高效液相色谱法测定纸质食品接触材料中双酚A和双酚S的含量

来源：SCI期刊网 分类：农业论文 时间：2021-09-28 08:18 热度：

　　摘要：该文建立一种测定纸质食品接触材料中双酚A和双酚S含量的高效液相色谱(highperformanceliquidchromatography，HPLC)法。方法分析采用ThermalUltimate3000SD液相色谱仪，ZORBAXEclipseXDB-CN(250mm×4.6mm，5μm)反相柱。流动相为甲醇/水(体积比1∶1)，等度洗脱，流速0.8mL/min;二极管阵列(diodearraydetector，DAD)检测器，检测波长280nm和259nm。结果表明，在1mg/L~50mg/L浓度范围内，双酚A和双酚S的浓度与峰面积呈现良好的线性关系，相应的线性相关系数均≥0.9998，双酚A和双酚S的检出限和定量限分别为0.10、0.02mg/L和0.50、0.10mg/L。方法验证过程中做了低、中、高3个水平的添加回收，平均回收率为85.2%~103.0%，相对标准偏差(relativestandarddeviation，RSD)均小于5%。

　　关键词：纸质食品接触材料;双酚A;双酚S;高效液相色谱;等度洗脱

　　双酚A(bisphenolA，BPA)是聚碳酸酯、环氧树脂以及阻燃剂生产过程中经常用到的化学物质。近年来，由于BPA的广泛生产以及在食品接触材料(foodcontactmaterials，FCMs)和食品容器中的大量应用，引起了人们极大关注。试验证明，食品接触材料中的BPA会迁移到食物中，迁移速度与食物的温度、加热时间及其理化特性相关[1-3]。BPA具有雌激素的特性，由于其结构与人体内雌二醇相似，故又称雌激素或内分泌干扰物[4]，接触BPA会导致一些疾病的发生，如生殖和生育能力方面疾病、肥胖和2型糖尿病等[5-7]。

　　双酚S即4，4-二羟基二苯砜(bisphenolS，BPS)，是BPA的等价物质。作为BPA的代用品，BPS通常用于生产环氧树脂、聚碳酸酯、酚醛树脂等物质，同时也用于生产医用高分子材料、彩色摄影材料，也可作为固色剂、皮革鞣剂、染料的中间体以及阻燃剂等被广泛用于食品接触材料中[8-10]。研究表明，BPS同样具有生物毒性，是一种内分泌干扰素(环境荷尔蒙)，过量摄入会导致人和动物的内分泌、代谢和神经系统异常，可对人和动物生殖系统造成严重损伤，还可致癌、致畸和致突变[11-12]。

　　人类接触BPA的主要途径是食用含有BPA的包装材料包装的食品，通过皮肤或呼吸方式接触富含BPA的物质[4，13-14]。BPS有很强的皮肤渗透性和吸收率[12]，皮肤接触后更容易进入人体。因此，各国纷纷立法对食品接触材料中这2种物质迁移量进行了限制。根据欧盟第10/2011号法规[15]，BPA对食品的特定迁移限制(specificmigrationlimit，SML)为0.6mg/kg，BPS为0.05mg/kg。我国国家标准GB4806.6—2016《食品安全国家标准食品接触用塑料树脂》[16]规定了双酚S特定迁移限量为0.05mg/kg，双酚A特定迁移限量为0.6mg/kg。但这些法规都是针对塑料材质，未对纸质食品接触材料进行限制。

　　我国针对纸质食品接触材料的标准GB4806.8—2016《食品安全国家标准食品接触用纸和纸板材料及制品》[17]中未对BPA和BPS的含量以及迁移量做出具体规定。然而，据报道在欧洲的纸质食品包装材料中发现了BPA，在回收用于造纸的纤维样品中也发现了BPS[18]，证明风险确实存在。

　　目前，对BPA和BPS的检测，基质多集中在水[19-20]、热敏纸[11]、纺织品[21]、食品[22-23]以及食品包装材料[24-25]，但是对于纸质食品接触材料中的BPA和BPS的检测则鲜有报道。因此，开发同时检测纸质食品接触材料中BPA和BPS的方法具有重要意义。在此基础上，本文以高效液相色谱-二极管阵列(highperformanceliq-uidchromatography-diodearraydetector，HPLC-DAD)为检测仪器，建立了同时测定纸质食品接触材料中BPA和BPS的方法，为后期市场的监管提供技术支持和保障。

