高效液相色譜熒光法測定食品包裝材料中雙酚A及雙酚S的遷移量

于 杰，周 靜，江 瀾，樊 琦，屈彥君，張曉偉，孫鑫娟，周興華

江蘇大學食品與生物工程學院 (鎮(zhèn)江 212013)

高效液相色譜熒光法測定食品包裝材料中雙酚A及雙酚S的遷移量

于 杰，周 靜，江 瀾，樊 琦，屈彥君，張曉偉，孫鑫娟，周興華*

江蘇大學食品與生物工程學院 (鎮(zhèn)江 212013)

采用高效液相色譜-熒光法檢測食品包裝材料中雙酚A及雙酚S的遷移量，研究不同的模擬液對食品包裝材料中雙酚A和雙酚S遷移的影響以及不同濃度的乙醇溶液對雙酚A和雙酚S遷移特性的影響。結果表明：該方法在0.001～0.100 μg/L范圍內(nèi)線性關系良好，在乙醇模擬液中，雙酚A和雙酚S的遷移效果好，乙醇濃度越高遷移率越高，相同濃度的乙醇溶液中，接觸溫度越高，接觸時間越長遷移率越高。

高效液相色譜熒光法；食品包裝材料；雙酚A及雙酚S; 遷移量

近年來，隨著生活水平的不斷提高，人們對食品安全問題也愈加關注，食品包裝安全作為食品安全的一個重要部分也成為人們關注的熱點。雙酚A (BPA) 作為一種內(nèi)分泌干擾物，是生產(chǎn)聚碳酸酯、環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂等塑料制品的重要原料[1]。大量的研究數(shù)據(jù)表明，雙酚A會對人體的皮膚、呼吸道、角膜等產(chǎn)生中等強度的刺激[2]。此外，雙酚A具有和雌激素相似的化學結構，通過接觸、進食進入體內(nèi)，與雌激素受體結合，干擾正常的雌激素，從而影響生物的生殖、神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等[3]。大量動物實驗表明，低劑量暴露的雙酚A就能引發(fā)前列腺癌、復發(fā)性流產(chǎn)、男性性功能障礙等[4]，還會導致新陳代謝紊亂引發(fā)肥胖[5]。由于雙酚A的安全性受到質(zhì)疑，中國、歐盟、加拿大、美國等眾多國家禁止其應用于嬰幼兒食品容器中，2015年法國全面禁止了其應用于食品包裝材料中，于是雙酚S被作為替代品應用于嬰兒奶瓶、飯盒、飲料等食品包裝材料及食品容器內(nèi)壁涂料等方面[6-7]。但是雙酚S在大規(guī)模應用之前并未對其安全性進行充分研究，部分研究表明代替雙酚A的雙酚S也是一種內(nèi)分泌干擾物[8]，具有和雙酚A相似的毒性，能影響生物體內(nèi)的雌性激素，攝入過多會導致內(nèi)分泌失調(diào)，同時雙酚S還會導致新陳代謝紊亂從而引發(fā)肥胖[9]。還有研究顯示雙酚S對淋巴細胞具有增值作用，當雙酚S的濃度為2～20 mg/L時，促進作用最為顯著[10]。目前關于雙酚類化合物檢測方法還不成熟，需要建立一種靈敏度高的檢測方法來監(jiān)測雙酚類化合物在食品包裝材料的應用及食品中的遷移量分析。

本文根據(jù)食品包裝材料可能接觸的食品類型，選擇水、酸性模擬液、乙醇模擬液來浸泡市面上出售的食品包裝材料，利用高效液相色譜-熒光檢測技術[11]對不同食品包裝材料中雙酚A和雙酚S含量進行檢測，分析各種模擬液中不同食品包裝材料中雙酚A和雙酚S遷移量以及采用不同濃度乙醇[12]浸泡，在不同溫度及浸泡時間條件下，對4種食品包裝材料中雙酚A和雙酚S的遷移特性進行研究。

1 材料與方法

1.1 儀器和試劑

實驗儀器：LC-20高效液相色譜儀，日本島津有限公司； RE-52AA旋轉(zhuǎn)真空蒸發(fā)器，上海亞榮生化儀器有限公司；BR4I離心機(冷凍)，法國JOUAN公司；XH-C型漩渦混合器，江蘇省金壇市醫(yī)療儀器廠；BCD-215KAZ海爾冰箱，青島海爾股份有限公司；BS100S電子天平(萬分精度)，上海賽多利斯儀器有限公司。

