符灵梅 王玉健 徐 莉

(海口海关技术中心，海南 海口 570311)

密封垫圈是食品加工机械中常用的零部件，主要材料为硅胶、丁腈橡胶、氟橡胶和其他橡胶，其中三元乙丙橡胶垫圈被广泛应用于食品加工行业。为增加橡胶的各种性能，一般在橡胶制品加工过程中添加橡胶助剂，如硫化机、粘合剂等，这些助剂在生产过程可能会产生危害的醛类物质。有研究[1-2]表明，醛类化合物能刺激人的眼睛和呼吸道，长期高浓度接触会对神经系统、免疫系统、肝脏器官等产生毒害。据报道[3]，甲醛已经被世界卫生组织定为致癌和致畸形物质；乙醛、丙烯醛分别被列入“2017年10月27日世界卫生组织国际癌症研究机构公布的2类及3类致癌物清单”中。

目前，国内外对醛类化合物定量分析方法主要有分光光度法[4-6]、气相色谱法[7-8]、气相色谱—质谱联用法[9]和高效液相色谱法[10-13]等。分光光度法灵敏度较低，不能同时测定多种醛类化合物；气相色谱法和气相色谱—质谱联用法分析时间较长且重现性相对较差；而高效液相色谱法主要用于水质、水性胶黏剂、水性涂料和聚酯纤维等基质中的甲醛、乙醛和丙烯醛的测定，有关于食品加工机械材料橡胶密封垫圈中醛类化合物的研究尚未见报道。研究拟建立一种同时测定食品接触橡胶密封垫圈基质中醛类化合物的分析方法，以期为进口密封橡胶垫圈零部件产品的监管及保障食品加工质量安全提供技术基础。

1 材料与方法

1.1 仪器与材料

高效液相色谱仪：ACQUITY UPLC H-Class型，配有Waters EmpowerTM 3数据处理系统，美国Waters公司；

旋涡混合器：MS3 Digital型，德国IKA公司；

冷冻离心机：320R型，德国Hettich Universal公司；

移液枪：FinnpipetteTMF1型，美国Thermo Electron公司；

pH计：PT162型，英国百灵达有限公司；

超纯水机：milli-Q Direct型，默克密理博公司；

甲醇:色谱纯，美国天地有限公司；

水中甲醛标准品:10 mg/mL，CAS号50-00-0,中国计量科学研究院；

水中乙醛标准品：1 000 μg/mL，CAS号75-07-0，上海安谱科学仪器有限公司；

水中丙烯醛标准品：1 000 μg/mL，CAS号107-02-8，坛墨质检科技股份有限公司；

2,4-二硝基苯肼:分析纯，纯度≥99.0%，国药集团化学试剂有限公司；

磷酸:优级纯，纯度≥85.0%，天津市科密欧化学试剂有限公司；

丁腈橡胶:W404型,宁波普瑞橡胶工业有限公司；

三元乙丙橡胶:W359型,宁波普瑞橡胶工业有限公司；

氟橡胶：O型，汉升密封科技(上海)有限公司。

1.2 方法

1.2.1 标准溶液配制

(1) 标准中间溶液：分别准确移取50 μL 10 mg/mL甲醛，500 μL 1 000 μg/mL乙醛，500 μL 1 000 μg/mL丙烯醛于10 mL容量瓶中，用水稀释并定容至刻度，得到质量浓度为50 mg/L的标准中间溶液，保存期限为1个月。

(2) 模拟物标准工作溶液：分别准确吸取上述标准中间溶液0，10，20，40，100，200，400，1 000 μL于10 mL比色管中，用含有体积分数为10%乙醇和0.6%磷酸水溶液定容至5 mL，再用0.6 g/L 2,4-二硝基苯肼衍生化试剂定容至10 mL，得到质量浓度分别为0.00，0.05，0.10，0.20，0.50，1.00，2.00，5.00 mg/L的标准工作溶液。按照GB 31604.1—2015要求,选择4%乙酸水溶液、10%乙醇水溶液、20%乙醇水溶液、50%乙醇水溶液及橄榄油作为食品模拟物。食品模拟物的标准工作溶液同样采用上述方式进行配制，而橄榄油食品模拟物标准工作液直接使用0.6%磷酸水溶液定容至5 mL，再用0.6 g/L 2,4-二硝基苯肼衍生化试剂溶液定容至10 mL，将比色管放入振荡器于60 ℃下衍生化反应1 h，冷却至室温，经0.22 μm滤膜过滤后直接进样测定。

