（1. 厦门市产品质量监督检验院，福建厦门 361004；

2.国家物流包装产品质量检验检测中心（福建），福建厦门 361004；

3.厦门市食品包装材料安全评价及检测重点实验室，福建厦门 361004）

摘 要：目的 评定气相色谱法测定塑料包装中3种抗氧化剂含量的不确定度，进一步提高塑料包装中抗氧化剂检测数据的准确性。方法 根据SN/T 3042-2011采用气相色谱法对塑料包装中3种抗氧化剂含量进行测定，经过分析不确定度的影响因素，根据相应的数学模型，计算各主要影响因素的不确定度，给出塑料包装中3种抗氧化剂测定结果的扩展不确定度。结果 塑料包装中3种抗氧化剂的测量扩展不确定度为BHA：14.65±1.09mg/kg、BHT：14.68±1.03mg/kg、TBHQ：14.44±0.65mg/kg（P=95%，k=2）。结论 气相色谱法测定塑料包装中3种抗氧化剂含量的测量不确定度的主要影响因素为标准曲线拟合、配制标准工作液的量具、仪器精密度。可通过精度更高并经计量合格的量具、选择与待测样品浓度相近的浓度点绘制标准工作曲线、加强仪器维护保养以维持高精密度、提高人员的实操水平，进一步提高检测数据的准确度。

关键词：气相色谱法；塑料包装；抗氧化剂；不确定度

　　中图分类号：O657.7 文献标识码：A

Uncertainty evaluation of determination of three antioxidants in plastic packaging materials

Bai Rong-han,Bai Ze-qing,Xu Hui,Fang Yi-bin

（1. Xiamen Products Quality Supervision & Inspection Institute，Fujian Xiamen 361004；

2. National Testing Center for Logistics Packaging Products(Fujian)，Fujian Xiamen 361004；

3.Xiamen Key Laboratory of Food Packing Material Safety Evaluation and Testing，Fujian Xiamen 361004）

　　Abstract: Objective: Evaluate the uncertainty of the determination of the content of three antioxidants in plastic packaging materials by gas chromatography, and further improve the accuracy of the antioxidant detection data in plastic packaging materials. Methods: According to SN/T 3042-2011, the content of 3 antioxidants in plastic packaging materials was determined by gas chromatography, after analysis of factors affecting the uncertainty, according to the corresponding mathematical model, calculate the uncertainty of each main influencing factor, give the expanded uncertainty of the measurement results of 3 antioxidants in plastic packaging materials. Results: The expanded uncertainty of measurement of three antioxidants in plastic packaging materials is BHA:14.65±1.09mg/kg, BHT:14.68±1.03mg/kg, TBHQ:14.44±0.65mg/kg (P=95%, k=2). Conclusion: The main influencing factors of the measurement uncertainty for the determination of the content of three antioxidants in plastic packaging materials by gas chromatography are: standard curve fitting, measuring tool for preparing standard working fluid, Instrument precision. It is possible to draw a standard working curve with a higher-precision and qualified measuring tool, select a concentration point close to the concentration of the sample to be tested, and strengthen the maintenance of the instrument to maintain high precision, improve the practical level of personnel, and further improve the accuracy of the test data degree.

Key words: gas chromatography; plastic packaging materials; antioxidant; uncertainty

丁基羟基茴香醚（Butyl hydroxyanisd, BHA）、2,6-二丁基羟基甲苯（Butylated hydroxytoluene, BHT）、特丁基对苯二酚（Tertiary butylhydroquinone, TBHQ）是常用的酚类抗氧化剂，可用作食品接触材料用添加剂，以减缓塑料制品的老化，延长其使用寿命；也可延长其包装食品的保存期，保证食品的安全^[1,2,3]。然而上述3种抗氧化剂为环境激素，对人体有一定危害，具有致癌作用^[4,5,6]。

　　GB 9685-2016《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》^[7]及欧盟颁布的管控塑料类食品接触材料的法规(EU)No10/2011^[8]对上述3种抗氧剂在使用范围、最大使用量及特定迁移量等方面作出了规定。熊中强^[9]等在聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、复合材料等不同样品中均有检出上述3种抗氧剂。如果抗氧化剂使用不当，会增加塑料包装在与食品接触过程中有害物质的迁移风险，可能危害到人体的健康。

