快速测定食用油中3种邻苯二甲酸酯含量的方法
邻苯二甲酸酯类物质(简称PAEs),俗名塑化剂,是常用的增塑剂,主要用于塑料制品中增加其韧性、塑性,被广泛应用在食品包装材料中[1-3]。但是在塑料制品中,PAEs与塑料分子结合力较弱,随着塑料制品的老化,PAEs很容易从其中释放出来,迁移到与之接触的食品中[4-7]。尤其PAEs是脂溶性物质,因此极易迁移到食用油中,造成油脂污染[8-9]。
研究表明,PAEs的急性毒性并不明显,但是长期摄入累积,可引起肝、肾、肺及心脏、生殖等多组织系统的中毒,其中以雄性生殖系统损害最为明显[10-16]。因此原卫生部《关于通报食品及食品添加剂邻苯二甲酸酯类物质最大残留量的函》(卫办监督函〔2011〕551号)明确规定了食用植物油中的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)和邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)最大残留量分别不得超过0.3、1.5、9.0mg/kg。
由于GC-MS具有对目标物定性定量准确、对痕量物质分析灵敏度高等优点,可应用在食品中邻苯二甲酸酯类含量的测定。本试验主要对食用植物油的前处理条件进行优化,使得前处理具有快速、准确的优势,利用GC-MS测定DBP、DEHP和DINP的含量,以期为企业大批量的测定食用植物油中PAEs提供方法参考。
1材料与方法
1.1试验材料
1.1.1原料与试剂
16种PAEs混标(10mg/L,1mL,上海安谱):邻苯二甲酸二甲酯(DMP),邻苯二甲酸二乙酯(DEP),邻苯二甲酸二异丁酯(DIBP),邻苯二甲酸二丁酯(DBP),邻苯二甲酸二(4-甲基-2-戊基)酯(BMPP),邻苯二甲酸二甲氧乙酯(DMEP),邻苯二甲酸二戊酯(DPP),邻苯二甲酸二乙氧基乙基酯(DEEP),邻苯二甲酸二己酯(DHXP),邻苯二甲酸丁苄酯(BBP),邻苯二甲酸二丁氧基乙酯(DBMP),邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP),邻苯二甲酸二环己酯(DCHP),邻苯二甲酸二苯酯(DPHP),邻苯二甲酸二正辛酯(DNOP),邻苯二甲酸二壬酯(DNP)。邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)标准品(1000mg/L,2mL),上海安谱;乙腈,正己烷,丙酮;二氯甲烷,色谱纯;SBEQ-CA8645玻璃纯油基质萃取管,上海安谱;1g/6mLPSA/SPE小柱,迪马公司;一次性玻璃滴定管;1mL玻璃样品瓶;油脂样品均购于沃尔玛超市。
1.1.2仪器与设备
7890B-5977B气相色谱-质谱联用仪,安捷伦公司;EOFO-945066型Talboys数显型多管式旋涡混合器,美国Talboys;TD5A-WS台式低速离心机。
1.2试验方法
1.2.1标准溶液的配制
16种PAEs标准工作液:用正己烷配制0.00、0.02、0.05、0.10、0.20、0.50、1.00μg/mL的16种PAEs标准系列溶液。于-20℃保存。
DINP标准工作液:用正己烷配制0.0、0.5、10、2.5、5.0、10.0、20.0μg/mL的DINP标准系列溶液。于-20℃保存。
1.2.2样品前处理
1.2.2.1本试验方法
用一次性玻璃滴定管取0.5g(精确至0.0001g)植物油于10mL纯油基质萃取管中,加入2mL乙腈,放入旋涡混合器中于2500r/min下混匀萃取5min,然后4000r/min离心2min,取出后将上清液移入1mL样品瓶中,待GC-MS测定。
1.2.2.2GB5009.271—2016方法
食用植物油混匀后,准确称取0.5g(精确至00001g)于10mL具塞磨口离心管中,依次加入100μL正己烷和2mL乙腈,涡旋1min,超声提取20min,4000r/min离心5min,收集上清液。残渣中加入2mL乙腈,涡旋1min,4000r/min离心5min。再加入2mL乙腈重复提取1次,合并3次上清液,待SPE净化。
