DIEhIAIR U. PFEILSTICKER jr : Best. monomerer Weichmacher aus Lebensmitteln 53

Zusammenfassung Die gesundheitHche Beurteilung eines Tabak-Zusatzstoffes effordert die Kenntnis seines eigenen toxikologischen Verhaltens und das seiner Schwelprodukte. Eine neu entwickelte Versuchsanordnung gestattet -- bei dem Rauchvorgang angens Bedingungen -- alle Zusatzstoffe zu verschwelen und die Schwelprodukte -- vor allem die cancerogen und cocancerogen verdi~chtigen -- nach Art und Menge zu bestimmen. Als ,Leitsubstanz" ffir die Cancerogenit~t client das 3,4-Benzpyren. Bei den Untersuchungen wurden bemerkenswerte Zusammenhi~nge zwischen Struktur, Kettenl~nge und Kondensationsgrad des Zusatzstoffes und Art und ~enge der Polycyclen im Schwelproduk~ beobachtet. Aul~er auf die primer durch Pyrolyse entstandenen Aromaten erstrecken sich die Untersuchungen auch auf die dutch Sekund~rreaktionen gebildeten ebenfalls cancerogen wirksamen :Nitrosamine und die Lactone.

Dr. E. KRSLSER, Wiss. Oberrat, Abt. Lebensmittelchemic im Bundesgesundheitsamt, Max v0n Pettenkofer-Institut, Berlin-Dahlem, Unter den Eichen 82/84, 1 Berlin 33, Postfach

Bestimmung des Ubergangs fremder Stoffe von Kunststoffgegenst~inden auf Lebensmittel I. Mitteilung

Untersuehungen zur Isolierung und gasehromatographisehen Bestimmung der monomeren, lipophilen Weiehmaeher aus Lebensmitteln

W. DIEMAIR und K. l~FEILSTICKER jr.

Aus dem Institut ffir Lebensmittelchemie der J. W. Goethe-Universit/~t und dem Stiidtischen Lebensmittehintersuchungsamt in Frankfurt a. M.

Eingegangen am 3. Mai 1965

Summary. Methods have been examined for the rapid isolation and concentration of monomeric ester plasticizers. The extraction with nitromethane as solvent and thin-layer chromatography on silica gel (Kieselgel G) with nitromethane at 50~ proved to be advantageous.

Einleitung Kunststoffe werden in zunehmendem Mate zur Verpackung, Umhfillung oder Behandlung yon Lebensmitteln eingesetzt. Ihre Verwendbarkeit h/ingt zu einem wesentliehen Tell yon der Art und 1Vfenge der nieder-

54 W. DI~MAm u. K. PFEILSTICKER jr. :

molekularen Bestandteile ab, die einerseits die anwendungstechnischen Eigensehaften, andererseits aber aueh die physiologischen Eigensehaften herbefffihren. Zu diesen ,,I{flfsstoffen" geh6ren die Weichmaeher, Sta- bilisatoren, Regler, Emulgatoren, Katalysatoren und Gleitmittel. Wghrend die Matrix der Polymeren allgemein auf Grund der Unl6slich- keit physiologiseh unwirksam ist, kennt man bei den niedermolekularen IIilfsstoffen Substanzen mit zum Tell erheblieher physiologischer Wirk- samkeit. Sehr h/iufig sind diese Bestandtefle nicht fest im Kunststoff verankert, sondern extrahierbar. Als Extrakt ionsmit tel kSnnen Lebens- mittelinhaltsstoffe wirken und einen Ubergang der ,,fremden Stoffe" auf das Lebensmittel herbeiffihren, w/~hrend gleichzeitig Anteile des Lebensmittels in den Kunststoff ,,einwandern". Der Gesetzgeber hat aus diesem Grund im neuen Lebensmittelgesetz (in der Fas- sung yore 21.12. 1958, w 4b Abs. 5) festgelegt, dab Kunsts~offe nur dann im Lebens- mittelverkehr eingesetzt werden diirfen, wenn lediglich gesundheitlich, geruchlich und geschmacklich unbedenkliche Anteile ,,fremder Stoffe ~176 auf das Lebensmittel iibergehen, sofern sie teehnisch unvermeidbar sind. Weun der Kuns~stoff Bestand- tell des Lebensmittels selbst wird (w 4a Abs.3 des Lebensmittelgesetzes), diirfen iiberhaupt keine fremden Stoffe iibergehen (,,mittelbarer Zusatz" fremder Stoffe).

