張素寧，彭子芳，張光瑞，張書(shū)勝，毛紅艷，趙無(wú)垛*

鄭州大學(xué) 1.化學(xué)學(xué)院，2.現(xiàn)代分析與基因測(cè)序中心，河南 鄭州 450001

雙酚類(lèi) (BPs) 化合物是一種人工合成的化學(xué)物質(zhì)，由碳橋鍵或者其他官能團(tuán)將兩個(gè)酚環(huán)連接起來(lái)而組成，目前在塑料工業(yè)中被廣泛用做改性單體來(lái)生產(chǎn)性能優(yōu)異的復(fù)合材料[1-2]，但是它們會(huì)干擾生物體的內(nèi)分泌，具有潛在的致癌性和致突變性[3]。雙酚A (BPA)、雙酚F (BPF) 和雙酚AF (BPAF) 是最為常見(jiàn)的幾種單體，主要用于食品、飲料包裝、玩具、電子產(chǎn)品等[4-6]，已經(jīng)在多種基質(zhì)中檢測(cè)到了雙酚類(lèi)化合物的存在[5]。但是由于目標(biāo)分析物在樣品中的含量較低且樣品基質(zhì)復(fù)雜，直接測(cè)量十分困難，因此，探索一種有效且靈敏的方法來(lái)測(cè)定其含量十分重要。

目前，用來(lái)檢測(cè)雙酚類(lèi)物質(zhì)的方法有很多種，例如高效液相色譜法 (HPLC)、氣相色譜法 (GC)[6]、電化學(xué)傳感[7]、光學(xué)傳感和酶免疫測(cè)定法等[8]。在這些方法中HPLC和GC由于分離能力強(qiáng)，成為了最常用的方法[9]。然而，由于目標(biāo)分析物在樣品中的含量較低且基質(zhì)復(fù)雜，通常需要經(jīng)過(guò)前處理來(lái)降低基質(zhì)干擾后進(jìn)行分析。常用的前處理技術(shù)有很多種，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。磁性固相萃取是一種廉價(jià)的預(yù)處理技術(shù)，借助外加磁場(chǎng)可快速將吸附劑與基質(zhì)溶液分離，具有操作簡(jiǎn)單、有機(jī)溶劑用量少、耗時(shí)短等優(yōu)點(diǎn)。

共價(jià)三嗪有機(jī)聚合物 (CTPs) 由含氮量高的三嗪環(huán)構(gòu)建而成，是一種具有出色的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性的多孔材料，常作為吸附劑用于樣品前處理中[17-18]。Fe3O4@TRITER-1是由雜三嗪和亞胺構(gòu)建而成的一類(lèi)CTPs，能與目標(biāo)分析物之間形成 π-π 共軛、氫鍵等作用力[18]，因此，在樣品富集純化方面具有很大的潛力。

作者基于具有多重作用位點(diǎn)的Fe3O4@TRITER-1磁性固相萃取吸附劑，實(shí)現(xiàn)了對(duì)復(fù)雜樣品基質(zhì)中雙酚A、雙酚F和雙酚AF的特異性提取和富集，優(yōu)化了萃取條件，建立了一種磁性固相萃取-高效液相色譜測(cè)定果汁中3種雙酚類(lèi)物質(zhì)含量的分析方法，該方法準(zhǔn)確、可靠且靈敏度高。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

對(duì)氨基苯腈 (純度98%)、聚乙二醇 (分析純)、對(duì)苯二甲醛(分析純)、3-氨基丙基三乙氧基硅烷 (純度99%)、硅酸四乙酯 (純度99.99%)、雙酚A (純度99.8%)、雙酚F (純度98%)、雙酚AF (純度98%)：上海阿拉丁試劑有限公司；三氟甲磺酸 (純度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)：鄭州市阿爾法化工有限公司；乙二醇、檸檬酸、三氯化鐵、氫氧化鈉、無(wú)水乙酸鈉：分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；無(wú)水乙醇、鹽酸、氨水、甲苯、丙酮、乙酸、N,N-二甲基甲酰胺：分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；甲醇(色譜純)：Fisher Chemical；試驗(yàn)用水為二次蒸餾水。

1.2 儀器與設(shè)備

ZNCL-TC 500型高壓水熱反應(yīng)釜：濱海縣正信儀器廠；SAT 409 PC型同步熱分析儀：德國(guó) Netzsch公司；Nicolet 6700型紅外吸收光譜儀：美國(guó)Thermo Fishe公司；場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡：德國(guó)ZEISS Merlin；MPMS 3型磁學(xué)測(cè)量系統(tǒng)：美國(guó)Quantum Design；LC-2030C型液相色譜：日本島津公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 磁性材料的合成及表征

