摘 要:本文建立了一种同时测定可降解塑料吸管中7种己二酸酯类塑化剂的方法。样品经三氯甲烷超声提取,采用气相色谱-质谱法进行测定。结果表明,7种目标物质在一定的质量浓度范围内线性关系良好,相关系数(R2)大于0.999,回收率为82.3%~106.4%,相对标准偏差为1.40%~4.05%。该方法具有样品前处理操作便捷、分析时间短、精密度和准确度良好等特点,可满足可降解塑料吸管中7种己二酸酯类塑化剂快速测定的需求。 关键词:可降解塑料吸管;己二酸酯类塑化剂;气相色谱-质谱法 Abstract:This paper establishes a method for simultaneously determining seven adipate plasticizers in biodegradable plastic straws. The samples were extracted using chloroform with ultrasonic assistance and analyzed by gas chromatography-mass spectrometry. The results show that the seven target compounds exhibit good linearity within a certain concentration range, with correlation coefficients (R2) greater than 0.999, recoveries ranging from 82.3% to 106.4%, and relative standard deviations of 1.40% to 4.05%. This method features convenient sample preparation, short analysis time, and good precision and accuracy, meeting the requirements for the rapid determination of seven adipate plasticizers in biodegradable plastic straws. Keywords:biodegradable plastic straws; adipate plasticizers; gas chromatography-mass spectrometry 中图分类号:O657.7 据统计,2019年我国一次性塑料吸管总产量约3万t(合460亿支),人均消耗量超过30支[1]。随着“限塑令”政策的出台,传统塑料吸管已基本被可降解塑料吸管取代。但可降解材料在耐热性、力学强度、加工性能等方面存在不足,为弥补此不足,其生产制备过程往往需使用比传统吸管更多的助剂,包括塑化剂、抗氧化剂、爽滑剂等。 己二酸二异丁酯(Diisobutyl Adipate,DIBA)、己二酸二甲酯(Dimethyl Adipate,DMA)、己二酸二(2-丁氧基乙基)酯(Bis(2-butoxyethyl) Adipate,BBOEA)、己二酸二乙酯(Diethyl Adipate,DEA)、己二酸二(2-乙基己基)酯(Di(2-ethylhexyl) Adipate,DEHA)、己二酸二丁酯(Dibutyl Adipate,DBA)、己二酸二(1-丁基戊基)酯(Bis(1-butylpentyl) Adipate,BBPA)等己二酸酯类塑化剂,因具备低温柔软性、光稳定性好、加工性能优良及低毒等优点,已作为邻苯二甲酸酯类塑化剂的替代物,广泛应用于食品接触用塑料、橡胶和黏合剂等行业[2-3]。虽然该类塑化剂毒性相对较低,但长期累积仍可干扰人体内分泌,并具有致畸、致癌与致突变等潜在风险[4-5],其健康危害值得重视。 目前《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)[6]仅允许上述7种己二酸酯类塑化剂中的DEHA用于部分食品接触材料(表1)。而可降解塑料吸管常用的材料有聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯、聚羟基脂肪酸等[7]。建立针对可降解塑料吸管中该类塑化剂的检测方法具有重要意义。本文通过系统优化前处理与仪器条件,实现对7种目标物的有效测定,以期为相关产品的质量监督与风险管控提供技术依据 表1 GB 9685—2016对DEHA的限量要求表 化合物 | 允许使用范围 | 最大使用量/% | 限量要求/mg·kg-1 | DEHA | 塑料材料及制品(PE、PP、PS、AS、ABS、PA、PET、PC、PVC) | ≤5 | 特定迁移限量不大于18 | 橡胶材料及制品 | ≤35 | 黏合剂 | 按需适量使用 |
