RRLC-MS/MS同時測定食品接觸材料中9種雙酚類化合物遷移量

熊小婷，王繼才，王海洋，黃日林，陳意光，李燕飛，譚建華，李慧勇，席紹峰

(廣州質量監督檢測研究院，國家包裝產品質量監督檢驗中心(廣州)，廣東 廣州 511447)

世界各地食品安全事件頻發，原因之一是食品接觸材料中的化學污染物在一定條件下向食品內容物遷移而造成污染，因此，建立食品接觸材料中化學污染物遷移量的檢測方法具有重要意義。

雙酚類化合物含有2個酚羥基，是重要的化工產品，可在環氧樹脂、聚碳酸酯、酚醛樹脂等高分子材料的合成中作為原料或穩定劑、促進劑等使用，也可用作阻燃劑。雙酚A(bisphenol A, BPA)是目前全球范圍內生產和使用量最大的雙酚類化合物，“毒奶瓶”事件后，BPA受到高度關注，一些國家和組織相繼出臺法規限制BPA在食品接觸材料中的使用，其中，歐盟法規(EU)No 10/2011[1]和我國國家標準GB 9685—2016[2]中均規定BPA在食品接觸材料及制品中的特定遷移限量為0.6 mg/kg。BPA的使用受限后，一些與BPA相似結構的雙酚類化合物開始作為其替代品使用，使用較多的是雙酚F(bisphenol F, BPF)和雙酚S(bisphenol S, BPS)。目前已有研究表明，BPA、BPF、BPS、雙酚B(bisphenol B, BPB)、雙酚E(bisphenol E, BPE)、四溴雙酚A(tetrabromobisphenol A, TBBPA)、六氟雙酚A(hexafluorobisphenol A, BPAF)均為內分泌干擾物，具有擬雌激素活性，可能對人類生殖系統及胚胎發育造成不良影響[3-4]。因其結構相似，雙酚AP(bisphenol AP, BPAP)、雙酚BP(bisphenol BP, BPBP)等雙酚類化合物也可能對人體健康不利。

目前，雙酚類化合物的檢測研究主要涉及食品[5-7]、環境[8-10]、生物[11-13]等樣品類型。對于食品接觸材料中雙酚類化合物遷移量的檢測，研究對象主要為BPA及其環氧衍生物、BPF及其環氧衍生物[14-16]，而對其他雙酚類化合物遷移量檢測研究的報道較少，覆蓋范圍不夠廣泛。

基于此，本工作擬針對性地選擇高分子材料領域常用的9種典型雙酚類化合物作為研究對象，各化合物的結構式示于圖1，按樣品的實際使用情況選擇不同類型食品模擬物對樣品進行浸泡，并以固相萃取的方式對浸泡液進行凈化，采用高分離度快速液相色譜-串聯質譜法(RRLC-MS/MS)進行分離和分析。希望為食品接觸材料中雙酚類化合物遷移量的檢測及監控提供技術支持和方法參考。

圖1 9種雙酚類化合物的結構式Fig.1 Chemical structures of the 9 bisphenols

1 實驗部分

1.1 儀器與裝置

Agilent 1290Ⅱ-6495超高效液相色譜-串聯質譜儀：美國Agilent公司產品；N-EVAP系列氮吹儀：美國Organomation公司產品；Milli-Q 超純水器：美國Millipore公司產品；固相萃取裝置：德國CNW公司產品；Oasis HLB固相萃取小柱(200 mg/6mL)：美國Waters公司產品。

1.2 材料與試劑

BPA、BPF和TBBPA標準品：純度≥98.5%，德國Dr. Ehrenstorfer公司產品；BPB和BPS標準品：純度≥98%，美國Accustandard公司產品；BPE標準品：純度≥98.5%，美國Sigma-Aldrich公司產品；BPAF和BPAP標準品：純度≥98%，德國CNW公司產品；BPBP標準品：純度均≥98%，日本TCI公司產品；甲醇：色譜純，德國Merck公司產品；乙醇、異辛烷：均為色譜純，美國Spectrum公司產品；實驗用水：經Milli-Q凈化系統過濾的去離子水；乙酸、乙酸銨：均為分析純，廣州化學試劑廠產品。

1.3 標準溶液的配制

分別準確稱取10.0 mg(精確至0.01 mg)標準品于10 mL容量瓶中，用甲醇配制成1 000 mg/L單標標準儲備溶液，準確移取適量各單標標準儲備溶液于10 mL容量瓶中，用甲醇定容，配制成BPS、BPAF濃度為0.5 mg/L，BPBP、TBBPA濃度為5.0 mg/L，BPA、BPB、BPE、BPF、BPAP濃度為10.0 mg/L的混合標準儲備液，于-20 ℃保存。使用前用50%甲醇水溶液稀釋成系列濃度標準工作溶液，現配現用。