實驗試劑：乙酸，國藥集團化學試劑有限公司；乙醇，國藥集團化學試劑有限公司；雙酚A標品，Sigma化學試劑公司；雙酚S標品，Sigma化學試劑公司；甲醇(色譜純)， TEDIA公司；甲醇(分析純)，國藥集團化學試劑有限公司；二氯甲烷，國藥集團化學試劑有限公司。

實驗樣品：一次性塑料杯、一次性紙杯、保鮮膜、吸管。

1.2 高效液相色譜檢測條件

色譜柱：C18柱；流動相：甲醇∶水(90∶10)；流速：0.6 mL/min；熒光檢測器激發(fā)波長227 nm，發(fā)射波長312 nm；進樣量10 μL。

1.3 實驗方法

1.3.1 標準曲線試劑配制

準確稱取雙酚A與雙酚S的標準品各50.0 mg于對應的燒杯中，用甲醇稀釋，配制成濃度為1 mg/mL的標準儲備液；儲存于100 mL的試劑瓶中，用錫紙包裹避光保存于4 ℃的冰箱。按照1.2的色譜條件依次進樣HPLC得到雙酚A及雙酚S的保留時間，再將混合的雙酚A及雙酚S的標準系列溶液過膜進樣，得到各個濃度下的色譜圖和數(shù)據(jù)，根據(jù)峰面積和樣品濃度繪制標準曲線。

1.3.2 樣品中雙酚A及雙酚S初始濃度的測定

將購買的四種食品包裝材料剪成小碎片，準確稱取1.0 g樣品于相應的燒杯中，在每個燒杯中都加入20 mL二氯甲烷，待樣品完全溶解后向其中加入50 mL甲醇(色譜純)使高分子物質(zhì)沉淀，然后轉(zhuǎn)移至離心管中，在4 000 r/min的條件下離心30 min，取上清液并置于雞心瓶中，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將溶液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至干，再用甲醇(色譜純)溶解并定容至5 mL，經(jīng)0.45 μm的微孔濾膜過濾，依次進HPLC測定各種包裝材料中雙酚A及雙酚S的初始含量。

1.3.3 不同模擬液浸泡的樣品中雙酚A及雙酚S的遷移情況

將購買的4種食品包裝材料剪成小塊，準確稱取2.0 g樣品于對應的試劑瓶中，每種樣品稱取3份，在每種樣品的3個試劑瓶中分別加入100 mL蒸餾水、100 mL 3%的乙酸溶液、100 mL 10%的乙醇溶液，在室溫下浸泡，取樣時先將溶液混勻，然后將每個樣品過0.45 μm的微孔濾膜，進HPLC測定。

1.3.4 乙醇濃度對雙酚A和雙酚S遷移的影響

將試驗用的一次性塑料杯剪成均勻的小碎片，準確稱取8份2.0 g的樣品并置于各個試劑瓶中，在對應的試劑瓶中分別加入40 mL蒸餾水、15%乙醇溶液、65%乙醇溶液和95%乙醇溶液。將對應的試劑瓶分別放于30 ℃和70 ℃的烘箱，在5 h、10 h、24 h時取樣進HPLC分析。

2 結果與討論

2.1 標準曲線的制作

圖1 雙酚A及雙酚S混合溶液的色譜圖

由色譜圖知雙酚S比雙酚A先出峰，雙酚S的保留時間為10 min，雙酚A的保留時間為18 min，圖1為雙酚A及雙酚S混合溶液的色譜圖。先用甲醇(色譜純)對濃度為1 mg/mL的雙酚A及雙酚S進行逐級稀釋，稀釋成濃度為0.25、0.1、0.05、0.025、0.01、0.001 μg/L的雙酚A及雙酚S的混合溶液。在優(yōu)化條件下，濃度由低到高進樣檢測，以峰面積對進樣濃度(μg/L)進行線性回歸，得到回歸方程，雙酚A：Y=133.37x+12.326，R2=0.999 2；雙酚S：Y=279.78x+45.09，R2=0.999 8，結果表明雙酚A和雙酚S在0.001～0.100 μg/L范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好線性關系。

