Brij35增敏熒光法測定塑料飲料瓶中雙酚A

張海容, 溫 婧, 高瑞苑, 趙志剛

(忻州師范學院生化分析技術研究所，山西忻州 034000)

雙酚A(BPA)是一種重要的化工原料，除用于生產(chǎn)聚碳酸酯、聚苯醚樹脂等多種高分子材料，主要用于精細化工產(chǎn)品，如增塑劑、抗氧劑、涂料、農(nóng)藥等。同時，它也是一種環(huán)境雌激素，屬于低毒性化學物，對有機體的影響主要包括生殖系統(tǒng)、胚胎發(fā)育、神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、腫瘤發(fā)生等[1]。醫(yī)學研究表明[2]，當雙酚A含量為50 μg/kg能引起小鼠生精功能下降。目前用于檢測雙酚A 的方法主要包括高效液相色譜法[3]、反相高效液相色譜法[4]、氣相色譜-質(zhì)譜法[5]、熒光法[6]和極譜法[7]等。表面活性劑對熒光物質(zhì)具有增敏、增溶、增穩(wěn)作用[8 - 10]，當表面活性劑的濃度達到其臨界膠束濃度之后，由于膠束微環(huán)境的疏水性，溶質(zhì)的水化程度下降，膠束對熒光質(zhì)點具有保護作用，能使熒光壽命增長，量子效率提高，熒光增強。因此，建立快速、簡便的雙酚A測定方法具有重要的應用價值。

本實驗采用Brij35增敏熒光法測定雙酚A ，由于Brij35存在，熒光發(fā)射大大增加，據(jù)此建立了一種快速簡便的分析檢測方法。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑、材料

F-4600型熒光光度計(日本，日立公司)；KQ-400KDE型高功率數(shù)控超聲清洗器(江蘇省昆山市超聲儀器有限公司)；pHS-3B酸度計(上海精密科學儀器有限公司)；AB204-N型分析天平(Mettler-Toledo Group公司)；PE-2000B型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海亞榮生化儀器廠)。

雙酚A(BPA)(分析純，TCI公司)；Brij35(Alfa Aesar公司)；十六烷基三甲基溴化銨(CTMAB)(分析純，天津市光復化工研究所)；十二烷基硫酸鈉(SDS)(分析純，Sigma公司);β-CD(分析純，天津市光復化工研究所)；乙醇、乙腈(分析純，國藥集團化學試劑有限公司)。實驗用水為蒸餾水。

飲料瓶樣品1：農(nóng)夫山泉(批次：201503131416T6)，浙江杭州；樣品2：百歲山(批次：20150320)，廣東深圳；樣品3：哇哈哈(批次：20150317)，河北高碑店；樣品4：康師傅(批次：201504220919H8)，天津經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)；樣品5：哇哈哈激活維生素飲料(批次：20150429)，浙江杭州。

1.2 實驗方法

1.2.1溶液的配制準確稱取0.0114 g雙酚A，用甲醇溶解并定容到50 mL容量瓶，配制成濃度為1.0×10-3mol/L貯備液，保存?zhèn)溆谩Ｓ盟渲?.0×10-2mol/L Brij35、β -CD、CTMAB，1.0×10-1mol/L SDS，且在實驗過程中所有膠束體系工作液濃度均大于其臨界膠束濃度(不同膠束體系CMC， Brij35：3.0×10-4mol/L；CTMAB：9.2×10-4mol/L；SDS：8.1×10-3mol/L)。三酸緩沖溶液：準確稱取3.92 g或量取2.71 mL硼酸(85%),2.4 g或3.36 mL乙酸，及2.47 g硼酸，用水定容至1 L,再用0.2 mol/L NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至所需值。

1.2.2試樣制備[6]取五種塑料瓶樣品，各稱取5 g將其剪成0.5×0.5 cm的碎片，用水洗凈，剪碎后于40 ℃烘干，放入帶有塞子的錐形瓶中加入甲醇100 mL，超聲提取2 h，將提取液濃縮,再加入水將濃縮后的溶液稀釋定容至50 mL，溶液待測備用。

