曾瑩，陳燕芬，黃巧，吳澤春，李丹，鐘懷寧，，莫測(cè)輝

（1.廣州海關(guān)技術(shù)中心，廣東廣州 510623）（2.暨南大學(xué)環(huán)境學(xué)院，廣東廣州 510632）

氯丙醇是甘油分子中有一個(gè)或者兩個(gè)羥基被氯取代得到的一類物質(zhì)的統(tǒng)稱，包括1,3-二氯-2-丙醇（1,3-DCP），2,3-二氯-1-丙醇（2,3-DCP），3-氯-1,2-丙二醇（3-MCPD），2-氯-1,3-丙二醇（2-MCPD），是造紙過程中產(chǎn)生污染物，主要來源于紙張中廣泛使用的聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂類濕強(qiáng)劑的水解[1,2]。歐洲食品安全局的專家評(píng)估后證實(shí)3-MCPD對(duì)腎臟和男性生育能力可能產(chǎn)生的長(zhǎng)期不良影響[3-5]。1,3-DCP證實(shí)具有基因毒性，能誘導(dǎo)小鼠細(xì)胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化[6]，另外有研究證實(shí)1,3-DCP與2,3-DCP均對(duì)肝細(xì)胞有毒性[7]。

基于3-MCPD與1,3-DCP的毒性與風(fēng)險(xiǎn)，德國聯(lián)邦食品與農(nóng)業(yè)局對(duì)食品接觸用紙與紙板材料中的這兩種物質(zhì)提出了明確的限值要求。紙制品的熱水萃取物[8]或冷水萃取物中[9]，1,3-DCP含量為不得檢出（檢出限為2 μg/L），3-MCPD含量不得超過12 μg/L[10]。水萃取物含量反映是紙制品中氯丙醇含量，無法評(píng)估其在接觸食品時(shí)遷移到食品中的量。食品接觸材料遷移實(shí)驗(yàn)?zāi)苷鎸?shí)地反映食品接觸材料及制品的組分向與之接觸的食品的遷移，是評(píng)價(jià)食品接觸材料合規(guī)性最直接最重要的手段[11]。獲得氯丙醇的遷移水平，能夠有效地評(píng)估食品接觸材料中氯丙醇的安全風(fēng)險(xiǎn)。

目前食品接觸材料的氯丙醇的檢測(cè)研究常用的方法包括氣相色譜-電子捕獲檢測(cè)器（GC-ECD）[12]、氣相色譜-氫離子火焰檢測(cè)器（GC-FID）[13]與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）[14-16]。氣相色譜法檢出限高（0.05~0.1 mg/kg），氣質(zhì)法的研究都集中在紙制品水萃取物中1,3-DCP與3-MCPD的含量，氯丙醇遷移量檢測(cè)的報(bào)道較少。白榮漢[16]報(bào)道了紙制品中3-MCPD在4%乙酸、10%乙醇與異辛烷中的遷移量檢測(cè)方法。但是對(duì)于其他三種氯丙醇，包括德標(biāo)中有限值要求的1,3-DCP在其他模擬物（50%乙醇與橄欖油）中的遷移量檢測(cè)未見報(bào)道。而且異辛烷作為油脂性模擬物的替代物，數(shù)值僅供參考，不能真實(shí)反映油脂性模擬物中的遷移水平。基于上述兩個(gè)原因，為了調(diào)查氯丙醇遷移水平，本研究擬建立了同時(shí)檢測(cè)紙制品中四種氯丙醇在不同模擬物中遷移量的檢測(cè)方法，以滿足了氯丙醇遷移測(cè)試的檢測(cè)要求，為紙制品國家標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于氯丙醇的安全性要求的制定提供技術(shù)支持與數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 試劑與材料

標(biāo)準(zhǔn)品：2,3-二氯-1-丙醇（97%）、2-氯-1,3-丙二醇（98%），百靈威公司；2,3-二氯-1-丙醇-d5（2,3-DCP-d5，95%）、2-氯-1,3-丙二醇-d5（2-MCPD-d5，96%)，多倫多化學(xué)品研究品公司；1,3-二氯-2-丙醇（98%）、3-氯-1,2-丙二醇（99.35%）、1,3-二氯-2-丙醇-d5（1,3-DCP-d5，98.2%）、3-氯-1,2-丙二醇-d5（3-MCPD-d5，98%)、N-七氟丁?；溥颍℉FBI，97%），上海安譜公司。

