磁性固相萃取-液相色谱法测定果汁中的3种双酚类物质

张素宁，彭子芳，张光瑞，张书胜，毛红艳，赵无垛*

郑州大学 1.化学学院，2.现代分析与基因测序中心，河南 郑州 450001

双酚类 (BPs) 化合物是一种人工合成的化学物质，由碳桥键或者其他官能团将两个酚环连接起来而组成，目前在塑料工业中被广泛用做改性单体来生产性能优异的复合材料[1-2]，但是它们会干扰生物体的内分泌，具有潜在的致癌性和致突变性[3]。双酚A (BPA)、双酚F (BPF) 和双酚AF (BPAF) 是最为常见的几种单体，主要用于食品、饮料包装、玩具、电子产品等[4-6]，已经在多种基质中检测到了双酚类化合物的存在[5]。但是由于目标分析物在样品中的含量较低且样品基质复杂，直接测量十分困难，因此，探索一种有效且灵敏的方法来测定其含量十分重要。

目前，用来检测双酚类物质的方法有很多种，例如高效液相色谱法 (HPLC)、气相色谱法 (GC)[6]、电化学传感[7]、光学传感和酶免疫测定法等[8]。在这些方法中HPLC和GC由于分离能力强，成为了最常用的方法[9]。然而，由于目标分析物在样品中的含量较低且基质复杂，通常需要经过前处理来降低基质干扰后进行分析。常用的前处理技术有很多种，包括固相萃取[10-11]、液液萃取[12]、液相微萃取[13]、固相微萃取[14-15]和磁性固相萃取[16]等。磁性固相萃取是一种廉价的预处理技术，借助外加磁场可快速将吸附剂与基质溶液分离，具有操作简单、有机溶剂用量少、耗时短等优点。

共价三嗪有机聚合物 (CTPs) 由含氮量高的三嗪环构建而成，是一种具有出色的热稳定性和化学稳定性的多孔材料，常作为吸附剂用于样品前处理中[17-18]。Fe3O4@TRITER-1是由杂三嗪和亚胺构建而成的一类CTPs，能与目标分析物之间形成 π-π 共轭、氢键等作用力[18]，因此，在样品富集纯化方面具有很大的潜力。

作者基于具有多重作用位点的Fe3O4@TRITER-1磁性固相萃取吸附剂，实现了对复杂样品基质中双酚A、双酚F和双酚AF的特异性提取和富集，优化了萃取条件，建立了一种磁性固相萃取-高效液相色谱测定果汁中3种双酚类物质含量的分析方法，该方法准确、可靠且灵敏度高。

1 材料与方法

1.1 试验材料

对氨基苯腈 (纯度98%)、聚乙二醇 (分析纯)、对苯二甲醛(分析纯)、3-氨基丙基三乙氧基硅烷 (纯度99%)、硅酸四乙酯 (纯度99.99%)、双酚A (纯度99.8%)、双酚F (纯度98%)、双酚AF (纯度98%)：上海阿拉丁试剂有限公司；三氟甲磺酸 (纯度99%)：天津希恩斯生化科技有限公司；4,4′,4″-(1,3,5-三)三苯胺(TRI)：郑州市阿尔法化工有限公司；乙二醇、柠檬酸、三氯化铁、氢氧化钠、无水乙酸钠：分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司；无水乙醇、盐酸、氨水、甲苯、丙酮、乙酸、N,N-二甲基甲酰胺：分析纯，国药集团化学试剂有限公司；甲醇(色谱纯)：Fisher Chemical；试验用水为二次蒸馏水。

1.2 仪器与设备

ZNCL-TC 500型高压水热反应釜：滨海县正信仪器厂；SAT 409 PC型同步热分析仪：德国 Netzsch公司；Nicolet 6700型红外吸收光谱仪：美国Thermo Fishe公司；场发射扫描电子显微镜：德国ZEISS Merlin；MPMS 3型磁学测量系统：美国Quantum Design；LC-2030C型液相色谱：日本岛津公司。

1.3 试验方法

1.3.1 磁性材料的合成及表征

图1 材料制备流程

1.3.2 样品的采集与处理

塑料瓶装的4种常见的果汁饮料 (苹果汁、桃汁、葡萄汁、橙汁) 均购自郑州本地超市。果汁以4 000 r/min离心10 min后收集上清液，4 ℃储存备用。

1.3.3 磁性固相萃取过程

取50 mL处理过的样品溶液于100 mL的玻璃烧杯中，加入40 mg Fe3O4@TRITER-1 磁性材料，超声提取10 min。将磁铁置于烧杯底部，待溶液澄清后弃掉样品溶液，之后在烧杯中加入10 mL甲醇超声洗脱10 min。在45 ℃下用氮吹干，用流动相定容至1 mL，过0.22 μm聚四氟乙烯滤膜，放入进样小瓶中，用HPLC-UV分析检测。磁性固相萃取流程见图2。

图2 磁性固相萃取流程

1.3.4 色谱条件

色谱柱：安捷伦Eclipse XDB-C18色谱柱，150 mm×4.6 mm；粒径：5 μm；柱温:30 ℃；流动相：甲醇-水溶液 (70∶30，体积比)；紫外吸收波长：278 nm；流速：1 mL/min；进样量：10 μL。

