磁固相萃取-高效液相色譜法測定紡織品中8種雙酚類仿雌激素

吳國堅，徐韻揚，蔣 偉，顧 虎，丁 杰，秦 鑫

(1.杭州市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測院，浙江 杭州 310019； 2.杭州市余杭區(qū)質(zhì)量計量監(jiān)測中心，浙江 杭州 310019)

雙酚類仿雌激素(bisphenol-mimicking estrogens)指具有2個羥苯基化學結(jié)構(gòu)的一類仿雌激素物質(zhì)，主要包括雙酚A(BPA)、雙酚B(BPB)、雙酚F(BPF)、雙酚S(BPS)、雙酚Z(BPZ)等。雙酚A(BPA)廣泛用于涂層原料以及作為紡織品整理劑等，其化學結(jié)構(gòu)與雌性激素相似，又被稱為仿雌激素，人體吸收后易誘發(fā)性早熟，且在環(huán)境中易產(chǎn)生聚集，目前歐盟REACH法規(guī)對紡織品中雙酚A提出禁限要求。四溴雙酚A(TBB-PA)被用作紡織品、塑料和紙張工業(yè)中的溴代阻燃劑，已被歐盟RoHS2.0指令納入禁用范圍。隨著雙酚A(BPA)等禁限用，其他相似結(jié)構(gòu)的雙酚類化合物開始在實際產(chǎn)品中使用。但是有相關(guān)研究表明，引起致癌效應(yīng)的主要原因是該類仿雌激素中雙酚結(jié)構(gòu)。因此，研究建立紡織品中雙酚類仿雌激素檢測方法具有重要的意義。

目前，國內(nèi)外關(guān)于雙酚類仿雌激素的檢測研究的報道主要在食品及食品包裝材料，有液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜測定水果中雙酚A和雙酚S、金-石墨烯修飾電極電化學檢測塑料瓶中雙酚A、UPLC-MS/MS法檢測易拉罐啤酒中雙酚A含量、食品用塑料包裝材料中雙酚A等。

隨著人們紡織品質(zhì)量安全意識的逐漸加強，研究紡織品中禁限用物質(zhì)檢測方法勢在必行。雙酚類仿雌激素的危害已暴露在大眾面前，但是紡織品中關(guān)于雙酚類化合物檢測方法的研究還停留在對雙酚A和雙酚S 2個物質(zhì)上，主要有超聲波萃取-氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜測定3種環(huán)境類雌激素、液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜測定紡織品中雙酚S等。有關(guān)紡織品中雙酚類仿雌激素檢測方法的研究鮮有報道，目前紡織品中雙酚A檢測標準僅有SN/T 4424—2016 《進出口紡織品 雙酚A的測定 液相色譜法》，該法采用超聲波萃取對單一的雙酚A進行測定，目標物單一不夠全面。因此本文采用磁固相萃取紡織品中雙酚類仿雌激素，利用高效液相色譜法測定含量，并對實際樣品進行方法移植應(yīng)用。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

1200高效液相色譜儀(DAD檢測器，安捷倫科技有限公司)；Milli-Q超純水儀(德國默克密理博科技有限公司)；ZORBAX SB-C18色譜柱(4.6 mm×150 mm，3.5 μm)。

8種雙酚類仿雌激素：雙酚BP(BPBP)、雙酚AF(BPAF)、雙酚A(BPA)、雙酚S(BPS)、雙酚B(BPB)、雙酚F(BPF)、雙酚AP(BPAP)、雙酚Z(BPZ)均來自德國Dr. Ehrenstorfer公司。

