HPLC-MS/MS法测定塑料类食品接触材料制品中邻、间、对苯二甲酸二（2-乙基）己酯的特定迁移量

Determination of Specific Migration Amounts of DEHP, DOIP and DOTP in Plastic Food Contact Material and Products by HPLC-MS/MS Method

摘要

建立了高效液相色谱-串联质谱法（HPLC-MS/MS）同时测定塑料类食品接触材料制品中邻苯二甲酸二（2-乙基）己酯（DEHP）及其间位（DOIP）和对位同分异构体（DOTP）的特定迁移量。准确移取1.00 m L的10%乙醇、3%乙酸、4%乙酸、20%乙醇、50%乙醇或异辛烷浸泡液试样至10 m L容量瓶中，用异丙醇定容至刻度混匀，过针头式滤膜至进样瓶中，待测。以甲醇和0.1%甲酸水为流动相，DEHP、DOIP和DOTP在C18柱中16 min内达到基线分离，串联质谱在ESI和MRM模式下进行检测。在聚丙烯（PP）塑料杯的4种代表性食品模拟物浸泡液中，DEHP、DOIP和DOTP在3个加标水平下的加标回收率范围为83.8%～113.0%,RSD范围为1.4%～8.3%，在0.010～0.200、0.100～2.000、0.500～10.000μg/L质量浓度范围内线性相关系数R≥0.999 4，定量限分别为0.020、0.300、1.300 mg/kg。该方法快速、简便、准确性好，定量限符合标准法规要求，可以有效规避限量不同但质谱确证离子对相似的同分异构体由于色谱分离不完全而导致的检测结果混淆性错误。该方法已用于实际样品中DEHP、DOIP和DOTP的检测。

关键词

高效液相色谱-串联质谱法 / DEHP / DOIP / DOTP / 特定迁移量

Key words

HPLC-MS/MS / DEHP / DOIP / DOTP / Specific migration amount

增塑剂作为全球应用量最大的塑料添加剂，能够有效改善塑料的可塑性和柔韧性。邻苯二甲酸酯类是塑料、橡胶生产过程中最重要的增塑剂，为一类环境激素物质，被欧盟列入高关注物质^[1-4]，其中邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯 (DEHP)为最常用的增塑剂之一。研究表明，DEHP具有致癌性、致突变性和生殖毒性^[5-8]。DEHP广泛应用于食品包装袋、儿童玩具、化妆品和纺织品等各类产品，其与食品或饮料直接接触时可能会迁移至食品中，造成食品污染，从而危害人类健康。目前，许多国家对DEHP的使用进行了限制，如欧盟法规^[9]和国标^[10]对食品接触材料及制品中DEHP的特定迁移量限制均为1.5 mg/kg。

随着DEHP增塑剂的广泛使用，DEHP的同分异构体对苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DOTP)和间苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DOIP)因与DEHP有相似的结构和性能，也被添加于食品接触材料中^[11]。DOTP、DOIP毒性较DEHP小，但DOTP可能影响内分泌，可能引起育龄妇女子宫肌瘤^[12]。当二者与食品、饮料等接触时也可能发生迁移，对人类健康构成威胁。目前，欧盟法规^[9]对食品接触材料及制品中DOTP的特定迁移量限定为60 mg/kg，国标^[10]对食品接触材料及制品中DOTP的特定迁移总量限定为60 mg/kg，而DOIP的限量均未被列出，故DOIP属于不允许添加在食品接触材料及制品的情形。