1 材料与方法 1. 1 材料与试剂 7种己二酸酯类混标(1 000 mg·L-1),天津阿尔塔科技有限公司;三氯甲烷,色谱纯,德国默克公司;可降解塑料吸管,市售。 1. 2 仪器与设备 8890-5977C气质联用仪,美国安捷伦公司;ME204T/02天平,瑞士梅特勒托利多公司;H1850离心机,湖南湘仪实验室仪器开发有限公司;SK8210LHC超声仪,上海科导超声仪器有限公司。 1. 3 标准溶液配制 以三氯甲烷为溶剂,对7种己二酸酯类混合标准溶液(1 000 mg·L-1)进行稀释,制备成质量浓度为0.1、0.3、0.5、1.0、3.0、5.0 mg·L-1和10.0 mg·L-1的标准工作液。 1. 4 样品前处理 取代表性样品,剪碎后称取0.25 g样品于25 mL具塞试管中,加10 mL三氯甲烷,超声提取30 min,冷却,取部分样液离心后,经有机滤膜过滤,供气相色谱-质谱(Gas Chromatography-Mass Spectrometry,GC-MS)分析。同时,做空白试验。 1. 5 仪器条件 1. 5.1 气相色谱条件 HP-5MS色谱柱(30 m×250 μm,0.25 μm),载气为高纯氦气,流速1.0 mL·min-1,进样口280 ℃,不分流进样,进样体积1 μL,升温程序为初温100 ℃,以20 ℃·min-1升至280 ℃保持5 min。 1. 5.2 质谱条件 离子源温度230 ℃,四极杆温度150 ℃,质谱接口温度280 ℃,电子轰击电离源(Electron Ionization,EI),电离能量70 eV。 2 结果与分析 2. 1 仪器条件优化 7种己二酸酯类塑化剂均为弱极性化合物,沸点差异较大,本文选择弱极性的HP-5MS色谱柱,通过优化升温程序进行目标化合物分离。样品经三氯甲烷超声提取后,用GC-MS测定,采用全扫描模式进行定性,根据标准溶液的全扫描图谱选择高特征性、高响应的离子进行选择离子模式定量测定。实验结果表明,在优化后的仪器条件下,7种己二酸酯类塑化剂的测定呈现出保留时间短、分离度好、响应值高等优点。7种己二酸酯类塑化剂总离子流图见图1、选择离子及保留时间见表2。 
图1 7种己二酸酯类塑化剂总离子流图 表2 保留时间及选择离子表 化合物 | 保留时间/min | 定量离子(m/z) | 定性离子(m/z) | DMA | 4.122 | 114 | 59,111,143 | DEA | 5.045 | 111 | 55,128,157 | DIBA | 6.912 | 129 | 57,111,185 | DBA | 7.370 | 129 | 55,111,185 | BBOEA | 9.994 | 57 | 85,155,173 | DEHA | 10.629 | 129 | 57,112,147 | BBPA | 10.883 | 129 | 111,147,255 |
2. 2 前处理条件优化 由于7种己二酸酯类化合物均易溶于有机溶剂,本文取自制阳性样品,考察甲醇、三氯甲烷、正己烷对目标物质提取效率的影响。结果表明,三氯甲烷能够溶解常见的可降解塑料吸管,提取效率明显高于甲醇和正己烷。取自制阳性样品,用三氯甲烷进行提取,考察超声时间15、30、45、60 min对提取效率的影响。结果表明,超声30 min时,提取效率最高,继续延长超声时间,会造成溶剂挥发,导致回收率偏高。因此,选择三氯甲烷作为提取溶剂,超声提取30 min作为最佳提取时间。 2. 3 线性关系、检出限及定量限分析 将系列标准工作溶液分别注入GC-MS,按照本文建立的方法测定各己二酸酯类化合物定量离子的峰面积,并以各标准工作液质量浓度为横坐标、峰面积为纵坐标,绘制标准曲线。以0.1 mg·L-1标准溶液的响应为基础,按3倍信噪比计算方法检出限,按3倍检出限计算定量限,结果见表3。可以看出,相关系数(R2)为0.9991~0.9998,线性关系良好;检出限为0.06~0.70mg·kg-1,定量限为0.18~2.10 mg·kg-1。 表3 线性方程、相关系数及检出限表 化合物 | 线性方程 | 相关系数(R2) | 检出限/(mg·kg-1) | 定量限/(mg·kg-1) | DMA | y=16230.2x+981.9 | 0.999 7 | 0.70 | 2.10 | DEA | y=25616.3x+2534.5 | 0.999 1 | 0.40 | 1.20 | DIBA | y=52269.8x+6090.9 | 0.9992 | 0.12 | 0.36 | DBA | y=32537.5x+2366.0 | 0.999 8 | 0.16 | 0.48 | BBOEA | y=19984.4x-2410.2 | 0.999 6 | 0.25 | 0.75 | DEHA | y=59825.2x+28173.2 | 0.999 3 | 0.10 | 0.30 | BBPA | y=147391.9x-1147.2 | 0.999 5 | 0.06 | 0.18 |
