CN102507819B - 一种食品接触材料中六溴环十二烷的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用液相色谱-质谱/质谱法测定食品接触材料中的六溴环十二烷的方法，方法应用于食品接触材料样品检测，结果准确、可靠，重现性良好。本发明建立的检验方法操作简便、结果准确，可用于食品接触材料中六溴环十二烷的检验。

Description

一种食品接触材料中六溴环十二烷的测定方法

技术领域

本发明涉及一种检测方法，尤其是涉及一种食品接触材料中六溴环十二烷的测定方法。

背景技术

卤系阻燃剂是目前全球用量最大的有机阻燃剂之一，用量可达每年30万吨以上。在卤系阻燃剂中，以溴系阻燃剂为主，现具有一定生产规模的溴系阻燃剂约有80种。其中，六溴环十二烷(Hexabromocyclododecane，HBCD)属脂环族溴系添加型阻燃剂，由1，5，9-环十二三烯与溴加成制得，广泛用于阻燃聚苯乙烯泡沫材料、纺织品、环氧树脂、硅树脂、涂料、黏结剂等，不需要与锑系协效剂并用，阻燃效果良好，是仅次于十溴二苯醚和四溴双酚A的世界第三大用量的阻燃剂产品。六溴环十二烷理论上有16种非对映异构体，但其工业产品主要是α-、β-和γ-六溴环十二烷3种异构体的混合物。六溴环十二烷作为具有高持久性、高生物蓄积性和毒性的物质，已被发现存在于环境和人体中，被欧盟化学品管理署列为高关注物质。奥斯陆-巴黎公约(OSPAR)也已将六溴环十二烷列入优先控制污染物质名录。国际环保纺织协会制订和颁布的“Oeko-Tex Standard 1000”中明确规定，禁止在纺织品生产过程中使用六溴环十二烷。

六溴环十二烷结构式：

关于六溴环十二烷检测的研究报道主要集中在生物样品、环境样品、食品样品等方面，涉及的方法包括气相色谱-质谱联用法、液相色谱-质谱联用法、超高效液相色谱-质谱联用法[等。六溴环十二烷的3种主要异构体在160℃以上会发生热重排，在240℃以上将脱溴降解，从而限制了气相色谱-质谱联用法的推广应用。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种采用液相色谱-质谱/质谱法测定食品接触材料中的六溴环十二烷的方法，方法准确、可靠，检测限、回收率和精密度均符合要求。

为达到上述技术目的，本发明采用的技术方案是：

一种食品接触材料中六溴环十二烷的测定方法，包括以下步骤：

(1)样品前处理：将食品接触材料样品粉碎，以丙酮为萃取溶剂进行超声波萃取，超声萃取液经固相萃取柱净化；

(2)液相色谱-质谱/质谱测定：测定条件为：

a)色谱柱：XBridge C₁₈柱，3.5μm，150mm×2.1mm，或相当者；

b)流动相：体积比为41∶41∶18的甲醇、乙腈和二次去离子水或重蒸水的混合液；

c)流速：0.3mL/min；

d)柱温：30℃；

e)进样量：5μL；

f)电离方式：电喷雾电离，负离子；

g)毛细管电压：3.0kV；

h)射频透镜电压：0.3V；

i)离子源温度：150℃；

j)脱溶剂气：氮气，流速1000L/hr，温度：500℃；

k)锥孔气：氮气，流速50L/hr；

(3)绘制标准曲线及定量：用甲醇将α，β，γ-六溴环十二烷混合标准储备液逐级稀释得到的浓度为20、50、100、200、300、400、500ng/mL的混合标准工作溶液，按步骤(2)的测定条件按浓度由低到高进样测定，以定量离子峰面积-浓度作图，得到标准曲线回归方程；再按步骤(2)的测定条件对待测样液进行测定，用外标法定量。

上述测定方法，其中所述步骤(1)中超声萃取时间优选为25min。

上述测定方法，其中所述步骤(1)中萃取液的净化步骤优选采用的固相萃取柱的基质为石墨化碳黑/乙二胺基-N-丙基，500mg/500mg，6mL；使用前依次用10mL体积比为2∶3的二氯甲烷和正己烷的混合液、10mL二氯甲烷、10mL正己烷活化。

上述测定方法，其中所述步骤(1)中萃取液的净化步骤最优为：萃取液经旋转蒸发、氮气吹干，加入正己烷溶解，转移至活化好的固相萃取柱中，先用少量体积比为2∶3的二氯甲烷和正己烷的混合液淋洗，再用体积比为2∶3的二氯甲烷和正己烷的混合液洗脱；洗脱液用氮气缓慢吹干后，准确加入1mL甲醇溶解残渣，经0.45μm微孔滤膜过滤，滤液作为待测样液。