　　本文根据JJF 1059.1-2012 ^[10]及CNAS-GL006：2019 ^[11]规定的方法和要求，对依据SN/T 3042-2011^[12]采用气相色谱法测定塑料包装中3种抗氧化剂的方法，根据相应的数学模型，进行抗氧化剂测定的不确定度评定，分析其不确定度的主要影响因素，并通过采取控制措施进一步减少检测结果的测量不确定度，提高检测数据的准确度，为正确评估塑料包装中3种抗氧化剂的食品安全风险提供依据。

1  材料与方法

1.1 主要试剂与材料

　　BHA、BHT、TBHQ混合标准溶液 1000mg/L，坛墨质检标准物质中心；环己烷 色谱纯，默克股份有限公司；塑料饮水杯样品，来源于厦门某超市。

1.2 仪器和设备

　　Agilent 8890气相色谱仪 配有FID检测器，安捷伦科技（中国）有限公司；BSA224S分析天平 精度0.1mg，德国赛多利斯公司；Vortex-3旋涡混合器，艾卡（广州）仪器设备有限公司；Cryomill冷冻研磨仪，德国Retsch(莱驰)公司。

1.3 实验方法

1.3.1   配制标准工作液

　　准确吸取BHA、BHT、TBHQ混合标准溶液（1000mg/L）0.05mL、0.125mL、0.25mL、0.375mL、0.5mL于一组25mL容量瓶中，以环己烷定容，配制系列标准工作液。

1.3.2   样品前处理

　　采用低温冷冻研磨仪将样品研磨、混匀。称取2g样品于平底烧瓶中，加50mL环己烷，超声萃取90min。萃取液过滤移入旋转蒸发仪，蒸发至近干，以10mL环己烷洗涤蒸发瓶3次，合并洗液并定容为2mL，进行色谱分析。

1.3.3   气相色谱条件

　　色谱柱：HP-5（30m×0.25mm×0.25μm）；升温程序：50℃以20℃/min升温至200℃，以5℃/min升温至230℃，以20℃/min升温至250℃，保持5min；进样口温度270℃；检测器温度300℃；载气流速1.4mL/min；进样量1μL；不分流进样。

1.4 测量模型与不确定度影响因素分析

1.4.1   测量模型

　　3种抗氧化剂的测量模型为：

　　式中：X_i为被测样品抗氧化剂i含量，单位为mg/kg；c为被测样品溶液抗氧化剂浓度，单位为mg/mL；V为被测样品萃取液定容体积，单位为mL；m为被测样品质量，单位为g。

1.4.2   不确定度影响因素分析

　　根据测量模型及实际测量过程分析，本实验方法的不确定度主要影响因素有：标准物质、配制系列标准工作液、标准工作曲线拟合、前处理、回收率及仪器性能等^{[13,14,15,16]}。

　　2    结果与分析

2.1 系列标准工作液配制引入的相对标准不确定度

2.1.1   标准溶液引入的相对标准不确定度

　　查标准溶液证书，3种抗氧化剂标准溶液浓度、标准溶液扩展不确定度及由此引入的相对标准不确定度见表1。

表1  标准溶液引入的相对标准不确定度

Tab.1 Relative standard uncertainty introduced by standard solution

2.1.2   系列标准工作液配制引入的相对标准不确定度

2.1.2.1量具使用引入的相对标准不确定度

　　按照JJG 196-2006^[17]、JJG 646-2006^[18]的规定，取矩形分布，系列标准工作液配制时使用量具的规格、次数、允差及各分量的相对标准不确定度见表2。

表2  量具使用引入的相对标准不确定度

Tab.2 Relative standard uncertainty introduced by the use of measuring tools

　　可得，量具使用引入的相对标准不确定度为：

2. 1.2.2温度变化引入的相对标准不确定度

　　标准工作液用环己烷稀释配制，容量瓶和移液器的材质分别为玻璃、塑料。因塑料、玻璃的膨胀系数远小于环己烷的膨胀系数，所以计算因温度变化引入的不确定度时仅考虑环己烷。20℃时环己烷的膨胀系数为0.00119mL/℃，实验室环境温度变化为（20±5）℃，取矩形分布，温度变化引入的相对标准不确定度为：

　　系列标准工作液由以上各分量引入的相对标准不确定度为：

　　由此可得，3种抗氧化剂测定由系列标准工作液配制引入的相对标准不确定度分别为：、、。

2. 2 标准工作曲线拟合引入的相对标准不确定度

　　以3种抗氧化剂标准工作液的浓度与峰面积进行最小二乘法拟合，则标准工作曲线拟合引入的相对标准不确定度为：

　　式中：s(A)—标准工作液峰面积的标准偏差，，N—样品的平行测定次数，N=6，n—标准工作液的测定次数，n=5，`C—标准工作液的平均浓度10.4mg/L，C₁—实测样品的平均浓度，见表6，C_i—标准工作液的各浓度点，A_i—标准工作液的测量峰面积，a—标准工作曲线方程斜率，b—标准工作曲线方程截距。

