序言 化合物從食品接觸材料 (FCMs) 遷移到食品中 , 也稱為浸出。這 種遷移可能導致食品腐敗變質, 在某種情況下會影響人體健康。因此就有了食品接觸材料遷移到食品中的化 合物的法規和準則。除了食品和與食品接觸的塑料的化學性質外,整體的儲 存條件,如溫度和時間,都將影響到化合物從食品接觸材料遷移到食品中。 在所有 FCMs 中,塑料制品中的鄰苯二甲酸酯是能夠浸入食品中的 物質。鄰苯二甲酸酯是一類主要用作塑料制品增塑劑增強其彈性的化合物。 由于鄰苯二甲酸酯在塑料中的束縛性弱,它很容易從塑料中溶出浸入到周圍 環境中。雖然鄰苯二甲酸酯的毒理學效應尚未全部研究完,但許多廣泛使用 的鄰苯二甲酸酯,如鄰苯二甲酸(2- 乙基己基)酯(DEHP)、鄰苯二甲酸丁 基芐基酯(BBP)和鄰苯二甲酸二丁酯(DBP),能夠干擾內分泌系統。所以, 在食品包裝材料中鄰苯二甲酸酯的使用時受限制的。
本應用文獻采用的 PerkinElmer Clarus® SQ 8 GC/MS 對 三種管制的鄰苯二甲酸酯(DBP,BBP 和 DEHP)乙基其它 常見的鄰苯二甲酸酯(DMP,DEP 和 DnOP)進行高靈敏 度和重復性的定量分析,分析測定方法依據的是歐盟法 規 EU No. 10/2011。Clarus SQ8 系統采用選擇離子全離 子(SIFI)質譜模式。在 SIFI 模式下,分析人員可以用選 擇離子監控(SIM)設置儀器對目標化合物進行定量分析, 同時在全掃描的模式下尋找未知的可浸出的化合物。本 應用文獻進一步顯示了不同溫度和食品類型對 FCMs 的 浸出的影響。
食品接觸材料遷移法規 特定的遷移限制(SML)是指一個特定物質從 FCM 釋放 到食品或模擬食品中的最大允許遷移量,單位為 mg/kg fs2。根據歐盟 2007/19/EC 指令,FCMs 使用的鄰苯二 甲酸酯的 SMLs 分別為 DBP 為 0.3 mg/kg fs,DEHP 為 1.5 mg/kg fs 和 BBP 為 30.0 mg/kg fs。 在不同食品類型的簡化遷移分析實驗經常使用模擬實 驗。因為用替代物代替食品模擬食品與包裝材料之間的 相互作用,可以減少基質干擾,并降低樣品前處理的總 量。歐盟法規第 10/2011 號“與食品接觸的塑料材料和 物品”指定 FCMs 具體測試條件,食品模擬物列表如表 1 所示。
EU No. 10/2011 法規根據不同包裝列出了各種遷移測 試條件,代表加速貯藏條件。溫度和時間是嚴格的儲存條件,50℃模擬儲存 10 天,室溫下模擬儲 存 6 個月,20℃冷藏條件下模擬儲存 10 天。用于高溫 使用的包裝,包括微波包裝,其指定的遷移測試條件是 100℃下 1 小時。在指定遷移測試中應該采用表面體積 比 6 dm2 / 1 kg*fs,最終樣品結果以 mg/kg fs 表示。
實驗 色譜純的正己烷溶劑,EPA 606 鄰苯二甲酸酯混合標準 溶液,包括鄰苯二甲酸二乙酯(DEP)、鄰苯二甲酸二 甲酯(DMP)、鄰苯二甲酸二(2- 乙基己基)酯(DEHP)、 鄰苯二甲酸二辛酯(DnOP)、鄰苯二甲酸丁基芐基酯 (BBP)、林苯二甲酸二丁酯(DBP),濃度為 2000mg/L, 溶劑為正己烷,購自 Sigma-Aldrich。 實驗條件如表 2 所示。此次分析采用 PerkinElmer Clarus SQ8 GCMS 系統,配置液體自動進樣器、5μL 進樣針、 程序升溫分流 / 不分流進樣口。實驗采用硅橡膠進樣隔 墊,即使溫度升至 400℃都具有低流失的特點(貨號: N9302972)。實驗采用(內徑 2 毫米)填充去活石英 棉的玻璃襯管,用于提高汽化率以及防止非揮發性物質 進入色譜柱。
