色谱  2014, Vol. 32 Issue (9): 988-991   PDF (958 KB)    
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勾新磊
高峡
胡光辉
池海涛
乐胜峰
王尉
刘伟丽
超高效液相色谱-串联质谱法同时测定塑料包装矿泉水中11种双酚类化合物
勾新磊1, 高峡1,2 , 胡光辉1, 池海涛1, 乐胜峰1, 王尉1, 刘伟丽1,2    
1. 北京市理化分析测试中心, 有机材料检测技术与质量评价北京市重点实验室, 北京 100089;
2. 北京市食品安全分析测试工程技术研究中心, 北京 100089
收稿日期：2014-6-5
基金项目：北京市自然科学基金项目（2122018）；北京市科学技术研究院创新团队计划项目（IG200801N/C2）.
通讯作者：高峡,Tel:(010)58717610,E-mail:gaoxia@iccas.ac.cn.
摘要：建立了同时测定塑料包装矿泉水中11种双酚类化合物的超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）分析方法。以真空冷冻干燥的方法对样品进行前处理。使用Waters ACQUITY UPLC BEH C18色谱柱（100 mm×2.1 mm，1.7 μm）进行分离，以甲醇和0.1%（v/v）氨水为流动相对目标物进行梯度洗脱。在电喷雾负离子模式及多反应监测（MRM）模式下进行定性和定量分析。结果表明，11种双酚类化合物在线性范围内线性关系良好，线性相关系数（R2）均大于0.997；目标物的检出限为0.01~1.00 μg/L；3个加标水平下的回收率为75.3%~102.1%，相对标准偏差为1.5%~8.9%。本方法准确、简便、快速，可用于塑料包装矿泉水中双酚类化合物的实际检测。
关键词： 超高效液相色谱-串联质谱     双酚类化合物     塑料包装矿泉水    
Simultaneous determination of 11 bisphenols in plastic bottled drinking water by ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry
GOU Xinlei1, GAO Xia1,2 , HU Guanghui1, CHI Haitao1, LE Shengfeng1, WANG Wei1, LIU Weili1,2    
1. Beijing Key Laboratory of Detection Technology and Quality Evaluation of Organic Material, Beijing Centre for Physical and Chemical Analysis, Beijing 100089, China;
2. Beijing Engineering Research Center of Food Safety Analysis, Beijing 100089, China
Received: 2014-6-5
Abstract: A sensitive method was developed for the simultaneous determination of 11 bisphenols in plastic bottled drinking water by ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry (UPLC-MS/MS). The samples were freeze-dried under vacuum and then dissolved with methanol. The separation was performed on a UPLC BEH C18 column (100 mm×2.1 mm, 1.7 μm) by using 0.1%(v/v) NH3·5H2O and methanol as mobile phases with gradient elution at a flow rate of 0.2 mL/min. The electrospray ionization (ESI) source in negative ion mode was used for the analysis of the 11 bisphenols in the multiple reaction monitoring (MRM) mode. The results verified that the standard curves for the 11 bisphenols were obtained with good correlation coefficients (R2)>0.997 in their concentration ranges. The limits of detection (LOD, S/N=3) for the 11 bisphenols were in the range of 0.01-1.00 μg/L. The mean recoveries for the 11 bisphenols at three spiked levels (low, middle, high) were 75.3%-102.1% with the relative standard deviations of 1.5%-8.9%. Seven plastic bottled drinking water samples were tested, and no bisphenol was found. The method is accurate, simple, rapid and feasible for the simultaneous determination of bisphenols in plastic bottled drinking water.
Key words: ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry (UPLC-MS/MS)     bisphenols     plastic bottled drinking water    

双酚类化合物(bisphenols,BPs)是一类具有相似化学结构的精细化学品,目前已大量应用于日常生活用品中[1]。其中双酚A(BPA)是制造饮料容器、水杯的聚碳酸酯材料的主要原料[2];双酚B(BPB)可以用于树脂涂层[3];双酚F(BPF)、双酚S(BPS)可以用于生产环氧树脂[4];双酚AF(BPAF)主要用于氟橡胶工业中的交联剂[5];四溴双酚A(TBBPA)一般作为阻燃剂使用。作为一类环境内分泌干扰物,双酚类化合物能与激素受体结合,干扰生物体的正常生理代谢,使内分泌系统失衡,影响生殖与发育机能[6]。随着双酚类材料用品的使用,其可渗透、转移进入到环境、食品及饮品中,对人类身体造成不容忽视的危害。因此建立双酚类化合物的检测方法,对监督产品质量和保护消费者健康具有极其重要的意义。

