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文森特Yusà,安东尼奥López,巴勃罗·杜阿尔德,奥尔加·帕尔多,伊戈尔·福基,巴勃罗·米拉莱斯,克拉拉Coscollá, "LC-Orbitrap Tribrid HRMS-DDMS对接触聚碳酸酯中24种未知物质的鉴别3.:安全评估",国际分析化学杂志, 卷。2021, 文章的ID6654611, 13 页面, 2021. https://doi.org/10.1155/2021/6654611
LC-Orbitrap Tribrid HRMS-DDMS对接触聚碳酸酯中24种未知物质的鉴别3.:安全评估
摘要
通过应用一种新的、快速和自动化的食品接触材料未知物质调查分析策略,初步确定了食品接触聚碳酸酯中的24种物质,主要是NIAS。大多数被鉴定的化合物是增塑剂、防滑剂、抗氧化剂、紫外线稳定剂和芳香剂,其中大多数以前从未在PC食品接触材料中被鉴定过。工作流设置包括一个智能数据采集应用LC-Orbitrap Tribrid-HRMS (MS3.),并使用复合发现器进行自动数据处理TM.为了获得对未知物质的高置信度鉴别,建立了由精确质量、同位素剖面、质谱等组成的非常严格的鉴别标准2匹配、保留时间和MS3.匹配。为了检查从接触聚碳酸酯的食品迁移的安全性,使用毒理学关注阈值(TTC)方法实现了风险评估。除了滑脱剂十六烷酰胺,初步确定的化合物不代表风险。
1.简介
用于食品接触的塑料必须是安全的。在欧洲,只有使用第10/2011号规例所载清单内的物质(单体、添加剂及助剂)制造的塑胶制品,才可作为食品接触物料投放市场[1(故意添加物质,IAS)。然而,在它们的制造和使用过程中,可能会形成一些杂质和反应或降解产物(非故意添加物质,NIAS)。授权时应考虑NIAS的潜在风险[2,3.]及在销售阶段声明是否符合规定[4].
在用作FCM的不同热塑性材料中,聚碳酸酯(PC)通常用于可重复使用的餐具和容器,如盘子和碗。这些PC容器也可用于在微波炉中加热食物[5].许多环境因素,如温度、湿度、光线,以及重复使用和洗涤循环,会破坏材料的稳定性,增加物质向食物的迁移[6].PC食品容器降解的主要问题是其释放必威2490的双酚A (BPA),这是PC的一种成分单体,目前引起毒理学关注[7,8].
为评估与食物接触的塑胶材料的安全性,须采用适当的分析方法[9].除目标分析外(主要用于检测国际污染物浓度或特定污染物),国际污染物浓度分析是强制性的,以避免对消费者造成任何潜在的健康风险[2],并须按照第1935/2004号规例执行[4]及10/2011 [1].识别NIAS具有挑战性,需要一种非目标分析方法[10,11]使用LC-HRMS (Q-Orbitrap/Q-TOF),使用两种主要模式执行,数据依赖采集(DDA)和数据独立采集(DIA) [12].
Bignardi等人[13]采用目标和非目标方法,使用LC-HRMS-Orbitrap在数据依赖采集模式(DDA)下工作,对PC食品接触塑料进行表征。在目标方法中,确定了几种塑料添加剂。通过非靶向分析,从链断裂中分离出一些着色剂和几种低聚物,这是一个费时费力的过程。在最近的一项研究中,同一个研究团队[14]应用目标方法UHPLC-HRMS来测定PC餐具物体的迁移,检测PC链上的低聚物和染色剂的痕迹。
为了对NIAs进行详尽的表征,广泛的采集(DDA包括全扫描和质谱)n)和识别未知物质是必要的。这是具有挑战性的,因为样本和背景(空白和/或矩阵)中都有大量的特征。为了使这些过程自动化,开发了新的采集工具,用于背景删除、详尽的前体选择(包含列表)和创建动态和实时排除列表[15].同样,通过数据处理工具Compound Discoverer™,自动化库搜索也得到了改进[16].
对于已识别的NIAS,需要进行风险评估,以确保PC容器的安全使用。一种实际的选择是使用毒理学关注(TTC)方法的阈值,该方法估计与其分子结构有关的化合物的理论毒性,并提供一个阈值,在该阈值以下产生不良健康影响的可能性极低[17,18].
