潘靜靜，陳智峰，宋雪超，林勤保*，鐘懷寧，吳宇梅

(1.廣東檢驗檢疫技術中心 廣東省動植物與食品進出口技術措施研究重點實驗室，廣東 廣州 510623；2.暨南大學 食品科學與工程系，廣東 廣州 510632；3.暨南大學 包裝工程研究所 廣東普通高校產品包裝與物流重點實驗室，廣東 珠海 519070)

塑料由于密度較低、強度較高以及良好的透明性等，廣泛應用于社會生活的各個領域。再生塑料在加工、使用和回收過程中受熱和光等因素影響會發(fā)生降解，導致其機械性能和熱性能降低[1]；加入到塑料中的添加劑發(fā)生降解以及在回收過程中清洗不徹底均會造成再生塑料中可能含有一些外來污染物[2]。再生塑料和食品接觸過程中，這些物質可能遷移到食品中，從而威脅消費者的身體健康。由于再生塑料中的化學物質來源復雜，難以進行全面的風險評估，因此我國禁止再生塑料用于食品包裝。美國和歐盟由于擁有較為成熟的回收和安全評估體系，再生塑料在被證明不會對消費者安全造成影響的情況下，允許作為食品接觸材料，但在包裝表面應備注其使用含量[3-4]。

聚苯乙烯是苯乙烯單體經(jīng)自由基縮聚反應合成的聚合物，是一種無色透明的熱塑性塑料，因良好的阻隔性能，常被用來制作發(fā)泡餐盒、杯子、水果托盤等一次性餐具。不法廠家受經(jīng)濟利益的驅使，在生產聚苯乙烯發(fā)泡餐具時摻入價格更為便宜的再生料。再生料與新料的化學成分十分相似，使用現(xiàn)有檢測標準[5]難以有效地鑒別再生餐盒。國內外有很多研究關注塑料反復加工過程和使用過程中性能的變化，如分子量降低[6]、機械性能下降[7-8]、熱穩(wěn)定性降低[9]、出現(xiàn)很多羰基化合物(醛、酮、酯)[10]等，但很少有研究建立方法來鑒別再生塑料。Xie等[11]結合近紅外光譜和一致性檢驗來區(qū)分再生料和新料生產的聚丙烯輸液瓶，能有效檢測摻入20%(質量分數(shù))以上再生料的聚丙烯瓶。

化學計量學是運用數(shù)學、統(tǒng)計學、計算機科學以及其他相關學科的理論和方法，從化學測量數(shù)據(jù)中最大限度地獲取有用化學信息的一門學科[12]。主成分分析(Principal component analysis，PCA)是一種常見的探索性數(shù)據(jù)分析方法，可對原始數(shù)據(jù)中的變量進行線性擬合，生成互不相關的新變量，即主成分，用這些主成分反映原始變量的絕大部分信息，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的降維[13]。正交偏最小二乘判別分析(Orthogonal partial least squares discrimination analysis，OPLS-DA)是一種有監(jiān)督的學習方法，在降維的同時結合了回歸模型，并利用一定的判別閾值對回歸結果進行判別分析[14]。目前，化學計量學已廣泛應用于中藥、茶品種和產地鑒別[15-18]、食品摻假[19-21]等領域。由于再生塑料多種化學成分的含量在回收過程中會發(fā)生變化，難以找到單一的理化指標來區(qū)分再生塑料，只能通過關注化學成分的“輪廓性”和“整體性”來加以鑒別，因此，化學計量學在再生塑料的鑒別方面具有一定的應用潛力。

本研究采用氣相色譜-質譜聯(lián)用(Gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)技術檢測新餐盒和再生餐盒中的化學成分，在NIST質譜檢索的基礎上，結合保留指數(shù)和相關參考文獻對其化學成分進行定性，以色譜峰的峰面積為數(shù)據(jù)來源，建立PCA和OPLS-DA模型，篩選出新餐盒和再生餐盒之間的差異性物質，并對兩者進行鑒別。

