超聲萃取-高效液相色譜法檢測(cè)塑料玩具中雙酚A及其類(lèi)似物

姜士磊，張璐燕，項(xiàng) 偉，陳 挺，童耀斌，楊蘭花

(1. 義烏市檢驗(yàn)檢疫科學(xué)技術(shù)研究院，浙江 義烏 322000;2. 浙江壹晟檢測(cè)技術(shù)有限公司，浙江 義烏 322000)

雙酚A(BPA)是世界上使用最廣泛的工業(yè)化合物之一，用于環(huán)氧樹(shù)脂和聚碳酸酯等高分子材料的生產(chǎn)，也用于橡膠防老劑、增塑劑、阻燃劑、農(nóng)藥和涂料等化學(xué)產(chǎn)品的生產(chǎn)[1-2]. 雙酚A同時(shí)又是一種常見(jiàn)的酚類(lèi)環(huán)境雌激素，這類(lèi)物質(zhì)在環(huán)境中難降解，易在生物體內(nèi)蓄積，具有生殖毒性[3-4]、神經(jīng)毒性、免疫毒性等，可導(dǎo)致發(fā)育異常[5]，并可引發(fā)乳腺癌[6]. 常見(jiàn)的雙酚A類(lèi)似物有雙酚B、雙酚F、雙酚S、雙酚AF、四氯雙酚A、四溴雙酚A等，與雙酚A具有類(lèi)似結(jié)構(gòu)，因此也具有相同的毒性[7]. 作為雙酚A的替代品，雙酚A類(lèi)似物也被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域.

目前，雙酚A的檢測(cè)方法主要有高效液相色譜法(HPLC)[8-9]、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(GC-MS)[10-11]、液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(LC-MS-MS)[12-13]、紫外分光光度法[14]及其他方法[15]. 文獻(xiàn)報(bào)道的玩具中雙酚A及其類(lèi)似物的檢測(cè)主要針對(duì)雙酚A，其他類(lèi)似物的檢測(cè)報(bào)道的較少[16]. 本文采用超聲萃取-高效液相色譜法，建立了玩具中7種雙酚A及其類(lèi)似物的檢測(cè)方法，為應(yīng)對(duì)歐美玩具中雙酚A及其類(lèi)似物的管控提供了檢測(cè)方法.

1 試驗(yàn)部分

1. 1 儀器和試劑

Agilent 1260高效液相色譜儀，配DAD檢測(cè)器(美國(guó)安捷倫公司)；色譜柱：C18柱，5 μm，4.6 mm×250 mm(美國(guó)安捷倫公司)；AL204-1C型電子天平(分辨率為0.1 mg，瑞士梅特勒公司)；D-78224型超聲波清洗器(德國(guó)Elma公司)；0.45 μm有機(jī)系樣品濾膜；恒溫水浴振蕩器(SHA-Z)；可調(diào)式氮吹儀(OA-SYS)；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(BUCHI)；離心機(jī)(Sigma 3-30K).

標(biāo)準(zhǔn)品：雙酚A(Dr. Ehrenstorfer，G163551)，雙酚B(Dr. Ehrenstorfer，40416)，雙酚S(Dr. Ehrenstorfer，170037)，雙酚F(Dr. Ehrenstorfer，G975618)，四氯雙酚A(上海安譜，F(xiàn)R-022-C)，四溴雙酚A(Dr. Ehrenstorfer，G165934)，雙酚AF(上海安譜，C10655635).

正己烷、二氯甲烷、四氫呋喃、甲醇均為色譜純(購(gòu)自上海安譜)；試驗(yàn)用水為Milli-Q超純水(Millipore公司). 10批玩具樣品均采購(gòu)自義烏商貿(mào)城.

1. 2 HPLC工作條件

C18色譜柱(5 μm，4.6 mm×250 mm)，DAD檢測(cè)器，流動(dòng)相：0～10 min為甲醇-水(體積比60∶40)，10 min后為純甲醇，流速0.8 mL/min，柱溫25 ℃，進(jìn)樣量10 μL，DAD檢測(cè)器設(shè)置：0～3.5 min檢測(cè)波長(zhǎng)262 nm，3.5 min后檢測(cè)波長(zhǎng)為227 nm，峰面積外標(biāo)法定量.

1. 3 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

準(zhǔn)確稱(chēng)取一定量的7種雙酚A類(lèi)化合物標(biāo)準(zhǔn)品，使用甲醇定容至100 mL容量瓶中，配制成質(zhì)量濃度為1 000 mg/L的單成分標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液. 精密吸取一定量的上述雙酚A類(lèi)化合物的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，使用甲醇稀釋并配制成質(zhì)量濃度分別為0.10、0.50、1.00、2.00、5.00 mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液.

