利用直接样品分析时间飞行质谱仪分析可生物降解聚合物中 的添加剂

1 简介可生物降解的聚合物越来越多的被用来代替传统市售聚合物，因为该类聚合物提供了一种额外的生命结束途径。可生物降解的聚合物能够由可再生的原料制成，如淀粉、壳多糖和纤维素，也可由原料制成，如对苯二甲酸-己二酸-1,4-丁二醇三元共聚酯。添加剂被加入到可生物降解的聚合物中，主要是为了提高了聚合物的性能，如韧性、柔软性，或者阻隔性能，由于添加剂的加入，聚合物的功能得到增强。这些添加剂会渗透到与其接触的产品中，如食品。本项研究的目的是使用大气压离子化质谱仪快速的鉴定不同种类可生物降解聚合物中的多种添加剂

2 实验条件本研究使用PerkinElmer的直接样品分析源（DSATM）作为探针，安装在PerkinElmer时间飞行（TOF）AxIONTM2质谱仪上。使用DSA控制软件对质谱图进行采集。样品分析：片状的聚合物放在DSA源内，并将其直接放置在质谱入口处5S。生物塑料样品分析包括市售基于聚乳酸（PLLA）的沙拉容器样品，含有2%二丁甲苯酚（BHT）的PLLA样品，含有0.95%α维他命E的PLLA样品及对含有0.5%BHT的苯二甲酸-己二酸-1,4-丁二醇三元共聚酯样品。质谱条件：样品采用阳离子模式进行分析，质量采集范围是m/z60-560。在每个样品运行之前分析校准溶液，且每个样品分析时均采用内标物质

3 结果利用DSA对市售基于聚乳酸的沙拉容器进行分析，检测质谱图（图1）显示含有乳酸聚合物的碎片离子，利用精确质量信息鉴定其余的离子，并借助珀金埃尔默PerkinElmerAxION EC IDTM软件进行元素组成的匹配分析。如m/z为338.3424的离子（图1）被鉴定为芥酸酰胺（图2）。芥酸酰胺通常被用作塑料薄膜的光滑剂、防雾剂或者润滑剂。除此之外，还检测到领苯二甲酸酯（邻苯二甲酸二异辛酯，DEHP），（数据中没有显示）

图2 借助于AxION EC ID 软件，利用精确质量信息和同位素分布比鉴定m/z338.3424化合物的元素组成为C22H43NO。该软件根据精确质量和同位素分布比，并利用PubChem数据库进行检索。该软件还可提供未知化合物一种给定元素组成的可能结构列表，其中一种结构是芥酸酰胺，该化合物是一种常用的塑料添加剂。

对含有浓度2%的BHT作为添加剂的PLLA塑料进行分析，BHT主要的Ｍ＋离子质谱图见图3所示。BHT的其它碎片离子在谱图中也有显示（BHT的精确质量与测定的碎片离子质量误差<5%）。除BHT之外，还检测到与芥酸酰胺主要离子精确质量一致的离子

对含有α-维他命E为添加剂的PLLA生物聚合物进行分析，主要的[M+H]+峰与作为抗氧化剂的α-维他命E一致（图4）。此外，还观测到芥酸酰胺的特征棒图，此为该生物聚合物的一种污染物或者添加剂。利用DSA源分析一种名为Ecoflex®的非生物聚合物样品，该聚合物中含有炭黑和添加剂BHT。Ecoflex是一种苯二甲酸-己二酸-1,4-丁二醇三元共聚酯。分析结果谱图（图5）显示，含有BHT，同时还含有己二酸，聚合物的一种降解产物。AxION EC ID 软件被用来鉴定未知m/z201.1126化合物的元素组成和可能的结构。该软件预测的元素组成，获得最高得分是C10H16O4，进一步的工作是需要确定该化合物的结构。

4 结论1.将一小片聚合物材料暴露于大气压离子化的DSA源几秒钟，就可快速鉴定生物聚合物中已知的各种添加剂，从而避免了复杂、耗时的提取程序。2.生物聚合物中的未知化合物的分析，可采用AxION ECID 软件，通过精确质量和同位素信息进行鉴定，AxIONEC ID 软件是一款强有力的数据库搜素工具