滿正印， 王全林 ， 李和生， 張愛芝， 沈 堅(jiān)

（1. 寧波大學(xué)海洋學(xué)院，浙江 寧波315211；2. 寧波市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，浙江 寧波315048）

初級芳香胺（PAAs）是一種毒性較強(qiáng)的致癌物質(zhì)，可通過皮膚、胃腸道和呼吸道進(jìn)入人體，如果長期接觸會出現(xiàn)惡心、咳嗽、頭痛、嘔吐、失眠、溶血性貧血等癥狀，嚴(yán)重者可導(dǎo)致輸尿管癌、腎癌、膀胱癌等惡性疾病。為此，歐洲議會和歐洲聯(lián)盟委員會在其公布的2002／61／EC 與2003／3／EC 指令中，規(guī)定了多種特定芳香胺為受限制的危險(xiǎn)物質(zhì)，并且禁止銷售能產(chǎn)生禁用芳香胺的商品［1］。我國政府也將芳香胺類化合物列為環(huán)境重點(diǎn)污染物，并對紡織品［2］、食品接觸材料［3］、卷煙［4］、染料產(chǎn)品［5］等商品中PAAs 的限量或遷移量測定制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。食品級色母粒是指用于食品接觸塑料著色的顏色添加劑，其可以在保持顏料化學(xué)穩(wěn)定性和顏色穩(wěn)定性的同時(shí)，使顏料在塑料中有更好的分散性，因此是食品接觸塑料生產(chǎn)過程中不可或缺的原材料。色母粒是生產(chǎn)加工有色餐具的主要原料，但色母粒自身的顏料或助劑會釋放出多種PAAs，并隨著食品接觸塑料的生產(chǎn)而發(fā)生轉(zhuǎn)移，進(jìn)而遷移到食品之中危害人體健康。而我國還沒有關(guān)于色母粒中PAAs 的檢測標(biāo)準(zhǔn)和檢測方法，使得該類產(chǎn)品的監(jiān)管處于空白狀態(tài)。

目前關(guān)于PAAs 的檢測方法主要有離子色譜法［6］、液 相 色 譜 法［2，3，6-9］、氣 相 色 譜-串 聯(lián) 質(zhì) 譜法［4，5，10-14］和液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法［1，15-21］。在這些方法中，離子色譜法和液相色譜法只通過目標(biāo)物的保留時(shí)間定性，容易造成假陽性；氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法與液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法的分離檢測原理相似，可以同時(shí)進(jìn)行定性和定量分析，但氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法需要較高的分離溫度，無法準(zhǔn)確檢測熱穩(wěn)定性差的PAAs，限制了其檢測PAAs 的種類。上述方法主要集中應(yīng)用在紡織品、環(huán)境、食品接觸材料、染料、電器等方面，由于基質(zhì)差異，所建立的PAAs 檢測方法不能直接應(yīng)用于食品級色母粒中PAAs 的檢測。另外，食品接觸材料中PAAs 檢測方法多是檢測PAAs 的遷移量，主要是從食品接觸材料安全性的角度保障食品安全。而本文從溯源的角度出發(fā)，選擇最常用的聚苯乙烯（PS）色母粒和聚乙烯（PE）色母粒，采用同位素內(nèi)標(biāo)法，建立了食品級色母粒中33種游離PAAs 多組分同時(shí)測定的超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜（UPLC-MS／MS）檢測方法，不僅可以保障食品安全，還可以填補(bǔ)色母粒行業(yè)的監(jiān)管空白。對實(shí)際樣品的檢測獲得了滿意的結(jié)果，說明本方法具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

ACQUITY／Quattro Premier XE 超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀（美國Waters 公司）；液氮冷凍粉碎機(jī)（A11 basic，德國IKA 公司）；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（R-210，瑞士BUCHI 公司）；高速離心機(jī)（TG16-WS，上海盧湘儀離心機(jī)儀器有限公司）；超聲波水浴鍋（KS-300EI，寧波海曙科生超聲設(shè)備公司）；氮吹儀（DC-12，上海安譜儀器公司）。甲醇（色譜純，Merck 公司），甲酸（色譜純，Acros Organics 公司），其他試劑均為分析純；實(shí)驗(yàn)用水均為超純水（Millipore 公司超純水器制備，電阻率為18.2 MΩ·cm）。33 種PAAs 標(biāo)準(zhǔn)品和3 種氘代PAAs 內(nèi)標(biāo)物（純度大于98%，Dr. Ehrenstorfer 公司）見表1。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

