?.5 mL·min-1，恒流模式；尾吹氣為氮?dú)猓髁?0 mL·min-1；檢測(cè)器溫度：250 ℃；空氣流量為100 mL·min-1；氫氣流量75 mL·min-1，磷濾光片；進(jìn)樣口溫度：230 ℃；不分流進(jìn)樣，0.75 min后打開分流閥；進(jìn)樣量：1 μL；柱溫升溫程序：初始溫度50 ℃，以15 ℃·min-1的速率升至250 ℃，保持3 min；采用外標(biāo)法定量。

2 結(jié)果與討論

2.1 測(cè)定條件的選擇

相對(duì)于氣質(zhì)聯(lián)用儀和液質(zhì)聯(lián)用儀，氣相色譜儀的維護(hù)成本更低，對(duì)樣品的前處理要求也不高，但氣相色譜選擇性檢測(cè)器的靈敏度并不低于質(zhì)譜儀，故采用氣相色譜法測(cè)定。火焰光度檢測(cè)器(FPD)和氮磷檢測(cè)器(NPD)對(duì)磷酸酯類化合物均有較高的靈敏度，NPD對(duì)含氮的化合物也有響應(yīng)，采用配磷濾光片的FPD能獲得更高的靈敏度和更好的選擇性。

磷酸酯類物質(zhì)有較大的極性，采用極性較低的DB-1、DB-5等固定相時(shí)目標(biāo)物的峰形有拖尾現(xiàn)象；內(nèi)徑小的色譜柱雖柱效高，但不耐污染，選擇大口徑、極性中等的DB-1701色譜柱為分析柱。10種磷酸酯類增塑劑標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖如圖1。

1-TEP,2-TiPP,3-TnPP,4-TiBP,5-TnBP,6-TCPP,7-TCEP,8-TEHP,9-TPHP,10-o-TCP圖1 10種磷酸酯類增塑劑標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖

2.2 提取方法的選擇

目標(biāo)物易溶于極性的有機(jī)溶劑如乙醚、乙醇、丙酮、乙酸乙酯和乙腈等。若采用醇類溶劑，食品中的水分、淀粉和糖類等會(huì)被溶出，醇中的水分難以去除，糖類和鹽分會(huì)隨水分進(jìn)入提取液，造成儀器的嚴(yán)重污染，且用乙醇不能和果蔬樣品分離。乙醚、丙酮和乙酸乙酯對(duì)脂肪等非極性物質(zhì)的溶解性較好，用作提取劑能將食品中的脂肪全部提出，難以除去。中國(guó)許多農(nóng)藥殘留檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)方法多采用乙腈作為提取溶劑[14,15]，對(duì)中等極性物質(zhì)和極性物質(zhì)均有較高的提取效率。此外，脂肪在乙腈中的溶解性較差，乙腈易與水相分離且分離后體積損失少，乙腈中的水易除去，不用溶劑置換可以直接進(jìn)行色譜測(cè)定，故采用乙腈作為提取溶劑。

對(duì)于含水量較高的果蔬樣品，采用QuEChERS提取方法[16]，樣品先加入乙腈混勻后，加入氯化鈉、硫酸鎂和陶瓷均質(zhì)子后劇烈搖振使乙腈和樣品分層，加入前將氯化鈉和硫酸鎂進(jìn)行預(yù)混，減少硫酸鎂結(jié)塊，陶瓷均質(zhì)子在搖振時(shí)可將結(jié)塊的硫酸鎂打碎，搖勻后再超聲10 min以保證氯化鈉和硫酸鎂能充分溶解。

對(duì)于糧谷樣品，加入乙腈混勻后再加入飽和氯化鈉溶液和陶瓷均質(zhì)子，劇烈搖振，水的加入會(huì)提高乙腈對(duì)樣品的提取效果。若直接加水再進(jìn)行鹽析樣品會(huì)聚集成團(tuán)，不利于鹽的充分溶解，引起誤差。用乙腈飽和過(guò)的氯化鈉溶液還可減少水和樣品層對(duì)乙腈的溶解。用檢出磷酸三(2-氯乙基)酯(TCEP)的大米樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，比較加乙腈飽和的氯化鈉溶液對(duì)提取效果的影響，結(jié)果表明加入5 mL和10 mL的測(cè)定結(jié)果一致，均大于用乙腈直接提取。若加入水溶液的量較少，某些樣品如小麥粉會(huì)成團(tuán)而難以搖振分散，若加入過(guò)多則會(huì)造成極性較大的磷酸酯的溶解損失，綜合樣品的實(shí)際情況，最終將加入量定為10 mL。

2.3 凈化方法的選擇

對(duì)于含水量較高的果蔬樣品，采用QuEChERS方法中分散固相萃取法進(jìn)行凈化。可用PSA除去有機(jī)酸和極性大的色素，無(wú)水硫酸鎂除去水分。對(duì)于糧谷類樣品，國(guó)標(biāo)方法[15]凈化時(shí)還加入了C18填料，用乙腈配制0.1 μg·mL-1的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，取2 mL加入不同質(zhì)量的PSA或C18，考察目標(biāo)物的損失情況。結(jié)果表明：PSA不吸附10種目標(biāo)物，C18會(huì)造成磷酸三(2-乙基己基)酯(TEHP)的損失，對(duì)其他化合物無(wú)明顯影響。C18使用量對(duì)TEHP濃度的影響見表1。C18使用量增加，TEHP的損失增加。因此，分散固相萃取凈化時(shí)不能使用C18，提取液加入硫酸鎂和PSA渦旋凈化。

表1 C18使用量對(duì)TEHP濃度的影響(n=3)

2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線、檢出限和定量限

按1.4的色譜條件對(duì)1.2的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液進(jìn)行測(cè)定。以磷酸酯的濃度(μg·mL-1)為橫坐標(biāo)，峰面積為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。磷酸酯在 0.01～1.00 μg·mL-1范圍內(nèi)線性良好，其回歸方程和線性相關(guān)系數(shù)(r)見表2。用樣品基質(zhì)空白溶液將標(biāo)準(zhǔn)使用液逐級(jí)稀釋，以3倍信噪比確定方法檢出限(LOD)為0.007 mg·kg-1，以10倍信噪比確定方法定量限(LOQ)為0.02 mg·kg-1。

表2 磷酸酯類增塑劑回歸方程和相關(guān)系數(shù)

2.5 方法回收率和精密度

分別對(duì)葡萄、桃子、蘋果、芹菜、茄子、白菜、大米和小麥的空白樣品進(jìn)行添加回收實(shí)驗(yàn)，添加水平為0.02 mg·kg-1、0.1 mg·kg-1和0.5 mg·kg-1，每個(gè)水平平行測(cè)定6次，計(jì)算平均回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)。結(jié)果表明：樣品中磷酸酯平均回收率為88.4%～99.7%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為0.3%～4.8%。回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差見表3。

表3 磷酸酯類增塑劑在各基質(zhì)中的添加回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=6)

3 結(jié) 語(yǔ)

本研究將分散固相萃取技術(shù)與氣相色譜相結(jié)合，建立了食品中磷酸酯類污染物的檢測(cè)方法。采用分散固相萃取凈化技術(shù)，操作簡(jiǎn)便快捷、成本低廉；選擇大口徑的毛細(xì)管柱為分析柱能提高分析系統(tǒng)的耐污染性；利用對(duì)含磷化合物具有高選擇性的火焰光度檢測(cè)器進(jìn)行測(cè)定，靈敏度高，重復(fù)性好。方法適用于糧谷、水果、蔬菜等食品中磷酸酯類污染物的測(cè)定。