高效液相色谱法测定桶装水及水桶中双酚A含量

刘 涛，黄子晏

(1. 莆田学院环境与生物工程学院，福建 莆田 351100;2. 福建省新型污染物生态毒理效应与控制重点实验室，福建 莆田 351100)

0 引 言

双酚A(BPA)是聚碳酸酯的生产单体，生产聚氯乙烯的稳定材料，环氧树脂的主要组成部分，由俄国科学家Alexander P.Dianin在1891年利用两分子苯酚和一分子丙酮在氯化氢催化下第一次合成出来[1]。由于双酚A制品的良好机械性能、低吸水性及热稳定性，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。然而双酚A是一种环境类激素，能够干扰人体内分泌系统[2]，不仅能够导致肥胖问题同时还有增加癌变[3]、畸形的可能。市场所售桶装水，绝大部分水桶材均质为聚碳酸酯，双酚A作为聚碳酸酯的合成单体，水桶中残留的双酚A有可能会从水桶迁移至饮用水中，进而进入人体内。

目前，双酚A的残留可通过液-液萃取[4]、固相萃取[5]进行富集，而后利用高效液相-荧光法[6]、液相色谱-质谱联用[7]或气相色谱-质谱联用法[8]进行检测，此外电化学[9-10]也是一种高灵敏检测BPA的方法。LC-MS、GC-MS等仪器价格昂贵且操作复杂，而液相紫外检测器在大多数实验室都较为常见且操作简单、维护方便。本文利用高效液相色谱-紫外检测器建立一种简单、高灵敏检测桶装水及水桶中双酚A的检测方法，并抽取莆田市售的桶装水及水桶中双酚A含量进行检测。

1 实验部分

1.1 实验仪器和试剂

实验仪器：高效液相色谱仪(LC1100)，美国安捷伦公司，配备隔膜真空泵、自动进样系统、柱温箱、可变波长扫描紫外检测器；纯水机(ultra pure)，上海和泰仪器有限公司；电子天平(Sartorius BS224S)，赛多利斯；全自动固相萃取仪(Sepaths UP)，莱伯泰科仪器股份有限公司；紫外可见分光光度计(UV-2500)，岛津；0.45 μm 有机滤膜，上海市新亚净化器件厂。

化学试剂：甲醇，色谱纯，天津市化学试剂供销公司；无水乙醇，分析纯，天津市化学试剂供销公司；四氢呋喃，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；乙酸乙酯，分析纯，天津市鼎盛鑫化工有限公司；乙腈，色谱纯，上海阿拉丁生化科技有限公司；双酚A，分析纯，上海麦克林生物制药有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 标准溶液配置

准确称取 0.025 0 g（精确到 0.000 1 g）双酚 A，置于烧杯中，甲醇溶解。将溶液转移至250 mL容量瓶中，甲醇定容至刻度线，摇匀，得到0.1 mg/mL的双酚A标准储备溶液，密封保存。使用前根据需要吸取适量标准储备液，用甲醇稀释配置成质量浓度为0.4，1，2，4，5，10 μg/mL 的工作标准溶液，0.45 μm滤膜过滤备用。

1.2.2 色谱分析条件

流动相为乙腈-水，V（乙腈）:V(水）=60:40，流量1 mL/min，检测波长 224 nm，自动进样器进样，进样体积 10 μL。

1.2.3 样品处理

依次用10 mL甲醇、10 mL超纯水活化C18固相萃取柱，流量为 1.5 mL/min。上样 1 000 mL，上样完毕后氮吹干燥3 min。分两次用3 mL甲醇洗脱萃取柱，洗脱程序为浸泡90 s，最后氮吹干燥150 s，洗脱液氮吹定量浓缩至 1 mL，0.45 μm滤膜过滤，进样分析。

1.2.4 水桶塑料预处理

取桶装水塑料，超纯水冲洗后，晾干将其剪碎，精密称取1.000 g样品置于烧杯中，加入10 mL二氯甲烷，超声（功率 120 W；频率 40 kHz）溶解并混匀，加入15 mL甲醇，充分震荡摇匀，使高分子化合物沉淀，过滤，滤液在40 ℃水浴蒸干，用甲醇溶解残渣，转移至10 mL容量瓶中，甲醇定容至刻度，0.45 μm 滤膜过滤，备用。

1.2.5 水样与水桶双酚 A 含量的检测

随机选取莆田市售5个品牌的桶装水，分别取常温保留10，20，30 d的桶装水水样，每个时间的水样平行测定3组。按照1.2.3方式经固相萃取浓缩至1 mL，按1.2.2色谱条件检测分析。已提取的水桶预处理液按色谱条件进样分析。

2 结果与讨论

2.1 洗脱剂的选择

取质量浓度为4 μg/mL双酚A标准液1 mL置于1 000 mL容量瓶中，超纯水定容至刻度线，分别用甲醇、四氢呋喃、无水乙醇、乙酸乙酯4种有机溶剂进行固相萃取，样品经过C18萃取柱提取后用高效液相色谱检测，计算得到4种洗脱剂的回收率，回收率结果见图1。根据测量计算结果，4种洗脱剂中甲醇的洗脱效果最好，因此选用甲醇作为水样固相萃取的洗脱剂。