1 實驗部分

1.1 材料、試劑與儀器

3種新餐盒由德豐盛有限公司(深圳)提供，5種再生餐盒從深圳再生市場收集，再生餐盒中加入的再生料比例未知。正構烷烴混合標準品C7～C40(1 000 mg/L，溶解于正己烷中)購于上海Sigma-Aldrich試劑公司；二氯甲烷、甲醇均為色譜純，購自瑞典Oceanpak公司。

Agilent 7890A型氣相色譜儀-5975C型質譜聯(lián)用儀(美國Agilent公司)；GZX-9420MBE型電熱恒溫鼓風干燥箱(上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠)；EPED-10TS超純水器(南京易普易達科技發(fā)展有限公司);AL204電子分析天平(梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司)。

1.2 發(fā)泡餐盒化學成分的提取

將發(fā)泡餐盒分別標注為RC1、RC2、RC3、RC4、RC5和VC1、VC2、VC3，其中RC組為再生餐盒，VC組為新餐盒，每個樣品設置2組平行實驗。為保證樣品均質性，用剪刀將餐盒剪成0.5 cm×0.5 cm左右大小并混合均勻，準確稱量0.5 g發(fā)泡餐盒樣品于具塞三角瓶中，加入10 mL二氯甲烷并充分振蕩使餐盒完全溶解，再加入10 mL甲醇使大分子聚合物沉淀，充分搖勻后靜置，待上層溶液澄清后，取1.5 mL萃取液過0.45 μm有機濾膜后供GC-MS檢測。

1.3 GC-MS條件

1.3.1色譜條件色譜柱：HP-5MS(30 m×250 μm× 0.25 μm)；進樣口溫度250 ℃，升溫程序：起始溫度40 ℃，保持1 min，以10 ℃/min升至280 ℃，保持5 min；載氣為高純氦氣(≥99.999%)，流速1.0 mL/min，進樣量1 μL，不分流進樣。

1.3.2質譜條件EI電離源，電子能量70 eV，離子源溫度230 ℃，四極桿溫度150 ℃，溶劑延遲4 min，全掃描(SCAN)模式，質量掃描范圍m/z：50～550。

1.4 保留指數(shù)的計算

取正構烷烴混標標準品稀釋至1 mg/L，按照“1.3”實驗條件進行分析，記錄各正構烷烴保留時間，采用線性升溫公式計算各組分的保留指數(shù)(RI)。

RI=100n+100(tx-tn)/(tn+1-tn)

式中，tx為被檢測組分的保留時間(min)，tn、tn+1分別為碳原子數(shù)為n和n+1的正構烷烴的保留時間(min)，且tn

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

對總離子流圖中的色譜峰進行積分，得到相對峰面積，將不同樣品中的色譜峰面積組成一個數(shù)據(jù)矩陣，并作如下處理：首先，數(shù)據(jù)表中的缺失值被該變量中最小正值的一半所代替，進而對數(shù)據(jù)進行對數(shù)轉換[22]；然后將數(shù)據(jù)進行Pareto標準化轉換(變量減去平均值，除以其標準偏差的均方根)，以消除不同物質含量數(shù)量級的差別[23]。將處理后的數(shù)據(jù)導入SIMCA 14.1(Umetrics AB,Umea,瑞典),建立PCA、OPLS-DA模型。采用7倍交叉驗證(7-Fold cross validation)和置換實驗(Permutation test)對模型進行驗證。根據(jù)變量權重重要性排序(Variables importance in the projection,VIP)值來篩選新餐盒和再生餐盒的差異性物質，本研究中首先篩選VIP>1的物質，然后對篩選的物質進行t檢驗，將VIP>1且p<0.05的物質列為差異性物質。

