王成云 杨左军 谢堂堂 沈雅蕾 张恩颂 刘彩明

(深圳出入境检验检疫局，广东深圳，518045)

纸质食品包装材料中禁用芳香胺迁移量的测定

王成云 杨左军 谢堂堂 沈雅蕾 张恩颂 刘彩明

(深圳出入境检验检疫局，广东深圳，518045)

用去离子水浸泡纸质食品包装材料，提取其中的禁用芳香胺，浸泡液过固相萃取小柱后，用甲醇淋洗，淋洗液经浓缩后用甲醇定容，进行气相色谱/串联质谱法测定。采用的测定模式为三重四级杆质谱电子轰击多反应监测模式，从而建立了一个同时测定纸质食品包装材料中禁用芳香胺迁移量的气相色谱/串联质谱方法，该方法的加标回收率为63.1% ～98.4%，精密度 (RSD)为2.6%～16.2%，在S/N(信噪比)=10的条件下，所有24种禁用芳香胺的检出限均小于1.0 ng/mL。

纸质食品包装材料;禁用芳香胺;气相色谱/串联质谱法

近年来，纸质包装逐渐成为包装材料的主角，纸、纸板及其制品已经占包装材料的40%以上。纸质包装材料广泛用于食品行业中［1］，如各种蛋糕托纸、面包纸袋、餐厅托盘纸、餐厅食物袋等，其中餐厅托盘纸和食物袋上通常会有印制精美的文字或图案，而这些印刷品中有的使用含有偶氮染料的涂料。部分偶氮染料与水基食品接触时，会分解释放出芳香胺［2］。这些纸质包装材料直接与食品接触，其中的有毒有害物质将会迁移进入到食品中，污染食品，并最终进入人体，给人类健康带来极大危害［3-6］。对纸质食品包装材料中的有毒有害物质进行监测，对保护消费者具有十分重要的意义。

许多芳香胺对人体健康和环境有害，尤其是2，4-二甲基苯胺、2-萘胺、对氯苯胺、联苯胺、4-氨基联苯等是致癌物质［7］，因此必须严格限制其从包装材料向食品中的迁移。欧盟2002/72/EC指令规定食品接触材料中不可释放出芳香胺类物质 (迁移限量为0.02 mg/L)［8］，2007/19/EC 指令进一步将迁移限量降低至0.01 mg/L［9］。2005年9月，德国在其《食品、烟草制品、化妆品和其他日用品管理法》(LFGB)中明确要求，对于带有颜色的纸制品，均需附加偶氮染料测试。

欧盟对芳香胺迁移量的检测采用分光光度法［10-12］，但该方法受基质的干扰和实验条件的影响较大，而且容易出现假阳性。后来逐渐发展了气相色谱［13］、LC/MS-MS［14］、GC/MS［15-19］、HPLC［20-21］等方法来测定芳香胺迁移量，但这些方法均存在一定局限性，部分方法的检出限较高，不能很好地满足检测的需求。现有的检测方法不能直接用于纸质食品包装材料中禁用芳香胺迁移量的测定，目前国内外尚未见文献报道纸质食品包装材料中禁用芳香胺迁移量的测定。气相色谱/串联质谱母离子和子离子一一对应的多反应监测模式可以有效地去除基体杂质干扰和假阳性现象，大大提高了灵敏度［22］。本课题采用气相色谱/串联质谱技术对纸质食品包装材料中禁用芳香胺的迁移量进行分析，建立了一个适用于纸质食品包装材料中禁用芳香胺迁移量检测的气相色谱/串联质谱方法，该方法检出限均低于1 ng/mL，并对市售的各种纸质食品包装材料进行了测定。

1 实验

1.1 仪器与试剂

Agilent 7890A-7000B三重四级杆气质联用仪(美国Agilent公司);Heidolph 4003旋转蒸发仪 (德国Heidolph公司)，配循环冷却水系统;氮吹仪 (北京康林科技有限责任公司);石墨化碳固相萃取小柱(Dikma公司)。