圖1 材料制備流程

1.3.2 樣品的采集與處理

塑料瓶裝的4種常見(jiàn)的果汁飲料 (蘋(píng)果汁、桃汁、葡萄汁、橙汁) 均購(gòu)自鄭州本地超市。果汁以4 000 r/min離心10 min后收集上清液，4 ℃儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.3 磁性固相萃取過(guò)程

取50 mL處理過(guò)的樣品溶液于100 mL的玻璃燒杯中，加入40 mg Fe3O4@TRITER-1 磁性材料，超聲提取10 min。將磁鐵置于燒杯底部，待溶液澄清后棄掉樣品溶液，之后在燒杯中加入10 mL甲醇超聲洗脫10 min。在45 ℃下用氮吹干，用流動(dòng)相定容至1 mL，過(guò)0.22 μm聚四氟乙烯濾膜，放入進(jìn)樣小瓶中，用HPLC-UV分析檢測(cè)。磁性固相萃取流程見(jiàn)圖2。

圖2 磁性固相萃取流程

1.3.4 色譜條件

色譜柱：安捷倫Eclipse XDB-C18色譜柱，150 mm×4.6 mm；粒徑：5 μm；柱溫:30 ℃；流動(dòng)相：甲醇-水溶液 (70∶30，體積比)；紫外吸收波長(zhǎng)：278 nm；流速：1 mL/min；進(jìn)樣量：10 μL。

2 結(jié)果與討論

2.1 磁性固相萃取條件的優(yōu)化

磁性固相萃取材料對(duì)目標(biāo)物的富集效果受諸多因素的影響，包括吸附劑用量、吸附時(shí)間、洗脫劑的種類(lèi)及用量、洗脫時(shí)間、樣品溶液的pH值等。為了達(dá)到最優(yōu)的富集效果，分別對(duì)上述影響因素進(jìn)行了優(yōu)化。

2.1.1 吸附劑用量的優(yōu)化

固定果汁的用量為50 mL，在10～100 mg范圍內(nèi)，考察了吸附劑用量對(duì)3種雙酚類(lèi)物質(zhì)萃取效率的影響。從圖3 (a)中可看出，在10～40 mg之間隨著吸附劑用量的增加，回收率逐漸增加，當(dāng)吸附劑用量增加至40 mg后回收率基本保持不變，因此，后續(xù)試驗(yàn)選用的吸附劑用量為40 mg。

2.1.2 提取時(shí)間的優(yōu)化

提取時(shí)間在提取過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用，選擇合適的提取時(shí)間有助于縮短整個(gè)樣品處理的時(shí)間并提高提取效率和凈化效果。在3～15 min范圍內(nèi)，考察了提取時(shí)間對(duì)3種目標(biāo)分析物提取效果的影響。從圖3 (b)中可看出，9 min后吸附基本達(dá)到平衡?？紤]到分析速度，試驗(yàn)最終選用9 min為最佳提取時(shí)間。

2.1.3 樣品溶液pH值的優(yōu)化

3種雙酚類(lèi)物質(zhì)在溶液中的存在狀態(tài)和樣品溶液的pH值有關(guān)，目標(biāo)分析物的狀態(tài)不同，其與吸附劑之間的作用力也不同，進(jìn)而會(huì)對(duì)回收率造成影響。本試驗(yàn)在pH值2～10的范圍內(nèi)考察了其對(duì)回收率的影響。從圖3(c)中可看出，樣品溶液的pH值為6時(shí)回收率達(dá)到最大，這可能是在pH值為6的弱酸性條件下，3種分析物以分子狀態(tài)存在，與吸附劑Fe3O4@TRITER-1之間同時(shí)存在 π-π 作用力和氫鍵作用力。在弱堿性條件下BPA、BPF和BPAF在水介質(zhì)中的溶解性增大，不利于將其從溶液中提取出來(lái)。因此，后續(xù)試驗(yàn)選用鹽酸將樣品溶液的pH值調(diào)至6。

