高效液相色譜-串聯質譜法測定熱敏紙中 雙酚S、雙酚F、雙酚A

中圖分類號：O657.7 文獻標志碼：A

Determination of Bisphenol S，Bisphenol F and Bisphenol A in Thermal Papers by High Performance Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry

HU Ping

（School of New Materials and Shoesamp;Clothing Engineering， LimingVocational University，Quanzhou 362ooo，Fujian，China）

Abstract：The optimal experimental conditions for the determination of bisphenol S（BPS）， bisphenol F（BPF），and bisphenol A（BPA） contents in thermal paper by high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry were discussed. The reliability of the method was verified by detecting bisphenol substances in actual samples. Firstly， the sample pretreatment conditions and chromatography-mass spectrometry conditions were optimized through experiments. The samples were ultrasonicall extracted with pure water，using methanol-ammonia water （0.1% ） as the mobile phase，and quantified by the external standard method. The method had good linearity for 3 bisphenol compounds in the range of 0.02-1.0mg/L with correlation coefficients （r²） more than O. 9950. The detection limits were 0.055-0.173mg/g The average recoveries ranged from 81.6%-113.3% at three spiked levels with relative standard deviation （RSD， n=6 ）of 0.8%-5.6% . The method was suitable for the determination of three bisphenol compounds with fast detection and high sensitivity.

Key words： high performance liquid chromatograph-tandem mass spectrometry; thermal paper;bisphenol compounds

0 引言

雙酚類化合物是使用最廣泛的工業(yè)化學品之一，被用來制備聚碳酸酯和環(huán)氧樹脂等材料[1-2].常見的雙酚類化合物主要有雙酚S（BPS）、雙酚F（BPF）、雙酚A（BPA），常用作熱敏紙的顯色劑，熱敏紙的表面受熱后，涂布的雙酚類顯色劑會發(fā)生物理或化學變化，進而會顯示圖像[3].這種印刷技術具有成本低、不需要油墨的特點，因此被廣泛用于制作購物小票、打印紙、傳真紙、商標、簽碼、出租車小票等.

同時，雙酚S、雙酚F、雙酚A是干擾人體內分泌的物質[4-5]，三者具有相似的生物毒性，在熱敏時以游離化合物存在，極易轉移至人體，對人體健康造成嚴重威脅[6-7].直接接觸熱敏紙是導致人體內雙酚類化合物含量過高的因素之一，已有研究表明，熱敏紙制造公司的員工和收銀員的尿液中雙酚A的濃度含量較高[8-9].2020年歐盟規(guī)定，商業(yè)化熱敏紙中BPA濃度不得超過 0.02%（0.2mg/ g）.盡管如此，最新的研究顯示，BPA仍然是全球生產的熱敏紙產品中最常用的顯色劑，而且濃度是歐盟規(guī)定數值 （0.2mg/g） 的 2～3 個數量級[10-11].

目前雙酚類化合物仍廣泛用于熱敏紙中，熱敏紙中雙酚類化合物的檢測方法主要有X射線熒光光譜法[12]、高效液相色譜法[13-14]、分光光度法[15]等，但關于同時測定熱敏紙材料中雙酚S、雙酚F和雙酚A含量的方法鮮有報道.本文建立了同時檢測熱敏紙材料中BPS、BPF和BPA的液相色譜-質譜分析法，該方法檢測快速，靈敏度高且基質干擾小，因此實用性高.

1實驗部分

1.1 儀器與試劑

雙酚S、雙酚F、雙酚A標準物質（德國Dr.Ehrenstorfer公司）；甲醇、乙腈、甲酸銨（德國默克公司）；乙酸乙酯、正己烷、二氯甲烷、氨水（國藥集團化學試劑有限公司）.

1290-G6460A型高效液相色譜-串聯質譜儀（美國安捷倫公司）；BSA224S電子分析天平（賽多利斯科學儀器（北京）有限公司）； KQ-500DE 型數控超聲波清洗機（昆山市超聲儀器有限公司）.

1.2 標準溶液制備

單組分標準儲備溶液：分別稱取適量的BPS、BPF、BPA標準物質至3個 10mL 棕色容量瓶中，甲醇溶解并定容至 10mL ，配制成3種1000mg/L 單組分標準儲備溶液.

混合標準中間溶液：分別準確移取上述3種單組分標準儲備溶液各 1.0mL 至 100mL 棕色容量瓶中，用甲醇稀釋定容至 100mL ，配制成10mg/L 混合標準中間溶液.

標準工作溶液：分別準確移取 0.02mL.0.05 mL_s0.2mL_s0.5mL，1.0mL 10mg/L 混合標準中間溶液至5個 10mL 棕色容量瓶中，用甲醇稀釋定容至 10mL ，配制 0. 02mg/L，0. 05mg/ L.0.2mg/L.0.5mg/L.1.0mg/L3 種濃度的雙酚類化合物的標準工作溶液.

