食品和環(huán)境介質(zhì)中雙酚A前處理技術(shù)研究進展

魏婷婷，徐志祥，徐龍華

（山東農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院山東省高校食品加工技術(shù)與質(zhì)量控制重點實驗室，山東泰安271018）

雙酚A（bisphenol A，BPA），是一種重要的有機化工原料，常用于合成生產(chǎn)聚碳酸酯、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等多種高分子材料，也可用于生產(chǎn)塑料、橡膠、農(nóng)藥、油漆等產(chǎn)品的穩(wěn)定劑和抗氧化劑。BPA的大量生產(chǎn)和廣泛應用，以致其在食品、水、沉積物、土壤和大氣等環(huán)境介質(zhì)均有檢出，引發(fā)了社會各界對BPA殘留問題的廣泛關注。由于BPA是一種內(nèi)分泌干擾物，通常低劑量長期暴露即可對人體的生長發(fā)育和神經(jīng)、生殖、免疫等系統(tǒng)會產(chǎn)生不利影響[1]，因此對于低濃度BPA的快速精準檢測具有更為重要的意義。但環(huán)境和食品樣品組成較為復雜，加之BPA濃度較低，直接采用常規(guī)的儀器分析很難將其檢出，恰當?shù)那疤幚磉^程可以起到對目標物的凈化、富集、濃縮作用，能顯著提高分析效率和分析結(jié)果的精準度。因此，本文介紹食品樣品及環(huán)境介質(zhì)中BPA的樣品前處理技術(shù)，為BPA快速分析、精準監(jiān)測提供重要參考。

1 BPA前處理技術(shù)

1.1 液-液萃取（liquid-liquid extraction，LLE）

液-液萃取是一種傳統(tǒng)的樣品前處理方法，利用液態(tài)樣品中各組分在不同萃取劑中溶解度的差異而實現(xiàn)目標物與基質(zhì)的分離，萃取效率取決于目標物在兩相間的化學勢差異。王淑惠等[2]采用液-液萃取技術(shù)，以乙腈-乙酸乙酯混合液作為提取溶劑，結(jié)合衍生化過程，對羊肉中BPA進行提取檢測，其回收率為71.5%～111.0%。俞曄等[3]則用乙腈作為提取液，在超聲輔助下，對牛奶中BPA進行提取分析，其回收率為78.27%～88.36%。液-液萃取技術(shù)不需要特殊設備、操作簡單；但提取過程需要使用大量的有機溶劑，容易造成新的環(huán)境污染；由于環(huán)境中BPA含量水平較低，為了達到靈敏檢測需要對提取液進行濃縮，此過程往往會伴隨待測物的損失。

1.2 分散液-液微萃?。╠ispersive liquid-liquid microextraction，DLLME）

分散液-液微萃取，是近年出現(xiàn)的一種新型樣品預處理技術(shù)，自2006年首次應用以來[4]，以其優(yōu)異的綠色化學指標和高樣品富集倍數(shù)等突出優(yōu)點，在分析化學領域備受青睞[5-7]。Rezaee等[8]以丙酮為分散劑，氯仿為萃取劑，建立了水樣中BPA的分散液-液微萃取方法，此過程用時3 min，預處理速度遠遠高于液-液微萃取，回收率（93.4%～98.2%）可觀，將其應用于河水和自來水中BPA的提取，基質(zhì)干擾較少。Salgueiro-Gonzalez[9]等進一步簡化分散萃取要素，建立了以正辛醇作為萃取劑的兩元萃取體系，借助機械震蕩完成其在水樣中的分散，實現(xiàn)了對海水、地表水、自來水中BPA和烷基酚的提取，該方法具有較好的穩(wěn)定性和較高的回收率（84%～104%）。