2.1.4 解吸條件的優(yōu)化

為了找到最優(yōu)的解吸溶劑，選擇了甲醇、乙醇、異丙醇及丙酮4種常見(jiàn)的但極性有所差別的溶劑進(jìn)行解吸。從圖3(d)可看出，使用甲醇時(shí)回收率最高。因此，選用甲醇作解吸劑。為了節(jié)省樣品的處理時(shí)間，對(duì)解吸時(shí)間進(jìn)行了優(yōu)化。在1～9 min內(nèi)考察了解吸時(shí)間對(duì)3種雙酚類(lèi)物質(zhì)提取的影響，從圖3(e)可看出，在5 min后解吸基本達(dá)到平衡，故選擇5 min為最佳解吸時(shí)間。解吸劑用量過(guò)少會(huì)造成解吸不完全，用量過(guò)多則會(huì)造成浪費(fèi)。在2～10 mL范圍內(nèi)考察了解吸劑體積對(duì)解吸效果的影響，從圖3(f)可看出，在解吸劑體積為8 mL時(shí)解吸基本達(dá)到平衡。為了節(jié)省溶劑，因此選用的解吸劑體積為8 mL。

圖3 吸附和解吸條件的優(yōu)化

2.2 方法評(píng)價(jià)

在優(yōu)化后的最優(yōu)條件下對(duì)該方法進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果如表1所示。BPA和BPF在1～500 μg/L、BPAF在2～500 μg/L范圍內(nèi)線(xiàn)性良好，決定系數(shù) (R2) 在0.997 4～0.999 1之間。檢出限和定量限由信號(hào)和噪音峰面積比值 (S/N) 的3倍和10倍算出，檢出限為0.29～0.42 μg/L，定量限為0.87～1.28 μg/L。方法的準(zhǔn)確度通過(guò)日間和日內(nèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差 (RSD)來(lái)進(jìn)行評(píng)估，向樣品里添加3個(gè)不同質(zhì)量濃度的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) (20、100、400 μg/L)，在同一天內(nèi)進(jìn)行分析得到的為日內(nèi)精密度，其RSD為2.1%～6.4%，連續(xù)3 d進(jìn)樣得到的為日間精密度，其RSD為 2.4%～6.8%。此外，將本方法和文獻(xiàn)中其他方法進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果如表2所示，和文獻(xiàn)[20-23]相比，本方法的提取時(shí)間較短，節(jié)省了分析時(shí)間，且所用的檢測(cè)器價(jià)格更為低廉；與文獻(xiàn)[23]相比，本方法為MSPE省去了離心和過(guò)濾等復(fù)雜的步驟，且不會(huì)造成堵塞，更為簡(jiǎn)潔、快速。

表1 MSPE-HPLC-UV檢測(cè)3種雙酚類(lèi)物質(zhì)的分析性能

表2 本方法與文獻(xiàn)中其他雙酚類(lèi)及其衍生物檢測(cè)方法比較

2.3 實(shí)際樣品分析

為了評(píng)價(jià)該方法的實(shí)用性以及評(píng)價(jià)樣品基質(zhì)對(duì)實(shí)際提取的影響，選取了橙汁、桃汁、葡萄汁和蘋(píng)果汁4種果汁來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果表明僅在桃汁和葡萄汁中檢測(cè)到了BPA，而B(niǎo)PF和BPAF均未檢出。為了進(jìn)一步驗(yàn)證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，在4種果汁中分別加入了20 μg/L和100 μg/L的BPs進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，從表3可看出，加標(biāo)回收率在80.6%～93.4%之間，RSD在2.3%～9.1%之間。圖4是果汁經(jīng)過(guò)磁性固相萃取后和桃汁樣品加標(biāo)后的高效液相色譜圖。用該法檢測(cè)果汁中3種雙酚類(lèi)物質(zhì)，結(jié)果如表3所示。

圖4 桃汁樣品和果汁加標(biāo)的高效液相色譜圖

表3 MSPE-HPLC-UV法檢測(cè)果汁中的3種雙酚類(lèi)物質(zhì)

3 結(jié)論

基于Fe3O4@TRITER-1磁性固相萃取吸附劑，建立了MSPE-HPLC-UV聯(lián)用同時(shí)測(cè)定果汁樣品中雙酚A、雙酚F、雙酚AF 3種雙酚類(lèi)物質(zhì)的方法。在優(yōu)化得到的磁性固相萃取條件下，該吸附劑表現(xiàn)出了良好的凈化效果。與其他方法相比，本方法具有操作簡(jiǎn)單、分析速度快、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，滿(mǎn)足實(shí)際樣品的檢測(cè)要求。