食品接觸材料木制品中游離甲醛的氣相色譜分析.doc

氣相色譜法測定食品接觸材料木制品中的游離甲醛李紅權(quán)1,孫良娟1,歐 安1,徐金龍1,甘 煉2(1.湛江出入境檢驗(yàn)檢疫局，湛江524022;2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 動物科學(xué)學(xué)院,廣州510642)摘 要:建立了食品接觸材料木制品中游離甲醛的氣相色譜分析方法。樣品采用水浸提，2,4-二硝基苯肼（DNPH）衍生15 min，環(huán)己烷萃取，經(jīng)SPB-5型色譜柱（15 m0.32 mm，0.25 m）分離，以載氣N2，柱流量1.20 mL.min-1，分流比10:1，進(jìn)樣口溫度250，柱溫210，電子捕獲檢測器（溫度280）的氣相色譜條件進(jìn)行檢測，外標(biāo)法定量。本方法的檢出限（LOD）為0.50 mg.kg-1，空白樣品中3個添加水平（0.50、1.00和2.00 mg.kg-1）的平均回收率為72110%。 關(guān)鍵詞:甲醛；氣相色譜；木制品Determination of Free Formaldehyde in Woodworks of Food Contact Materials by Gas Chromatography LI Hong-quan1，SUN Liang-juan1，OU An1，XU Jin-long1，GAN Lian2 (1. Zhanjiang Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Zhanjiang 524022 ;2.College of Animal Science，South China Agricultural University, Guangzhou 510642 )Abstract: Free formaldehyde in woodworks of food contact materials was determined by gas chromatography. The samples were extracted by water and reacted for 15 min with 2,4-dinitrophenyldrazine (DNPH), formaldehyde was extracted by cyclohexane.The analysis was performed on a SPB-5 column (15 m0.32 mm,0.25 m),the optimal determination conditions were column flow rate 1.20 mL/min by N2, split ratio 10:1, inlet temperature of 250,column temperature of 210, electron capture detector in 280, The quantification of formaldehyde was performed by external standard method. The limit of detection (LOD) was 0.50 mg.kg-1, The spiking recovery of blank samples was in the range of 72 110% when the spiking levels of formaldehyde ranged between 0.502.0 mg.kg-1.Key words: Formaldehyde; Gas chromatography; Woodworks甲醛（HCHO）是一種細(xì)胞原漿毒物，對人體細(xì)胞功能損害較大。食品中甲醛進(jìn)入人體后對腸道粘膜有刺激作用，可引起肺水腫，肝、腎充血及血管周圍水腫，甚至可能致癌2。近年來，隨著食品貿(mào)易和包裝產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，各種膠合板、纖維板、刨花板等木制板材在食品包裝上的使用越來越多，甲醛作為人造板膠粘劑的重要成分，具有增強(qiáng)板材的硬度、強(qiáng)度、防蟲和防腐的功能，在人造板材的生產(chǎn)中使用廣泛，食品接觸材料木制品板材中游離甲醛的釋放直接危及食品安全和人體健康。因此，對食品接觸材料木制品中游離甲醛的測定具有重要意義。目前，游離甲醛的測定常用比色法，但該方法易受酚、胺和其他醛等物質(zhì)的干擾，需以雙甲酮確證加以消除，實(shí)驗(yàn)操作比較繁瑣，且主要涉及紡織、食品類樣品，對食品接觸材料木制品中游離甲醛的測定未見報(bào)道。本工作采用2，4-二硝基苯肼間接衍生，衍生劑與甲醛脫水形成2.4-二硝基苯腙（HCHO-DNPH），該物 基金項(xiàng)目：國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局項(xiàng)目（No.2006B513）作者簡介：李紅權(quán)（1978-），男，湖南婁底人，工程師，碩士，主要從事食品安全方向的研究。