試劑：乙醇（色譜純），美國賽默飛世爾公司；乙酸乙酯、乙酸、乙醇、氫氧化鉀、氯化鈉與無水硫酸鈉（分析純），廣州化學(xué)試劑廠；硅藻土固相萃取小柱（5 g/20 mL），Copure?公司，實(shí)驗(yàn)用水為一級(jí)水。

樣品：本研究檢測(cè)的15批次食品接觸用紙制品全部購于中國市場(chǎng)，包括烤盤紙、吸油紙、紙桶、紙杯、紙盒和紙碟各2批次，蛋糕紙托、紙碗、紙盤各1批次。

1.2 儀器與設(shè)備

氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀（9000 GC/5975C），Agilent公司；Turbo Vap LV氮吹濃縮儀，美國Caliper公司；ME204電子天平，瑞士梅特勒-托利儀器公司；Milli-Q超純水系統(tǒng)，美國MILLIPORE公司；QL-866渦旋振蕩器，其林貝爾儀器公司；鼓風(fēng)干燥箱，三騰儀器公司。

1.3 溶液配制

食品模擬物配制根據(jù)GB 5009.156[17]。

20%氯化鈉溶液：稱取20 g氯化鈉，加入80 mL水并使氯化鈉充分溶解。

氫氧化鉀溶液（78.4 g/L）：稱取39.2 g氯化鈉于500 mL水中，完全溶解。

氯丙醇混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（1000 mg/L）：準(zhǔn)確稱取1,3-DCP、2,3-DCP、2-MCPD、3-MCPD標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)各100 mg，用乙酸乙酯溶解，轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中，并定容至刻度，搖勻。

氯丙醇混合標(biāo)準(zhǔn)中間液（10 mg/L）：取1 mL氯丙醇混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液于10 mL容量瓶，用乙酸乙酯定容，搖勻。

氯丙醇混合標(biāo)準(zhǔn)工作液（1 mg/L）：取1 mL氯丙醇混合標(biāo)準(zhǔn)中間液于10 mL容量瓶，用乙酸乙酯定容，搖勻。

混合內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（1000 mg/L）：準(zhǔn)確稱取1,3-DCP-D5、2,3-DCP-D5、2-MCPD-D5、3-MCPD-D5標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)各100 mg，用乙酸乙酯溶解，轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中，用乙酸乙酯定容至刻度，搖勻。

氯丙醇混合內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液（10 mg/L）：取0.1 mL內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液于10 mL容量瓶，用乙酸乙酯定容，搖勻。

氯丙醇系列標(biāo)準(zhǔn)工作液：4%乙酸，10%乙醇，50%乙醇模擬物：取5.00 mL模擬物準(zhǔn)確加入50 μL氯丙醇標(biāo)準(zhǔn)工作溶液（1.0 mg/L）及10、25、50、100 μL氯丙醇標(biāo)準(zhǔn)中間液（10 mg/L），得到氯丙醇濃度分別為10.0、20.0、50.0、100、200 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線；橄欖油模擬物：取20.0 g橄欖油準(zhǔn)確加入20、40、100、200、400 μL氯丙醇標(biāo)準(zhǔn)工作溶液（10 mg/L），得到氯丙醇濃度分別為10.0、20.0、50.0、100、200 μg/kg的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。標(biāo)準(zhǔn)工作液按照1.5進(jìn)行處理。

1.4 遷移試驗(yàn)

遷移試驗(yàn)根據(jù)GB 31604.1[18]進(jìn)行，依據(jù)樣品預(yù)期可能接觸的食品類型、時(shí)間與溫度選擇對(duì)應(yīng)的遷移條件。本次實(shí)驗(yàn)的樣品中7#與8#的紙杯選擇4%乙酸，10%乙醇，50%乙醇與橄欖油為模擬物，其余樣品的模擬物為4%乙酸，10%乙醇和橄欖油。

