趙海娟，張文潔，王 暉，王玉芳，賈林濤，王 慧，張峻松，鄭美玲，李文偉*

1. 河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司安陽(yáng)卷煙廠，河南省安陽(yáng)市龍安區(qū)煙廠路 455000 2. 鄭州輕工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，鄭州市科學(xué)大道136 號(hào) 450001

我國(guó)增塑劑年產(chǎn)量占全球增塑劑產(chǎn)量的50%以上［1］，其中鄰苯二甲酸酯類增塑劑是用量最大的一類增塑劑，約占我國(guó)增塑劑用量的80%［2］。有研究表明，鄰苯二甲酸酯類增塑劑在聚合物產(chǎn)品中不能穩(wěn)定存在，在產(chǎn)品使用過(guò)程中，鄰苯二甲酸酯類增塑劑會(huì)發(fā)生浸出［3］或遷移［4-5］，進(jìn)而對(duì)人體健康與生態(tài)環(huán)境造成不良影響［6-10］。近年來(lái)，鄰苯二甲酸酯類增塑劑替代品在國(guó)內(nèi)外日益受到關(guān)注［11-12］，例如，芳香族羧酸酯、檸檬酸酯、磷酸酯、脂肪族二元酸酯等新型非鄰苯二甲酸酯類增塑劑。其中，檸檬酸酯已被美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準(zhǔn)為無(wú)毒增塑劑，被廣泛應(yīng)用于兒童用品、醫(yī)療用品、食品包裝材料等環(huán)保要求較高的行業(yè)［13］。脂肪族二元酸酯類增塑劑因具有低溫性能優(yōu)良、耐沖擊性強(qiáng)、塑化效率高及黏性好等特點(diǎn)，其應(yīng)用日益廣泛［14］。但也有研究表明［15-17］，部分磷酸酯類化合物的化學(xué)性質(zhì)過(guò)于穩(wěn)定，會(huì)在生物體內(nèi)累積。煙草行業(yè)已有部分廠家在煙用材料生產(chǎn)中應(yīng)用非鄰苯酯類增塑劑［18］，但目前關(guān)于非鄰苯酯類增塑劑在煙用材料中的應(yīng)用研究仍較少，且非鄰苯酯類增塑劑在煙用材料中的應(yīng)用缺乏規(guī)范性管理和監(jiān)督措施。因此，建立GC/MS-SIM 同時(shí)分析檢測(cè)卷煙中12 種非鄰苯二甲酸酯類增塑劑含量的方法，研究其在卷煙主流煙氣、濾嘴、煙蒂煙絲及煙灰中的轉(zhuǎn)移行為，旨在為非鄰苯二甲酸酯類增塑劑在煙草行業(yè)中的合理安全應(yīng)用提供方法參考和數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

空白卷煙［（64 mm 煙支+20 mm 醋纖濾嘴）×圓周24.5 mm］，由河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司安陽(yáng)卷煙廠提供。

12 種非鄰苯酯標(biāo)準(zhǔn)品、苯甲酸芐酯（內(nèi)標(biāo)）（≥98%，北京百靈威科技有限公司）；異丙醇、乙酸乙酯（色譜純，天津市大茂化學(xué)試劑廠）；二氯甲烷（色譜純，北京迪馬科技有限公司）。

SB-3200DT 超聲萃取儀（寧波新芝生物科技有限公司）；7890B/5977A 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC/MS，美國(guó)Agilent 公司）；MS303S 電子天平（感量：0.000 1 g，瑞士Mettler Toledo 公司）；HZQ-F160全溫振蕩儀（太倉(cāng)市實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠）；RM20H 轉(zhuǎn)盤型吸煙機(jī)（德國(guó)Brogwaldt-KC 公司）；CIJECTOR 香精注射機(jī)（瑞士Burghart 公司）。

1.2 方法

1.2.1 樣品前處理與分析

以苯甲酸芐酯（內(nèi)標(biāo)）的二氯甲烷溶液為溶劑配制各非鄰苯二甲酸酯類物質(zhì)質(zhì)量濃度分別為6.50、16.25、32.50、48.75 和65.00 mg/mL 的混合溶液。用香精注射機(jī)向空白卷煙樣品煙支中分別注入不同濃度的混合溶液，每支卷煙注射量為（10.0±0.1）μL，開始注射點(diǎn)（煙絲端）：2 mm，結(jié)束注射點(diǎn)：58 mm［19］。

