高效液相色譜法測定桶裝水及水桶中雙酚A含量

劉 濤，黃子晏

(1. 莆田學院環境與生物工程學院，福建 莆田 351100;2. 福建省新型污染物生態毒理效應與控制重點實驗室，福建 莆田 351100)

0 引 言

雙酚A(BPA)是聚碳酸酯的生產單體，生產聚氯乙烯的穩定材料，環氧樹脂的主要組成部分，由俄國科學家Alexander P.Dianin在1891年利用兩分子苯酚和一分子丙酮在氯化氫催化下第一次合成出來[1]。由于雙酚A制品的良好機械性能、低吸水性及熱穩定性，因此被大量用于制作水管、水杯、奶瓶、玩具以及其他食品容器。然而雙酚A是一種環境類激素，能夠干擾人體內分泌系統[2]，不僅能夠導致肥胖問題同時還有增加癌變[3]、畸形的可能。市場所售桶裝水，絕大部分水桶材均質為聚碳酸酯，雙酚A作為聚碳酸酯的合成單體，水桶中殘留的雙酚A有可能會從水桶遷移至飲用水中，進而進入人體內。

目前，雙酚A的殘留可通過液-液萃取[4]、固相萃取[5]進行富集，而后利用高效液相-熒光法[6]、液相色譜-質譜聯用[7]或氣相色譜-質譜聯用法[8]進行檢測，此外電化學[9-10]也是一種高靈敏檢測BPA的方法。LC-MS、GC-MS等儀器價格昂貴且操作復雜，而液相紫外檢測器在大多數實驗室都較為常見且操作簡單、維護方便。本文利用高效液相色譜-紫外檢測器建立一種簡單、高靈敏檢測桶裝水及水桶中雙酚A的檢測方法，并抽取莆田市售的桶裝水及水桶中雙酚A含量進行檢測。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器和試劑

實驗儀器：高效液相色譜儀(LC1100)，美國安捷倫公司，配備隔膜真空泵、自動進樣系統、柱溫箱、可變波長掃描紫外檢測器；純水機(ultra pure)，上海和泰儀器有限公司；電子天平(Sartorius BS224S)，賽多利斯；全自動固相萃取儀(Sepaths UP)，萊伯泰科儀器股份有限公司；紫外可見分光光度計(UV-2500)，島津；0.45 μm 有機濾膜，上海市新亞凈化器件廠。

化學試劑：甲醇，色譜純，天津市化學試劑供銷公司；無水乙醇，分析純，天津市化學試劑供銷公司；四氫呋喃，分析純，國藥集團化學試劑有限公司；乙酸乙酯，分析純，天津市鼎盛鑫化工有限公司；乙腈，色譜純，上海阿拉丁生化科技有限公司；雙酚A，分析純，上海麥克林生物制藥有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 標準溶液配置

準確稱取 0.025 0 g（精確到 0.000 1 g）雙酚 A，置于燒杯中，甲醇溶解。將溶液轉移至250 mL容量瓶中，甲醇定容至刻度線，搖勻，得到0.1 mg/mL的雙酚A標準儲備溶液，密封保存。使用前根據需要吸取適量標準儲備液，用甲醇稀釋配置成質量濃度為0.4，1，2，4，5，10 μg/mL 的工作標準溶液，0.45 μm濾膜過濾備用。

1.2.2 色譜分析條件

流動相為乙腈-水，V（乙腈）:V(水）=60:40，流量1 mL/min，檢測波長 224 nm，自動進樣器進樣，進樣體積 10 μL。

1.2.3 樣品處理

依次用10 mL甲醇、10 mL超純水活化C18固相萃取柱，流量為 1.5 mL/min。上樣 1 000 mL，上樣完畢后氮吹干燥3 min。分兩次用3 mL甲醇洗脫萃取柱，洗脫程序為浸泡90 s，最后氮吹干燥150 s，洗脫液氮吹定量濃縮至 1 mL，0.45 μm濾膜過濾，進樣分析。

1.2.4 水桶塑料預處理

取桶裝水塑料，超純水沖洗后，晾干將其剪碎，精密稱取1.000 g樣品置于燒杯中，加入10 mL二氯甲烷，超聲（功率 120 W；頻率 40 kHz）溶解并混勻，加入15 mL甲醇，充分震蕩搖勻，使高分子化合物沉淀，過濾，濾液在40 ℃水浴蒸干，用甲醇溶解殘渣，轉移至10 mL容量瓶中，甲醇定容至刻度，0.45 μm 濾膜過濾，備用。

1.2.5 水樣與水桶雙酚 A 含量的檢測

隨機選取莆田市售5個品牌的桶裝水，分別取常溫保留10，20，30 d的桶裝水水樣，每個時間的水樣平行測定3組。按照1.2.3方式經固相萃取濃縮至1 mL，按1.2.2色譜條件檢測分析。已提取的水桶預處理液按色譜條件進樣分析。

2 結果與討論

2.1 洗脫劑的選擇

取質量濃度為4 μg/mL雙酚A標準液1 mL置于1 000 mL容量瓶中，超純水定容至刻度線，分別用甲醇、四氫呋喃、無水乙醇、乙酸乙酯4種有機溶劑進行固相萃取，樣品經過C18萃取柱提取后用高效液相色譜檢測，計算得到4種洗脫劑的回收率，回收率結果見圖1。根據測量計算結果，4種洗脫劑中甲醇的洗脫效果最好，因此選用甲醇作為水樣固相萃取的洗脫劑。