1.5 樣品前處理

1.5.1 試樣提取

10%乙醇：準(zhǔn)確移取5.00 mL溶液加入1 g氯化鈉與50 μL混合內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，渦旋振蕩至完全溶解，待上柱；4%乙酸：準(zhǔn)確移取5.00 mL溶液加入50 μL混合內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液后，加入一定量氫氧化鉀溶液調(diào)整溶液pH=7，加入1.4 g氯化鈉渦旋振蕩至完全溶解，待上柱；50%乙醇：準(zhǔn)確5.00 mL溶液加入0.4 g氯化鈉與50 μL混合內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，渦旋振蕩至完全溶解，60 ℃下氮吹至約2 mL，待上柱；橄欖油：稱量20.0 g模擬物于離心管中，加入200 μL混合內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，渦旋溶解后加入7 mL 20%氯化鈉溶液，渦旋振蕩1 min，超聲10 min，7000 r/min離心4 min，取上層清液待上柱。

1.5.2 試樣凈化

將上述試液完全轉(zhuǎn)移到硅藻土小柱平衡10 min，用乙酸乙酯洗脫，洗脫液加入4 g無水硫酸鈉后靜置10 min，過濾后的洗脫液氮吹濃縮至近干（約0.5 mL）后加入2 mL正己烷，快速加入40 μL HFBI，渦旋混合，70 ℃衍生30 min，衍生后加入2 mL 20%氯化鈉溶液渦旋震蕩后靜置，取上清液經(jīng)無水硫酸鈉干燥后待測(cè)。

1.6 色譜與質(zhì)譜條件

色譜柱：HP-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；升溫程序：50 ℃保持1 min，2 ℃/min升至90 ℃保持1 min，30 ℃/min升至300 ℃保持5 min；進(jìn)樣量：2 μL；進(jìn)樣模式：不分流進(jìn)樣，進(jìn)樣口溫度：250 ℃。

離子源：電子轟擊（EI）源；電離能量：70 eV；質(zhì)譜接口溫度：280 ℃；離子源溫度：230 ℃；四極桿溫度：150 ℃；溶劑延遲：5 min；監(jiān)測(cè)離子見表1。

表1 氯丙醇衍生物及其內(nèi)標(biāo)衍生物特征離子Table 1 Mass spectrum parameters for chloropropanol derivatives and the internal standard derivatives

1.7 數(shù)據(jù)處理

得到食品模擬物中氯丙醇的濃度后，根據(jù)GB 5009.156[19]對(duì)氯丙醇遷移量進(jìn)行計(jì)算，得到食品接觸紙制品中氯丙醇的遷移量，具體公式如下：

式中：Y：紙制品中氯丙醇向食品模擬物的遷移量（μg/kg）；C：由標(biāo)準(zhǔn)工作曲線所得的樣品溶液中氯丙醇的濃度（μg/L或μg/kg）；C0：由標(biāo)準(zhǔn)工作曲線求得的方法空白溶液中氯丙醇的濃度（μg/L或μg/kg）；V1：浸泡體積（L或kg）；V2：測(cè)試用體積（L或kg）；V3：定容體積（L或kg）；V4：試樣預(yù)期實(shí)際接觸食品的體積（L或kg）；S1：遷移實(shí)驗(yàn)中試樣的浸泡接觸面積（dm2）；S2：試樣實(shí)際接觸面積（dm2）。如樣品的試劑接觸面積/體積比未知，則按照每6 dm2的試樣面積與1 kg的食品接觸進(jìn)行遷移實(shí)驗(yàn)及計(jì)算。

2 結(jié)果與討論

2.1 前處理的優(yōu)化

模擬物的前處理參考食品中氯丙醇含量的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.191-2016[19]第二法進(jìn)行。其中10%乙醇與橄欖油兩種模擬物可視為兩種典型的食品，參考標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行前處理，檢出限能達(dá)到2 μg/kg。

4%乙酸模擬物參考標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行前處理得到目標(biāo)物響應(yīng)低（圖1b），檢出限不能達(dá)到2 μg/kg。試樣凈化過程中，乙酸與目標(biāo)物同時(shí)被洗脫，酸性條件下衍生化試劑HFBI不穩(wěn)定，導(dǎo)致衍生效率低。因此本研究組將遷移試驗(yàn)所得的4%乙酸模擬物先用氫氧化鉀中和后再按照10%乙醇模擬液處理。試驗(yàn)表明，中和處理后的得到衍生物響應(yīng)提高了近10倍（圖1），檢出限達(dá)到2 μg/kg。

圖1 4%乙酸模擬物中中和后（a）與未中和（b）得到的氯丙醇及其內(nèi)標(biāo)衍生物響應(yīng)對(duì)比圖Fig.1 The chromatograms of chloropropanols derivatives and their internal standard derivatives in 4% acetic acid before and after neutralization

