可降解塑料是一种可有效解决“白色污染”的环境友好型产品，被视为环境可持续发展的重要材料[1-3]。在可降解塑料产品生产过程中，生产企业可能添加一些抗氧化剂、增塑剂、爽滑剂等各种助剂，用于提高降解性能或改善塑料特性等[4-5]。食品安全国家标准 食品接触材料及制品用添加剂使用标准(GB 9685—2016)中允许企业在生产中适量添加助剂[6]。乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)是常用的柠檬酸酯类增塑剂，广泛应用于食品塑料相关产品，特别是食品包装用薄膜产品。ATBC是一种环保型增塑剂，具有良好的应用前景和很好的经济效益[7]。美国FDA批准ATBC作为增塑剂使用，欧盟允许其用于食品包装和医疗器械等领域。有资料显示，ATBC在一定质量浓度（约为4.02 μg/mL）时会诱导肠道蛋白酶的表达[8-9]，并可能影响内源激素和药物代谢等，危害人体健康。目前，可降解塑料袋的生产中会添加一定量的ATBC，因此需要对可降解塑料袋中ATBC含量情况进行快速筛查分析，研究其添加量和安全性。目前我国关于可降解塑料中ATBC的检测方法、相关文献资料和报道很少，国外机构对可降解材料安全性进行了相关研究[10]。为了更好掌握可降解塑料袋中ATBC添加量，本实验建立了可降解塑料袋中ATBC的气相色谱-质谱联用(GC-MS)检测方法，并快速筛查和分析6批次可降解塑料袋中的ATBC，其检测数据可为企业和政府部门提供技术支撑。1实验部分1.1主要材料乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)，纯度99.9%，美国Cato研究化学品公司；乙酸乙酯、正己烷、二氯甲烷，色谱纯，德国默克公司；可降解塑料袋，市售。1.2仪器与设备气相色谱质谱联用仪(GC-MS)，7890B-5977B，美国安捷伦科技有限公司；傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)，Nicolet6700，美国热电公司；全自动索式抽提仪，B-811，瑞士步琪有限公司；水浴恒温振荡器，SHA-B，金坛市精达仪器制造有限公司；有机针头过滤器，孔径0.22 μm，上海安谱实验科技股份有限公司；数控超声波清洗器，KQ-500DE；昆山市超声仪器有限公司。1.3实验方法气相色谱条件：色谱柱为DB-5MS的分析柱（柱长为30 m，内径为0.25 mm，膜厚为0.25 µm)）；进样口温度为300 ℃，进样方式为不分流进样，进样体积为1.0 µL，载气氦气（纯度99.999%），流速为1 mL/min。初始柱温为60 ℃，升温程序在60 ℃下保持1 min，以20 ℃/min升至220 ℃，在220 ℃下保持1 min，以5 ℃/min升至290 ℃，保持6 min。质谱条件：电离方式为电子轰击离子源(EI)；四级杆温度为150 ℃，离子源温度为230 ℃，传输线温度为300 ℃，质荷比(m/z)扫描范围为50~400 amu。FTIR分析：测试范围400~4 000 cm-1，分辨率4.0 cm-1，扫描次数为32次的条件下，对试验后样品残渣进行扫描测试。1.4样品制备与样品前处理从市场购买6批次可降解塑料袋，对样品进行编号，样品编号为1#、2#、3#、4#、5#、6#。将样品剪碎，混合均匀，单个碎片质量小于0.02 g。准确称量0.50 g（精确至0.1 mg）试验样品置于具塞玻璃锥形瓶中，加入20 mL正己烷，50 ℃水温下，在数控超声波清洗器中超声提取1 h，超声提取完成后，将提取液冷却至室温后倒入25 mL容量瓶中，再用少量正己烷洗涤锥形瓶，将洗涤液倒入25 mL容量瓶中，再用正己烷定容至刻度，摇匀待测，试液过滤后，按照GC-MS仪器工作条件进行测定，同时做平行试验和空白试验。2结果与讨论2.1色谱柱的选择TR-FFAP毛细管色谱柱（柱长为30 m、内径为0.32 mm、膜厚为0.25 µm）是分析挥发性有机物常用的强极性色谱柱，使用温度不超过260 ℃，由于待测目标化合物ATBC的沸点高，分析ATBC时分离度不好，有拖尾现象，高通量检测ATBC时，会影响色谱柱的柱效、使用寿命和定量的准确性。