甲醇、乙腈、四氫呋喃均為色譜純(TEDIA)；磁性固相萃取材料：石墨烯G-FeO(自制)；超純水 (18.2 MΩ·cm)。

1.2 標準溶液配制

標準儲備液：準確稱量8種雙酚類仿雌激素標準品10.0 mg至10 mL容量瓶，采用甲醇定容，配置成質(zhì)量濃度為1 000 mg/L的標準儲備液。

標準工作溶液：分別移取各仿雌激素標準儲備液，配制成質(zhì)量濃度為0.5、2.0、10.0、25.0、100.0 mg/L的混合標準工作液。

1.3 試樣前處理

準確稱取1.0 g剪成5 mm×5 mm大小的織物試樣，置于50 mL萃取管中，加入甲醇20 mL，然后加入20 mg磁性石墨烯G-FeO材料，在超聲波輔助下于35 ℃水浴中萃取20 min。萃取完成后，使用磁鐵分離磁性石墨烯，再用1.5 mL甲醇對石墨烯進行超聲2 min洗脫，重復3次，合并洗脫液并定容至5 mL，用0.22 μm有機膜濾膜過濾后，待儀器分析。

1.4 色譜條件

采用ZORBAX SB-C18型號色譜柱(4.6 mm×150 mm，3.5 μm)，甲醇為流動相A，0.1 mmol/L碳酸氫銨水溶液為流動相B，進樣體積為10 μL，柱溫為35 ℃，紫外線波長為220 nm，流速為1.0 mL/min。梯度洗脫：0～1 min，35%A；2～15 min，(35%～80%)A；15～25 min，(35%～100%)A；25～35 min，100%A；35～36 min，(100%～35%)A。8種雙酚類仿雌激素的高效液相色譜圖見圖1。

圖1 8種雙酚類仿雌激素的液相色譜圖Fig.1 HPLC Chromatogram of 8 bisphenol-mimicking estrogens

2 結(jié)果與討論

2.1 磁固相萃取條件的確定

目標物隨磁性材料在外部磁場的作用下一起被遷移出基質(zhì)，再用合適的溶劑洗脫出來。磁性固相萃取過程中的磁性材料用量、溫度、時間是磁性吸附的關(guān)鍵因素，采用正交試驗法對磁性吸附重要因素進行優(yōu)化。

為確定最佳的磁性吸附條件，試驗選取萃取載體體積、時間、溫度和磁性材料用量為關(guān)鍵因素，設(shè)計(3)正交試驗，各因素選取水平及試驗設(shè)計見表1。

試驗設(shè)計1：于20 ℃水浴中，稱取加標質(zhì)量濃度為25.0 mg/L的實驗室加標陽性樣品 1.0 g ，加入甲醇10 mL，再加入10 mg石墨烯G-FeO材料超聲波輔助下進行磁性固相萃取15 min，然后待下一步解吸條件優(yōu)化。

試驗設(shè)計2～9操作步驟參照試驗設(shè)計1，具體條件如表1所示的正交試驗因素水平表。

不同因素選取水平以及試驗結(jié)果見表2，結(jié)果指標采用8種雙酚類仿雌激素試驗回收率與試驗1之差的絕對值總和來表示，指標越小說明萃取效果越好。采用極差分析法得出磁性吸附的顯著因素。

由表2可知，8種雙酚類仿雌激素在試驗2和3條件下效果較好，吸附溫度是主要因素，載體體積用量是次要因素。由此，得出最優(yōu)條件為：于35 ℃水浴中加入15 mg石墨烯G-FeO在超聲波輔助下進行磁性固相萃取25 min。

表1 正交試驗因素水平表Tab.1 Orthogonal experimental design table

表2 正交試驗結(jié)果Tab.2 Results of orthogonal experiment

試驗在洗脫液pH值為7時，考察水、甲醇、乙腈3種洗脫劑在20 min條件下對8種雙酚類仿雌激素的洗脫效果，具體見圖2。結(jié)果表明，采用甲醇和乙腈作為洗脫劑都能取得較好的洗脫效果，考慮后續(xù)色譜分析采用甲醇為流動相，為降低色譜分析基噪，因此選擇甲醇作為洗脫劑。

圖2 不同洗脫劑對8種雙酚類仿雌激素回收率的影響Fig.2 Effect of different desorption solvents on the recoveries of 8 kinds bisphenol-mimicking estrogens

試驗考察了在pH值為7時，以甲醇為洗脫劑，洗脫時間為3、6、9、15、20 min條件下的8種雙酚類仿雌激素的洗脫效果(見圖3)。由圖3可知，當洗脫時間達增加到9 min時，各待測物的回收基本完成，回收率達到最理想值，因此洗脫時間選擇9 min。

