磁性固相萃取-液相色譜法測定果汁中的3種雙酚類物質(zhì)

張素寧，彭子芳，張光瑞，張書勝，毛紅艷，趙無垛*

鄭州大學(xué) 1.化學(xué)學(xué)院，2.現(xiàn)代分析與基因測序中心，河南 鄭州 450001

雙酚類 (BPs) 化合物是一種人工合成的化學(xué)物質(zhì)，由碳橋鍵或者其他官能團(tuán)將兩個酚環(huán)連接起來而組成，目前在塑料工業(yè)中被廣泛用做改性單體來生產(chǎn)性能優(yōu)異的復(fù)合材料[1-2]，但是它們會干擾生物體的內(nèi)分泌，具有潛在的致癌性和致突變性[3]。雙酚A (BPA)、雙酚F (BPF) 和雙酚AF (BPAF) 是最為常見的幾種單體，主要用于食品、飲料包裝、玩具、電子產(chǎn)品等[4-6]，已經(jīng)在多種基質(zhì)中檢測到了雙酚類化合物的存在[5]。但是由于目標(biāo)分析物在樣品中的含量較低且樣品基質(zhì)復(fù)雜，直接測量十分困難，因此，探索一種有效且靈敏的方法來測定其含量十分重要。

目前，用來檢測雙酚類物質(zhì)的方法有很多種，例如高效液相色譜法 (HPLC)、氣相色譜法 (GC)[6]、電化學(xué)傳感[7]、光學(xué)傳感和酶免疫測定法等[8]。在這些方法中HPLC和GC由于分離能力強，成為了最常用的方法[9]。然而，由于目標(biāo)分析物在樣品中的含量較低且基質(zhì)復(fù)雜，通常需要經(jīng)過前處理來降低基質(zhì)干擾后進(jìn)行分析。常用的前處理技術(shù)有很多種，包括固相萃取[10-11]、液液萃取[12]、液相微萃取[13]、固相微萃取[14-15]和磁性固相萃取[16]等。磁性固相萃取是一種廉價的預(yù)處理技術(shù)，借助外加磁場可快速將吸附劑與基質(zhì)溶液分離，具有操作簡單、有機溶劑用量少、耗時短等優(yōu)點。

共價三嗪有機聚合物 (CTPs) 由含氮量高的三嗪環(huán)構(gòu)建而成，是一種具有出色的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性的多孔材料，常作為吸附劑用于樣品前處理中[17-18]。Fe3O4@TRITER-1是由雜三嗪和亞胺構(gòu)建而成的一類CTPs，能與目標(biāo)分析物之間形成 π-π 共軛、氫鍵等作用力[18]，因此，在樣品富集純化方面具有很大的潛力。

作者基于具有多重作用位點的Fe3O4@TRITER-1磁性固相萃取吸附劑，實現(xiàn)了對復(fù)雜樣品基質(zhì)中雙酚A、雙酚F和雙酚AF的特異性提取和富集，優(yōu)化了萃取條件，建立了一種磁性固相萃取-高效液相色譜測定果汁中3種雙酚類物質(zhì)含量的分析方法，該方法準(zhǔn)確、可靠且靈敏度高。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

對氨基苯腈 (純度98%)、聚乙二醇 (分析純)、對苯二甲醛(分析純)、3-氨基丙基三乙氧基硅烷 (純度99%)、硅酸四乙酯 (純度99.99%)、雙酚A (純度99.8%)、雙酚F (純度98%)、雙酚AF (純度98%)：上海阿拉丁試劑有限公司；三氟甲磺酸 (純度99%)：天津希恩斯生化科技有限公司；4,4′,4″-(1,3,5-三)三苯胺(TRI)：鄭州市阿爾法化工有限公司；乙二醇、檸檬酸、三氯化鐵、氫氧化鈉、無水乙酸鈉：分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；無水乙醇、鹽酸、氨水、甲苯、丙酮、乙酸、N,N-二甲基甲酰胺：分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；甲醇(色譜純)：Fisher Chemical；試驗用水為二次蒸餾水。