甲醇 (色谱纯)由Tedia公司提供，禁用芳香胺混标 (浓度为50 mg/L)及24种禁用芳香胺标准品均由德国Dr.Ehrenstorfer GmbH公司提供。0.2 μm滤膜由德国Membrana公司提供。

1.2 标准样品溶液的制备

称取禁用芳香胺标准样品，用甲醇配制成浓度为1000 mg/L的标准储备液，并用甲醇稀释成各种浓度的标准溶液。

1.3 纸质食品包装材料试样的选取

测试对象为有颜色的纸制品，针对不同类型的纸质食品包装材料，选取不同的部分进行测定。对于印制有文字、图案等的纸质食品包装材料，选取有文字或图案的部分进行测试。对于无文字或图案的纸质食品包装材料，则均匀取样。

1.4 样品前处理

将未接触食品的纸质食品包装材料用去离子水冲洗干净，加入去离子水，在40℃下浸泡10天。取浸泡液200 mL，用1 mol/L的NaOH溶液调节pH值至9。准确量取100 mL浸泡液，转入依次使用乙酸乙酯、丙酮、去离子水 (pH值为9.0)活化后的石墨化碳固相萃取小柱进行富集。浸泡液经萃取柱自然流出，控制流速约3 mL/min，待浸泡液全部流出后，用去离子水洗涤3次，每次5 mL，除去固相萃取柱中吸附的NaOH。洗涤完成后，用真空泵抽吸约1 h，除去固相萃取柱中吸附的水。然后用甲醇洗脱芳香胺4次，每次甲醇用量5 mL，洗脱液收集于鸡心瓶中，加入0.1 mL 1 mol/L HCl溶液，超声混匀后旋转蒸发至近干，再用氮气缓慢吹干，加入1.9 mL甲醇和0.1 mL 1mol/L NaOH溶液定容，溶液过0.2 μm滤膜，供测试用。

1.4 分析条件

1.4.1 气相色谱条件

Agilent HP-5MS色谱柱 (30 m×0.25 mm×0.25 μm);进样口温度:260℃;传输线温度:280℃;载气:氦气 (纯度 ＞99.999%)，流速1.2 mL/min;进样方式:不分流进样;进样量:1 μL;溶剂延迟:4min;程序升温:初始温度为70℃，保温1 min，然后以5℃/min升至140℃，保温1 min，再以30℃/min升至170℃，以5℃/min升至185℃，以10℃/min升至215℃，以5℃/min升至230℃，保温5 min，以20℃/min升至310℃，保温1 min。

1.4.2 质谱条件

电离方式:电子轰击离子化 (EI);电离能量:70 eV;测定方式:多反应监测 (MRM)方式;离子源温度:230℃;四级杆温度:150℃;He流量:2.25 mL/min，N2流量:1.5 mL/min。多反应监测条件见表1。

2 结果与讨论

2.1 质谱条件的确定

本课题基于GC/MS-MS母离子和子离子一一对应的多反应监测模式，通过设定多个时间段和扫描通道来实现多种禁用芳香胺的同时测定。

首先采用单级全扫描方式对浓度为50 ng/mL的24种禁用芳香胺混标进行测定，通过改变色谱条件，实现各禁用芳香胺的色谱分离。结果发现，除2，4-二甲基苯胺和2，6-二甲基苯胺这对同分异构体不能分开外，其余禁用芳香胺均得到了很好的分离。

通过全扫描方式可以确定每种禁用芳香胺的保留时间，并找出其一级碎片离子。选择强度高的一级碎片离子作为母离子，应用离子轰击扫描模式对母离子在不同碰撞电压下进行电离轰击，碰撞电压分别为5、10、15、20、25、30、35、40 V。找到产生的较强二级碎片离子作为子离子，此时使最终监测的子离子产生最强响应的碰撞电压为最终优化碰撞电压。选择丰度最高的一对子离子作为定性离子，选择其中丰度最高的一个子离子进行定量。各组分的多反应监测(MRM)条件见表1。