2. 4 精密度及准确度分析 取0.25 g空白样品,按照本文建立的方法进行高(0.80 mg·L-1)、中(0.10 mg·L-1)、低(0.05 mg·L-1)3种不同添加水平的加标回收测定,每个添加水平进行6次平行独立试验,以回收率验证方法的准确度、相对标准偏差(Relative Standard Deviation,RSD)验证方法的精密度,结果见表4。由表4可知,各目标物质回收率在82.3%~106.4%,RSD在1.40%~4.05%,表明方法的精密度及准确度良好。 表4 精密度及正确度表(n=6)单位:% 化合物 | 低水平 | 中水平 | 高水平 | 回收率 | RSD | 回收率 | RSD | 回收率 | RSD | DMA | 90.9~102.2 | 3.91 | 91.2~97.0 | 2.94 | 97.5~101.5 | 1.52 | DEA | 93.8~97.2 | 1.48 | 89.5~99.3 | 4.05 | 95.7~101.1 | 2.09 | DIBA | 90.6~98.4 | 3.11 | 85.3~90.1 | 2.23 | 98.1~102.6 | 2.00 | DBA | 89.5~96.1 | 3.05 | 82.3~89.4 | 3.37 | 98.3~103.7 | 2.40 | BBOEA | 100.4~106.4 | 2.24 | 96.1~101.6 | 2.10 | 97.0~106.4 | 3.26 | DEHA | 95.4~102.1 | 2.37 | 90.6~98.2 | 2.66 | 96.8~101.1 | 1.99 | BBPA | 101.0~105.5 | 1.62 | 92.3~101.1 | 3.74 | 101.8~105.2 | 1.40 |
2. 5 实际样品测定 按照本文建立的方法对14批次可降解塑料吸管中7种己二酸酯类塑化剂进行测定,结果表明,14批次实际样品中仅检出DEHA,共检出8批次,含量最高为232.9 mg·kg-1(表5),其原因可能是部分生产企业对GB 9685—2016中DEHA的允许使用范围理解有一定的偏差。 表5 实际样品中DEHA测定结果表单位:mg·kg-1 序号 | 材质 | 测定结果 | 序号 | 材质 | 测定结果 | 1 | PLA/PBS | 37.9 | 8 | PLA/PBS | 9.1 | 2 | PLA/PBS | ND | 9 | PLA/PBS | ND | 3 | PLA | 6.9 | 10 | PLA/PBS | 232.9 | 4 | PLA | ND | 11 | PLA/PBS | ND | 5 | PLA/PBS | 219.2 | 12 | PLA | 64.6 | 6 | PLA | ND | 13 | PLA | 66.3 | 7 | PLA | 10.8 | 14 | PLA | ND |
注:表中PLA为聚乳酸,PBS为聚丁二酸丁二醇酯。 3 结论 本文优化了前处理、仪器分析条件,建立了一种采用GC-MS测定可降解塑料吸管中7种己二酸酯类塑化剂的方法。该方法具备样品前处理便捷、分析时间短、精密度和准确度好等特点,可满足可降解塑料吸管中7种己二酸酯类塑化剂快速测定的需求。实际样品测定结果表明,部分可降解塑料吸管中存在己二酸酯类塑化剂残留,为保障消费者身体健康,有必要加强对可降解塑料吸管中风险物质的监测。 参考文献 [1]陈珂.从“吸管换装”看限塑如何走过艰难一步[J].中国报道,2021(3):48-49. [2]王成云,林君峰,谢堂堂,等.PVC塑料中己二酸酯类增塑剂的快速筛查和半定量分析[J].聚氯乙烯,2022,50(1):25-29. [3]黄永辉.同位素稀释-气相色谱-质谱法同时测定婴幼儿配方奶粉中8种己二酸酯塑化剂[J].食品与机械,2020,36(9):77-81. [4]张倬玮,于茵,吴昌永,等.二(2-乙基己基)己二酸酯检测方法研究进展[J].环境工程技术学报.2021,11(5):951-961. [5]张伟亚,王成云,刘丽.固相微萃取气相色谱-质谱法测定塑料浸泡液中己二酸酯类增塑剂的溶出量[J].塑料科技,2007,35(2):74-78. [6]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. [7]国家标准化管理委员会,国家市场监督管理总局.生物降解饮用吸管:GB/T 41008—2021[S].北京:中国标准出版社,2021. |