Von besonderem Interesse f/ir den Analytiker sind die monomeren Weichmacher, da sie - - wenn vorhanden - - in relativ hoher Konzen- t rat ion ira Kunststoff vorliegen und in besonderem ~ a g die Neigung zur Wanderung zeigen. Weichmacher fiir die lipophilen Plaste sind lipophile organische Verbindungen. Ihr Ubergang auf das Lebensmittel stellt eine Diffusion durch die Phasengrenze dar. ])as AusmaB der Weiehmacherwanderung ist im wesentlichen eine Funktion des Lipid- gehaltes des Lebensmittels, wenn man yon den anderen Parametern, wie etwa dem Zerteilungsgrad des Lebensmittels oder dem Auflage- druck der beiden Materialien absieht. Durch die Wanderung eines Weiehmachers werden sehr h~ufig die anderen, weniger beweglichen Begleitstoffe mobilisiert und zum I~ber- gang veranlal3t. Man spricht yon der ,,Schleppwirkung" der Weich- macher. Eine t~eihe yon Arbeiten befagt~ sich mit dem Nachweis der Welch- reacher. Mit ttflfe der ])finnsehichtchromatographie trennen P~]~E- BOOM 9,10, BRAUN 1 sowie ])IEMAIR und GOCKEL 5 Mischungen der reinen Komponenten, BRAUN u. GEENEN 2 nach der Verseifung die S/~ure- komponente, B~AvN u. VO~ DOHRE 3 phenolische Komponenten in Weichmachern. Zur diinnschichtchromatographischen Trennung der ])i- carbons~uren geben KNAPP]~ u. PETERI s e i n e sehr geeignete Me- thode an. Auch die Gaschromatographie (GC) wird unter besonderen Vorkehrungen zum Nachweis und zur quanti tat iven Bestimmung dieser hochsiedenden Verbindungen herangezogen. CooK, ELGOOD, S~IAW u. SOLOMON 4 ver-

Bestimmung monomerer Weichmacher aus Lebensmitteln 55

wenden eine nur 23 cm lange Embacels/~ule mit 2 5 % Siliconfett als station~rer Phase und trennen isotherm bei 235~ und 110 ml/min tie. Auf diese Weise bestimmen die Autoren 5--10 ~ Dibutylphthalat und Dibenzylphthalat mit einer geproduzierbarkeit yon -4-2~ �9 Zrrr,AICA, LANDAULT U. GUIOCJ~ON 12 nehmen als Tr/iger Glaskugeln yon 125 bis 160te mit Sfliconkautschuk SE 30 als station~rer Phase zur Trennung reiner Weichmacher. Bei der Bestimmung der Weiehmacher in Lebensmittein ergeben sich neben den Problemen der I~ochtemperatur-GC besondere Schwierig- keiten. Einerseits liegen die Weichmacher nur in sehr geringen Konzen- trationen vor, andererseits sind sie mit groSen ~engen chemiseh nahe verwandter Verbindungen vergesellsehaftet. WA~D~L U. TENGLEtr 11 be- schreiben die Bestimmung in Lebensmitteln mit einem Fettgehalt bis zu 10~ . An einer 50 em langen S~ule mit 90/0 l~heoplex auf Kieselgur und einer Temperatur yon 185--186~ konnten sie durch direktes Ein- spritzen eines Extraktes bei einer Einspritzmenge yon 10--30 tel noch etwa 2 ppm Di/~thylphthalat nachweisen. Bei hSheren Fettgehalten mu$ zunehmend mit einer Versehmutzung des Einspri~zblockes und mit StSrungen durch Fettbegleitstoffe gereehnet werden. Schlief~lich sinkt die Nachweisempfindhchkeit mit wachsendem Fettgehalt, weil der Ex- t rakt nicht mehr hinreichend eingeengt werden kann. Demnach erscheint eine Isolierung der Weichmacher und damit eine Abtrennung und Anreicherung yon den Lebensmittelinhaltsstoffen bei fettreiehen Lebensmitteln unerl/tBlich. Untersuehungen zu diesem Pro- blem und eine gaschromatographische ~e thode werden im folgenden beschrieben.