1.2.2 样品前处理

(1) 样品提取：称取1.0 g橡胶密封垫圈样品(精确至0.001 g)于50 mL具塞试管中，加入10 mL水，40 ℃震荡萃取1 h，过滤，收集待测滤液。

(2) 衍生化反应：准确移取滤液1 mL于10 mL比色管中，用0.6%磷酸水溶液定容至5 mL，再用0.6 g/L 2,4-二硝基苯肼衍生化试剂定容至10 mL，放入振荡器进行衍生化反应(60 ℃，1 h)，冷却至室温，0.22 μm滤膜过滤，进样检测。

1.2.3 迁移试验 按照GB 5009.156—2016执行，获得食品模拟物待测液。

1.2.4 待测模拟液前处理

(1) 水基模拟液：移取1.0 mL水基模拟液试样于10 mL比色管中，按照1.2.2(2)方法衍生化反应。

(2) 橄榄油模拟液：称取10.0 g橄榄油模拟物试样(精确至0.01 g)于50 mL离心管中，加入10 mL去离子水，涡旋3 min,4 ℃冷冻30 min,冷冻离心(9 000 r/min,4 ℃)，上清液经0.22 μm滤膜过滤后收集待测滤液。准确移取1.0 mL滤液于10 mL比色管中，按照1.2.2(2)方法衍生化反应。

1.2.5 色谱条件

色谱柱为Accucore RP-MS(3.0 mm×150 mm，2.6 μm);柱温30 ℃；流动相A为乙腈，流动相B为水;等度洗脱条件为流动相A∶流动相B=65%∶35%；柱流量0.5 mL/min；进样量10 μL。采用三波段同时扫描，甲醛、乙醛、丙烯醛的检测波长分别为353，364，372 nm，采用二极管阵列检测器。

1.2.6 数据处理 检测数据由Waters EmpowerTM 3系统进行采集，使用软件IBM SPSS Statistics 19处理数据。

2 结果与讨论

2.1 橄榄油模拟物提取液的选择

选择水、甲醇、乙腈、乙酸乙酯、丙酮和正己烷作提取液，以加标回收的方式考察上述提取液对橄榄油模拟物中醛类化合物提取率的影响，结果见图1。使用水、甲醇、乙酸乙酯和丙酮作为提取液时，甲醛提取率均达80%以上；6种提取液对乙醛和丙烯醛的提取效果差别较大，除水外其他4种提取液提取率均<60%，无法满足试验要求。这可能与提取液的极性有关，且使用丙酮作为提取液时，目标物附近有杂质干扰峰，而使用水作为提取液时，采用冷冻除脂，提取回收率效果较佳且环保，由此，选择水作为橄榄油模拟物的提取液。

图1 提取液种类对橄榄油模拟物中3种醛提取率的影响

2.2 衍生试剂浓度选择

为考察衍生试剂对衍生化的影响，向质量浓度为10 mg/L的甲醛、乙醛和丙烯醛混合标准溶液中分别加入不同质量浓度的2,4-二硝基苯肼(DNPH)衍生试剂进行衍生化反应，试验结果表明3种醛类化合物的峰面积随着衍生试剂质量浓度增加而增大，如图2所示。当质量浓度>0.4 g/L时,甲醛和乙醛衍生物峰面积基本达到最大值；当质量浓度>0.6 g/L时，丙烯醛衍生物峰面积基本保持不变，可能是由于目标物衍生化趋于饱和状态，同时，DNPH响应值过高导致峰拖尾严重会干扰低浓度邻近目标物的定性定量。综合考虑，选择0.6 g/L 2,4-二硝基苯肼(DNPH)衍生试剂作为衍生试液浓度。