目前，国内外有关食品接触材料相关制品中DEHP、DOIP和DOTP的检测，大多集中在DEHP的检测上，主要检测方法包括气相色谱法^[13]、气质联用法^[14-17]、液相色谱法^[18-19]、液相色谱-质谱法^[20-22]。杨诗嘉等^[23]采用气质联用法测定白酒中的42种非邻苯类塑化剂，该方法对白酒中DOTP、DOIP含量进行检测。THELLIEZ等^[24]采用液相色谱法分析了血液中DOTP含量。FRIGERIO等^[25]采用同位素稀释液质联用法测定人体尿液中的DOTP。MIN等^[26]采用气质联用内标法测定聚氯乙烯(PVC)塑料中DOTP的含量。但食品接触材料及制品中DEHP、DOIP和DOTP 3种异构体同时检测的方法未见报道。DEHP、DOIP和DOTP三者为同分异构体，质谱特征离子对也相似，在色谱上难以完全分离，再加上3种异构体的限量完全不同，即使采用串联质谱法检测也容易造成色谱分离不完全而导致的检测结果的混淆性错误。因此，为了有效规避这种混淆，建立针对食品接触材料制品中DEHP、DOIP和DOTP特定迁移量同时检测的方法就极为重要。本实验建立高效液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS)，同时测定塑料类食品接触材料中DEHP、DOIP和DOTP特定迁移量的方法，也为其他限量不同的同分异构体特定迁移量的准确定量检测提供参考思路。

1 实验部分

1.1 仪器、耗材与试剂

液相色谱仪，LC-20AD，日本岛津公司；LC/MS/MS联用仪，QTRAP ^®5500，美国AB Sciex公司；电子天平，QUINTIX35-1CN，德国赛多利斯公司；纯水仪，Milli-Q Direct 8，德国Millipore公司；超声波清洗器，JN-5200DTS，宁波江南仪器厂；Synergi Polar-RP色谱柱，250.0 mm×4.6 mm，4 µm，美国Phenomenex公司；Zorbax-SB-Phenyl柱，250.0 mm×4.6 mm，5 µm，美国Agilent公司；Xbridge C₈柱，250.0 mm×4.6 mm，5 µm，美国Waters公司；Kinetex EVO C₁₈柱，250.0 mm×4.6 mm，5 µm，美国Phenomenex公司。

邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(CAS号117-81-7，质量分数99.5%)、间苯二甲酸二(2-乙基)己酯(CAS号137-89-3，质量分数98%)、对苯二甲酸二(2-乙基)己酯(CAS号6422-86-2，质量分数98%)，上海麦克林生物科技有限公司；甲醇、乙醇、异丙醇，色谱纯，美国Fisher Chemical公司；乙酸、异辛烷、甲酸，分析纯，西陇科学股份有限公司；高纯水，由Milli-Q Direct纯水系统制备；聚丙烯(PP)材质的水杯、沥水篮、保鲜盒、碗、水瓢、餐盒，PC材质的饮水杯，聚苯乙烯(PS)材质调味盒、航空饮杯，聚乙烯(PE)材质储物盒、保鲜袋、保鲜膜、手套，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材质的储物罐、冰箱收纳盒和聚氯乙烯(PVC)材质保鲜膜共16批不同的样品均随机采购于市场。

1.2 标准溶液配制

分别准确称取DEHP、DOIP和DOTP 50 mg至50 mL容量瓶中，用异丙醇配制成质量浓度为1 000 mg/L的单标准储备液。再用异丙醇稀释成DEHP、DOIP和DOTP质量浓度分别为1、10、50 µg/L的混合标准工作溶液。再将混合标准工作溶液用异丙醇逐级稀释得到混合标准工作溶液，表1为混合标准工作溶液中DEHP、DOIP和DOTP质量浓度。

1.3 样品前处理

根据严苛的原则^[27-28]选择食品接触材料制品迁移浸泡试验的食品模拟物种类、浸泡时间和浸泡温度。根据食品接触材料制品预期接触的食品类别选择相应的食品模拟物(10%乙醇、3%乙酸、4%乙酸、20%乙醇、50%乙醇或异辛烷)种类^[27]。根据食品接触材料制品预期接触时间的最大值确定浸泡时间。根据食品接触材料制品标签中耐温或适用温度的上限温度值确定浸泡温度。特别情形：上限温度为70~100 ℃时选用100 ℃或回流温度；上限温度为100~121℃时选用121 ℃或回流温度。对应的浸泡时间为预期接触时间最大值的4倍^[27]。进行食品接触材料制品迁移浸泡的样品涉及PP材质的水杯、沥水篮、保鲜盒、碗、水瓢、餐盒，PC材质的饮水杯，PS材质调味盒、航空饮杯，PE材质储物盒、保鲜袋、保鲜膜、手套，PET材质的储物罐、冰箱收纳盒和PVC材质保鲜膜共16批不同的样品。