離子液體是一種應用廣泛的綠色萃取劑，在分散液-液微萃取中同樣具有廣泛應用[10-11]。Fan等[12]以離子液體[Bmim][PF6]作為萃取劑，對樣品中酚類物質(zhì)進行萃取，結(jié)合液相色譜進行分析，該方法對BPA檢測的線性范圍為 4 μg/L～400 μg/L，最低檢出限為 0.85 μg/L，應用于實際樣品（自來水、河水、廢水）中酚類物質(zhì)的檢測，其中對BPA的添加回收率為95.2%～101.5%。Zgo?a-Grzeskowiak[13]進一步發(fā)展該方法，建立了磁收集-離子液體原位置換-分散液-液微萃取方法，結(jié)合液相色譜串聯(lián)二級質(zhì)譜實現(xiàn)了對環(huán)境水質(zhì)樣品中酚類內(nèi)分泌干擾物的富集，該方法樣品制備檢測，制備過程用時不到10 min，對BPA的檢出限為24 ng/L。

1.3 微波輔助萃?。╩icrowave assisted extraction，MAE）

微波輔助萃取利用不同組分吸收微波能力的差異，采用微波加熱或是微波處理后，實現(xiàn)組分與基質(zhì)的分離，從而提高萃取效率。微波輔助萃取所需優(yōu)化實驗參數(shù)更為簡單，萃取時間及試劑用量大幅度降低，且可同時進行多個樣品提取，增加樣品處理量，因此廣泛應用于食品及環(huán)境中有機污染物的檢測[14]。Liu等[15]利用微波輔助提取，以甲醇作為提取劑、110℃、15 min，采用硅膠柱凈化，經(jīng)乙酸乙酯和正己烷混合液（體積比，4∶6）洗脫，與氣相色譜-質(zhì)譜儀器聯(lián)用，建立了對河水沉積物里的內(nèi)分泌干擾物質(zhì)的分析方法，該方法具有較好的穩(wěn)定性，在添加水平為5 μg/kg時起回收率在61%以上，添加水平為10、40、100 μg/kg時，回收率在73%以上。Zhang等[16]利用微波輔助萃取，對罐裝魚、肉制品中酚醛清漆縮水甘油醚和雙酚A縮水甘油醚及其衍生物等10種物質(zhì)進行提取，結(jié)合聚苯乙烯二乙烯基苯固相萃取柱進行凈化，采用液相色譜-熒光檢測器檢測，該方法對10種物質(zhì)的最低檢出限在0.79 μg/kg～3.77 μg/kg范圍內(nèi)，最低定量限為2.75 μg/kg～10.92μg/kg范圍內(nèi)，添加回收率為70.46%～103.44%。

1.4 加速溶劑萃取（accelerated solvent extraction，ASE）

加速溶劑萃取指在較高的溫度和壓力下，使用有機溶劑從固體和半固體基質(zhì)中對分析物進行萃取目標的一種自動化方法。加速萃取原理是利用溫度的提高減弱氫鍵、范德華力、目標物分子和樣品基質(zhì)活性位置的偶極吸引所引起的相互作用，從而利于目標分子從基質(zhì)中分離；由于液體的溶解能力遠遠大于氣體，高壓可以使液體沸點升高從而保證即使在高溫條件下萃取劑仍然保持液體狀態(tài)。該方法有機溶劑用量少、快速、基質(zhì)影響小、回收率高、重現(xiàn)性好，已經(jīng)廣泛應用于食品和飼料產(chǎn)品中有機污染物的提取[17]。Tavazzi等[18]采用ASE和液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜分析建立了魚肝臟中BPA、4-壬基苯酚和對特辛基苯酚分析方法；Shao等[19]采用ASE與固相萃取聯(lián)用，采用液相色譜-電噴霧串聯(lián)質(zhì)譜分析，建立了各類肉制品中烷基苯酚和BPA檢測方法，該方法對BPA的最低檢測限為 1.00 μg/kg，回收率為 91.5%～99.9%。