質(zhì)性質(zhì)穩(wěn)定，不易揮發(fā)，儀器響應(yīng)值高，經(jīng)環(huán)己烷萃取反應(yīng)產(chǎn)物2.4-二硝基苯腙后進(jìn)行氣相色譜測定，進(jìn)而間接測得游離甲醛的含量。該方法的建立，為食品接觸材料木制品中游離甲醛的準(zhǔn)確測定提供了技術(shù)支撐。1 試驗(yàn)部分1.1 儀器與試劑島津GC-2010氣相色譜儀，配電子捕獲檢測器（ECD）；XW-80型渦旋振蕩器；KQ-500DE超聲波清洗器；3-18K離心機(jī)。環(huán)己烷、2，4-二硝基苯肼（DNPH）為色譜純；鹽酸為分析純；試驗(yàn)用水為一級水。2，4-二硝基苯肼溶液：稱取0.1 g（精確至0.01g）2，4-二硝基苯肼溶解于24 mL濃鹽酸中，加水定容至100 mL，加塞備用。甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液100 mg.L-1，按參考文獻(xiàn)1進(jìn)行配制和標(biāo)定。移取1.00 mL甲醛標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液于100 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，配制成1.0 mg.L-1的甲醛標(biāo)準(zhǔn)使用液，使用時(shí)配制。1.2 色譜條件SPB-5型毛細(xì)管柱（聚5%苯基/95%甲基聚硅氧烷，15 m0.32 mm，0.25 m）；載氣為氮?dú)?；柱流?.20 mL.min-1，分流比10比1；進(jìn)樣口溫度250 ，柱溫210 ，檢測器溫度280 ；進(jìn)樣量1.0 L。1.3 試驗(yàn)方法1.3.1 樣品前處理取代表性樣品破碎后，稱取約2 g（精確至0.01g）試樣于100 ml具塞離心管中，加入50 mL水，蓋緊塞子，混勻，浸泡60 min后超聲波水浴振蕩提取10 min，離心取上清液備用。1.3.2 衍生取10 mL上清液置于50 mL離心管中，加入0.3 mL 2,4-二硝基苯肼（DNPH）溶液，搖勻后置于60 水浴15 min，取出在流水中快速冷卻，加入5 mL環(huán)己烷，搖勻，超聲萃取2min，離心5min，移取環(huán)己烷層于干凈試管中；再加入5 mL環(huán)己烷，重復(fù)萃取一次，離心5min后，合并環(huán)己烷層，渦旋混勻，在色譜條件下進(jìn)行測定。2 結(jié)果與討論2.1 樣品前處理?xiàng)l件的選擇由于甲醛具有易揮發(fā)的特性，加熱提取易造成樣品中甲醛的損失，測定結(jié)果重復(fù)性差，回收率低。試驗(yàn)在樣品密封的條件下，通過延長浸泡時(shí)間，輔以超聲波水浴振蕩提取的方法進(jìn)行樣品前處理，考察了浸泡時(shí)間和超聲波水浴振蕩時(shí)間對提取效果的影響。結(jié)果表明：浸泡60 min、超聲波水浴10 min后，峰面積基本趨于穩(wěn)定。因此，選擇樣品浸泡60 min后，超聲波水浴振蕩提取10 min，離心取上清液備用。2.2 樣品衍生條件的選擇 2.2.1 衍生劑溶解介質(zhì)的選擇 DNPH是一種紅色的結(jié)晶粉末，易溶于無機(jī)酸溶液、熱醇和苯胺，微溶于水和醇，在酸性溶液中穩(wěn)定，在堿性溶液中不穩(wěn)定。根據(jù)衍生劑的溶解特性，并參考文獻(xiàn)3-7，試驗(yàn)選擇鹽酸、硫酸兩種無機(jī)酸作為溶解介質(zhì)。以甲醛質(zhì)量濃度為0.8 mg.L-1，環(huán)己烷為萃取劑，考察硫酸和鹽酸作為溶解介質(zhì)時(shí)的測定情況。結(jié)果表明：鹽酸溶液作為溶解介質(zhì)時(shí)，相同濃度的甲醛溶液經(jīng)過前處理后，儀器響應(yīng)信號較高，見圖1。試驗(yàn)選擇采用鹽酸作為衍生劑DNPH的溶解介質(zhì)。 圖1 硫酸與鹽酸作為溶解介質(zhì)時(shí)的色譜圖Fig.1 Chromatogram of H2SO4 and HCl as dissolution medium2.2.2 衍生條件的選擇衍生劑的用量與衍生時(shí)間是影響衍生效果的主要因素。由甲醛與2，4-二硝基苯肼的化學(xué)反應(yīng)式可知，甲醛與2，4-二硝基苯肼反應(yīng)的計(jì)量關(guān)系為1比6.6，因此試驗(yàn)方法中2,4-二硝基苯肼過量，甲醛完全衍生成2,4-二硝基苯腙，衍生劑用量對衍生效果的影響不予考慮。考察了衍生時(shí)間分別為15，30，60 min時(shí)對測定結(jié)果的影響，結(jié)果表明：儀器信號無明顯變化，為了縮短檢測時(shí)間，試驗(yàn)選擇衍生時(shí)間為15 min。