食品接触材料制品迁移浸泡实验完成以后，冷却至室温后充分混匀。准确移取1.00 mL 10%乙醇、3%乙酸、4%乙酸、20%乙醇、50%乙醇或异辛烷浸泡液试样至10 mL容量瓶中，用异丙醇定容至刻度混匀，用玻璃注射器吸取1~2 mL试样溶液过针头式聚四氟乙烯滤膜至进样瓶中，待测。如待测液中DEHP、DOIP或DOTP浓度过大，超校准曲线范围，应按照逐级稀释的原则，将容量瓶定容液用异丙醇稀释后过聚四氟乙烯滤膜后进行测定。

1.4 仪器工作条件

1.4.1 液相色谱条件

色谱柱为Kinetex EVO C₁₈柱(250.0 mm×4.6 mm，5 μm)；柱温为40 ℃；流速为1 mL/min；流动相A为0.1%甲酸水溶液，流动相B为甲醇。梯度洗脱程序：0~20.0 min，B由87%增至92%；20.0~20.1 min，B由92%降至87%；20.1~25.0 min，B为87%。进样量为10 µL。

1.4.2 质谱条件

电喷雾离子源(ESI)工作模式：正离子；数据采集模式：多反应监测(MRM)模式；离子源温度：550 ℃；电喷雾离子源电压：5 500 V；帘气：40.0 L/min；离子源气体1∶60.0 psi；离子源气体2∶60.0 psi；入口电压：10.0 V；碰撞室出口电压：13.0 V。其他质谱参数见表2。

2 结果与讨论

2.1 DEHP、DOIP和DOTP分子结构

图1为DEHP、DOIP和DOTP分子结构式。DEHP、DOIP和DOTP在分子结构上的差异是3个互为邻、间和对位的同分异构体，DEHP、DOIP和DOTP分子结构相同点在于分子式相同、分子量相同以及主体分子结构相同。从质谱分析的角度分析，由于分子式和分子量相同，DEHP、DOIP和DOTP往往具有相似甚至相同的质谱图；从色谱分离的角度分析，由于DEHP、DOIP和DOTP的主体分子结构相同，即均含有刚性的苯环和分子体积较大、支链较长的“二甲酸二(2-乙基)己酯”结构片段，即使DEHP、DOIP和DOTP互为邻、间和对位的同分异构体，DEHP、DOIP和DOTP仍然具有较相近的酯类化合物极性、空间位阻和疏水性，故DEHP、DOIP和DOTP在同时进行色谱分离分析时容易发生色谱峰重叠或色谱分离不完全。

2.2 色谱柱的选择

分别考察3种塑化剂在极性反向(Polar-RP)柱、苯基柱(Phenyl)柱、C₈柱和C₁₈柱上的保留时间、峰型和分离效果，图2为DEHP、DOIP和DOTP混标在不同色谱柱上的色谱分离图。从图2可以看出，DOIP和DOTP在Polar-RP柱上峰完全重叠，无法分离，而在Phenyl柱和C₈柱上，DOIP和DOTP不能完全分离，且在C₈柱上三者的色谱峰存在拖尾的情况，影响定量的准确性。采用C₁₈柱时，DEHP、DOIP和DOTP分离效果良好且峰形对称，故后续实验采用Kinetex EVO C₁₈柱。

