主题：【第十七届原创】顶空气相色谱-质谱联用法直接测定药品包装材料中59种VOC

顶空气相色谱-质谱联用法直接测定药品包装材料中59种挥发性有机物

张永梅豪

（重庆市计量质量检测研究院，重庆  401123）

摘要: 基于顶空气相色谱-质谱联用法对药品包装材料中的59种挥发性有机物(volatile organic compounds，VOC)进行检测。直接将药品包装材料剪碎混匀后，称取0.5 g药品包装材料于25 mL顶空瓶中，在顶空80℃条件下孵化30 min后，引入TG-624SilMS [ 60 m * 0.25 mm * 1.4 um] 石英毛细管柱中进行分离，选择性离子检测(Selected ion Monitor，SIM)模式检测，外标法定量。结果表明，59种VOC在各自的线性范围内相关系数良好，定量限为4 ~ 12 μg/kg。在低（4 μg/kg 或12 μg/kg）、中（40 μg/kg）、高（160 μg/kg）三个添加水平下，回收率为85.0% ~ 115.3%，相对标准偏差为0.43% ~ 6.3%。本方法适用于药品包装材料中59种VOC的测定。

关键词:气相色谱-质谱联用仪；挥发性有机物；药品包装材料；

Headspace gas chromatography-mass spectrometry was used for the direct determination of 59 volatile organic compounds in pharmaceutical packaging materials

ZHANG Yongmei

(Chongqing Academy of Metrology and Quality Inspection, Chongqing 401123)

Abstract: A total of 59 volatile organic compounds (VOCs) were detected in pharmaceutical packaging materials based on headspace gas chromatography-mass spectrometry. After directly cutting and mixing the pharmaceutical packaging materials, 0.5 g of pharmaceutical packaging materials were weighed in a 25 mL headspace bottle, incubated at headspace 80°C for 30 min, and then introduced into a TG-624SilMS [60 m * 0.25 mm * 1.4 um] quartz capillary column for separation, detected by Selected ion Monitor (SIM) mode, and quantified by external standard method. The results showed that the correlation coefficient of the 59 VOCs was good in their respective linear ranges, and the limit of quantification was 4 ~ 12 μg/kg. The recoveries were 85.0% ~ 115.3% and the relative standard deviation was 0.43% ~ 6.3% at the three addition levels of low (4 μg/kg or 12 μg/kg), medium (40 μg/kg) and high (160 μg/kg). This method is suitable for the determination of 59 VOCs in pharmaceutical packaging materials.

Keywords: Gas chromatography-mass spectrometry; Volatile organic compounds; Pharmaceutical packaging materials;

挥发性有机物（VOC）是空气中常见的一类有害物质，主要来源于工业生产、汽车尾气、家居装修等^[1]。挥发性有机物不仅对人体健康造成威胁，还会对环境产生不良影响^[2-5]。化学药品注射剂与塑料包装材料相容性研究技术指导原则^[6]指出，药品包装材料包括多种塑料材质，如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等。药品包装材料在生产和印刷过程中可能会残留挥发性有机物，这些溶剂可能会迁移到药物中，对人体健康造成潜在危害^[7]。因此进行药品包装材料中挥发性有机物的检测至关重要。

挥发性有机物（VOC）的分析通常采用顶空进样，结合气相色谱（GC）和气相色谱-质谱联用仪（GC/MS）进行分析^[8-15]。例如，郝德凤^[8]等将GC应用于水环境检测进行全面的分析；杨清^[9]、王璐^[10]I等建立吹扫捕集-GC/MS测定水质中挥发性有机物；欧阳文瑜^[11]等、李昊洋^[12]等基于固相微萃取结合GC/MS检测美甲产品、血液中的挥发性有机物；王旭东^[13]等建立GC/MS检测土壤中挥发性有机物；谭岸^[14]等结合电子鼻和GC/MS明确化橘红中关键香气成分；牛香^[15]等结合采用动态顶空套袋法采集和热脱附GC/MS分析6种园林植物挥发性有机物成分。这些方法均采用GC和GC/MS对园林、橘红、土壤、美甲产品、水分中的挥发性物质进行分析，对药品包装材料中挥发性有机物的研究鲜有报道。本研究基于顶空GC/MS直接对药品包装材料中的挥发性有机物进行检测，前处理简单，准确度和灵敏度高，挥发性有机物的检测在药品包装材料中的分析是一个重要的议题，特别是在确保药品安全性和有效性的背景下，可为药品包装材料的安全性提供方法参考。

1实验部分

1.1 仪器与试剂

QP-2020气相色谱-质谱联用仪（日本岛津公司）；移液枪：1 mL、10 μL、50 μL（德国Brand--Transferpette®）；螺旋顶空瓶：25 mL；Quintix224-1CN电子天平（德国赛多利斯公司）；剪刀；甲醇（色谱级，北京百灵威科技有限公司）；58种VOC混合标准溶液（浓度均为1000 mg/L）和环己酮（纯度99.7%）（均购于北京曼哈格生物科技有限公司）。

1.2 标准溶液的制备

称取10 mg（精确至0.0001 g）环己酮标准品于10 mL容量瓶中，甲醇溶解并定容至刻度，得到浓度为1000 mg/L的环己酮标准储备液。分别取1.0 mL浓度为1000 mg/L的环己酮标准储备液和浓度为1000 mg/L的58种VOC混合标准溶液于100 mL棕色容量瓶中，用甲醇定容至刻度，混匀，得到浓度为10 mg/L的59种VOC混合标准储备液I，用10 μL移液枪分别取0.20、0.60、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0、10 μL 59种VOC混合标准储备液I于25 mL螺旋顶空瓶中，得到59种VOC的质量均为2、6、10、20、40、60、80、100 ng的59种VOC的系列标准工作溶液。

