罐頭食品中雙酚A 和雙酚 F 環(huán)氧衍生物殘留的高效液相色譜分析

薛 鳴 張 虹

(浙江工商大學食品與生物工程學院,杭州 310035)

罐頭食品中雙酚A 和雙酚 F 環(huán)氧衍生物殘留的高效液相色譜分析

薛 鳴 張 虹

(浙江工商大學食品與生物工程學院,杭州 310035)

建立了一種高效液相色譜分析罐頭食品中雙酚 A(BPA)和雙酚 F(BPF)環(huán)氧衍生物的方法。樣品經微波輔助萃取后過 PPL(填料為苯乙烯 -二乙烯苯 (SDVB)聚合物)固相萃取柱進行凈化試驗。結果表明,微波輔助萃取法的提取效果理想;采用 PPL固相萃取回收率在 73.26%～104.98%,除雜效果明顯。將微波輔助—PPL固相萃取凈化法應用于多種食品進行分析,結果表明該方法適用于食品中雙酚 A和雙酚 F環(huán)氧衍生物殘留分析。

高效液相色譜法 雙酚A和雙酚 F環(huán)氧衍生物 殘留分析 罐頭食品

罐頭食品的內層表面涂有塑料制品涂料,通常用來避免罐頭內層的腐蝕以及金屬離子溶解食物而造成的污染。此外,該涂層還能防止罐裝食物的腐爛[1]。目前,食品罐頭的內層涂料通常采用環(huán)氧樹脂或乙烯基有機溶膠 (聚氯乙烯,PVC)。環(huán)氧樹脂一般用來合成雙酚 A(BPA)和雙酚 -A-二環(huán)氧甘油醚 (BADGE)。而 PVC有機溶膠樹脂的制品,生產如雙酚 -A-二環(huán)氧甘油醚和雙酚 -F-二環(huán)氧甘油醚(BFDGE)附產物。其目的主要在于趕走在涂漆過程中因加熱可能釋放的鹽酸[2]。殘留的 BADGE,BFDGE能遷移到罐頭食品中,同時多種二氯羥基混合物也可能出現(xiàn)。殘留的環(huán)氧樹脂混合物發(fā)生水解,形成 BADGE·H2O、BADGE·2H2O、BADGE·H2O·HCl、3R-NOGE(線型酚醛縮水甘油醚 )、4R-NOGE、5R-NOGE、6R-NOGE等水解產物。

雙酚 A和雙酚 F環(huán)氧衍生物可造成人類和動物的內分泌系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、神經系統(tǒng)出現(xiàn)異常,不僅具有“三致”作用,還會嚴重干擾人類和動物的生殖遺傳功能[3-4],因此,內涂料中 BPA和 BPF環(huán)氧衍生物的分析方法已成為各國食品安全檢測的研究熱點。目前,對雙酚類遷移物的評估基于新的毒理學數(shù)據(jù),已在新的歐盟法規(guī)中出現(xiàn)。第 1895/2005號法規(guī)對某些環(huán)氧樹脂衍生物在材料中使用做了限制,同時條款計劃用食品聯(lián)系起來,對 2種 BADGE類化合物特定的遷移物限量 (S MLs)[5]:BADGE、BADGE·H2O和BADGE·2H2O的總和在食品或食品仿制品中分別不能超過 9 mg/kg,BADGE·H2O·HCl、BADGE·HCl和 BADGE·2HCl的總和在食品或食品仿制品中分別不能超過1 mg/kg。BFDGE的限量參照 BADGE,而 NOGE則規(guī)定不得超過 0.2 mg/kg[6]。

對食品中 BPA和 BPF環(huán)氧衍生物的遷移采取措施目的在于規(guī)程的實施和保護消費者安全。目前,許多研究已開始監(jiān)測罐頭食品如各種含油的魚類和海產品中雙酚類物質,同時也包括多種蔬菜和水果罐頭。通過廣泛的調研,人們已報道了雙酚類物質從多種罐頭涂漆中遷移以及它們在罐頭食品中固液的分布。由此可見,加大對罐頭食品中 BPA和BPF環(huán)氧衍生物殘留的分析具有十分重要的現(xiàn)實意義。研究了食品中 BPA、BPF及其環(huán)氧衍生物,建立了測定食品罐內涂料中 BPA和 BPF環(huán)氧衍生物殘留的高效液相色譜分析方法[7-9]。