實驗過程采用 SIFI 質譜采集模式,其中全掃描用于譜庫 搜索,選擇離子掃描(SIM)用于高靈敏度定量分析。 這種質譜采集模式結合了選擇離子掃描 SIM 和所需質量 范圍內的全掃描。在 SIM 模式下,參數設置為監測一 個或幾個選定的離子。表 3 顯示了不同鄰苯二甲酸酯類 化合物選擇離子掃描的定量離子和定性離子。對于多數 鄰苯二甲酸酯化合物豐度最高的離子是 m/z 149,除了 DMP 豐度最高的為 m/z 163 外。如圖 2 所示,R 和 R’ 代表各種烷基鏈。然而,在 DMP 案例中,R 和 R’代表 都代表甲基,所以氧原子上的氫被 CH3 取代,因此其離 子豐度最高的是 m/z 163。
樣品前處理和回收率 樣品的制備依據歐盟第 10/2011 號法規。從當地超市采 購四種塑料食品包裝類型(聚四氟乙烯瓶、聚氯乙烯保 鮮膜、聚對苯二甲酸乙二醇微波爐托盤和聚丙烯瓶)。 采用 10% 乙醇、3% 乙酸和 20% 乙醇作為食品模擬物 分別代替水溶性、酸性和含酒精或低脂類食品。 在每種塑料制品切成 0.06 dm2 大小的小塊,并分別放于 裝有 10mL 不同食品模擬物的密封玻璃瓶中。每個瓶子 按表示所示進行存儲。最后,為了測試加熱對微波爐包 裝材料的影響,本次遷移測試分別在室溫下和在 100℃ 放置一小時后進行實驗。
在遷移試驗結束后,將塑料制品移出,然后用 2 mL 的 正己烷提取樣品,這樣樣品就濃縮了 5 倍。加入 0.5g 氯化鈉以防止兩層之間形成乳狀物。每個瓶子激烈搖勻 2min,靜置分層 10min。取己烷層放入自動進樣小瓶中 進行分析。同時進行空白提取和分析,以檢測任何外部 污染源。回收率實驗用于確定在鄰苯二甲酸酯每個食品模擬物中 的萃取率。在每個食品模擬物(10mL)中分別加入濃度 為 3.0mg/L 和 140.0mg/L 的溶劑為己烷的鄰苯二甲酸酯 標樣。然后根據上述提取步驟進行提取。
鄰苯二甲酸酯校正 將 EPA 606 鄰苯二甲酸酯標準溶液用己烷依次稀釋成 10 個校正濃度點,濃度范圍為 0.2 – 200mg/L,采用 10mL 容量瓶配制,然后用 GCMS 分析。這一系列標準濃度相 當于 0.04 – 40.00 mg/kgfs,這一濃度計算了樣品前處 理濃度濃縮因子 5。校正曲線的建立采用 Turbomass 軟 件自動形成,采用指定 SIM 定量離子外標法定量。為確 保覆蓋法規量值,我們采用兩個校正濃度范圍,其中, DBP 和 DEHP 采用低校正濃度范圍(0.2 – 12.0 mg/L 鄰 苯二甲酸酯,溶劑正己烷),BBP采用高校正濃度范圍(0.2 – 12.0mg/L 鄰苯二甲酸酯,溶劑正己烷)。其它常見的 鄰苯二甲酸酯 DnOP、DEP 和 DMP 同樣采用高校正濃度 范圍進行線性和重現性的驗證。 采用兩個濃度,75.0mg/L 和 0.8mg/L對準確度進行評估。 這兩個鄰苯二甲酸酯混合標準溶液是用正己烷單獨稀釋 的。同時,將由校正曲線計算得出的濃度與已知的實際 濃度進行比較。儀器的穩定性和結果的重現性采用標準 溶液六次重復進樣進行評估,以 RSD% 值計算。