2 結果與討論

2.1 發(fā)泡餐盒中的化學成分

按“1.3”實驗方法處理樣品，采用GC-MS進行分析。其中再生餐盒組的RC5-1(第1個平行樣)和新餐盒組的VC3-1的總離子流圖見圖1。通過NIST(2011)譜庫檢索，計算保留指數(shù)，在網(wǎng)站(http://webbook.nist.gov/chemistry/)上搜索備選物質的RI值(HP-5以及與其固定相相同的色譜柱)，綜合考慮質譜檢索結果和RI值匹配度兩個因素，并結合相關文獻[24-29]對色譜峰進行定性?？傠x子流圖中第1個峰(乙苯)為共有峰，峰面積適中，將其他色譜峰面積和乙苯比較，計算各化合物相對峰面積，結果如表1所示。

表1 發(fā)泡餐盒化學成分定性結果Table 1 Results for the identification of chemical compounds in polystyrene food containers

(續(xù)表1)

No.Retention time/minCompoundCAS No.Relative contentRC1RC2RC3RC4RC5VC1VC2VC34814.026Butylated hydroxytoluene(2,6-二叔丁基對甲酚)128-37-00.60 0.00 0.05 1.19 2.89 0.06 0.04 0.04 4914.089Methyl laurate(十二酸甲酯)111-82-00.21 0.12 0.10 0.12 0.13 0.04 0.08 0.05 5014.1581,2-Diphenylethane(1,2-二苯乙烷)103-29-70.02 0.13 0.11 0.04 0.12 ---5114.192--0.10 0.23 0.17 0.24 0.22 0.05 0.12 0.07 5214.970Hexadecane(十六烷)544-76-30.14 0.08 0.09 0.54 0.28 0.11 0.48 0.38 5315.136--0.11 0.13 0.15 0.12 0.18 0.05 0.10 0.09 5415.439Benzophenone(二苯甲酮)119-61-90.09 0.06 0.08 0.13 0.20 0.07 0.23 0.08 5515.691Dibenzylmethane(1,3-二苯丙烷)1081-75-01.05 1.04 1.01 1.39 1.38 0.57 1.04 1.45 5615.743Phenyl benzoate(苯甲酸苯酯)93-99-20.44 0.83 0.68 0.59 0.75 0.06 --5715.949Diisobutyl adipate(己二酸二異丁酯)141-04-84.07 0.06 0.09 0.26 0.20 0.00 --5816.097Heptadecane(十七烷)629-78-70.28 0.16 0.19 0.58 0.50 0.28 0.72 0.66 5916.1724,5-Diphenyl-1-pentene(4,5-二苯基-1-戊烯)5729-55-50.13 0.21 0.24 0.27 0.25 0.08 0.20 0.21 6016.212cis-1,2-Diphenylcyclobutane-d5(順式-1,2-二苯基環(huán)丁烷)7694-30-61.79 0.82 0.98 1.22 2.26 2.77 4.91 1.81 6116.326--0.23 0.25 0.31 0.23 0.44 0.09 0.11 0.11 6216.383Methyl myristate(十四酸甲酯)124-10-70.20 0.14 0.12 0.14 0.14 0.04 0.04 0.05 6316.4462,4-Diphenyl-4-methyl-1-pentene(2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯)6362-80-79.24 8.30 8.32 9.04 8.82 5.75 10.70 10.09 6416.584--0.89 1.30 1.07 1.19 1.35 0.33 0.67 0.74 6516.807trans-1,2-Diphenylcyclobutane(反式-1,2-二苯基環(huán)丁烷)20071-09-427.31 