同位素内标-气相色谱-质谱联用法测定食品接触材料中的有机磷酸酯

潘 城， 黄永辉， 吴 凌， 林茂发， 胡朝阳， 黄何何

(福建省产品质量检验研究院，福建福州 350002)

有机磷酸酯(organophosphate esters，OPEs)是一类由不同烃类取代基取代磷酸分子上氢所形成的磷酸酯类化合物，在工业品和食品接触材料中常作为阻燃剂和增塑剂[1]。目前在世界各国饮用水、河流、生活污水中都可以检测到它们的存在，其浓度范围从几十到几千ng/L。由于该类阻燃剂通常是以物理添加方式添加到材料中，而非以较稳定的共价键结合，从而很容易释放到环境中[2]。同时，它们可通过食品接触材料(纸、塑料)以及表面涂层迁移进入到食品当中，对人体健康构成极大的潜在威胁。

目前，有机磷酸酯检测方法主要有气相色谱-质谱法(GC-MS)[3 - 5]、气相色谱-串联质谱法(GC-MS/MS)[6，7]、高效液相色谱-质谱联用法(HPLC-MS/MS)[8 - 10]等。研究主要集中于纺织品、环境样品、电子电器产品、食品等方面，食品接触材料中有机磷酸酯研究报道较少。同位素内标技术在有机磷酸酯检测领域应用还不够广泛,本研究拟采用超声辅助提取法提取食品接触材料中的多种有机磷酸酯，同时结合同位素内标法定量，建立起食品接触材料中有机磷酸酯的同位素内标-气相色谱-质谱检测方法。对市场上常见食品接触材料中三种有机磷酸酯，磷酸三(2-氯乙基)酯(TCEP)、磷酸三(2-氯丙基)酯(TCPP)、磷酸三(1,3-二氯异丙基)酯(TDCPP)进行定性定量分析，旨在为食品安全相关标准的发展提供方法参考。

1 实验部分

1.1 仪器、试剂与材料

5975B/6890N气相色谱-质谱仪(美国Agilent公司产品)；MS3-basic涡旋混合器(德国IKA公司产品)；KQ-800KDE型超声波清洗机(昆山市超声仪器有限公司产品)；BSA224S电子天平(德国Sartorius公司产品)；RV8旋转蒸发仪(德国IKA公司产品)；AutoEVA-20Plus全自动氮吹浓缩仪(厦门瑞科集团有限公司产品)。

磷酸三(2-氯乙基)酯-D12(TCEP-D12，99.2%)、磷酸三(1,3-二氯异丙基)酯-D15(TDCPP-D15，98.7%)、磷酸三(2-氯丙基)酯-D18(TCPP-D18，98.4%)均为加拿大TRC公司产品；磷酸三(2-氯乙基)酯(TCEP，93%)为上海Aladdin公司产品；磷酸三(2-氯丙基)酯(TCPP，98%)、磷酸三(1,3-二氯异丙基)酯(TDCPP，96%)为上海Macklin公司产品；丙酮(色谱纯)为美国Thermo Fisher公司产品；正己烷(色谱纯)为美国TEDIA公司产品；乙酸乙酯(色谱纯)、甲醇(色谱纯)为德国CNW公司产品。

1.2 溶液的配制

1.2.1 标准储备液的配制分别称取100 mg 3种有机磷酸酯标准品，用丙酮溶解并定容至100 mL，配制成浓度为1 000 mg/L 3种单标标准储备液，标准储备液置于冰箱中0～4 ℃保存。

1.2.2 内标标准储备液的配制准确称取2.5 mg TCEP-D12、TDCPP-D15标准品，用丙酮溶解并定容至10 mL，配制成浓度为250 mg/L的单标标准储备液，准确称取TCPP-D18标准品1.0 mg，用丙酮溶解并定容至10 mL，配制成浓度为100 mg/L单标标准储备液，内标标准储备液置于冰箱中0～4 ℃保存。

1.2.3 混合标准工作液的配制分别准确移取标准单标储备液，用丙酮定容至100 mL，配制成质量浓度分别为10 mg/L TCEP，10 mg/L TCPP，250 mg/L TDCPP的混合标准储备液。准确移取适量混合标准储备液和三种单标内标储备液，用丙酮定容至10 mL，配制系列混合标准工作液。

1.3 样品前处理

将样品剪切为不超过0.5 cm × 0.5 cm的碎片，混匀后称取0.5 g于50 mL比色管中，加入20 mL丙酮，于超声波振荡器中超声提取20 min后，丙酮定容至25 mL，混匀，静置5 min。取上清液5 mL旋转蒸发至近干，立即加入1 mL丙酮溶解，涡旋振荡1 min，以0.45 μm有机滤膜过滤，滤液供分析用。

1.4 实验条件

1.4.1 色谱条件色谱柱：HP-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm，美国Phenomenex公司)；升温程序：初始温度100 ℃，保持1 min；以25 ℃/min速率升温至250 ℃，保持1 min；再以25 ℃/min速率升温至300 ℃，保持2 min。进样口温度250 ℃，传输线温度300 ℃；载气为氦气，纯度大于99.999%，流量1.0 mL/min；进样量1.0 μL；不分流进样，1.0 min后开阀。

1.4.2 质谱条件定性和定量分析时分别选择全扫描(SCAN)和选择离子监测(SIM)模式；色谱-质谱接口温度300 ℃；电子轰击离子源(EI)，离子源温度230 ℃，电离能量70 eV；溶剂延迟6.0 min。