1.4 樣品前處理

1.4.1遷移實驗 按照GB 31604.1—2015[17]和GB 5009.156—2016[18]的要求進行遷移實驗。分別選擇4%乙酸溶液(V/V)、50%乙醇浸泡液(V/V)和異辛烷模擬酸性食品、含酒精類食品和含油酯類食品，以大部分食品接觸材料及制品適用的60 ℃下浸泡10天作為遷移條件。食品接觸材料的接觸面積(S)與食品模擬物體積(V)的比值反映實際使用情形。在本實驗中，對聚碳酸酯水桶、奶瓶、水杯、食品金屬罐、食品金屬蓋等類型的食品接觸材料和制品進行分析。對于空心制品，加入的食品模擬物液面與空心制品上邊緣(溢出面)的距離不超過1 cm；對于扁平制品或其他S/V未知的樣品，采用6 dm2食品接觸材料接觸1 L(或1 kg，液體模擬液密度按1 kg/L計)食品模擬物的原則進行浸泡。

1.4.2固相萃取凈化 取10 mL遷移實驗得到的浸泡液進行固相萃取凈化。4%乙酸浸泡液(V/V)直接上柱；50%乙醇浸泡液(V/V)和異辛烷浸泡液在45 ℃水浴中經氮吹至干，加入2 mL甲醇復溶，加水定容至10 mL，混勻后上樣。HLB固相萃取小柱預先依次用5 mL甲醇、5 mL水活化，上樣后用5 mL水淋洗，吹干后用10 mL甲醇洗脫，定容至10 mL，取適量過0.2 μm微孔濾膜，待測。

1.5 實驗條件

1.5.1色譜條件 色譜柱：Agilent poroshell 120 SB-C18柱(2.1 mm×100 mm×2.7 μm)；流動相：0.1 mmol/L乙酸銨溶液(A)和甲醇(B)；梯度洗脫程序：0～1 min(25%～65%B)，1～5 min(65%B)，5～6 min(65%～100%B)，6～8 min(100%B)，8～8.1 min(100%～25%B)；流速0.3 mL/min；進樣量5 μL；柱溫30 ℃。

1.5.2質譜條件 電噴霧離子源(ESI)；負離子掃描模式；多反應監測(MRM)模式檢測；毛細管電壓3 000 V；干燥氣：氮氣，溫度220 ℃，流速14 L/min；霧化氣：氮氣，壓力0.15 MPa；鞘氣：氮氣，溫度250 ℃，流速11 L/min；碰撞氣：氮氣；iFunnel參數：高壓90 V，低壓60 V。其他質譜參數列于表1。

表1 9種雙酚類化合物的保留時間和質譜參數Table 1 Retention times and MS/MS parameters of 9 bisphenols

注：*為定量離子

2 結果與討論

2.1 流動相的選擇

流動相對目標物的保留效果、峰形、響應均有影響。本實驗所測的9種雙酚類化合物的極性差異較大，其理化參數列于表2，需采用梯度洗脫的方式進行分離。分別考察了水、1 mmol/L乙酸銨溶液、0.05%氨水溶液作為流動相A的分離效果，結果顯示，采用水和1 mmol/L乙酸銨溶液作為流動相A時，9種雙酚類化合物均具有良好的保留效果和峰形，但采用1 mmol/L乙酸銨溶液時，可獲得更強的響應。采用0.05%氨水溶液作為流動相A時，BPS、BPAF和TBBPA的保留因子明顯下降，且響應減弱，可能是因為這3種雙酚類化合物中酚羥基的pKa值較低，其在堿性溶液中以鹽的形式存在，減弱了在反相色譜柱中的保留，同時降低了離子化效率。

表2 9種雙酚類化合物的理化參數Table 2 Physicochemical properties of 9 bisphenols

注：1.數據來源：https:∥www.ebi.ac.uk/chembl(標“*”的數據來源：https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/)；2. “—”表示未查詢到相關數據

進一步考察不同濃度(0.1～10 mmol/L)乙酸銨溶液作為流動相時9種化合物的響應，結果表明，隨乙酸銨濃度的下降，BPS、BPAF和TBBPA的響應增強，其他化合物的響應變化不明顯。最終選擇0.1 mmol/L乙酸銨溶液為流動相A。優化后的色譜圖示于圖2。

注：1.BPS(10.0 μg/L)；2.BPF(200.0 μg/L)；3.BPE(200.0 μg/L)；4.BPA(200.0 μg/L)；5.BPB(200.0 μg/L)；6.BPAF(10.0 μg/L)；7.BPAP(200.0 μg/L)；8.BPBP(100.0 μg/L)；9.TBBPA(100.0 μg/L)圖2 9種雙酚類化合物的多反應監測(MRM)色譜圖Fig.2 Multiple reaction monitor (MRM) chromatogram of 9 bisphenols

