食品包装材料的安全是消费者关注的热点,选择适合食品的包装材料尤为重要。塑料食品包装中曾检测出罗丹明B。罗丹明B是一种荧光染料,具有易着色、稳定性好等特点。摄入一定量的罗丹明B可对人体健康造成危害,皮肤接触或摄取、吸入时均会造成慢性或急性伤害[1-3]。目前,罗丹明B被广泛应用于印染、环保、矿业等领域,因考虑其潜在的毒性,在食品相关产品中禁止使用罗丹明B[4-7]。目前关于食品中罗丹明B研究文献和报道较多,检测方法主要有分光光度法、电化学法、免疫法和液相色谱-质谱法等[8-12]。大部分方法的样品前处理过程烦琐;测试条件需要配制缓冲盐及流动相,需要梯度洗脱,测试时间长;检出限较高。吴泽颖等[13]对食品塑料包装中罗丹明B迁移量进行分析,而检测食品塑料包装材料中罗丹明B含量的报道较少。本实验研究塑料中罗丹明B含量的最佳前处理方法,采用高效液相色谱法探究其最佳的测试条件,以实现对塑料中罗丹明B含量进行快速分析。1实验部分1.1主要原料6批次样品分别为,塑料手提袋1#、吸管2#、酱料盒3#、塑料托盒4#、食品袋5#、瓶盖6#,市场购买;罗丹明B标准品,纯度99.4%,LGC标准品公司;乙腈、甲醇、乙酸乙酯、正己烷、二氯甲烷,色谱纯,德国默克有限公司;有机系滤膜,孔径0.45 μm,天津市科亿隆实验设备有限公司。1.2仪器与设备高效液相色谱仪(配荧光检测器),e2695,美国Waters公司;超声波萃取仪,KQ-500DE,昆山市超声仪器有限公司;电子分析天平,BSA223S,德国赛多利斯集团。1.3样品制备将样品粉碎或剪碎(粒径2 mm),将试样混合均匀,准确称取0.1 g(精确至0.000 1 g)试样于具塞玻璃瓶,加入10 mL二氯甲烷,常温超声提取40 min,过滤,利用10 mL二氯甲烷洗涤一次,将两次提取液合并,用氮气将试液浓缩至干,再加入10 mL甲醇超声复溶,经有机系滤膜过滤。同时进行空白实验。1.4实验方法1.4.1色谱条件C18色谱柱(150 mm×4.6 mm×5 μm),柱温:30 ℃;流动相:V(乙腈)∶V(水)=50∶50;流速:0.8 mL/min;激发波长:540 nm;发射波长:570 nm;进样量:10 μL。1.4.2标准溶液配制罗丹明B标准储备液(1 000 mg/L)的配制:准确称取0.1 g(精确至0.000 1 g)罗丹明B标准品,甲醇溶解并定容至100 mL。罗丹明B标准中间工作溶液(1 000 ng/mL)的配制:将罗丹明B标准储备液用甲醇稀释成质量浓度为1 000 ng/mL的标准中间工作溶液。罗丹明B标准工作溶液:将罗丹明B标准中间工作溶液用甲醇分别稀释至质量浓度分别为1.0、2.0、5.0、10和20 ng/mL的系列标准工作溶液。2结果与讨论2.1色谱柱和流动相的选择本实验选择C18和C8液相色谱柱对目标物罗丹明B分别进行检测分析,图1为采用C8色谱柱和C18色谱柱分离罗丹明B的液相色谱图。从图1可以看出,使用C8色谱柱,目标物罗丹明B的色谱峰峰形较宽,响应值偏低,不利于目标物定性定量分析。而使用C18色谱柱,其峰形对称性好,分离度好,响应值高,有利于目标物的定性定量分析。因此本实验选择C18色谱柱分离目标物。图1采用C8色谱柱和C18色谱柱分离罗丹明B的液相色谱图Fig.1The liquid chromatograms of Rhodamine B separated on C8 and C18 columns10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.07.019.F1a1(a)C8色谱柱10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.07.019.F1a2(b)C18色谱柱关于罗丹明B测试相关文献显示,液相色谱流动相大部分选择缓冲盐或梯度洗脱程序,溶液配制烦琐,测试时间较长[13]。本实验为实现快速检测,优化过程不使用缓冲盐,采用三种流动相(甲醇、乙腈和水),通过改变不同配比,达到优化的目的。对比分析了甲醇-水流动相与乙腈-水流动相,对罗丹明B分离出峰的影响。结果表明:选择甲醇-水作为流动相时,改变流动相比例罗丹明B均未出峰。选择乙腈-水作为流动相时,罗丹明B有出峰,但出峰情况有差异。本实验选择乙腈-水作为流动相,对5种乙腈与水的配比条件,V(乙腈)∶V(水)=40∶60、V(乙腈)∶V(水)=50∶50、V(乙腈)∶V(水)=60∶40、V(乙腈)∶V(水)=70∶30、V(乙腈)∶V(水)=80∶20,进行进一步的优化。图2为乙腈和水不同体积比时罗丹明B的液相色谱图。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.07.019.F002图2乙腈和水不同体积比时罗丹明B的液相色谱图Fig.2Chromatographs of Rhodamine B at different volume ratios of acetonitrile and water当V(乙腈)∶V(水)=40∶60时,液相色谱分析时罗丹明B没有出峰。从图2可以看出,V(乙腈)∶V(水)=50∶50时,罗丹明B峰形良好。V(乙腈)∶V(水)=60∶40时,峰形对称性较差,峰形较宽。V(乙腈)∶V(水)=70∶30、V(乙腈)∶V(水)=80∶20时,发现目标物峰形变宽,有拖尾现象。当乙腈比例逐渐增大时,目标峰出峰时间逐渐提前,峰形逐渐变宽,出现拖尾现象。因此,本实验选择流动相V(乙腈)∶V(水)=50∶50。2.2提取方式的优化2.2.1提取方式和提取试剂的选择对于塑料材料,常用的提取方式有索氏提取法、超声提取法和微波萃取法等。其中微波萃取法需要的萃取设备较昂贵,对特殊塑料复合材质(如含金属镀层)的萃取实验有一定局限性。