圖2 雙酚A和雙酚S的標準曲線

2.2 樣品中雙酚A及雙酚S初始濃度的測定

應用2.1中標準曲線計算出4種食品包材料中雙酚A和雙酚S初始濃度，見圖2。

表1 4種食品包裝材料中雙酚A及雙酚S的初始濃度

樣品名稱雙酚A含量/(μg/kg)雙酚S含量/(μg/kg)一次性塑料杯1．090．91一次性紙杯1．401．90保鮮膜1．251．26吸管1．361．06

根據(jù)我國《食品容器、包裝材料用添加劑使用衛(wèi)生標準》的規(guī)定可知食品包裝材料中雙酚A以及雙酚S的遷移限量分別為0.6 mg/kg和0.05 mg/kg，從表1的結果可知這4種包裝材料符合衛(wèi)生標準。

2.3 用不同模擬液浸泡的樣品中雙酚A及雙酚S的遷移情況

由表2可知，雙酚S在不同包裝材料及不同模擬液中均有不同的遷移量，而雙酚A在4種包裝材料中均未檢出，所以在用這3種模擬液浸泡的條件下并沒有雙酚A從食品包裝材料中遷移出來。實驗結果和李璐等[13]所做的食品塑料包裝中雙酚A遷移規(guī)律一致，這4種食品包裝材料中的雙酚A均不容易遷移出來。

由于這些食品包裝材料中遷移出的雙酚S的峰面積都比較小，故采用遷移率來進行分析，用模擬液中檢測到的雙酚S的峰面積與樣品中總的雙酚S的峰面積相比即可得到遷移率。由圖3可知，雙酚S在3種模擬液中遷移率的大小關系為10%乙醇溶液>3%乙酸溶液>蒸餾水。

表2 食品包裝材料中遷移出的雙酚S的遷移率 %

圖3 用不同模擬液浸泡的食品包裝材料中雙酚S的遷移率

2.4 乙醇濃度對雙酚A和雙酚S遷移的影響

由圖4可知，在溫度和時間相同的條件下，溶液中雙酚S的遷移率的大小關系為95%乙醇溶液>65%乙醇溶液>15%乙醇溶液>蒸餾水。

圖4 30 ℃和70 ℃條件下雙酚S的峰面積

研究發(fā)現(xiàn)雙酚A僅在95%的乙醇溶液中檢測到遷移，其他乙醇濃度均未檢出，利用雙酚A標準曲線計算出雙酚A在95%乙醇中遷移的濃度如表3。

表3 95%乙醇溶液中遷移出的雙酚A的濃度 μg/L

由表3可以看出模擬液中雙酚A的濃度在0.000 89～0.056 36 μg/L的范圍內(nèi)，其濃度比我國《食品容器、包裝材料用添加劑使用衛(wèi)生標準》中規(guī)定的雙酚A的特定遷移量小，所以該一次性塑料杯中雙酚A的污染并不嚴重，符合國家規(guī)定的標準。

2.5 溫度和時間對雙酚S遷移的影響

實驗得出，在用同種溶液浸泡時，不同的溫度條件會影響樣品中雙酚S的遷移率，溫度越高，樣品中遷移出的雙酚S越多，并且隨著浸泡時間的延長，遷移率先快速增加，在一段時間后趨于平穩(wěn)。隨著時間的延長，雙酚S的遷移率變化并不大；95%乙醇溶液中雙酚S的遷移率最高，65%乙醇溶液中雙酚S的遷移率與95%乙醇溶液相差不大，比95%乙醇溶液稍低一點，且兩者的遷移率隨著時間的延長變化也不明顯；雙酚S在15%乙醇溶液中的遷移率隨時間的延長也逐漸變大，24 h時的遷移率與65%乙醇溶液浸泡條件下的遷移率相近。

3 結論

本文主要采用了高效液相色譜-熒光檢測法對食品包裝材料中雙酚A及雙酚S的遷移情況進行研究，得到了以下結論：

(1)選用一次性塑料杯、一次性紙杯、保鮮膜、吸管這4種食品包裝材料，在不同的模擬液下(蒸餾水、3%乙酸、10%乙醇)進行浸泡，研究發(fā)現(xiàn)，4種包裝材料中雙酚S都發(fā)生了遷移，雙酚A均沒有發(fā)生遷移，其中雙酚S在10%的乙醇溶液中遷移量最大。

(2)選用不同濃度的乙醇浸泡液(0%、15%、65%、95%)和不同的溫度(30 ℃、70 ℃)進行分析，結果表明：雙酚S在4種濃度的乙醇溶液中均發(fā)生遷移，且乙醇濃度越高遷移量越大，即95%乙醇溶液中雙酚S的遷移率最高，0%乙醇溶液即蒸餾水中遷移率最少，雙酚A僅在95%的乙醇溶液中檢測到遷移；接觸溫度越高、遷移時間越長，塑料杯中遷移出的雙酚A和雙酚S越多。

[1] 金范龍,維 新.雙酚 S 的合成與分離[J]. 吉林化工學院學報,1996, 13(1):18-21.