2.2 固相萃取條件的優化

比較了2種通用型固相萃取小柱C18柱和HLB柱的凈化效果。結果顯示，HLB柱對9種雙酚類化合物都具有良好的萃取效果，而C18柱對BPS的萃取效果不佳，加標回收率不足70%，可能是因為BPS的logP值較低，在C18柱上的保留較弱，而在具有親水親脂平衡特性的HLB柱上保留較強。因此，本實驗采用HLB柱作為固相萃取小柱。

對上樣液的甲醇比例進行考察，結果表明，采用20%甲醇-水溶液上樣10 mL，9種雙酚類化合物無明顯損失，當甲醇比例進一步提高時，BPS和BPF會有少量損失。

2.3 方法的線性關系和檢出限

以50%甲醇-水溶液為溶劑，配制9種雙酚類化合物的系列混合標準溶液。其中，BPB、BPF、TBBPA濃度為1.0～200 μg/L，BPA、BPE、BPAP、BPBP濃度為0.5～100 μg/L，BPS、BPAF濃度為0.05～10 μg/L，在1.5節實驗條件下測定。以峰面積(y)對相應的質量濃度(x)繪制標準曲線，9種雙酚類化合物的線性范圍、線性方程、相關系數、方法檢出限(S/N≥3)和定量限(S/N≥10)列于表3。9種雙酚類化合物在各自濃度范圍內具有良好的線性關系，相關系數(R2)均大于0.99，檢出限為0.01～0.2 μg/kg，定量限為0.05～1.0 μg/kg。

表3 9種雙酚類化合物的線性方程、線性范圍、相關系數、檢出限和定量限Table 3 Linear equations, linear ranges, correlation coefficients (R2), LODs and LOQs of 9 bisphenols

注：*遷移量計算公式X(μg/kg)=6×(Xi-X0) ×103×(V/S)，其中Xi和X0分別為樣品浸泡液和空白實驗中雙酚類化合物的含量(mg/L)，V為加入食品模擬物的體積(L)，S為接觸面積(dm2)，6為轉化系數，代表遷移量結果均轉換為以6 dm2食品接觸材料采用1 L(或1 kg，液體模擬液密度按1 kg/L計)食品模擬物浸泡時的遷移量，此處LOD和LOQ按S/V=6計算得出

2.4 方法的回收率與精密度

考慮到樣品的代表性，選擇食品金屬蓋作為空白樣品進行加標實驗。將空白樣品用3種模擬物按1.4.1節進行遷移實驗，分別向浸泡液中添加低、中、高3個濃度水平標準溶液，按1.4.2節處理后進行測定，每個添加濃度平行測定6次，考察方法的回收率和精密度，結果列于表4。結果顯示，3個加標水平的回收率為76.9%～113.1%，相對標準偏差為1.9%～6.7%。該方法具有良好的準確度和精密度，能滿足9種雙酚類化合物遷移量測定的要求。

表4 9種雙酚類化合物的回收率和精密度(n=6)Table 4 Recoveries and precisions of 9 bisphenols (n=6)

續表4

2.5 實際樣品分析

采用本方法對60份食品接觸材料及制品進行檢測，涉及聚碳酸酯水桶、奶瓶、水杯、食品金屬罐、食品金屬蓋等產品類型。結果顯示，在4份食品金屬蓋樣品中檢出BPA遷移量，在1份食品金屬蓋樣品中檢出BPF遷移量，具體檢測結果列于表5。

表5 陽性樣品檢測結果Table 5 Results of positive samples

3 結論

建立了高分離度快速液相色譜-串聯質譜法測定食品接觸材料中9種雙酚類化合物遷移量。樣品經不同類型食品模擬物浸泡后，取適量浸泡液直接凈化，或經氮氣吹干、甲醇復溶、純水定容混勻后進行固相萃取凈化，采用RRLC-MS/MS進行分離和分析。通過優化固相萃取凈化條件以及色譜、質譜條件，9種雙酚類化合物可得到有效分離，檢出限可達0.01～0.2 μg/kg，加標回收率、精密度等均可滿足分析要求。對聚碳酸酯水桶、奶瓶、水杯、食品金屬罐、食品金屬蓋等60份不同類型食品接觸材料及制品進行測定，結果表明，5份樣品在一定條件下遷移出BPA或BPF，雙酚類物質可能存在于食品接觸材料及制品中，并且可能遷移至食品中，應引起關注。本方法簡單、快速、準確、靈敏，可為食品接觸材料及制品中雙酚類化合物的遷移量檢測提供技術支持。