　　1材料与方法

　　1.1主要仪器与试剂

　　Ultimate3000SD高效液相色谱仪[配置二极管阵列检测器(diodearraydetector，DAD)]：美国Thermal公司;KQ-800KDE高功率数控超声清洗器：中国昆山市超声仪器有限公司。

　　双酚A标准物质[4，4′-二羟基二苯丙烷(bisphe-nolA，BPA)(]纯度≥99.0%)、双酚S标准物质[4，4′-二羟基二苯砜(bisphenolS，BPS)(]纯度≥99.0%)：德国Dr.Ehrensorfer公司;甲醇(色谱纯)：德国merk公司。

　　1.2方法

　　1.2.1HPLC条件

　　色谱柱：ZORBAXEclipseXDB-CN(C18)(250mm×4.6mm，5μm);流速为0.8mL/min。柱温：室温25℃;检测波长：BPA为280nm，BPS为259nm;进样体积5.0μL。流动相为甲醇/水(体积比1∶1)等度洗脱。

　　1.2.2标准储备液配制

　　准确称取BPA和BPS各50mg(精确至0.1mg)分别置于50mL容量瓶中，以甲醇定容，配成质量浓度为1000mg/L的标准溶液;分别移取两种标准溶液5.0mL至50mL容量瓶，定容，得浓度为100mg/L的BPA和BPS的混合标准储备液。

　　1.2.3样品处理

　　将纸质食品包装材料裁剪成5mm×5mm的小片，混合均匀。精确称取0.1000g样品置于50mL的锥形瓶中，加入10mL甲醇，在50℃恒温振荡水浴中提取50min后取出，氮吹浓缩至5mL以下，待溶液冷却至室温(25℃)后定容至10mL，经0.45μm滤膜过滤，滤液备用。

　　样品处理方法参照文献[26]，并在此基础上进行改进。因为塑料制品耗材中可能存在BPA和BPS，为避免干扰，样品处理过程中均用玻璃制品。

　　1.2.4阳性样品制备

　　将阴性样品糖炒栗子包装袋裁剪成5mm×5mm的小片，混合均匀，精确称取0.1000g于50mL的锥形瓶中，加入定量的混合标准储备液，之后加入适量甲醇，润湿全部样品，最后自然挥发至干得阳性样品，用于添加回收试验。

　　2结果与分析

　　2.1检测波长的确定

　　在190nm~700nm范围内，测定双酚A(BPA)和双酚S(BPS)标准溶液紫外-可见吸收光谱，结果表明，BPA的两个吸收峰波长为228nm和280nm，BPS的最大吸收峰波长为259nm。根据相关文献报道[11，22-23]及为了避免在200nm左右的溶剂和杂质峰的干扰，方法选择BPA的检测波长为280nm，BPS为259nm。

　　2.2色谱柱的选择

　　试验考察了Acclaim120-C18、InertSustainC18和ZORBAXEclipseXDB-CN(规格均为250mm×4.6mm，5μm)反相柱分离效果，结果见图1。

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　　结果表明Acclaim120-C18和InertSustainC18柱BPS出峰较早，BPA出峰过晚[图1(d)和图1(c)]。梯度洗脱可缩短洗脱时间，但容易造成基线不稳，同时消耗更多的有机相[图1(b)]。ZORBAXEclipseXDB-CN柱则可通过调整流动相等度洗脱，10min内可完成洗脱，且峰形尖锐对称，因此，选择ZORBAXEclipseXDB-CN柱进行等度洗脱。

　　2.3流动相、流速及进样体积的选择

　　试验考察了乙腈/水、甲醇/水作流动相对BPA和BPS分离效果的影响，结果表明，使用乙腈/水时，BPS的峰出现拖尾现象;当使用甲醇/水时，BPA、BPS完全分离，峰形尖锐，对称性好，因此，选择甲醇/水作为流动相。

　　两种物质在甲醇/水等度洗脱过程中，可实现完全分离。等度洗脱过程中，最终确定流动相比例为甲醇/水体积比1∶1，该条件下，BPA和BPS分离度好，BPS出峰时间大于5min，可避免一些杂质峰的影响，且整体洗脱时间可控制在10min之内。流动相流速对分离效果的影响见图2。

