韩疏影, 宋易霖, 康安, 邓海山, 朱栋, 池玉梅*
色谱, 2018, Vol. 36  Issue (11): 1185-1192
DOI: 10.3724/SP.J.1123.2019.04016
在线富集与高效液相色谱-荧光检测法联用同时检测儿童水杯中9种双酚类物质

基于在线富集-高效液相色谱-荧光法检测法，以C18柱分别作为富集柱和分析柱，经优化荧光波长、色谱分离和富集条件，建立了同时快速检测塑料儿童水杯浸出液中9种双酚类物质的方法。方法学考察结果显示，所建方法符合含量测定要求。9种双酚类物质在各自范围内线性关系良好，相关系数（r2）均大于0.998，检出限为0.13~66.7 ng/L。9种双酚类物质的回收率为90.7%~112.4%（RSD<11.3%，n=6）。结果显示，除双酚芴外，其他双酚类物质均有检出，浸出量随盛放时间增加而增大，高温多次浸泡后部分双酚类浸出量降低。该方法灵敏度高，操作简便，环境友好，可实现多种新型双酚类物质的同时快速检测。

双酚A(BPA)是生产聚碳酸酯塑料和环氧树脂的中间体, 早期被广泛用于制作塑料水杯、餐具、婴儿奶嘴、饮料及奶粉罐的内衬。研究表明, 双酚A是一种内分泌干扰物质, 会从食品塑料包装材料迁移到食品中, 并被人体吸收。因此, 加拿大、欧盟和美国已禁止在婴儿水杯中使用BPA。随后, 一系列双酚类物质(BPs)出现并应用于塑料工业, 如双酚B(BPB)、四甲基双酚A(TMBPA)、双酚C(BPC)、双酚P(BPP)、双酚Z(BPZ)、双酚芴(BPFL)、双酚AF(BPAF)和双酚AP(BPAP)等。该类物质的结构和性质与双酚A类似, 具有慢性毒性、基因毒性及雌激素样活性，但目前对其研究甚少。迄今尚未见同时检测以上9种双酚类物质的相关报道。
国家标准GB/T 5009.156-2016规定, 通过浸出实验可实现水杯中双酚类物质的检测。使用大体积模拟样品对双酚类物质浸出后, 需进行富集浓缩才可进行后续分析。用于BPs富集的传统前处理方法主要有液液萃取法和固相萃取法, 但这些方法有机溶剂消耗量大, 易造成环境污染。随后, 一些微萃取技术, 如固相微萃取、分散液液微萃取和超分子溶剂微萃取被用于检测双酚A, 以实现仪器微型化和实验绿色化。但这些实验器材多为塑料材质, 其中含有的双酚类物质会严重干扰低浓度水平下双酚类物质检测的准确性。高度自动化的在线富集前处理技术, 可将样品富集后直接分离检测, 可简化实验步骤, 缩短分析周期; 避免样品污染, 减少实验误差; 降低样品损失, 提高分析灵敏度。
本文以塑料儿童水杯浸出液中可能含有的9种双酚类物质作为分析对象, 建立了自动在线富集与高效液相色谱-荧光检测(online enrichment-HPLC-FLD)的方法, 以简化复杂的样品前处理流程, 如水体富集和净化步骤, 且使用荧光检测器即可获得与质谱法检测相近的灵敏度, 使水体中新型BPs的实时监测成为可能。
1实验方法 
样品前处理
购买10个聚碳酸酯儿童水杯, 分别标注为1~10号, 于25 ℃烘箱中干燥至恒重(每隔3 h称重一次, 以连续两次干燥的重量差异在各水杯质量的万分之三以内为恒重), 测定水杯的高度(测定高度的上缘至水杯上边缘的距离不超过1 cm)和平均直径, 估算其接触面积。根据GB/T 5009.156-2016规定, 按接触面积以1.5 mL/cm2取相应体积的100 ℃热水倾入杯中, 盖上表面皿, 置于100 ℃烘箱中恒温4 h, 避光冷却至室温后即为水杯浸出液。
取5 mL浸出液进样分析, 以各物质的保留时间(tR)作为检定物质的依据, tR偏差在2.5%范围内可视为同一物质, 并根据标准曲线计算各水杯浸出液中双酚类物质的含量。剩余溶液转移至玻璃锥形瓶中, 储存于4 ℃冰箱中, 当水样中双酚类物质含量超出线性范围时, 取剩余浸出液稀释至符合线性范围, 再进样分析。
在线富集分析与高效液相色谱-荧光检测条件
在线富集分析系统示意图见图 1, 六通阀切换条件为0~7.0 min时, 六通阀为1-6位; 7.0~9.8 min时, 六通阀切换至5-6位; 9.8~24.0 min时, 六通阀切换回1-6位。