本发明的食品接触材料中六溴环十二烷的测定方法，经试验检验方法的回收率、检测限和精密度等各项技术指标均符合应用要求，方法应用于食品接触材料样品检测，结果准确、可靠，重现性良好。本发明建立的检验方法操作简便、结果准确，可用于食品接触材料中六溴环十二烷的检验。

附图说明

图1为本发明具体实施方式中α，β，γ-六溴环十二烷标准品的选择离子质量色谱图：其中α-六溴环十二烷的保留时间为4.46min；β-六溴环十二烷的保留时间为5.24min；γ-六溴环十二烷的保留时间为6.76min；

图2为本发明具体实施方式中XBridge Phenyl柱的色谱图；

图3为本发明具体实施方式中XBridge C₁₈柱的色谱图；

图4为本发明具体实施方式中不同流速下色谱分离图；

图5为本发明具体实施方式中乙腈∶水(82∶18)作为流动相的色谱图；

图6为本发明具体实施方式中甲醇∶水(82∶18)作为流动相的色谱图；

图7为本发明具体实施方式中甲醇∶乙腈∶水(41∶41∶18)作为流动相的色谱图；

图8为本发明具体实施方式中六溴环十二烷的子离子扫描质谱图；

图9为本发明具体实施方式中不同提取溶剂对超声萃取回收率的影响；

图10为本发明具体实施方式中不同提取时间对超声萃取回收率的影响；

图11为本发明具体实施方式中不同类型固相萃取柱净化效果比较(n＝3)。

具体实施方式

为进一步说明本发明，结合以下实施例具体说明：

实施例：

一种食品接触材料中六溴环十二烷的测定方法，包括以下内容：

1.试剂和材料

除非另有说明，所用试剂均为分析纯，水为二次去离子水或重蒸馏水。

1.1二氯甲烷：色谱纯。

1.2甲醇：色谱纯。

1.3正己烷：色谱纯。

1.4丙酮：色谱纯。

1.5α-六溴环十二烷标准物质：纯度大于等于99％。

1.6β-六溴环十二烷标准物质：纯度大于等于99％。

1.7γ-六溴环十二烷标准物质：纯度大于等于99％。

1.8标准储备液的配制：分别准确量取100μg/mL的α，β，γ-六溴环十二烷标准溶液各0.5mL，转移至10mL容量瓶中，用甲醇定容至刻度，配制成α，β，γ-六溴环十二烷浓度各为5μg/mL的标准储备液，于-20℃下保存。

1.9固相萃取柱：基质为石墨化碳黑/乙二胺基-N-丙基，500mg/500mg，6mL，或相当者。使用前依次用10mL V(二氯甲烷)∶V(正己烷)＝2∶3混合液、10mL二氯甲烷、10mL正己烷活化。

2.仪器和设备

2.1液相色谱-串联质谱仪(LC-MS/MS)：配有电喷雾电离源(ESI)。

2.2旋转蒸发仪。

2.3粉碎机

2.4分析天平：感量为0.001g。

2.5微孔滤膜：0.45μm，有机相。

3.测定步骤

3.1试样处理

取食品接触材料样品粉碎后，准确称取0.5g样品粉末，置于50mL具塞三角瓶中，加入15mL丙酮为萃取溶剂，超声萃取25min，静置后取上清液用旋转蒸发仪浓缩至近2mL，氮气缓慢吹至近干，加入1mL正己烷溶解残渣，转移至固相萃取柱中，先用1mL V(二氯甲烷)∶V(正己烷)＝2∶3混合液淋洗，再用5mL V(二氯甲烷)∶V(正己烷)＝2∶3混合液洗脱。洗脱液用氮气缓慢吹干后，准确加入1mL甲醇溶解残渣，经0.45μm微孔滤膜过滤，滤液作为待测样液。

3.2测定条件

a)色谱柱：XBridge C₁₈柱，3.5μm，150mm×2.1mm(内径)，或相当者。

b)流动相：V(甲醇)∶V(乙腈)∶V(水)＝41∶41∶18。

c)流速：0.3mL/min。

d)柱温：30℃。

e)进样量：5μL。

f)电离方式：电喷雾电离，负离子。

g)毛细管电压：3.0kV。

h)射频透镜电压：0.3V。

i)离子源温度：150℃。

j)脱溶剂气：氮气，流速1000L/hr，温度：500℃。

k)锥孔气：氮气，流速50L/hr。

l)扫描方式：多反应监测(MRM)，定性离子对、定量离子对、锥孔电压和碰撞气能量见表1。

表1α，β，γ-六溴环十二烷的定性离子对、定量离子对、锥孔电压和碰撞气能量

3.3标准曲线的绘制

用甲醇将α，β，γ-六溴环十二烷混合标准储备液逐级稀释得到的浓度为20、50、100、200、300、400、500ng/mL的混合标准工作溶液，按3.2的测定条件浓度由低到高进样测定，以定量离子峰面积-浓度作图，得到标准曲线回归方程。在上述分析条件下各标准物的色谱图见图1。