　　由图2(a)~图2(c)可知，流速为0.5mL/min时，洗脱时间大于12min，且峰形展宽;流速为1.0mL/min时，BPS出峰时间小于5min，可能会有基质中的杂质峰干扰。综合考虑，试验最终选定流速为0.8mL/min。

　　进样量为10μL时[图2(d)]，峰形前沿，进样量为5μL时[图2(b)]，色谱峰恢复正常，说明这种情况可能是由色谱柱过载造成的，因此，试验最终选定进样量为5μL。

　　2.4提取剂的选择

　　试验考察了甲醇、正己烷、乙腈和水的提取效率，结果见图3。

　　结果表明，对于BPA和BPS的提取，甲醇的提取效率>98%，其它溶剂的提取效率均<80%，因此，方法最终选择甲醇为提取剂。

　　2.5提取温度和时间的确定

　　甲醇作为萃取剂，研究最佳的提取温度和提取时间对提取效率的影响，结果见图4。

　　从图4(a)中可以看出，随着温度的增加，BPA和BPS的提取效率增加，50℃时达到最高，60℃与50℃时基本持平，从能源节省和减少甲醇挥发方面考虑，方法选择的提取温度为50℃。

　　如图4(b)所示，提取时间为30min时，提取接近完全，40min~60min变化不明显，考虑到分析物尽可能提取完全和节省资源，方法最终选择提取时间为40min。

　　2.6线性范围和检测限(limitofdetection，LOD)、定量限(limitofquantification，LOQ)

　　精密量取1.2.2混合标准储备液，以甲醇稀释，得到BPA和BPS浓度为1、5、10、25、50mg/L的系列混合标准溶液。上机测试，记录BPA和BPS的峰面积，每个浓度点测试3次，取平均值。以浓度(mg/L)为横坐标x，峰面积为纵坐标y，进行线性回归。得到的回归方程如表1所示，结果显示，在1mg/L~50mg/L范围内，BPA和BPS线性良好，相关系数均≥0.9998。采用逐级稀释标准溶液方法进样，信噪比(S/N)为3时的样品浓度即为检测限浓度(LOD);S/N为10的样品的浓度即为定量限浓度(LOQ)。如表1所示，BPA、BPS的LOD和LOQ分别为0.10、0.02mg/L和0.50、0.10mg/L。

　　2.7回收率和精密度试验

　　按1.2.4方法制备低、中、高3个浓度水平阳性样品，测试添加回收率，每个浓度点平行6份，结果见表2。参考标准GB/T27404—2008《实验室质量控制规范食品理化检测》[27]对该方法进行评价，试验三水平添加回收率在85.2%~103.0%之间，表明加标回收试验结果良好。相应测定结果的相对标准偏差在1.26%~4.90%之间，证明该方法准确度和精密度良好。

　　2.8样品检测

　　取市场上30个纸质食品接触材料样品，按1.2.3所述方法制备样品上机测试，测试结果显示，2个样品检出BPA，编号1#和2#，结果见图5。

　　由图5可知，1#样品检出少量BPA，同时样品5min以前出现很多杂质峰。该方法BPA的出峰时间大于5min，可有效避免大部分杂质干扰。2#样品除了检出较高浓度的BPA[图5(b)峰1]，在12min左右出现峰2，查看其后台紫外吸收图谱，基本与BPA紫外图谱一致，推测为BPA的衍生物或同系物，后续工作将对该物质展开研究。

　　3结论

　　本文建立了纸质食品包装材料中BPA和BPS含量测定的高效液相色谱法。方法中BPA和BPS的最低检出限可达0.10mg/L和0.02mg/L，加标回收率在85.2%~103.0%，相对标准偏差小于5%。该方法具有前处理简单、稳定性好、回收率高等优点，检测结果准确可靠，可应用于市场上纸质食品接触材料制品中BPA和BPS的测定，为食品包装材料的安全监管和风险评估提供技术支持和保障。——论文作者：杨永超，杜宇，于艳军，韩伟，李宁涛，熊中强，何成，王利兵

文章名称：高效液相色谱法测定纸质食品接触材料中双酚A和双酚S的含量

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