將注射好的卷煙置于恒溫恒濕箱（溫度：22 ℃± 1 ℃；相對(duì)濕度：60% ± 3%）中平衡48 h［20］，根據(jù)GB/T 16450—2004《常規(guī)分析用吸煙機(jī) 定義和標(biāo)準(zhǔn)條件》調(diào)整抽吸參數(shù)，在RM20H 轉(zhuǎn)盤型20孔道吸煙機(jī)上抽吸平衡后的卷煙，每輪抽吸20 支卷煙，每個(gè)孔道抽吸1 支煙，主流煙氣總粒相物用92 mm 的劍橋?yàn)V片捕集，保留煙蒂，收集煙灰［21-22］。抽吸結(jié)束后，將劍橋?yàn)V片、煙灰、煙蒂煙絲和濾嘴分別置于150 mL 三角瓶中，準(zhǔn)確加入40 mL 二氯甲烷，超聲振蕩萃取30 min，取適量萃取液過(guò)0.45 μm 有機(jī)膜后轉(zhuǎn)移至色譜瓶中，進(jìn)行GC/MS 分析。GC/MS 分析條件為：

色譜柱：HP-5MS 毛細(xì)管柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm）；升溫程序：100 ℃保持2 min，以20 ℃/min升溫至200 ℃并保持5 min，再以5 ℃/min 升溫至280 ℃并保持10 min；進(jìn)樣量：1.0 μL；分流比：5∶1；進(jìn)樣口溫度：250 ℃；載氣：He（≥99.999%）；恒流流速：1.0 mL/min。電離方式：EI；電離能量：70 eV；離子源溫度：230 ℃；四極桿溫度：150 ℃；傳輸線溫度：280 ℃；掃描方式：選擇離子監(jiān)測(cè)（SIM）；質(zhì)量掃描范圍：34～400 amu。

1.2.2 定性定量分析

采用標(biāo)樣對(duì)照保留時(shí)間的方法進(jìn)行定性分析，確定各非鄰苯二甲酸酯類增塑劑的出峰順序，并采用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行定量分析。12 種非鄰苯二甲酸酯類增塑劑和內(nèi)標(biāo)物的保留時(shí)間、定量及定性離子見表1。

表1 12 種非鄰苯二甲酸酯類增塑劑和內(nèi)標(biāo)的保留時(shí)間、定量及定性離子Tab.1 Retention time, quantitative and qualitative ions of 12 non-phthalate plasticizers and internal standard

2 結(jié)果與討論

2.1 前處理?xiàng)l件優(yōu)化

2.1.1 萃取溶劑的選擇

按照1.2.1 節(jié)方法，以劍橋?yàn)V片為研究對(duì)象，分別考察乙酸乙酯、二氯甲烷、異丙醇、正己烷4 種不同極性溶劑對(duì)目標(biāo)化合物萃取效果的影響，結(jié)果如圖1 所示?？梢钥闯觯赫和椴荒茌腿?yàn)V片中的非鄰苯二甲酸酯類增塑劑；其余3 種萃取溶劑中，二氯甲烷對(duì)大多數(shù)目標(biāo)化合物的萃取效果較好。因此，選擇二氯甲烷作為萃取溶劑。

圖1 不同萃取溶劑的萃取效果Fig.1 Extraction results of different extraction solvents

2.1.2 萃取方式的選擇

考察了超聲振蕩萃取和搖床振蕩萃取兩種方式對(duì)目標(biāo)化合物萃取效果的影響，結(jié)果如圖2 所示。可以看出，使用超聲振蕩萃取時(shí)萃取效果較好，各非鄰苯二甲酸酯類增塑劑的測(cè)定值均高于搖床振蕩萃取。因此，選擇超聲振蕩萃取方式。

圖2 不同萃取方式的萃取效果Fig.2 Extraction results by different extraction methods

2.1.3 萃取時(shí)間的確定

考察了萃取10、20、30、40 和50 min 時(shí)目標(biāo)化合物的測(cè)定值，結(jié)果如圖3 所示?？梢钥闯觯狠腿?0 min 時(shí)，大多數(shù)非鄰苯二甲酸酯類增塑劑的測(cè)定值達(dá)到最大值；萃取時(shí)間繼續(xù)增加時(shí)，目標(biāo)化合物的測(cè)定值略有降低。超聲過(guò)程中產(chǎn)生的空化效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致劍橋?yàn)V片溫度和萃取溫度升高，進(jìn)而使部分非鄰苯酯類增塑劑有一定的損失［23］。因此，確定萃取時(shí)間30 min。