1 材料與方法

1.1 試劑和儀器

1.1.1 試劑

鳳尾魚罐頭:購自超市;雙酚類物質標準品:雙酚 -A-二環(huán)氧甘油醚 (BADGE,≥97%)、雙酚 -A-二環(huán)氧甘油醚氫氯化物 (BADGE·HCl,≥90%)、雙酚 -A-二環(huán)氧甘油醚二氫氯化物 (BADGE·2HCl,≥90%)、雙酚 -A-二環(huán)氧甘油醚單水合物(BADGE·H2O,≥97%)、雙酚 -A-二環(huán)氧甘油醚水合物氫氯化物 (BADGE·HCl·H2O,≥95%)、雙酚 -F-二環(huán)氧甘油醚 (BFDGE,≥90%)、三環(huán)酚醛清漆甘油醚 (3R-NOGE,≥90%)、四環(huán)酚醛清漆甘油醚 (4R-NOGE,≥90%)、五環(huán)酚醛清漆甘油醚(5R-NOGE,≥90%)、六環(huán)酚醛清漆甘油醚 (6RNOGE,≥90%):美國 Sigma公司;乙腈、甲醇 (色譜純):Merck公司;甲基叔丁基醚 (MTBE,色譜純):TED I A公司。

1.1.2 儀器

Waters 2695高效液相色譜儀,Waters 2475熒光檢測器 (FLD):美國 Waters公司;超速離心機 (SOR2 VALL-RC6):美國 Thermo公司;微波萃取儀 (CEM-MARS):美國 CEM公司;固相萃取裝置(Medi wax12):美國 Mediwax公司;氮吹儀 (DSY-Ⅱ型):北京金科精華苑技術研究所;渦旋振蕩器 (XW-80A):上海醫(yī)科大學儀器廠;聚四氟乙烯 (PTFE)微孔濾膜:天津天津市恒奧科技發(fā)展有限公司;Bond Elut PPL固相萃取柱 (填料為苯乙烯 -二乙烯苯(SDVB)聚合物):Varian公司。

1.2 方法

1.2.1 標準溶液配制

將各標準樣品母液稀釋,配制成含 BADGE、BADGE · HCl、BADGE · 2HCl、BADGE · H2O、BADGE·HCl·H2O、BFDGE、3R-NOGE、4RNOGE、5R-NOGE、6R-NOGE分別為 1.1、0.32、1.0、0.4、1.0、0.99、0.9、0.94、1.0和 1.0 mg/mL的混合標準溶液,再逐級稀釋至所需質量濃度。

1.2.2 樣品中分析物的提取

將樣品用組織搗碎機搗碎,稱取 2.0 g于 50 mL聚丙烯離心管中,加入 15 mL正己烷,50℃水浴浸提30 min,連續(xù)振搖。然后將溶液轉移至微波萃取罐中,并用 8 mL丙酮清洗離心管后加入萃取罐。混勻后 105℃微波萃取 20 min。將罐中液體轉移至50 mL離心管中,再加入 10 mL乙腈,振搖 5 min,靜置分層 30 min,取下清液置 50 mL旋轉燒瓶中,重復操作兩次,合并液體。30℃旋轉蒸發(fā)濃縮至干,加入3 mL水 /甲醇 (96/4,V/V)渦旋溶解備用。

1.2.3 固相萃取凈化

PPL固相萃取柱依次用 4 mL甲醇和 4 mL水 /甲醇 (96/4,V/V)活化;然后將 1.2.2中的備用液上樣至固相萃取柱中;用 4 mL水 /甲醇 (80/20,V/V)淋洗柱子。在溶劑流過固相萃取柱后,抽干 PPL小柱,用 5 mL乙腈溶液洗脫。洗脫液經 30℃氮氣吹干后,再用 1 mL甲醇定容,密封冷藏于 4℃待測。

