同位素內標-氣相色譜-質譜聯用法測定食品接觸材料中的有機磷酸酯

潘 城， 黃永輝， 吳 凌， 林茂發， 胡朝陽， 黃何何

(福建省產品質量檢驗研究院，福建福州 350002)

有機磷酸酯(organophosphate esters，OPEs)是一類由不同烴類取代基取代磷酸分子上氫所形成的磷酸酯類化合物，在工業品和食品接觸材料中常作為阻燃劑和增塑劑[1]。目前在世界各國飲用水、河流、生活污水中都可以檢測到它們的存在，其濃度范圍從幾十到幾千ng/L。由于該類阻燃劑通常是以物理添加方式添加到材料中，而非以較穩定的共價鍵結合，從而很容易釋放到環境中[2]。同時，它們可通過食品接觸材料(紙、塑料)以及表面涂層遷移進入到食品當中，對人體健康構成極大的潛在威脅。

目前，有機磷酸酯檢測方法主要有氣相色譜-質譜法(GC-MS)[3 - 5]、氣相色譜-串聯質譜法(GC-MS/MS)[6，7]、高效液相色譜-質譜聯用法(HPLC-MS/MS)[8 - 10]等。研究主要集中于紡織品、環境樣品、電子電器產品、食品等方面，食品接觸材料中有機磷酸酯研究報道較少。同位素內標技術在有機磷酸酯檢測領域應用還不夠廣泛,本研究擬采用超聲輔助提取法提取食品接觸材料中的多種有機磷酸酯，同時結合同位素內標法定量，建立起食品接觸材料中有機磷酸酯的同位素內標-氣相色譜-質譜檢測方法。對市場上常見食品接觸材料中三種有機磷酸酯，磷酸三(2-氯乙基)酯(TCEP)、磷酸三(2-氯丙基)酯(TCPP)、磷酸三(1,3-二氯異丙基)酯(TDCPP)進行定性定量分析，旨在為食品安全相關標準的發展提供方法參考。

1 實驗部分

1.1 儀器、試劑與材料

5975B/6890N氣相色譜-質譜儀(美國Agilent公司產品)；MS3-basic渦旋混合器(德國IKA公司產品)；KQ-800KDE型超聲波清洗機(昆山市超聲儀器有限公司產品)；BSA224S電子天平(德國Sartorius公司產品)；RV8旋轉蒸發儀(德國IKA公司產品)；AutoEVA-20Plus全自動氮吹濃縮儀(廈門瑞科集團有限公司產品)。

磷酸三(2-氯乙基)酯-D12(TCEP-D12，99.2%)、磷酸三(1,3-二氯異丙基)酯-D15(TDCPP-D15，98.7%)、磷酸三(2-氯丙基)酯-D18(TCPP-D18，98.4%)均為加拿大TRC公司產品；磷酸三(2-氯乙基)酯(TCEP，93%)為上海Aladdin公司產品；磷酸三(2-氯丙基)酯(TCPP，98%)、磷酸三(1,3-二氯異丙基)酯(TDCPP，96%)為上海Macklin公司產品；丙酮(色譜純)為美國Thermo Fisher公司產品；正己烷(色譜純)為美國TEDIA公司產品；乙酸乙酯(色譜純)、甲醇(色譜純)為德國CNW公司產品。

1.2 溶液的配制

1.2.1 標準儲備液的配制分別稱取100 mg 3種有機磷酸酯標準品，用丙酮溶解并定容至100 mL，配制成濃度為1 000 mg/L 3種單標標準儲備液，標準儲備液置于冰箱中0～4 ℃保存。

1.2.2 內標標準儲備液的配制準確稱取2.5 mg TCEP-D12、TDCPP-D15標準品，用丙酮溶解并定容至10 mL，配制成濃度為250 mg/L的單標標準儲備液，準確稱取TCPP-D18標準品1.0 mg，用丙酮溶解并定容至10 mL，配制成濃度為100 mg/L單標標準儲備液，內標標準儲備液置于冰箱中0～4 ℃保存。

1.2.3 混合標準工作液的配制分別準確移取標準單標儲備液，用丙酮定容至100 mL，配制成質量濃度分別為10 mg/L TCEP，10 mg/L TCPP，250 mg/L TDCPP的混合標準儲備液。準確移取適量混合標準儲備液和三種單標內標儲備液，用丙酮定容至10 mL，配制系列混合標準工作液。

1.3 樣品前處理

將樣品剪切為不超過0.5 cm × 0.5 cm的碎片，混勻后稱取0.5 g于50 mL比色管中，加入20 mL丙酮，于超聲波振蕩器中超聲提取20 min后，丙酮定容至25 mL，混勻，靜置5 min。取上清液5 mL旋轉蒸發至近干，立即加入1 mL丙酮溶解，渦旋振蕩1 min，以0.45 μm有機濾膜過濾，濾液供分析用。

1.4 實驗條件

1.4.1 色譜條件色譜柱：HP-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm，美國Phenomenex公司)；升溫程序：初始溫度100 ℃，保持1 min；以25 ℃/min速率升溫至250 ℃，保持1 min；再以25 ℃/min速率升溫至300 ℃，保持2 min。進樣口溫度250 ℃，傳輸線溫度300 ℃；載氣為氦氣，純度大于99.999%，流量1.0 mL/min；進樣量1.0 μL；不分流進樣，1.0 min后開閥。

1.4.2 質譜條件定性和定量分析時分別選擇全掃描(SCAN)和選擇離子監測(SIM)模式；色譜-質譜接口溫度300 ℃；電子轟擊離子源(EI)，離子源溫度230 ℃，電離能量70 eV；溶劑延遲6.0 min。