本文研究了食品容器用PC碗中未知物质的测定方法。我们利用DD-MS评估了一种创新智能采集模式(AcquireX™)的穷极光谱数据采集能力3..第二阶段,利用化合物库和光谱数据库的自动检索技术对未知化合物进行推定鉴定。最后,我们评估了检测到的迁移物质的风险。
2.材料和方法
2.1.化学品和样品
特非那定和val - trial - val的化学标准来自Sigma Life Science (St Louis, MO, USA),三烯丙基亚磷酸酯来自Alfa Aesar Thermo Fisher (Kandel, Germany),磺胺胺、磺胺二甲氧基、利血平、咖啡因和对乙酰氨基酚来自Sigma Aldrich (St Louis, MO, USA)。在H中制备10 ng/mL的溶液2O: MeOH (70: 30, v/v),用作内部标准。
二(2-乙基己基)己二酸酯、樟、皮脂酸二丁酯、邻苯二甲酸二丁酯、尿酰胺、2-(2 ' -羟基-5 ' -甲基苯基)苯并三唑(苯唑啉P)、二氢茉莉酸甲酯、油酰胺和柠檬酸三丁酯乙酰(Citroflex-A4)的化学标准,均来自Sigma生命科学公司(美国密苏里州圣路易斯),以及LGC标准公司(英国伯里)的邻苯二甲酸二乙酯、己二酸二丁酯和三(2,4-二丁基苯基)亚磷酸酯(Irgafos 168)的化学标准,用于对初步鉴定的物质进行定量和鉴定。
我们分析了符合合格声明的聚碳酸酯碗,这些碗被用于重复接触各种食物,如汤和肉汤,最大接触时间为2小时,温度在85°C到89°C之间,并准备好持续到2000次洗涤循环。
2.2.迁移测试和样品制备
根据《(欧盟)第10/2011号规例》进行移徙测试[1].我们使用了食物模拟剂C(20%乙醇在水中(v/v))。迁移试验在100℃下进行2小时。我们在PC矩形碗(10厘米× 5.5厘米× 3厘米)中加入约200毫升的模拟剂,并将其保存在培养箱中。根据法规(EU) No. 10/2011,迁移测试重复了三次。考虑到这一规定,6dm2相当于1公斤食物。
2.3.LC-HRAMS分析
我们使用Thermo Ultimate 3000 UHPLC系统,色谱柱为Hypersil Gold 100 mm × 2.1 mm × 1.9µ米(热科学)。色谱系统与Orbitrap ID-X Tribrid质谱计(美国赛默飞世尔科学公司)相连接。5卷µ注射L,流速300µL / min。色谱从90%的A相(水)和10%的B相(甲醇)开始。采用的线性梯度为0-18 min, 70% B;18-21.5 min, 98% B;持续时间为21.5 min ~ 25 min;B,从25分钟减少到26分钟;并在这个初始条件下保持30分钟。
正离子和负离子都被使用。H-ESI参数为电喷雾电压3.5 kV正(3.2 Kw负),护套气体25个任意单位(a.u),辅助气体5 a.u。离子转移管工作温度为270°C,汽化器温度为180°C。全扫描(100-900 m/z)的分辨率为120.000 FWHM。的女士2在15.000 FWHM时获得,前体质量范围为125 ~ 900 m/z。的女士3.前体在四极质量滤波器(0.4 Da)中分离,在HCD细胞中破碎,在离子阱中检测(FWHM≤0.3)。
2.4.采集与数据处理
对于未知数分析,一种智能数据方法(AcquireX©, ThermoFisher Scientific)被聘用。这种方法的细节已在前面描述过[19].DD-MS中深度扫描(DS)和交互处理排除(IPE)模式的采集工作流程3.如图所示SI-1-2.