1.2 儀器與設(shè)備

ZNCL-TC 500型高壓水熱反應(yīng)釜：濱?？h正信儀器廠；SAT 409 PC型同步熱分析儀：德國 Netzsch公司；Nicolet 6700型紅外吸收光譜儀：美國Thermo Fishe公司；場發(fā)射掃描電子顯微鏡：德國ZEISS Merlin；MPMS 3型磁學(xué)測量系統(tǒng)：美國Quantum Design；LC-2030C型液相色譜：日本島津公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 磁性材料的合成及表征

圖1 材料制備流程

1.3.2 樣品的采集與處理

塑料瓶裝的4種常見的果汁飲料 (蘋果汁、桃汁、葡萄汁、橙汁) 均購自鄭州本地超市。果汁以4 000 r/min離心10 min后收集上清液，4 ℃儲存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.3 磁性固相萃取過程

取50 mL處理過的樣品溶液于100 mL的玻璃燒杯中，加入40 mg Fe3O4@TRITER-1 磁性材料，超聲提取10 min。將磁鐵置于燒杯底部，待溶液澄清后棄掉樣品溶液，之后在燒杯中加入10 mL甲醇超聲洗脫10 min。在45 ℃下用氮吹干，用流動相定容至1 mL，過0.22 μm聚四氟乙烯濾膜，放入進(jìn)樣小瓶中，用HPLC-UV分析檢測。磁性固相萃取流程見圖2。

圖2 磁性固相萃取流程

1.3.4 色譜條件

色譜柱：安捷倫Eclipse XDB-C18色譜柱，150 mm×4.6 mm；粒徑：5 μm；柱溫:30 ℃；流動相：甲醇-水溶液 (70∶30，體積比)；紫外吸收波長：278 nm；流速：1 mL/min；進(jìn)樣量：10 μL。

2 結(jié)果與討論

2.1 磁性固相萃取條件的優(yōu)化

磁性固相萃取材料對目標(biāo)物的富集效果受諸多因素的影響，包括吸附劑用量、吸附時間、洗脫劑的種類及用量、洗脫時間、樣品溶液的pH值等。為了達(dá)到最優(yōu)的富集效果，分別對上述影響因素進(jìn)行了優(yōu)化。

2.1.1 吸附劑用量的優(yōu)化

固定果汁的用量為50 mL，在10～100 mg范圍內(nèi)，考察了吸附劑用量對3種雙酚類物質(zhì)萃取效率的影響。從圖3 (a)中可看出，在10～40 mg之間隨著吸附劑用量的增加，回收率逐漸增加，當(dāng)吸附劑用量增加至40 mg后回收率基本保持不變，因此，后續(xù)試驗選用的吸附劑用量為40 mg。

2.1.2 提取時間的優(yōu)化

提取時間在提取過程中起著至關(guān)重要的作用，選擇合適的提取時間有助于縮短整個樣品處理的時間并提高提取效率和凈化效果。在3～15 min范圍內(nèi)，考察了提取時間對3種目標(biāo)分析物提取效果的影響。從圖3 (b)中可看出，9 min后吸附基本達(dá)到平衡?？紤]到分析速度，試驗最終選用9 min為最佳提取時間。

2.1.3 樣品溶液pH值的優(yōu)化

3種雙酚類物質(zhì)在溶液中的存在狀態(tài)和樣品溶液的pH值有關(guān)，目標(biāo)分析物的狀態(tài)不同，其與吸附劑之間的作用力也不同，進(jìn)而會對回收率造成影響。本試驗在pH值2～10的范圍內(nèi)考察了其對回收率的影響。從圖3(c)中可看出，樣品溶液的pH值為6時回收率達(dá)到最大，這可能是在pH值為6的弱酸性條件下，3種分析物以分子狀態(tài)存在，與吸附劑Fe3O4@TRITER-1之間同時存在 π-π 作用力和氫鍵作用力。在弱堿性條件下BPA、BPF和BPAF在水介質(zhì)中的溶解性增大，不利于將其從溶液中提取出來。因此，后續(xù)試驗選用鹽酸將樣品溶液的pH值調(diào)至6。