目前在水体样本中,双酚类化合物的检测方法有气相色谱法(GC)[7]、液相色谱法(LC)[8, 9, 10]、气相色谱-质谱联用法(GC-MS)[11, 12]、液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)[13, 14]。其中LC-MS/MS方法具有灵敏度高、检出限低的特点,可以进行多组分的同时定性定量检测。现有文献主要针对环境水或饮料中BPA、BPF、双酚缩水甘油醚等少数双酚类化合物进行检测,而在饮品样本中针对10余种双酚类化合物的同时测定,目前还未见报道。本文建立了同时检测塑料包装矿泉水中11种双酚类化合物的超高效液相色谱(UPLC)-MS/MS分析方法。方法准确、简便、快速,为双酚类化合物的检测及监控提供科学依据和技术支持。

1 实验部分
1.1 仪器与试剂

Acquity超高效液相色谱仪,XEVO TQ串联质谱仪,Masslynx 4.1工作站(美国Waters公司);超声波清洗器(KQ6000V,昆山超声仪器有限公司); Milli-Q超纯水器(美国Millipore公司);真空冷冻干燥机(德国Christ公司)。

BPA、BPF、TBBPA (纯度均≥99% ,购自德国Dr. Ehrenstorfer公司),BPB、双酚C(BPC)、BPS、BPAF、双酚AP(BPAP)、四氯双酚A(TCBPA)、硫代双酚(TDP)、2,2-双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)丙烷(TMBPA)(纯度均≥95% ,购自日本TCI公司),标准品结构式见图1;甲醇、乙腈为色谱纯(美国Fisher公司);实验用水为经Milli-Q净化系统过滤(0.22 μ m滤膜)的去离子水;其他试剂均为分析纯。样品为市场采购的7种品牌塑料桶装和瓶装矿泉水。

图 1 11种双酚类化合物的结构式 Fig. 1 Structural formulas of the 11 bisphenols
1.2 标准溶液配制

分别准确称取适量上述标准物质,置于不同容量瓶中,用甲醇溶解,制得质量浓度均为 1 000 mg/L 的单标准储备液。准确移取各标准储备液适量,混合于10 mL容量瓶中,用甲醇定容,配制成BPA、BPB、BPC、BPF、BPAP、TBBPA、TCBPA、TMBPA质量浓度为20 mg/L,BPS、BPAF、TDP质量浓度为1 mg/L 的混合标准储备液。所有标准溶液在4 ℃下保存。

1.3 样品处理

称取20.0 g样品置于100 mL烧杯中,在-20 ℃下冷冻结冰,然后直接真空冷冻干燥。待水分全部干燥后向烧杯中加入1.0 mL甲醇,超声后取液体经0. 22 μ m有机滤膜,供UPLC-MS/MS测定。

1.4 色谱和质谱条件

色谱柱:Waters ACQUITY UPLC BEH C18(100 mm×2.1 mm,1.7 μ m);流动相:A为0.1%(v/v,下同)氨水溶液,B为甲醇;流速:0.2 mL/min;柱温:35 ℃;梯度洗脱程序:0～1.0 min,60%B; 1.0～8.0 min,60%B～75%B; 8.0～9.0 min,75%B; 9.0～9.5 min,75%B～60%B; 9.5～11.0 min,60%B。 离子源:电喷雾离子源(ESI);扫描方式:负离子扫描;检测方式:多反应监测(MRM)模式;毛细管电压:2.8 kV;离子源温度:150 ℃;脱溶剂气温度:300 ℃;脱溶剂气流速:650 L/h;锥孔气流速:20 L/h。其他具体实验参数见表1。

表 1 11种双酚类化合物的质谱参数和保留时间 Table 1 MS/MS parameters and retention times for the 11 bisphenols
2 结果与讨论
2.1 质谱条件的选择

