食品接触材料木制品中游离甲醛的气相色谱分析.doc

气相色谱法测定食品接触材料木制品中的游离甲醛李红权1,孙良娟1,欧 安1,徐金龙1,甘 炼2(1.湛江出入境检验检疫局，湛江524022;2.华南农业大学 动物科学学院,广州510642)摘 要:建立了食品接触材料木制品中游离甲醛的气相色谱分析方法。样品采用水浸提，2,4-二硝基苯肼（DNPH）衍生15 min，环己烷萃取，经SPB-5型色谱柱（15 m0.32 mm，0.25 m）分离，以载气N2，柱流量1.20 mL.min-1，分流比10:1，进样口温度250，柱温210，电子捕获检测器（温度280）的气相色谱条件进行检测，外标法定量。本方法的检出限（LOD）为0.50 mg.kg-1，空白样品中3个添加水平（0.50、1.00和2.00 mg.kg-1）的平均回收率为72110%。 关键词:甲醛；气相色谱；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）是一种细胞原浆毒物，对人体细胞功能损害较大。食品中甲醛进入人体后对肠道粘膜有刺激作用，可引起肺水肿，肝、肾充血及血管周围水肿，甚至可能致癌2。近年来，随着食品贸易和包装产业的迅猛发展，各种胶合板、纤维板、刨花板等木制板材在食品包装上的使用越来越多，甲醛作为人造板胶粘剂的重要成分，具有增强板材的硬度、强度、防虫和防腐的功能，在人造板材的生产中使用广泛，食品接触材料木制品板材中游离甲醛的释放直接危及食品安全和人体健康。因此，对食品接触材料木制品中游离甲醛的测定具有重要意义。目前，游离甲醛的测定常用比色法，但该方法易受酚、胺和其他醛等物质的干扰，需以双甲酮确证加以消除，实验操作比较繁琐，且主要涉及纺织、食品类样品，对食品接触材料木制品中游离甲醛的测定未见报道。本工作采用2，4-二硝基苯肼间接衍生，衍生剂与甲醛脱水形成2.4-二硝基苯腙（HCHO-DNPH），该物 基金项目：国家质量监督检验检疫总局项目（No.2006B513）作者简介：李红权（1978-），男，湖南娄底人，工程师，硕士，主要从事食品安全方向的研究。质性质稳定，不易挥发，仪器响应值高，经环己烷萃取反应产物2.4-二硝基苯腙后进行气相色谱测定，进而间接测得游离甲醛的含量。该方法的建立，为食品接触材料木制品中游离甲醛的准确测定提供了技术支撑。1 试验部分1.1 仪器与试剂岛津GC-2010气相色谱仪，配电子捕获检测器（ECD）；XW-80型涡旋振荡器；KQ-500DE超声波清洗器；3-18K离心机。环己烷、2，4-二硝基苯肼（DNPH）为色谱纯；盐酸为分析纯；试验用水为一级水。2，4-二硝基苯肼溶液：称取0.1 g（精确至0.01g）2，4-二硝基苯肼溶解于24 mL浓盐酸中，加水定容至100 mL，加塞备用。甲醛标准溶液100 mg.L-1，按参考文献1进行配制和标定。移取1.00 mL甲醛标准储备溶液于100 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，配制成1.0 mg.L-1的甲醛标准使用液，使用时配制。1.2 色谱条件SPB-5型毛细管柱（聚5%苯基/95%甲基聚硅氧烷，15 m0.32 mm，0.25 m）；载气为氮气；柱流量1.20 mL.min-1，分流比10比1；进样口温度250 ，柱温210 ，检测器温度280 ；进样量1.0 L。1.3 试验方法1.3.1 样品前处理取代表性样品破碎后，称取约2 g（精确至0.01g）试样于100 ml具塞离心管中，加入50 mL水，盖紧塞子，混匀，浸泡60 min后超声波水浴振荡提取10 min，离心取上清液备用。1.3.2 衍生取10 mL上清液置于50 mL离心管中，加入0.3 mL 2,4-二硝基苯肼（DNPH）溶液，摇匀后置于60 水浴15 min，取出在流水中快速冷却，加入5 mL环己烷，摇匀，超声萃取2min，离心5min，移取环己烷层于干净试管中；再加入5 mL环己烷，重复萃取一次，离心5min后，合并环己烷层，涡旋混匀，在色谱条件下进行测定。2 结果与讨论2.1 样品前处理条件的选择由于甲醛具有易挥发的特性，加热提取易造成样品中甲醛的损失，测定结果重复性差，回收率低。试验在样品密封的条件下，通过延长浸泡时间，辅以超声波水浴振荡提取的方法进行样品前处理，考察了浸泡时间和超声波水浴振荡时间对提取效果的影响。结果表明：浸泡60 min、超声波水浴10 min后，峰面积基本趋于稳定。因此，选择样品浸泡60 min后，超声波水浴振荡提取10 min，离心取上清液备用。2.2 样品衍生条件的选择 2.2.1 衍生剂溶解介质的选择 DNPH是一种红色的结晶粉末，易溶于无机酸溶液、热醇和苯胺，微溶于水和醇，在酸性溶液中稳定，在碱性溶液中不稳定。根据衍生剂的溶解特性，并参考文献3-7，试验选择盐酸、硫酸两种无机酸作为溶解介质。以甲醛质量浓度为0.8 mg.L-1，环己烷为萃取剂，考察硫酸和盐酸作为溶解介质时的测定情况。