塑料食品包装材料中有机锡检测方案(原子吸收光谱)

PerkinElmerFor the BetterPerkinElmer80 周年用户论文集 PerkinElmer80 周年用户论文集 高效液相色谱-氢化物发生原子吸收光谱法测定塑料食品包装材料中有机锡 蒋小良，黄慧贤，闫剑勇，徐正华，易碧华，李达光 江门出入境检验检疫局，广东江门529000 摘要：本文建立了高效液相色谱-氢化物发生原子吸收光谱法同时测定塑料食品包装材料中二甲基锡(DMT)、三甲基锡(TMT)、二丁基锡(DBT)和二苯基锡(DPhT)4种有机锡化合物含量的分析方法。选择甲醇为溶剂，微波辅助萃取样品有机锡化合物，方法采用 Eclipse Plus Ci8反相柱进行分析，流动相为甲醇：水：乙酸=(65：33：2；V/V)， 0.05%的三乙夜溶液，流速为 0.6mL/min 时，4种有机锡化合物可达到有效分离。在4%盐酸溶液和2.5%硼氢化钠溶液的氢化反应条件下，4种有机锡化合物在5~100 ug/L 浓度范围内呈良好线性关系，其相关系数(r²)均大于0.999，方法的检出限在 0.35~0.50ug/L 之间。样品平均加标回收率为在86.4%~94.2%之间，相对标准偏差小于7.4%。 关键词：有机锡化合物；高效液相色谱法；塑料食品包装材料；氢化物发生原子吸收光谱法 Determination of organotin compounds in plastic food packingsmaterials by High Performance Liquid Chromatography-Hydride Generation- Atomic Absorption Spectrometry Jiang Xiao-liang，Huang Hui-xian， Yan Jian-yong， Xu Zheng-hua， Yi Bi-hua， Li Da-guang Jiangmen Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau， Jiangmen 529000， China Abstract： A method for simultaneous determination of 4 organotin compounds ， eg：dimethyltin(DMT)，trimethyltin(TMT)，dibutyltin(DBT) and diphenyltin(DPhT) in plastic food packing materials was established by high performance liquid chromatography-hydride generation-atomic absorption spectrometry (HPLC-HG-AAS).The sample of plastic food packaging material was treated with methanol by microwave extraction. An EclipsePlus Ci8 was used to separate the four organotin compounds using methanol-water-acetic acid(65：33：2；V/V) with0.5% triethylamine as the mobile phase， at flow rate of 0.6mL min. The hydrogenation of organotin compoundsreacted in the environment of 4% HCl and 2.5%NaBH4. The four organotin compounds(DMT， TMT，DBT andDPhT) standard ranging from were tested. The experimental results indicated that the calibration curves werelinear in the range of 5~100ug/L with correlation coefficients(r’) of more than 0.999，and the detection limits ofthe four organotin