对于化合物鉴定,获取的原始文件使用化合物发现者™3.1 (CD)(赛默飞世尔科学公司)进行处理。CD工作流程如图所示后溪,每个节点定义在Table中也.CD提供了一个注释化合物的广泛列表(几百个)。但是,它们中的大多数没有提供足够的分析证据进行初步鉴定。为了考虑一种初步确定的具有高度置信度的化合物,我们使用了[19].简而言之,精确质量是Δ质量< 0.5 ppm;同位素剖面(SFit%) > 70%;女士2匹配(实验对比库(mzCloud)光谱)> 70%;保留时间与log P一致。
2.5.安全评估
对于已确定的NIAS的安全性评估,我们使用毒理学关注阈值(TTC)方法[2].这是使用Toxtree软件(http://toxtree.sf.net/predict)由Idea consulting Ltd开发,受JRC Computational Toxicology and modeling (https://apps.ideaconsult.net/data/ui/toxtree).该软件根据克莱默规则估计TTC,对三个克莱默课程中的每一个,分配一个可容忍的每日摄入量(TDI, mg/人/天)。I类毒性最小,TDI = 1.8 mg/人/天,克莱默II类(中级)TDI = 0.54 mg/人/天,克莱默III类(毒性最大)TDI = 0.09 mg/人/天。
估计每日摄入量(EDI)是根据欧洲的默认假设计算的,即一个成年人摄入1公斤dm包装的食品3.,使用以下公式[20.].
EDI(毫克/人x日)=迁移量(毫克/公斤)x1公斤(每人和每天的食物摄入量)。
使用纯标准进行定量2.1).当没有标准时,用7个内部标准的平均响应因子对迁移量(mg/Kg)进行半定量估计[21)(表ψ2).
数字1显示了整个分析程序的图解。
3.结果与讨论
3.1.识别未知
在CD注释的727个特征中,只有24个符合化合物初步鉴定的标准(表1).为了达到高度的鉴定置信度,遵循了非常严格的标准(第1节)2.5).它们的质量误差(ΔM)一般都低于0.5 ppm。同样,同位素模式总体上为SFit% > 70%。同样地,他们的女士2光谱与mzCloud库中的光谱匹配(>70%)1).实验保留时间(Rt前女友)与理论模型(Rtth).为了估计理论保留时间,我们建立了一条曲线,将对数P与107种极性范围很广的物质的Rt联系起来(图腕骨).利用这条曲线,我们估计了Rtth识别出的物质。一般来说,Rt前女友(min)与Rt拟合良好th(表1).
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一个使用AcqX_DS模式检测到。b通过AcqX IPE模式检测到。一个所有化合物均与预测成分(来自实验精确文库的分子预测成分)质量完全匹配;Δ质量(ppm),质量精度。b所有化合物都已获得MS2和女士3.光谱(除MS3为l -樟脑)。c实验值与MS值匹配2mzCloud库中的光谱。同位素图(SFit%),实验同位素图与理论同位素图匹配;m/z Logic是一种数据分析算法,它将数百万个可用的结构数据库与mzCloud广泛的质谱碎片库结合起来,在没有直接质谱匹配的情况下对未知的假定结构进行排序;Rt经验值,实验保留时间;Rt西奥,理论时间以log P为基础。d实验MS之间的匹配3.数据库MS3.光谱(mzCloud)或硅内碎片(Mass Frontier/CD);mzCloud,女士3.实验光谱与mzCloud光谱匹配;硅片中的CD,硅片碎片与CD和实验质谱之间的匹配3.(1) mzCloud不包含MS3.(2)实验质谱3.实验结果与存储在mzCloud或硅碎片(Mass Frontier/CD)中的数据不匹配。 |
为了鉴别那些不符合既定标准的物质(CD只提供分子式),需要更深入和耗时的人工检查,使用硅碎片工具和文献检查[12].
