超高压液相色谱法同时测定聚碳酸酯食品包装材料中五种酚类化合物

Published Online February 2020 in Hans. http://www.hanspub.org/journal/aac https://doi.org/10.12677/aac.2020.101002

Simultaneous Determination of Five Phenolic Compounds in Polycarbonate Food Packaging Materials by Ultra-High Performance Liquid Chromatography

Xiaoxun Jiang, Liyuan Zhou

Hefei Research Institute of Product Quality Supervision and Inspection, Hefei Anhui

thndth

Received: Nov. 16, 2019; accepted: Dec. 2, 2019; published: Dec. 9, 2019

Abstract

This paper established a study on the simultaneous detection method of five phenolic compounds including 2-tert-butylphenol in polycarbonate food packaging materials by ultra-high pressure liquid chromatography. Standard curves of five phenolic compounds were prepared with metha-nol as solvent and analyzed by FLD detector and DAD detector after organic filter membrane (0.22 μm). The results showed that p-tert-butyl phenol, 2-tert-butylphenol and 4-tert-octylphenol had good linearity respectively in 0.05~5 mg/L by HPLC-FLD method, 2,4-tert-butylphenol and 4-cinnamon phenol had good linearity respectively in 0.1~10 mg/L by HPLC-FLD method. The de-tection limit of five phenolic compounds were in the range of 0.071~0.371 mg/L, the recovery in the 5 spiked level was 97.5%~102.3%, the relative standard deviation was 0.91%~1.1%. Five phenolic compounds had good linearity respectively in 1~20 mg/L by HPLC-DAD method, the de-tection limit of five phenolic compounds were in the range of 0.238~0.477 mg/L, the recovery in the 20 spiked level was 103.2%~111.7%, the relative standard deviation was 2.0%~2.6%. This in-dicated that HPLC-FLD method showed higher sensitivity than HPLC-DAD method. These two me-thods can be used for the rapid detection of five phenolic compounds in polycarbonate food pack-aging materials.

Keywords

Polycarbonate Food Packaging Materials, Ultra-High Performance Liquid Chromatography, Phenolic Compounds

超高压液相色谱法同时测定聚碳酸酯食品包装材料中五种酚类化合物的方法研究

姜孝珣，周礼元

文章引用: 姜孝珣, 周礼元. 超高压液相色谱法同时测定聚碳酸酯食品包装材料中五种酚类化合物的方法研究[J]. 分析化学进展, 2020, 10(1): 8-13. DOI: 10.12677/aac.2020.101002

姜孝珣，周礼元

合肥产品质量监督检验研究院，安徽 合肥

收稿日期：2019年11月16日；录用日期：2019年12月2日；发布日期：2019年12月9日

摘 要

本文建立了超高圧液相色谱法同时测定聚碳酸酯食品包装材料中2-叔丁基苯酚等五种酚类化合物的方法研究。以甲醇为溶剂，分别制备五种酚类化合物标准曲线，过有机滤膜(0.22 μm)后分别采用FLD检测器和DAD检测器进行分析。结果表明，采用HPLC-FLD法，对叔丁基苯酚、2-叔丁基苯酚、4-叔辛基苯酚三种酚类在0.05 mg/L~5 mg/L范围内的线性良好，2,4-二叔丁基苯酚、4-肉桂苯酚两种酚类在0.1 mg/L~10 mg/L范围内的线性良好，五种酚类化合物的检出限为0.071 mg/L~0.371 mg/L，在5个加标水平下加标回收率为97.5%~102.3%，相对标准偏差为0.91%~1.1%。采用HPLC-DAD法，五种酚类化合物在1 mg/L~20 mg/L范围内的线性良好，五种酚类化合物的检出限为0.238 mg/L~0.477 mg/L，在20个加标水平下加标回收率为103.2%~111.7%，相对标准偏差为2.0%~2.6%。说明HPLC-FLD法比HPLC-DAD法表现出更高的灵敏度，这两种方法均可用于聚碳酸酯食品包装材料中五种酚类化合物的快速检测。

关键词

聚碳酸酯食品包装材料，超高圧液相色谱，酚类化合物

Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc.

This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Open Access 1. 引言

聚碳酸酯，即PC，是目前我国最主要的食品包装材料之一，因为其具有优异的透明性、尺寸稳定性、高冲击性等特点而被广泛应用于各种塑料包装容器的生产制造中[1]。聚碳酸酯材料本身无毒，但是遇高温、酸性的环境很容易释放酚类等有害物质，这类有害物质一旦迁移到饮用水中，就会被人体所吸收，达到一定量时会破坏肝、肾细胞，造成慢性中毒，其危害程度不亚于甲醛[2] [3]。