在ESI模式下,采用蠕动泵以10 μ L/min 的速度分别将11种双酚类化合物的标准溶液单独注入质谱的离子源中,分别测定其在正离子(ESI+)、负离子(ESI-)模式下的质谱信号强度。实验结果表明,在ESI-模式下,11种双酚类化合物均可获得较高丰度的[M-H]-准分子离子峰。依据食品法典委员会和欧盟第2002/657/EC号[15]中有关规定,选择2对离子进行MRM监测。确定母离子后,采用子离子扫描方式进行二级质谱分析,对子离子进行优化选择,以确定定量离子和定性离子。然后对离子源温度、去溶剂气温度及流量、锥孔气流量进行优化,使目标物质的离子化效率达到最佳。11种双酚类化合物定量离子的结构信息如表2所示。

表 2 11种双酚类化合物定量离子的结构信息 Table 2 Structural information of quantitative ions of the 11 bisphenols
2.2 色谱条件的选择

实验采用Waters ACQUITY UPLC BEH C18分离柱,分别比较了甲醇-水、甲醇-0.1%氨水、乙腈-0.1%氨水流动相体系的分离效果。结果表明,甲醇-0.1%氨水效果最好。相对于乙腈体系,使用甲醇为有机相,可以获得更好的分离效果和仪器响应。在流动相中加入0.1%氨水,有助于化合物的离子化,使目标物响应增大,提高灵敏度。采用梯度淋洗,可提高双酚类化合物各组分在色谱柱中的分析效率。图2为11种双酚类化合物的叠加总离子流图。表3为应用3种流动相体系时,11种双酚类化合物峰面积的对比情况。

图 2 11种双酚类化合物的叠加总离子流色谱图 Fig. 2 Overlapped total ion chromatograms of the 11 bisphenols

表 3 采用不同流动相时11种双酚类化合物的峰面积 Table 3 Peak areas of the 11 bisphenols with different mobile phase systems
2.3 前处理方式的选择

由于食品样品体系较为复杂,为减少基质干扰,传统的前处理需要使用液液萃取、液固萃取、固相萃取、基质分散固相萃取等方法。本实验中塑料包装矿泉水的基质相对单一,样品冰冻后直接真空冷冻干燥,以减少由于接触过多的试剂、容器而引入杂质的几率。整个操作方便,简化了样品前处理过程。

2.4 方法的线性关系和检出限

以空白样品为标准溶液的稀释溶液,精确配制11种双酚类化合物的系列混合标准工作溶液,其中BPA、BPB、BPC、BPF、BPAP、TBBPA、TCBPA、 TMBPA的质量浓度为1.0～200.0 μ g/L,BPS、BPAF、TDP的质量浓度为0.05～10 μ g/L,在优化的色谱-质谱条件下测定。以各分析物的峰面积(Y)和对应的质量浓度(X,μ g/L)进行线性回归计算,得到线性方程和相关系数(R2)；以特征离子色谱峰的S/N≥3为标准确定方法的检出限,以S/N≥10为标准确定方法的定量限；结果见表4。11种双酚类化合物在其浓度范围内呈现良好的线性关系,R2均大于0.997,检出限为0.01～1.00 μ g/L,说明本方法适用于塑料包装矿泉水中11种双酚类化合物的定量分析。

表 4 11种双酚类化合物的线性方程、相关系数、检出限和定量限 Table 4 Linear equations,correlation coefficients (R2), limits of detection,limits of quantitation of the 11 bisphenols
2.5 加标回收率和精密度

以空白塑料包装矿泉水为样品,分别添加不同浓度的标准溶液,按照真空冷冻干燥等前处理步骤,进行添加回收率和精密度试验。其中BPA、BPB、BPC、BPF、BPAP、TBBPA、TCBPA、TMBPA的3个加标水平分别为2.0、4.0和20 μ g/L,BPS、BPAF、TDP的3个加标水平分别为0.1、0.2和1.0 μ g/L,每个添加浓度平行测定6次。结果如表5所示,在3个浓度水平下,各待测物的平均回收率为75.3% ～102.1% ,相对标准偏差为1.5% ～8.9% ,能满足塑料包装矿泉水中11种双酚类化合物的测定要求。

表 5 11种双酚类化合物的回收率和精密度(n=6) Table 5 Recoveries and precisions (RSDs) of the 11 bisphenols (n=6) %
2.6 样品分析

利用本方法对市售的7种品牌的塑料包装矿泉水进行了检测,所有样品均未检出上述11种双酚类化合物。

3 结论

本文建立了采用UPLC-MS/MS同时测定塑料瓶装矿泉水中11种双酚类化合物的方法。结果表明本法准确、简便、快速,可用于实际样品检测。

参考文献
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