GC-MS法測(cè)定皮革中的雙酚A

文/周圣翔 張彩紅 馮廣智

雙酚A (Bisphenol A, BPA)，學(xué)名2，2-二（4-羥基苯基）丙烷，簡(jiǎn)稱二酚基丙烷。因具有和天然雌激素相似的結(jié)構(gòu)而具有類雌激素活性，被稱為酚類環(huán)境雌激素，通常經(jīng)由食物、汗?jié)n或水洗等與皮膚的接觸進(jìn)入生物體內(nèi)形成假性激素，傳送假性化學(xué)信號(hào)并影響生物體內(nèi)激素含量，進(jìn)而干擾內(nèi)分泌的原本機(jī)制，造成內(nèi)分泌失調(diào)，危害生物體生殖機(jī)能甚至誘發(fā)惡性腫瘤。雙酚A因其良好的應(yīng)用特性被當(dāng)作增色劑、洗滌劑、乳化劑和阻燃劑等廣泛使用，同時(shí)也是芳香族合成鞣劑中一種重要的原料。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)雙酚A的檢測(cè)分析方法主要有高效液相法、氣相色譜法、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法，高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法等。高效液相法適合于高沸點(diǎn)化合物的檢測(cè)，具有分離效率高、選擇性高、靈敏度高、分析速度快等特點(diǎn)，現(xiàn)階段對(duì)雙酚A的檢測(cè)也多是用高效液相色譜法，但該法僅通過與標(biāo)準(zhǔn)色譜圖中的保留時(shí)間比對(duì)作為定性的條件，當(dāng)樣品基質(zhì)復(fù)雜，前處理無法對(duì)樣品液凈化干凈時(shí)，會(huì)對(duì)準(zhǔn)確定性定量帶來極大的干擾。氣相色譜法對(duì)雙酚A的測(cè)定靈敏度雖然高于高效液相法，但是酚類物質(zhì)沸點(diǎn)高，揮發(fā)性差，常需要衍生化，同時(shí)也無法避免假陽性的干擾。相比于氣相色譜法，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法能充分結(jié)合氣相色譜對(duì)復(fù)雜有機(jī)化合物進(jìn)行有效分離和質(zhì)譜對(duì)化合物進(jìn)行準(zhǔn)確定性的優(yōu)點(diǎn)，是最成熟的質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，常用于酚類物質(zhì)的有效分析。液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法能通過雜交質(zhì)譜對(duì)樣品進(jìn)行檢測(cè)分析，不僅能準(zhǔn)確定性和定量，并能排除基質(zhì)的干擾，但目前儀器設(shè)備過于昂貴，不易于推廣。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)雙酚A的檢測(cè)應(yīng)用主要在食品接觸材料及其制品、玩具、紡織品以及水體、土壤、空氣等環(huán)境樣品，而國(guó)內(nèi)對(duì)皮革及其制品中雙酚A的檢測(cè)還是個(gè)空白，我國(guó)是世界上最大的皮革制品制造國(guó)家，皮革制品的出口和消費(fèi)多年位居輕工行業(yè)的首位，因此，建立一種測(cè)定皮革中雙酚A的檢測(cè)方法尤為迫切和重要。本文中采用的是氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法并進(jìn)行優(yōu)化，該檢測(cè)方法簡(jiǎn)單快捷，結(jié)果穩(wěn)定可靠，適用于皮革中雙酚A含量的測(cè)定。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

儀器：TRACE-1300/ISQ 7000氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（賽默飛公司）；恒溫超聲儀（SBL-72DT）；分液漏斗振蕩器（EYELA MMV-1000W）；臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)（Sigma 3K15）。

試劑：雙酚A標(biāo)準(zhǔn)品（純度99.9%）；水（三級(jí)水）；甲醇、正己烷、乙腈、丙酮、四氫呋喃（均為色譜純，安譜公司）；三乙胺、乙酸酐、碳酸鉀（均為分析純，國(guó)藥集團(tuán)）。

