氣相色譜-三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜法測(cè)定硫化膠中雙酚A含量

張清智，呂延延，劉雪姣，吳愛(ài)芹，尹 頎

（思通檢測(cè)技術(shù)有限公司，山東 青島 266045）

雙酚A，學(xué)名2，2-雙（4-羥基苯基）丙烷，又稱雙酚基丙烷（BPA），由苯酚和丙酮在酸性介質(zhì)中合成，是生產(chǎn)環(huán)氧樹(shù)脂的關(guān)鍵單體。雙酚A與雌激素類似，是一種內(nèi)分泌干擾物質(zhì)，會(huì)引起類似雌性激素的生理效應(yīng)，長(zhǎng)期接觸有可能會(huì)引起慢性中毒[1-2]。研究表明：雙酚A暴露或?qū)е聝和逝智铱赡軐?duì)學(xué)習(xí)和記憶能力有副作用[3-4]；妊娠期雙酚A暴露還可能影響兒童在3歲左右時(shí)的行為和情緒調(diào)節(jié)能力[5-6]。

目前，中國(guó)、歐盟、美國(guó)、日本、加拿大等國(guó)家和地區(qū)均禁止雙酚A在嬰幼兒食品容器中使用。歐洲消費(fèi)者聯(lián)盟（BEUC）2011年3月29日發(fā)表立場(chǎng)宣言，要求歐洲委員會(huì)進(jìn)一步采取行動(dòng)減少擾亂內(nèi)分泌的化學(xué)物質(zhì)接觸人體。歐洲化學(xué)品管理局（ECHA）2017年1月將雙酚A列入REACH法規(guī)高度關(guān)注物質(zhì)（SVHC）；2018年1月擴(kuò)大在歐洲禁止使用雙酚A的范圍，特別關(guān)注的含雙酚A消費(fèi)品包括建筑材料，如地板物料、填料及粘合劑等[7]。

雙酚A的分析方法主要有酶聯(lián)免疫吸附法、分光光度法、熒光法、高效液相色譜法、液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法等，涉及的樣品主要為生物、環(huán)境、食品等。而對(duì)于基質(zhì)較復(fù)雜的食品接觸材料、樹(shù)脂類材料，文獻(xiàn)報(bào)道需衍生后檢測(cè)，操作較繁瑣[8-19]。

目前我國(guó)橡膠材料中雙酚A的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)僅有GB/T 29609—2013《橡膠 苯酚和雙酚A的測(cè)定》，該方法使用液相色譜，前處理相對(duì)繁瑣。氣相色譜-三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜（GC-MS/MS）法具有準(zhǔn)確度和靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，因此建立有效的GC-MS/MS法用于評(píng)價(jià)橡膠材料的安全性意義重大[20]。

本研究通過(guò)優(yōu)化樣品前處理?xiàng)l件以及氣相色譜和串聯(lián)質(zhì)譜等測(cè)試條件建立了靈敏度高、重現(xiàn)性好的硫化膠中雙酚A檢測(cè)方法，為橡膠材料風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)提供技術(shù)支持。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 儀器與材料

7000C型GC-MS/MS，美國(guó)安捷倫科技有限公司產(chǎn)品；KQ5200DE型超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司產(chǎn)品；CPA225D型電子天平，美國(guó)梅特勒-托利多公司產(chǎn)品；移液器，規(guī)格為10～100 μL和100～1 000 μL，德國(guó)艾本德公司產(chǎn)品；0.45 μm有機(jī)微孔濾膜、索氏提取器、50 mL螺紋口玻璃瓶，市售品。

1.2 試劑

丙酮，色譜純，美國(guó)天地有限公司產(chǎn)品；乙腈，色譜純，美國(guó)賽默飛世爾科技公司產(chǎn)品；二氯甲烷，色譜純，德國(guó)默克公司產(chǎn)品；正己烷和乙酸乙酯，色譜純，德國(guó)CNW公司產(chǎn)品；雙酚A，分析標(biāo)準(zhǔn)品，純度為99%，阿拉丁試劑（上海）有限公司產(chǎn)品。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置

