高效液相色谱-串联质谱法测定食品接触材料中HBCD的含量

2022-01-05陈小华曾飞虎

江西化工 2021年6期

陈小华，胡苹，曾飞虎

(黎明职业大学，福建泉州 362000)

六溴环十二烷(hexabromocyclododecane，HBCD)是一种性能优良的溴系阻燃剂，但是溴系阻燃剂具有非常强的毒性，对于人体健康和整个社会环境都会构成长期的潜在危害[1，2]。六溴环十二烷与多溴联苯、滴滴涕一样，也会导致人体内基因重组，从而引起一系列疾病其中包括癌症等[3，4]。

塑料中有害化学物质如六溴环十二烷进入食品包装材料，再随食品进入人体，日积月累会造成相当程度的危害。当前我国食品包装企业既有实力雄厚的大企业也存在相当规模生产设施现代化程度低、生产条件简陋、质量管理体系薄弱、员工食品安全卫生意识淡薄的食品包装企业，同时又面临美国、欧盟等国政策法规以及食品安全技术标准等级不断上升的严峻形势，包装食品安全走出国门进入美国、欧盟等国成为亟待解决的问题。

目前对六溴环十二烷的研究主要采用气相色谱-质谱法[5]、高效液相色谱法[6]，高效液相色谱-质谱法[7]，而且在国际上也还没有公认的食品接触材料中六溴环十二烷检测方面的标准方法。对六溴环十二烷的毒性研究，尤其是对人类健康的危害研究还不够深入。所以，研究一种检测食品接触材料中的六溴环十二烷含量的检测技术，以评估六溴环十二烷对人体的危害[8]。

本文采用超声萃取-高效液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS)检测食品接触材料中HBCD的含量，并对仪器的条件进行了优化，相对于传统提取方法更简单。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

高效液相色谱-串联质谱仪(型号1290-G6460A)；电子天平(型号TP-214)；超声波清洗器(型号DS-8510DTH)；40 mL带螺口、聚四氟乙烯垫瓶盖的管状硬质玻璃提取瓶；0.22 μm聚四氟乙烯滤膜。

β-六溴环十二烷标准溶液，100 mg/L，CAS：134237-51-7；甲醇、二氯甲烷、乙酸乙酯、正己烷，这些试剂均为色谱纯。

1.2 标准溶液配制

通过移取1 mL 100 mg/L β-六溴环十二烷标准液到10 mL棕色的容量瓶中，再用甲醇定容，从而配得质量浓度为10 mg/L的标准溶液。使用时，需要用甲醇依次稀释至所需要的各级别浓度10 μg/L、20 μg/L、50 μg/L、100 μg/L。

1.3 仪器工作条件

色谱柱：InfinityLab Poroshell 120 EC-C18，2.1×50 mm，2.7-Micron；流动相：水：甲醇体积比=1/4，等度洗脱；柱温在：35 ℃；流速为：0.4 mL/min；进样量为：2 μL。

离子源温度控制在300 ℃；离子源使用电喷雾电离(ESI)；电离电压在-3000 V；检测模式：负离子模式；雾化气、辅助气、碰撞气：氮气；根据HBCD的保留时间以及一级、二级质谱参数，再使用多反应离子监测(MRM)模式对其进行质谱检测，相应目标物的母离子、子离子、碎裂电压、碰撞能量等参数可见表1。

表1 β-HBCD质谱分析参数

1.4 样品前处理

选取最常见最典型的5 g～10 g食品包装的塑料样品，剪碎成2 mm×2 mm大小，混合均匀。准确称取样品1 g(精确至0.1 mg)至40 mL玻璃瓶中，加入10 mL甲醇，盖上瓶塞，摇匀，50 ℃超声波清洗器中提取60 min，冷却至室温后，过0.22 μm滤膜，供HPLC-MS/MS测试。

2 结果与讨论

2.1 色谱条件的优化

在本次实验中采用C18色谱柱，基线平稳，峰形对称、尖锐。β-HBCD的出峰时间在5.0 min以内，极大的节省了工作时间，提高了工作效率。

本实验对甲醇-水溶液体系和甲醇-甲酸铵水溶液体系进行了比较，讨论了甲酸铵浓度分别为1.0 mmol/L、2.5 mmol/L、5.0 mmol/L时β-HBCD在C18色谱柱的色谱行为。实验表明：随着甲酸铵浓度的增加，色谱峰响应值下降，因此，本实验选择甲醇-水溶液为流动相。

2.2 质谱条件优化

实验采用电喷雾电离模式对1 mg/L β-HBCD来进行质谱分析。实验表明，六溴环十二烷能够在负模式下获得较高丰度的[M-H]-母离子。而后采用子离子扫描方式对其进行二级质谱分析，进一步选取了丰度强、干扰少的特征离子m/z 80.9和m/z 78.9作为本次实验的定量特征离子和定性特征离子；同时对碎裂电压、碰撞能等质谱参数进行进一步的优化，使得六溴环十二烷的母离子与子离子响应强度达到最佳，质谱分析参数见表1。

2.3 提取溶剂的选择

试验采用甲醇、乙酸乙酯、正己烷、二氯甲烷等不同溶剂对食品接触塑料样品进行萃取，结果发现，提取溶剂对β-六溴环十二烷的提取效率分别为乙酸乙酯(93.4%)>甲醇(88.6%)>二氯甲烷(88.2%)>正己烷(84.0%)。

图1 β-六溴环十二烷标准溶液色谱图(10 μg/L)

通过比较可知，四种萃取溶剂中，甲醇、乙酸乙酯、正己烷、二氯甲烷的萃取效率均在80%～100%，且使用乙酸乙酯、正己烷及二氯甲烷溶剂需氮吹浓缩，转换为甲醇溶液才可上机测试，因此，最终选择萃取溶剂为甲醇。

2.4 线性范围和检出限

采用甲醇为溶剂稀释β-HBCD标准溶液，配制所需的10 μg/L、20 μg/L、50 μg/L、100 μg/L，进行检测，以浓度x(μg/L)对定量离子峰面积y作β-HBCD的标准回归方程，结果见表2。通过表2可看出来，当质量浓度在10 μg/L～100 μg/L的区域范围里面，β-HBCD的定量离子峰面积与浓度能够呈线出非常好的线性关系，相关系数(r2)>0.999。

在空白食品包装塑料材料样品中，加入接近检出限浓度的β-HBCD标准溶液，采用与样品相同的前处理，得到空白加标液，做11个平行样品，上机测试，求标准偏差SD。3倍SD所对应的浓度作为方法检出限，LOD结果为16.7 μg/kg，具体数值见表2。

表2 β-HBCD的线性方程、相关系数和方法检出限

2.5 回收率和精密度

以不含有目标分析物的食品接触塑料材料为基质，分别添加高、中、低3个不同浓度水平的β-六溴环十二烷标准溶液，按照建立的分析方法平行测定6个样品，计算出平均加标回收率和相对标准偏差(RSD)见表3。结果显示高、中、低三个浓度基质加标平均回收率范围为99.7%～109.9%，相对标准偏差为1.7%～5.8%，说明本方法具有良好的精密度和准确度。