圖3 不同萃取時(shí)間對(duì)萃取效果的影響Fig.3 Extraction results at different extraction time

2.1.4 萃取溶劑體積的確定

考察了萃取溶劑體積分別為30、40、50、60、70和80 mL 時(shí)目標(biāo)化合物的測(cè)定值，結(jié)果如圖4 所示?？梢钥闯觯寒?dāng)萃取溶劑體積為40 mL 時(shí)，各非鄰苯二甲酸酯類增塑劑的測(cè)定值均達(dá)到最大；繼續(xù)增加萃取溶劑的體積，目標(biāo)化合物的測(cè)定值降低。原因是：萃取溶劑的體積可直接影響萃取效率，一方面需要足夠量的萃取溶劑以滿足定量分析的需求，另一方面萃取溶劑體積過(guò)大會(huì)產(chǎn)生稀釋效應(yīng)［24］。因此，確定萃取溶劑體積為40 mL。

圖4 不同萃取溶劑體積對(duì)萃取效果的影響Fig.4 Effects of extraction solvent volumes on extraction results

2.2 方法驗(yàn)證

2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線、檢出限和定量限

準(zhǔn)確稱取一定量的各非鄰苯二甲酸酯類標(biāo)準(zhǔn)品，以0.030 mg/mL 苯甲酸芐酯（內(nèi)標(biāo)）的二氯甲烷溶液為溶劑，配制成0.001、0.003、0.005、0.010、0.030、0.050、0.070、0.100 和0.200 mg/mL 的系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，并進(jìn)行GC/MS 分析。以各非鄰苯酯類增塑劑標(biāo)準(zhǔn)品與苯甲酸芐酯的質(zhì)量比對(duì)其相應(yīng)的峰面積比進(jìn)行回歸分析，得到回歸方程和決定系數(shù)R2，結(jié)果如表2 所示?？梢钥闯觯青彵蕉姿狨ヮ愒鏊軇?biāo)樣在0.001～0.200 mg/mL 質(zhì)量濃度范圍內(nèi)的回歸方程線性良好（R2＞0.999）。

2.2.2 加標(biāo)回收率與精密度

在空白卷煙抽吸后的劍橋?yàn)V片、濾嘴、煙蒂煙絲、煙灰中分別加入低、中、高3 個(gè)濃度水平的12種非鄰苯二甲酸酯類增塑劑的標(biāo)準(zhǔn)品，按照1.2.1的方法進(jìn)行處理和分析，測(cè)定3 個(gè)不同加標(biāo)水平下各非鄰苯二甲酸酯類增塑劑的回收率，每個(gè)加標(biāo)水平下平行測(cè)定5 次。結(jié)果（表3）顯示，12 種非鄰苯二甲酸酯類增塑劑的平均回收率范圍為81.08%～106.59%（RSD=0.36%～5.72%，n=5）?？梢姡痉椒ɑ厥章瘦^高，重復(fù)性較好，適用于非鄰苯二甲酸酯類增塑劑的定量分析。

表2 12 種非鄰苯二甲酸酯類增塑劑的回歸方程、檢出限和定量限Tab.2 Regression equations, limits of detection and limits of quantitation of 12 non-phthalate plasticizers

表3 12 種非鄰苯二甲酸酯類增塑劑的回收率與精密度Tab.3 Recoveries and precision of 12 non-phthalate plasticizers

表3（續(xù)）

2.3 不同添加量下12 種非鄰苯二甲酸酯類增塑劑在卷煙中的轉(zhuǎn)移行為

12 種非鄰苯二甲酸酯類增塑劑在卷煙主流煙氣總粒相物中的轉(zhuǎn)移率見圖5。由圖5 可知，12 種非鄰苯二甲酸酯類增塑劑在卷煙主流煙氣總粒相物中的轉(zhuǎn)移率隨其添加量的增加而降低，其中添加量為0.065 0 mg/支的煙氣轉(zhuǎn)移率遠(yuǎn)高于其他添加量；對(duì)于同一類別的非鄰苯酯類增塑劑，煙氣轉(zhuǎn)移率隨著分子量的增加而降低：DEA＞DBA，DIBA＞DEHA，TEC＞TBC＞ATBC，TBP＞TPP＞TOP，且異構(gòu)體的轉(zhuǎn)移率大于正構(gòu)體的轉(zhuǎn)移率：DIBA＞DBA。