Experimenteller Teil 1. Die Verteilung einiger Weichmacher zwischen zwei Phasen

Zur Isolierung der Weichmacher aus dem Lebensmittel wird gewShnlich mit Methylenehlorid im Soxhletapparat extrahiert. Dabei erfolgt eine Abtrennung der Feststoffe und hydrophilen Inhaltsbestandteile. Der Ext rak t enthalt die Lipide und Weiehmacher. Die ~Sgliehkeit der Trennung dieser beiden Stoffgruppen dureh Verteilung zwisehen zwei miteinander nicht misehbaren Phasen wurde zunachst untersucht. In Tab. 1 sind die Verteflungskoeffizienten ffir verschiedene Welch- reacher in den Systemen ,,Sehweinesehmalz-organisehes LSsungsmit- tel X " angegeben. Zur Bereehnung der Koeffizienten wurde das orga- nische LSsungsmittel immer als obere Phase aufgefal3t, unabh~ngig yon der Dichte. So zeigen Werte > 1, dab der Weichmacher zum grSBeren Teil in der LSsungsmittelphase vorliegt. Dieser Fall t r i t t in den ge- nannten Systemen bei allen Weiehmaehern mit po]aren Gruppen auf. Am giinstigsten ist Nitromethan als Extraktionsmitte].

56

Tabelle 1

W . DIEMAIR n . K . PFEILSTICKER jr. :

Verteilungskoeffizienten

Phasen

Methanol Schweine- schmalz

~ thanol Schweine-

schmalz

Nitro- methan

Schweine- schmalz

Acetoni~ril Schweine. schmalz

Palatinol AH Palatinol K

Palatinol Z

Citroflex Citrofol OII

Plastomo]l DOA

Dioctylphthalat Dibutylglykol-

lohthalat Didecylphthala~ Dinonylphthalat

Trikresylphosphat Tributylcitrat Acetyl-tri-(2-~thyl-

hexyl)-citra~ Dioctyladipat

0,30

1,17 0,18 0,25

1,11 1,29

0,26 0,27

0,29

1,32 0,21 0,25

0,74 0,32

0,25 0,32

0,26

2,88 0,20 0,23

1,59 3,27

0,25 0,25

0,36

1,75 0,17 0,26 0,31 1,45 1,61

0,32 0,29

Tabelle 2.,,LSslichkeiten"* verschiedener Pette in verschiedenen L6sungsmitteln b el 20 ~ C

Methanol :~thanol ~ i t romcthan Acetonitril g/l g/l g/1 g/1

Schweinesehmalz Rinderschma]z Margarine Sonnenblumen51 Wurstfe~t

4,43 15,88 16,78 11,74 11,23

7,63 8,72

11,65 9,27

19,24

3,31 1,61 3,49 2,15 5,80

5,44 2,84 4,41 4,93 6,98

Die Versuchsbedingungen. 5 g Fett ~ 5,55 ml; 10 ml organische Phase; 500 mg Weiehmaeher (WM). In einen 50 ml Erlenmeyer-Kolben wurden 500 mg WM, damn 5 g Sehweinesehmalz eingewogen, das Fett geschmolzen, gemischt und dann 10 ml L5sungsmitte] zugesetzt. Durch mehrmaliges Umschwenken und Stehenlassen (nStigenfalls unter Erw~rmen) wurde das Gleichgewich~ eingestellt. ])ann Ab- kfihlen und Erstarrenlassen des Fettes, Dekantieren fiber ein Hartfilter, Naeh- waschen mit sehr wenig L5sungsmittel, Abdampfen und Auswiegen des Rfick- standes im organisehen LSsungsmittel. Dureh Bestimmung der LSslichkeit des Fettes unter den angegebenen Bedingungen wurde das WM-Reingewicht ermit~elt. In Tab. 2 sind die, ,LSslichkeiten"* verschiedener Fette bei 20~ in den verwendeten LSsungsmitteln angegeben. In Nitromethan ist die LSslich- keit durehweg betr~ehtlich kleiner, obwohl umgekehrt dig LSsliehkeit fast aller Weichmaeher grS~er oder gleiehgrol~ ist wie die in den anderen LSsungsmitteln. Die Fet tphase wurde bewuSt ohne LSsungsmittel angesetzt. Wie Vor- versuche zeigten, sind die Verteflungskoeffizienten z .B . im System Pentan-Nitromethan nieht signifikant grSl~er als im System Schweine- schmalz-Nitromethan (0,32 bzw. 0,23). Da dig absolute ~enge des Welch-

* Bestimmb nach den Versuchsbedingungen zur ]~rmittlung des Verteilungskoeffi- zienten. Relativ-Werte.