2.3 质谱条件的优化

对DEHP、DOIP和DOTP的母离子、子离子和碰撞能等质谱参数进行优化。分别使用3种塑化剂的单标溶液质谱直接进样，一级质谱全扫描获得三者的母离子，然后优化碰撞能并获得子离子。按1.4节仪器分析条件，在优化好的色谱质谱条件下得到如图3所示的DEHP、DOIP、DOTP在MRM模式下的两个母离子/子离子对色谱响应图。

2.4 校准曲线的绘制

将1.2节配制的DEHP、DOIP、DOTP混合标准工作溶液(见表1)按1.4的仪器条件，由低浓度到高浓度依次进样。以三者的质量浓度(μg/L)为横坐标(X)，色谱峰面积为纵坐标(Y)，进行线性拟合，得到校准曲线的线性方程和相关系数(R)。表3为DEHP、DOIP和DOTP的线性范围、线性方程和相关系数。

从表3可以看出，DEHP在0.010~0.200 μg/L，DOIP在0.100~2.000 μg/L，DOTP在0.500~10.000 μg/L内线性关系良好，相关系数(r)均不低于0.999 4。

2.5 检出限与定量限

在PP水杯实际样品的各食品模拟物浸泡液试样中添加不同浓度的DEHP、DOIP和DOTP标准溶液，按照1.3样品前处理流程，当仪器信噪比为3时，计算得出方法的检出限(LOD)，当仪器信噪比为10时，得出方法的定量限(LOQ)。表4为DEHP、DOIP和DOTP的检出限与定量限。

2.6 回收率和精密度

选取10%乙醇、4%乙酸、50%乙醇和异辛烷分别作为水性、酸性、酒精和油脂类食品模拟物的代表性食品模拟物浸泡PP杯样品，在不同浸泡液中分别添加低、中、高3种水平DEHP(0.100、0.800、2.000 mg/kg)、DOIP(1.000、8.000、20.000 mg/kg)和DOTP(5.000、40.000、200.000 mg/kg)的混合标准工作溶液，按照1.3节样品前处理方法和1.4节仪器条件进行加标回收实验，每个浓度水平进行6次平行试验。表5为3种塑化剂同分异构体在3个加标水平下的回收率。从表5可以看出，DEHP、DOIP和DOTP在3个水平的加标回收率范围为83.8%~113.0%，RSD范围为1.4%~8.3%。经分析，其中影响方法回收率和精密度最主要的影响因素是样品前处理过程中的混匀操作以及HPLC-MS/MS仪器的重复性。

2.7 与其他方法比较

目前，国内外有关食品模拟物中DEHP、DOIP和DOTP单独检测的研究较多^{[13-22,24-26]}，如国家标准^[29]以及多篇文献^[14-17]已有气相色谱-质谱(GC-MS)测定DEHP特定迁移量的方法，行业标准^[30]也已有液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS)测定DEHP特定迁移量的方法，但未见食品模拟物中DOIP或DOTP特定迁移量检测的文献报道，同时测定食品模拟物中DEHP、DOIP和DOTP特定迁移量的方法也未见报道。相对国家标准^[29]GC-MS法DEHP 0.1 mg/kg的定量限和行业标准^[30]HPLC-MS/MS法DEHP 0.01 mg/kg的定量限，本方法DEHP 0.02 mg/kg的定量限适中，均远低于DEHP 1.5 mg/kg的标准法规^[9-10]限量。本方法可以有效规避限量不同、质谱确证离子对相似的DEHP、DOIP和DOTP同分异构体由于色谱分离不完全而导致的检测结果混淆性错误。

2.8 实际样品测定

采用本方法对市售随机购买的PP材质的水杯、沥水篮、保鲜盒、碗、水瓢、餐盒，PC材质的饮水杯，PS材质调味盒、航空饮杯，PE材质储物盒、保鲜袋、保鲜膜、手套，PET材质的储物罐、冰箱收纳盒和PVC保鲜膜共16批不同的样品中的DEHP、DOIP和DOTP特定迁移量进行检测，表6为检测结果。