图1是混标在表1条件下得到的多反应监测总离子流图，该混标中，2#、3#、7#、10#的浓度均为 2 ng/mL，1#、4#、5#、6#的浓度均为 5 ng/mL，9#、12#、13#的浓度均为10 ng/mL，8#、11#的浓度均为20 ng/mL，其余10种禁用芳香胺的浓度均为50 ng/mL。从图1中可以看出，所有谱峰峰形均尖锐而对称，各谱峰之间都能完全分离开来。

2.2 迁移实验条件的确定

根据欧盟指令82/711/EEC和欧盟指令85/572/EEC的相关规定［23-24］，应依据食品接触材料所接触食品的不同类型选择模拟食品溶剂，采用去离子水模拟水性食品，3%乙酸水溶液模拟酸性食品，15%乙醇水溶液模拟酒精食品，橄榄油模拟脂肪类食品。在迁移实验中，应根据食品接触材料所接触的实际食品情况，选择不同的模拟溶剂、接触温度和接触时间，一般应选择与之接触的食品实际环境中最苛刻的条件作为迁移实验条件。对于纸质食品包装材料，食品与包装材料接触的温度通常为室温，接触时间大于24 h。考虑到芳香胺只有通过水解才能产生，根据纸质食品包装材料的使用条件，参照欧盟标准EN 13130-1:2004［25］，迁移实验选用去离子水作为模拟溶剂，在40℃下浸泡10天。

2.3 固相萃取柱的选择

从食品接触材料中迁移出来的芳香胺含量很低，通常需要进行浓缩富集。常用的富集方法是液液萃取和固相萃取，液液萃取既浪费溶剂，环境污染又大，现在使用较少。研究发现，不同的固相萃取柱对芳香胺的富集效果各不相同。

取添加有联苯胺标样的提取液4份，分别采用硅胶柱、氧化铝柱、硅藻土柱、石墨化碳小柱为固相萃取柱进行实验，结果发现，过柱后色谱图的杂质峰大大减少，其中石墨化碳小柱的效果最佳。过柱后，石墨化碳小柱的回收率为92.4%，硅胶柱为85.2%，氧化铝柱为72.6%，硅藻土柱为71.5%。因此，选择石墨化碳小柱为固相萃取柱。

表1 目标物的多反应监测条件

2.4 pH值对固相萃取吸附能力的影响

禁用芳香胺均带有氨基，是呈弱碱性的极性化合物，溶液的pH值对芳香胺的电离性能有重要影响。取添加有联苯胺标样的提取液3份，调节溶液的pH值分别为8.0、9.0、10.0，测定其回收率，结果发现其回收率分别为85.3%、92.4%、80.6%，可见当pH值为9.0时，固相萃取柱对目标分析物具有较理想的吸附特性。

图1 混标的多反应监测总离子流图

2.5 淋洗剂的选择

取添加有联苯胺标样的提取液5份，过石墨化碳固相萃取柱，过柱后，分别用20mL甲醇、正己烷、丙酮、二氯甲烷、叔丁基甲醚进行淋洗，结果发现，甲醇效果最好，因此选择甲醇为淋洗剂。甲醇用量过少时，芳香胺洗脱不完全;用量过多时又会将吸附在固相萃取柱上的杂质洗脱下来。取5份添加有联苯胺标样的提取液，过石墨化碳固相萃取柱，过柱后，分别用5、10、15、20、25 mL甲醇进行淋洗，结果发现，当淋洗体积为20 mL时，回收率达到最大值。因此淋洗体积选择为20 mL。