compounds were about 0.35~0.5pg/L.the average recoveries were in the range of 86.4%~94.2%for 4 organotins with the relative standard deviations below 7.4%. Key words： organotin compounds； plastin of food packing materials； high performance liquid chromatography；hydride generation- atomic absorption spectrometry 有机锡化合物具有光、热稳定剂和有效延时塑料老化作用，广泛用于塑料制品的稳定剂和工业催化剂等纠。伴随着食品安全问题频发，食品安全越来越成为广泛关注的焦点，食品包装材料作为最贴近食品的“贴身衣物”，其质量安全性将直接关系到食品的安全。塑料以其诸多优点广泛用于食品包装材料中，包装材料中有毒有害化学物质的迁移是引起食品被污染的重要途径之一。有机锡化合物具有特异的毒性作用，可以引起免疫系统、内分泌系统和神经系统的毒性效应，微量有机锡就会对非目标生物产生不良作用，导致生物性畸变或各种异常12.3]。 目前有机锡化合物常用分析方法主要：：4气相色谱-质谱法[4、气相色谱-电感耦合等离子体质谱法]、高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法[6-8]、微波辅助提取-电感耦合等离子体质谱法和高效液相色谱-氢化物发生原子荧光光谱法101等分析方法。 本文研究采用甲醇溶液为萃取剂，微波辅助萃取，浓缩后用甲醇定容，然后采用Eclipse Plus Ci8反相色谱柱，优化色谱分离参数，选择最佳氢化物发生条件，建立了高效液相色谱-氢化物发生原子吸收光谱法测定塑料食品包装材料中二甲基锡、三甲基锡、、二丁基锡和二苯基锡4种有机锡化合物的分析方法。微波辅助萃取大大简化了样品前处理过程，并缩短了样品处理时间，提高样品分析的效率。 1实验部分 1.1仪器与试剂 1200型高效液相色谱仪(美国 Agilent 公司)； Ethos ONE 微波消解/萃取仪(意大利Milestone 公司)；AA-800原子吸收光谱仪(美国PerkinElmer公司)，MCA-101微型化学原子化器(上海智通仪器有限公司)； EV321型旋转蒸发仪(北京莱伯泰科仪器有限公司)； TB215D型电子天平(美国丹佛公司)； SM300型切割式粉碎机(德国RETSCH公司)； ZM200型超离心粉碎仪(德国 RETSCH 公司) ； Allegra X-15R 台式高速离心机(美国贝克曼库尔特有限公司)； DELTA320A型酸度计(瑞士梅特勒公司)； Simplicity+Aquelix 纯水系统(法国密理博公司)。 有机锡标准品：二甲基锡(DMT)、三甲基锡(TMT)、二丁基锡(DBT)和二苯基锡(DPhT)(均由德国Dr.EhrenstorferGmbH公司提供)，甲醇、乙酸和三乙胺均为色谱纯试剂，盐酸和硼氢化钠均为优级纯，氢氧化钠为分析纯，实验用水为超纯水。 1.2仪器工作参数 高效液相色谱仪的工作参数：色谱柱： ZORBAX Eclipse Plus C18 (150mmx4.6 mm，5um)； 流动相：：V(甲醇)：V(水)V(乙酸)=(65：33：2，VV/V)，每升流动相加入0.5 mL 0.05%的三乙胺；流速：0.6mL/min；进样量：20uL。 原子吸收光谱仪的工作参数：波长：286.3nm；灯电流：25mA；狭缝宽度：0.7nm；乙炔流量：0.8L/min， 空气流量：10L/min；延时时间：3s，积分时间16s。 1.3 样品前处理 随机选取塑料食品接触样品约20g，将其剪碎至2mm×2mm，然后用液氮冷冻保护超离心粉碎仪粉碎。精密称取0.500g样品(精确到0.001g)置于50mL聚四氟乙烯萃取罐中，然后加入20mL甲醇萃取液，摇匀，密闭并固定好萃取罐，放入微波消解/萃取仪中，设置萃取程序为：寸：以5℃/min升温至90℃/min， 再保持20min， 萃取完成后，待冷却至40℃以下，将萃取液转移至旋转蒸发瓶中，残渣用少量的甲醇溶液洗涤3次，合并洗涤液，然后在真空旋转蒸发仪上浓缩(控制温度不超过35℃)至约为1mL，然后再用甲醇溶液溶解残渣并转移至10mL容量瓶中，定容至刻度，取上层清液8000r/min离心5min，然后再用0.45um有机滤膜过滤，然后按照1.2仪器工作参数进行测定。 