DB-5MS柱（柱长为30 m、内径为0.25 mm、膜厚为0.25 µm）为经典通用型弱极性色谱柱，耐高温性好、分离效果好、使用寿命长、柱流失低，是理想的GC-MS用分析色谱柱。本文采用DB-5MS毛细管柱，图1为ATBC标准溶液的GC-MS总离子流图。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.01.024.F001图1ATBC标准溶液的GC-MS总离子流图Fig.1Total ion current spectra of ATBC standard solution by GC-MS2.2提取方法的确定食品用塑料中有害物质常用提取方式有超声提取、索式抽提、振荡提取等[9-10]。本实验分别用超声提取、索式抽提方式对可降解塑料袋阳性样品中含有的ATBC进行提取。当使用索氏抽提ATBC时，由于提取温度达到了溶剂的沸点，三种提取试液中均出现不同程度的混浊，正己烷和乙酸乙酯作为提取溶剂时对样品溶液的影响相对较小，而二氯甲烷作为提取溶剂时，试液会出现明显混浊或掉色现象，在洗涤溶剂杯时损失目标化合物，影响定量的准确性。超声提取时，正己烷和乙酸乙酯的加热温度为50 ℃。由于二氯甲烷的沸点较低(39 ℃)，为了减少溶剂的挥发损失和本底值的影响，一般选择常温提取。超声提取时，正己烷对样品中ATBC的提取效率最高，其次是乙酸乙酯，二氯甲烷的提取效率最低。因此选用超声提取法，正己烷作为提取溶剂，前处理操作简捷高效、提取率高。2.3质谱分析条件优化根据GC-MS对可降解塑料袋中ATBC测定结果与质谱库比对分析，可降解塑料袋中含有ATBC，与质谱库中化合物的匹配率为95%。全扫描质谱图显示，可降解塑料袋中含有添加剂种类较多，如2,4二叔丁基酚、软脂酸、硬脂酸，且经色谱柱分离时，色谱图的本底值较高，杂峰较多，背景干扰严重，不利于目标化合物的分离和定量。为了快速筛查ATBC和其他非目标化合物，预先设定质谱离子扫描范围(m/z)为20~700 amu，此时扫描范围大，易出现一些杂峰、“鬼峰”或是柱流失造成的色谱峰。经过优化后，最佳扫描范围(m/z)为50~400 amu。定量时使用选择离子监测模式能保证检测的灵敏度，质谱图完整性好，并有效消除背景基质干扰，减少假阳性情况的发生。将ATBC标准溶液上机GC-MS进行全扫描分析，确定ATBC主要离子色谱峰信息，ATBC的定性离子(m/z)为185、129、259、157，其中定量离子为185。图2为样品中ATBC的GC-MS总离子流图和标准质谱图。从图2可以看出，ATBC出峰时间为16.546 min，出峰时间快、峰形好、定性定量准确。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.01.024.F002图2样品中ATBC的GC-MS总离子流图和标准质谱图Fig.2GC-MS total ion current spectra and standard mass spectrometry of ATBC in samples2.4实验样品质量的确定及优化目前，市场上常见的可降解塑料袋中会添加增塑剂、抗氧化剂和碳酸钙等助剂。可降解塑料袋中未知物和待测化合物含量不明确，所以样品质量要控制好，经过优化后，样品质量控制在0.5 g左右，样品的单个碎片质量小于0.02 g，称量前需要混合均匀，定容体积为25 mL。通过试验对比分析，样品裁剪尺寸越小，样品的比表面积越大，样品中ATBC越容易提取出来，回收率更高，测定结果定量更准确。通过大量的样品检测发现，当称样质量为0.5 g左右时，样品检测结果大都在配制标准溶液的浓度范围内，省去了试液稀释或浓缩等操作步骤，同时满足了气质设备的检测要求，提高了检测效率。2.5线性方程、检出限和定量限配制质量浓度为0.01、0.05、0.1、0.5、1.0 mg/L的标准溶液，将标准溶液由GC-MS自动进样进行分析，以ATBC定量离子的峰面积为纵坐标，以ATBC的质量浓度为横坐标，按照试验条件进行测定，并制作ATBC的线性方程，依据方法确认的S/N=3（3倍信噪比）评估检出限，并按照要求计算定量限。表1为ATBC的线性方程、检出限和定量限。从表1可以看出，ATBC的相关系数大于0.999，在配制的质量浓度范围内线性关系良好，测试满足目标化合物定量要求。