12.31 9.14 21.97 13.30 32.29 36.43 36.24 6617.0301-Phenyl-1,2,3,4-tetrahydronaph-thalene(1,2,3,4-四氫-1-苯基萘)3018-20-00.52 0.30 0.25 0.51 0.25 0.90 0.96 1.61 6717.173Octadecane(十八烷)593-45-30.11 0.14 0.13 0.30 0.21 0.19 0.78 0.71 6817.2701-Phenyl-1,2-dihydronaphthalene(1,2-二氫-1-苯基萘)16606-46-50.70 0.81 1.06 0.94 0.71 0.92 1.13 1.14 6917.528--0.17 0.25 0.22 0.16 0.29 0.07 0.19 0.23 7017.625--0.30 0.57 0.48 0.38 0.63 0.11 0.27 0.36 7117.8541,3-Diphenylpropan-1-one(1,3-二苯基-1-丙酮)1083-30-30.39 0.96 0.90 0.65 1.36 0.22 0.38 0.27 7217.900--0.200.740.590.380.780.030.090.057317.946--0.37 0.46 0.49 0.48 0.66 0.29 0.40 0.35 7418.197Nonadecane(十九烷)629-92-50.14 0.00 0.00 0.34 0.07 0.16 0.93 0.87 7518.2432-Nonadecene(E)((E)-2-十九烯)-0.33 0.90 1.14 0.64 0.99 ---7618.466Methyl palmitate(十六酸甲酯)112-39-04.09 7.44 8.10 6.49 5.46 0.89 1.13 0.95 7718.661-0.17 0.31 0.34 0.32 0.33 0.13 0.23 0.15 7818.775Palmitic acid(十六酸)57-10-30.28 0.32 0.44 0.44 0.49 0.12 0.27 0.19 7918.913--1.91 --1.31 0.71 0.14 0.49 0.12 8018.993--1.76 1.19 1.56 1.78 1.59 0.17 0.14 0.19 8119.078--2.90 0.00 0.24 1.75 0.71 ---8219.124Ethyl palmitate(十六酸乙酯)628-97-7-0.46 0.33 0.13 0.41 ---8319.176Icosane(二十烷)112-95-80.15 0.20 0.26 0.34 0.33 0.20 0.77 0.71 8419.250Chalcone(苯亞甲基苯乙酮)94-41-70.07 0.22 0.22 0.13 0.23 0.05 0.00 0.00 8519.296-100033-79-10.64 0.56 1.14 0.92 0.71 0.44 0.86 0.50 8619.3701,3-Diphenyl-2-buten-1-one(1,3-二苯基-2-丁烯-1-酮)495-45-40.190.410.580.320.660.120.180.118719.496--0.21 0.56 0.61 0.46 0.66 ---8819.719Benzoin(2-羥基-2-苯基苯乙酮)119-53-90.67 1.73 2.27 1.65 2.38 0.11 0.10 0.06 8919.857--0.74 0.30 0.51 0.74 0.56 -0.07 0.05 9019.937--0.24 0.26 0.38 0.13 0.37 -0.07 0.00 9119.965--0.05 0.13 0.26 0.28 0.41 0.15 0.10 0.12 9220.097Henicosane(二十一烷)629-94-70.61 0.16 0.41 0.34 0.35 0.29 0.57 0.52 9320.360Methyl stearate(十八酸甲酯)112-61-82.86 5.15 5.46 4.39 3.39 0.65 1.74 1.37 9421.018--0.36 0.42 0.44 0.49 0.38 0.13 0.34 0.16