1. 4 樣品前處理

稱(chēng)取0.5 g(精確至0.001 g)剪碎的塑料玩具樣品，加入20 mL四氫呋喃，40 ℃條件下超聲30 min后，加入甲醇40 mL，充分振蕩5 min，以5 000 r/min離心10 min. 將離心液轉(zhuǎn)移至圓底燒瓶中，使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至近干，再用氮吹儀吹干，加入2 mL甲醇定容，過(guò)0.45 μm濾膜后，使用HPLC對(duì)濾液進(jìn)行分析.

2 結(jié)果與討論

2. 1 提取條件的選擇

目前，用于提取玩具中有毒有害化學(xué)物質(zhì)的方法主要有：振蕩提取法、超聲提取法、索氏提取法、微波輔助提取法和加速溶劑萃取法等. 與其他提取方式相比，超聲提取法具有設(shè)備價(jià)格低廉、操作簡(jiǎn)便快速和提取效率高等優(yōu)點(diǎn)，因此，本文選取超聲提取作為雙酚A類(lèi)化合物檢測(cè)的提取方式.

以含有雙酚A的塑料玩具樣品為例對(duì)提取溶劑進(jìn)行篩選，提取溶劑分別選擇正己烷、四氫呋喃、二氯甲烷和甲醇，提取方法按照前處理方法進(jìn)行，處理后的樣品進(jìn)行高效液相色譜分析，分析數(shù)據(jù)如圖1所示. 由圖1可見(jiàn)，四氫呋喃的提取效果最佳. 這可能是由于塑料在四氫呋喃中具有較好的溶解性，而在其他溶劑中不能完全溶解. 因此，采用四氫呋喃作為雙酚A類(lèi)化合物檢測(cè)的提取溶劑.

圖1 超聲提取時(shí)間及溶劑對(duì)雙酚A提取結(jié)果Fig. 1 Ultrasonically extracted results of different times and solvents

在其他條件不變的情況下，對(duì)超聲提取時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化，分別對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品提取5、10、20、30、60、120 min，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，超聲提取30 min后可充分提取樣品中的雙酚A類(lèi)化合物，故選擇提取時(shí)間為30 min.

2. 2 儀器條件的優(yōu)化

在210～600 nm之間分別掃描了7種目標(biāo)化合物的光譜，光譜圖顯示雙酚A、雙酚B、雙酚F和雙酚AF等4種化合物最大吸收波長(zhǎng)在227 nm處，雙酚S最大吸收波長(zhǎng)在262 nm處，四氯雙酚A、四溴雙酚A在227、288 nm處有吸收. 同時(shí)，色譜圖還顯示，227 nm處的吸收峰高于288 nm處，且峰形尖銳，因此選取227 nm作為四氯雙酚A、四溴雙酚A的檢測(cè)波長(zhǎng). 根據(jù)各種化合物的出峰時(shí)間及最大吸收波長(zhǎng)，采用DAD檢測(cè)器在不同時(shí)間設(shè)置不同波長(zhǎng)的方式進(jìn)行采集.

在相同的儀器條件下，考察了甲醇-水、乙腈-水作為流動(dòng)相對(duì)多種雙酚A類(lèi)化合物的分離效果，結(jié)果表明，甲醇-水作為流動(dòng)相時(shí)，分離效果最佳，峰形尖銳. 考察了甲醇-水不同體積比(60∶40、70∶30、80∶20)作為流動(dòng)相時(shí)，7種雙酚A及類(lèi)似物的分離效果. 結(jié)果顯示，在等度洗脫的情況下，以甲醇-水(60∶40、70∶30)為流動(dòng)相時(shí)，7種雙酚A及類(lèi)似物的分離效果最好，但是四氯雙酚A、四溴雙酚A出峰時(shí)間較長(zhǎng)，分析過(guò)程在40 min以上. 以甲醇-水(80∶20)為流動(dòng)相時(shí)，雙酚B、雙酚AF兩種物質(zhì)無(wú)法分離. 根據(jù)色譜行為顯示，前5種雙酚A及類(lèi)似物均在10 min以?xún)?nèi)出峰，所以采用梯度洗脫模式，以甲醇-水(60∶40、70∶30)為流動(dòng)相，10 min后流動(dòng)相更換為純甲醇，結(jié)果顯示，流動(dòng)相10 min內(nèi)為甲醇-水(60∶40)，10 min后為純甲醇時(shí)，7種雙酚A及類(lèi)似物分離效果最好，且分析時(shí)間能控制在15 min以?xún)?nèi). 7種雙酚A及類(lèi)似物的色譜圖如圖2所示.