Bestimmung monomerer Weichmacher aus Lebensmitteln 57

reachers in einer Phase nicht yon dem Verteflungskoeffizienten selbst, sondern yon der Verteilungszahl, also auBerdem noch yon dem Vo- lumenverh~ltnis der beiden Phasen abhi~ngt, muB die Ausbeute des Weichmachers - - bei gleichem Verteflungskoeffizienten - - um so gfinstiger sein, je kleiner das Volumen der , ,Fet tphase" ist. Die Verteilnngskoeffizienten sind erwartungsgem~l~ konzentra- tionsabh~ngig. In Abb. 1 sind die Verhgltnisse des Systems Di- butylglykolphthalat-Nitrome- than-Schweineschmalz fiir die oben angeffihrten Versuchsbe- dingungen aufgezeichnet. Der Verteflungskoeffizient fs mi t der Konzentrat ion stark ab.

b I

0 200 //00

Abb. i. Konzentrationsabh~ngigkeit des u teilungskoeffizienten k ira System Dibutyl- glykolphthalat-l~itromethan-Sehweinesehraalz. (Bedingungen siehe Text)

j.___+---

[ Goo 8oo /ooomgW~'

U m zu zeigen, dal] bei den h6heren Verteilungskoeffizienten der Tab. 1 wenige Aussehiittelungen zur quanti tat iven Extrakt ion aueh kleiner Mengen des Weiehmaehers mit Nit romethan ausreiehen, wurde folgen- der Versuch gemacht:

100/~g Tributylcitrat wurden in 5 g Schweineschmalz gel6st, 4real mit je 10 ml Nitromethan ausgeschiittelt (siehe genaue Arbeitsweise S. 56), der Extrakt ein- geengt, diinnschichtchromatographisch gereinigt (siehe unten) und dann gas- chromatographisch nach der S. 63 angegebenen Vorschrift unter Verwendung yon t00 #g Di~thylphthalat a]s innerem Standard (AnalysenlSsung: 1 ml Endvolumen) analysiert. Das Ergebnis ist in Tab. 3 zusammengestellt:

Tabel]e 3. Ergebnis einer 4/ach-Ausschiittelung yon 100 ttg T B C mit Nitromethan aus 5 g Schweineschmalz

* Q _

Vorgegeben Quotient Q * Gefunden

1O0 #g TBC 1O0 #g TBC

MeBwert TBC

Me~wert DAP "

1,14 1,39

81,5/~g TBC 99,5 ~g TBC

I m Mittel wurden demnach 90,50/0 des eingesetzten Weichmachers wiedergefunden. Das entspricht ungefiihr dem theoretisch zu erwartenden Wert, wenn man die Konzentrationsabh/~ngigkeit des u koeffizienten beriieksichtigt. Bei der praktischen Analyse wird man ent- weder 6 Ausschfittelungsschritte vornehmen oder gleieh zu Beginn der Analyse einen Weichmacher mit/~hnlichem Verteilungskoeffizienten als inneren Standard zusetzen.

58 W . DIEMAIR U. K . PFEILSTICKER jr . :

Bei kleinen Verteilungskoeffizienten muB zwangsl~ufig apparativ extra- hiert werden. Dabei gehen mit zunehmender Zahl n an Verteflungs- sehritten steigende Mengen Fettsubstanz in den Extrakt fiber. In Abb. 2 sind die Verhgltnisse graphiseh dargestellt. Die dureh Kreise markierte Kurve (linke Ordinate) zeigt den Ubergang der Fettsubstanzen in den Extrakt in AbMngigkeit yon der Zahl n der Verteilungssehritte, die dutch Punkte marlderte Kurve entspreehend die II Ausbeute an Weiehmaeher in Abh/~ngigkeit yon der Zahl n der Verteilungssehritte (reehte Ordinate). Der

I000 ~ , , , "~

8O0

COO . ._.- .-<

f

J ! [ I

0 # $ f2 f#

Abb. 2. Soxhlet-Extraktion. (Erl~uterung siehe Text)

100 %

80

~0

!

i zo

20 n 2r i Abb. 3. Gaschromatogramm yon je 1 mg DAP und TBC im Nitromethan- extrakt yon Schweineschmalz

8 # r 2 rain

Index 1 bedeutet: 500 mg Dinonylphthalat, LSsungsmittel Nitrome- than, 5 g Schweineschmalz ; der Index 2 : 500 mg Dinonylphthalat, L6sungsmittel Acetonitril, 5 g Sehweinesehmalz. Der Anreieherungs- faktor ] i s t im Fall 1 ffir n = 10 und Endvolumen = l0 ml:

C~ = Konz. WM in der c .eL 5. 9000

] -- CA f �9 C~ 1- 4,15 -- 10000; L6sungsmittelphase e l = Konz. WM in der

4 7 , 6 . 791 - - 150. Fettphase Im Fall 2 gilt : ] = 4,54.57 -- CB = Konz. Sehweinesehmalz

Die Werte gelten ffir die Soxhlet-Extraktion, wobei im Fall Nitromethan unter etwa 20Torr extrahiert wurde wegen des relativ hohen Siedepunktes

dieses L6sungsmittels. Bei der Extraktion yon Sehweineschmalz mit Nitromethan kann der Extrak$ dann direkt gasehromatographiseh analysiert werden, wenn 1 ml 0,8 mg Tributyleitrat, ein Lebensmittel mit einem Fettgehalt yon

Bestimmung monomerer Weichmacher aus Lebensmitteln 59

50% also etwa 80 ppm Weichmaeher enth~lt. Bei fettreichen Lebens- mitteln mit hohem Aromagehalt und bei geringeren Weichmaeher- konzentrationen treten im Gaschromatogramm des Nitromethanextrak- tes zunehmend stSrende Spitzen auf. Abb. 3 zeigt als Beispiel dazu das Gaschromatogramm yon 20 ppm Di~thylphthaht und 20 ppm Tributyl- citrat in Schweineschmalz, die mit Nitromethan (siche oben) extrahiert worden waren. Das Endvolumen des Extraktes betr~gt i ml, Ausgangs- menge waren 5 g Fett, Einspritzmenge 10 #l. DXP ist noch einwandfrei bestimmbar, w~hrend TBC in einem Gebiet stSrender Spitzen untergeht. Der Nitromethanextrakt mul~ in solchen F~tllen gereinigt werden. Bei den stSrenden Substanzen handclt es sich um hShere Aldehyde und freie Fetts~uren, die durch eine Ausschfittelung mit NaHSOs und mit 0,1 n Natronlauge z.T. heseitigt werden kSnnen. Untersuehungen dar- fiber sind noch im Gange. Eine andere MSgliehkeit der Isolierung der Wcichmacher ist die D~inn- schiehtehromatographie, die zun~ehst wegen ihrer Einfaehheit ein- gesetzt wurde.

2. Die Di~nnschichtchromatographie als Hil/smittel zur Isollerung der Weichmacher

Als Fliel~mi%el wurden geprfift: Pentan, Cyclohexan, Decalin, Cyclo- hexanon, Benzol, Methylenchlorid, Xthanol und Xthanol-Wasser- Misehungen, Methanol und Methanol-Wasser-Mischungen, Cyelohexan- Methanol-Wasser-Misehungen und Nitromethan. Tr~ger war zun~chst Kieselgel G (ffir die Diinnschichtchromatographie der Fa. Merck), akti- vicrt bei 105~ 30 rain lang (Aktiviti~tsstufe I I - - I I I naeh BnocK~A~ U. SCHODDER). Mit Ausnahme yon Nitromethan (und Xthanol-Wasser, 90:10) genfigte keines der Flie~mittel unserer Forderung, die in Tab. 1 angeffihrten Weichmacher als Stoffgruppe vom Fettkomplex eindeutig abzutrennen. Mit Hilfe yon Nitromethan als FlieI~mittel ergeben sich dagcgen die in den Abb.4 und 5 gezeiehneten Diinnsehiehtchromato- gramme. Es handelt sich wegen der SchwerlSslichkeit der Glyceride in Nitro- methan nicht um einen einheitlichen chromatographisehen Vorgang. Man kann den Bereich, auf dem das Fett aufgetragen ist, als mit Fett impr~gniert ansehen und hier eine Verteilung der Weichmacher (und ~hnlicher Substanzen, die in Nitromethan gut 15slich sind) zwisehen Fett als der stationiiren Phase und Nitromethan als der mobflen Phase annehmen. Wesentlich ist dabei, dal~ die station~re Phase fliissig und nicht zu viseos ist, damit ein Stoffaustausch geniigend raseh stattfindet. Deshalb wird die chromatographisehe Trennung bei 50~ durchgefiihrt, indem man die Trennkammer in den Brutsehrank stellt.

