双酚a衍生化气相色谱-质谱法测定的研究

双酚a衍生化气相色谱-质谱法测定的研究

双酚a是生产聚碳酸酯、环氧树脂等重要原料的重要原料。该物质具有类天然激素或抑制天然激素的作用,可干扰神经系统、免疫系统及内分泌系统的正常调节功能,对环境和人类健康存在潜在的风险,已引起各国广泛关注。2008年10月,加拿大将双酚A列为有毒化学物质。美国于2009年即发布了双酚A禁令,禁止在“可重复使用的食品容器”和“其他食品容器”中使用双酚A。2011年5月1日正式生效的欧盟新法规2011/10/EU规定双酚A在塑料食品接触材料中的迁移限量为0.6mg/kg。2011年5月,我国卫生部等6部门发布公告禁止双酚A用于婴幼儿奶瓶中。由于双酚A具有较高的沸点和较强的极性,因此直接用气相色谱法进行分析并不适用。通常采用高效液相色谱法、液相色谱-质谱法、毛细管电泳-紫外检测法等测定双酚A。但液相色谱等分析方法要消耗大量有毒、有害的流动相溶剂,易对环境造成污染,并且运行成本较高。本文通过对样品中双酚A的提取、衍生化温度和时间等条件进行优化,建立了气相色谱-质谱(GC-MS)测定双酚A衍生物的方法。本法对双酚A进行乙酰化衍生处理,过程简单,反应完全,基本没有杂峰。双酚A乙酰化产物的极性降低,挥发性和热稳定性增加,色谱柱内活性中心对组分的吸附消除。衍生物色谱峰峰形对称,没有拖尾,检出限降低,适合采用气相色谱法进行定性、定量分析。本法精密度好、回收率高、成本较低且对环境造成的污染较少,可用于日常样品中双酚A的定量检测。1实验方法1.1提取剂、标准品7890-5975C气相色谱-质谱联用仪(美国Agilent公司);R215旋转蒸发仪(瑞士BUCHI公司);3-18K离心机(德国SIGMA公司);SXT-02索氏提取装置(上海五相仪器仪表有限公司)。双酚A标准品(纯度99%,德国Dr.Ehrenstorfer公司);甲醇、正己烷(色谱纯,美国FisherScientific公司);乙酸酐(色谱纯,美国Spectrum公司);硼砂(分析纯,北京宏盛苑化工有限公司)。奶瓶、皮革、贴纸、塑料包装袋及塑料水杯等均系实验室日常检测样品。1.2工作液的配制准确称取3.78g硼砂,加纯水溶解并定容至100mL,得到0.1mol/L硼砂溶液。用甲醇配制质量浓度为1000mg/L的双酚A标准储备液。移取适量的双酚A标准储备液,用正己烷稀释至合适的浓度,得到双酚A标准工作液。所有溶液均在4℃冰箱中保存。1.3gc-ms测定准确移取双酚A标准工作液1mL,加入硼砂溶液2mL,振摇10min,以4000r/min速率离心5min,去掉上层正己烷,向下层依次加入50μL乙酸酐、2mL正己烷,振摇反应5min,以4000r/min速率离心5min,取上清液供GC-MS测定。1.4提取液的制备由于玩具和食品接触材料的多样性,实验中将样品分为两类进行粉碎处理。对于较硬的聚合物材料,如塑料奶瓶等,经液氮冷冻后用粉碎机将样品粉碎成直径小于1mm的颗粒;对软的塑料包装袋等,剪成5mm×5mm的小片。称取粉碎的样品2.0g,用滤纸包好后放入索氏提取装置中,加入50mL甲醇,加热提取2h。将提取液旋转蒸发浓缩至约2mL。转移浓缩液至玻璃离心管中,用高纯氮气吹至近干,向其中依次加入正己烷2mL、硼砂溶液2mL,振摇10min,以4000r/min的速率离心5min,去掉上层正己烷,向下层依次加入50μL乙酸酐、2mL正己烷,振摇反应5min,以4000r/min的速率离心5min,取上清液,待GC-MS测定。1.5标准曲线及条件GC条件:HP-5MS毛细管柱(30m×0.25mm×0.25μm);载气为高纯氦气(纯度为99.999%),流速为1.0mL/min;进样口温度为280℃;不分流进样,进样量为1μL;色谱柱升温程序:初始柱温为100℃,以20℃/min升至250℃,再以15℃/min升至280℃,保持4min。