1.2.4 液相色譜條件

采用Waters 2695液相色譜分離,Waters 2475熒光檢測器檢測;色譜柱:漢邦科技 Lichrospher C18,5μm,150×2.1 mm;柱溫:30 ℃;進樣體積:BADGE及環(huán)氧衍生物,1μL;BFDGE及環(huán)氧衍生物,2μL;熒光檢測器激發(fā)波長 (em)230 nm,發(fā)射波長 (ex)301 nm。流動相:乙腈和水;流速:0.3 mL/min;乙腈梯度洗脫。

2 結果與討論

2.1 色譜條件、檢出限和定量性

分別進行對 BPA和 BPF環(huán)氧衍生物的分析。BPA環(huán)氧衍生物在 15 min內從水/乙腈 (55/45,V/V)上升至水 /乙腈 (35/65,V/V),BPF環(huán)氧衍生物則在 32 min內從水 /乙腈 (52/48,V/V)上升至水 /乙腈 (22/78,V/V)。同時在 2.3～230μg/L的質量濃度范圍內具有良好的線性相關性,方法檢出限在0.5660～6.5496μg/L之間。詳細的色譜條件、檢出限和定量性分析,參照研究得到的試驗條件進行[10]。標準溶液色譜圖見圖 1,可知分析物在所用的色譜條件下得到很好分離,且分離時間短。

圖 1 高效液相色譜法測定 BPA環(huán)氧衍生物標準溶液 (上)、食品罐頭空白樣品中BPA環(huán)氧衍生物(下)

2.2 方法的優(yōu)化

2.2.1 傳統(tǒng)皂化提取、超聲波提取與微波輔助萃取法的對比

采用正己烷提取分析物,乙腈萃取正己烷層的方法比較了傳統(tǒng)皂化提取、超聲波提取與微波輔助萃取法。準確稱取樣品 2 g用 3種方法進行提取,各重復 3次,結果見圖 2。

圖 2 采用傳統(tǒng)皂化提取法、超聲波提取與微波輔助萃取法得到分析物提取數(shù)據(jù)(n=3)

由圖 2可知,傳統(tǒng)皂化提取法的提取率與超聲波提取的結果基本接近,而微波輔助萃取法所得結果則高于前 2種方法。原因可能是與傳統(tǒng)的皂化提取法相比,微波萃波主要利用微波對萃取溶劑及物料的加熱作用,能夠穿透萃取溶劑和物料使整個系統(tǒng)更均勻地加熱。同時,微波會促使分子碰撞能量產生,加快化學作用,但不會破壞分子結構,因此萃取的選擇性較高[11]。從試驗結果看,BADGE·HCl的超聲提取結果明顯高于其他兩種方法,可能是提取過程中超聲作用破壞了某些 BADGE二基氯代化合物 (如 BADGE·2HCl,BADGE·HCl·H2O等)的分子結構。因此選定微波輔助萃取法作為前處理方法。

靜置時間對提取結果有一定影響。采用 1.2.2方法處理 6組加標樣品 (BADGE、BADGE·HCl、BADGE·2HCl、BADGE·H2O、BADGE·HCl·H2O、BFDGE、3R-NOGE、4R-NOGE、5R-NOGE、6RNOGE分別為 1.1、0.32、1.0、0.46、1.0、0.99、0.9、0.94、1.0和 1.0 mg/L),靜置時間分別為 10、15、20、25、30和 35 min。結果表明,靜置時間為 30 min(RSD%:3.81%)和 35 min(RSD%:2.98%)時樣品回收率均超過 96.47%。與較短靜置時間相比,分析物受雜質干擾較少。因此,選擇 30 min作為樣品處理的靜置時間。

2.2.2 提取試驗的回收率

對空白樣品取 3個質量濃度水平進行添加回收試驗,分別加入不同量的標準溶液,按 1.2.2方法處理樣品,進樣試驗,每個質量濃度重復試驗 3次,結果見表 1。10種BPA和BPF環(huán)氧衍生物回收率均在86.97%～103.44%之間。

表 1 微波輔助萃取法提取試驗的平均回收率(n=3)

2.2.3 SPE凈化

BPA和BPF環(huán)氧衍生物的極性強弱有一些差別,所以選擇最適合的洗脫液對標準物質的分析至關重要。在對固相萃取柱活化和平衡后,分別向各自的柱子 (標號為 SPE-1到 SPE-5)加入質量濃度為 1 000μg/L的 10種標準物質混合液。4 mL水 /甲醇(80/20,V/V)淋洗后,使用不同的溶劑對柱子進行洗脫。表 2是 PPL固相萃取柱經甲醇活化后各種洗滌液的平均回收率情況。

