基于色譜質(zhì)譜技術(shù)的食藥塑料包裝材料中添加劑的分析及其遷移行為的研究.pdf

1、塑料由于具有重量輕、易加工成型、使用方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于食品藥品包裝領(lǐng)域。塑料包裝材料的品質(zhì)直接關(guān)系到食品藥品的安全，進(jìn)而影響人們的健康和生命安全，因此，在執(zhí)行食品藥品安全監(jiān)管工作的同時(shí)，對于其塑料包裝材料的質(zhì)量控制也不容忽視。質(zhì)譜(mass spectrometry，MS)技術(shù)、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(liquid chromatography-mass spectrometry，LC-MS)及超臨界流體色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(sup

2、ercritical fluid chromatography-mass spectrometry,SFC-MS)技術(shù)具有高靈敏度、高分辨率、強(qiáng)特異性、高效分離能力等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于化合物的識別與鑒定。本文基于MS、LC-MS及SFC-MS技術(shù)在食品藥品塑料包裝質(zhì)量控制和食品藥品安全性評估與分析方面做了以下研究:
　　(1)利用電噴霧電離源三重四極桿質(zhì)譜(electrospray ion source-triple quadrup

3、ole mass spectrometry，ESI-QqQ MS)發(fā)展了包含100種聚合物添加劑的質(zhì)譜庫。采用直接進(jìn)樣的方式，得到其母離子和碎片離子信息并進(jìn)行斷裂機(jī)理的推斷。從而包含有名稱、結(jié)構(gòu)式、全掃描質(zhì)譜圖、碎片離子掃描圖及其對應(yīng)的可能的結(jié)構(gòu)斷裂位置的100種聚合物添加劑的質(zhì)譜庫。為驗(yàn)證譜庫的應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)制備添加有8種添加劑(Tinuvin328，Tinuvin770，Cyasorb2908，Cyasorb3853，Irgafos16

4、8，Antioxidant405，Irganox565和Irganox MD1024)的模擬塑料樣品進(jìn)行分析。利用加速溶劑萃取(accelerated solvent extraction，ASE)技術(shù)對塑料中的添加劑進(jìn)行萃取后用質(zhì)譜直接進(jìn)樣的方式進(jìn)行分析，利用譜庫進(jìn)行分子量檢索和碎片離子圖匹配即可快速識別塑料中的8種添加劑。為進(jìn)一步滿足快速定量分析的要求，樣品未經(jīng)色譜分離，利用ESI-MS/MS液相色譜流動相輔助直接進(jìn)樣的方法對8種添

5、加劑進(jìn)行半定量分析，方法的檢出限在0.1-10μg·L-1，回收率在84-120％之間。將該方法應(yīng)用于實(shí)際聚丙烯(polypropylene，PP)材料的分析，測得該樣品中含有添加劑Irgafos168、Cyasorb3853和Cyasorb2908，含量分別為0.182％、0.108％和0.077％。實(shí)驗(yàn)采用UPLC-MS/MS的分析方法驗(yàn)證該半定量分析方法的可靠性，結(jié)果表明ESI-MS/MS半定量分析結(jié)果與UPLC-MS/MS的分析

6、結(jié)果一致。
　　(2)利用大氣壓固體分析探針(Atmospheric solids analysis probe，ASAP)四極桿飛行時(shí)間質(zhì)譜(ASAP-QTOF MS)發(fā)展了包含有100種聚合物添加劑的質(zhì)譜庫。樣品無需溶解或其他前處理，直接通過ASAP探頭的玻璃毛細(xì)管攜帶樣品后置于質(zhì)譜儀中即可進(jìn)行分析。為了獲得最優(yōu)的質(zhì)譜圖，實(shí)驗(yàn)對脫溶劑氣溫度、電暈放電針電流、錐孔電壓和碰撞能量等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。最終得到的100種添加劑的信息

7、包括名稱、結(jié)構(gòu)式、全掃描質(zhì)譜圖、碎片離子掃描圖、母離子和碎片離子的精確質(zhì)量數(shù)信息及可能的斷裂機(jī)理。分析復(fù)合添加劑、模擬塑料樣品(PP)及市的實(shí)際塑料樣品(polymethylmethacrylate，PMMA)中的添加劑的成分以對該譜庫進(jìn)行應(yīng)用驗(yàn)證，通過精確質(zhì)量數(shù)檢索和譜圖匹配即可快速識別復(fù)合添加劑的組成，以及模擬樣品和實(shí)際樣品中所含的添加劑。此外，ASAP電離技術(shù)不僅能夠電離添加劑，還能夠電離塑料基質(zhì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在模擬塑料樣品的1