2结果与讨论 2.1有机锡氢化反应发生条件的选择 有机锡的吸收峰面积取决于有机锡的氢化反应速率，有机锡只有在酸性介质中才能与硼氢化钠发生反应。在选定流动相为甲醇：醇：乙酸(65：33：2)条件下，考察了盐酸浓度和硼氢化钠浓度对各有机锡氢化反应的影响。 2.1.1盐酸浓度对有机锡氢化反应的影响 选定硼氢化钠浓度为2.5%(质量浓度)，分别配制0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、4%、5%、6%、8%(体积比)的盐酸溶液。分别以 20ug/L 的 DMT、TMT、DBT和DPhT单标进样后，考察各有机锡的峰面积变化。实验结果表明，盐酸浓度对有机锡的响应值有明显的影响，随着盐酸浓度的增加，各有机锡化合物的吸收峰面积迅速增大，当盐酸浓度达到4%时，随着盐酸浓度的增加，各有机锡化合物的吸收峰面积基本保持不变，所以实验选择盐酸的最佳浓度为4%。 2.1.2硼氢化钠浓度对有机锡氢化反应的影响 选定盐酸浓度为4%，分别配制0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、4%的硼氢化钠溶液。按照2.2.1操作，考察硼氢化钠溶液浓度对各有机锡氢化反应的影响。实验结果表明，随着硼氢化钠浓度的增加，各有机锡化合物的吸收峰面积迅速增加，当硼氢化钠浓度为2.5%时，吸收峰面积达到最大值，随着硼氢化钠浓度继续增加，吸收峰面积反而降低，所以实验选择硼氢化钠的最佳浓度为2.5%。 2.2流动相的优化 考虑到样品前处理选用甲醇作为萃取剂，所以流动相也选择甲醇溶液。选定流动相流速为0.6mL/min， 考察甲醇浓度(体积比)在20%~100%范围内，各有机锡的分离效果以及吸收峰面积变化情况。实验结果表明，当甲醇浓度小于60%时，随着甲醇浓度的增加各有机锡化合物的吸收峰面积基本保持不变，当甲醇浓度大于60%时，随着甲醇浓度的增加各有机锡化合物的吸收峰面积迅速降低。同时，实验结果发现，在流动相中加入一定量的醋酸和三乙胺可以有效解决各有机锡化合物基线分离困难的问题，同时，醋酸和三乙胺可以延长各有机锡化合物的保留时间，但是醋酸和三乙胺浓度过高会抑制有机锡的响应。经反复实验优化，最后选择流动相为甲醇)-水-乙酸(65：33：2)，其中每1L流动相中加入0.5 mL 0.05%的三乙胺。 2.3方法线性关系及检出限 在上述选择的实验条件下，将系列有机锡化合物标准混合溶液按照“1.2”仪器条件进行分析测定，以各有机锡化合物的吸收峰面积为纵坐标，对应其质量浓度为横坐标，计算其 线性回归方程，结果见表1，由表1可见，二甲基锡、三甲基锡、二丁基锡和二苯基锡在质量浓度为5~100 ug/L范围内呈良好线性关系。以各有机锡化合物3倍信噪比 (S/N)时浓度为对应的检出限，通过实验及计算二甲基锡、. 三甲基锡、二丁基锡和二苯基锡的检出限分别为。 表1回归方程、相关系数及检出限 名称 线性范围(ug/L) 线性回归方程 检出限(ug/L) DMT 5~100 v=0.1798 x+0.0012 0.9993 0.45 TMT 5~100 v=0.1839x -0.0016 0.9994 0.35 DBT 5~100 v=0.1894x+0.0008 0.9992 0.50 DPhT 5~100 v=0.1935x-0.0014 0.9996 0.40 2.4样品分析及加标回收率的测定 选择PP(聚丙烯)、PC(聚酸酯)和PE(聚乙烯)三类最常用的塑料食品包装材料样品进行分析。按照1.3进行前处理，参考各有机锡标准色谱分离图的保留时间进行定性分析，以对应保留时间所对应的吸收峰面积进行定量分析，实验结果表明，上述3种材质的塑料食品包装材料中均未检出所分析的4种有机锡化合物。 取上述三种未检出有机锡化合物的塑料食品包装材料各7份，分别加入一定量已知浓度的有机锡混合标准溶液，按照上述方法进行分析测定，计算其回收率和相对标准偏差(RSD)，结果见表2. 