表2 方法的线性关系和检出限

2.6 浓缩过程的控制

在浓缩过程中，旋转蒸发的温度和真空度必须严格控制，温度过高、真空度过大都会影响回收率。经对比，最后选择的蒸发温度为 45℃，真空度为450 mPa，循环冷却水温度为10℃。浓缩至近干后改用氮气流吹干，氮气流的速度必须控制，速度太大时会使回收率降低。据文献 ［26］报道，加酸可以有效地控制浓缩过程中的损失，因此本课题选择真空浓缩前在淋洗液中加入0.1 mL 1 mol/L HCl，使芳香胺离子化以降低挥发，定容时则加入0.1 mL 1 mol/L NaOH进行中和。

2.7 线性关系和检出限

在本方法确定的条件下，在空白基质中添加不同浓度的混标溶液，进行测定，结果发现，在一定浓度范围内，其浓度x与响应值y之间有良好的线性关系，其线性相关系数均大于0.999，表2列出了各组分的线性关系。在 S/N(信噪比)=10的条件下，得到各组分的检出限，结果列于表2中，所有禁用芳香胺的检出限均小于1.0 ng/mL。

2.8 精密度和回收率实验

在空白样品中添加3个水平的混标溶液，按照方法进行回收率实验，每个水平浓度下做9个平行样，计算精密度，结果见表3。由表3可知，GC/MS-MS方法的回收率为63.1%～98.4%，精密度 (RSD)为2.6%～16.2%。

2.9 实际样品测试

采用本课题提供的实验方法，对纸质食品包装材料中禁用芳香胺进行测定，结果发现，部分样品中可检出禁用芳香胺，表4列出了部分阳性样品的检测结果。图2是10#样品的多反应监测总离子流图，在该样品中检出了禁用芳香胺二甲基苯胺，经高效液相色谱法确定，该芳香胺为2，4-二甲基苯胺。该样品中2，4-二甲基苯胺的迁移量为13.1 ng/g，超出了欧盟的限量标准 (0.01 mg/kg)。

表3 回收率和精密度实验 (n=9)

表4 实际样品测试结果

图2 实际样品的MRM总离子流图

3 结论

采用去离子水提取纸质食品包装材料中的禁用芳香胺，提取液经处理后进行气相色谱/串联质谱法分析，从而建立了一个同时测定纸质食品包装材料中24种禁用芳香胺迁移量的气相色谱/串联质谱方法，并用于市售的纸质食品包装材料中禁用芳香胺迁移量的测定，结果发现，部分食品包装材料中可检出禁用芳香胺，甚至部分纸质食品包装材料中禁用芳香胺迁移量超出欧盟的限量标准。

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Determination of the Migration of Banned Aromatic Amines in Paper Packaging Materials for Foodstuffs Using Gas Chromatography-tandem Mass Spectrometry

WANG Cheng-yun*YANG Zuo-jun XIE Tang-tang SHEN Ya-leiZHANG En-song LIU Cai-ming
(Shenzhen Entry-exit Inspection and Quarantine Bureau，Shenzhen，Guangdong Province，518045)

In this paper，an effective method for determination of the migration of banned aromatic amines in paper packaging materials for foodstuffs using gas chromatography-tandem mass spectrometry(GC/MS-MS)was established．The sample was first extracted by deionized water，the extract was then concentrated on a solid phase extraction column and eluted by methanol．The elution was condensed and solved in methanol for GC/MS-MS analysis．The analyte was detected by triple quadrupole MS in multi-reaction monitoring(MRM)mode．The recoveries were in the range of 63．1% ～98．4%while the relative standard deviation(RSD)changed from 2．6%to 16．2%．The limit of detection was lower than 1．0 ng/mL for all 24 kinds of banned aromatic amines at the condition of S/N=10．

paper packaging materials for foodstuffs;banned aromatic amines;gas chromatography-tandem mass spectrometry

O656.3;TS761.7

A

0254-508X(2011)11-0007-06

王成云先生，博士，高级工程师;主要研究方向:轻纺产品中有毒有害物质的检测分析。

(*E-mail:wangchengyun2009@126．com)

2011-05-20(修改稿)

(责任编辑:赵旸宇)