圖2 7種雙酚A及其類(lèi)似物色譜圖(5 mg/L)(1) 雙酚S，(2) 雙酚F，(3) 雙酚A，(4) 雙酚B，(5) 雙酚AF，(6) 四氯雙酚A，(7) 四溴雙酚A(從左往右)Fig. 2 HPLC chromatogram of bisphenol A and its analogues (5 mg/L)(1) bisphenol S, (2) bisphenol F, (3) bisphenol A, (4) bisphenol B, (5) bisphenol AF, (6) tetrachlorobis-phenol A, (7) tetrabromobisphenol A(from left to right)

2. 3 線(xiàn)性及方法檢出限

按照優(yōu)化的儀器分析條件進(jìn)行測(cè)試，繪制峰面積-溶液濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，得到各種雙酚A類(lèi)化合物的校準(zhǔn)曲線(xiàn)和相關(guān)系數(shù). 通過(guò)逐步稀釋法計(jì)算7種雙酚A類(lèi)化合物的檢出限. 在空白的玩具樣品中，分別添加質(zhì)量濃度為0.04、0.06、0.08、0.10 mg/L的5種雙酚A類(lèi)化合物(雙酚A、雙酚B、雙酚S、雙酚F、雙酚AF)及質(zhì)量濃度為0.12、0.14、0.16、0.18 mg/L的2種雙酚A類(lèi)化合物(四氯雙酚A、四溴雙酚A)，各水平的樣品獨(dú)立重復(fù)檢測(cè)6次，記錄7種雙酚A類(lèi)化合物的峰高、噪聲、信噪比等信號(hào). 以3倍信噪比對(duì)應(yīng)的濃度為該化合物的檢出限，結(jié)合前處理方法換算后樣品中各化合物的檢出限結(jié)果如表1所列.

表1 雙酚A及類(lèi)似化合物的保留時(shí)間、線(xiàn)性范圍、線(xiàn)性方程、相關(guān)系數(shù)及檢出限Table 1 Retention times, linear ranges, linear equations, correlation coefficients and detections of bisphenol A and its analogues

由表1可知，7種雙酚A類(lèi)化合物的相關(guān)系數(shù)均大于0.998 8，表明7種化合物在相應(yīng)的濃度范圍內(nèi)具有線(xiàn)性關(guān)系良好. 根據(jù)樣品的前處理方法，本方法的檢出限在0.24～0.72 mg/kg之間，表明具有較高的靈敏度.

2. 4 加標(biāo)回收與精密度結(jié)果

平行稱(chēng)取12份空白樣品，6份樣品中加入質(zhì)量濃度為0.5 mg/L的目標(biāo)化合物，6份樣品中加入質(zhì)量濃度為2 mg/L的目標(biāo)化合物，按照優(yōu)化后的條件處理樣品，按照最優(yōu)的儀器條件進(jìn)行測(cè)試，每個(gè)濃度測(cè)試6次，計(jì)算回收率及RSD，結(jié)果如表2所列.

由表2可見(jiàn)，7種化合物加標(biāo)回收率在92.7%～108.7%之間，方法精密度在1.9%～7.1%之間，說(shuō)明該方法具有較好的準(zhǔn)確度，能夠滿(mǎn)足玩具中雙酚A類(lèi)化合物的分析要求.

表2 塑料玩具中雙酚A及類(lèi)似化合物的加標(biāo)回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=6)Table 2 Standard addition recoveries and relative standard deviations (n=6) of bisphenol A and its analogues

2. 5 樣品測(cè)定

按照優(yōu)化后的試驗(yàn)方法，對(duì)10批玩具樣品(均采購(gòu)自義烏商貿(mào)城)進(jìn)行分析，結(jié)果如表3所列. 由表3可見(jiàn)，序號(hào)2、5、7、8的塑料玩具檢出雙酚A，序號(hào)7的玩具檢出雙酚S，序號(hào)9的玩具檢出雙酚B.

表3 實(shí)際樣品檢測(cè)結(jié)果Table 3 Test results of real products /(mg/kg)

3 結(jié)論

本文建立了一種超聲提取-液相色譜法同時(shí)檢測(cè)塑料玩具中7種雙酚A及其類(lèi)似物的方法. 方法檢出限為0.24～0.72 mg/kg，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.9%～7.1%，說(shuō)明儀器的靈敏度、精密度良好. 平均回收率為92.7%～108.7 %，說(shuō)明該方法準(zhǔn)確度良好. 該方法簡(jiǎn)便、快速、準(zhǔn)確度高、污染較小，可用于塑料玩具中雙酚A及其類(lèi)似物的檢測(cè).