(續(xù)表1)

No.Retention time/minCompoundCAS No.Relative contentRC1RC2RC3RC4RC5VC1VC2VC39521.104--1.59 1.28 1.64 1.74 1.08 1.17 2.18 1.83 9622.294--1.98 0.77 0.92 1.38 1.81 1.70 2.68 2.27 9722.9472,2 -Methylenebis(6-tert-butyl-4-Methylphenol)(2,2 -亞甲基雙-(4-甲基-6-叔丁基苯酚))119-47-112.2911.0614.3414.4113.3010.3714.4915.089823.141--1.04 0.89 1.11 1.08 1.10 0.59 1.01 1.34 9923.2331,5-Diphenylhex-5-en-3-ylbenzene(2,4,6-三苯基-1-己烯)18964-53-9129.9 88.23 91.81 105.8111.985.49 154.6131.110023.914--1.32 2.13 0.90 2.92 3.02 0.92 0.89 1.36 10123.9991e-Phenyl-4e-(1 -phenylethyl)tetra-lin-109.146.27 30.71 82.73 46.14 136.1116.4158.7 10224.1081a-Phenyl-4e-(1 -phenylethyl)tetra-lin-155.768.38 46.87 115.171.26 188.8172.7 225.810324.1601a-Phenyl-4a-(1 -phenylethyl)tetra-lin-49.74 19.07 12.48 34.40 20.03 58.67 50.64 69.13 10424.2281e-Phenyl-4a-(1 -phenylethyl)tetra-lin-54.77 22.27 15.41 39.99 24.95 64.68 62.32 85.03 10524.377--0.54 0.93 0.72 1.02 1.44 0.97 1.52 2.03 10624.5142,4,6,8-Tetraphenyl-1-octene(2,4,6,8-四苯基-1-辛烯)-0.84 1.11 1.46 0.89 1.30 0.67 1.44 1.05 10724.606--0.42 1.41 0.90 0.60 1.82 0.11 0.44 0.00 10824.881--20.54 8.70 4.76 15.57 8.77 27.67 24.18 31.76 10925.047--5.71 2.13 1.53 4.24 2.76 6.72 6.34 8.23 11025.184--2.98 6.69 6.74 5.08 6.53 ---11125.298---0.39 0.83 0.82 0.25 3.32 2.95 0.46 11225.395---0.33 0.52 0.35 0.32 1.76 1.66 0.00 11326.082---0.55 0.90 0.44 0.59 ---

RC1-RC5 represent five recycled containers,VC1-VC3 represent 3 virgin containers;compounds of No.101-104 are isomers;“-” in column 3 represents the compound is not identified,in column 4 represents the CAS number of the compound is not found,in column 5-12 represent the compound is not detected in the sample(RC1～RC5為5種不同的再生餐盒樣品，VC1～VC3為3種不同的新餐盒樣品；101～104號物質為同分異構體；“-”:在第3列中表示該物質未鑒定，在第4列中表示未查詢到對應物質的CAS號，在5～12列中表示樣本未檢出該物質)

由表1可知，再生餐盒(RC1～RC5)分別檢出108、103、109、112、112種化學物質，而新餐盒(VC1～VC3)分別檢出93、94、87種化學物質，其中共有物質77種，包括芳香烴、烷烴、烯烴、醇、醛、酮、酯等。

1～45號物質大都為苯乙烯衍生物、帶支鏈的烷烴等，目前對于這些小分子物質的檢測和遷移研究較多[30-34]。苯乙烯在這些小分子物質中占比最大，其作為聚合反應的殘余物質存在于基體中。受回收和再加工過程中的高溫影響，苯乙烯、乙苯等小分子會從基體釋放到空氣中，因此其在再生餐盒中的含量要低于新餐盒[10]。苯乙酮是一種苯乙烯氧化衍生物，在小分子物質中的豐度僅次于苯乙烯，聚苯乙烯材料在回收過程中受高溫、氧氣的影響會發(fā)生氧化降解，因此再生餐盒中苯乙酮的含量比新餐盒更高[10,35]。同樣受氧化降解影響，很多醛、酮、酯(如2-苯異丙醇、2-苯基丙醛、壬醛、阿托醛、苯甲酸乙酯、癸醛等物質)在再生餐盒中呈現(xiàn)更高的含量。

46～97號物質多為苯乙烯二聚體、脂肪酸脂等。其中，1,2-二苯乙烷、1,3-二苯乙烷、順式(反式)-1,2-二苯基環(huán)丁烷、2,4-二苯基-1-丁烯、1,2,3,4-四氫-1-苯基萘、1,2-二氫-1-苯基萘等二聚體是苯乙烯聚合反應中的副產物，有研究報道苯乙烯二聚體的含量會隨著聚苯乙烯材料加工回收次數(shù)的增加而減少[10]，本研究發(fā)現(xiàn)順式(反式)-1,2-二苯基環(huán)丁烷也呈現(xiàn)相似規(guī)律，在新餐盒中的含量高于再生餐盒。此外，在此區(qū)間還檢出兩種抗氧化劑和降解產物：2,4-二叔丁基苯酚是抗氧化劑168的一種降解產物，已有研究關注其降解規(guī)律及風險評估[36]；2,6-二叔丁基對甲酚(BHT)是分子最小的酚類抗氧劑；2,2’-亞甲基雙-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)俗稱抗氧劑2246，被廣泛用于塑料制造行業(yè)。