2.1.4 解吸條件的優(yōu)化

為了找到最優(yōu)的解吸溶劑，選擇了甲醇、乙醇、異丙醇及丙酮4種常見的但極性有所差別的溶劑進(jìn)行解吸。從圖3(d)可看出，使用甲醇時回收率最高。因此，選用甲醇作解吸劑。為了節(jié)省樣品的處理時間，對解吸時間進(jìn)行了優(yōu)化。在1～9 min內(nèi)考察了解吸時間對3種雙酚類物質(zhì)提取的影響，從圖3(e)可看出，在5 min后解吸基本達(dá)到平衡，故選擇5 min為最佳解吸時間。解吸劑用量過少會造成解吸不完全，用量過多則會造成浪費。在2～10 mL范圍內(nèi)考察了解吸劑體積對解吸效果的影響，從圖3(f)可看出，在解吸劑體積為8 mL時解吸基本達(dá)到平衡。為了節(jié)省溶劑，因此選用的解吸劑體積為8 mL。

圖3 吸附和解吸條件的優(yōu)化

2.2 方法評價

在優(yōu)化后的最優(yōu)條件下對該方法進(jìn)行了評價，結(jié)果如表1所示。BPA和BPF在1～500 μg/L、BPAF在2～500 μg/L范圍內(nèi)線性良好，決定系數(shù) (R2) 在0.997 4～0.999 1之間。檢出限和定量限由信號和噪音峰面積比值 (S/N) 的3倍和10倍算出，檢出限為0.29～0.42 μg/L，定量限為0.87～1.28 μg/L。方法的準(zhǔn)確度通過日間和日內(nèi)相對標(biāo)準(zhǔn)偏差 (RSD)來進(jìn)行評估，向樣品里添加3個不同質(zhì)量濃度的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) (20、100、400 μg/L)，在同一天內(nèi)進(jìn)行分析得到的為日內(nèi)精密度，其RSD為2.1%～6.4%，連續(xù)3 d進(jìn)樣得到的為日間精密度，其RSD為 2.4%～6.8%。此外，將本方法和文獻(xiàn)中其他方法進(jìn)行了對比，結(jié)果如表2所示，和文獻(xiàn)[20-23]相比，本方法的提取時間較短，節(jié)省了分析時間，且所用的檢測器價格更為低廉；與文獻(xiàn)[23]相比，本方法為MSPE省去了離心和過濾等復(fù)雜的步驟，且不會造成堵塞，更為簡潔、快速。

表1 MSPE-HPLC-UV檢測3種雙酚類物質(zhì)的分析性能

表2 本方法與文獻(xiàn)中其他雙酚類及其衍生物檢測方法比較

2.3 實際樣品分析

為了評價該方法的實用性以及評價樣品基質(zhì)對實際提取的影響，選取了橙汁、桃汁、葡萄汁和蘋果汁4種果汁來進(jìn)行檢測。結(jié)果表明僅在桃汁和葡萄汁中檢測到了BPA，而BPF和BPAF均未檢出。為了進(jìn)一步驗證試驗的準(zhǔn)確性，在4種果汁中分別加入了20 μg/L和100 μg/L的BPs進(jìn)行加標(biāo)回收試驗，從表3可看出，加標(biāo)回收率在80.6%～93.4%之間，RSD在2.3%～9.1%之間。圖4是果汁經(jīng)過磁性固相萃取后和桃汁樣品加標(biāo)后的高效液相色譜圖。用該法檢測果汁中3種雙酚類物質(zhì)，結(jié)果如表3所示。

圖4 桃汁樣品和果汁加標(biāo)的高效液相色譜圖

表3 MSPE-HPLC-UV法檢測果汁中的3種雙酚類物質(zhì)

3 結(jié)論

基于Fe3O4@TRITER-1磁性固相萃取吸附劑，建立了MSPE-HPLC-UV聯(lián)用同時測定果汁樣品中雙酚A、雙酚F、雙酚AF 3種雙酚類物質(zhì)的方法。在優(yōu)化得到的磁性固相萃取條件下，該吸附劑表現(xiàn)出了良好的凈化效果。與其他方法相比，本方法具有操作簡單、分析速度快、靈敏度高等優(yōu)點，滿足實際樣品的檢測要求。