60 W. DIEMAIK n. K. PFEILSTICKER jr. :

E i n e q u a n t i t a t i v e A b t r e n n u n g seh r k l e i n e r W e i e h m a c h e r m e n g e n i m

p r ~ p a r a t i v e n M a B s t a b ( S e h i o h t d i c k e 1 r a m ) mul3 d u t c h ~ I e h r f a c h o h r o -

m a t o g r a p h i e h e r b e i g e f i i h r t w e r d e n . Z u r Z u r i i c k h a l t u n g f re i e r F e t t s ~ u r e n

o g o J

I 2 3 4' ~-

Abb. 4. Dtinnschichtchromatogramm yon Dinonylphthalat (1), Tributyloitrat (2), der Mischung yon 1 und 2 (3), reinem Schweineschmalz (4) und der ~ischung yon 1 q- 2 q- 4 (5). Fliegmittel: Nitromethan; Tr~tger: Kieselgel G, 0,2 ram, Aktiv.-Stufe II--III; Temperatur: 50~

o o s 0

l 2 3 q 5 Abb. 5. Dfinnschichtchromatogramm yon 1, 2, 3, 4 und 5, Bezeichnung wie in Abb. 4; 2fache Chromatographie; Trager: Kieselgel G mit 5% Soda. 5 mit grol~em Uberschuf3 an Schweineschmalz

w i r d die S c h i c h t m i t

5~ S o d a h e r g e s t e l l t ( A b b . 5 ) .

Zur dtinnsehieht ohromato - graphischen Reinigung des Ni t romethanext raktes der Soxhletextrakt ion wird dieser Ex t r ak t schonend ein- gedampft (ca. 1 5 - 2 0 Torr) und mi t so vim Methylen- chlorid aufgenommen, dal~ die LOsung etwa 10% ig an Fe t t subs tanz ist. Mit dieser LSsung wird eine Diinn- s ehichtplat te (1 mm S chicht - dieke) an der Startlinie band- fOrmig tiber die ganze Pla t tenbre i te impr/~gniert. (An jeder Seite mu$ eine 2 em breite Zone yore R a n d der P la t te her yon der Schicht befreit werden, da bier das FlieBmittel die impr~gnierte Schieht um- wandern wiirde.) l~aeh min- destens 2faeher Chromato- graphie mi t RTitromethan bei 50~ wird das Ergeb- his der Trennung unter der UV-Lampe 'igepriift. (Der Tr~ger enth~l t immer 50/o LeuehtstoffZ der Fa. BASF.) Bei einwandfreier Trennung sind die Weiehmacher in einem scharfen Band in der F ron t vereinigt. Diese Zone wird markiert , mi t dem Spatel abgetragen und ka l t mi t ~e thylenchlor id ext ra- hiert. Abb. 6 zeigt ein Gas- chromatogramm der Bedin- gungen yon Abb.3. Tribu- ty le i t ra t ist je tz t e inwand-

frei best immbar. Di~thylphtha la t mul~ Ms innerer S tandard verwendet werden, da die Eluierung yon der P la t t e mi t ka l tem Methylenchlorid nicht quant i ta t iv ist , ] )urch diese KMteluierung wird aber erreicht, daf~ st6rende Substanzen n i c h t zur Geltung kommen.

Bes~immung monomerer Weichmacher aus Lebensmitteln 61

Die Soxhlet-Extraktion kann durch diese dfinnschichtchromatographische Tren- nung ersetzt werden. 100 mg Schweineschmalz mit 10/~g TBC (entsprechend 100 ppm TBC) wurden chromatographiert, kalt mit CH~Cl~ extrahiert, mit DAP (10#g) als innerem Standard versetzt und der Gaschromatographie zugeffihrt (10#l, Empfindlichkeitsstufe 1, Endvolumen des Extraktes 1 ml). Das Gaschro- matogramm ist in Abb. 7 gezeigt. Beide Weichmacher sind noch nachweisbar und halbquantitativ bestimmbar.

3. Die gaschromatographische Bestimmung der Weichmacher Bei der gaschromatographischen Trennung hochsiedender Verbindun- gen sind einige Schwierigkeiten zu fiberwinden. Die station~re Phase

[ [ 16

I I I r I i I/I 12 10 6' 4< 2

Abb. 6

rain rain I I I I I

1210B 6 ~ 2

Abb. 7

~P

ATBg

OOP 05P TKP

J l 1 I ~ l J I# 1// 12 10 6' I/ 2

Abb. 8

rain

Abb. 6. Gaschromatogramm yon je 1/~g D-~P und TBC, Ni t romethanextrakt d(innschichtehromato- graphiseh gereinigt (siehe Text)

Abb. 7. Gaschromatogramm yon jeweils 0,1/~g D ~ P und TBC. Anreieherung und Isoiierung durch D~innschichtehromatographie