[2] 王 佳,詹 平. 雙酚A對機體影響及其機制的研究進展[J].預防醫(yī)學情報雜志, 2005,21(5): 541-544.

[3] 楊 丹,李丹丹,劉姍姍,等. 雙酚 A 對機體的影響及其作用機制[J].現(xiàn)代預防醫(yī)學，2008， 35(17)：3280-3282.

[4] Kabuto H, Amakawa M, Shishibori T. Exposure to bisphenol A during embryonic/fetal life and infancy increases oxidative injury and causes underdevelopment of the brain and testis in mice[J].Life sciences，2004，74：2931-2940.

[5] Musatov S, Chen W, Pfaff D W, et al. Silencing of estrogen receptor α in the ventromedial nucleus of hypothalamus leads to metabolic syndrome[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences，2007，104(7)： 2501-2506.

[6] Peyre L, Rouimi P, de Sousa G, et al. Comparative study of bisphenol A and its analogue bisphenol S on human hepatic cells: A focus on their potential involvement in nonalcoholic fatty liver disease[J].Food & Chemical Toxicology，2014，70: 9-18.

[7] SimoneauC, Valzacchi S, Morkunas V, et al. Comparison of migration from polyethersulphone and polycarbonate baby bottles[J]. Food additives ontaminants part A : Chemistry analysis control exposure & risk assessment, 2011, 28: 1763.

[8] 邱明艷，張?zhí)煊? 二羥基二苯砜的研究進展[J]. 染料與染色,2005, 42(5): 35-37.

[9] Vi?as R, WatsonC S. Bisphenol S disrupts estradiol-induced nongenomic signaling in a rat pituitary cell line: Effects on cell functions[J]. Environmental Health Perspectives (Online),2013,121:352-358.

[10] 李 延, 胡雙慶, 尹大強,等. 11 種取代酚類內(nèi)分泌干擾活性的初步篩選與評價[J].環(huán)境化學，2003，22(4)：385-389.

[11] 彭青枝, 李 濤,思 軼. 食品包裝材料聚碳酸酯中雙酚 A 殘留量的測定[J].中國衛(wèi)生檢驗雜志,2009(4)： 798-799.

[12] 黃玉清,陳 蓉. 無水乙醇在理化測試研究領域的綜合應用[J]. 企業(yè)科技與發(fā)展，2013(3)：12.

[13] 李 璐，蘆春梅，胡婷婷，等.食品塑料包裝中雙酚 A 遷移規(guī)律研究[J].中國公共衛(wèi)生，2014,30(2)：246-247.

Determination of bisphenol A and bisphenol S in food packaging materials by high performance liquid chromatography with fluorescence spectrometry

Yu Jie, Zhou Jing, Jang Lan, Fan Qi, Qu Yanjun, Zhang Xiaowei, Sun Xinjuan, Zhou Xinghua*

School of Food and Biological Engineering, Jiangsu University (Zhenjiang 212013)

The effects of different simulated solutions on the migration of bisphenol A and bisphenol S in food packaging materials were studied by high performance liquid chromatography-fluorescence method. The effects of different simulated solutions on the migration of bisphenol A and bisphenol S in food packaging materials and the migration characteristics of bisphenol A and bisphenol S were studied. The results show that the linearity of the method is good in the range of 0.001～0.100 μg/L. The migration effect of bisphenol A and bisphenol S is good in the ethanol simulation solution. The higher the ethanol concentration, the higher the concentration of ethanol solution. The higher the contact temperature, the longer the contact time and the higher the mobility.

high performance liquid chromatography; food packaging materials; bisphenol A and bisphenol S; migration

2017-03-24

國家自然科學基金青年項目(No.31501569)。

于 杰，男，1995年出生，本科生。

TS207

A

1672-5026(2017)03-061-04

*通訊作者：周興華，女，1982年出生，講師，主要從事食品營養(yǎng)與安全方面研究。