1.2 分析步驟

將樣品剪碎至2mm～3mm的小塊，稱取1g（精確至1mg）的試樣至可以旋緊密閉的50mL提取瓶中，加入10mL的甲醇，在40℃下恒溫超聲60min。取出快速冷卻后，將提取液過濾至分液漏斗中，加入40mL的0.1mol/LKCO溶液，另外用5mL的KCO溶液洗滌殘?jiān)貜?fù)兩次，合并提取液。然后加入2mL的乙酸酐和1mL的三乙胺，將分液漏斗置于振蕩器上振蕩5min（振蕩頻率≥250次/min），待充分衍生后取下分液漏斗，加入5mL的正己烷，然后在振蕩器上繼續(xù)振蕩10min。靜置待兩相分離后，過濾上層有機(jī)相，使用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀分析。

1.3 儀器條件

色譜柱：TG-5SILMS(30m×0.25mm×0.25μm)；進(jìn)樣口溫度：280℃；進(jìn)樣模式：不分流；載氣：高純度氦氣；進(jìn)樣量：1μL；升溫程序；80℃，保持1min，以30℃/min的速度升溫至280℃，保持2min。

2 結(jié)果分析

2.1 乙酰化的選擇

雙酚A帶有兩個(gè)極性很強(qiáng)的羥基，且熔沸點(diǎn)很高，揮發(fā)性差，如果直接進(jìn)樣分析，使用常用的毛細(xì)管色譜柱會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)峰拖尾嚴(yán)重，分離效果較差，靈敏度較低，給定性定量造成困難。而雙酚A和乙酸酐發(fā)生乙酰化反應(yīng)可以生成穩(wěn)定的酯類物質(zhì)，降低極性，降低熔沸點(diǎn)，提高分離度，故本方法采取對(duì)樣品進(jìn)行衍生化處理。雙酚A和乙酸酐的乙酰化反應(yīng)方程式如圖1。

圖1 雙酚A和乙酸酐的乙酰化反應(yīng)方程式

2.2 樣品前處理?xiàng)l件的選擇

目前，對(duì)于皮革樣品中的有害物質(zhì)，常用的提取方式有索氏提取法、水蒸氣蒸餾法、超聲波提取法、微波加熱溶劑提取法等。索氏提取法回收率高，重現(xiàn)性好，但消耗溶劑大，提取時(shí)間過長(zhǎng)。水蒸氣提取法雖然得到的提取液比較干凈，但需要搭建蒸餾裝置，操作比較繁瑣，不適于大批量分析測(cè)試樣品。微波加熱溶劑提取方法操作簡(jiǎn)單，提取時(shí)間短，使用溶劑少，但設(shè)備昂貴。綜合考慮，本文采用了超聲波提取法，該方法具有操作簡(jiǎn)單、重現(xiàn)性好、儀器設(shè)備便宜、效率較高等優(yōu)點(diǎn)。

本文考察了不同的提取溶劑（水、甲醇、乙腈、丙酮、四氫呋喃），不同的提取溫度（25℃、40℃、50℃、60℃）和不同的提取時(shí)間（10min、30min、60min、90min）對(duì)提取效果的影響，在不含雙酚A的空白皮革試樣中加入一定量的標(biāo)樣，按照不同的提取條件進(jìn)行正交試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖2、圖3和圖4。

圖2 不同溶劑對(duì)提取效果的影響

從圖2結(jié)果可知，甲醇、乙腈和丙酮的提取效果較好，四氫呋喃和水的提取效果較差，再考慮到試劑的易取性和毒性，選擇甲醇作為提取試劑。

圖3 不同溫度對(duì)提取效果的影響

圖4 不同提取時(shí)間對(duì)提取效果的影響

比較圖3的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)較低的溫度和較高的溫度，都會(huì)導(dǎo)致提取效果變差，而試樣在40℃下有最好的提取效果。

根據(jù)圖4結(jié)果可知，提取效果隨著提取時(shí)間的增加而提高，且在60min后趨于平穩(wěn)，表明試樣在提取60min后，已經(jīng)能得到充分的提取。同時(shí)，還考慮到在乙酰化后的液液振蕩萃取過程中，振蕩頻率可能會(huì)對(duì)萃取效果有影響，通過不同的振蕩頻率（150次/min、200次/min、250次/min、300次/min）進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖5。