2 结果与讨论

2.1 磁性固相萃取条件的优化

磁性固相萃取材料对目标物的富集效果受诸多因素的影响，包括吸附剂用量、吸附时间、洗脱剂的种类及用量、洗脱时间、样品溶液的pH值等。为了达到最优的富集效果，分别对上述影响因素进行了优化。

2.1.1 吸附剂用量的优化

固定果汁的用量为50 mL，在10～100 mg范围内，考察了吸附剂用量对3种双酚类物质萃取效率的影响。从图3 (a)中可看出，在10～40 mg之间随着吸附剂用量的增加，回收率逐渐增加，当吸附剂用量增加至40 mg后回收率基本保持不变，因此，后续试验选用的吸附剂用量为40 mg。

2.1.2 提取时间的优化

提取时间在提取过程中起着至关重要的作用，选择合适的提取时间有助于缩短整个样品处理的时间并提高提取效率和净化效果。在3～15 min范围内，考察了提取时间对3种目标分析物提取效果的影响。从图3 (b)中可看出，9 min后吸附基本达到平衡。考虑到分析速度，试验最终选用9 min为最佳提取时间。

2.1.3 样品溶液pH值的优化

3种双酚类物质在溶液中的存在状态和样品溶液的pH值有关，目标分析物的状态不同，其与吸附剂之间的作用力也不同，进而会对回收率造成影响。本试验在pH值2～10的范围内考察了其对回收率的影响。从图3(c)中可看出，样品溶液的pH值为6时回收率达到最大，这可能是在pH值为6的弱酸性条件下，3种分析物以分子状态存在，与吸附剂Fe3O4@TRITER-1之间同时存在 π-π 作用力和氢键作用力。在弱碱性条件下BPA、BPF和BPAF在水介质中的溶解性增大，不利于将其从溶液中提取出来。因此，后续试验选用盐酸将样品溶液的pH值调至6。

2.1.4 解吸条件的优化

为了找到最优的解吸溶剂，选择了甲醇、乙醇、异丙醇及丙酮4种常见的但极性有所差别的溶剂进行解吸。从图3(d)可看出，使用甲醇时回收率最高。因此，选用甲醇作解吸剂。为了节省样品的处理时间，对解吸时间进行了优化。在1～9 min内考察了解吸时间对3种双酚类物质提取的影响，从图3(e)可看出，在5 min后解吸基本达到平衡，故选择5 min为最佳解吸时间。解吸剂用量过少会造成解吸不完全，用量过多则会造成浪费。在2～10 mL范围内考察了解吸剂体积对解吸效果的影响，从图3(f)可看出，在解吸剂体积为8 mL时解吸基本达到平衡。为了节省溶剂，因此选用的解吸剂体积为8 mL。

图3 吸附和解吸条件的优化

2.2 方法评价

在优化后的最优条件下对该方法进行了评价，结果如表1所示。BPA和BPF在1～500 μg/L、BPAF在2～500 μg/L范围内线性良好，决定系数 (R2) 在0.997 4～0.999 1之间。检出限和定量限由信号和噪音峰面积比值 (S/N) 的3倍和10倍算出，检出限为0.29～0.42 μg/L，定量限为0.87～1.28 μg/L。方法的准确度通过日间和日内相对标准偏差 (RSD)来进行评估，向样品里添加3个不同质量浓度的标准物质 (20、100、400 μg/L)，在同一天内进行分析得到的为日内精密度，其RSD为2.1%～6.4%，连续3 d进样得到的为日间精密度，其RSD为 2.4%～6.8%。此外，将本方法和文献中其他方法进行了对比，结果如表2所示，和文献[20-23]相比，本方法的提取时间较短，节省了分析时间，且所用的检测器价格更为低廉；与文献[23]相比，本方法为MSPE省去了离心和过滤等复杂的步骤，且不会造成堵塞，更为简洁、快速。

表1 MSPE-HPLC-UV检测3种双酚类物质的分析性能

表2 本方法与文献中其他双酚类及其衍生物检测方法比较

2.3 实际样品分析

为了评价该方法的实用性以及评价样品基质对实际提取的影响，选取了橙汁、桃汁、葡萄汁和苹果汁4种果汁来进行检测。结果表明仅在桃汁和葡萄汁中检测到了BPA，而BPF和BPAF均未检出。为了进一步验证试验的准确性，在4种果汁中分别加入了20 μg/L和100 μg/L的BPs进行加标回收试验，从表3可看出，加标回收率在80.6%～93.4%之间，RSD在2.3%～9.1%之间。图4是果汁经过磁性固相萃取后和桃汁样品加标后的高效液相色谱图。用该法检测果汁中3种双酚类物质，结果如表3所示。

图4 桃汁样品和果汁加标的高效液相色谱图

表3 MSPE-HPLC-UV法检测果汁中的3种双酚类物质

3 结论

基于Fe3O4@TRITER-1磁性固相萃取吸附剂，建立了MSPE-HPLC-UV联用同时测定果汁样品中双酚A、双酚F、双酚AF 3种双酚类物质的方法。在优化得到的磁性固相萃取条件下，该吸附剂表现出了良好的净化效果。与其他方法相比，本方法具有操作简单、分析速度快、灵敏度高等优点，满足实际样品的检测要求。