取PSA/SPE小柱,依次加入5mL二氯甲烷、5mL乙腈活化,弃去流出液;将待净化液加入PSA/SPE小柱,收集流出液;再加入5mL乙腈,收集流出液,合并两次收集的流出液,加入1mL丙酮,40℃氮吹至近干,正己烷准确定容至2mL,涡旋混匀,供GC-MS分析。
1.2.3仪器条件
GC条件:HP-5-MS色谱柱(30m×0.25mm×025μm);进样口温度260℃;程序升温为初始柱温60℃,保持1min,以20℃/min升温至220℃,保持1min,再以5℃/min升温至250℃,保持1min,再以20℃/min升温至290℃,保持7.5min;载气为高纯氦气(纯度>99.999%),流速1.0mL/min;进样方式为不分流进样;进样量1μL。
MS条件:电离方式为电子轰击电离源(EI);电离能量70eV;传输线温度280℃;离子源温度230℃;四级杆温度150℃;监测方式为选择离子扫描(SIM);溶剂延迟7min。
1.2.4定性确认
在1.2.3仪器条件下,待测样品和PAEs标准品的目标化合物在相同保留时间处(±0.5%)出现,并且对应质谱碎片离子的质荷比与标准品的质谱图一致,其丰度比与标准品相比应符合表1,3种PAEs的定性和定量离子见表2。结合丰度比和定性离子可定性目标化合物。
2结果与分析
2.1标准曲线和检出限
将标准系列工作液分别注入GC-MS中,每个质量浓度平行测定3次,测定相应的PAEs色谱峰面积,以标准工作液的质量浓度(X)为横坐标,以相应的峰面积(Y)为纵坐标,绘制标准曲线。DINP的标准系列工作液单独进样测定。取某一低质量浓度的标准溶液,用空白植物油逐级稀释,按照1.2.2.1方法处理后,以3倍信噪比所对应的质量浓度为检出限(LOD),以10倍检出限作为定量限(LOQ),结果见表3。
由表3可知,DBP和DEHP的线性范围在0~1.0μg/mL之间,相关系数大于0.999,DINP的线性范围在0~20μg/mL之间,相关系数为0.9994,表明DBP、DEHP和DINP的线性均良好。DBP、DEHP和DINP的LOD和LOQ均分别为0.05μg/mL和05μg/mL。
2.2本方法的影响因素
2.2.1空白试验
实验中尽量避免使用塑料制品,对于玻璃器皿,用超纯水洗净,烘干后,使用前用色谱纯正己烷清洗3~4遍,甩干,待正己烷挥发后使用。每次试验用的试剂都进GC-MS测定其PAEs含量,待测定值在检出限以下,方可使用。
2.2.2净化管的选择
采用安谱的纯油基质萃取管作为净化管,该基质主要是活化的氧化铝,吸附油脂性能较好,价格较低,8元/根。而国标采用的PSA/SPE固相萃取柱(1g/6mL)虽然净化效果好,但价格昂贵,需40元/根。考虑到企业检测样品数量众多,在除油效果良好、对GC-MS无污染、价格低廉的情况下,采用安谱的纯油基质萃取管作为净化管。
2.2.3乙腈萃取量的影响
称取空白一级菜籽油0.5g,加入适量标准溶液,使其分别含0.5μg/mL的DBP、DEHP和DINP溶液,分别加入2、4、6mL乙腈,在2500r/min下混匀萃取5min,离心2min,而后测定该样品中DBP、DEHP、DINP的含量。试验结果表明:分别加入2、4、6mL乙腈萃取时,样品中DBP、DEHP和DINP的加标回收率为95%以上。故试验选择2mL作为乙腈萃取量。
2.2.4萃取时间的影响
本试验方法中,称取空白一级菜籽油0.5g,加入适量标准溶液,使其分别含0.5μg/mL的DBP、DEHP和DINP溶液,加入2mL乙腈,分别在旋涡混合器中2500r/min下混匀萃取5、10、15、20min,离心2min,而后测定该样品中DBP、DEHP、DINP的含量。试验结果表明:当萃取时间分别为5、10、15、20min时,样品中DBP、DEHP和DINP的加标回收率均能达到95%以上。故试验选择5min作为萃取时间。
2.2.5萃取方式的影响