MS条件:溶剂延迟4min;采用全扫描(SCAN)工作模式,扫描范围40~400amu;电子碰撞能量70eV;离子源温度230℃;四极杆温度150℃;接口温度280℃。2结果和讨论2.1双酚a与乙酸酐反应双酚A的极性较强,沸点较高,在GC分析过程中会造成峰形严重拖尾并使柱效严重降低。将双酚A与乙酸酐反应生成酯类化合物,可有效降低分析物的极性和沸点,增加其稳定性和挥发性。双酚A的乙酰化反应式见图1。2.23衍生条件的选择2.2.1衍生化反应的稳定性测定不同温度对双酚A衍生化的产率影响不大,因此本实验选择在室温下进行衍生化。为了考察衍生化时间对反应产率的影响,移取100μg/L的双酚A标准工作液1mL,按1.3节进行实验,分别对反应1、2、4、5、10、20、30min后的衍生物峰面积进行比较。如图3所示,衍生化反应进行5min后,衍生物的峰面积基本保持不变,衍生化反应基本达到平衡。说明本衍生化反应速率很快,5min就可以保证乙酰化反应完全。2.2.2衍生化产物的gc-ms测定取1mL100mg/L双酚A标准工作液3份,按1.3节中的方法分别向其中加入20、50和200μL的乙酸酐,衍生化5min后进行GC-MS测定。结果表明:当乙酸酐用量为20μL时,杂峰比较多且衍生化产物的响应值较低;乙酸酐用量为50μL时,衍生化产物单一,无杂峰,响应值较高;乙酸酐用量为200μL时,响应值与50μL时基本无差别,但谱图中杂峰增多,其原因可能是未反应的乙酸酐生成副反应产物所致。综合考虑,本实验中1mL100mg/L双酚A标准工作液选取衍生化试剂乙酸酐用量为50μL。2.3方法的线性回归分析按1.3节中的实验方法对双酚A标准工作液衍生后进行方法的线性及检出限测定。分别对0.05、0.5、5、10、50mg/L的双酚A标准工作液进行衍生化并进行GC-MS分析,以衍生物的峰面积(Y)对双酚A的质量浓度(X,mg/L)做线性回归分析,得到的线性方程为Y=3.0656X-3.1736,相关系数(r2)为0.9993。结果表明,该方法的线性关系良好。采用空白材料加标方式进行本方法检出限的实测,以信噪比(S/N)为3作为检出限的判断标准,双酚A的检出限为10μg/kg,可满足检测需求。研究中还发现对双酚A的测定存在一定的基质效应。为了进一步研究基质效应的影响程度,采用阴性样品加标方式(添加水平为0.5mg/kg)对奶瓶、皮革、贴纸、塑料包装袋及塑料水杯等样品进行试验,然后将基质匹配工作曲线与空白溶剂工作曲线定量结果进行比较。结果发现,奶瓶、贴纸、塑料包装袋及塑料水杯等基质对于定量结果影响很小,可以忽略。皮革类样品则对定量结果有一定的影响,实际操作中应采用建立基质匹配校正曲线的方法进行准确定量。2.4加标水平的测定在确定的线性范围内采用塑料水杯(不含双酚A)加标的方式进行回收率试验,分别添加0.05、1.00、10.00mg/kg3个水平的双酚A标准工作液,每个加标水平平行测定6次。结果表明,在不同的添加水平下平均回收率分别为80.3%、92.1%和92.7%,相对标准偏差(RSD)均小于3.7%。2.5瓶、观点检测结果用建立的方法对奶瓶、皮革、贴纸、塑料包装袋及塑料水杯进行双酚A检测。结果发现,在奶瓶、皮革、贴纸样品中双酚A的含量依次为18.70、1.75、0.68mg/kg,而在食品包装袋和塑料水杯中未检出双酚A。这与之前实验室用行业标准方法检测所得结果基本一致。由此可见,本方法准确可靠,可以用于玩具和食品接触材料样品中双酚A的定量检测。3衍生化产物的gc-ms分析建立了衍生化GC-MS测定玩具和食品接触材料中双酚A的分析方法,优化了衍生化条件。该方法回收率高、检出限低,可满足玩具和食品接触材料中双酚A的检验要求,对保障