98～113號物質多為苯乙烯三聚體，由于缺乏有效的數(shù)據(jù)庫和保留指數(shù)等信息，對其定性主要根據(jù)文獻[29]。苯乙烯三聚體向食品模擬物的遷移情況已有報道[37-38]，由于其分子量較大，不易向食品中遷移，因此安全風險較小。

圖2 基于所有化學物質的再生餐盒和新餐盒PCA得分圖

2.2 基于所有化學物質的主成分分析

主成分分析法(PCA)可以將多元的數(shù)據(jù)特征在低維空間里直觀地表現(xiàn)出來，是一種常見的探索性數(shù)據(jù)分析方法。將3種新餐盒和5種再生餐盒總離子流圖的色譜峰按照“1.5”方法進行數(shù)據(jù)處理后，得到16(樣品)×113(變量)的數(shù)據(jù)矩陣，將其導入SIMCA 14.1軟件進行主成分分析，經(jīng)過自動處理數(shù)據(jù)并擬合求解，模型參數(shù)R2X(cum)=0.793，Q2(cum)=0.658，其PCA二維得分圖見圖2。

由圖2可見，各餐盒樣品的兩個平行組在得分圖中都比較接近，說明發(fā)泡餐盒的材料均勻性和所使用儀器的穩(wěn)定性較高。8種餐盒樣品被分布在再生餐盒區(qū)域和新餐盒區(qū)域兩個主要部分，表明再生餐盒和新餐盒中化學物質的種類和含量具有一定的差異性，并且較好地展示在PCA得分圖中。相較于新餐盒，再生餐盒在得分圖中的分布較為分散，其原因可能是企業(yè)回收聚苯乙烯的生產環(huán)境和加工條件不同，或是餐盒中摻入的再生料含量不同，上述潛在因素都有可能導致再生餐盒所含的化學物質的種類和含量存在一定差異。盡管再生餐盒之間存在一定差異性，但新餐盒和再生餐盒仍能在PCA得分圖上得以較好的區(qū)分。

2.3 基于OPLS-DA和t檢驗的差異性物質篩選

OPLS-DA是有監(jiān)督的模式識別，可以最大化組間差異并找出造成這種差異的變量。為了進一步探究再生餐盒和新餐盒之間存在的差異性物質，提高再生餐盒鑒別的準確度，本實驗對再生餐盒和新餐盒建立OPLS-DA模型(圖3A)，模型的解釋度R2Y(cum)=0.988，Q2(cum)=0.979，表明模型具有很好的解釋能力和預測能力。

使用有監(jiān)督的學習方法進行分析時易產生過擬合現(xiàn)象，本研究通過置換檢驗(Permutation test)考察OPLS-DA在無差異性情況下的建模效果：保持X矩陣不變，隨機置換Y觀測值順序以比較原始模型和實際模型的擬合優(yōu)度，將隨機化產生的R2、Q2值與原始積累的R2、Q2值進行比較，用圖形直觀表達是否有過擬合現(xiàn)象，回歸線的斜率越大，與縱軸的截距越小，說明模型的解釋能力和預測能力越好。本實驗采用200次置換檢驗對模型進行驗證(圖3B)，發(fā)現(xiàn)R2和Q2回歸線與Y軸相交(R2-intercept=0.317,Q2-intercept=-0.769)，2條回歸線斜率較大證明OPLS-DA可靠，不存在過擬合現(xiàn)象。