本试验方法中,称取空白一级菜籽油0.5g,加入适量标准溶液,使其分别含0.5μg/mL的DBP、DEHP和DINP溶液,加入2mL乙腈,分别在旋涡混合器中于2500r/min下萃取5min和超声20min,离心2min,而后测定该样品中DBP、DEHP、DINP的含量。试验结果表明:采用旋涡混合器萃取的效果与超声萃取效果相当,旋涡混匀萃取和超声萃取的样品中DBP、DEHP和DINP加标回收率均在95%以上。本试验选择旋涡混匀作为萃取方式。
2.3仪器稳定性
将低(0.02μg/mL)、中(0.5μg/mL)、高(1.0μg/mL)3种质量浓度的标准溶液进入GC-MS中进行测定,重复测定6次,计算3种质量浓度的相对标准偏差(RSD)分别为5.6%、4.5%和4.1%,均在10%以下,说明仪器稳定性良好。
2.4方法准确性
将未测出DBP、DEHP和DINP的一级菜籽油作为本底,向其中加入标准溶液,配制成低(0.02μg/mL)、中(0.5μg/mL)、高(1.0μg/mL)3种质量浓度的加标样。分别采用本试验方法和GB5009.271—2016进行前处理。每个水平平行测定6次,计算平均回收率和RSD。结果见表4。
从表4可看出,在本试验方法中,当加标量分别为0.02、0.5μg/mL时,DBP、DEHP和DINP的加标回收率分别为103%~112%、96%~113%、95%~97%,RSD分别为5.5%~5.9%、5.0%~6.6%和3.5%~5.5%。当加标量为1.0μg/mL时,DBP、DEHP和DINP的加标回收率分别为73%、64%和62%,RSD分别为5.6%、4.6%和3.3%。
在GB5009.271—2016方法中,当加标量分别为0.02、0.5μg/mL时,DBP、DEHP和DINP的加标回收率分别为96%~114%、95%~108%、103%~109%,RSD分别为6.6%~7.9%、5.3%~86%和4.8%~9.7%。当加标量为1.0μg/mL时,DBP、DEHP和DINP的加标回收率分别为89%、74%和72%,RSD分别为6.7%、5.8%和7.2%。
由此可见,当加标量在0.5μg/mL时,两种方法的加标回收率均在95%以上。但当加标量在1.0μg/mL时,国标方法的回收率较高,原因是萃取的次数较多,萃取较完全。但是国标方法萃取次数多,耗时长,容易二次污染,且0.5μg/mL的加标回收率达95%以上时完全能满足日常食用植物油中的DBP、DEHP和DINP的测定。
2.5样品比对结果
将5个不同的油样送到通标标准技术服务有限公司(简称SGS)进行DBP、DEHP和DINP含量的测定,并分别采用本试验方法和GB5009.271—2016进行测定,将三者的结果进行比对。结果见表5。
由表5可知,本试验方法测定结果与GB5009.271—2016和SGS的测定结果基本一致,说明本试验方法测定的结果准确、可靠。
2.6实际样品的测定
随机抽取9份不同油样应用本方法测定DBP、DEHP、DINP含量,结果见表6。
由表6可知,随机抽取的9份油样测定的DBP、DEHP和DINP含量均在国家标准限量之下,这对于消费者的食用是安全的。
3结论
本试验建立了一种用于食用植物油中DBP、DEHP和DINP含量的快速测定方法。采用加标回收率作为判断标准,分别对油脂净化管的选择、萃取量、萃取方式和萃取时间进行了试验,建立了一种快速、简便、准确的检测方法。利用该方法,DBP和DEHP在0~1.0μg/mL质量浓度范围内,相关系数均大于0.999;DINP在0~20μg/mL质量浓度范围内,相关系数为0.9994;且DBP、DEHP和DINP的检出限和定量限均分别为0.05、0.5μg/mL。0.5μg/mL的加标样品中的DBP、DEHP和DINP回收率均在95%以上,RSD在10%以下。采用本试验方法测定的结果与GB5009.271—2016和SGS测定结果基本一致。
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