氣相色譜-三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜法測定硫化膠中雙酚A含量

張清智，呂延延，劉雪姣，吳愛芹，尹 頎

（思通檢測技術有限公司，山東 青島 266045）

雙酚A，學名2，2-雙（4-羥基苯基）丙烷，又稱雙酚基丙烷（BPA），由苯酚和丙酮在酸性介質(zhì)中合成，是生產(chǎn)環(huán)氧樹脂的關鍵單體。雙酚A與雌激素類似，是一種內(nèi)分泌干擾物質(zhì)，會引起類似雌性激素的生理效應，長期接觸有可能會引起慢性中毒[1-2]。研究表明：雙酚A暴露或?qū)е聝和逝智铱赡軐W習和記憶能力有副作用[3-4]；妊娠期雙酚A暴露還可能影響兒童在3歲左右時的行為和情緒調(diào)節(jié)能力[5-6]。

目前，中國、歐盟、美國、日本、加拿大等國家和地區(qū)均禁止雙酚A在嬰幼兒食品容器中使用。歐洲消費者聯(lián)盟（BEUC）2011年3月29日發(fā)表立場宣言，要求歐洲委員會進一步采取行動減少擾亂內(nèi)分泌的化學物質(zhì)接觸人體。歐洲化學品管理局（ECHA）2017年1月將雙酚A列入REACH法規(guī)高度關注物質(zhì)（SVHC）；2018年1月擴大在歐洲禁止使用雙酚A的范圍，特別關注的含雙酚A消費品包括建筑材料，如地板物料、填料及粘合劑等[7]。

雙酚A的分析方法主要有酶聯(lián)免疫吸附法、分光光度法、熒光法、高效液相色譜法、液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法等，涉及的樣品主要為生物、環(huán)境、食品等。而對于基質(zhì)較復雜的食品接觸材料、樹脂類材料，文獻報道需衍生后檢測，操作較繁瑣[8-19]。

目前我國橡膠材料中雙酚A的檢測標準僅有GB/T 29609—2013《橡膠 苯酚和雙酚A的測定》，該方法使用液相色譜，前處理相對繁瑣。氣相色譜-三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜（GC-MS/MS）法具有準確度和靈敏度高、抗干擾能力強等特點，因此建立有效的GC-MS/MS法用于評價橡膠材料的安全性意義重大[20]。

本研究通過優(yōu)化樣品前處理條件以及氣相色譜和串聯(lián)質(zhì)譜等測試條件建立了靈敏度高、重現(xiàn)性好的硫化膠中雙酚A檢測方法，為橡膠材料風險監(jiān)測提供技術支持。

1 實驗

1.1 儀器與材料

7000C型GC-MS/MS，美國安捷倫科技有限公司產(chǎn)品；KQ5200DE型超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司產(chǎn)品；CPA225D型電子天平，美國梅特勒-托利多公司產(chǎn)品；移液器，規(guī)格為10～100 μL和100～1 000 μL，德國艾本德公司產(chǎn)品；0.45 μm有機微孔濾膜、索氏提取器、50 mL螺紋口玻璃瓶，市售品。

1.2 試劑

丙酮，色譜純，美國天地有限公司產(chǎn)品；乙腈，色譜純，美國賽默飛世爾科技公司產(chǎn)品；二氯甲烷，色譜純，德國默克公司產(chǎn)品；正己烷和乙酸乙酯，色譜純，德國CNW公司產(chǎn)品；雙酚A，分析標準品，純度為99%，阿拉丁試劑（上海）有限公司產(chǎn)品。

1.3 標準溶液的配置

準確稱取雙酚A標準品0.1 g（精確至0.000 1 g）于100 mL容量瓶中，用丙酮定容至100 mL，配制成質(zhì)量濃度為1 000 mg·L-1的標準儲備液。分別用丙酮將標準儲備液稀釋成質(zhì)量濃度為10，100，200，500和1 000 μg·L-1的 標 準 工 作 溶 液備用。

1.4 樣品前處理

準確稱取剪碎的硫化膠樣品2 g（精確至0.01 g）置于50 mL螺紋口玻璃瓶中并準確加入20 mL提取試劑，將樣品瓶密閉。先將樣品瓶放在（60±5）℃的水浴中使樣品提取一定時間，期間晃動樣品瓶幾次，再將樣品瓶冷卻至室溫，用0.45 μm有機濾膜過濾溶液，濾液用于GC-MS/MS分析檢測。

1.5 測試條件

色 譜 柱：HP-5MS，60 m×0.25 mm×0.25 μm；柱溫：50 ℃保持2 min，隨后以10 ℃·min-1的升溫速率升高至150 ℃，再以20 ℃·min-1的升溫速率升高至300 ℃，保持20 min；進樣口溫度：300 ℃；載氣：氦氣；柱流量：1.0 mL·min-1；進樣量：1.0 μL；離子源溫度：230 ℃；離子化能量：70 eV；碰撞氣：氮氣；碰撞能量：20 eV；定量離子對：質(zhì)荷比（m/z）213/119；定性離子對：m/z213/91；進樣方式：不分流進樣；溶劑延遲時間：7 min。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品前處理條件的優(yōu)化