準(zhǔn)確稱取雙酚A標(biāo)準(zhǔn)品0.1 g（精確至0.000 1 g）于100 mL容量瓶中，用丙酮定容至100 mL，配制成質(zhì)量濃度為1 000 mg·L-1的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。分別用丙酮將標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液稀釋成質(zhì)量濃度為10，100，200，500和1 000 μg·L-1的 標(biāo) 準(zhǔn) 工 作 溶 液備用。

1.4 樣品前處理

準(zhǔn)確稱取剪碎的硫化膠樣品2 g（精確至0.01 g）置于50 mL螺紋口玻璃瓶中并準(zhǔn)確加入20 mL提取試劑，將樣品瓶密閉。先將樣品瓶放在（60±5）℃的水浴中使樣品提取一定時(shí)間，期間晃動(dòng)樣品瓶幾次，再將樣品瓶冷卻至室溫，用0.45 μm有機(jī)濾膜過(guò)濾溶液，濾液用于GC-MS/MS分析檢測(cè)。

1.5 測(cè)試條件

色 譜 柱：HP-5MS，60 m×0.25 mm×0.25 μm；柱溫：50 ℃保持2 min，隨后以10 ℃·min-1的升溫速率升高至150 ℃，再以20 ℃·min-1的升溫速率升高至300 ℃，保持20 min；進(jìn)樣口溫度：300 ℃；載氣：氦氣；柱流量：1.0 mL·min-1；進(jìn)樣量：1.0 μL；離子源溫度：230 ℃；離子化能量：70 eV；碰撞氣：氮?dú)?；碰撞能量?0 eV；定量離子對(duì)：質(zhì)荷比（m/z）213/119；定性離子對(duì)：m/z213/91；進(jìn)樣方式：不分流進(jìn)樣；溶劑延遲時(shí)間：7 min。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品前處理?xiàng)l件的優(yōu)化

2.1.1 提取試劑的選擇

本研究比較了不同溶劑對(duì)硫化膠中雙酚A的提取效果。結(jié)合雙酚A的溶解性，主要選取了丙酮、乙腈、乙酸乙酯、正己烷、二氯甲烷5種溶劑進(jìn)行提取試驗(yàn)，并配制相同濃度的雙酚A標(biāo)準(zhǔn)溶液直接進(jìn)行質(zhì)譜分析，從試驗(yàn)結(jié)果看不同溶劑響應(yīng)值大小差異不大。進(jìn)一步研究得出溶劑提取效率由高到低為：丙酮，二氯甲烷，乙腈，乙酸乙酯，正己烷，這可能是由于溶劑的極性不同導(dǎo)致提取效率不同。由于主要的研究對(duì)象是硫化膠類樣品，結(jié)合橡膠抽出試驗(yàn)常用溶劑的選擇，選定丙酮作為提取試劑進(jìn)行以下相關(guān)試驗(yàn)。

2.1.2 提取方式的選擇

提取方式及其提取到的硫化膠中雙酚A含量如表1所示。

表1 提取方式及其提取到的硫化膠中雙酚A含量Tab.1 Extraction methods and their extracted bisphenol A contents in vulcanizate

從表1可以看出，在以丙酮為提取試劑時(shí)，索氏提取的效果與超聲提取的效果差異不顯著，但超聲提取時(shí)間明顯更短，效率更高，因此選擇超聲提取作為硫化膠中雙酚A的提取方式。

2.1.3 超聲提取時(shí)間的選擇

以丙酮為提取試劑，將硫化膠樣品置于（60±5）℃的水浴中分別超聲提取10，20，30，40，50，60，90，120 min，得到不同提取時(shí)間的提取結(jié)果，如圖1所示?？梢钥闯?，硫化膠中雙酚A含量先隨著提取時(shí)間的延長(zhǎng)而增大，40 min后達(dá)到平衡。為了保證所有雙酚A物質(zhì)提取完全，選擇樣品超聲提取時(shí)間為60 min。

2.2 GC-MS/MS測(cè)試條件的優(yōu)化

雙酚A在70 eV的電子電離源（EI）電離條件下的總離子流色譜和質(zhì)譜分別如圖2和3所示。

從圖2和3可以看出，雙酚A分子離子峰強(qiáng)度低，其不適合作為二級(jí)質(zhì)譜的母離子，因此選定豐度值最大的m/z為213的離子作為母離子，并對(duì)碰撞電壓進(jìn)行優(yōu)化。本試驗(yàn)分別設(shè)定碰撞電壓為5，10，15，20和30 V，離子強(qiáng)度如圖4所示。