索氏提取时间较长,不利于实验室样品大批量的检测。超声提取法因为其操作简单,提取效率高被广泛使用。对比了三种提取方式、四种提取溶剂(甲醇、正己烷、乙酸乙酯、二氯甲烷)下的提取效率。选择超声提取法,比较四种提取溶剂的提取效率。图3为四种提取试剂对塑料中罗丹明B的提取量。从图3可以看出,四种不同提取溶剂对罗丹明B的提取效率为:二氯甲烷乙酸乙酯甲醇正己烷。其中,二氯甲烷提取效率最高,提取量(单位质量样品中提取罗丹明B的质量)为1.601 mg/kg;其次为乙酸乙酯,提取量为1.023 mg/kg。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.07.019.F003图3四种提取试剂对塑料中罗丹明B的提取量Fig.3The amount of Rhodamine B extracted from plastic by four extraction reagents对比索氏提取法、超声提取法和微波萃取法的提取效率,同一溶剂在三种提取方式下,罗丹明B的提取量差别不明显。综上所述,本实验选择二氯甲烷为提取试剂,考虑到二氯甲烷的溶剂特性(沸点39.8 ℃),提取方式选择常温超声提取,此提取方式操作简单高效,回收率高,设备可以满足大部分实验室要求。2.2.2超声提取时间和提取次数的选择图4为提取时间和提取次数对塑料中罗丹明B提取量的影响。从图4a可以看出,罗丹明B的提取效率随着提取时间的增加而提高。当提取40 min,罗丹明B的提取量变化不大,基本达到平衡,因此溶剂超声提取时间选择40 min。从图4b可以看出,第1次提取时典型样品中罗丹明B含量为1.601 mg/kg;第二次提取时典型样品罗丹明B含量为1.935 mg/kg;第三次提取时典型样品中罗丹明B含量为1.948 mg/kg。提取两次后样品中罗丹明B基本可以提取完全,回收率满足要求,因此超声提取次数选择两次。图4提取时间和提取次数对塑料中罗丹明B提取量的影响Fig.4Effects of extraction time and times on the amount of Rhodamine B in plastics10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.07.019.F4a1(a)提取时间10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.07.019.F4a2(b)提取次数2.3标准曲线与检出限本实验采用外标法定量,以罗丹明B标准工作溶液的质量浓度为横坐标、罗丹明B液相色谱的峰面积为纵坐标绘制标准曲线。表1为罗丹明B的线性方程、检出限、定量限。在1~20 ng/mL质量浓度范围内,罗丹明B的色谱峰面积和浓度呈良好线性关系。取液相色谱仪信噪比为3时对应罗丹明B含量为检出限,信噪比为10时对应罗丹明B含量为定量限。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.07.019.T001表1罗丹明B的线性方程、检出限、定量限Tab.1Linear equation, detection limit and quantitation limit of Rhodamine B目标物保留时间/min线性方程相关系数r检出限/(mg·kg-1)定量限/(mg·kg-1)罗丹明B5.593y=245000x+143000.9997460.030.12.4精密度和回收率三种加标浓度水平下,在阴性样品中添加罗丹明B标准溶液,平行测定6次,表2为精密度和回收率试验结果。从表2可以看出,罗丹明B在3种加标水平下回收率分别为98.5%、97.6%、98.1%,相对标准偏差(RSD)分别为1.09%、1.69%、0.88%,该方法回收率高/精密度好、重现性好。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.07.019.T002表2精密度和回收率试验结果Tab.2Results of precision and recovery test目标物加标量/(mg·kg-1)测定值/(mg·kg-1)回收率/%RSD/%罗丹明B0.10.09760.09900.09870.09700.09860.100098.51.090.50.48560.47980.49870.47830.48970.495697.61.691.00.98720.98400.97460.97950.99100.967598.10.882.5样品分析采用所建立的高效液相色谱法对6个塑料包装样品中罗丹明B的含量进行测定,表3为测试结果。从表3可以看出,6个样品中1#塑料手提袋,3#酱料盒样品中分别检测出罗丹明B,其他4个样品未检出罗丹明B。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.07.019.T003表3购买样品的测定结果Tab.3Test results of purchased samples目标物提取量1#2#3#4#5#6#罗丹明B1.935未检出(0.03)0.688未检出(0.03)未检出(0.03)未检出(0.03)mg·kg-1mg·kg-13结论建立了塑料中罗丹明B含量的高效液相色谱法,样品前处理选择二氯甲烷常温超声提取,操作简单,设备可以满足大部分实验室要求。采用C18色谱柱进行分离,流动相选择乙腈和水,外标法定量,测试时间短,罗丹明B出峰较快,峰形良好。采用荧光检测器进行分析,检出限较低,可以实现罗丹明B的痕量检测。该方法操作简捷高效、重现性好,准确性高,可用于塑料中罗丹明B含量的快速痕量测定。