圖3 洗脫時間對8種雙酚類仿雌激素回收率的影響Fig.3 Effect of different desorption time on the recoveries of 8 kinds bisphenol-mimicking estrogens

洗脫液pH值會改變8種雙酚類仿雌激素分子帶電形式和影響吸附劑表面電荷及密度。試驗通過HCl溶液和NaOH溶液來完成洗脫液pH值的調(diào)節(jié)，考察以甲醇為洗脫劑，洗脫時間為9 min，pH值在4.0～11.0 范圍內(nèi)對目標物的洗脫影響(見圖4)。試驗結(jié)果顯示，隨著pH值的升高，洗脫效果逐漸增強，當pH值為7～8時洗脫效果達到最強，進一步提高洗脫液的pH值，洗脫效果開始下降，因此試驗在洗脫過程中調(diào)節(jié)洗脫液pH值至7。

圖4 pH值對8種雙酚類仿雌激素回收率的影響Fig.4 Effect of different pH value on the recoveries of 8 kinds bisphenol-mimicking estrogens

2.2 方法評估

按.節(jié)優(yōu)化后的條件對質(zhì)量濃度為0.5、2.0、20.0、25.0、100.0 mg/L的系列混合標準溶液進行試驗。結(jié)果表明，8種雙酚類仿雌激素在質(zhì)量濃度為0.5～100.0 mg/L范圍內(nèi)具有良好線性關(guān)系，線性相關(guān)系數(shù)均大于0.999。按信噪比=3計算，方法檢出限(LOD)為0.08～0.20 mg/kg，具體見表4。

表4 8種雙酚類仿雌激素的線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)和檢出限Tab.4 Liner relationships,liner range,correlation coefficients,and LOD of 8 kinds bisphenol-mimicking estrogens

通過向陰性的標準貼襯中添加混合標準溶液，測試回收率。通過添加10.0 mg/L和25.0 mg/L質(zhì)量濃度的混合標準液，每個加標質(zhì)量濃度按優(yōu)化后條件測試6次，8種雙酚類仿雌激素平均加標回收率為90.3%～104.2%，相對標準偏差(RSD)為1.2%～4.8%。紡織品中8種雙酚類仿雌激素的加標回收率和相對標準偏差結(jié)果見表5。

2.3 實際樣品分析

按本文方法對10個日常試驗的紡織品樣品進行測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)一份兒童服裝樣品中檢出雙酚B，含量為2.4 mg/kg，其余物質(zhì)沒有檢出。圖5是實際樣品經(jīng)磁固相萃取檢測出雙酚B(BPB)的譜圖。由圖可知，本文方法適用性較好，可應(yīng)用于不同紡織品中雙酚類仿雌激素的檢測。

表5 紡織品中8種雙酚類仿雌激素的加標回收率和相對標準偏差(n=6)Tab.5 Recoveries and RSDs of 8 kinds bisphenol-mimicking estrogens in textiles at spiked levels(n=6)

圖5 實際樣品檢出雙酚B的色譜圖Fig.5 Chromatogram of the BaP in textile sample

3 結(jié) 論

通過對紡織品中8種雙酚類仿雌激素磁性固相萃取檢測方法的研究，運用正交試驗從磁性材料用量、萃取時間、萃取溫度和萃取劑體積4個方面對磁性吸附前處理過程進行分析，采用單因子變量試驗從洗脫時間、洗脫劑種類和洗脫液pH值3個方面對脫附過程進行分析，建立高效液相色譜分析法，并對線性范圍、檢出限、回收率以及精密度等參數(shù)進行方法評價，得出以石墨烯G-FeO為磁性固相吸附劑的磁固相萃取前處理技術(shù)可以實現(xiàn)紡織品中8種雙酚類仿雌激素的有效萃取，建立的磁固相萃取-高效液相色譜法可以實現(xiàn)紡織品中8種雙酚類仿雌激素的定性和定量分析，可為進一步研究紡織品中雙酚類仿雌激素殘留狀況提供技術(shù)依據(jù)。