HPLC法測定食品接觸材料中BPA遷移量的不確定度評定

李燦明，柏建國

（奧瑞金包裝股份有限公司，北京101407）

HPLC法測定食品接觸材料中BPA遷移量的不確定度評定

李燦明，柏建國

（奧瑞金包裝股份有限公司，北京101407）

參考GB/T 23296.16-2009《食品接觸材料高分子材料食品模擬物中2，2-二（4-羥基苯基）丙烷（雙酚A）的測定高效液相色譜法》測定食品接觸材料（金屬空罐）的雙酚A遷移量。通過分析測定過程中的各種不確定度來源，計算各不確定度分量，得出金屬空罐的雙酚A遷移量為0.005 53 mg/dm2，擴展不確定度為0.000 38 mg/dm2。比較各不確定度分量大小可知，高效液相色譜法測定食品接觸金屬空罐雙酚A遷移量的不確定度主要來自雙酚A標品的純度和標準曲線的擬合。

高效液相色譜；食品接觸材料；雙酚A；不確定度

雙酚A是一種重要的食品接觸材料添加劑，主要用于生產環氧樹脂和聚碳酸酯，廣泛應用于金屬涂層類、塑料類和需要粘合劑的復合包裝類等食品接觸材料。該類食品接觸材料中殘留或分解產生的雙酚A單體與食品接觸時有可能遷移至食品中[1-3]。雙酚A具有一定的毒性，大鼠經口半數致死量（Lethal Dose 50%，LD50）為 3 250 mg/kg，吸入暴露 LD50為 0.02%，小鼠經口LD50為2 400 mg/kg，而且其對機體生殖系統、胚胎發育、免疫系統、神經系統等均具有一定的影響[4-5]。基于風險評估，GB 9685-2016《食品安全國家標準食品接觸材料及制品用添加劑使用標準》中規定了食品接觸材料中雙酚A的遷移限量為0.6 mg/kg[6]。

測量不確定度是表征賦予被測量值分散性的非負參數[7]。不確定度的來源有很多，取樣、樣品處理、結果計算等一切測量過程都會產生不確定度。本試驗以GB/T 23296.16-2009《食品接觸材料高分子材料食品模擬物中2，2-二（4-羥基苯基）丙烷（雙酚A）的測定高效液相色譜法》為參考方法[8]，對食品接觸材料中雙酚A遷移量進行測定，并依據JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》對該測量過程進行不確定度分析和評定，以期找出影響不確定度的主要因素，為實驗室進一步提高檢測結果的可靠性和準確性提供技術依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料

雙酚A標準品：純度為99.6%，美國Accustandard公司生產；試驗用食品接觸材料：691#酸性飲料空罐。

1.1.2 儀器

液相色譜（附FLD檢測器）：Agilent 1290 Infinity；AL204型電子天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；感量0.000 1 g；罐體高度檢測儀：嘉儀儀器（香港）有限公司，分辨力0.01 mm；電子數顯卡尺：哈爾濱量具刃具集團有限責任公司，分辨力0.01 mm。

1.2 方法

本試驗參考相關國家標準[8]，對食品接觸材料中雙酚A遷移量進行測定。

1.2.1 標準貯備液的配制

準確稱取雙酚A標準品50.0 mg（精確至0.1 mg），置于50 mL容量瓶中，用甲醇定容，即為1 000 mg/L標準貯備液。

1.2.2 標準曲線

1.2.2.1 標準中間液的配制

取1 mL標準貯備液于1 000 mL容量瓶中，用甲醇定容，即為1 mg/L標準中間液。

1.2.2.2 系列標準工作液配制

分別準確量取 0.0、2.0、4.0、6.0、8.0、10 mL 標準中間液于6個100 mL容量瓶中，用3%乙酸溶液定容，混合均勻，得到雙酚A溶度分別為0.00、20.0、40.0、60.0、80.0、100 μg/L 的標準工作液。