从表6可以看出，1批PE材质的保鲜膜样品有DEHP特定迁移量检出，其4%乙酸食品模拟物浸泡液DEHP检测结果为0.027 mg/kg；1批PE材质的保鲜袋样品有DEHP特定迁移量检出，其10%乙醇食品模拟物浸泡液DEHP检测结果为0.043 mg/kg；1批PVC材质的保鲜膜样品有DOTP检出，其50%乙醇食品模拟物浸泡液DOTP检测结果在检测限和定量限之间。3批次样品虽然有阳性检出，但是均远低于DEHP 1.5 mg/kg和DOTP 60 mg/kg的标准法规限量^[9-10]。在对10余批实际样品进行检测时，DEHP、DOIP和DOTP的MRM模式母离子/子离子对色谱分离完全，且DEHP、DOIP和DOTP色谱峰附近无杂质干扰，说明本方法能够较好地同时测定实际样品中DEHP、DOIP和DOTP的特定迁移量。

3 结论

本文建立了HPLC-MS/MS法同时测定塑料类食品接触材料制品中DEHP、DOIP和DOTP特定迁移量。该方法快速、简便、准确性好，定量限符合标准法规要求的特点，可以有效规避限量不同但质谱确证离子对相同或相似的同分异构体由于色谱分离不完全而导致的检测结果的混淆性错误。该方法也可为其他限量不同的同分异构体特定迁移量的准确定量检测提供参考思路。该方法已用于实际样品的检测。

参考文献

[1] 龙应根,胡武静,田杰,食品接触材料中增塑剂毒性研究进展[J].食品安全质量检测学报,2022,13(7):2210-2216.

[2] 张静,陈会明.邻苯二甲酸酯类增塑剂的危害及监管现状[J].现代化工,2011,31(12):1-6.

[3] 刘俊宙,陈嘉喆,景侨楠,塑料中高关注物质(SVHCs)的赋存分布、物质流及环境释放研究进展[J].环境科学,2024,45(12):7253-7261.

[4] 邵栋梁.塑料食品包装材料的卫生安全性分析[J].包装与食品机械,2010,28(1):51-54, 58.

[5] 徐文秀,朱爱雪,杨勇轩,塑料中邻苯二甲酸酯类在环境中的解吸行为及其风险评估[J].环境化学,1-12[2024-10-21].

[6] 曹国洲,肖道清,朱晓艳.食品接触制品中邻苯二甲酸酯类增塑剂的风险评估[J].食品科学,2010,31(5):325-327.

[7] 许昕月,郭晶晶,叶海伟.消费型塑料制品中邻苯二甲酸酯的暴露途径评估探讨[J].塑料工业,2020,48(S1):156-161.

[8] 潘静静,钟怀宁,李丹,食品接触材料及制品中邻苯二甲酸酯类塑化剂的风险管控[J].中国油脂,2019,44(4):85-90.

[9] Commission European. Commission regulation (EU) No 10/2011 on plastic materials and articles intended to come into contact with food [S]. Brussels: Publications Office of the European Union, 2011.

[10] 中华人民共和国,国家卫生和计划生育委员会. 食品安全国家标准 食品接触材料及制品用添加剂使用标准:GB 9685—2016 [S].北京:中国标准出版社,2016.

[11] GRYMEL A, LATOS P, MATUSZEK K, et al. Sustainable method for the synthesis of alternative bis(2-ethylhexyl) terephthalate plasticizer in the presence of protic ionic liquids[J]. Catalysts, 2020, 10(4): 457.

[12] LEE G, KIM S, BASTIAENSEN M,et al. Exposureto organophosphate esters, phthalates, and alternative plasticizers in association with uterine fibroids[J]. Environmental Research, 2020, 189: 109874.

[13] 鱼甜甜,杨春,李华,液液萃取-气相色谱法测定生活饮用水中邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯[J].分析仪器,2022(5):20-23.