從圖4可以看出：當(dāng)碰撞電壓為5和10 V時(shí)，含有子離子m/z為119的碎片離子，但母離子的峰強(qiáng)度較大，碰撞效果不理想；當(dāng)碰撞電壓為30 V時(shí)，含有子離子m/z為119的碎片離子，母離子幾乎完全解離，碰撞效果不理想；當(dāng)碰撞電壓為15和20 V時(shí)，子離子m/z為119的碎片離子強(qiáng)度最大，而母離子的相對(duì)強(qiáng)度比分別為30%和20%左右，另一子離子m/z為91的碎片離子在碰撞電壓為20 V時(shí)的相對(duì)強(qiáng)度比為45%，因此最終選定碰撞電壓為20 V，定量離子對(duì)m/z為213/119，定性離子對(duì)m/z為213/91。

2.3 方法學(xué)驗(yàn)證

2.3.1 方法的工作曲線、線性范圍

用丙酮配制雙酚A質(zhì)量濃度為10～1 000μg·L-1的標(biāo)準(zhǔn)工作液，分別在GC-MS/MS上進(jìn)行測(cè)定，以峰面積y對(duì)相應(yīng)的質(zhì)量濃度x進(jìn)行線性回歸，得到方程為y＝13 490.5x－5 862.6，其相關(guān)因數(shù)R2大于0.992，呈現(xiàn)很好的線性相關(guān)性。

2.3.2 方法檢出限

以不含雙酚A的硫化膠樣品為基質(zhì)，加入標(biāo)準(zhǔn)溶液，以雙酚A的信噪比不小于3時(shí)的含量為儀器的檢出限；以雙酚A的信噪比不小于10時(shí)的含量為儀器的定量限。根據(jù)樣品前處理的稀釋倍數(shù)計(jì)算出方法的檢出限和定量限。由試驗(yàn)結(jié)果可知，該方法的檢出限和定量限分別為0.1和0.3 mg·kg-1。

2.3.3 方法回收率及精密度

選擇某不含雙酚A的硫化膠樣品進(jìn)行多水平的添加回收率試驗(yàn)（n＝6），結(jié)果如表2所示。

表2 樣品中雙酚A的添加回收率Tab.2 Fortified recovery of bisphenol A in samples

從表2可以看出，方法加標(biāo)回收率在90.9%～105.1%范圍內(nèi)，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在5%以內(nèi)，完全滿足分析要求。

2.4 實(shí)際樣品測(cè)定

對(duì)輪胎不同部位硫化膠中雙酚A的含量進(jìn)行了測(cè)定，胎面膠、基部膠、胎側(cè)膠、三角膠、胎圈膠、氣密層膠、外型膠中雙酚A含量分別為＜0.1，＜0.1，3.2，21.3，＜0.1，10.5，8.9 mg·kg-1?？梢钥闯?，該方法能夠檢測(cè)出硫化膠中雙酚A含量，輪胎不同部位檢出雙酚A含量不同，可能是由輪胎各部位使用不同類型的樹(shù)脂引起的。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)樣品前處理?xiàng)l件以及GC-MS/MS測(cè)試條件進(jìn)行優(yōu)化，建立了專一性強(qiáng)、靈敏度高的硫化膠中雙酚A的GC-MS/MS多反應(yīng)監(jiān)測(cè)（MRM）的檢測(cè)方法。結(jié)果表明：采用丙酮配制雙酚A質(zhì)量濃度為10～1 000 μg·L-1的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，所得工作曲線相關(guān)因數(shù)＞0.992，線性相關(guān)性良好；該方法檢出限為0.1 mg·kg-1，定量限為0.3 mg·kg-1，0.5，1和5 mg·kg-1三個(gè)雙酚A添加量下平均回收率在90.9%～105.1%范圍內(nèi)，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差＜5%。GC-MS/MS法適用于輪胎不同部位雙酚A含量的檢測(cè)。