表 2 PPL(甲醇活化)經不同溶劑處理后的平均回收率(n=3)

從表 2可以看出,采用 4 mL甲醇作為活化溶劑,洗脫液為二氯甲烷、MTBE和乙腈時 BPA環(huán)氧衍生物和 BFDGE的回收率較為理想,均在 75%～105%之間,而另外 3種洗脫液得到的回收率則相對較差。

3～6R-NOGE的回收率結果表明,5種洗脫液對 PPL固相萃取柱的洗脫效果有明顯差異。除乙腈外,4種洗脫液得到的回收率均低于 55%,而乙腈所得到的結果在 73.26%～77.88%之間。其原因可能是苯乙烯 -二乙烯苯 (SDVB)聚合物填料對 10種分析物有較強的吸附性,尤其是 3～6R-NOGE化學物。當采用強極性溶劑如乙腈作為洗脫液時,分析物才更易被洗脫下來。從表 4中也能發(fā)現(xiàn),隨著苯環(huán)的增加,回收率呈遞減趨勢。

試驗中也曾選用 OASIS HLB固相柱,雖然 BPA環(huán)氧衍生物和 BFDGE的回收率均在 95%以上,但溶劑對 3～6R-NOGE的洗脫率卻非常的低。因此,考慮到去除雜質和回收率兩方面結果,選定乙腈作為PPL柱的洗脫劑。

2.3 精密度

取含有 BADGE、BADGE·HCl、BADGE·2HCl、BADGE·H2O、BADGE·HCl·H2O、BFDGE、3RNOGE、4R-NOGE、5R-NOGE、6R-NOGE的標準品日內日間分別重復進樣 7份,計算 RSD值。結果表明該方法的日間和日內精密度分別在 2.28%～6.95%和 1.79%～7.71%之間。

2.4 罐頭食品分析

采用 1.2.3的方法處理樣品,通過液相色譜 -熒光檢測的方法分析,測得一系列樣品含量見表 3。

表 3 罐頭食品中 BPA和 BPF環(huán)氧衍生物含量

由表 3可見,8種罐頭食品中 BPA環(huán)氧衍生物的含量均有檢出。雖然樣品均未超過現(xiàn)行歐盟規(guī)定的檢出限量 ,但 BADGE、BADGE·HCl、BADGE·2HCl、BADGE·HCl·H2O和 BFDGE檢出率較高,分別達到 87.50%、62.50%、50.00%、62.5%和100%。這表明單基取代的部分 BADGE相關化合物可能在食品基質中通過水解形成了更為穩(wěn)定的二元取代化合物[12]。NOGE的檢測結果發(fā)現(xiàn) 10種罐頭食品中有 3～6R-NOGE的殘留。其中,7號和 8號食品的 NOGE總量達到 0.24 mg/kg和 0.46 mg/kg超出歐盟規(guī)定的 NOGE檢出限量 (0.2 mg/kg)。

雖然市售大部分的罐頭食品中 BPA和 BPF環(huán)氧衍生物含量都在法定限量內,但由于法定的檢出限量相對較高,出于對公眾安全的考慮,同時為了應對發(fā)達國家對進口商品的技術壁壘,我國應盡快采取措施制訂更為完善、更為嚴格的食品法規(guī),同時加大對罐頭內涂料的開發(fā),最大限度地減少包裝材料對食品安全性的危害。

3 結論

通過對罐頭食品采取微波輔助萃取,PPL固相萃取凈化的方法提取雙酚 A和雙酚 F環(huán)氧衍生物,并應用高效液相色譜—熒光檢測法分析,建立了食品中雙酚A和雙酚 F環(huán)氧衍生物含量的檢測方法。在2.3～230μg/L的質量濃度范圍內具有良好的線性相關系,方法檢出限在 0.566 0～6.549 6μg/L之間;在 45～450μg/L添加水平范圍內,微波輔助萃取法提取實驗的平均添加回收率在 86.97%～103.44%之間;經 PPL固相萃取柱凈化后的平均添加回收率為在 73.26%～104.98%,相對標準差均小于8.03%,證明該方法具有靈敏度高、檢出限低和穩(wěn)定性好的特點,適合罐頭食品中 BPA和 BPF環(huán)氧衍生物殘留分析。

