固相萃取-高效液相荧光法测定食品接触材料中双酚A、双酚F和双酚S的迁移量论文

2024-06-28 13:49:48 来源: 作者:xujingjing
摘要:本研究建立了同时检测食品接触材料中双酚A、双酚F和双酚S的固相萃取-高效液相荧光的分析检测方法。根据食品类型,选择水性和油性食品模拟液进行迁移实验,浸提液经HLB固相萃取柱富集、浓缩、净化提取,采用甲醇-水作为流动相,荧光检测器检测。试验表明,在0.10~100.0μg/L质量浓度内线性关系良好,相关系数≥0.999 7,双酚A、双酚F的检出限均为0.02μg/L,双酚S的检出限为0.05μg/L。测得3种双酚类物质在5种食品模拟液中加标回收率分别为80.2%~100.1%、83.3%~101.6%、77
摘要:本研究建立了同时检测食品接触材料中双酚A、双酚F和双酚S的固相萃取-高效液相荧光的分析检测方法。根据食品类型,选择水性和油性食品模拟液进行迁移实验,浸提液经HLB固相萃取柱富集、浓缩、净化提取,采用甲醇-水作为流动相,荧光检测器检测。试验表明,在0.10~100.0μg/L质量浓度内线性关系良好,相关系数≥0.999 7,双酚A、双酚F的检出限均为0.02μg/L,双酚S的检出限为0.05μg/L。测得3种双酚类物质在5种食品模拟液中加标回收率分别为80.2%~100.1%、83.3%~101.6%、77.6%~90.7%,相对标准偏差(RSD)为1.7%~4.0%,方法符合研究要求。同时模拟液在60℃浸提30 min条件下测定了市售4款食品接触材料的180个样品,,结果在5个样品中检测到双酚类物质迁移量。该方法灵敏、检测快速、结果准确,适用于食品接触材料中双酚A、双酚F和双酚S迁移量研究。
关键词:固相萃取;高效液相荧光法;食品接触材料;双酚类物质;迁移量
0引言
民以食为天,食以安为先。随着人们生活水平的不断提升,食品安全越来越受到人们的重视。食品包装作为食品保存的第一接触材料,是食品安全的重要组成部分,其安全也受到学者和行业的关注。双酚A(Bisphenol A,也称BPA)是被用来合成聚碳酸酯、环氧树脂、聚酯树脂等材料,运用于制造塑料(奶)瓶、幼儿用的吸口杯、食品和饮料罐内侧涂层、食品包装及医疗器械等。近几年的研究表明,BPA可能导致婴幼儿心脏和肝脏损伤、内分泌失调诱发性早熟等,威胁着胎儿和儿童的健康,多国已禁止其应用于婴幼儿食品包装材料中。因此,欧盟、美国、中国等对双酚A在食品接触材料中都有明确限制。我国的GB 4806.6—2016《食品接触用塑料树脂》规定食品容器、包装材料用聚碳酸酯成型品卫生标准中双酚类物质检测限量为0.05 mg/kg。欧盟2002/72/EC规定食品接触材料中双酚A限量不得大于3 mg/kg,美国FDA规定最大可接受剂量为0.05 mg/kg,我国GB 9685—2016《食品安全国家标准食品接触材料及制品用添加剂使用标准》规定食品模拟物中双酚A的限量为0.05 mg/kg。
双酚S(Bisphenol S,也称BPS)和双酚F(Bisphenol F,也称BPF)成为商业生产中双酚A的替代物。食品接触材料中双酚A(BPA)、双酚F(BPF)、双酚S(BPS)的迁移量是一个重要的研究领域。这些化学物质常用于塑料制品、食品包装和其他食品接触材料的生产中,因此可能会从材料中迁移到食品中。然而,双酚F和双酚S的迁移限量目前还没有明确的国际标准,对于这些替代品的安全性和潜在的健康风险仍需要进一步的研究和评估。
目前,许多国内外研究已经对这些双酚类物质的迁移进行了调查和评估。这些研究通常涉及实验室条件下的模拟测试,以模拟实际使用情况下的迁移情况。研究人员会选择不同类型的食品接触材料,并将其暴露于模拟食品接触条件,然后测量化学物质在食品中的迁移量。研究结果表明,双酚A、F和S的迁移量因多种因素而异,包括材料类型、温度、pH值、接触时间和食品类型等,这些化合物可以从包装材料中迁移到食品中,尤其是在高温、酸性或脂肪含量较高的条件下,它们的安全性和迁移量仍然是研究的焦点。