　　标准工作液测量峰面积、标准工作液峰面积标准偏差、标准工作曲线方程及由标准工作曲线拟合引入的相对标准不确定度见表3、表4。

表3  3种抗氧化剂标准系列溶液的测量峰面积

Tab.3 Peak areas of three antioxidant standard solutions

表4  3种抗氧化剂标准工作曲线引入的相对标准不确定度

Tab.4 Relative standard uncertainty introduced by standard curves of three antioxidants

2. 3样品前处理引入的相对标准不确定度

　　按照JJG 196-2006的规定，取矩形分布，样品进行前处理过程量取萃取液环己烷使用吸量管的规格、次数及允差见表5。

表5  前处理过程使用的单标吸量管

Tab.5 Single standard pipette used in pretreatment process

　　前处理因萃取液量取引入的相对标准不确定度为：

　　萃取液量取因温度变化引入的相对标准不确定度由上文可知：

　　由此可得，样品前处理因萃取液量取及温度变化引入的相对标准不确定度为：

2. 4样品重复测量引入的相对标准不确定度

　　取被测样品重复测量6次（n=6），则由被测样品重复测量引入的相对标准不确定度为：

　　测量结果、标准偏差、相对标准不确定度见表3

表6  样品重复测量引入的相对标准不确定度

Tab.6 Relative standard uncertainty introduced by repeated measurement of sample

2. 5样品回收率引入的相对标准不确定度

　　对空白试样进行添加水平为5mg/kg的加标试验（n=6），则样品回收率引入的相对标准不确定度为：

　　回收率、标准偏差、相对标准不确定度见表7。

表7  样品回收率引入的相对标准不确定度

Tab.7 Relative standard uncertainty introduced by recovery

2. 6仪器引入的相对标准不确定度

　　查仪器校准证书，Agilent 8890气相色谱仪的相对标准不确定度：。

2. 7测量不确定度的评定

　　依据上述各主要影响因素的不确定度分析，则塑料包装中3种抗氧化剂含量的合成相对标准不确定度为：

　　在95%的置信概率下，取k=2，则塑料包装中3种抗氧化剂的测定扩展不确定度为：

　　塑料包装中3种抗氧化剂的测定不确定度评定结果见表8。

表8  3种抗氧化剂不确定度评定结果

Tab.8 Uncertainty evaluation results of three antioxidants

　　3   结语

　　本文对依据SN/T 3042-2011^[12]采用气相色谱法测定塑料包装中3种抗氧化剂进行了不确定度评定，通过不确定度评定分析，根据分析结果可知：影响因素最大的是标准工作曲线拟合（BHA:4.8%, BHT:4.2%, TBHQ:3.1%）、其次是仪器精密度（3%）及配制标准工作液的量具（1.6%）。为此，在日常检测过程中，可以选择精度更高并经计量合格的量具、选择与待测样品浓度相近的浓度点绘制标准工作曲线、加强仪器维护保养以维持高精密度，同时提高人员的实操水平，减少对检测结果影响较大的各种随机因素，从而进一步提高检测数据的准确度。

　　参考文献：

　　[1] LI Liang, LIU Rong-Li, HU Xiao-Jia, et. Establishment of Rapid Detection Method for Fat-Soluble Antioxidants BHA and BHT[J]. AIP Conference Proceedings, 2020, 2208(1): 020027(1-6)

　　[2] Long T.E, O'Keefe S. F, Marcy J. E, et. Release of Antioxidants from Poly(lactide-co-glycolide) films into Dry Milk Products and Food Simulating Liquids[J]. International Journal of Food Science and Technology, 2008, 42(11): 1327-1337

　　[3] 平庆杰, 黄雪琳, 刘淑君, 等. 塑料食品接触材料中抗氧化剂研究进展[J]. 塑料工业,  2017, 45(10): 19-24

　　PING Qing-jie, HUANG Xue-lin, LIU Shu-jun, et. Research Progress on the Antioxidants in Plastic Food Contact Materials[J]. China Plastics Industry, 2017, 45(10): 19-24

　　[4] 王继才, 李少飞, 熊小婷, 等. 气相色谱-质谱联用法测定食品包装材料中4种苯酚类抗氧剂迁移量[J]. 分析测试学报, 2018, 37(7): 815-819.