1.2.2.3 繪制標準曲線

將系列標準工作液進樣檢測，以峰面積-濃度作圖，得到標準曲線回歸方程。

1.2.3 樣品處理

1.2.3.1 模擬試驗

從一批樣品中隨機抽取兩個樣品，用電子數顯卡尺測量其內徑，記為d1、d2。用超純水清洗樣品內壁，然后分別加入250 mL食品模擬液（3%乙酸溶液），用罐體高度檢測儀測量其液面高度，記為h1、h2。將樣品封蓋后放入滅菌鍋中，100℃處理30 min。

1.2.3.2 試樣測試

將保溫后的樣品迅速冷卻至室溫，開蓋量取食品模擬物樣品（3%乙酸溶液）1 mL，通過0.2 μm濾膜過濾后供液相色譜進樣。

1.2.4 色譜條件

色譜柱：Eclipse Plus C18柱，2.1×50 mm，1.8 μm；流動相：甲醇+水=60+40（體積比）；流速：0.2 mL/min；進樣量：1 μL；柱溫箱溫度：30 ℃；熒光檢測器：激發波長235 nm，發射波長312 nm。

1.2.5 測定

式中：Y為雙酚A特定遷移量，mg/dm2；C為從標準曲線上查出的進樣溶液中雙酚A的濃度，mg/L；V為模擬液的體積，mL；S為模擬液與測試材料接觸面積，cm2；h為模擬液在罐體中的高度，cm；d為罐體內徑，cm。

1.2.6 試驗測定結果

試驗過程中相關參數的測定結果見表1。

表1 試驗測定結果Table 1 Experimental determination results

2 不確定度的來源

測定過程中不確定度主要來源：（1）測試樣品特定遷移量的不準確uM（Y），包括測試樣品模擬液濃度的不準確、模擬試驗中模擬液用量的不準確和模擬試驗中模擬液與罐體接觸面積的不準確；（2）樣品代表性不夠引起的不確定度，即通過樣本估計總體引入的不確定度u（估計）；（3）結果修約引起的不確定度u（修約）。不確定度分量匯總表如表2所示。根據以上分析，結合1.2.5的測定公式，可知：

3 不確定度的評定

3.1 測試樣品特定遷移量導致的不確定度

3.1.1 測試樣品模擬液濃度引入的不確定度

3.1.1.1 雙酚A標準貯備液配制引起的不確定度

A、雙酚A純度引起的不確定度

依據雙酚A標品證書，其純度為99.6%，其相對擴展不確定度為5%（k=2），故由標準品純度引入的標準不確定度為：

相對標準不確定度為：

B、稱量引起的不確定度

稱量時，天平的分辨力為0.000 1 g，區間半寬為0.000 1/2=0.000 05 g，按均勻分布，由分辨力引起的標準不確定度為：

表2 不確定度分量匯總表Table 2 The summary table of uncertainty component

此外還有天平的準確性引入的不確定度，依據檢定證書，電子天平在該稱量范圍的最大允差為±0.000 5 g，按均勻分布，則其標準不確定度為：

將上述兩項不確定度合成，由稱量引起的標準不確定度為：

相對標準不確定度為：

C、體積引起的不確定度

配制標準貯備液時使用50 mL容量瓶，允差±0.10mL，按均勻分布，其標準不確定度為：

相對標準不確定度為：

由以上3項合成可得標準貯備液配制引起的相對標準不確定度為：

3.1.1.2 標準儲備液稀釋引入的不確定度

A、移液槍引起的不確定度

B、容量瓶引起的不確定度

配制標準曲線溶液使用容量瓶100mL和1000mL，允差分別為±0.20 mL和±0.80 mL；按均勻分布，其標準不確定度分別為0.462；相對標準不確定度分別為0.115/100=1.15×10-3和 0.462/1 000=4.62×10-4。

本試驗用5 mL移液槍，依據檢定規程其允差分別為：取 1mL，允差±（1×1%）=±0.010 mL；取 2mL，允差±（2×0.5%）=±0.010 mL；取 3mL，允差±（3×0.5%）=±0.015 mL；取 4mL，允差±（4×0.6%）=±0.024 mL；取 5 mL，允差±（5×0.6%）=±0.030 mL。

