液相色譜-三重四極桿質譜同時測定食品接觸材料中雙酚A、雙酚F與雙酚S的遷移量

梁錫鎮，隋海霞，李 丹，鐘懷寧

(1.廣東出入境檢驗檢疫局檢驗檢疫技術中心，廣東 廣州 510623；2.國家食品安全風險評估中心，北京 100022)

雙酚A(BPA)是聚碳酸酯塑料和環氧涂層的原材料，在食品接觸材料中被廣泛應用[1]。研究表明雙酚A具有一定的內分泌干擾作用，對嬰幼兒影響尤其明顯[2]，因此歐盟、日本、中國、美國對雙酚A在食品接觸材料中的使用進行了嚴格限制[3]。目前，人們常用結構和性能與雙酚A較為類似的雙酚F(BPF)或雙酚S(BPS)代替雙酚A。但有研究表明，雙酚F和雙酚S也同樣具有一定程度的人體健康危害性[4-6]。國家標準GB 9685-2016對雙酚S在涂層中的使用進行了限制，要求其特定遷移量不得超過0.05 mg/kg[7]，歐盟的相關標準中也要求其在塑料中的特定遷移量不得超過0.05 mg/kg[8]。

目前，國內外關于雙酚A的檢測方法主要有電化學分析法[9-10]、高效液相色譜法[11-13]、分光光度法[14]、氣相色譜-質譜法[15-16]和液相色譜串聯質譜法[17-18]等。但同時測定食品接觸材料中雙酚A、雙酚F和雙酚S特定遷移量的方法尚未見報道。由于雙酚類物質在食品接觸材料中的廣泛使用，亟需建立一種靈敏度高、基質干擾小的多組分分析方法。本研究采用液相色譜-三重四極桿質譜法對食品接觸材料中的雙酚類化合物BPA、BPF和BPS進行研究，建立的方法快速靈敏、選擇性好，且無需樣品衍生化處理，有較好的實用性。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Agilent 1200-6460液相色譜-三重四極桿質譜儀(美國安捷倫公司)，帶Chemstation和MassHunter軟件數據處理系統；ZORBAX Eclipse XDB-C18液相色譜柱(柱長150 mm，內徑4.6 mm，粒度3.5 μm)；100、1 000 μL可調移液器，購自Sartorius公司；10 μL微量注射器；0.22 μm濾膜(尼龍66)購自津騰公司。

標準物質：雙酚A(BPA，98.5%)、雙酚F(BPF，99.9%)均購自Dr.E公司；雙酚S(BPS，99.9%)購自CMW公司；雙酚A同位素內標(BPA-3,3’,5,5’-d4，99.6%)購自C/D/N ISOTOPES公司；雙酚F同位素內標(BPF-d10，98.0%)購自Toronto Research Chemocals公司；雙酚S同位素內標(BPS-13C12，98.0%)購自CIL公司。乙酸、乙醇、異辛烷、甲醇、氨水均為HPLC級，購自Fisher公司。

1.2 標準溶液的配制

1.2.1標準儲備溶液與標準中間溶液分別量取BPA、BPF和BPS及其同位素內標標準物質，用甲醇配制成6種質量濃度為1 000 mg/L的單標儲備溶液。再用甲醇稀釋成質量濃度為10 mg/L的BPA、BPF和BPS混合標準中間溶液以及質量濃度為10 mg/L的BPA、BPF和BPS同位素內標混合標準中間溶液。

1.2.2水基、酸性食品、酒精類食品模擬物標準工作溶液準確吸取50 μL BPA、BPF和BPS同位素內標混合標準中間溶液于7個50 mL容量瓶中，分別加入0、5、10、25、50、100、250 μL BPA、BPF和BPS混合標準中間溶液，用水定容，得到BPA、BPF和BPS質量濃度均為0、1、2、5、10、20、50 μg/L的標準工作溶液，BPA、BPF和BPS同位素內標濃度為10 μg/L。采用同樣方式，分別用對應水基、酸性食品、酒精類食品模擬物配制相同質量濃度系列的BPA、BPF和BPS標準工作溶液。

1.2.3油基食品模擬物標準工作溶液分別稱取50 g(精確至0.01 g)油基食品模擬物至7個具塞試管中，準確吸取50 μL BPA、BPF和BPS同位素內標混合標準中間溶液于7個50 mL容量瓶中，再分別移取0、5、10、25、50、100、250 μL BPA、BPF和BPS混合標準中間溶液于試管中，得到BPA、BPF和BPS質量濃度均為0、1、2、5、10、20、50 μg/L的標準工作溶液，BPA、BPF和BPS同位素內標質量濃度為10 μg/L。稱量2 g各濃度標準工作溶液于試管中，分別在每個試管中再加入3 mL正己烷，混勻，加入2 mL甲醇-水混合液(體積比1∶1)，渦旋振蕩2 min,靜置分層。用玻璃注射器吸取下層水溶液,過0.22 μm濾膜后供測定用。