有关于聚碳酸酯的研究表明，酚类化合物极易从聚碳酸酯包装材料中向食品中迁移[4]。所以，许多与食品接触的塑料制品要通过测定酚含量作为质量控制指标[5] [6] [7]。但是我国对于食品包装材料中酚类化合物检测的研究较少，缺乏对具体的酚类化合物的分析研究。据有关研究表明，聚碳酸酯食品接触材料中酚类化合物主要为2-叔丁基苯酚、对叔丁基苯酚等酚类物质[8] [9] [10] [11]。欧盟国家已对上述五种酚类物质均做出了相应的迁移限量规定，但是我国还未制定这5种化合物向食品迁移的限量。

目前酚类化合物的检测多采用分光光度法[12] [13]，该方法前处理繁琐且复杂，有机试剂的消耗量大，检验时间也较长。本研究以2-叔丁基苯酚、对叔丁基苯酚、2,4-二叔丁基苯酚、4-叔辛基苯酚、4-肉桂苯酚五种酚类化合物为分析对象，采用超高压液相色谱法，简化样品前处理，建立了五种酚类化合物的超高压液相色谱检测方法。本方法可靠、快速、简便，适用于样品的快速分析，为各类监督抽查及风险监测提供技术手段。

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2. 实验部分

2.1. 仪器与试剂

超高压液相色谱仪，U3000RS，配有二极管阵列检测器(DAD)与荧光检测器(FLD)，美国Thermo Fisher公司；

超纯水机，明澈-D24 UV，默克化工技术(上海)有限公司； 电子分析天平，精度0.0001 g，梅特勒–托利多公司；

2-叔丁基苯酚；对叔丁基苯酚；2,4-二叔丁基苯酚；4-叔辛基苯酚；4-肉桂苯酚，纯度均为99%，上海阿拉丁试剂有限公司；

甲醇，色谱纯；

实验用水为超纯水，自制。 2.1.1. 色谱条件

色谱柱：AcclaimTM RSLC 120 C18；流动相：甲醇–水(体积比70:30)：流速：0.3 mL/min；柱温：35℃；进样量：1 μL；DAD的检测波长为195 nm；FLD激发波长为200 nm，发射波长为312 nm。 2.1.2. 标准溶液的配制

准确称取各标准品0.1 g，置于100 mL棕色容量瓶中，使用甲醇溶解并定容，得到质量浓度为1000 mg/L的标准储备液，于−20℃冰箱中保存，将标准储备液制备成0.05 mg/L、0.1 mg/L、1 mg/L、5 mg/L的系列混合标准溶液。

3. 结果与讨论

3.1. 色谱条件的优化

3.1.1. 流动相的选择

为了改善混标分离度和色谱峰峰形，同时以安全、经济、环保，简便，减少对仪器的损伤为目的，在流速设置为0.3 mL/min时，分别比较了甲醇–水和水–乙腈两种流动相体系，实验结果表明，采用流动相为甲醇–水(70:30，v/v)，进行等梯度洗脱时，五种酚类化合物的分离度良好，见图1。

Figure 1. Standard spectra of five phenolic compounds 图1. 五种酚类化合物的标准谱图

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3.1.2. 检测器

将相同浓度的五种酚类混合标准溶液分别用二极管阵列检测器(DAD)和荧光检测器(FLD)进行测定，结果表明：采用激发波长200 nm，发射波长在312 nm的FLD检测器时，选择性好，灵敏度更高，故选择FLD检测器。

DAD检测器采用全波长扫描形式，利用被分析物的紫外光谱图，确定其最大吸收波长。

通过3D扫描发现，在195 nm下，五种酚类物质均有最大吸收，最终确认在波长195 nm下进行分析。其流动相与液相方法均与FLD相同。

3.2. 校准曲线的线性方程和检出限

3.2.1. 采用HPLC-FLD法

基于优化后的色谱条件，考察了对叔丁基苯酚、2-叔丁基苯酚、4-叔辛基苯酚三种酚类在0.05 mg/L~5 mg/L浓度范围内的线性关系及相关系数，2,4-二叔丁基苯酚、4-肉桂苯酚两种酚类在0.1 mg/L~10 mg/L浓度范围内的线性关系及相关系数，结果表明对叔丁基苯酚、2-叔丁基苯酚、4-叔辛基苯酚三种酚类在0.05 mg/L~5 mg/L浓度范围内的线性关系良好，相关系数不低于0.9993，2,4-二叔丁基苯酚、4-肉桂苯酚两种酚类在0.1 mg/L~10 mg/L浓度范围内的线性关系良好，相关系数不低于0.9975，其线性方程、相关系数、检出限(IDL、MDL)见表1。

Table 1. Linear equation, correlation coefficient and detection limit of five phenolic compounds by HPLC-FLD method 表1. HPLC-FLD法中5种酚类化合物的线性方程、相关系数、检出限

Analyte name 对叔丁基苯酚 2-叔丁基苯酚 4-叔辛基苯酚 2,4-二叔丁基苯酚 4-肉桂苯酚

Linearity rang/(mg/L)