高效液相色谱-荧光检测条件:分析柱为Sunfire C18色谱柱(250 mm×4.6 mm, 5 μm, 沃特世科技有限公司, 美国); 富集柱为Kromosil C18色谱柱(150 mm×4.6 mm, 5 μm, 汉邦科技有限公司, 中国); 柱温为30 ℃; 流动相为(A)甲醇和(B)水; 流速为0.9 mL/min; 进样量为5 mL。采用的荧光激发波长与发射波长(λEx/λEm)为BPFL 230/319 nm, PA、BPB、BPAF、BPAP、BPC、BPZ、BPP和TMBPA 228/306 nm。梯度洗脱程序见表 1。

2儿童水杯浸出液中9种双酚类物质的检测
含量测定
采用所建方法检测儿童水杯浸出液中9种双酚类物质的含量(见表5)。计算公式为双酚含量=n×c×Δm/(m0×ρ), 其中, n为稀释倍数, c为计算的待测物含量(ng/L), m0为儿童水杯的质量(g), Δm为浸出液的质量(g), ρ为水的密度(g/cm3)。
结果表明, 90%的水杯有较高含量的BPA(＞0.6 mg/kg, 欧盟条例2004/19/EC规定, 双酚A的迁移量不得超过0.6 mg/kg); BPB、BPC、BPAF和TMBPA等双酚类物质的检出率分别为30%、50%、30%和20%(检出量＞LOQ的水杯数占总水杯数的比例), 其检出量远低于BPA的检出量, 表明目前塑料儿童水杯中的双酚类化合物仍以BPA为主。
因此本文所建方法不仅可以有效监测水样中多种双酚类物质, 也可用以评估和监控BPA替代品的使用趋势。此外, 由于BPFL的荧光吸收较弱, 本法对BPFL的检测灵敏度(LOQ为200 ng/L)低于其他8种物质, 在本文中未有检出, 因此后续研究将结合更有效的前处理方法或分析方法，以进一步提高BPFL的检测灵敏度。
儿童水杯浸出液中双酚类物质含量随使用次数的变化
为模拟实际生活中儿童水杯循环使用的情况, 按1.3节方法重复处理1号、7号、9号和10号水杯各5次, 每次取100 ℃下恒温4 h的浸出液分析, 以峰面积与浸出液质量的比值表征单位质量浸出液中双酚类物质的含量, 考察儿童水杯的循环使用次数对其中双酚类物质浸出量的影响(见图5)。

结果表明, 各物质的浸出量整体呈先上升后下降的趋势, 在第2~4次处理时(在100 ℃条件下累计维持4~16 h), 浸出量达到最高, 在第5次处理时(在100 ℃条件下累计维持20 h), 绝大多数双酚类物质的浸出量约降为新水杯中双酚类物质浸出量的1.0~1.5倍, 表明新水杯使用数次后会释放出大量双酚类物质, 随着使用次数增加, 水杯中双酚类物质浸出量虽然下降, 但仍会不断释放。随着浸出时间增加, BPA浸出量下降趋势最显著, 这可能与BPA在高温时不稳定有关(见图 4); 而BPC在1号、7号和9号水杯中的浸出量均基本不变, 说明该物质在水杯使用过程中稳定而持续释放, 这与其在稳定性实验中表现出的良好稳定性一致(25 ℃下72 h内基本不降解)。
该结果表明, 作为BPA替代物出现的各类BPs, 如BPC、BPP和BPAF等, 因其良好的化学稳定性, 反而不易降解, 更易随水杯的使用持续不断释放并迁移。
结论
本文采用在线富集与高效液相色谱-荧光检测联用技术, 建立了简便、高效、准确测定水中9种双酚类物质的方法。本方法优化了在线富集和分析过程, 实现了样品的在线富集和除杂, 避免了繁琐的样品前处理过程, 大大节约了实验时间和成本, 且重复性好, 准确度高, 适用于水中痕量双酚类物质的检测。将此法用于检测我国市售儿童水杯的浸出液中9种双酚类物质, 发现作为BPA替代物出现的新型BPs, 因稳定性较BPA高, 不易降解, 更易随着水杯的使用持续不断释放并迁移, 故使用本文所建方法同时快速监测这些双酚类物质具有重要意义。
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