1.3 樣品前處理

將熱敏紙樣品裁剪至 3mm×3mm 以下，混合均勻.稱取 0.1000g 樣品置于 40mL 透明玻璃反應瓶中，加入 20mL 純水，在 30^°C 水浴中超聲提取 15min .用一次性注射器取約 1.5mL 萃取液，經 0.22μm 過濾頭過濾，將所得濾液用甲醇稀釋100倍，供HPLC-MS/MS分析用.

1.4 色譜和質譜條件

ZORBAX RRHD Extend C18色譜柱 （2.1mm ×100mm，1.8μm） ；A相為 0.1% 氨水溶液 （ρ_V/） υ ），B相為甲醇；流速為 0.3mL/min ；等度洗脫程序為 0～3.0min，95%B ;進樣體積 5μL ;柱溫40^°C ：

采用電噴霧離子源；掃描方式為質譜多重反應監(jiān)測負離子模式；毛細管電壓：負模式4000V;干燥氣加熱溫度 280^°C ；干燥氣流速 10L/ min ；霧化氣壓 275.6kPa ;鞘氣溫度 300^°C ；鞘氣流速 11L/min ，其他質譜檢測參數見表1.

2 結果與討論

2.1 色譜條件優(yōu)化

2.1.1 有機相的選擇

首先考察目標物在甲醇-水溶液和乙腈-水溶液2種流動相體系中的分離情況.實驗結果表明，在其他儀器條件相同的情況下，3種雙酚類化合物在乙腈-水溶液中的保留時間較短，但在甲醇-水溶液中的色譜峰響應值均顯著優(yōu)于乙腈-水溶液的響應值，因此選擇甲醇作為流動相體系的有機相.

2.1.2 水相的選擇

接下來分別考察3種雙酚類化合物在甲醇水溶液、甲醇-甲酸銨 （5mmol/L 水溶液、甲醇-氨水 （0.1%） 溶液3種流動相體系中的分離效果.實驗結果表明，3種雙酚類化合物在甲醇-氨水（0.1%） 溶液中色譜峰峰型最好，在甲醇-水溶液中色譜峰型較差，在甲醇-甲酸銨 （5mmol/L） 水溶液中色譜峰型最差.且BPF、BPA在甲醇-氨水（號 （0.1% ）溶液中色譜峰響應值最高，在甲醇-水溶液和甲醇-甲酸銨 （5mmol/L） 水溶液中響應值較低，故選擇 0.1% 氨水作為流動相體系的水相.此外，比較3種目標物的等度洗脫和梯度洗脫效果，結果表明，在甲醇-氨水 （0.1%） 流動相體系中僅采用等度洗脫，3種目標物的色譜峰可實現完全分離.

2.1.3 流速的選擇

為了考察不同流動相流速對雙酚類化合物色譜峰的影響，將流動相流速分別設為 0.2mL/ min.0.3mL/min.0.4mL/min ，得到如圖1所示的色譜圖.

結果表明：流速為 0.2mL/min 時，目標物保留時間延后，且峰形較寬；流速為 0.4mL/min 時，保留時間顯著縮短，且峰形較窄，峰面積變小.故選擇流動相流速為 0.3mL/min

2.1.4 柱溫的選擇

以 0.1% 氨水作為流動相，流速為 0.3mL/ min ，考察柱溫對3種雙酚類化合物色譜峰的影響.柱溫分別為 30°O.35°O.40°C 時，3種雙酚類化合物的色譜峰如圖2所示.

在3種不同的柱溫條件下，目標物的峰型均良好；溫度越高，保留時間稍微縮短，但峰面積響應值沒有明顯變化.因此，柱溫選擇 40°C

綜上所述，本研究選擇甲醇-氨水 （0.1%） 為流動相，流動相流速為 0.3mL/min ，柱溫 40°C ，同時用ZORBAXRRHDExtendC18色譜柱進行分離，色譜圖顯示，此時3種雙酚類化合物能夠得到有效分離，峰型良好且響應值較高.

2.2 質譜條件優(yōu)化

為獲得最佳的質譜條件，分別對 1mg/L 雙酚S、雙酚F和雙酚A標準溶液進行正、負離子全掃描模式檢測，確定合適的電離模式和母離子.結果顯示，BPS、BPF和BPA在負離子模式下均能檢測到準分子離子峰，且質譜響應值明顯高于正離子模式.選擇3種雙酚類化合物的準分子離子作為母離子，BPS、BPF和BPA的母離子（m/z ）分別為 249[M-H]^- 199[M-H]^- 和227[M-H]^- ：

對BPS、BPF和BPA的母離子進行子離子掃描，得到碎片離子信息后再篩選子離子，選擇響應較高、結構相對穩(wěn)定、干擾較少的碎片離子作為定量與定性的子離子.最后對相應的碎裂電壓、碰撞能量等質譜參數進行優(yōu)化，雙酚類化合物的特征離子獲得最佳靈敏度.質譜參數優(yōu)化結果如表1所列.

在上述儀器條件下，對 100μg/L 的雙酚類化合物的標準溶液進行多重反應監(jiān)測模式掃描，得其色譜圖如圖3所示.結果表明，此時3種雙酚類化合物能夠被完全分離.