12 種非鄰苯二甲酸酯類增塑劑在卷煙濾嘴中的截留率見圖6。由圖6 可知，芳香族羧酸酯類、檸檬酸酯類增塑劑在0.065 0 mg/支添加量時(shí)的濾嘴截留率最高，脂肪族二元酸酯類、磷酸酯類增塑劑無(wú)明顯規(guī)律。12 種非鄰苯二甲酸酯類增塑劑在卷煙煙蒂煙絲中的截留率見圖7。由圖7 可知，脂肪族二元酸酯類、磷酸酯類和檸檬酸酯類增塑劑在0.650 0 mg/支添加量時(shí)的煙蒂煙絲截留率最高，芳香族羧酸酯類增塑劑在0.065 0 mg/支時(shí)的煙蒂煙絲截留率最高。12 種非鄰苯二甲酸酯類增塑劑在煙灰中均未檢出。

圖5 卷煙主流煙氣總粒相物中12 種非鄰苯二甲酸酯類增塑劑的轉(zhuǎn)移率Fig.5 Transfer rates of 12 non-phthalate plasticizers to TPM of mainstream cigarette smoke

圖6 卷煙濾嘴中12 種非鄰苯二甲酸酯類增塑劑的截留率Fig.6 Retention rates of 12 non-phthalate plasticizers in cigarette filter

圖7 卷煙煙蒂煙絲中12 種非鄰苯二甲酸酯類增塑劑的截留率Fig.7 Retention rates of 12 non-phthalate plasticizers in smoked butt

12 種非鄰苯二甲酸酯類增塑劑在卷煙主流煙氣總粒相物、煙蒂煙絲截留率和濾嘴截留率之和見表4。由表4 可知，12 種非鄰苯二甲酸酯類增塑劑在卷煙主流煙氣總粒相物的轉(zhuǎn)移率、煙蒂煙絲截留率和濾嘴截留率之和分別為：芳香族羧酸酯類增塑劑27.46%～50.29%、脂肪族二元酸酯類增塑劑22.85%～75.82%、檸檬酸酯類增塑劑26.25%～41.11%、磷酸酯類增塑劑14.97%～55.41%。不同結(jié)構(gòu)非鄰苯二甲酸酯類增塑劑的結(jié)果差異較大，這可能與增塑劑的結(jié)構(gòu)及其分子量有關(guān)。

表4 12 種非鄰苯二甲酸酯類增塑劑在卷煙中的轉(zhuǎn)移率與截留率Tab.4 Transfer rates and retention rates of 12 non-phthalate plasticizers during smoking

3 結(jié)論

①建立了GC/MS-SIM 檢測(cè)分析卷煙中12 種非鄰苯二甲酸酯類增塑劑含量的方法，該方法的精密度好、可靠性高。②12 種非鄰苯二甲酸酯類增塑劑在主流煙氣總粒相物中的轉(zhuǎn)移率、濾嘴截留率、煙蒂煙絲截留率分別在8.37%～32.38%、3.18%～41.66%、1.13%～14.43%之間。③12 種非鄰苯二甲酸酯類增塑劑在煙灰中均未檢出。④12 種非鄰苯二甲酸酯類增塑劑在主流煙氣總粒相物中的轉(zhuǎn)移率隨著其添加量的增加而降低，添加量為0.065 0 mg/支時(shí)的煙氣轉(zhuǎn)移率遠(yuǎn)高于其他添加量時(shí)的煙氣轉(zhuǎn)移率；對(duì)于同一類別的非鄰苯酯類增塑劑，煙氣轉(zhuǎn)移率隨著分子量的增加而降低：DEA＞DBA，DIBA＞DEHA，TEC＞TBC＞ATBC，TBP＞TPP＞TOP，且異構(gòu)體的轉(zhuǎn)移率大于正構(gòu)體的轉(zhuǎn)移率：DIBA＞DBA。⑤12 種非鄰苯二甲酸酯類增塑劑在卷煙主流煙氣總粒相物轉(zhuǎn)移率、煙蒂煙絲截留率和濾嘴截留率之和分別為：芳香族羧酸酯類增塑劑27.46%～50.29%、脂肪族二元酸酯類增塑劑22.85%～75.82%、檸檬酸酯類增塑劑26.25%～41.11%、磷酸酯類增塑劑14.97%～55.41%。