国内外对于双酚A检测的方法主要有极谱法、分光光度法、荧光法、液相色谱法、气相色谱法、液相色谱-质谱联用法、气相色谱-质谱联用法等。本研究对模拟食品包装材料可能接触到的不同食品类别,以水溶液及油脂类溶液用浸提的方法研究市售的食品包装材料。采用固相萃取技术富集、浓缩、纯化,用液相色谱荧光检测法检测,建立检测方法,在不同因素下,测定4种包装材料中双酚BPA、BPF和BPS的迁移量。
1实验部分
1.1仪器与试剂
实验仪器:Waters e2695高效液相色谱仪,美国Waters公司;Waters2475荧光检测器,美国Waters公司;SPE-8全自动固相萃取仪,上海本昂科技仪器有限公司;CL-240HTDS型超声波清洗器,济南通海机械设备有限公司;OasisiHLB固相萃取柱,6cc/500 mg,waters,美国;AmiromSPE固相萃取柱、Cleanert EPH固相萃取柱、明澈-D型超纯水器,美国Millipore公司;离心机,湖南湘仪实验室仪器开发有限公司;旋涡振荡器,ABSON Vortex Mixer;MD200-2氮吹仪,杭州奥盛仪器有限公司;0.22μm有机微孔过滤膜。
实验试剂:双酚A,MACKLIN,纯度>99.0%;双酚F,MACKLIN,纯度>99.0%;双酚S,Damas-beta,99.8%;甲醇、乙腈、正己烷,色谱级,美国TEDIA公司;乙醇,分析纯;乙酸,分析纯;精制橄榄油。
食品包装材料样品:塑料袋、一次性纸杯、桶装方便面盒、保鲜膜。
1.2 HPLC检测条件
采用C18(5μm,4.6×250nm)色谱柱,流动相为V(甲醇)∶V(水)=70∶30,流速为0.8 mL/min,柱温为30℃,进样量为10μL;荧光检测器检测波长:激发波长275 nm,发射波长312 nm。
由色谱图1可见,3种双酚类物质保留时间分别是双酚A为4.571 min,双酚F为3.711 min,双酚S为2.516 min。
1.3标准溶液配置
准确移取质量浓度为1 000μg/mL的BPA、BPF、BPS甲醇标准液一定体积,用流动相溶液配置定容成质量浓度为0.00、5、10、25、50、100μg/L的食品模拟标准工作液。
1.4样品前处理
1.4.1食品模拟物的选取
根据食物类型,选取相似食物模拟液5种,水性食品模拟液:蒸馏水、质量分数为3%(质量分数)乙酸溶液、50%乙醇水溶液;油性食品模拟液:精致橄榄油、正己烷。
1.4.2样品提取
因包装材料在实际使用过程中常以单一面接触食物,为真实模拟食品接触使用情况,将采购来的4种食品包装材料分别盛装5种不同的食物模拟液,在一定条件下根据不同的实验方案浸提,浸提液进行浓缩纯化。
1.4.3样品净化
浸泡过的食品模拟液用固相萃取进行富集处理,将HLB固相萃取柱用5 mL甲醇、5 mL水活化,将提取液全部过柱,控制过柱速度为1 mL/min,用5 mL纯水林洗,3 mL甲醇洗脱,氮吹至净干,用乙腈定容至1 mL,用0.22μm滤膜过滤,用液相荧光检测。
2结果与讨论
2.1液相色谱荧光条件优化
根据双酚类物质的极性,分别选择甲醇-水、乙腈-水为流动相,测试不同比例、流速和柱温的BPA、BPF、BPS的分离效果。实验结果表明,选用乙腈-水为流动相时,BPF、BPS出现峰拖尾现象,故选用甲醇-水作为流动相,在流动相比例为V(甲醇)∶V(水)=60∶40、流速为1 mL/min条件下,BPA、BPS分离效果不佳,故本研究最终选用甲醇与水体积比例为70∶30、流速为0.8 mL/min为最佳液相色谱条件。
2.2固相萃取条件优化