Abb. 8. Gaschromatogramm yon je 8/~g D.~P, DOP, ATBC, DNP und TKP; 5 ~l, Em!ofindlich- keitsstufe 4; Bedingungen'wie unten

hat einen mel]baren Damp/druck, der sich mit steigender S~ulentempera- fur exponentiell erhSht und der besonders bei hoher Verst~rkung des Melt- signals, also bei der Spurenanalyse der Weichmacher, zur Geltung kommt. ~r wird bestrebt sein, die Arbeitstemperatur niedrig zu halten. ])ann aller- dings wandern die schwerfl/ichtigen Substanzen nur sehr ]angsam, die Analysendauer ist hoch und bei isothermer Arbeitsweise sind die aus- tretenden gaschromatographischen Spitzen (peaks) flache Bergriicken.

62 W. DIEMAIR U. K. PFEILSTICKEI~ jr. :

Znr ~Tberwindung dieser Schwierigkeiten wird die Lange der Trennsaule stark reduziert (siehe4). I)amit sinkt allerdings die Trennleistung der Sau]e. Isothermes Arbeiten ist bei kurzen Saulen nicht angebracht, wohl aber die Methode der Temperaturprogrammie- rung nach GI~IFFITHS, JAMES U. PHILLIPS 6. Dabei wird die Temperatur der S/iule nach einem vorgegebenen Programm wahrend der chromato- graphischen Analyse laufend gesteigert. Auf Grund der logarithmisehen Temperaturabh/ingigkeit des Dampfdrucks einer Substanz wandert ]ede Komponente merklich erst ab einer bestimmten Temperatur der S/iule, w/ihrend sie unterhalb dieser Temperatur nur geringe Strecken zurfick- legt. I)iese Anordnung bedeutet gesteigerte Trennleistung der kurzen S/iule. Aul]erdem werden die GC-Spitzen mit zunehmender Retentions- zeit nieht breiter. Sie zeigen vielmehr eine konstante IIalbwertsbreite, und damit ist jede Komponente unabh/ingig vonder Retentionszeit mit gleieher Empfindliehkeit meftbar.

])as Abdampfen der stationaren Phase kann weiterhin noeh dadurch eingeschr/inkt werden, dal3 man nach ttlSHTA, MESSEBLY u . I :~ESCHKE 7

nur sehr wenig station/ire Phase (unter 1 ~ ) verwendet. Dann ist das Verteflungsgleichgewieht raseh erreicht und die Substanz wandert bei wesentlieh niedrigeren Temperaturen. Allerdings ist die Beladungs- kapazit/it der S/iule stark herabgesetzt und ein empfindlieher Detektor notwendig. AuI~erdem mul~ mSgliehst inaktiver Tr/iger verwendet werden, da die station/ire Phase zur Blockierung der aktiven Zentren iiblieher Tragermaterialien nieht ausreicht.

Bei der Ausarbeitung unserer Arbeitsvorschri]t werden die angegebenen Gesiehtspunkte berticksichtigt. Die Bedingungen sind unten angegeben. Abb.8 zeigt das Chromatogramm von ie etwa 8#g Di/ithylphthalat (Ds Di(-2-Xthyl-hexyl-)phthalat (I)OP), Aeetyltributylcitrat, Dino- nylphthalat und Trikresylphosphat (eingespritzte Menge 5#1, Empfind- lichkeitsstufe 4). Es kSnnen so Weiehmaeher bis zu einem Siedepunkt yon etwa 500~ bestimmt werden.

Die verwendete Eichkurve ist bei einer StrSmungsgesehwindigkeit von 40 ml tle/min zum FID linear und geht durch den Nullpunkt. I)as letztgenannte ist bei hSheren StrSmungsgeschwindigkeiten nieht mehr der Fall (60 ml He/min). Die Fls unter den Spitzen werden mit ttflfe des I)igital-Integrators I)I 5 M der Fa. Fischer gemessen. Da bei hohen Empfindlichkeiten keine lineare Null-Linie erhalten wird, elimi- nierten wir die F1/iche, die der verdampfenden station/iren Phase w/ihrend der Messung der Analysensubstanz entspricht dadureh, dal3 bei gegebener Vorschubgeschwindigkeit des Sehreibers diese Fl~tehe unter entspreehen- der Regulierung des Mel3potentiometers und z/ihlendem Integrator nach- gefahren wurde. I)ureh Subtraktion dieses Z~hlwertes von dem bei der

Bestimmung monomerer Weichmacher aus Lebensmitteln 63

Messung e r h a l t e n e n e rg ib t s ich de r re ine MeBwer t m i t e i nem F e h l e r

y o n e tw~ ~ 50/0.