0.05~5 0.05~5 0.05~5 0.1~10 0.1~10

Linear equations y = 31570x + 2665 y = 43332x + 2470 y = 59099x + 3435 y = 28803x + 2118 y = 39371x + 337

R 0.9995 0.9996 0.9993 0.9975 0.9987

IDL (mg/L) 0.015 0.016 0.016 0.032 0.024

MDL (mg/L)

0.071 0.057 0.086 0.371 0.106

3.2.2. 采用HPLC-DAD法

基于优化后的色谱条件，考察了对五种酚类化合物在1 mg/L~20 mg/L浓度范围内的线性关系及相关系数，结果表明五种酚类化合物在1 mg/L~20 mg/L浓度范围内的线性关系良好，相关系数不低于0.9989，其线性方程、相关系数、检出限(IDL、MDL)见表2。

Table 2. Linear equation, correlation coefficient and detection limit of five phenolic compounds by HPLC-DAD method 表2. HPLC-DAD法中5种酚类化合物的线性方程、相关系数、检出限

Analyte name 对叔丁基苯酚 2-叔丁基苯酚 4-肉桂苯酚 4-叔辛基苯酚 2,4-二叔丁基苯酚

Linearity rang/(mg/L)

1~20 1~20 1~20 1~20 1~20

Linear equations y = 0.2385x + 0.0814 y = 0.4434x + 0.0788 y = 0.4776x + 0.4440 y = 0.1685x + 0.2468 y = 0.3226x + 0.2878

R 0.9993 0.9998 0.9993 0.9989 0.9984

IDL (mg/L) 0.122 0.202 0.520 0.108 0.140

MDL (mg/L)

0.304 0.238 0.274 0.477 0.349

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3.3. 回收率及精密度

3.3.1. 采用HPLC-FLD法

向空白试剂中添加5个浓度水平的对叔丁基苯酚、2-叔丁基苯酚、4-叔辛基苯酚、2,4-二叔丁基苯酚、4-肉桂苯酚混合标准溶液，平行测定7次，计算加标回收率和相对标准偏差(RSD)，结果如表3，对叔丁基苯酚、2-叔丁基苯酚、4-叔辛基苯酚、2,4-二叔丁基苯酚、4-肉桂苯酚的加标回收率分别为101.2%，102.3%，97.5%，98.7%、101.5%；RSD分别为1.0，1.0，1.1，0.95，0.91。

Table 3. Recovery and relative standard deviation of standard solution by HPLC-FLD method (n = 7) 表3. HPLC-FLD法中标准溶液的回收率与相对标准偏差(n = 7)

Analyte name 对叔丁基苯酚 2-叔丁基苯酚 4-肉桂苯酚 4-叔辛基苯酚 2,4-二叔丁基苯酚

Added/(μg/L)

5 5 5 5 5

Found (μg/L)

5.060 5.115 5.074 4.873 4.933

Recovery/% 101.2 102.3 101.5 97.5 98.7

RSD/% 1.0 1.0 0.91 1.1 0.95

3.3.2. 采用HPLC-DAD法

向空白试剂中添加20个浓度水平的对叔丁基苯酚、2-叔丁基苯酚、4-叔辛基苯酚、2,4-二叔丁基苯酚、4-肉桂苯酚混合标准溶液，平行测定7次，计算加标回收率和相对标准偏差(RSD)，结果如表4，对叔丁基苯酚、2-叔丁基苯酚、4-叔辛基苯酚、2,4-二叔丁基苯酚、4-肉桂苯酚的加标回收率分别为109.0%，105.8%，103.2%，111.2%、111.7%；RSD分别为2.3，3.0，2.6，2.0，2.5。

Table 4. Recovery and relative standard deviation of standard solution by HPLC-DAD method (n = 7) 表4. HPLC-DAD法中标准溶液的回收率与相对标准偏差(n = 7)

Analyte name 对叔丁基苯酚 2-叔丁基苯酚 4-叔辛基苯酚 2,4-二叔丁基苯酚 4-肉桂苯酚

Added/(μg/L)

20 20 20 20 20

Found (μg/L) 21.802 21.168 20.643 22.242 22.348

Recovery/% 109.0 105.8 103.2 111.2 111.7

RSD/% 2.3 3.0 2.6 2.0 2.5

4. 结论

建立了超高压液相色谱法同时测定聚碳酸酯食品包装材料中五种酚类物质的方法研究。研究发现，HPLC-FLD法比HPLC-DAD法表现出更高的准确度和精密度。两种方法均快速、简便、相比国标方法大大缩短了检测周期，大幅提高工作效率。在满足基层检测室需要的基础上，同时满足各类监督抽查及委托检验任务，对有条件的企业进行应用，为我国广大食品接触材料生产企业的原料把关及成品质量控制提供了简单可靠的分析方法。

基金项目

安徽省市场监督管理局项目(2018AHQT14)。

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DOI: 10.12677/aac.2020.101002

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