基于本研究样品成分复杂,检测物含量低,分析干扰物多等因素,检测时必须对模拟液进行浓缩纯化处理。本实验选用了Amirom SPE柱、Cleanert EPH柱和Oasis HLB固相萃取柱进行净化试用。实验表明,通过样品试液时Amirom SPE柱、Cleanert EPH固相萃取柱不能对BPA和BPF进行较好的吸附,无法进行提取纯化。由亲脂性二乙烯苯和亲水性N-乙烯基吡咯烷酮两种单体按一定比例聚合成的大孔共聚物为填料的Oasis HLB固相萃取柱,可很好地吸附双酚物质,其水可浸润型聚合物为基质,能实现结果的稳定重现。通过活化、淋洗、洗脱,实现目标物质的富集纯化,可减少杂质的干扰,重现性佳,检测灵敏度提高。故本实验选用Oasis HLB固相萃取柱对食品模拟液中的BPA、BPF、BPS进行富集浓缩纯化处理。
2.3标准曲线的绘制
运用标准溶液配置成系列标准浓度的BPA、BPF和BPS的混合液。在1.2HPLC检测条件下,浓度从低到高分级检测,得到不同浓度的色谱图,按照上述方法,每个浓度平均测定7次,以峰面积为纵坐标,以浓度为横坐标,建立回归方程,得到方程和相关系数见表1。BPA、BPF的检出限均为0.02μg/L,BPS的检出限为0.05μg/L。
2.4回收率测定
在样品迁移检测实验中,分别添加5种食品模拟液,再分别加入1 mL质量分数为10×10-9、50×10-9的混合标准样品,按照1.4.3样品处理方法进行处理,在1.2HPLC分析条件下进行测定,每个样平行测定7次,求得各双酚类物质的回收率和相对标准偏差(RSD),如表2所示。
测得3种双酚类物质在5种食品模拟液中的结果表明,平均回收率分别为80.2%~100.1%、83.3%~101.6%、77.6%~90.7%,相对标准偏差(RSD)为1.7%~4.0%。满足样品分析质量控制要求,方法可靠。
2.5不同温度对迁移量的影响
研究温度对双酚类物质的迁移量影响时,将浸提接触时间变量固定为20 min,测定5种不同食品模拟液在不同温度下的双酚类迁移量,本实验设置浸提温度为20、40、60、80、100℃。从图2中可知,随浸提液温度的提高,双酚类物质迁移出的量会逐渐加速。当温度达到60~80℃时,多数模拟液中的双酚类迁移量增长快速。故选用60℃作为食品接触材料中双酚类物质迁移实验模拟温度,且该温度较符合食品接触材料时的实际温度。
2.6不同时间对迁移量的影响
在60℃实验温度下,双酚类物质随着浸提时间的增加迁移量也会逐渐增大,如图3所示。根据实验统计,水性食品模拟液和油性食品模拟液迁移量增速时间有明显差异,其中水性食品模拟液中乙酸溶液和乙醇溶液能在较短时间内实现迁移量的迅速增高,而油性食品模拟液橄榄油、正己烷及蒸馏水在浸提15 min后迁移量会有明显增速。随着时间的增加,5种食品模拟液在30 min之后会达到平衡状态,故本研究选取30 min作为食物模拟液接触时间。
2.7不同食物模拟液中BPA、BPF、BPS迁移情况
基于实验条件的选择和优化,取市售的4种实验材料塑料袋、一次性纸杯、桶装方便面盒、保鲜膜等各9个样品,分别用5种食品模拟液在60℃下浸提30 min,浸提液中加入混合标准液,并通过1.4.3样品净化处理,用高效液相荧光进行分析检测,得到检测数据。
研究发现,BPA仅在桶装方便面盒材料中用正己烷浸提液中检测到迁移量,其他均未检出。根据标准曲线,计算出BPA的迁移量的质量浓度为0.0366 2μg/L,符合GB 9685—2016《食品容器、包装材料用添加剂使用卫生标准》中双酚A的特定迁移量,符合国家标准。实验样品中有4个样品检测到BPF、BPS迁移量,分析结果见表3。
3结论
1)本文建立了固相萃取-高效液相荧光检测法检测食品接触材料中双酚A、双酚F、双酚S迁移量的分析方法,优化了实验条件。在0.10~100.0μg/L质量浓度内线性关系良好,加标回收率在77.6%~101.6%,RSD为1.7%~4.0%,该方法满足食品接触材料中双酚类物质检测要求,分析方法准确可靠。
2)对市售的食品塑料袋、一次性纸杯、桶装方便面盒、食品保鲜膜4款食品包装材料180个样品进行迁移量的定量分析。结果显示,5个样品中检测到双酚类物质迁移,检出率为2.78%。
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