2.3 萃取條件優(yōu)化

2.3.1 最佳萃取溶劑的選擇

國內的熱敏紙樣品中經常檢出BPA，而較少檢出BPS、BPF，這與文獻[11]所得結論一致，因此，本文萃取優(yōu)化的重點是考察BPA的萃取效率.為確定最佳的萃取溶劑，在萃取溫度為 50^°C ，萃取時間為 60min 條件下，考察甲醇、乙酸乙酯、正己烷、二氯甲烷、乙晴、純水6種不同的萃取溶劑對陽性熱敏紙樣品中BPA萃取效率，結果如表2所列.

從表2可以看出，熱敏紙中BPA萃取效率的大小順序為甲醇 gt; 水 gt; 乙腈 gt; 二氯甲烷gt;乙酸乙酯 gt; 正己烷，即甲醇對BPA的萃取效率最好，純水次之.雖然純水對BPA的萃取效率不及甲醇，但純水成本低廉，安全無毒，無需轉換溶劑就可以進行儀器測試，故選擇純水作為最佳萃取溶劑.

2.3.2 最佳萃取溫度的選擇

以純水為萃取溶劑，萃取時間為 60min ，測試萃取溫度分別為 30°，40°，50°，60° 時熱敏紙中BPA的萃取效率，測試結果如圖4所示.結果表明，當萃取溫度為 30^°C 時，BPA目標物的萃取效率達到最高，隨著萃取溫度升高，萃取效率略有降低，但整體變化不明顯，故選擇最佳萃取溫度為

2.3.3 最佳萃取時間的選擇

以純水為萃取溶劑，萃取溫度為 50^°C ，萃取時間分別為 5min_?10min_?15min_?30min_?45 minmin，90min，120min 時熱敏紙中BPA的萃取效率如圖5所示.結果表明，在萃取時間為5～15min 范圍內，BPA的萃取效率逐漸上升，在15～120min 范圍內，增加萃取時間萃取效率略有增加，綜合考慮時間和成本因素，故選擇最佳萃取時間為 15min

2.4 線性方程和檢出限

按照儀器工作條件測定3種雙酚類目標物的標準工作溶液，用外標法定量.以3種雙酚類目標物的質量濃度為橫坐標 （x） ，其對應的峰面積響應值為縱坐標（y）進行線性回歸，得到線性方程及線性相關系數，分別采用高效液相色譜-串聯質譜法（HPLC-MS/MS）和高效液相色譜法（HPLC-DAD）連續(xù)測試低濃度熱敏紙樣品11次，計算各目標物的標準偏差，將3倍標準偏差對應的濃度確定為各目標物的方法檢出限.用以上2種方法測得的檢出限如表3所列.

從表3可以看出，3種目標物的線性相關系數為 0. 9979～0. 9985 ，線性關系良好.HPLC-MS/MS檢測模式下3種目標物的檢出限均比HPLC-DAD檢測模式下的檢出限降低了1個數量級，表明高效液相色譜-串聯質譜法（HPLC-MS/MS）可顯著降低背景噪聲，提高靈敏度，降低檢出限.

2.5 回收率和精密度

根據線性范圍，選取空白熱敏紙樣品，分別加入低、中、高3個濃度水平的3種雙酚類化合物的混合標準溶液，進行回收率實驗.每個濃度水平重復測試6個樣品，所得回收率和相對標準偏差結果如表4所列.

可以看出，3種雙酚類化合物的平均回收率為 81.6%～113.3% ，相對標準偏差為 0.8%～ 5.6% ，表明HPLC-MS/MS法具有良好的回收率和精密度，可以滿足定量分析的要求.

2.6 實際樣品的測定

從市場上收集32個熱敏紙樣品，包括超市、餐館、面包店、藥店、加油站的小票.根據2.1—2.3確定的實驗條件，對收集到的樣品進行檢測.結果顯示，32個熱敏紙樣品中均未檢出BPS、BPF，但31個樣品中均檢出了BPA，檢出率為96.9% ，BPA范圍為 0.22～20.54mg/g ，其中含量大于 10mg/g 的樣品為25個，占總樣品數的78.1% .由此可知，BPA在熱敏紙中是普遍存在的，樣品中BPA的最高濃度比歐盟規(guī)定的限量（0.2mg/g） 高約100倍.由此說明，有關部門必須加強雙酚類化合物的日常監(jiān)管和預防.

3結論

本研究通過優(yōu)化色譜質譜條件，利用高效液相色譜-串聯質譜分析方法同時檢測熱敏紙中雙酚S、雙酚F、雙酚A.該方法樣品前處理簡單快捷，準確性、重復性均較好，檢出限比高效液相色譜法（HPLC-DAD）降低了1個數量級，回收率為81.6%～113.3% ，相對標準偏差在 5.6% 之內，可以滿足熱敏紙中同時檢測BPS、BPF、BPA的要求，本研究可為相關企業(yè)進行熱敏紙中雙酚類化合物的監(jiān)測提供技術依據.

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[責任編輯：紀彩虹]