1.3 遷移試驗

在國標的相關標準中，指出了食品接觸材料及制品遷移試驗的基本規則，包括測試方法、試驗對象、試驗條件、模擬液等。其中，水溶液食品采用蒸餾水，酸性食品采用乙酸水溶液，乙醇類食品采用乙醇水溶液，而對油性食品各標準規定的食品模擬液有所不同，如異辛烷、橄欖油等[13]。本實驗根據樣品實際接觸食品類型選用以下食品模擬液：4%(體積分數，下同)乙酸、10%乙醇、20%乙醇、95%乙醇和油基食品模擬物異辛烷。

1.4 浸泡液的處理

1.4.1水基、酸性食品、酒精類食品模擬物準確量取遷移試驗中得到的水基、酸性食品、酒精類食品模擬物約1 mL，過0.2 μm濾膜后供測定用，平行制樣2份。

1.4.2油基食品模擬物準確稱取遷移試驗中得到的油基食品模擬物(2±0.01) g于試管中，加入3 mL正己烷,混勻，加入2 mL甲醇-水(體積比1∶1)，渦旋振蕩2 min，靜置分層。用注射器吸取下層水溶液，過0.22 μm濾膜后待測。平行制樣2份。

1.5 液相色譜-三重四極桿質譜條件

1.5.1液相色譜條件ZORBAX Eclipse XDB-C18色譜柱(柱長150 mm，內徑4.6 mm，粒度3.5 μm)；柱溫：35 ℃；流速：0.6 mL/min；進樣量：10 μL，流動相：甲醇-0.1%氨水(75∶25)。

1.5.2質譜條件電噴霧離子源(ESI)，負離子模式(-)，多反應監測(MRM)。霧化氣壓力：40 psi，噴霧電壓：500 V，毛細管電壓：4 000 V，氣流速度：10 L/min，氣流溫度：350 ℃，鞘氣(N2)流速:11 L/min，鞘溫度:300 ℃。

2 結果與討論

2.1 流動相的選擇

實驗考察了甲醇-水和乙腈-水流動相體系對BPA、BPF和BPS離子化程度的影響。結果表明，甲醇-水的儀器響應值高于乙腈-水。進一步比較了在甲醇-水中分別加入0.1%氨水、5 mmol/L甲酸銨、5 mmol/L乙酸銨等揮發性添加劑的影響。結果表明，以甲醇-0.1%氨水溶液作為流動相可獲得最優的色譜分離效果和質譜信號響應。由于BPA、BPF和BPS帶有羥基，在負離子電離模式下溶液中能夠電離出1個H+。當流動相中加入適量堿性物質(如氨水)時，將促進目標化合物的電離，從而提高其離子化效率。考察了氨水添加量(0.05%～0.5%)的影響，發現氨水最佳添加量為0.1%。最終選擇甲醇-0.1%氨水溶液(75∶25)等度洗脫，BPA、BPF和BPS可在5 min內分析完畢。

2.2 質譜條件的優化

圖1 BPA、BPF、BPS及其同位素內標的多反應監測色譜圖Fig.1 MRM chromatogram of BPA,BPF,BPS and their isotope internal standards1:BPS,2:the isotope internal standard of BPS,3:BPF,4:the isotope internal standard of BPF,5:BPA,6:the isotope internal standard of BPA

根據酚類環境雌激素具有酚羥基的化學電離性質，選用ESI-作為離子化模式，采用流動注射泵連續進樣方式進行質譜條件的優化，實驗結果表明，BPA、BPF和BPS在離子源ESI-電離方式下，可獲得較高豐度的[M-H]-母離子。采用子離子掃描方式進行二級質譜分析，對子離子進行了優化選擇，確定定量離子和輔助定性離子，通過優化毛細管電壓、碎裂電壓、碰撞池加速電壓、碰撞能量、質譜分辨率等質譜參數，使BPA、BPF和BPS的準分子離子與特征碎片離子產生的離子對強度達到最大，將高效液相色譜和三重四極桿質譜儀聯用，對氣流溫度、鞘氣溫度及流量、錐孔氣流量進行優化，使樣液中待測物質的離子化效率達到最佳。

應用液相色譜-串聯質譜具有靈敏度高、選擇性好和抗干擾等特點的選擇離子方式進行測定。實驗首先通過全掃描方式(SCAN)作出總離子流圖(TIC)，然后根據其質譜圖中的碎片離子選擇豐度相對較高、分子質量較大的碎片離子針對測試樣品進行產物離子掃描，最后選擇質譜多反應監測(MRM)對BPA、BPF和BPS進行準確分析。最終確定BPA、BPF和BPS質譜參數見表1，BPA、BPF、BPS及其同位素內標的總離子流色譜圖見圖1。