標(biāo)準(zhǔn)儲備液的配制：分別稱取33 種PAAs標(biāo)準(zhǔn)品和3 種氘代內(nèi)標(biāo)物10. 0 mg，用甲醇溶解后轉(zhuǎn)移至10 mL 棕色容量瓶中，以甲醇定容，得1 g／L 標(biāo)準(zhǔn)儲備液。其中苯胺（ANL）標(biāo)準(zhǔn)儲備液于-18 ℃保存，其他標(biāo)準(zhǔn)儲備液于4 ℃保存。混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的配制：以10% （v／v）甲醇水溶液配制不同質(zhì)量濃度的PAAs 混合標(biāo)準(zhǔn)工作液，每一標(biāo)準(zhǔn)工作液中3 種氘代內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)量濃度均為50 mg／L。

1.3 樣品前處理方法

PS 色母粒：稱取1 g 樣品（精確到0.01 g）于50 mL 聚丙烯離心管中，加入10 mL 二氯甲烷，超聲提取15 min，待色母粒溶解，加入甲醇10 mL，搖勻使色母?；|(zhì)沉淀，以8 000 r／min 離心5min，取上清液于離心管中待用。用5 mL 甲醇潤洗石墨化碳固相萃取柱，待潤洗快結(jié)束時(shí)取上清液過柱，并開始用雞心瓶收集流出液，最后用15 mL 甲醇洗脫，將收集的所有留出液在150 MPa、35 ℃條件下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至近干（約2 mL），將雞心瓶中的溶液轉(zhuǎn)移至10 mL 離心管中，并用2 mL 甲醇清洗雞心瓶，合并清洗液于離心管中，用氮?dú)?0 ℃緩慢吹至約0.2 mL，10%（v／v）甲醇水溶液定容至2 mL，渦旋1 min，過0.22 μm 濾膜于襯管中，待測。

表1 PAAs 的CAS 號、保留時(shí)間及質(zhì)譜參數(shù)Table 1 CAS Nos.，retention times and MS parameters for PAAs

PE 色母粒：稱取冷凍粉碎至2 mm 粒徑以下的樣品1 g（精確到0.01 g），用濾紙包好后放于50 mL聚丙烯離心管中，加入10 mL 二氯甲烷，超聲提取15 min，將提取液轉(zhuǎn)移至裝有10 mL 甲醇的雞心瓶中，再用10 mL 二氯甲烷重復(fù)提取2 次，合并3 次提取液，在180 MPa、35 ℃條件下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至近干（約2 mL），將雞心瓶中的溶液轉(zhuǎn)移至10 mL 離心管中，并用2 mL 甲醇清洗雞心瓶，合并清洗液于離心管中，用氮?dú)?0 ℃緩慢吹至約0.2 mL，以10% （v／v）甲醇水溶液定容至2 mL，渦旋1 min，過0.22 μm 濾膜于襯管中，待測。

1.4 UPLC-MS／MS 分析條件

色譜條件 色譜柱：BEH Phenyl 柱（100 mm×2.1 mm，1.7 μm）；柱 溫：40 ℃；流 速：0.20 mL／min；樣品溫度：20 ℃；進(jìn)樣體積：10 μL。流動相A 為含0.07% （v／v）甲酸的甲醇溶液，流動相B為水。流動相梯度洗脫程序：0 ～5 min，10% A；5～7.5 min，10%A ～55%A；7.5 ～12.5 min，55%A～85% A；12.5 ～13 min，85% A ～10% A；13 ～16.5 min，10%A。