圖1 不同洗脫劑洗脫效果

2.2 HPLC紫外檢測波長的選擇

查閱相關文獻，雙酚A紫外吸收光譜在202，227，278 nm波長下有較強的吸收[11]。對雙酚A溶液在190～300 nm波長范圍內進行掃描，所得紫外吸收光譜如圖2所示，可以看到，雙酚A在224 nm和278 nm附近有強紫外吸收，且224 nm波長下紫外吸收較強，因此選擇224 nm作為液相檢測的波長。

圖2 雙酚A紫外吸收光譜

2.3 流動相的選擇

考察了不同流動相對雙酚A色譜峰的影響，在高效液相色譜中常用的流動相為甲醇、乙腈和水。首先用甲醇-水為流動相，改變甲醇與水的比例，雜峰與雙酚A溶液出峰時間較近，如圖3所示。雜峰面積較大，在某些比例下會出現負峰，對目標峰的定性以及定量產生影響，且溶劑甲醇在低波長情況下存在紫外吸收。為了改善分離效果，利用乙腈-水作為流動相，調整比例，在V（乙腈）:V（水）=60:40時，色譜圖良好，峰形尖銳，對稱性良好，見圖4。雜峰位置在 1～1.5 min，雙酚 A 出峰時間在 2.790 min，間隔時間長，雜峰位置不會對雙酚A產生影響；并且可以在短時間內將雙酚A分離洗脫，因此選乙腈-水（V/V，60:40）作為本實驗的流動相。

圖3 甲醇-水雙酚A色譜圖

圖4 乙腈-水雙酚A色譜圖

2.4 線性關系和重現性

將1.2.1配制系列濃度梯度溶液，在選定的色譜條件下進行測定，以雙酚A標準溶液濃度為橫坐標，色譜峰面積為縱坐標，做標準曲線，如圖5所示。其線性回歸方程為Y=42.152 39X–0.175 58，線性相關系數為r2=0.999 8，且在 0.4～10 μg/mL 的濃度范圍內線性關系良好。

取質量濃度為1 μg/mL雙酚A標準樣品溶液，連續進樣5次，保留時間與峰面積如表1所示，相對標準偏差分別為2.05%、2.26%。

圖5 雙酚A溶液標準曲線

表1 保留時間與峰面積重現性

2.5 檢出限和定量限

根據方法檢出限計算方法，以質量濃度為0.4 μg/mL的純水加標樣品，按照選取的最優條件進行固相萃取-高效液相測定雙酚A的含量，平行測定6次，6次測定的標準偏差δ值為0.022，根據檢出限計算公式 MDL=3.143δ，得到檢出限為 0.069 μg/mL，定量限為 0.23 μg/mL。

相關國家標準GB4806.7-2016《食品接觸用塑料材料及制品》和GB5009.156-2016《食品接觸材料及制品遷移試驗預處理方法通則》中對水基食品模擬物中雙酚A的檢出限和定量限分別為1 μg/L和10 μg/L；本文建立的雙酚A檢測方法能夠滿足對水中痕量雙酚A的檢測。

2.6 回收率與精密度

為了驗證提取方法的可靠性，進行回收率試驗，以不含雙酚A的超純水為空白基質，在1 L容量瓶中分別加入質量濃度為 0.4，1，2，4，5 μg/mL 的1 mL雙酚A標準溶液，超純水定容至刻度線。按照選定的最佳條件進行固相萃取處理后上機檢測。計算回收率見表2，結果顯示平均回收率為98.3%，對于高、中、低濃度樣品的回收率都有滿意的效果。

選取質量濃度為1 μg/mL的純水加標樣，按照方法指定的檢測步驟，平行測試6次，檢驗該方法的精密度。結果如表3所示，相對標準偏差為1.99%，數據重現性好，精密度高。

表2 回收率實驗結果

表3 精密度實驗結果

2.7 檢測結果

取5個品牌桶裝水，檢測已保留的桶裝水水樣，每個品牌分別儲存10天、20天和30天后，經檢測均未檢測到雙酚A的存在。雖然在常溫儲存、保質期內的桶裝水中并未檢測出雙酚A，但仍存在雙酚A向水中遷移的潛在危害。相關研究表明日曬、儲存溫度及生產過程中洗桶程序等因素對雙酚A的遷移都有一定的影響[12]。

水桶材料中雙酚A的平均含量為37.1 μg/g，且5個品牌的雙酚A含量大致相同，結果見表4。相關資料顯示[13]食品中雙酚A的遷移主要來自聚合物表面降解，而聚合物中雙酚A的殘余量對其遷移影響很小。因此，應針對食品包裝容器的PC材質進行限制，采用PP或其他更安全的材質。

表4 水桶檢測結果

3 結束語

本文建立了固相萃取高效液相檢測桶裝水中雙酚A含量的檢測方法，對實驗條件進行優化，以甲醇為洗脫劑對水樣進行固相萃取處理，乙腈-水（60:40）為流動相，224 nm波長下實現對水樣中BPA簡單、快速、高靈敏檢測。方法檢出限0.069 μg/mL，定量限為0.23 μg/mL，回收率為98.3%。隨機選取市售5個品牌桶裝水，在保質期內的桶裝水中并未檢測到雙酚A的存在，水桶材質中檢測出雙酚A的含量為37.1 μg/g；在水樣中雖未檢測出雙酚A，但仍有一定潛在溶出風險。根據實驗結果，針對PC食品包裝材料應更換更加健康安全的材質。