1.5 质量控制与质量保证

实验前所用玻璃容器、玻璃器皿均在105 ℃下烘干，经马弗炉450 ℃高温烘烧，用丙酮淋洗、充分晾干后使用，同时不用时为保持清洁，所有玻璃容器、实验器皿均采用锡箔纸覆盖。每组样品中添加一个基质空白、一个样品重复作为质量控制，加入TCEP-D12、TCPP-D18、TDCPP-D15校正目标化合物的回收率和基质效应。方法空白实验中，3种有机磷酸酯浓度均低于检出限。

2 结果与讨论

2.1 GC/MS条件的优化

混合标准工作液按“1.4”条件经GC-MS分析后，对各目标化合物的质谱分析参数进行了选择和确定，结果见表1。实验条件下，各目标化合物在12 min内完成分离检测，各化合物峰分离完全，峰形对称而尖锐，选择离子流图见图1。

表1 目标化合物的质谱分析参数

图1 混合标准溶液的选择离子流色谱图Fig.1 Selected ion chromatogram of mixed standards solution1.TCEP-D12;2.TCEP;3.TCPP-D18;4.TCPP;5.TDCPP-D15;6.TCDPP.

2.2 前处理条件优化

2.2.1 提取溶剂的选择考察了丙酮、甲醇、正己烷、乙酸乙酯对纸质食品接触材料及塑料食品接触材料空白基质的加标提取效果，如图2所示。结果表明，除正己烷对TCEP的回收率较其他三者低，其它3种溶剂的回收率较好，甲醇的响应值显著低于其余三者，乙酸乙酯共提取物较多，存在较大干扰，丙酮的回收率为98.4%～113.2%，且响应值较高，因此选择丙酮作为提取剂。

2.2.2 浓缩方法的选择空白食品接触材料基质加标，经超声提取，定容后取5 mL上清液，分别以氮吹法和旋转蒸发法浓缩至1 mL，经0.45 μm有机滤膜过滤后上机检测，两种浓缩方法下对目标化合物的回收率见图3。结果表明，氮吹法对TCEP的回收率较低，回收率为67.0%～69.2%，TCPP与TDCPP的回收率为75.3%～102.8%；旋转蒸发法对3种有机磷酸酯的回收率都较高，回收率为93.4%～102.1%。浓缩过程中，氮吹法较旋转蒸发法需要3倍长时间，且浓缩效果不理想，因此选择旋转蒸发法浓缩待测液。

图2 不同提取条件对目标化合物回收率的影响Fig.2 Effect of different extraction methods on recovery of target compounds

图3 不同浓缩方法对目标化合物回收率的影响Fig.3 Effect of different concentration methods on recovery of target compounds

2.3 线性方程、线性范围、相关系数、检出限及定量限

配制系列混合标准工作液分别按“1.4”节条件分析，以各化合物的峰面积与对应的稳定同位素标记物峰面积之比为纵坐标，以目标物质量浓度与对应内标的质量浓度之比为横坐标，绘制标准曲线，其线性方程、线性范围、相关系数、检出限和定量限见表2。结果表明，3种有机磷酸酯在线性范围内线性关系良好，相关系数r均大于0.9995。分别以信噪比(S/N)=3和S/N=10得到方法检出限和定量限，3种有机磷酸酯检出限范围为0.0017～0.039 mg/kg，定量限范围为0.0057～0.13 mg/kg。

表2 3种有机磷酸酯化合物的线性方程、线性范围、相关系数、检出限及定量限

2.4 回收率和精密度

准确量取1 mL混合标准储备液，用丙酮定容至25 mL，按照“1.4”节方法进样6次，测得各组分的峰面积的相对标准偏差均在1.7%～3.1%之间，完全可满足分析要求。

以空白基质样品进行三水平加标回收试验，结果见表3。结果表明，两种基质中3种有机磷酸酯回收率在87.9%～113.0%之间，相对标准偏差在2.4%～7.8%范围内，说明该方法的准确度和精密度较好，可用于食品接触材料中3种有机磷酸酯的日常检测。

表3 目标化合物的加标回收率和相对标准偏差(n=6)

2.5 实际样品分析

应用本方法对20种市售食品接触材料进行分析，以验证本方法的可行性和准确性，检出情况见表4。在17种塑料食品接触材料(各种烘培食品包装袋、鲜牛奶包装塑料袋、奶茶包装杯等)和3种纸质食品接触材料(牛奶纸盒和速食食品包装纸等)中，有1种塑料食品接触材料中检出TCEP，含量为0.0214 mg/kg；7种塑料食品接触材料，2种纸质食品接触材料中检出TCPP，含量范围在0.0238～0.131 mg/kg之间；所有样品中均未检出TDCPP。结果表明，该方法适用于食品接触材料中三种有机磷酸酯检测。

表4 市场上20种随机样品的分析结果

3 结论

本研究建立了同位素内标-气相色谱-质谱法用于食品接触材料中有机磷酸酯的定量分析。该方法采用超声提取法提取食品接触材料中的有机磷酸酯，通过旋转蒸发法浓缩，进一步提高了方法检出限和灵敏度，同时使用同位素作为内标，有效保证了定量结果的准确可靠性。该方法具有前处理快速简单、灵敏度高、定量准确可靠等特点，可满足食品监管部门对食品接触材料中有机磷酸酯的检测要求，为我国食品安全管理监控提供技术支持和方法依据。