圖2 b展示了50%乙醇模擬液直接按照10%乙醇模擬液處理時(shí)的譜圖，目標(biāo)物與內(nèi)標(biāo)均沒有出峰，表示衍生失敗。50%乙醇模擬物參考標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行前處理時(shí)，在實(shí)驗(yàn)的洗脫環(huán)節(jié)加入用于吸水的無水硫酸鈉發(fā)生明顯結(jié)塊，表明洗脫液含有一定的水分。衍生化試劑HFBI中對(duì)水分比較敏感，遇水可能失效導(dǎo)致衍生化不完全[20]。因此洗脫液有水存在時(shí)衍生反應(yīng)可能會(huì)失敗。推測(cè)洗脫液含水的原因可能是模擬液中乙醇的含量較高。50%乙醇與乙酸乙酯是相溶的。洗脫時(shí)，50%乙醇中的水與乙醇以及目標(biāo)物因?yàn)榱己玫南嗳菪酝瑫r(shí)被乙酸乙酯洗脫，進(jìn)入洗脫液。因此50%乙醇模擬物需要除去乙醇避免水進(jìn)入洗脫液。所以本文采用氮?dú)獯祾叩姆绞匠ヒ掖己?，按?0%乙醇模擬液進(jìn)行處理。圖2a展示了除去乙醇后再進(jìn)行前處理的譜圖，目標(biāo)物與內(nèi)標(biāo)物的出峰表明衍生成功。

圖2 50%乙醇模擬物中除去乙醇（a）與未除去乙醇（b）得到的氯丙醇及其內(nèi)標(biāo)衍生物響應(yīng)對(duì)比圖Fig.2 The chromatograms of chloropropanols derivatives and their internal standard derivatives in 50% ethanol removing ethanol and without removing ethanol

2.2 方法的線性范圍，檢出限與定量限

經(jīng)過方法優(yōu)化后，四種模擬物中目標(biāo)物及內(nèi)標(biāo)物質(zhì)的衍生效率提高，得到的衍生物在色譜中得到了很好的分離，氯丙醇及其內(nèi)標(biāo)衍生物選擇離子色譜圖如圖3。四種氯丙醇線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)R2均大于0.996，線性方程與相關(guān)系數(shù)如表2。分別以3倍信噪比（S/N=3）時(shí)標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度和10倍信噪比（S/N=10）時(shí)標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度確定檢出限與定量限，四種氯丙醇的方法檢出限與定量限分別為2 μg/kg與10 μg/kg。目前已有文獻(xiàn)中的3-MCPD遷移量檢測(cè)方法[17]的檢出限為5 μg/kg，本文的方法更加靈敏，而且可以同時(shí)分析四種氯丙醇的遷移量，效率更高。

圖3 氯丙醇及其內(nèi)標(biāo)衍生物選擇離子色譜圖Fig.3 The chromatograms of chloropropanols derivatives and the internal standard derivatives

表2 四種氯丙醇的線性方程與相關(guān)系數(shù)R2Table 2 The standard curves and correlation coefficients (R2) of chloropropanols

2.3 方法回收率與精密度（n=6）

在不含氯丙醇的紙制品模擬物中分別添加10、50、100 μg/kg三個(gè)濃度水平的氯丙醇混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，按1.5的前處理后測(cè)定，結(jié)果見表3。氯丙醇的加標(biāo)回收率為87.3%~109%，方法的RSD為1.1%~9.5%。結(jié)果表明方法回收率高，精密度好，滿足氯丙醇的檢測(cè)要求。

表3 方法的加標(biāo)回收率與相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差Table 3 The recoveries and RSD of chloropropanols at different concentrations (n=6)