1.3 样品前处理

用Quintix224-1CN电子天平称取质量不低于10 g的药品包装材料，选取含有颜料部分进行剪碎，混匀，然后称取质量为0.5 g的剪碎后的药品包装材料于25 mL螺旋顶空瓶中，密封，引入QP-2020气相色谱-质谱联用仪中上机测试。

1.4 仪器条件

1.4.1 色谱条件

色谱柱为TG-624SilMS [ 60 m * 0.25 mm * 1.4 um] 石英毛细管柱；孵化温度为80℃；孵化时间为30 min；进样口温度为250℃；升温程序为初始温度40℃，保持5 min，以8 ℃/min升温至90℃，保持4 min，以6 ℃/min升温至200℃，保持15 min；分流进样；分流比为5:1；载气为氦气（纯度≥99.999%）；恒流模式；流速为1.0 mL/min；进样体积为1000 μL；溶剂延迟时间为2 min。

1.4.2 质谱条件

表1 59种VOC的基本信息和参考离子

Table 1 Basic information and reference ions for 59 VOCs

2 结果与讨论

2.1进样器的选择

气相色谱常用的2种进样方式为液体进样和顶空进样，液体进样方式将样品溶解到合适的溶剂中，由于VOC通常易挥发、易分解，低于溶剂沸点和与溶剂沸点相识的物质容易受溶剂的干扰。顶空进样无溶剂的干扰、灵敏度高、样品处理简单、基质效应小、适合热不稳定化合物。综上，选择顶空进样的方式测定药品包装材料中的59种VOC。

2.2孵化温度的选择

样品中挥发性物质的释放与孵化温度有关，较高的孵化温度可以提高检测的灵敏度，缩短检测时间。但过高的孵化温度可能导致样品进入色谱柱前汽化不完全和分解，样品中过多的物质挥发出来，也增大了基质效应，所以选择合适孵化温度十分重要。实验考察了孵化温度为60、65、70、75、80、85、90℃共7种条件下对59种VOC灵敏度的影响。实验发现，当孵化温度为80℃时，57种VOC的响应最高，且峰形尖锐对称。所以，选择孵化温度为80℃对药品包装材料中的59种VOC进行检测。

2.3孵化时间的选择

孵化时间越长，样品平衡越充分，样品在检测过程中灵敏度越高，准确性和重复性越好，但是过长的孵化时间，可能导致样品中的某些成分发生分解，增加基质效应，且分析时间延长，工作效率降低。因此，在保证样品检测结果准确的前提下，尽可能缩短孵化时间。实验考察了孵化温度为15、20、25、30、35、40 min共6种条件下对59种VOC的影响。实验发现，当孵化时间为30 min时，59种VOC的响应最高，且有较好的准确性和重复性。最终，选择孵化时间为30 min对药品包装材料中59种VOC进行检测。

2.4色谱柱的选择

色谱柱直接关系到样品分析的效率和准确性，是气相色谱分析中的关键因素。实验考察了TG-624SilMS [ 60 m * 0.25 mm * 1.4 um]、TG-WAX MS [ 60 m * 0.25 mm * 1.4 um]、TG-17Sil MS [ 60 m * 0.25 mm * 1.4 um]、TG-5MS [ 60 m * 0.25 mm * 1.4 um]共4种石英毛细管柱对59种VOC的影响。结果发现，使用TG-WAX MS [ 60 m * 0.25 mm * 1.4 um]、TG-17Sil MS [ 60 m * 0.25 mm * 1.4 um]、TG-5MS [ 60 m * 0.25 mm * 1.4 um] 石英毛细管柱时，一部分化合物灵敏度低，具有相同离子对的化合物不能完全分离。使用TG-624SilMS [ 60 m * 0.25 mm * 1.4 um] 石英毛细管柱时，59种VOC均有较高的灵敏度，且含有相同离子对的化合物能够实现分离。综上，选择TG-624SilMS [ 60 m * 0.25 mm * 1.4 um] 石英毛细管柱分离药品包装材料中的59中VOC。

2.5 标准曲线和检出限

采用1.4节的仪器条件，分别对1.2节配制的系列标准工作溶液进行测试。以59种VOC的质量为横坐标（x, ng），定量离子峰面积为纵坐标（y）绘制标准曲线。在各自线性范围内，59种VOC的线性相关系数R均大于0.997。在药品包装材料空白基质中进行加标实验，以信噪比（S/N≥10）确定各目标物的定量限为4 ng/g~12 ng/g。结果如表2所示。

表2 59种VOC的线性和定量限

Table 2 Linearity and LOQ for 59 VOCs

2.6回收率和精密度

在药品包装材料空白基质中加入低（4.0 ng/g和12 ng/g）、中（40 ng/g）、高（160 ng/g）3个浓度水平的混合标准储备液，每个浓度水平平行实验6次，结果见表3。59种VOC的回收率为85.0% ~ 115.3%，相对标准偏差为0.43% ~ 6.3%。回收率和精密度能满足药品包装材料中59种VOC的检测要求。

表3 59种VOC的回收率和精密度（n=6）

Table 3 Recovery and precision of 59 VOCs (n=6)）