質(zhì)譜條件 離子源：電噴霧電離正離子（ESI＋）掃描；毛細(xì)管電壓：3.00 kV；射頻透鏡1 （RF lens 1）和射頻透鏡2 （RF lens 2）的電壓分別為15.0 V 和13.0 V；離子源溫度：100 ℃；脫溶劑溫度：350 ℃；脫溶劑氣流量：600 L／h。采用多反應(yīng)監(jiān)測模式，優(yōu)化后的采集參數(shù)見表1。采取多通道選擇離子方式，通道1 選擇PAAs 為間苯二胺（m-PDA）、1，5-二氨基萘（DANP）、對-氯苯胺（4-CA）、間氯苯胺（3-CA）、鄰氨基偶氮甲苯（o-ANT）、4-氯-鄰-甲苯胺（4-COT）、4-氨基聯(lián)苯-d9（4-ABP-d9）、4-氨基聯(lián)苯（4-ABP）、2-氨基聯(lián)苯（2-ABP）、4，4′-亞甲基雙（2-氯苯胺）、（4，4′-M-B-2-CA），通道2 為2，6-二氨基甲苯（2，6-TDA）、2，4-甲苯二胺（2，4-TDA）、對甲氧基苯胺（p-ASD）、鄰氨基苯甲醚（o-ASD）、4，4′-二氨基二苯醚（4，4′-ODA）、4，4′-亞 甲 基 二 苯 胺（4，4′-MDA）、鄰聯(lián)甲苯胺（o-TLD）、4，4′-亞甲基-二-鄰-甲苯胺（4，4′-MDOT）、2-氨基-5-硝基苯胺（2-M-5-NT），通道3 為2，4-DAA、對甲苯胺（p-TOL）、鄰甲苯胺（o-TOL）、2，6 -二甲基苯胺（2，6-DMA）、2，4-二甲基苯胺（2，4-DMA）、2-萘胺（2-NAP）、3，3′-二氯聯(lián)苯胺（3，3′-DCB）、4，4′-二氨基二苯硫醚（4，4′-THOA）、鄰甲苯胺-d9（o-TOL-d9），通道4 為ANL、聯(lián)苯胺（BNZ）、2-甲氧基-5-甲基苯胺（2-M-5-MA）、3，3′-二甲氧基聯(lián)苯胺（3，3′-DMB）、2，4，5′-三甲基苯胺（2，4，5′-TMA）、3，4-二氯苯胺（3，4-DCA）、3，5-二氯苯胺（3，5-DCA）、苯胺-d5（ANL-d5）。

2 結(jié)果與討論

2.1 提取條件的優(yōu)化

食品級色母粒根據(jù)基質(zhì)的不同，可分為可溶性色母粒和不溶性色母粒。在提取色母粒中的PAAs時(shí)，應(yīng)根據(jù)這兩種不同的基質(zhì)特性選擇不同的提取方法。針對可溶性色母粒，由于其基質(zhì)可以被相應(yīng)溶劑溶解而使其中的PAAs 充分溶解到溶劑中，因此目前多使用溶解沉淀法。參考文獻(xiàn)［17］選擇ANL、o-TOL 和4-ABP 3 種具有代表性的目標(biāo)物制備了PS 色母粒陽性樣品。選擇甲醇作沉淀劑，比較了丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷等溶劑對PS 色母粒的溶解效果和提取效果，發(fā)現(xiàn)二氯甲烷和三氯甲烷可以在有效溶解PS 色母粒的同時(shí)，有效提取其中的PAAs。考慮到兩種溶劑的毒性，本實(shí)驗(yàn)選擇二氯甲烷作為溶劑。另外，考察了以二氯甲烷做溶劑時(shí)超聲提取時(shí)間分別為5、10、15 和20 min 對PAAs 提取率的影響，發(fā)現(xiàn)陽性樣品中ANL 和4-ABP 的測量值在提取時(shí)間為10 min 時(shí)開始趨于平衡，而o-TOL則是在15 min 開始趨于平衡，因此最終選擇使用二氯甲烷溶劑，提取時(shí)間為15 min。

針對不溶性色母粒，雖然沒有有效的溶劑使其溶解，但可以選擇合適的溶劑和合適的方法使其基質(zhì)發(fā)生溶脹，進(jìn)而提高基質(zhì)中PAAs 的提取效率。PE 色母粒屬于不溶性色母粒，我們選擇常用的PE塑料溶脹劑二氯甲烷、二甲苯和環(huán)己烷，比較了PE色母粒的溶脹效果，發(fā)現(xiàn)二氯甲烷對PE 色母粒的溶脹效果較好，可有效提取PE 色母粒中的PAAs。本試驗(yàn)采用超聲提取法，比較了超聲提取次數(shù)對PAAs 提取效果的影響，結(jié)果如圖1 所示。在提取次數(shù)為3 次時(shí)3 種PAAs 的檢測含量最大，而大于3 次時(shí)測得值隨著次數(shù)的增加而減小。造成這種現(xiàn)象的原因可能是洗脫劑含量的增加使洗脫液在渦旋過程中的時(shí)間變長，由此造成了目標(biāo)物的損失。