[14] 杨晓辉,朱家姝,张鹏举.食品接触材料中邻苯二甲酸酯类增塑剂的检测及其迁移规律研究[J].陕西科技大学学报,2022,40(6):49-54.

[15] 陈鑫兰,项林敏,李娜,食品接触材料中邻苯二甲酸酯类增塑剂含量测定与微波条件下的迁移研究[J].农产品加工,2019(23):56-59, 63.

[16] 李成发,方红,龙斌,塑料食品接触材料中32种添加剂的快速筛查[J].分析试验室,2023,42(9):1186-1194.

[17] 刘金鹏,韩贞年,董帅,气相色谱-串联质谱法测定食品接触材料中邻苯二甲酸酯含量和迁移量[J].塑料科技,2022,50(6):90-95.

[18] 李成发,李英,廖文忠,食品接触材料中多种添加剂迁移量的测定[J].包装工程,2017,38(15):101-105.

[19] 张磊,吴青,梁健华,高效液相色谱法同时测定食品塑料包装材料中8种邻苯二甲酸酯的含量[J].食品科学,2012,33(20):184-188.

[20] 杨其帆,蔡菁婷,范惠莹.环境空气细颗粒物中16种邻苯二甲酸酯类化合物的超高效液相色谱-串联质谱测定法[J].职业与健康,2023,39(23):3206-3211, 3215.

[21] 秦鑫,顾虎,徐韵扬.磁性固相萃取-超高效液相色谱串联质谱法测定纺织品中13种邻苯二甲酸酯[J].质量安全与检验检测,2023,33(4):53-57.

[22] 黄琼,刘媚嘉,朱群英,基于磁性纳米复合材料的高效液相色谱-串联质谱法测定环境水体中6种邻苯二甲酸酯的含量[J/OL].理化检验-化学分册,1-8[2024-10-21].

[23] 杨诗嘉,马玥玲,钟慈平,白酒中42种非邻苯类塑化剂的测定方法研究及含量分析[J].食品科技,2023,48(8):270-277.

[24] THELLIEZ A, DESCAT A, BOUCHOT P, et al. High-performance liquid chromatography-ultraviolet detection method to evaluate the migration of di(2-ethylhexyl) terephthalate and its metabolite from polyvinyl chloride bag in four labile blood products[J]. Separation Science Plus, 2022, 5: 65-74.

[25] FRIGERIO G, CAMPO L, MERCADANTE R, et al. Development and validation of a liquid chromatography/tandem mass spectrometry method to quantify metabolites of phthalates, including di-2-ethylhexyl terephthalate (DEHTP) and bisphenol A, in human urine[J]. Rapid Commun Mass Spectrom, 2020, DOI: 10.1002/rcm.8796.

[26] MIN S W, LIM D K, LEE S Y, et al. Accurate determination of 11 representative phthalates and di(2-ethylhexyl) terephthalate in polyvinyl chloride using isotope dilution-gas chromatography/mass spectrometry[J]. Journal of Chromatography A, 2023, 1711: 464454.

[27] 国家卫生健康委员会,国家市场监督管理总局. 食品安全国家标准 食品接触材料及制品 迁移试验通则:GB 31604.1—2023 [S].北京:中国标准出版社,2023.

[28] 国家卫生和计划生育委员会. 食品安全国家标准 食品接触材料及制品 通用安全要求:GB 4806.1—2016 [S].北京:中国标准出版社,2016.

[29] 国家卫生和计划生育委员会. 食品安全国家标准 食品接触材料及制品 邻苯二甲酸酯的测定和迁移量的测定:GB 31604.30—2016 [S].北京:中国标准出版社,2016.

[30] 国家质量监督检验检疫总局. 食品接触材料 高分子材料 食品模拟物中邻苯二甲酸酯类增塑剂的测定 液相色谱-质谱/质谱法:SN/T 4606—2016 [S].北京:中国标准出版社,2016.

基金资助

2023 年度高校国内访问工程师“校企合作项目”(FG2023321)

台州科技职业学院2023年度校级课题(23QNZ01)