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上海斯邁歐分析儀器有限公司
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檢測食品包裝材料中常見的聚合物添加
2022-4-6 閱讀(673)
摘要 ：照 EU 2002/72 指令，應當對與食品接觸的材料中可能存在的浸出物進行檢測。超臨界流體色譜 (SFC) 是 HPLC 的一種補充性分離技術，用于分析和檢測包裝材料中可能會釋放出的聚合物添加劑。本文使用 Agilent 1260 Infinity 分析型 SFC 系統結合 Agilent6130 單四極桿 LC/MS 系統，論證了 SFC 用于典型聚合物添加劑分析的適用性
前言：遵照 EU 2002/72/EC 指令，應當對用于與食品接觸的材料中可能浸出的塑料材料進行檢測1。該指令給出了各種添加劑的名單及其通用和特定的遷移限值 (SML)。名單中包含了諸如醋酸和單體（例如，丁二烯）等揮發性組分、半揮發性組分（酚類）和非揮發性組分。另一條指令描述了4 種用于遷移測試的模擬物2。通過分析模擬物確定溶質的具體遷移情況。顯然，這些測試需采用不同的分析方法，例如，揮發性溶質可采用氣相色譜法結合頂空進樣進行分析，而半揮發性和非揮發性溶質則需要采用其他的分析方法。對于某些化合物，可以采用 HPLC液相色譜儀法。然而，有些添加劑非極性較強，并具有較高的分子量 (> 300 Da)。對于這類溶質的分析，超臨界流體色譜 (SFC) 技術是一種不錯的選擇。由于個別添加劑不含生色團，因此，通常需要 MS 檢測。
本文以 SFC/MS 分析某些典型聚合物添加劑為例進行說明。此外，本文還闡述了SFC/MS 方法在分析待用作食品包裝材料的聚合物中浸出的未知溶質（無 UV 吸收）方面的潛能。根據 SFC/MS 分析結果，該材料被視為不合格。實驗部分溶液和樣品前處理配制含 6 種不同類的典型聚合物添加劑的混合溶液，濃度為 50 µg/mL（以甲醇為溶劑）。表 1 中列出了各種溶質及其縮寫、分子式和分子量。采用 SFC/MS 方法分析待用作食品包裝材料的聚合物中浸出的溶質。稱取約 1.5 g聚合物，置于 20 ml 樣品瓶中，然后加入10 mL 85/15 水/乙醇溶液，在 40 °C 恒溫箱中放置 24 h。將聚合物從浸出液中除去之后，對提取物進行分析。
實驗部分本實驗采用 Agilent 1260 Infinity 分析型SFC 系統與 Agilent 6130 單四極桿 LC/MS液質聯用系統。系統配置如表 2 中所示。由 Agilent1260 Infinity SFC 與 MS 組成的聯用系統的詳細信息請參閱其他安捷倫出版物3。將固定相相同的兩根正相柱 (AgilentZORBAX RX-SIL：4.6 × 250 mm，5 µm)相接，使總柱長為 50 cm。改性劑為含20 mM 甲酸銨的甲醇溶液。質譜檢測器使用 APCI 源，在正離子模式下進行檢測。實驗條件見表 3。
結果和討論在正離子模式下，使用 SFC-APCIMS 分析聚合物添加劑使用表 3 中列出的分離條件對包含 6 種典型聚合物添加劑的測試混標進行分析。如圖 1 所示，在 APCI (+) 模式下，采用這些通用 SFC 條件可使各化合物實現分離。在10 min 的分析時間內，所有化合物均達到足夠的分離度。測試混標所包含的分析物通常是在包裝材料生產過程的不同階段加入的，其中包括鄰苯二甲酸二異壬酯（一種增塑劑）、Irgaphos 168（三芳基磷酸酯，加工穩定劑）、Irganox 1010（空間位阻型酚類抗氧化劑）、Tinuvin 234 和Tinuvin 440（受阻胺光穩定劑/UV 吸收劑）和芥酸酰胺（一種防滑、抗靜電的抗粘劑）。使用 SFC 可對所有這些化合物進行分離和檢測并獲得高質量的質譜圖，圖 2 以 Irgaphos 168 和 Irganox 1010 為例進行了說明。除 Irganox 1010 檢出的是銨加合物之外，通常，[M+H]+ 離子普遍存在。如圖 1 所示的總離子流色譜圖 (TIC)，使用 SFC 條件，芥酸酰胺和 Tinuvin 440 未實現色譜分離。但是，根據它們不同的質譜圖，使用提取離子色譜圖進行色譜峰解卷積，可清楚表明存在兩種不同化合物，如圖 1B（EIC 338 = 芥酸酰胺）和圖 1C（EIC 436 = Tinuvin 440）所示。
通過對測試混標進行 6 次分析，證明了SFC/MS 分析的可重復性。所得的優異的保留時間重現性如表 4 所示。考慮到本次測定的是從 (APCI) 掃描采集的提取離子色譜圖所得的原始峰面積，峰面積重復性大約為 5–10%。典型聚合物添加劑的標準品混合物的分析結果表明，SFC/MS 是一種應用于這類化合物檢測的有效工具。文中所述的普通SFC/MS 方法可應用于不同類別添加劑的分析。此外也適用于分析其他的 irganox、tinuvin、鄰苯二甲酸酯或酰胺類聚合物添加劑。由于大多數聚合物并不含特別復雜的添加劑組合，因此，在大多數情況下無需使用較慢的改性劑程序，那樣會導致分析時間增加。
結論Agilent 1260 Infinity 分析型 SFC 系統與Agilent 6130 單四極桿 LC/MS 系統組合成一種有效的工具，可用于篩查和定量分析由聚合材料構成的包裝材料所遷移出的聚合物添加劑和溶質。使用文中所述的SFC/MS 條件，SFC/MS 對多種聚合物添加劑和低聚體（通常分子量范圍為 200 –1500）進行常規篩查非常有用。