表1 BPA、BPF、BPS及其同位素內標優化后的保留時間、定量、定性離子對及碰撞能量Table 1 Optimized parameters of retention times, quantitative ions，qualitative ions and collision energies for BPA,BPF,BPS and their isotope internal standards

2.3 線性范圍與定量下限

對BPA、BPF和BPS的混合工作溶液進行測試，以各物質的質量濃度(X，μg/L)為橫坐標，對應峰面積(Y)為縱坐標繪制標準曲線，BPA、BPF和BPS在1～100 μg/L質量濃度范圍內線性良好，相關系數為0.996～0.999。以3倍信噪比(S/N=3)作為檢出限(LOD)，以10倍信噪比(S/N=10)作為定量下限(LOQ)，得BPA、BPF和BPS在不同食品模擬物的方法LOD和LOQ，結果見表2～4。 BPA、BPF和BPS的色譜分離效果良好，BPA和BPF在1～50 μg/L質量濃度范圍內與峰面積均呈線性關系，BPS在0.1～50 μg/L質量濃度范圍內與峰面積呈線性關系。BPA和BPF的最低檢出限為0.3 μg/L，BPS的最低檢出限為0.05 μg/L。

表2 BPA、BPF和BPS在4%乙酸食品模擬物中的線性回歸方程、相關系數、檢出限和定量下限Table 2 Regression equations,correlation coefficients(r),limits of detection(LOD)and limits of quantitation(LOQ)of BPA,BPF and BPS in 4%acetic acid food simulant

表3 BPA、BPF和BPS在10%乙醇食品模擬物中的線性回歸方程、相關系數、檢出限和定量下限Table 3 Regression equations,correlation coefficients(r),limits of detection(LOD)and limits of quantitation(LOQ)of BPA,BPF and BPS in 10%ethanol food simulant

表4 BPA、BPF和BPS在異辛烷食品模擬物中的線性回歸方程、相關系數、檢出限和定量下限Table 4 Regression equations,correlation coefficients(r),limits of detection(LOD)and limits of quantitation(LOQ)of BPA,BPF and BPS in isooctane food simulant

2.4 回收率與精密度

在樣品的遷移試驗中，分別添加3種不同的食品模擬液(4%乙酸、10%的乙醇和異辛烷)，再加入一定量的BPA、BPF和BPS混合標準溶液和BPA、BPF和BPS同位素內標混合標準溶液，使得BPA、BPF和BPS在溶液中的加標質量濃度分別為2、10 μg/L，BPA、BPF和BPS同位素內標溶液中的質量濃度為10 μg/L，待樣品前處理完成后，每個添加水平平行測試6次。結果表明，BPA、BPF和BPS的回收率為83.6%～102.6%，相對標準偏差(RSD)為3.5%～8.9%。方法的精密度和準確度能夠滿足定量分析要求。

圖2 某礦泉水桶樣品的色譜圖Fig.2 Chromatogram of a mineral water bucket sample1.the isotope internal standard of BPS,2.the isotope internal standard of BPF, 3.the isotope internal standard of BPA, 4.a mineral water bucket sample(1.BPS同位素內標，2.BPF同位素內標，3.BPA同位素內標，4.某礦泉水桶樣品)

2.5 實際樣品的測試

對10款市售聚碳酸酯水杯、礦泉水桶等樣品和10款環氧涂層樣品進行了測試。結果表明，BPA的遷移量在0.4～34.2 μg/kg之間，BPF的遷移量在0.4～3.2 μg/kg之間，BPS的遷移量在0.08～4.3 μg/kg之間。

此外，針對4%乙酸、10%乙醇、20%乙醇、50%乙醇、異辛烷的食品模擬物分別進行遷移試驗，結果表明，BPA、BPF和BPS在乙醇溶液類食品模擬物中遷移量較高，且乙醇濃度越高遷移量越大，在異辛烷中的遷移量較低。這可能是因為帶羥基的BPA、BPF和BPS分子更易溶于乙醇溶液中，但不易溶于異辛烷。

3 結 論

本文采用液相色譜-三重四極桿質譜建立了食品接觸材料中雙酚類化合物BPA、BPF和BPS的分析方法。3種化合物在1～50 μg/L濃度范圍內線性關系良好，BPA和BPF的最低檢出限為0.3 μg/L，BPS的最低檢出限為0.05 μg/L。添加水平為2 μg/L和10 μg/L時，3種化合物的回收率為83.6%～102.6%，RSD為3.5%～8.9%。該方法具有操作簡便、靈敏度和準確度高、抗干擾能力強的特點，能夠滿足食品接觸材料中BPA、BPF和BPS的檢測需求。

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