1.5 固相萃?。╯olid phase extraction，SPE）

固相萃取技術(shù)是一種液-固分離萃取的試樣預處理技術(shù)，集目標物的分離、凈化、富集為一體，具有萃取效率高、回收率和穩(wěn)定性好、試劑消耗少、自動化程度高、使用范圍廣、可大容量進樣等優(yōu)點，是目前應用最為廣泛的樣品處理技術(shù)。Rodriguez-Mozaz等[20]利用C18固相萃取柱對樣品中的待測物進行濃縮凈化，結(jié)合液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜-大氣壓化學電離方法進行分析，建立了水樣中雌激素、農(nóng)藥、BPA的分析方法，并對自然水域及自來水處理廠中水樣進行監(jiān)測分析，該方法對于除雙酚A（80%）和乙烯雌酚（70%）外的大多數(shù)分析物的回收率均保持在90%～119%之間，最低檢出限在 2 ng/L～15 ng/L。Maragou等[21]分別將 C18、聚苯乙烯-二乙烯苯和羥基化聚苯乙烯-二乙烯苯三種商品化固相萃取柱用于牛奶和水樣中BPA的提取富集，篩選出對雙酚A提取率最高的C18柱作為固相萃取柱，BPA-d16作為內(nèi)標物質(zhì)，結(jié)合液相色譜-電噴霧質(zhì)譜分析，建立了BPA固相萃取-液譜-質(zhì)譜聯(lián)用檢測方法，該方法最低檢出限為 1.7 μg/kg，在 5、50、500 μg/kg三個添加水平下，BPA的回收率良好在97%～104%之間（RSD＜6%）。Yan等[22]以C30作為固相萃取材料，用于牛奶中BPA及雌激素的提取富集，建立了在線固相萃取與高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用檢測方法，該方法的添加回收率為71.4%～97.1%。

1.6 固相微萃?。╯olid phase microextraction，SPME）

固相微萃取技術(shù)是上世紀90年代Pawliszyn等[23-24]發(fā)展的一種集樣品采集、萃取、濃縮和基質(zhì)去除于一體的樣品前處理技術(shù)，通過在石英纖維表面均勻涂覆高分子材料作為吸附層，對樣品中的有機分子進行萃取和富集，根據(jù)待測物的性質(zhì)選擇合適的吸附涂層是建立固相微萃取技術(shù)的關鍵環(huán)節(jié)。常用涂層一般由高分子聚合物組成如聚二甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯、聚二甲基硅氧烷/碳分子篩、聚丙烯腈等[25]。利用該技術(shù)預處理后的樣品可以直接在分析儀器上進行解析和進行操作，克服了傳統(tǒng)固相萃取需要先使用擁擠溶劑進行解吸后再進樣的缺點，極大簡化了樣品預處理過程，有效提升了分析速度及靈敏度，易于自動化和其他技術(shù)在線聯(lián)用。

Braun等[26]以聚丙烯酸酯作為纖維表面涂層，建立了固相微萃取方法用于工業(yè)生產(chǎn)廢棄物水中痕量壬基苯酚、BPA、17α-乙炔雌二醇物質(zhì)的提取和富集，與氣相色譜質(zhì)譜檢測技術(shù)聯(lián)用，實現(xiàn)了三種物質(zhì)的高通量同時分析檢測，該方法對所有樣品的檢出限在0.04 μg/L～1 μg/L 之間，且具有較好的重復性，相對標準偏差為8%。Kamalabadi等[27]將電聚合法制備的聚吡咯烷酮納米線作為吸附層，用作頂空固相微萃取過程，與離子遷移譜儀聯(lián)用，建立了罐裝食品中BPA檢測新方法，該方法線性范圍為10 μg/kg～150 μg/kg，最低檢出限為1 μg/kg，5次重復試驗的相對標準偏差為5.8%，成功應用于罐裝豌豆、玉米和黃豆中BPA的檢測，回收率為93%～96%。Kirschner等[28]將可再生使用的硅藻土作為薄層吸附材料，96孔酶標板作為萃取裝置，高效液相色譜作為分析手段，建立了BPA的高通量分析技術(shù)，線性范圍為 25 μg/kg～150 μg/L，最低檢出限8 μg/L，該方法有效提升樣品處理效率，樣品平均制備時間僅為2.8 min。

1.7 基質(zhì)固相分散萃?。╩atrix solid phase dispersion extraction，MSPDE）

基質(zhì)固相分散萃取是一種集樣品破碎、均一化、提取為一體的前處理方法，20世紀80年代由Barker等[29]創(chuàng)立，主要用于處理固態(tài)、半固態(tài)樣品。該方法簡化了樣品均勻化、提取、凈化等過程，試劑用量少、耗時短、回收率高。

