聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)是20世纪90年代商业化的新一代聚酯产品。它具有较好的物理性能、耐热性能、力学性能、气体阻隔性能以及抗紫外辐射性能[1-3]。作为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的优良替代品，PEN可以广泛用于绝缘薄膜、食品热充注瓶等食品接触材料，是近年发展应用最快的高分子材料之一[4-5]。目前，PEN主要由2,6-萘二甲酸二甲酯与乙二醇缩聚而成[6-10]。在合成PEN过程中，由于原料配比和合成工艺等影响，会有部分2,6-萘二甲酸二甲酯单体残留[11-12]。因此，以PEN为材质的食品接触材料，2,6-萘二甲酸二甲酯可能会迁移到食品当中，从而存在一定危害消费者健康安全的风险。我国强制性国家标准以及欧盟相关食品接触材料法规中，均明确规定2,6-萘二甲酸二甲酯的特定迁移量限量为0.05 mg/kg[13]。然而，目前对于食品模拟物中，2,6-萘二甲酸二甲酯迁移量的分析与测试方法及应用尚未见相关报道。本实验通过设计迁移试验，在一定条件下，使用食品模拟物模拟PEN与食品的接触过程，迁移试验后的食品模拟物使用气相色谱-串联质谱(GC-MS/MS)方法进行分析，建立PEN中2,6-萘二甲酸二甲酯在水、质量浓度为30 g/L乙酸、体积分数10%、20%以及50%乙醇五种不同食品模拟物中迁移量的定量分析方法，并对实际样品中2,6-萘二甲酸二甲酯的迁移量进行了测定。1实验部分1.1主要原料2,6-萘二甲酸二甲酯，纯度≥99.0%，西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司；正己烷，农残级，上海安谱实验科技有限公司；乙酸乙酯、二氯甲烷，色谱纯，德国默克公司；乙酸、乙醇、丙酮，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；水，经超纯水仪处理后的纯净水；2 mL针式注射器、0.45 μm有机滤膜，上海安谱实验科技有限公司；PEN塑料瓶13个，相关制造商。1.2仪器与设备气相色谱-串联质谱仪(GC-MS/MS)，7890B-7000D，美安捷伦有限公司；超纯水仪，Milli-Q IQ 7000，德国默克密理博公司；高速离心机，3K30，美国西格玛公司；涡旋振荡器，Vortex-5，北京佳航博创科技有限公司。1.3迁移试验及食品模拟物的前处理样品按照面积比为6 dm2对应1 L食品模拟物进行迁移试验。迁移试验结束后，准确量取10 mL食品模拟物于25 mL离心管中，加入5.0 mL二氯甲烷后涡旋振荡2 min，在4 000 r/min的条件下离心5 min。离心结束后，取下层有机层过滤膜后进行GC-MS/MS分析。1.4GC-MS/MS分析1.4.1GC分析条件GC色谱柱为19091S-433色谱柱，色谱柱柱长30 m，内径250 μm，膜厚0.25 μm。柱温箱升温程序为：初始温度100 ℃，保持2 min，以15 ℃/min 的速率升温至250 ℃，保持4 min。运行温度300 ℃，时间3 min。进样口温度280 ℃，进样量1 μL，进样方式为脉冲分流进样，分流比10∶1。载气为高纯氦气，纯度≥99.999%，流量1.0 mL/min。1.4.2MS/MS分析条件MS/MS的离子源采用电子轰击(EI)离子源，能量为70 eV。离子源温度230 ℃，四级杆温度150 ℃。溶剂延迟的时间4 min。采用多离子反应监测模式(MRM)。其中，采集通道1的母离子质荷比（m/z）为244，子离子质荷比（m/z）为213（定量离子），碰撞能量为30 eV；采集通道2的母离子质荷比（m/z）为244，子离子质荷比（m/z）为185，碰撞能量为40 eV。2结果与讨论2.1迁移试验条件的选择由于对食品接触材料进行迁移量测试时，需要选择与食品性质相似的食品模拟物，并在一定条件下，对食品接触材料进行浸泡试验[5]。因此，考虑试验样品PEN塑料瓶拟接触食品种类，分别针对中性食品，采用水和体积分数10%乙醇溶液作为食品模拟物；酸性食品，采用质量浓度30 g/L乙酸溶液作为食品模拟物；酒精类食品，采用体积分数20%和50%乙醇溶液作为食品模拟物，溶剂均为水。按照食品与PEN塑料瓶实际接触的状态确认浸泡时间及温度条件。2.2提取溶剂的选择对于食品模拟物中的2,6-萘二甲酸二甲酯，需要通过有机溶剂提取、浓缩后，进行GC-MS/MS分析。考察正己烷、二氯甲烷和乙酸乙酯这3种溶剂对5食品模拟物中2,6-萘二甲酸二甲酯的提取效率，图1为20%乙醇模拟物的提取效率考察结果。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2021.04.019.F001图1不同溶剂对20%乙醇中2,6-萘二甲酸二甲酯的提取效果Fig.1Extraction effect of dimethyl 2,6-naphthalene dicarboxylate in 20% ethanol by different solvents从图1可以看出，正己烷的提取效果较差，乙酸乙酯和二氯甲烷的效果较好。使用乙酸乙酯对50%乙醇水溶液这一食品模拟物中的2,6-萘二甲酸二甲酯进行提取时，会发生混溶现象，乳化很严重，因此，乙酸乙酯不适用于50%乙醇食品模拟物。而采用正己烷和二氯甲烷提取时，五种食品模拟物均不会发生混溶现象。当采用正己烷作为提取溶剂时其提取效率远低于二氯甲烷，这可能是因为2,6-萘二甲酸二甲酯是一种极性物质，在二氯甲烷中的溶解度更大，因此，最终选用二氯甲烷作为提取溶剂。2.3GC-MS/MS参数的优化对于GC-MS/MS分析方法，采用全扫描方式对2,6-萘二甲酸二甲酯标准溶液进行分析，质谱分析结果显示，分子离子丰度最大，其质荷比（m/z）为244。