按均勻分布，其標準不確定度分別為：取1 mL，標準不確定度；取 2 mL，標準不確定度取 3 mL，標準不確定度；取4 mL，標準不確定度；取5 mL，標準不確定度

各濃度點的相對標準不確定度分別為：濃度點20 μg/L，相對標準不確定度 5.774×10-3/2=2.887×10-3；濃度點40 μg/L，相對標準不確定度 1.386×10-2/4=3.465×10-3；濃度點 60 μg/L，相對標準不確定度；濃度點 80 μg/L，相對標準不確定度濃度點100 μg/L，相對標準不確定度2.450×10-3；濃度點 1 000 μg/L（標準中間液），相對標準不確定度 5.774×10-3/1=5.774×10-3。

由各濃度點的相對標準不確定度合成，可得移液槍引起的相對標準不確定度為：

合成相對標準不確定度為：

由移液槍引起的不確定度和容量瓶引起的不確定度合成，可得標準儲備液稀釋引起的相對標準不確定度為：

3.1.1.3 標準曲線擬合所得樣品濃度引起的不確定度

計算標準曲線擬合所得樣品濃度引起的不確定度所用相關統計數據見表3、表4。

由表4可得，峰面積標準偏差為：標準溶液濃度偏差的平方和為：

表3 標準曲線濃度-峰面積結果Table 3 Results of concentration-peak area of standard curve fitting

表4 標準曲線上所得值與實際測量值之間的標準偏差及標準偏差平方和Table 4 Standard deviation and standard deviation quadratic sum of measured value and actual value of standard curve fitting

則曲線擬合所得樣品濃度x0的標準不確定度為：

式中：n為曲線擬合時標準溶液測定的次數，本次測定為5；p為樣品測定的次數，本次測定為1次；a為斜率。

相對標準不確定度為：

urel（擬合）=0.747 305/39.11=1.911×10-2

由以上分析可知，由標準曲線所得樣品濃度引起的不確定為：

3.1.2 模擬試驗中模擬液用量不準確導致的不確定度

模擬試驗中用250 mL量筒量取250 mL模擬液，其引起的不確定度包括量筒未查明的偏倚和量筒體積隨溫度的變化。

A、量筒未查明的偏倚：

250 mL量筒的允差為±1.0 mL，按均勻分布，其標準不確定度為：

B、量筒體積隨溫度的變化：

根據檢定規程JJG196-2006《常用玻璃量器》中6.2，其標定的容積為20攝氏度時的容積，然而實驗室的溫度變化范圍為18至26攝氏度，距20攝氏度的最大溫差為6攝氏度，由于溫度變化而導致體積變化，體積變化量服從均勻分布，水（3%乙酸）的體積膨脹系數為1.8×10-3/℃，由此導致的標準不確定度為：