结果表明：盐酸溶液作为溶解介质时，相同浓度的甲醛溶液经过前处理后，仪器响应信号较高，见图1。试验选择采用盐酸作为衍生剂DNPH的溶解介质。 图1 硫酸与盐酸作为溶解介质时的色谱图Fig.1 Chromatogram of H2SO4 and HCl as dissolution medium2.2.2 衍生条件的选择衍生剂的用量与衍生时间是影响衍生效果的主要因素。由甲醛与2，4-二硝基苯肼的化学反应式可知，甲醛与2，4-二硝基苯肼反应的计量关系为1比6.6，因此试验方法中2,4-二硝基苯肼过量，甲醛完全衍生成2,4-二硝基苯腙，衍生剂用量对衍生效果的影响不予考虑。考察了衍生时间分别为15，30，60 min时对测定结果的影响，结果表明：仪器信号无明显变化，为了缩短检测时间，试验选择衍生时间为15 min。图2 不同衍生时间对测定结果的影响Fig.2 Effect of the derivatization time2.3 萃取剂的选择萃取2,4-二硝基苯腙时，通常使用环己烷、正己烷、石油醚、甲苯等有机溶剂。石油醚与甲苯挥发性强且对人体的危害大，因此不使用这两种试剂作为有萃取溶剂。试验考察了环己烷、正己烷作萃取溶剂对测定结果的影响，结果表明：环己烷、正己烷分别作萃取溶剂时，测定结果无显著差别，试验选择环己烷作为萃取溶剂。2.4 色谱条件的选择衍生-气相色谱法测定游离甲醛时，通常使用的检测器有电子捕获检测器（ECD）与氢火焰离子化检测器（FID）两种，试验分别使用以上两种检测器测定经衍生处理的甲醛标准溶液，结果表明，与FID检测器相比，待测物在ECD检测器的响应高，杂峰少，干扰少，因此选择ECD检测器进行测定。分别使用极性、中等极性和弱极性的色谱柱进行分析测定，试验结果表明：待测物在弱极性的SPB-5柱上的响应高、干扰少，因此选用弱极性SPB-5柱（聚5%苯基/95%甲基聚硅氧烷，15 m0.32 mm，0.25 m）作为试验用柱。同时对其它仪器条件进行了优化，包括柱流量、柱温、分流比、进样口温度、检测器温度等。最后确定的气相色谱条件见1.2节。在以上前处理步骤及仪器条件下，甲醛标准溶液的气相色谱图见图3。图3 经衍生的甲醛标准溶液的色谱图Fig.3 Chromatogram of the derivatization of formaldehyde standard2.5 标准曲线、检出限和测定下限按照标准曲线绘制的规定，得到相当于甲醛浓度为0，0.02，0.05，0.10，0.20，0.50 mg.L-1的标准溶液，在选定的仪器条件下进行测定，用峰面积对甲醛质量浓度绘制标准曲线。线性回归方程为y=1.36104x -21.64，相关系数r2=0.9991，线性关系良好，方法的检出限小于20 g.L-1。由前处理步骤可知，稀释因子为25，实际样品中甲醛测定下限为0.50 mg.kg-1。2.6 方法的精密度及回收试验以锯碎后的原木为样品，在0.5，1.0，2.0 mg.kg-1三个浓度水平进行了加标回收试验，每个样品平行测定10次，添加水平为0.50 mg.kg-1时，回收率在72110%之间；添加水平为1.00 mg.kg-1时，回收率范围在77108%之间；添加水平为2.00 mg.kg-1时，回收率在88.5110%之间,相对标准偏差(n=10)在6.4%13%之间，重现性和稳定性好。本工作采用水浸提方法提取木制品中游离甲醛，优化得出了样品前处理参数。经2,4-二硝基苯肼衍生，捕集木制品中释放的甲醛，环己烷萃取衍生物，SPB-5型色谱柱分离，用配电子捕获检测器的气相色谱条件进行检测，外标法定量。方法灵敏度高、重现性和稳定性好，为食品接触材料木制品中游离甲醛的准确测定提供了新方法。参考文献:1 GB/T 5009.69-2008 食品罐头内壁环氧酚醛涂料卫生标准的分析方法S.2 黄晓兰,黄芳,林晓珊,等.气相色谱-质谱法测定食品中的甲醛J,分析化学,2004，32（12）：1617-1620.3 Sumin Kim, Hyun-Joong Kim. Comparison of standard methods and gas chromatography method in determination of formaldehyde emission from MDF bonded with formaldehyde-based resinsJ.Bioresource Technology，2005，96:1457-1464.4 DUMAS T.Determination of formaldehyde in air by gas chromatographyJ.Journal of Chromatography，1982，247 :289-295.5 Arias-Perez R，Lorenzo-Ferreira R.A，Alvarez-Devesa A.Determination of fo