表2样品加标回收率试验结果 名称 PP样品 PC品 PE样品 加标量/ug 平均回收率/% RSD/% 平均回收率/% RSD/% 平均回收率/% RSD/% DMT 0.50 92.6 6.4 91.8 7.2 92.8 6.8 TMT 0.45 89.6 5.4 88.4 6.8 90.5 6.2 DBT 0.55 86.4 5.6 89.6 5.8 88.2 7.4 DPhT 0.75 94.2 4.8 92.8 5.4 93.6 5.6 由表2可见，三种塑料食品包装材料样品平均加标回收率在86.4%~94.2%之间，相对标准偏差小于7.4%。 3结论 本文建立了微波辅助萃取-高效液相色谱-氢化物发生原子吸收光谱法测定塑料食品包装材料中有机锡化合物的分析方法。二甲基锡、三甲基锡、二丁基锡和二苯基锡均在5~100ug/L范围内呈良好线性关系，4种有机锡化合物的检出限在0.35~0.50ug/L之间，样品平均加标回收率在86.4%~94.2%之间，相对标准偏差小于7.4%。用于塑料食品包装材料中有机锡化合物的分析检测，该方法操作简便，能有效地缩短了样品前处理时间，同时具有准确率高、精密度好、检出限低等特点。 ( 参考文献 ) ( [1 ] 程肖飞，王礼，于静.有机锡稳定剂在PVC加 工 中的应用[J].聚氯乙烯，2011， 3 9(4)：33 - 34 ) ( [2 ] 王秀芹 ， 梁晓阳，刘秋英，等.有机锡塑胶制品加工业职业危害对工人健康影响[].职业卫生与应急救 援，2012，30 ( 4)：1 7 7-180 ) ( [3 ] 王珊珊，冯流.有机锡化合物的毒性效应及其影响因素[].安全与环境学报，2005，5(3)：12-15 ) ( [4]毛雪金，李娟，万益群.超声波提取-分散固相萃取净化-气相色谱法测定紫菜中三丁基锡和三苯基锡[J]. 分析科学学报，2012，28(6)：757-761. ) ( [5] Z achariadis G A， Rosenberg E . D e termination o f butyl- and phenyltin c ompounds in human urine by HS - SPME af t er derivatization with tetraethylborate and subsequent determination by capillary GC w ith microwave-induced p l asma atomic emission and ma s s spectrometric detection[J]. T a lanta，2009， 78(2)：570-576. ) ( [6] 徐琴，牛增元，叶曦雯，孙银峰，汤志旭.液相色谱-质谱法对电子电气产品塑料部件中有机锡的测定[J]. 分析测试 学 报，2009，28(11)：1270-1274. ) ( 7] 冷桃花，陈贵宇，段文锋，等.高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法分析水产品中有机锡的形态 [J].分析化学，2015，43 ( 4)：558-563 ) ( [81 范洋波，吴坚， 郑 云峰，等.液液萃取-高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法联用检测黄酒中的有 机锡[J].酿酒科技，2014，11：90-94 ) ( [9] 郭岚，雷晓康，潘萍萍，等.微波辅助提取-电感耦合等离子体质谱法测定海产品中总有机总[J].分析 科学学报，20 1 3，29(2)：179-182 ) ( 101 邓爱华，庞晋山，彭晓俊，等.高效液相色谱-氢化物发生原子荧光法同时测定塑料制品中的3种有机 锡[J].分析测试学报，20 1 4，33(8)：92 8 -933 ) 1.3 样品前处理随机选取塑料食品接触样品约20g，将其剪碎至2mm×2mm，然后用液氮冷冻保护超离心粉碎仪粉碎。精密称取0.500g样品（精确到0.001g）置于50mL聚四氟乙烯萃取罐中，然后加入20mL甲醇萃取液，摇匀，密闭并固定好萃取罐，放入微波消解/萃取仪中，设置萃取程序为：以5℃/min升温至90℃/min，再保持20min，萃取完成后，待冷却至40℃以下，将萃取液转移至旋转蒸发瓶中，残渣用少量的甲醇溶液洗涤3次，合并洗涤液，然后在真空旋转蒸发仪上浓缩(控制温度不超过35 ℃ )至约为1 mL，然后再用甲醇溶液溶解残渣并转移至10mL容量瓶中，定容至刻度，取上层清液8000r/min离心5min，然后再用0.45μm有机滤膜过滤，然后按照1.2仪器工作参数进行测定。