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.01.024.T001表1ATBC的线性方程、检出限和定量限Tab.1Linear equation， detection limit and quantitative limit of ATBC化合物名称线性方程保留时间/min相关系数检出限/（mg·kg-1）定量限/（mg·kg-1）ATBCy=3249.9x-45.55616.5460.99970.20.52.6回收率和精密度在阳性样品3#中（做项目筛查时的留样）添加入一定量ATBC标准溶液，在三种不同加标水平下，按照试验建立的测试方法，在相同试验条件下，采用GC-MS上机测试，每个浓度水平重复测定6次，计算回收率和测定值的相对标准偏差(RSD)。表2为回收率和精密度。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.01.024.T002表2回收率和精密度Tab.2Recovery and precision序号目标化合物添加量/（mg·kg-1）测定值/（mg·kg-1）回收率/%RSD/%1ATBC1.01.541.511.621.651.521.5196.83.92ATBC10.010.3310.4310.6010.3810.6410.2498.51.53ATBC50.050.2951.3851.1049.6249.3549.2899.21.8从表2可以看出，ATBC测定值的RSD的相对标准偏差分别为1.5%、1.8%、3.9%，加标回收率分别为96.8%、98.5%、99.2%，满足实验室理化检测试验质量控制要求（回收率范围90%~110%）[11]。2.7实际样品测定依据本试验建立的测试方法，对6批次可降解塑料袋中ATBC进行测定。表3为6批次实际样品的检测结果。从表3可以看出，样品1#的ATBC检测值最大，其结果为96.67 mg/kg，有潜在迁移的风险，样品3#的检测值最小，其结果为0.59 mg/kg。6批次样品中均检出ATBC，说明在实际生产中企业会适量添加ATBC，用于改善塑料的加工特性和使用性能。因此，建议完善可降解塑料袋中ATBC指标标准体系，规范生产企业适量添加，加强此项目的风险监测。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.01.024.T003表36批次实际样品的检测结果Tab.3Test results of 6 batches of actual samples样品ATBC测定值1#96.672#8.343#0.594#60.725#60.156#50.65mg·kg-1mg·kg-12.8样品试验残渣的FTIR分析将二氯甲烷索氏提取后的残渣进行干燥，选取适量的残渣样品，采用FTIR进行扫描分析。图3为样品2#试验残渣的FTIR谱图。从图3可以看出，样品2#试验残渣的主要特征峰在1 711.47、1 505.03、1 464.37、1 408.92、1 268.59、1 164.55、727.45 cm-1等处，其中1 505.03 cm-1处为PBAT中苯环骨架伸缩振动特征峰；受C=O和苯环共轭影响，PBAT的另一特征吸收峰在727.45 cm-1。由此可知，残渣主要成分为PBAT，这和可降解塑料袋上标注的主要成分一致。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2023.01.024.F003图3样品2#试验残渣的FTIR谱图Fig.3FTIR spectra of sample 2# test residue3结论试样在正己烷提取溶剂中，超声提取一定时间后，试液经DB-5MS色谱柱分离，SIM监测模式，外标法定量。建立的GC-MS联用法具有灵敏度高、准确性高和假阳性低的优点，可实现可降解塑料袋中ATBC快速筛查和分析确证。本实验可为可降解塑料袋中ATBC测定方法标准制定提供参考。6批次可降解塑料袋中ATBC的最大测定结果为96.67mg/kg，最小测定结果为0.59 mg/kg，6批次样品中均检出ATBC。样品残渣经FTIR分析，主要成分为PBAT，与可降解塑料袋上标注的主要成分一致。