2.1.1 提取試劑的選擇

本研究比較了不同溶劑對硫化膠中雙酚A的提取效果。結(jié)合雙酚A的溶解性，主要選取了丙酮、乙腈、乙酸乙酯、正己烷、二氯甲烷5種溶劑進行提取試驗，并配制相同濃度的雙酚A標準溶液直接進行質(zhì)譜分析，從試驗結(jié)果看不同溶劑響應值大小差異不大。進一步研究得出溶劑提取效率由高到低為：丙酮，二氯甲烷，乙腈，乙酸乙酯，正己烷，這可能是由于溶劑的極性不同導致提取效率不同。由于主要的研究對象是硫化膠類樣品，結(jié)合橡膠抽出試驗常用溶劑的選擇，選定丙酮作為提取試劑進行以下相關試驗。

2.1.2 提取方式的選擇

提取方式及其提取到的硫化膠中雙酚A含量如表1所示。

表1 提取方式及其提取到的硫化膠中雙酚A含量Tab.1 Extraction methods and their extracted bisphenol A contents in vulcanizate

從表1可以看出，在以丙酮為提取試劑時，索氏提取的效果與超聲提取的效果差異不顯著，但超聲提取時間明顯更短，效率更高，因此選擇超聲提取作為硫化膠中雙酚A的提取方式。

2.1.3 超聲提取時間的選擇

以丙酮為提取試劑，將硫化膠樣品置于（60±5）℃的水浴中分別超聲提取10，20，30，40，50，60，90，120 min，得到不同提取時間的提取結(jié)果，如圖1所示。可以看出，硫化膠中雙酚A含量先隨著提取時間的延長而增大，40 min后達到平衡。為了保證所有雙酚A物質(zhì)提取完全，選擇樣品超聲提取時間為60 min。

2.2 GC-MS/MS測試條件的優(yōu)化

雙酚A在70 eV的電子電離源（EI）電離條件下的總離子流色譜和質(zhì)譜分別如圖2和3所示。

從圖2和3可以看出，雙酚A分子離子峰強度低，其不適合作為二級質(zhì)譜的母離子，因此選定豐度值最大的m/z為213的離子作為母離子，并對碰撞電壓進行優(yōu)化。本試驗分別設定碰撞電壓為5，10，15，20和30 V，離子強度如圖4所示。

從圖4可以看出：當碰撞電壓為5和10 V時，含有子離子m/z為119的碎片離子，但母離子的峰強度較大，碰撞效果不理想；當碰撞電壓為30 V時，含有子離子m/z為119的碎片離子，母離子幾乎完全解離，碰撞效果不理想；當碰撞電壓為15和20 V時，子離子m/z為119的碎片離子強度最大，而母離子的相對強度比分別為30%和20%左右，另一子離子m/z為91的碎片離子在碰撞電壓為20 V時的相對強度比為45%，因此最終選定碰撞電壓為20 V，定量離子對m/z為213/119，定性離子對m/z為213/91。

2.3 方法學驗證

2.3.1 方法的工作曲線、線性范圍

用丙酮配制雙酚A質(zhì)量濃度為10～1 000μg·L-1的標準工作液，分別在GC-MS/MS上進行測定，以峰面積y對相應的質(zhì)量濃度x進行線性回歸，得到方程為y＝13 490.5x－5 862.6，其相關因數(shù)R2大于0.992，呈現(xiàn)很好的線性相關性。

2.3.2 方法檢出限

以不含雙酚A的硫化膠樣品為基質(zhì)，加入標準溶液，以雙酚A的信噪比不小于3時的含量為儀器的檢出限；以雙酚A的信噪比不小于10時的含量為儀器的定量限。根據(jù)樣品前處理的稀釋倍數(shù)計算出方法的檢出限和定量限。由試驗結(jié)果可知，該方法的檢出限和定量限分別為0.1和0.3 mg·kg-1。

2.3.3 方法回收率及精密度

選擇某不含雙酚A的硫化膠樣品進行多水平的添加回收率試驗（n＝6），結(jié)果如表2所示。

表2 樣品中雙酚A的添加回收率Tab.2 Fortified recovery of bisphenol A in samples

從表2可以看出，方法加標回收率在90.9%～105.1%范圍內(nèi)，相對標準偏差在5%以內(nèi)，完全滿足分析要求。

2.4 實際樣品測定

對輪胎不同部位硫化膠中雙酚A的含量進行了測定，胎面膠、基部膠、胎側(cè)膠、三角膠、胎圈膠、氣密層膠、外型膠中雙酚A含量分別為＜0.1，＜0.1，3.2，21.3，＜0.1，10.5，8.9 mg·kg-1。可以看出，該方法能夠檢測出硫化膠中雙酚A含量，輪胎不同部位檢出雙酚A含量不同，可能是由輪胎各部位使用不同類型的樹脂引起的。

3 結(jié)論

通過對樣品前處理條件以及GC-MS/MS測試條件進行優(yōu)化，建立了專一性強、靈敏度高的硫化膠中雙酚A的GC-MS/MS多反應監(jiān)測（MRM）的檢測方法。結(jié)果表明：采用丙酮配制雙酚A質(zhì)量濃度為10～1 000 μg·L-1的標準工作溶液，所得工作曲線相關因數(shù)＞0.992，線性相關性良好；該方法檢出限為0.1 mg·kg-1，定量限為0.3 mg·kg-1，0.5，1和5 mg·kg-1三個雙酚A添加量下平均回收率在90.9%～105.1%范圍內(nèi)，相對標準偏差＜5%。GC-MS/MS法適用于輪胎不同部位雙酚A含量的檢測。