Die gaschromatographischen Bedingunge,n Apparat: Perkin-Elmer-Fraktometer F 6; SEule: 30 em Stab_l, U-Form, 6,35 mm AuBendurchmesser; Triiger: Chromosorb R, 50--60 mesh der Fa. Merck; St~tionEre Phase: 3~ Silopren R der Fa. Bayer; S~ulenvorbehandlung: Von 20~ auf 300~ mit 1,25~ aufheizen, 12 Std auf 300 ~ C belassen, dann 48 Std bei 350 ~ C konditionieren ; TrEgergas: Helium, 120 ml/min bei 160~ Str6mungsteilung: 1:2, d. h. 40 ml/min zum Detektor, der Rest zum Ausgang; Detektor: Flammenionisationsdetektor mit 0,8 kg/cm ~ H~ und 1,5 kg/cm ~ N~ + 02; Druck vor der S~ule: 1,5 kg/eme; Einspritzbloek-Temper~tur: 350~ FID-Zuleitung: 400~ WLD-Zuleitung: 400~ Temperaturprogramm Anfangstemperatur: 160 ~ C; Programm: 10 ~ C/rain yon Anfang an, linear; Schreiber: 0,5 em/min Vorschub MeBstufen (Empfindlichkeit) : 1-- 8.

Zusammenfassung Es w e r d e n U n t e r s u c h u n g e n besch r i eben , de r en Ziel die r a sche I s o l i e r u n g

u n d A n r e i c h e r u n g de r m o n o m e r e n E s t e r w e i c h m a c h e r ist . V o r t e i l h a f t

e r s c h e i n t die V e r w e n d u n g y o n N i t r o m e t h a n als L 6 s u n g s m i t t e l z u r E x -

t r a k t i o n u n d die D f i n n s c h i c h t c h r o m a t o g r a p h i e a u f Kiese lge l G m i t

N i t r o m e t h a n als F l i e B m i t t e l be i 50 ~ C.

Wir danken Frl. C. v. STOSC~ ffir ihre zuverli~ssige ~Iitarbeit.

L i t e r a t u r

1 B~Au~, D. : Kunststoffe 52, 2 (1962) ; vgl. diese Z. 191, 308 (1962). -- 2 B~Av~-,D., and It . G]~ENE~: J. Chromatogr. (Amsterdam) 7, 56 (1962); vgl. diese Z. 192, 317 (1963). -- a B~Av~, D., u. G. V O ~ D O ] ~ E : diese Z. 207, 26 (1965). -- 4 CooK, C.D., E. J. ELGOOD, G. C. Sinew, and D. H. SoLomon: Analyt. Chemistry 34, 1177 (1962); vg]. diese Z. 102, 230 (1964). -- 5 DIE~A[~, W., u. J . GSCKEL: Diss., Univ. Frankfurt a.M. 1962. -- 6 G~IFFIT~s,J., D . J ~ s , and C. P~mL~es: Analyst 77, 897 (1952); vgl. diese Z. 242, 448 (1954). -- 7 HIS]tTA, C., J . P. MESS~RLY, and R. F. RESC~KE: Analyt. Chemistry 32, 1730 (1960); vgl. diese Z. 187, 278 (1962). - - s K~AeP~, E., u. D. P E T ~ I : diese Z. 188, 184, 352 (1962); 190, 380 (1962). -- 9 P~E~EBOO~, J. W. C.: Chem. ~Veekbl. 57, 625 (1961); vgl. diese Z. 193, 388 (1963). - - lo PEEm~OO~, J . W. C.: J. Chromatogr. (Amsterdam) 4, 323 (1960); vgl. diese Z. 183, 147 (1961). -- n W~DnL, M., u. H. T E ~ r Dtsch. Lebensmittel-Rdsch. 59, 326 (1963) ; vg]. diese Z. 207,231 (1965). -- TM Z u ~ c ~ , J. , C. LANDAULT et G. GuIOCHO~': Bull. Soc. chim. France 1962, 1294 (t962); vgl. diese Z. 208, 448 (1964).

Prof. Dr. Dr. W. D~E~I~, Universit~ts-Institut ffir Lebensmittelchemie, 6 Frankfurt raM., Georg Voigt-Str. 16

Dr. K. PFEILSTICKER jr., Univ.-I. f. LS~Ch, St~dt. Chemierat z. A., 6 Frankfurt a.M., Georg Voigt-Str. 16