圖2 不同衍生時(shí)間對測定結(jié)果的影響Fig.2 Effect of the derivatization time2.3 萃取劑的選擇萃取2,4-二硝基苯腙時(shí)，通常使用環(huán)己烷、正己烷、石油醚、甲苯等有機(jī)溶劑。石油醚與甲苯揮發(fā)性強(qiáng)且對人體的危害大，因此不使用這兩種試劑作為有萃取溶劑。試驗(yàn)考察了環(huán)己烷、正己烷作萃取溶劑對測定結(jié)果的影響，結(jié)果表明：環(huán)己烷、正己烷分別作萃取溶劑時(shí)，測定結(jié)果無顯著差別，試驗(yàn)選擇環(huán)己烷作為萃取溶劑。2.4 色譜條件的選擇衍生-氣相色譜法測定游離甲醛時(shí)，通常使用的檢測器有電子捕獲檢測器（ECD）與氫火焰離子化檢測器（FID）兩種，試驗(yàn)分別使用以上兩種檢測器測定經(jīng)衍生處理的甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液，結(jié)果表明，與FID檢測器相比，待測物在ECD檢測器的響應(yīng)高，雜峰少，干擾少，因此選擇ECD檢測器進(jìn)行測定。分別使用極性、中等極性和弱極性的色譜柱進(jìn)行分析測定，試驗(yàn)結(jié)果表明：待測物在弱極性的SPB-5柱上的響應(yīng)高、干擾少，因此選用弱極性SPB-5柱（聚5%苯基/95%甲基聚硅氧烷，15 m0.32 mm，0.25 m）作為試驗(yàn)用柱。同時(shí)對其它儀器條件進(jìn)行了優(yōu)化，包括柱流量、柱溫、分流比、進(jìn)樣口溫度、檢測器溫度等。最后確定的氣相色譜條件見1.2節(jié)。在以上前處理步驟及儀器條件下，甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液的氣相色譜圖見圖3。圖3 經(jīng)衍生的甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液的色譜圖Fig.3 Chromatogram of the derivatization of formaldehyde standard2.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線、檢出限和測定下限按照標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制的規(guī)定，得到相當(dāng)于甲醛濃度為0，0.02，0.05，0.10，0.20，0.50 mg.L-1的標(biāo)準(zhǔn)溶液，在選定的儀器條件下進(jìn)行測定，用峰面積對甲醛質(zhì)量濃度繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。線性回歸方程為y=1.36104x -21.64，相關(guān)系數(shù)r2=0.9991，線性關(guān)系良好，方法的檢出限小于20 g.L-1。由前處理步驟可知，稀釋因子為25，實(shí)際樣品中甲醛測定下限為0.50 mg.kg-1。2.6 方法的精密度及回收試驗(yàn)以鋸碎后的原木為樣品，在0.5，1.0，2.0 mg.kg-1三個濃度水平進(jìn)行了加標(biāo)回收試驗(yàn)，每個樣品平行測定10次，添加水平為0.50 mg.kg-1時(shí)，回收率在72110%之間；添加水平為1.00 mg.kg-1時(shí)，回收率范圍在77108%之間；添加水平為2.00 mg.kg-1時(shí)，回收率在88.5110%之間,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=10)在6.4%13%之間，重現(xiàn)性和穩(wěn)定性好。本工作采用水浸提方法提取木制品中游離甲醛，優(yōu)化得出了樣品前處理參數(shù)。經(jīng)2,4-二硝基苯肼衍生，捕集木制品中釋放的甲醛，環(huán)己烷萃取衍生物，SPB-5型色譜柱分離，用配電子捕獲檢測器的氣相色譜條件進(jìn)行檢測，外標(biāo)法定量。方法靈敏度高、重現(xiàn)性和穩(wěn)定性好，為食品接觸材料木制品中游離甲醛的準(zhǔn)確測定提供了新方法。參考文獻(xiàn):1 GB/T 5009.69-2008 食品罐頭內(nèi)壁環(huán)氧酚醛涂料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法S.2 黃曉蘭,黃芳,林曉珊,等.氣相色譜-質(zhì)譜法測定食品中的甲醛J,分析化學(xué),2004，32（12）：1617-1620.3 Sumin Kim, Hyun-Joong Kim. 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