圖1 不同提取次數(shù)對PE 色母粒的提取效果的影響Fig.1 Effects of different extraction times on the PE masterbatch extraction

2.2 濃縮、凈化條件的優(yōu)化

2.2.1 濃縮方式的選擇

目前常用的濃縮方法主要有旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)法和氮?dú)獯蹈煞?，而PAAs 是一類易揮發(fā)性物質(zhì)，樣品在濃縮過程中應(yīng)當(dāng)十分小心，如果在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)或氮?dú)獯蹈蛇^程中操作不當(dāng)，將會造成PAAs 的嚴(yán)重?fù)p失。為解決這一問題，有的文獻(xiàn)［1，17］中采用濃縮前加HCl溶液，定容前用NaOH 溶液中和的方法，但強(qiáng)酸強(qiáng)堿中和后生成的鹽對儀器的傷害較大，不宜在本方法中實(shí)施。本試驗(yàn)采用將旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮液氮吹至近干的方法，在實(shí)驗(yàn)過程中先將樣液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至約2 mL，再將濃縮液用氮?dú)獯蹈芍良s0.2 mL，同樣可以保證PAAs 在濃縮過程中不發(fā)生嚴(yán)重?fù)p失。但在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，用10% （v／v）甲醇溶液定容后溶液會變成乳濁液，造成這種現(xiàn)象的原因可能是溶液中的水和未吹干的有機(jī)濃縮液因不溶而發(fā)生乳化現(xiàn)象，因此樣品在定容后需要用0.22 μm 濾膜緩慢過濾至襯管中。

2.2.2 固相萃取條件的優(yōu)化

可溶性色母粒在溶于相應(yīng)的溶劑后，其中的顏色、添加劑等雜質(zhì)也會溶在溶劑中，因此對于可溶性色母粒的前處理，需要采用固相萃取的方式進(jìn)行凈化。目前用于萃取塑料中PAAs 的固相萃取柱主要是石墨化碳固相萃取柱，該柱可以有效吸附基質(zhì)中殘留的顏色、添加劑等雜質(zhì)。參考固相萃取法的建立步驟，用甲醇清洗殘留在石墨化碳小柱中的目標(biāo)物，比較了加入甲醇的量對陽性樣品中3 種目標(biāo)物回收率的影響。檢測結(jié)果顯示，3 種目標(biāo)物的回收率在洗脫劑用量為15 mL 時(shí)達(dá)到最大值，回收率在82.4% ～93.8%之間；而當(dāng)洗脫劑的用量大于15 mL時(shí)，目標(biāo)物的回收率逐漸降低，造成這種現(xiàn)象的原因同樣可能是洗脫劑用量的增加，使得洗脫液在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)過程中的時(shí)間變長，從而造成了目標(biāo)物的損失。

2.3 超高效液相色譜-質(zhì)譜條件的優(yōu)化

2.3.1 流動相的選擇

本試驗(yàn)比較了甲醇＋水、乙腈＋水以及甲醇和乙腈不同配比＋水等流動相體系對PAAs 的分離效果，發(fā)現(xiàn)乙腈在苯基柱中的洗脫能力強(qiáng)于甲醇。另外，在流動相中加入甲酸，一方面增強(qiáng)了部分PAAs 的信號強(qiáng)度，另一方面還增加了流動相的洗脫能力，縮短了PAAs 的保留時(shí)間。為保證PAAs 能夠得到最有效的分離，考慮到部分PAAs 信號強(qiáng)度和流動相的洗脫能力，最終確定含0.07% （v／v）甲酸的甲醇溶液＋水為流動相，并進(jìn)一步優(yōu)化了洗脫程序。最終確定的梯度洗脫程序見1.4 節(jié)。200 μg／L 的PAAs 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的MRM 色譜圖見圖2，33 種PAAs 可在13 min 內(nèi)得到較好的分離。