8、.2min對應(yīng)的全掃描質(zhì)譜圖中相差42Da的系列特征峰即為PP的特征峰，證明該塑料基質(zhì)是PP材料。PMMA的譜圖中也能得到相差100Da的PMMA基質(zhì)的系列特征峰。
　　(3)以上方法主要用于包裝材料中添加劑的快速篩查。當(dāng)食品或藥品與包裝材料直接接觸時(shí)，包裝材料中的添加劑或其他小分子物質(zhì)會遷移到食品或藥品中，由于食品藥品基質(zhì)復(fù)雜，且其中的遷移物含量通常是痕量級的，因此為提高分析方法的靈敏度并準(zhǔn)確測定其中的遷移物的含量，本論文進(jìn)一步

9、擴(kuò)充質(zhì)譜庫，發(fā)展了174種聚合物添加劑的超高效液相色譜-四極桿飛行時(shí)間質(zhì)譜(UPLC-QTOF MS)譜庫。為保障儀器在采集信息時(shí)的狀態(tài)是一致和穩(wěn)定的，實(shí)驗(yàn)首先進(jìn)行了系統(tǒng)穩(wěn)定性考查。經(jīng)過系統(tǒng)的色譜和質(zhì)譜條件的優(yōu)化，在同一個色譜條件下，所有的添加劑均能流出，且在質(zhì)譜上有較好的響應(yīng)。將每個添加劑的信息錄入U(xiǎn)NIFI軟件即可獲得一個在線篩查添加劑的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜庫。譜庫信息包括添加劑的名稱、結(jié)構(gòu)、保留時(shí)間、碎片離子的精確質(zhì)量數(shù)和元素組成、對應(yīng)的添加

10、劑的MSE和MS/MS的譜圖及物質(zhì)分類。為更好的利用該譜庫篩查實(shí)際樣品，實(shí)驗(yàn)對影響篩查結(jié)果的參數(shù)進(jìn)行了考查，包括:質(zhì)量誤差、保留時(shí)間、碎片離子、同位素模式等。利用譜庫及發(fā)展的UPLC-QTOF MS方法對實(shí)際的生物疫苗中的包材遷移物進(jìn)行分析，結(jié)果表明該方法可以快速確定遷移到藥物中的聚合物添加劑的種類及含量。針對于不能用譜庫確定的未知峰，本論文也提出了一種有效的分析流程:以質(zhì)荷比進(jìn)行元素組成分析得到分子式——用分子式進(jìn)行ChemSpide

11、r檢索推測可能結(jié)構(gòu)式——將結(jié)構(gòu)式導(dǎo)入U(xiǎn)NIFI軟件與MSE高能量通道下的碎片離子譜圖進(jìn)行碎片結(jié)構(gòu)解析匹配。該方法大幅降低了未知物分析所需要的時(shí)間和精力。最終在疫苗及其藥物介質(zhì)中測得到的添加劑包括Irgafos168，Irganox1076，Irganox1010，Irganox3114FF，鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)、鄰苯二甲酸辛癸酯(ODP)、鄰苯二甲酸二異癸酯(DIDP)及2-羥基-1，3-環(huán)己烷二甲酸二甲酯，其含量在0.85-21

12、.91μg·L-1。
　　(4)發(fā)展了兼具高分離效率和高通量的超高效超臨界流體色譜-二極管陣列檢測器-串聯(lián)質(zhì)譜(Ultra performance supercritical fluid chromatography tandem mass spectrometry-Photodiode array detector-tandem mass spectrometry，UPSFC-PDA-MS/MS)的方法研究食品包裝材料中13種光

13、引發(fā)劑在EU10/2011法規(guī)規(guī)定的5種食品模擬液中的遷移行為。該方法簡便快速，樣品經(jīng)液液萃取濃縮后用UPSFC-PDA-MS/MS分析僅需4.5min，13種添加劑即可獲得良好的分離效果，且靈敏度高，檢出限在0.02-2.16μg·L-1，能夠滿足市場上食品包裝材料質(zhì)量控制的高通量分析要求。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，光引發(fā)劑的遷移總體上的規(guī)律是溫度越低，食品模擬液環(huán)境親水性越強(qiáng)，分子越復(fù)雜，遷移百分率越小。在40℃，50％乙醇模擬液的儲存環(huán)境下，