將上述兩項合成，由模擬液用量不準確引起的標準不確定度為：

相對標準不確定度為：

3.1.3 模擬試驗中模擬液與罐體接觸面積不準確導致的不確定度

3.1.3.1 罐體內徑不準確引起的不確定度

用電子數顯卡尺測量罐體內徑，其不確定度包括測試時的隨機波動和電子數顯卡尺未查明的偏倚。

A、測試時的隨機波動（用分辨力引入的不確定度代替）：

該電子數顯卡尺的分辨力為0.001 cm，區間半寬為0.001/2=0.000 5 cm，按均勻分布，由分辨力引起的標準不確定度為：

B、電子數顯卡尺未查明的偏倚：

該電子數顯卡尺的允差為±0.002 cm，按均勻分布，其標準不確定度為：

將上述兩項合成，由罐體內徑不準確引起的標準不確定度為：

3.1.3.2 罐體模擬液液面高度不準確引起的不確定度

用罐體高度檢測儀測量罐體液面高度，其不確定度包括測試時的隨機波動和罐體高度檢測儀未查明的偏倚。

A、測試時的隨機波動（用分辨力引入的不確定度代替）：

該罐體高度檢測儀的分辨力為0.001 cm，區間半寬為0.001/2=0.000 5 cm，按均勻分布，由分辨力引起的標準不確定度為：

B、罐體高度檢測儀未查明的偏倚：

該罐體高度檢測儀的允差為±0.002 cm，按均勻分布，其標準不確定度為：將上述兩項合成，由罐體液面高度不準確引起的

標準不確定度為：

將3.1.3.1和3.1.3.2兩項合成，由模擬液與罐體接觸面積的不準確引起的標準不確定度為：

相對標準不確定度為：

urel（S）=u（S）/S=4.618×10-2/176.754=2.613×10-4

3.2 樣品代表性不夠引入的不確定度

樣品的雙酚A特定遷移量的極差為0.00006mg/dm2，用樣本極差估計總體標準差的修偏系數為1.13（n=2），總體標準差的估計值為0.000 06/1.13=5.310×10-5mg/dm2。故：

3.3 雙酚A特定遷移量結果修約導致的不確定度

由于修約間隔為0.000 01，由此導致的標準不確定度為：

3.4 合成不確定度

3.5 擴展不確定度

取擴展因子k=2，擴展不確定度為：U（Y）=2×uc（Y）=2×0.000 189 2=0.000 378 4≈0.000 38mg/dm2。

3.6 結果

樣品測定結果為：Y=0.005 53±0.000 38 mg/dm2。

4 結論

本次試驗檢測691#酸性飲料空罐的雙酚A遷移量結果為（0.005 53±0.000 38）mg/dm2，其相對擴展不確定為6.87%，且其結果遠小于GB 9685-2016規定的雙酚A遷移限量0.6 mg/kg（相當于0.1 mg/dm2）。從各不確定度分量結果來看，雙酚A純度引起的相對標準不確定度urel（純度）=2.500×10-2和標準曲線擬合引起的相對標準不確定度urel（擬合）=1.911×10-2是影響整體測量不確定度的主要因素。

[1] 郭春海,陳瑞春,趙安康,等.聚碳酸酯奶瓶中雙酚A單體向食品模擬物遷移規律的研究[J].食品科學,2011,32(12):246-250

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[3] 張彥麗,任佳麗,李忠海,等.食品包裝材料中雙酚A的研究進展[J].食品與機械,2011,27(1):155-157,174

[4] 王佳,詹平.雙酚A對機體影響及其機制的研究進展[J].預防醫學情報雜志,2005,21(5):541-544

[5] 楊丹,李丹丹,劉姍姍,等.雙酚A對機體的影響及其作用機制[J].現代預防醫學,2008,35(17):3280-3282,3287

[6]中華人民共和國國家衛生和計劃生育委員會.GB 9685-2016.食品安全國家標準食品接觸材料及制品用添加劑使用標準[S].北京:中國標準出版社,2017

[7]國家質量監督檢驗檢疫總局.JJF 1059.1-2012.測量不確定度評定與表示[S].北京:中國標準出版社,2013

[8]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.GB/T 23296.16-2009.食品接觸材料高分子材料食品模擬物中2,2-二(4-羥基苯基)丙烷(雙酚A)的測定高效液相色譜法[S].北京:中國標準出版社,2009

Uncertainty Evaluation for the Determination of Bisphenol A Migration of Food Contacted Materials by HPLC

LI Can-ming，BAI Jian-guo
（ORG Packaging Co.，Ltd.，Beijing 101407，China）

To base on GB/T 23296.16-2009，the bisphenol A migration in food contacted materials（metal cans）was determined.By analyzing and calculating the various sources of uncertainty during the entire determination process，the amount of the bisphenol A migration in metal cans was 0.005 53 mg/dm2with expanded uncertainty of 0.000 38 mg/dm2.Comparison the amount of each uncertainty，the uncertainty of the bisphenol A migration in food contacted materials（metal cans）determined by HPLC mainly came from the purity of bisphenol A and the fitting of standard curve.

HPLC；food contacted materials；bisphenol A；uncertainty

2017-01-03

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.18.032

李燦明（1984—），男（漢），碩士，主要研究方向：食品包裝有害物遷移。