2.4 質(zhì)譜的確證

實(shí)驗(yàn)中的目標(biāo)物及其內(nèi)標(biāo)衍生物的質(zhì)譜圖如圖4所示。從質(zhì)譜圖中，可以從質(zhì)譜碎片中推斷衍生反應(yīng)是否成功。所有氯丙醇衍生物均含有m/z169的離子碎片對(duì)應(yīng)衍生物中的碎片[C3F7]-。另外1,3-DCP衍生物中離子碎片m/z75，275分別對(duì)應(yīng)[C3H4Cl]-與[C(CHCl)CH2-OOC-C3F7]-；2,3-DCP衍生物中m/z75，111分別對(duì)應(yīng)[C3H4Cl]-與[C3H4Cl2]-；3-MCPD衍生物中m/z253，275分別對(duì)應(yīng)[C(CH2)2-OOC-C3F7]-與[C(CHCl)CH2-OOC-C3F7]-；2-MCPD衍生物中m/z253，75分別對(duì)應(yīng)[C(CH2)2-OOC-C3F7]-與[C3H4Cl]-。氯丙醇衍生物的斷裂位置已在圖4中標(biāo)注。內(nèi)標(biāo)物碎片離子為目標(biāo)物對(duì)應(yīng)氘代物的衍生化產(chǎn)物離子。從譜圖的離子碎片可以證實(shí)衍生化成功。

圖4 10%乙醇模擬物中氯丙醇衍生物及其內(nèi)標(biāo)衍生物質(zhì)譜圖Fig.4 Mass spectra of chloropropanols derivatives and their internal standard derivatives in 10% ethanol

2.5 樣品測(cè)試結(jié)果與分析

采用本方法對(duì)15批次食品接觸用紙制品中氯丙醇的遷移量進(jìn)行檢測(cè)，陽性樣品的結(jié)果如表4所示。對(duì)比9批次陽性樣品的水基模擬物與橄欖油模擬物數(shù)值，橄欖油遷移量?jī)H有8#紙盒中檢出3-MCPD，數(shù)值為3.04 μg/kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于樣品在4%乙酸、10%乙醇中的遷移量數(shù)值（127.86 μg/kg與147.49 μg/kg）。其他陽性樣品中，橄欖油模擬液均為未檢出。由此可見，水基模擬物比油脂性模擬物更加嚴(yán)苛。這與氯丙醇是極性化合物有關(guān)，根據(jù)相似相溶原理，氯丙醇在極性較大的水基模擬物中更容易發(fā)生遷移。

表4 陽性樣品中氯丙醇的遷移量檢測(cè)結(jié)果Table 4 Chloropropanols migration of positive samples

15批次紙制品中，1,3-DCP檢出率為33.3%，遷移量為2.27~12.04 μg/kg，3-MCPD檢出率為53.3%，遷移量為2.51~183.32 μg/kg，2,3-DCP與2-MCPD遷移量均為未檢出。四種氯丙醇遷移量中，3-MCPD檢出率與檢出水平最高，1,3-DCP次之。鑒于3-MCPD與1,3-DCP的毒性，兩者的風(fēng)險(xiǎn)較高，應(yīng)受到更多的關(guān)注。

對(duì)比現(xiàn)有的氯丙醇遷移量的檢測(cè)研究[17]，文獻(xiàn)中5款餐用紙制品的3-MCPD遷移量均為未檢出。本文的檢出率較高原因有兩個(gè)方面：一是本文選取的種類與樣品數(shù)較多，一共9種類型共15批次；二是不同樣品中的氯丙醇含量差異較大，本文實(shí)驗(yàn)的樣品中最高值為183.32 μg/kg，有6批次的遷移量為小于檢出限（2 μg/kg），不同紙制品的遷移量相差90倍以上。紙制品中的氯丙醇主要來源于濕強(qiáng)劑中環(huán)氧氯丙烷的水解，根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，不同類型濕強(qiáng)劑中氯丙醇含量相差可達(dá)1000倍或以上[1]，因此使用不同類型濕強(qiáng)劑的紙制品中殘留的氯丙醇含量相差較大，導(dǎo)致遷移量有較大差異。

3 結(jié)論

本文建立了同時(shí)測(cè)定紙制品中四種氯丙醇在不同模擬物中遷移量的氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析方法，并將方法應(yīng)用于15批次食品接觸用紙制品的遷移量測(cè)定。經(jīng)過驗(yàn)證，四種氯丙醇的檢出限與定量限分別為2 μg/kg與10 μg/kg，加標(biāo)回收率為87.3%~109%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.1%~9.5%。該方法回收率高，精密度好，能滿足紙制品中氯丙醇遷移量的檢測(cè)要求。實(shí)際樣品檢測(cè)結(jié)果表明，氯丙醇在水基模擬物的遷移水平比油脂性模擬物的遷移水平高。其中，3-MCPD檢出率與檢出水平最高，1,3-DCP次之，因此3-MCPD與1,3-DCP遷移污染食品的風(fēng)險(xiǎn)需引起更多的關(guān)注。