結果與討論 鄰苯二甲酸酯校正 100 mg/L 鄰苯二甲酸酯標準溶液選擇離子掃描圖如圖 3 所示。采用外標法繪制的六種鄰苯二甲酸酯的校正曲線 的線性回歸系數(R2)都大于 0.994(表 5),這表明 線性度好。標準溶液 6 次聯系進樣均獲得良好的準確度 和重現性,重現性 RSDs 都低于 4%(表 6)。
樣品和回收率 食品模擬物的甲標回收率結果如表 7 所示。大多數鄰苯二甲酸酯都取得了良好的回收率,從 83–107% 范圍內。 DMP 是一種質量輕的弱極性鄰苯二甲酸酯,DMP 是一個回收率低的化合物,46–57% 范圍內,由于其在正己 烷層相互作用力弱。一般來說,除了 DMP 和 DEP 外所有的鄰苯二甲酸酯最高的回收率來自于 20% 乙醇。
在不同的儲存條件下,未發現鄰苯二甲酸酯從任何 FCM 樣品中浸出。保鮮膜是一種檢測到浸出物的 FCM. 圖 4 顯示的是保鮮膜在 50℃ 20% 乙醇中的總離子流圖 (TIC),從圖中可以看到一些未知的低強度的色譜峰。 采用國家標準與技術研究所(NIST)質譜數據庫進行鑒定, 結果顯示這些峰不是任何常見的塑料添加劑。 結果還揭示提高樣品暴露環境的溫度,可以增強化合物 從 FCM 溶出浸入食品模擬物的總量。圖 5 顯示了保鮮 膜在 20% 乙醇在 20℃和 50℃兩個溫度下的浸出情況, 這一結果很明顯的說明了上述結論。我們進一步研究食 品模擬物類型對浸出的影響。結果表明 20% 乙醇的食 品模擬物有最多的浸出,也就是含酒精或低脂性食品媒 介,其次是 10% 乙醇,3% 乙酸最少(圖 6)。因此, 保鮮膜接觸低脂性食品的浸出會比酸性食品高。
結論 包裝食品的安全和質量的有關法規主要重視遷移測試。 FCMs 使用的一些鄰苯二甲酸酯,尤其是那些能夠干擾 內分泌的物質,在歐盟法規中是受限制的。因此就需要 一種合適的可靠的檢測技術。 依據 EU No. 10/2011 法規,本應用文采用 PerkinElmer Clarus SQ8 GCMS 對三種受限鄰苯二甲酸酯(DBP、 BBP 和 DEHP),以及其它常見的鄰苯二甲酸酯(DMP、 DEP 和 DNOP)進行高靈敏度和重復性的定量分析。樣 品分析檢測采用 SIFI 質譜采集模式,這樣允許其它可能 浸入食品中的非目標化合物的分析,同時獲得目標化合 物的高靈敏度檢測。GCMS 分析結果表明高溫和親脂性 食品模擬物可以增強 FCMs 的浸出。
免責聲明
- 凡本網注明“來源:化工儀器網”的所有作品,均為浙江興旺寶明通網絡有限公司-化工儀器網合法擁有版權或有權使用的作品,未經本網授權不得轉載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經本網授權使用作品的,應在授權范圍內使用,并注明“來源:化工儀器網”。違反上述聲明者,本網將追究其相關法律責任。
- 本網轉載并注明自其他來源(非化工儀器網)的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責,不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網站或個人從本網轉載時,必須保留本網注明的作品第一來源,并自負版權等法律責任。
- 如涉及作品內容、版權等問題,請在作品發表之日起一周內與本網聯系,否則視為放棄相關權利。