3.4测定

按3.2的测定条件对待测样液进行测定，用外标法定量。待测样液中六溴环十二烷的响应值应在标准曲线的线性范围内，超过线性范围则应稀释后再进样分析。

按照上述条件测定试样和标准工作溶液，如果试样中的质量色谱峰保留时间与标准工作溶液一致(变化范围在±2.5％之内)；样品中目标化合物的两个子离子的相对丰度与浓度相当标准溶液的相对丰度一致，相对丰度偏差不超过表2的规定，则可判断样品中存在六溴环十二烷。

表2定性离子相对丰度的最大允许偏差

相对离子丰度	＞50％	＞20％至50％	＞10％至20％	≤10％
					允许的相对偏差	±20％	±25％	±30％	±50％

3.5空白试验

除不称取样品外，均按上述测定条件和步骤进行。

4.结果计算

结果按式(1)计算，计算结果保留两位小数(计算结果应扣除空白值)：

$W=\frac{1000\×c\×V}{m}...\left(1\right)$

式中：

W——食品接触材料中六溴环十二烷的质量分数，单位为微克每千克(μg/kg)；

c——从标准工作曲线上查出的样液中被测六溴环十二烷的浓度，单位为微克每毫升(μg/mL)；

V——试样最终定容体积，单位为毫升(mL)；

m——试样的质量，单位为克(g)。

5.测定低限

本方法对α，β，γ-六溴环十二烷的测定低限均为40.0μg/kg。

6.回收率和精密度

在添加浓度40.0μg/kg～160.0μg/kg浓度范围内，本方法对六溴环十二烷的回收率在81.2％～96.4％，相对标准偏差为1.9％～4.7％。

试验例：测定方法条件的选择

1、色谱分离条件的优化

(1)色谱柱的选择

实验比较了Waters XBridge Phenyl(150mm×2.1mm，3.5μm)和Waters XBridge C₁₈(150mm×2.1mm，3.5μm)的分离效果，结果见表3和图2、图3。

表3色谱柱的选择

考虑当R＝1.5时，分离度可达99.7％。通常用R＝1.5作为相邻两组分已完全分离的标志，因此减少分析时间的目标下，可以选择XBridge C₁₈色谱柱进行分离。

(2)流速的选择

分别比较了流速0.2mL/min、0.25mL/min、0.3mL/min、0.35mL/min和0.4mL/min对色谱峰分离和峰形的影响，结果见表4和图4。

表4流速的选择

考虑当R＝1.5时，分离度可达99.7％。通常用R＝1.5作为相邻两组分已完全分离的标志，因此减少分析时间的目的下，可以将流速选择为0.3mL/min。

(3)流动相的选择

分别比较了甲醇-水，乙腈-水，甲醇-乙腈混合溶剂-水流动相***对色谱峰分离、峰形和信号响应的影响，结果见表5和图5～7。结果以甲醇∶乙腈∶水(41∶41∶18)为流动相，分离时间较短，且分离效果最佳。

表5流动相的选择

2、质谱测定条件的选择

根据六溴环十二烷化合物的化学电离性质，选用ESI-作为离子化模式，采用流动注射泵连续进样方式进行质谱条件的优化，实验结果表明，六溴环十二烷在离子源ESI-电离方式下，可获得较高丰度的[M-H]^-母离子。根据欧盟2002/657/EC指令规定对于质谱确证方法必须达到4个确证点的要求，低分辨气相色谱-质谱联用仪应在确定母离子的基础上选择两个以上的子离子。在确定六溴环十二烷的母离子后，采用子离子扫描方式进行二级质谱分析(见图8)，选取丰度较强的主要碎片离子m/z 80.7和m/z 78.8分别作为定量离子和辅助定性离子。通过优化毛细管电压、一级锥孔电压、二级锥孔电压、射频透镜电压、碰撞能量、碰撞气流量等质谱参数，使六溴环十二烷的准分子离子与特征碎片离子产生的离子对强度达到最大。

3、超声萃取条件的优化

首先考察了不同萃取溶剂(正己烷、二氯甲烷、丙酮、甲醇、乙醇、乙腈)对六溴环十二烷萃取效率的影响，以超声萃取回收率为指标考察萃取效果，见图9。结果表明，丙酮的萃取效果最佳。