Shao等[30]以C18作為基質(zhì)分散固相萃取分散劑，氨丙基固相萃取柱凈化，結(jié)合液相色譜電噴霧串聯(lián)質(zhì)譜方法，建立了蛋、奶制品中壬基酚、辛酚和BPA的提取分析方法。蛋類和奶制品中BPA的平均回收率分別為79%、84%～86%，兩種樣品中BPA的最低檢出限均為0.10 μg/kg。Albero等[31]用弗洛里硅土和氧化鋁作為吸附劑，通過與氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜檢測方法聯(lián)用，建立了蔬菜樣品中包括BPA在內(nèi)17種新型污染物多殘留分析檢測方法，進一步將方法的檢測限降低至0.1 μg/kg～0.4 μg/kg，用該方法對市售蔬菜樣品進行檢測，其中BPA在所有樣品中均有檢出，其最高濃度達 16 μg/kg。

1.8 磁性固相萃?。╩agnetic solid-phase extraction，MSPE）

磁性固相萃取是一種新型分散固相萃取技術(shù)，稱之為21世紀分離富集領域的技術(shù)性革命，主要是利用磁性或可磁化的材料作為吸附基質(zhì)。較常規(guī)固相萃取填料相比，磁性固相萃取技術(shù)采用的納米顆粒的比表面積大、擴散距離短、只需要使用少量的吸附劑和較短時間就能達到很好的分離效果；利用磁分離可以省去離心等操作過程，有效避免了高速離心導致的一些不必要的干擾、損失或共沉淀現(xiàn)象，提高了樣品前處理效率。

Diao等[32]以磁性活性炭為吸附劑，建立了磁性固相分散萃取輔助液-液微萃取方法，與液相色譜熒光檢測器聯(lián)用，用于環(huán)境水樣中BPA的快速超痕量檢測，該方法的最低檢出限為0.002 μg/L，線性范圍為0.006 μg/L～0.5 μg/L，實際樣品添加回收率為86.6%～106.3%。Filippou等[33]同樣以磁性活性炭為吸附劑，為了進一步提高分散效率，采用超聲輔助分散-磁性固相分散萃取方法結(jié)合液相色譜紫外檢測，建立了牛奶中BPA的分析檢測方法，該方法檢出限為2.5 μg/L～5 000 μg/L，最低檢出限為 0.75 μg/L，日內(nèi)和日間回收率分別為91.4%～98.6%、89.1%～99.4%。Reyes-Gallardo[34]制備了磁性尼龍復合材料作為吸附劑，結(jié)合液相色譜-紫外檢測用于奶制品中BPA的提取分析，通過優(yōu)化萃取過程，在最優(yōu)條件下得到該方法對BPA的最低檢出限為 3.05 μg/L，回收率在（86 ± 7）%～（99 ±5）%之間。

1.9 分子印跡固相萃取（molecularly imprinted solid phase extraction，MISPE）

分子印跡聚合物，是仿照抗原-抗體形成理論，在模板分子存在下，加入合適的功能單體和交聯(lián)劑進行聚合反應，后期將模板分子去除，從而得到與模板分子在空間結(jié)構(gòu)和識別位點上相互匹配的聚合物，所以制得的聚合物對模板分子具有高度專一性識別作用。與天然抗體相比，分子印跡聚合物制備方法簡單、制備成本較低、對保存及應用環(huán)境要求不高，可以在高溫、酸堿及有機溶劑等條件下使用，且可重復使用[35]。將制備的高選擇性分子印跡聚合物用作固相萃取吸附劑，在復雜基質(zhì)樣品中目標物的高選擇性捕獲和預富集中發(fā)揮獨特優(yōu)勢[36]。