1.5 質量控制與質量保證

實驗前所用玻璃容器、玻璃器皿均在105 ℃下烘干，經馬弗爐450 ℃高溫烘燒，用丙酮淋洗、充分晾干后使用，同時不用時為保持清潔，所有玻璃容器、實驗器皿均采用錫箔紙覆蓋。每組樣品中添加一個基質空白、一個樣品重復作為質量控制，加入TCEP-D12、TCPP-D18、TDCPP-D15校正目標化合物的回收率和基質效應。方法空白實驗中，3種有機磷酸酯濃度均低于檢出限。

2 結果與討論

2.1 GC/MS條件的優化

混合標準工作液按“1.4”條件經GC-MS分析后，對各目標化合物的質譜分析參數進行了選擇和確定，結果見表1。實驗條件下，各目標化合物在12 min內完成分離檢測，各化合物峰分離完全，峰形對稱而尖銳，選擇離子流圖見圖1。

表1 目標化合物的質譜分析參數

圖1 混合標準溶液的選擇離子流色譜圖Fig.1 Selected ion chromatogram of mixed standards solution1.TCEP-D12;2.TCEP;3.TCPP-D18;4.TCPP;5.TDCPP-D15;6.TCDPP.

2.2 前處理條件優化

2.2.1 提取溶劑的選擇考察了丙酮、甲醇、正己烷、乙酸乙酯對紙質食品接觸材料及塑料食品接觸材料空白基質的加標提取效果，如圖2所示。結果表明，除正己烷對TCEP的回收率較其他三者低，其它3種溶劑的回收率較好，甲醇的響應值顯著低于其余三者，乙酸乙酯共提取物較多，存在較大干擾，丙酮的回收率為98.4%～113.2%，且響應值較高，因此選擇丙酮作為提取劑。

2.2.2 濃縮方法的選擇空白食品接觸材料基質加標，經超聲提取，定容后取5 mL上清液，分別以氮吹法和旋轉蒸發法濃縮至1 mL，經0.45 μm有機濾膜過濾后上機檢測，兩種濃縮方法下對目標化合物的回收率見圖3。結果表明，氮吹法對TCEP的回收率較低，回收率為67.0%～69.2%，TCPP與TDCPP的回收率為75.3%～102.8%；旋轉蒸發法對3種有機磷酸酯的回收率都較高，回收率為93.4%～102.1%。濃縮過程中，氮吹法較旋轉蒸發法需要3倍長時間，且濃縮效果不理想，因此選擇旋轉蒸發法濃縮待測液。

圖2 不同提取條件對目標化合物回收率的影響Fig.2 Effect of different extraction methods on recovery of target compounds

圖3 不同濃縮方法對目標化合物回收率的影響Fig.3 Effect of different concentration methods on recovery of target compounds

2.3 線性方程、線性范圍、相關系數、檢出限及定量限

配制系列混合標準工作液分別按“1.4”節條件分析，以各化合物的峰面積與對應的穩定同位素標記物峰面積之比為縱坐標，以目標物質量濃度與對應內標的質量濃度之比為橫坐標，繪制標準曲線，其線性方程、線性范圍、相關系數、檢出限和定量限見表2。結果表明，3種有機磷酸酯在線性范圍內線性關系良好，相關系數r均大于0.9995。分別以信噪比(S/N)=3和S/N=10得到方法檢出限和定量限，3種有機磷酸酯檢出限范圍為0.0017～0.039 mg/kg，定量限范圍為0.0057～0.13 mg/kg。

表2 3種有機磷酸酯化合物的線性方程、線性范圍、相關系數、檢出限及定量限

2.4 回收率和精密度

準確量取1 mL混合標準儲備液，用丙酮定容至25 mL，按照“1.4”節方法進樣6次，測得各組分的峰面積的相對標準偏差均在1.7%～3.1%之間，完全可滿足分析要求。

以空白基質樣品進行三水平加標回收試驗，結果見表3。結果表明，兩種基質中3種有機磷酸酯回收率在87.9%～113.0%之間，相對標準偏差在2.4%～7.8%范圍內，說明該方法的準確度和精密度較好，可用于食品接觸材料中3種有機磷酸酯的日常檢測。

表3 目標化合物的加標回收率和相對標準偏差(n=6)

2.5 實際樣品分析

應用本方法對20種市售食品接觸材料進行分析，以驗證本方法的可行性和準確性，檢出情況見表4。在17種塑料食品接觸材料(各種烘培食品包裝袋、鮮牛奶包裝塑料袋、奶茶包裝杯等)和3種紙質食品接觸材料(牛奶紙盒和速食食品包裝紙等)中，有1種塑料食品接觸材料中檢出TCEP，含量為0.0214 mg/kg；7種塑料食品接觸材料，2種紙質食品接觸材料中檢出TCPP，含量范圍在0.0238～0.131 mg/kg之間；所有樣品中均未檢出TDCPP。結果表明，該方法適用于食品接觸材料中三種有機磷酸酯檢測。

表4 市場上20種隨機樣品的分析結果

3 結論

本研究建立了同位素內標-氣相色譜-質譜法用于食品接觸材料中有機磷酸酯的定量分析。該方法采用超聲提取法提取食品接觸材料中的有機磷酸酯，通過旋轉蒸發法濃縮，進一步提高了方法檢出限和靈敏度，同時使用同位素作為內標，有效保證了定量結果的準確可靠性。該方法具有前處理快速簡單、靈敏度高、定量準確可靠等特點，可滿足食品監管部門對食品接觸材料中有機磷酸酯的檢測要求，為我國食品安全管理監控提供技術支持和方法依據。