其次考察了以丙酮为提取溶剂，不同提取时间对六溴环十二烷萃取效率的影响，以超声萃取回收率为指标考察萃取效果，见图10。结果表明，超声萃取25min的萃取效果最佳。

4、固相萃取净化条件的优化

食品接触材料样品基质复杂，如果样品萃取液不进行净化，有可能会影响待测化合物的定性和定量分析结果。分别考察了不同类型的固相萃取柱对六溴环十二烷的净化效果：亲水亲脂柱(Oasis HLB)、石墨化碳黑柱(Supelclean Envi-Carb)、氨基柱(Sep-Pak NH2)、硅胶柱(Sep-Pak Silica)、弗罗里硅土柱(Sep-Pak Florisil)和石墨化碳黑/氨基复合柱(ENVI-CarbII/PSA)。由图11可知，ENVI-Carb II/PSA的净化效果和回收率最优。采用ENVI-Carb II/PSA柱为固相萃取柱，先用10mL V(二氯甲烷)∶V(正己烷)＝2∶3混合液和10mL二氯甲烷活化固定相，并除去固定相中的杂质，再用10mL正己烷平衡，创造适合上样的环境。考察了不同配比的二氯甲烷-正己烷混合液淋洗***的洗脱效果。根据洗脱曲线，V(二氯甲烷)∶V(正己烷)＝2∶3混合液可将六溴环十二烷完全洗脱下来，获得了最佳的回收率。进一步对洗脱液的洗脱体积进行了考察，结果表明，最初1mL V(二氯甲烷)∶V(正己烷)＝2∶3混合液不会将六溴环十二烷洗脱下来，因此将其作为淋洗液；随后5mLV(二氯甲烷)∶V(正己烷)＝2∶3混合液可将六溴环十二烷完全洗脱下来，将其作为洗脱液。

四、方法的线性关系和定量限

采用α，β，γ-六溴环十二烷标准品，以外标法定量，选择离子640.6/80.7定量。分别配制一系列标准工作溶液，在选定的色谱和质谱条件下进行测定，在标准品浓度为20～500ng/mL范围内，α，β，γ-六溴环十二烷的线性方程分别为：Y＝0.4130X+0.4261，r＝0.9982；Y＝0.8746X-2.5259，r＝0.9937；Y＝0.3573X-2.3928，r＝0.9905。以信噪比为10估算定量限(LOQ)，α，β，γ-六溴环十二烷的定量限为40.0μg/kg。

五、方法的回收率和精密度

采用阴性的食品接触材料样品，分别进行添加回收率和精密度实验，样品添加不同浓度的标准溶液，按本方法进行实验，用高效液相色谱-串联四极杆质谱进样测定。在低、中、高的3个添加水平范围内的平均回收率(每个添加浓度平行测定6次)为81.2％～96.4％，相对标准偏差为1.9％～4.7％，结果见表6。

表6回收率和精密度实验结果

综合上述试验，本检验方法的回收率，检测限和精密度等各项技术指标均符合要求，方法应用于食品接触材料样品检测，重现性良好。本发明建立的检验方法操作简便、结果准确，可用于食品接触材料中六溴环十二烷的检验。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (1)

1.一种食品接触材料中六溴环十二烷的测定方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）样品前处理：将食品接触材料样品粉碎，以丙酮为萃取溶剂进行超声波萃取25min，超声萃取液经固相萃取柱净化；

萃取液的净化步骤中采用的固相萃取柱的基质为石墨化碳黑/乙二胺基-N-丙基，500mg/500mg，6mL；使用前先用10mL体积比为2:3的二氯甲烷和正己烷的混合液、10mL二氯甲烷活化，再用10mL正己烷平衡；

萃取液经旋转蒸发、氮气吹干，加入正己烷溶解，转移至活化好的固相萃取柱中，先用少量体积比为2:3的二氯甲烷和正己烷的混合液淋洗，再用体积比为2:3的二氯甲烷和正己烷的混合液洗脱；洗脱液用氮气缓慢吹干后，准确加入1mL甲醇溶解残渣，经0.45μm微孔滤膜过滤，滤液作为待测样液；

（2）液相色谱-质谱/质谱测定：测定条件为：

a)色谱柱：XBridge C₁₈柱，3.5μm，150mm×2.1mm；

b)流动相：体积比为41:41:18的甲醇、乙腈和二次去离子水或重蒸水的混合液；

c)流速：0.3mL/min；

d)柱温：30℃；

e)进样量：5μL；

f)电离方式：电喷雾电离，负离子；

g)毛细管电压：3.0kV；

h)射频透镜电压：0.3V；

i)离子源温度：150℃；

j)脱溶剂气：氮气，流速1000L/hr，温度：500℃；

k)锥孔气：氮气，流速50L/hr；

（3）绘制标准曲线及定量：用甲醇将α,β,γ-六溴环十二烷混合标准储备液逐级稀释得到的浓度为20、50、100、200、300、400、500ng/mL的混合标准工作溶液，按步骤（2）的测定条件按浓度由低到高进样测定，以定量离子峰面积-浓度作图，得到标准曲线回归方程；再按步骤（2）的测定条件对待测样液进行测定，用外标法定量。

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