在先前发表的用于FCM非目标筛选的研究中,使用Q-Orbitrap的数据依赖方法(DDA)和使用Q-TOF-MS仪器的数据独立方法(DIA)进行采集[12].识别策略是利用可能候选列表(只有可用的公式)、谱库(MS/MS)手动执行的2光谱)和书目搜索。这种策略的主要缺点是它是劳动密集型的,而且只初步确定了几种化合物。对于PC食品材料,只有少数物质迁移到模拟物的描述。如前所述,Bignardi等人[13和Bignardi等人。[14]使用da - ms进行了有针对性和无针对性的可疑筛选,以确定从接触聚碳酸酯的食物中迁移的物质2收购。化合物的鉴定使用添加剂(目标)列表,并通过仔细观察全扫描色谱图,评估同位素模式,并在可用的数据库中进行调查。在非目标分析中,他们声称识别了几种有机着色剂和聚碳酸酯降解产物,但没有MS2光谱用于结构鉴定。另一项研究[6]研究了PC单体双酚a (BPA)和几种添加剂在聚碳酸酯餐具中的存在。所有样品中都测定了BPA(在0.5-6µg/Kg),部分样品中含有紫外吸收剂Cyasorb UV 5411、Tinuvin 327、Tinuvin 324和增白剂Uvitex OB(含量从7 ng/Kg到4460 ng/Kg)。目标分析,一般情况下,允许实现较低的LOQ。
3.1.1.女士3.光谱
通过结合智能数据采集(AcqX-ddMS)实现自动识别3.)结合使用CD进行数据处理不使用MS3.光谱。更高的信心水平可以提供MS3.光谱。从表中可以看出1和表后溪,所有确定的化合物都有其MS3.获得光谱,D、l -樟脑除外。但是,有必要对实验和库(mzCloud) MS进行比较3.手动光谱。对于那些没有MS的化合物3.mzCloud中的光谱,我们使用CD和Mass Frontier 8.0在硅中碎片化它们。[32].
其中10种化合物具有MS3.与谱库中所存谱相匹配的谱。数字2以苯唑P和硬脂酰胺的光谱为例。在这两个女士3.光谱,实验母离子(m/z 183.0679;M /z 130.1222)和主要片段(M /z 155.06和M /z 88.02)与库谱匹配。必须考虑到MS3.以低分辨率获得。另一方面,有11种物质具有实验质谱3.光谱与用CD进行的硅片破碎相匹配3.描述了二氢茉莉酸甲酯和己二酸辛苄酯的实验光谱,并给出了硅碎片的实验光谱。
(一)
(b)
(c)
(d)
(一)
(b)
使用Schymansky等人提出的标准[33],初步鉴定的化合物具有较高的鉴定置信度(2a级:与库数据无歧义匹配)。其他标注的化合物(这里不讨论),只有分子式o确切的质量是已知的,只有达到4-5级(低水平的识别置信度)。
我们已经确认了24种暂定鉴定物质中的12种的身份2.1).其余的物质在我们的实验室里是无法获得的。
3.1.2.已识别化合物的描述
为了解释在聚碳酸酯塑料材料中所识别的化合物的存在,我们寻找它们的性质和技术用途。表格1显示了这些化合物的功能。其中许多是添加剂,主要是塑料中使用的增塑剂和滑脱剂。在塑料中加入添加剂是为了提高其适当使用所需属性的质量。它们提高了聚合物的物理(机械、热和耐久性)和化学性能,并有助于聚合物的加工[34].
增塑剂是一种用于提供灵活性和提高加工能力的添加剂,其中邻苯二甲酸酯是使用最多的增塑剂[35].典型的用量范围为10-70% (w/w)。在识别的物质中包括四种邻苯二甲酸酯(DEP, DBP, DPP和ODP)。商业发展计划及商业发展计划均包括在REACH条例附件十四的“授权清单”内[36],因为它们对繁殖有毒害作用。然而,DBP被列在10/2011法规的联合清单中,作为增塑剂用于重复使用的材料和接触非脂肪食品的物品,其特定迁移限值(SML)为0.3 mg/Kg(我们检测到1.34 mg/Kg)。相反,DEP、DPP和ODP都不在Union List中。另外两种增塑剂,如Citroflex A-4和双(2-乙基己基)己二酸酯也被列入《认可物质联盟清单》(R. 10/2011)。
另一组确定的物质是滑移剂,它可以减少塑料制造过程中和之后的摩擦,使用量为0.05-3% (w/w) [37].油酰胺、粗酰胺、硬脂酰胺和十六酰胺是被批准用作塑料添加剂的物质(IAS)。