圖5 不同振蕩頻率對(duì)液液振蕩萃取效果的影響

從圖5結(jié)果可知，隨著振蕩頻率的提高，萃取效果有明顯提高，在振蕩頻率提高到250次/min后，萃取效果放緩，因此選擇250次/min作為最佳的振蕩頻率。

根據(jù)以上結(jié)果分析，最終確定方法的最優(yōu)前處理?xiàng)l件為：甲醇作為提取溶劑，在40℃下超聲提取60min，乙酰化后的液液振蕩萃取過程采用250次/min的振蕩頻率。

2.3 樣品液的凈化和儀器方法的選擇

試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，樣品液在液液萃取后都能得到澄清的有機(jī)相，可以使用0.22μm的有機(jī)濾膜過濾后直接上機(jī)測(cè)試，如果遇到萃取液混濁的情況，可以先使用高速離心機(jī)進(jìn)行離心，再過濾上機(jī)。但考慮到皮革中成分復(fù)雜，會(huì)有基質(zhì)干擾，為了得到準(zhǔn)確的結(jié)果，本文的儀器方法采取不分流模式進(jìn)樣，先使用全掃描模式定性分析，再使用選擇離子（SIM）模式定量分析。使用本文設(shè)置的儀器條件和分析方法，衍生物雙酚A二乙酸酯在低濃度下依然有較高的響應(yīng)信號(hào)，目標(biāo)化合物在8.9min出峰，峰型尖銳對(duì)稱，分離效果良好，在目標(biāo)峰保留時(shí)間范圍內(nèi)沒有其他雜質(zhì)峰的干擾，可以準(zhǔn)確定性定量。（雙酚A二乙酸酯色譜提取圖見圖6，質(zhì)譜圖見圖7），

圖6 雙酚A二乙酸酯色譜提取圖

圖7 雙酚A二乙酸酯質(zhì)譜圖

2.4 方法的線性范圍與檢出限

按照0.1mg/kg、0.2mg/kg、0.5mg/kg、1.0mg/kg、5.0mg/kg、10.0mg/kg、25.0mg/kg的濃度配制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到線性回歸方程：

y

=-47758.06+1067286.63

x

，相關(guān)系數(shù)為0.9994，此方法的線性關(guān)系良好。以雙酚A二乙酸酯響應(yīng)的3倍信噪比和10倍信噪比分別計(jì)算雙酚A的檢出限和定量限，測(cè)得檢出限為0.1mg/kg，定量限為0.4mg/kg。

2.5 方法的回收率和精密度

分別將3個(gè)不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液添加至不含雙酚A的空白皮革樣品中，按照上面的最優(yōu)試驗(yàn)條件進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，每個(gè)濃度進(jìn)行6次水平試驗(yàn)，測(cè)得回收率和精密度，結(jié)果如表1所示。該方法的雙酚A回收率在94.46%～102.94%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在2.44%～4.29%，數(shù)據(jù)表明該方法具有良好的準(zhǔn)確度。

表1 方法回收率和精密度（n=6）

2.6 隨機(jī)樣品抽取測(cè)試

抽取牛皮、羊皮、豬皮、鱷魚皮等總共30個(gè)不同的樣品，按照上述方法進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見表2。

表2 隨機(jī)樣品抽取測(cè)試結(jié)果

測(cè)試結(jié)果表明，國(guó)內(nèi)的皮革制品在生產(chǎn)過程中確實(shí)有使用雙酚A，頭層牛漆皮的檢出頻率較高，如樣品2是一塊杏色頭層牛漆皮，含量為2.30mg/kg；樣品21是一塊黑色頭層牛漆皮，含量為5.72mg/kg。因此日后可以著重對(duì)頭層牛漆皮的樣品進(jìn)行檢測(cè)。

3 結(jié)論

本文建立了一種通過超聲提取皮革樣品，提取液經(jīng)過乙酰化反應(yīng)后使用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀測(cè)定皮革中雙酚A的檢測(cè)方法。該方法檢出限低，回收率高，操作簡(jiǎn)單，適合批量檢測(cè)，相比于常用的高效液相法，結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠，適用于皮革中雙酚A含量的測(cè)定。