VIP值是OPLS-DA模型中評價變量貢獻時的常用方法，結合t檢驗結果，一般認為VIP>1且p<0.05的物質是對分類貢獻較大的物質且具有統(tǒng)計學意義?；诖藰藴使埠Y選出41種差異性物質(表2)，篩選的差異性物質在再生餐盒中含量高于新餐盒。由于再生聚苯乙烯回收過程中會發(fā)生氧化，生成過氧化物，隨后經(jīng)β-斷裂生成苯乙酮、苯乙醛、苯甲醛等小分子的苯乙烯衍生物(圖4)，因此篩選出的41種差異性物質中含有很多聚苯乙烯氧化過程中生成的降解產物。

圖4 聚苯乙烯氧化過程中生成的降解產物

表2 篩選的差異性物質Table 2 Differential chemical substances

(續(xù)表2)

No.Retention time/minCompoundVIPSigNo.Retention time/minCompoundVIPSig219.649Naphthalene(萘)1.10.0008619.3701,3-Diphenyl-2-buten-1-one(1,3-二苯基-2-丁烯-1-酮)1.00.002229.895Decanal(癸醛)1.40.0008719.496-1.40.0002810.885Cinnamaldehyde(肉桂醛)1.20.0028819.719Benzoin(2-羥基-2-苯基苯乙酮)1.90.0003211.314Styrene glycol(苯基-1,2-乙二醇)1.30.0008919.857-1.80.0003912.2242,6,10-Trimethyldodecane(2,6,10-三甲基十二烷)1.70.0179019.937-1.90.0004012.424-1.20.0219320.360Methyl stearate(十八酸甲酯)1.30.0004814.026Butylated hydroxytoluene(2,6-二叔丁基對甲酚)1.10.02910724.606-1.40.0014914.089Methyl laurate(十二酸甲酯)1.00.00011025.184-1.30.0005014.1581,2-Diphenylethane(1,2-二苯乙烷)1.50.00011125.298-1.20.0205615.743Phenyl benzoate(苯甲酸苯酯)2.10.000

2.4 基于差異性物質建立PCA及OPLS-DA模型

為提高鑒別模型的有效性和準確性，以41種差異性物質的相對峰面積為數(shù)據(jù)來源，對5種再生餐盒和3種新餐盒建立PCA和OPLS-DA模型，PCA得分圖如圖5A所示，新餐盒和再生餐盒的區(qū)分度進一步提升，前兩個主成分共解釋85.9%的變量。建立的OPLS-DA模型參數(shù)R2Y(cum)=0.988，Q2(cum) =0.982。200次置換實驗后R2=(0.0,0.225),Q2=(0.0,-0.652)，模型顯示出良好的擬合和預測性能(圖5B)。篩選的41種物質減少數(shù)據(jù)體積的同時保證了模型的穩(wěn)固性。

3 結 論

本研究結合GC-MS和化學計量學鑒定再生餐盒和新餐盒，并對其化學成分進行了比較。8種餐盒中共檢出113種物質，成功定性75種物質，包括聚合殘余(苯乙烯單體，二聚體和三聚體)、苯衍生物和添加劑等。由于回收過程中聚苯乙烯材料會發(fā)生氧化降解，因此再生餐盒中含有較高的羰基化合物。OPLS-DA和t檢驗共篩選出41種差異性物質，其中苯的氧化衍生物占比及差異性較大，如苯甲酸苯酯、2-羥基-2-苯基苯乙酮、2-苯異丙醇等。根據(jù)差異性物質建立PCA模型可以更好地區(qū)分了新餐盒和再生餐盒，有效鑒別再生餐盒，為市場上再生聚苯乙烯餐盒的鑒別提供了新的思路。另外由于本研究樣本量小，應用到工業(yè)領域時還需擴大樣本量進行研究和驗證，進一步探索和完善。后續(xù)研究中仍需要更加關注苯乙烯的氧化產物，進一步縮小差異性物質的范圍，尋找新餐盒和再生餐盒之間同時具有統(tǒng)計學意義和化學意義的差異性物質。