抗氧化剂和紫外线稳定剂是塑料中广泛使用的添加剂,通常在0.05-3%的范围内,以增强聚合物材料的寿命,避免氧气或紫外线的氧化过程[34,37].苯并三唑P是一种苯并三唑紫外线(UV)光吸收剂,可对多种聚合物(包括聚碳酸酯)提供紫外线保护。它是列入《联合清单》的一种授权物质,苯并三唑类紫外线稳定剂(三种物质)的限制组的总特定迁移限值(SML-T)为30 mg/Kg。Irgafos 168©是一种亚磷酸抗氧化剂,为聚合物提供抗热氧化降解的保护,使用量很小,通常在0.004%至0.5%之间[29].它被包含在联合清单(IAS)中。
我们还确定了四种气味,它们被添加到塑料中,以增加理想的香味或掩盖任何不理想的气味。4-叔丁基环己酯醋酸酯和二氢茉莉酸甲酯被列入欧盟化妆品数据库[24香水)。D, l -樟脑用作食品中的调味物质和工业产品的香料[38].另一方面,佳乐麝香酮是佳乐麝香内酯的代谢物,佳乐麝香内酯是一种多环麝香,广泛用于个人护理和消费产品的香味。
据我们所知,这些物质以前从未在聚碳酸酯食品接触材料中测定过。在使用靶LC-MS/MS方法的后视靶分析中,我们测定了浓度在0.002 mg/Kg到0.008 mg/Kg之间的BPA(细节未提供)。由于非针对性方法的范围很广,很难检测到这种低水平。
3.2.安全评估
对于FCM来说,必须保证他们在IAS和NIAS迁移方面的安全。对于IAS,迁移浓度应与法规10/2011中确定的特定迁移水平(SML)进行比较。对于那些没有SML的授权物质,我们采用了60毫克/公斤食物的限制(整体迁移的限制)。
对于具有毒理学参考值(TDI)的NIAS,我们将其作为阈值(表2).对于其他确定的化合物,我们应用了前面描述的TTC方法2.5).
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IAS苯那唑P、双(2-乙基己基)Citroflex a -4和十六酰胺的迁移浓度低于建立的SML;因此,他们的暴露不值得关注(表2).没有SML的批准物质均不超过60毫克/公斤食品。其余鉴定物质的HQ < 1;因此,它们的迁移并不代表风险。总部不是一个受管制的限额,而是一个风险指标。
需要进行更深入的调查,以发现所有注释但未识别的物质的特性,并进行风险评估。
4.结论
一种新的自动分析策略用于识别食品接触材料中的未知物质,并应用于食品接触聚碳酸酯,允许识别24种物质,主要是增塑剂、滑脱剂和抗氧化剂。这些物质中的大多数以前没有在PC食品接触材料中被发现过。
采用智能数据采集(AcquireX)©)在两种模式(DE和IPE)允许快速和详尽的数据采集,并使用da - ms3.提供丰富的结构信息,增加识别的信心。
数据库搜索的自动化工作流的实现对于避免劳动密集型和耗时的探索是必不可少的。使用特定的CD工作流允许在不同的数据库中进行非常快速的搜索,这可以通过增加更多的物质来改进数据库内容。
我们为标注物质的鉴定定义了非常严格的标准,以便为分析策略提供高水平的鉴定置信度。MS的使用3.提供更多的结构信息,以增加该置信度。然而,一些公认的NIAS识别准则是必要的。
4.1.研究的局限性
对于一些已识别的物质,使用与已识别物质没有化学关系的7个内部标准的平均反应估计了半定量迁移(mg/kg)。显然,这是一个粗略的风险评估,可以使用已识别物质的标准加以改进。
数据可用性
用于支持本研究结果的数据可根据要求从通讯作者处获得。
的利益冲突
作者声明他们没有利益冲突。
致谢
该研究使用了由欧洲委员会通过瓦伦西亚地区欧洲区域发展基金(ERDF)业务计划(2014-2020年)资助的分析工具进行。Pablo Dualde感谢来自“科学部长Innovación”(西班牙)的“Ayudas para la contratación PTA”(PTA2018-016320-I)。
补充材料
补充资料中包含如下图和表:图SI-1。ddMS的工作流程3.用于AcquireX Deep Scan模式。图前谷。ddMS的工作流程3.用于AcquireX的IPE模式。图后溪。化合物发现工作流。图腕骨。质量控制化合物的logp和保留时间(Rt)。表也。CD工作流的不同节点的描述。表前谷。平均响应系数的计算。表后溪。 Experimental MS3.转换。(补充材料)
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