　　WANG Ji-cai, LI Shao-fei, XIONG Xiao-ting, et. Determination on Migration Quantity of Four Phenolic Antioxidants in Food Packaging Materials by Gas Chromatography-Mass Spectrometry[J]. Journal of Instrumental Analysis, 2018, 37(7): 815-819.

　　[5] Pires M.A., Munekata P.E.S., Villanueva N.D.M. , et. The Antioxidant Capacity of Rosemary and GreenTea Extracts to Replace the Carcinogenic Antioxidant (BHA) in Chicken Burgers[J]. Journal of Food Quality, 2017, 2017: 2409527

　　[6] 邹哲祥, 李耀平, 林艳, 等. 气相色谱法测定食品包装材料中五种抗氧化剂迁移量[J]. 分析试验室, 2017, 36(9): 1067-1070.

　　ZOU Zhe-xiang, LI Yao-ping, LIN Yan, et. Determination of the Migration of Five Antioxidants in Food Packaging Materials by Gas Chromatography[J]. Chinese Journal of Analysis Laboratory, 2017, 36(9): 1067-1070.

　　[7] GB 9685-2016 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[S].

　　GB 9685-2016 National Food Safety Standard for Additives used in Food Contact Materials and Products[S].

　　[8] European Commission (EU).No10/2011Commission Reg-ulation of Onplastic Materials and Articles Intended to come into Contact with Food [S].

　　[9] 熊中强, 王利兵, 李宁涛, 等. 气相色谱法测定高分子食品包装材料中抗氧化剂的残留量[J]. 色谱, 2011, 3: 273-276

　　XIONG Zhong-jiang, WANG Li-bing, LI Ning-tao, et. Determination of antioxidant residues in polymer food package using gas chromatography[J]. Chromatography, 2011, 3: 273-276

　　[10] JJF 1059.1－2012 测量不确定度评定与表示[S].

　　JJF 1059.1－2012 Evaluation and Expression of Measurement Uncertainty[S].

　　[11] CNAS-GL006:2019 化学分析中不确定度的评估指南[S].

　　CNAS-GL006:2019 Guide for the Evaluation of Uncertainty in Chemical Analysis[S].

　　[12] SN/T 3042-2011 出口食品接触材料 高分子材料中抗氧化剂的测定 气相色谱法[S].

　　SN/T 3042-2011 Export Food Contact Materials on the Determination of Antioxidants in Polymer Materials by Gas Chromatography [S].

　　[13] 马妍. GC法测定山核桃油中的酚类抗氧化剂的不确定度分析[J]. 中国食物与营养, 2021, 27(2): 16-19.

　　MA Yan. Uncertainty Valuation on Determination of Phenolic Antioxidants in Pecan Oil by GC[J]. Food and Nutrition in China, 2021, 27(2): 16-19.

　　[14] 唐媛媛, 庄姜云, 林锏锐, 等. 气相色谱法测定蜂蜜中马拉硫磷残留量的不确定度评定[J]. 食品安全质量检测学报, 2020, 11(22): 8578-8583.

　　TANG Yuan-yuan, ZHUANG Jiang-yun, Lin Jian-rui, et. Uncertainty Evaluation for the Determination of Malathion Residue in Honey by Gas Chromatography[J]. Journal of Food Safety & Quality, 2020, 11(22): 8578-8583.

　　[15] 舒平, 杨卫花, 徐幸. 气相色谱-三重四极杆质谱联用法测定核桃油中酚类抗氧化剂的不确定度评估[J]. 食品科学, 2016, 37(6): 194-198.

　　SHU Ping, YANG Wei-hua, Xu Xing. Evaluation of Uncertainties in Determination of Phenolic Antioxidants in Walnut Oil by Gas Chromatography-Triple Quadrupole Mass Spectrometry [J]. Food Science, 2016, 37(6): 194-198.

　　[16] 王澍, 周玮婧, 江小明. 气相色谱法检测食品中的抗氧化剂BHA、BHT和TBHQ及不确定度评定[J]. 粮食与油脂, 2017, 30(10): 90-92.

　　WANG Shu, ZHOU Wei-jin, JIANG Xiao-ming. Detection of Antioxidants BHA, BHT and TBHQ in Food by Gas Chromatography and Uncertainty Measurement [J]. Cereals & Oils, 2017, 30(10): 90-92.

　　[17] JJG 196-2006常用玻璃量器检定规程[S].

　　JJG 196-2006 Verification Regulation of Working Glass Container[S].

　　[18] JJG 646-2006移液器检定规程[S].

　　JJG 646-2006 Verification Regulation of Locomotive Pipette[S].