图2 甲醛、乙醛和丙烯醛衍生物峰面积随衍生试剂量的变化曲线

2.3 酸度调节剂的选择

为考察酸性条件下，醛类化合物与2，4-二硝基苯肼的衍生化效果，分别配制体积分数为0.1%，0.2%，0.4%，0.5%，0.6%，0.7%，0.8%，1.0%的甲酸、乙酸和磷酸水溶液作为酸度调节剂。由图3～图5可知，当3种酸的体积分数达0.2%以上，甲醛和乙醛的衍生化反应均趋于稳定，而丙烯醛则在0.6%磷酸水溶液条件下衍生化效果最佳。这3种溶液中，pH值大小为乙酸>甲酸>磷酸，磷酸水溶液pH值最小，酸性最强，可能更有利于丙烯醛的衍生化反应。因此，最终确定0.6%磷酸水溶液作为酸度调节剂。

图3 甲醛衍生物峰面积与酸含量的变化曲线

图4 乙醛衍生物峰面积与酸含量的变化曲线

图5 丙烯醛衍生物峰面积与酸含量的变化曲线

2.4 衍生化产物的稳定性

为了考察方法中衍生化产物的稳定性，分别移取10份质量浓度为10 mg/L甲醛、乙醛和丙烯醛混合标准溶液，按上述试验方法进行衍生化试验。获得衍生化产物分别放置0，2，6，12，24，48，72，120，168 h后上机测定，试验结果显示放置48 h的3种醛类衍生化产物响应值无明显变化，但放置72 h时，响应值迅速下降，尤其是丙烯醛的衍生化产物仅为最初测定值的87.2%。因此，衍生化产物应尽可能在72 h内完成上机检测分析。

2.5 检测波长的选择

采用二极管阵列检测器PDA 3D对甲醛、乙醛和丙烯醛DNPH衍生物进行全波长扫描，发现甲醛DNPH衍生物在353 nm和364 nm处均有吸收，但前者较强；乙醛DNPH衍生物在364 nm处有最大紫外吸收；丙烯醛DNPH衍生物最大的紫外吸收则在372 nm处。为了获得目标物最佳灵敏度，试验采取各目标物最大吸收波长，分段扫描的方式进行定性和定量。

2.6 线性范围、检出限及定量限

将质量浓度为0.05，0.10，0.20，0.50，1.00，2.00，5.00 mg/L 的3种醛类混合标准溶液按上述色谱条件进行测定，绘制标准曲线(横坐标为样品浓度，mg/L；纵坐标为峰面积，AU)，进行线性回归。试验结果显示，该方法在0.05～5.00 mg/L范围内有较好的线性关系，3种醛类化合物的线性相关系数R2≥0.998 3，见表1。根据GB/T 27417—2017，采用空白标准偏差评估法确定方法的检出限和定量限，以加入最低可接受浓度的样品空白独立测定10次，计算出结果的标准偏差(s)，以(空白平均值+4.65s)作为检出限，以(空白平均值+10s)作为定量限，试验结果见表2。由表2可知，甲醛、乙醛和丙烯醛的检出限分别为0.57，0.62，1.68 mg/kg，定量限分别为0.96，0.99，2.93 mg/kg。

表1 甲醛、乙醛和丙烯醛衍生物线性回归方程和相关系数

表2 方法的检出限和定量限

2.7 回收率和精密度

为考察试验方法的回收率，对5种食品模拟物进行3种醛类化合物的三水平六平行添加回收试验，甲醛和乙醛添加水平均为1.00，2.00，15.00 mg/kg；丙烯醛添加水平为3.00，6.00，15.00 mg/kg，按上述前处理方法及色谱条件进行测定。由表3可知，回收率为81.0%～103.3%，RSD为0.78%～7.05%。试验方法重现性好、精密度和准确性较高。

表3 3种醛类化合物在5种食品模拟物中加标回收率和RSD

3 实际样品检测

按试验方法对市售W404型丁腈橡胶、W359型三元乙丙橡胶和O型氟橡胶密封垫圈样品进行检测，均未检出甲醛、乙醛和丙烯醛。

4 结论

通过对橄榄油模拟物提取液、衍生剂的浓度以及酸度调节剂等前处理条件进行优化，同时确定目标物最佳检测波长，建立HPLC柱前衍生化法测定食品接触橡胶密封垫圈中醛类化合物的检测方法。研究结果表明该方法操作简便，灵敏度高，重现性好，可用于对进口食品加工机械材料的监管及日常质量监测。