Jiang等[37]以活化硅球作為支持載體，采用表面溶膠-凝膠方法，制備了BPA的分子印跡聚合物，用作固相萃取吸附劑，建立了固相萃取-高效液相色譜聯(lián)用檢測方法，用于水樣中BPA的檢測，其回收率在99%以上。Mei等[38]采用沉淀聚合法制備了BPA分子印跡聚合物，與高效毛細管電泳紫外檢測聯(lián)用，實現(xiàn)了水樣、食品及人體代謝物等不同樣品基質(zhì)中BPA的痕量分析，彌補了毛細管電泳靈敏度低的缺陷，與C18萃取柱相比，MISPE能獲得更好的選擇性和提取率，該方法添加回收率為95.20%～105.40%，不同基質(zhì)樣品中BPA的最低檢出限在1.8 μg/L～84 μg/L范圍內(nèi)。為了避免因聚合物粒度太小導致固相萃取柱容易堵塞的情況，Baggiani等[39]將制備的微米級印跡聚合物顆粒嵌入超級多孔性的高聚物晶膠中，形成MIP/晶膠復合材料用于固相萃取過程，很好的解決了固萃柱易堵塞的問題，應用于河水及白酒中BPA的檢測，對水中BPA的最低檢出限為10 μg/L，添加回收率為75%～125%。

聚合物制備過程中模板分子去除不完全，后期使用中模板分子的泄漏會對檢測結(jié)果產(chǎn)生影響，因此，替代模板策略常用于BPA分子印跡聚合物的制備[40]。Lin等[41]采用雙酚F作為替代模板，F(xiàn)e3O4/poly（St-co-MPS）/SiO2作為支持載體，采用表面印跡技術(shù)合成了磁性分子印跡聚合物，用作固相萃取吸附劑與高效液相色譜聯(lián)用，建立了水樣中BPA的分析檢測方法，該方法線性范圍為5 μg/L～1 000 μg/L，最低檢出限和定量限分別為2.50、8.33 ng/L，添加回收率為84.7%～93.8%。

1.10 QuEChERS（quick，easy，cheap，effective，rugged and safe）

QuEChERS是近年來國際上最新發(fā)展起來的一種快速樣品前處理技術(shù)，由美國農(nóng)業(yè)部Anastassiades等2003年首次開發(fā)并應用于農(nóng)藥多殘留前處理[42]，因其具有快速、簡單、廉價、有效、可靠、安全特點而迅速成為國內(nèi)外廣泛研究的熱點，目前已廣泛應用于農(nóng)產(chǎn)品及食品中農(nóng)藥[43-44]、獸藥[45]、真菌毒素[46]、持久性有機污染物[44，47]的分析檢測領域。與傳統(tǒng)分析方法相比，QuEChERS方法操作步驟大大簡化，有效避免了繁雜處理中對目標物的損失及新引入誤差，具有回收率高、可分析樣品種類廣、樣品制備過程簡單、溶劑用量小、提取時間短等顯著優(yōu)點[48-49]。

QuEChERS常與溶劑提取相結(jié)合共同用于前處理過程，Cunha等[6]將乙腈提取與QuEChERS凈化及分散液-液微萃過程聯(lián)用，采用GC-MS分析，建立了罐裝海鮮食品中BPA和雙酚B同時檢測方法，該方法回收率為68%～104%，對BPA和雙酚B的最低檢出限分別為 0.2、0.4 μg/kg。Cunha 等[50]還將酸性乙腈提取與QuEChERS凈化過程聯(lián)用，采用LC-MS分析，建立了海產(chǎn)品中BPA和四溴雙酚A酚檢測方法。Casado等[51]進一步發(fā)展該方法，通過縮減小樣品用量、有機溶劑及凈化吸附劑用量，提出了微型化QuEChERS策略，與超高效液相色譜-二極管陣列檢測聯(lián)用，建立了嬰兒食品中十二酚類的檢測方法。

2 總結(jié)與展望

雙酚A在環(huán)境介質(zhì)和食品中廣泛存在，長期暴露對人體健康產(chǎn)生嚴重威脅，對其正確監(jiān)測評估具有重要意義。樣品前處理技術(shù)是制約檢測技術(shù)發(fā)展的關鍵所在，目前前處理技術(shù)主要以溶劑提取為主，結(jié)合固相萃取/固相微萃取/磁性固相萃取/分子印跡固相萃取、基質(zhì)分散固相萃取、QuEChERS等富集凈化過程，同時依靠色譜、色譜-質(zhì)譜聯(lián)用等檢測技術(shù)實現(xiàn)準確定量分析。目前萃取材料種類及形式還有待進一步發(fā)展和豐富，以適應不同基質(zhì)中的分離提取要求，達到更高的提取效率和分析精準度。