[1]Jan P,Lenka D,Jana H,et al.Determination and Occur2 rence ofBisphenolA,BisphenolA Diglycidyl Ether,and Bi2 sphenol F Diglycidyl Ether,Including Their Derivatives,in Canned Foodstuffs’from the Czech RetailMarket[J].Czech J.Food Sci.,2007,25(4):221-229

[2]JosefL,Walfried R.Simultaneous determination of bisphenol A-diglycidyl ether,bisphenol F-diglycidyl ether and their hydrolysis and chlorohydroxy derivatives in canned foods[J].Eur Food Res Technol,2000,211:211-217

[3]孫樹萍,阮文舉.食品塑料包裝中的有害物質[J].化學教育,2007,6:3-5

[4]Graciela R,Iago V,Jorge L,et al.Cytotoxic effects of BADGE(bisphenol A diglycidyl ether)and BFDGE(bis2 phenol F diglycidyl ether)on Caco-2 cells in vitro[J].Arch Toxicol,2006,80:748-755

[5]EC/1895/2005(2005)On the restriction of use of certain epoxy derivatives in materials and articles intended to come into contactwith food[S]

[6]2002/16/EC(2002)On the use of certain epoxy derivatives in materials and articles intended to come into contact with foodstuffs[S]

[7]Walfried R,Gerald D,Rudolf Z,et al.Deter mination ofBi2 sphenolA diglycidyl ether(BADGE)and its hydrolysisprod2 ucts in canned oily foods from the Austrian market[J].Z Lebens m Unters Forsch A,1999,208:208-211

[8]SandraB,Koni G,MaurusB.Method for determining novol2 ac glycidyl ether(NOGE)and its chlorohydrins in oily canned foods[J].Food Additives and Contaminants,2001,18(7):655-672

[9]Mehmet C,Jim TY,A.Lynn R.Presence of the biocide or2 tho-phenylphenol in canned soft drinks in the United States and Ger many[J].Food Chemistry,2009,112:515-519

[10]繆佳錚,薛鳴,張虹.高效液相色譜分析食品罐內涂料中雙酚A和雙酚 F環(huán)氧衍生物殘留 [J].分析化學,2009,37(6):911-914

[11]陳波,林建國.微波萃取技術及其在環(huán)境樣品分析中的應用[J].化工技術與開發(fā),2008,37(12):26-29

[12]Cuilian S,Lai P L,Philip J B,et al.Single laboratory vali2 dation of a method for the determination ofBisphenolA,Bis2 phenolA diglycidyl ether and its derivatives in canned foods by reversed-phase liquid chromatography[J].J.Chroma2 tographyA,2006,1129:145-148.

Analysis of ResidualBisphenolA,Bisphenol F and their EpoxyDerivatives in Canned Food by HPLC

XueMing Zhang Hong
(College of Food Science and Biotechnology Engineering,Zhejiang Gongshang University,Hangzhou 310035)

A method was developed for deter mining residual bisphenolA(BPA),bisphenol F(BPF)and their epoxy derivatives in canned food by high-performance liquid chromatography(HPLC)with a fluorescence detector.Sampleswere extracted by microwave extraction and purified usingBond Elut PPL SPE(SDVB).Results:The mi2 crowave extraction presents satisfied effect.Bond Elut PPL SPE gives acceptable recoveries of 73.26%～104.98%and evident impurity removal.The microwave extraction and Bond Elut PPL SPE were applied to analyze some food samples.Results show thismethod is suitable for analyzing residualBPA,BPF and their epoxy derivatives in food.

high perfor mance liquid chromatography,Bisphenol A,Bisphenol F and their epoxy derivatives,residual deter mination,canned food

O622.6

A

1003-0174(2010)02-0136-05

2009-03-13

薛鳴,女,1985年出生,碩士,食品科學

張虹,女,1962年出生,教授,食品質量與安全、功能性食品、水產品開發(fā)