图1 不同洗脱剂洗脱效果

2.2 HPLC紫外检测波长的选择

查阅相关文献，双酚A紫外吸收光谱在202，227，278 nm波长下有较强的吸收[11]。对双酚A溶液在190～300 nm波长范围内进行扫描，所得紫外吸收光谱如图2所示，可以看到，双酚A在224 nm和278 nm附近有强紫外吸收，且224 nm波长下紫外吸收较强，因此选择224 nm作为液相检测的波长。

图2 双酚A紫外吸收光谱

2.3 流动相的选择

考察了不同流动相对双酚A色谱峰的影响，在高效液相色谱中常用的流动相为甲醇、乙腈和水。首先用甲醇-水为流动相，改变甲醇与水的比例，杂峰与双酚A溶液出峰时间较近，如图3所示。杂峰面积较大，在某些比例下会出现负峰，对目标峰的定性以及定量产生影响，且溶剂甲醇在低波长情况下存在紫外吸收。为了改善分离效果，利用乙腈-水作为流动相，调整比例，在V（乙腈）:V（水）=60:40时，色谱图良好，峰形尖锐，对称性良好，见图4。杂峰位置在 1～1.5 min，双酚 A 出峰时间在 2.790 min，间隔时间长，杂峰位置不会对双酚A产生影响；并且可以在短时间内将双酚A分离洗脱，因此选乙腈-水（V/V，60:40）作为本实验的流动相。

图3 甲醇-水双酚A色谱图

图4 乙腈-水双酚A色谱图

2.4 线性关系和重现性

将1.2.1配制系列浓度梯度溶液，在选定的色谱条件下进行测定，以双酚A标准溶液浓度为横坐标，色谱峰面积为纵坐标，做标准曲线，如图5所示。其线性回归方程为Y=42.152 39X–0.175 58，线性相关系数为r2=0.999 8，且在 0.4～10 μg/mL 的浓度范围内线性关系良好。

取质量浓度为1 μg/mL双酚A标准样品溶液，连续进样5次，保留时间与峰面积如表1所示，相对标准偏差分别为2.05%、2.26%。

图5 双酚A溶液标准曲线

表1 保留时间与峰面积重现性

2.5 检出限和定量限

根据方法检出限计算方法，以质量浓度为0.4 μg/mL的纯水加标样品，按照选取的最优条件进行固相萃取-高效液相测定双酚A的含量，平行测定6次，6次测定的标准偏差δ值为0.022，根据检出限计算公式 MDL=3.143δ，得到检出限为 0.069 μg/mL，定量限为 0.23 μg/mL。

相关国家标准GB4806.7-2016《食品接触用塑料材料及制品》和GB5009.156-2016《食品接触材料及制品迁移试验预处理方法通则》中对水基食品模拟物中双酚A的检出限和定量限分别为1 μg/L和10 μg/L；本文建立的双酚A检测方法能够满足对水中痕量双酚A的检测。

2.6 回收率与精密度

为了验证提取方法的可靠性，进行回收率试验，以不含双酚A的超纯水为空白基质，在1 L容量瓶中分别加入质量浓度为 0.4，1，2，4，5 μg/mL 的1 mL双酚A标准溶液，超纯水定容至刻度线。按照选定的最佳条件进行固相萃取处理后上机检测。计算回收率见表2，结果显示平均回收率为98.3%，对于高、中、低浓度样品的回收率都有满意的效果。

选取质量浓度为1 μg/mL的纯水加标样，按照方法指定的检测步骤，平行测试6次，检验该方法的精密度。结果如表3所示，相对标准偏差为1.99%，数据重现性好，精密度高。

表2 回收率实验结果

表3 精密度实验结果

2.7 检测结果

取5个品牌桶装水，检测已保留的桶装水水样，每个品牌分别储存10天、20天和30天后，经检测均未检测到双酚A的存在。虽然在常温储存、保质期内的桶装水中并未检测出双酚A，但仍存在双酚A向水中迁移的潜在危害。相关研究表明日晒、储存温度及生产过程中洗桶程序等因素对双酚A的迁移都有一定的影响[12]。

水桶材料中双酚A的平均含量为37.1 μg/g，且5个品牌的双酚A含量大致相同，结果见表4。相关资料显示[13]食品中双酚A的迁移主要来自聚合物表面降解，而聚合物中双酚A的残余量对其迁移影响很小。因此，应针对食品包装容器的PC材质进行限制，采用PP或其他更安全的材质。

表4 水桶检测结果

3 结束语

本文建立了固相萃取高效液相检测桶装水中双酚A含量的检测方法，对实验条件进行优化，以甲醇为洗脱剂对水样进行固相萃取处理，乙腈-水（60:40）为流动相，224 nm波长下实现对水样中BPA简单、快速、高灵敏检测。方法检出限0.069 μg/mL，定量限为0.23 μg/mL，回收率为98.3%。随机选取市售5个品牌桶装水，在保质期内的桶装水中并未检测到双酚A的存在，水桶材质中检测出双酚A的含量为37.1 μg/g；在水样中虽未检测出双酚A，但仍有一定潜在溶出风险。根据实验结果，针对PC食品包装材料应更换更加健康安全的材质。