因此，选用分子离子244作为母离子，优化不同的碰撞能量，碰撞能量范围为5~55 eV。图2为MRM离子对碰撞能量优化结果。从图2可以看出，质荷比分别为213和185的2个子离子丰度较高。在30 eV的碰撞能量下，子离子213的响应最高，而在40 eV的碰撞能量下，子离子185的响应最高。同时，子离子213比子离子185灵敏度较高，因此最终选择子离子213作为定量离子，子离子185作为定性离子。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2021.04.019.F002图2MRM离子对碰撞能量优化结果Fig.2Optimization results of MRM ion pair collision energyGC-MS/MS参数优化的最终结果为：MRM模式下，母离子质荷比（m/z）为244，以213作为通道1的子离子为定量离子，其碰撞能量为30 eV；以185作为通道2的子离子为定性离子，其碰撞能量为40 eV。由于进行二次离子的质量筛选，因此本方法能够更好地区分2,6-萘二甲酸二甲酯和杂质及背景干扰，因此方法准确性和灵敏度较好。2.4方法线性范围以及检出限的验证以相应的食品模拟物对2,6-萘二甲酸二甲酯标准溶液进行逐级稀释，配置浓度分别为0.02、0.05、0.10、0.20和0.50 mg/L的2,6-萘二甲酸二甲酯系列标准溶液，并进行GC-MS/MS分析。分析结果表明，在0.02~0.5 mg/L范围内线性良好，相关系数的平方均≥0.999 3。对空白食品模拟物进行标准添加试验，以基线噪声的3倍所对应2,6-萘二甲酸二甲酯的浓度作为检出限，以基线噪声的10倍所对应2,6-萘二甲酸二甲酯的浓度作为定量限，结果表明，本方法对于5种食品模拟物中的2,6-萘二甲酸二甲酯，检出限均为0.005 mg/L，定量限均为0.015 mg/L。2.5方法回收率和精密度的验证表1为方法的回收率及精密度验证结果(n=6)。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2021.04.019.T001表1方法的回收率及精密度验证结果(n=6)Tab.1The verification results of recoveries and precision(n=6)模拟物添加水平/(mg·L-1)平均测定值/(mg·L-1)回收率/%RSD/%水0.020.0208104.03.10.050.048396.63.10.500.5135102.71.5乙酸0.020.019597.62.60.050.0525105.01.40.500.496599.30.9乙醇体积分数10%0.020.0208104.02.60.050.048196.12.30.500.494598.91.7体积分数20%0.020.0202101.13.70.050.0514102.83.40.500.493098.61.6体积分数50%0.020.0207103.52.50.050.048496.72.90.500.488597.71.5通过在空白食品模拟物中添加标准溶液的方法，对2,6-萘二甲酸二甲酯进行添加回收率重复实验。添加浓度分别为0.02、0.05、0.50 mg/L，每个水平分别进行6次平行实验。从表1可以看出，这5种食品模拟物的平均回收率在96.1%~105.0%之间，RSD(n=6)在0.9%~3.7%之间，说明方法定量准确，且重现性较好。2.6实际样品的分析将验证后的方法用于从不同制造商处采集的13个PEN塑料瓶，依据PEN塑料瓶拟盛放的食品种类和条件进行迁移试验[5]。迁移试验结束后，对食品模拟物进行GC-MS/MS分析。GC-MS/MS分析结果表明，13个PEN塑料瓶中，仅有1个样品有2,6-萘二甲酸二甲酯特定迁移量检出。此样品的迁移试验中，所使用的模拟物为体积分数50%乙醇水溶液，特定迁移量为0.14 mg/kg，高于我国标准和法规的要求。针对此阳性样品，进行了不同食品模拟物对其迁移量的影响研究，图3为GC-MS/MS分析结果。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2021.04.019.F003图3不同食品模拟物中2,6-萘二甲酸二甲酯迁移量Fig.3Migration of dimethyl 2,6-naphthalene dicarboxylate in different food simulants从图3可以看出，对于不同食品模拟物，PEN塑料瓶中2,6-萘二甲酸二甲酯的迁移量存在较大区别。其中，在水和质量浓度30 g/L乙酸食品模拟物中2,6-萘二甲酸二甲酯的迁移量均未检出，即低于本方法检出限。当使用含有乙醇的食品模拟物时，2,6-萘二甲酸二甲酯的迁移量有明显上升。并且，2,6-萘二甲酸二甲酯的迁移量随着乙醇体积分数的增加而显著增加。当乙醇体积分数为20%和50%时，2,6-萘二甲酸二甲酯的迁移量已经超出限量要求，存在一定风险。研究结果表明，对于PEN塑料瓶，其可用于盛装的食品种类存在一定的限制，当食品中含有酒精较多时，存在2,6-萘二甲酸二甲酯迁移超标的风险，可能对食品摄入者的健康造成一定危害。而PEN塑料瓶用于水及酸性食品的接触相对较为安全。3结论建立了食品接触材料PEN中2,6-萘二甲酸二甲酯迁移量的GC-MS/MS分析方法。方法具有前处理简单、抗干扰能力强、稳定性好、回收率高等优点。方法的检出限、线性范围以及质量线性等均能满足定量分析要求，结果准确可靠，可满足国内外市场上食品接触材料中2,6-萘二甲酸二甲酯迁移量的检测需求。实际样品分析结果显示，PEN所盛装食品的种类会对2,6-萘二甲酸二甲酯迁移量产生较大影响。