2.3.2 質(zhì)譜條件的選擇

為確定PAAs 的母離子和子離子，用10%（v／v）甲醇水溶液配制1 mg／L 單標(biāo)準(zhǔn)工作液，采用流動注射泵連續(xù)進(jìn)樣，用ESI＋掃描模式對每一種PAAs進(jìn)行全掃描，通過全掃描質(zhì)譜圖確定33 種PAAs 及3 種氘代品的準(zhǔn)分子離子峰［M＋H］＋。以［M＋H］＋為母離子，進(jìn)一步確定母離子豐度較強(qiáng)時(shí)的錐孔電壓；然后采用子離子掃描方式，選取豐度較強(qiáng)的特征碎片離子分別作為定量離子和定性離子，優(yōu)化碰撞能量，最終確定MRM 參數(shù)。33 種PAAs 和3 種氘代內(nèi)標(biāo)物對應(yīng)的母離子、子離子、錐孔電壓、碰撞電壓見表1。

圖2 200 μg／L PAAs 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的多反應(yīng)監(jiān)測色譜圖Fig.2 MRM chromatograms of 200 μg／L PAAs mixed standard solution

2.4 線性關(guān)系和檢出限

取1 ～200 μg／L 的PAAs 系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作液，按照1.4 節(jié)條件進(jìn)行UPLC-MS／MS 測定，以峰面積×（內(nèi)標(biāo)濃度／內(nèi)標(biāo)面積）（Y）為縱坐標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度（X，μg／L）為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。在不含目標(biāo)物的陰性樣品中添加不同濃度的PAAs 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，測定后以PAAs 信噪比不小于3（S／N≥3）確定檢出限（LOD），以S／N≥10 確定定量限（LOQ）。33 種PAAs 的相關(guān)系數(shù)、方法檢出限及定量限見表2。33 種PAAs 在1 ～200 μg／L 之間具有良好的線性關(guān)系，檢出限在6 ～10 μg／kg 之間，定量限在20 ～30 μg／kg 之間，滿足相關(guān)檢測要求。

表2 33 種PAAs 的相關(guān)系數(shù)、方法檢出限、定量限、加標(biāo)回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差Table 2 Correlation coefficients，limits of detection，limits of quantification，spiked recoveries and RSDs of the 33 PAAs

表2 （續(xù)）Table 2 （Continued）

2.5 方法的回收率和精密度

選取不含目標(biāo)物的PS 色母粒和PE 色母粒進(jìn)行加標(biāo)回收率試驗(yàn)，每一種樣品中添加3 個不同水平的標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照優(yōu)化好的樣品前處理方法操作，每個濃度水平進(jìn)行6 次平行試驗(yàn)，33 種PAAs 的加標(biāo)回收率在61.3% ～119.8%范圍內(nèi)，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）在1.4% ～14.8%范圍內(nèi)（見表2）。

2.6 實(shí)際樣品的測定

按照本方法對一系列食品級色母粒進(jìn)行測定，包括紫色PS 色母粒、銀色PS 色母粒、黃色PE 色母粒、綠色PE 色母粒、紅色PE 色母粒、橙色PE 色母粒等。檢測結(jié)果顯示，所有被檢測樣品中均檢測出o-ASD，含量為18.66 ～298.60 μg／kg；此外，紫色PS色母粒、黃色PE 色母粒中還檢測出ANL，含量分別為11.66 μg／kg、7.20 μg／kg。圖3 為紫色PS 色母粒檢測出ANL 和o-ASD 的色譜圖。

圖3 實(shí)際色母粒樣品檢測出ANL 和o-ASD 的MRM 色譜圖Fig.3 MRM chromatograms of ANL and o-ASD in an actual masterbatch sample

3 結(jié)論

本研究建立了同時(shí)檢測食品級PS、PE 色母粒中33 種PAAs 的UPLC-MS／MS 檢測方法。前處理方法簡單，可有效去除基質(zhì)中雜質(zhì)的干擾，具有靈敏度高、檢測效率高、簡便快捷等特點(diǎn)，各項(xiàng)指標(biāo)均可滿足食品級色母粒中PAAs 的檢測要求。

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