1.2.3雙酚A的測定在10 mL比色管中加入1.0 mL 1.0×10-4mol/L雙酚A，2 mL 1.0×10-2mol/L Brij35,再加入2 mL pH=6的三酸緩沖溶液，用水定容，在熒光光度計上測量熒光強度。選取激發(fā)和發(fā)射通帶均為2.5 nm，掃速為1 200 nm/min，λex/λem=275/305 nm。

2 結果與討論

2.1 雙酚A的熒光光譜

根據(jù)實驗方法，用熒光光度計掃描雙酚A的激發(fā)與發(fā)射波長，分別在275、305 nm處出現(xiàn)強的熒光激發(fā)/發(fā)射峰，當加入Brij35后，熒光強度大大增加(圖1)，最大激發(fā)和發(fā)射峰峰位沒有發(fā)生變化。

2.2 不同介質(zhì)對雙酚A熒光強度的影響

本實驗探討了水、乙醇、乙腈、CTMAB、SDS、β-CD和Brij35七種不同介質(zhì)對雙酚A熒光強度的影響，結果表明七種介質(zhì)對雙酚A都有熒光增敏作用，但Brij35對雙酚A熒光增敏效果最顯著，見表1。

表1 不同介質(zhì)中雙酚A 的熒光強度

2.3 酸度對熒光強度的影響

探討了pH值對熒光強度的影響，結果見圖2。由圖2可見，在pH=2.27～9.14時，雙酚A主要以分子形體存在，熒光強度比較穩(wěn)定；當pH超過9.14時，雙酚A離子形體濃度增大，強堿環(huán)境下改變了雙酚A結構，在305 nm熒光發(fā)射強度顯著下降。綜合考慮，選擇pH=6的三酸緩沖溶液體系作為雙酚A 的測定體系。

圖1 雙酚A的熒光激發(fā)和發(fā)射光譜Fig.1 Excitation and emission spectra of BPA1.cBPA：1.0×10-5 mol/L;Britton-Robinson buffer solution(pH=6);2.cBPA:1.0×10-5 mol/L;cBrij35:2.0×10-3 mol/L,Britton-Robinson buffer solution(pH=6).

圖2 pH對雙酚A熒光強度的影響Fig.2 Effect of pH on the fluorescence intensity of BPAcBPA:1.0×10-5 mol/L;cBrij35:2.0×10-3 mol/L.

2.4 Brij35用量對熒光強度影響

固定雙酚A的濃度為1.0×10-5mol/L，用pH=6的三酸緩沖液調(diào)節(jié)溶液酸度，改變Brij35濃度，測量體系熒光強度。實驗結果表明，雙酚A濃度在1.0×10-4～4.5×10-3mol/L范圍內(nèi)，隨著Brij35濃度增大，熒光發(fā)射呈現(xiàn)上升趨勢，當Brij35濃度大于2.0×10-3mol/L，熒光強度不再明顯增大。本文選擇Brij35濃度為2.0×10-3mol/L，大約為雙酚A臨界膠束濃度的7倍，超過臨界膠束濃度[8]后，形成的膠束呈球狀、棒狀或?qū)訝?，Brij35提供了疏水環(huán)境，雙酚A水化作用減弱，有效保護了其激發(fā)單線態(tài)，使量子產(chǎn)率增加，熒光強度增強。

2.5 穩(wěn)定時間對熒光強度的影響

根據(jù)實驗方法，測定了雙酚A 在2 h內(nèi)的熒光強度，其信號變化較小，因此有足夠的時間完成熒光測定。結果表明，膠束Brij35對熒光質(zhì)點的保護作用，除了能使熒光壽命增長，量子效率提高，熒光增強外，還會增加熒光體系的穩(wěn)定性[8]。

2.6 金屬離子干擾實驗

實驗測定了9種不同金屬離子對雙酚A熒光強度的影響。結果表明，當金屬離子濃度為雙酚A的1 000倍時，Mg2+對體系熒光強度無影響；當金屬離子濃度為雙酚A的50倍時Hg2+對體系熒光強度無影響； 當金屬離子濃度為雙酚A的40倍時,Al3+、 Zn2+、Ce3+、Ca2+對體系熒光強度無影響； 當金屬離子濃度為雙酚A的30倍時,Cd3+體系熒光強度無影響；當金屬離子濃度為雙酚A的5倍時,Cu2+、Pb2+對體系熒光測定無干擾。

2.7 工作曲線、檢出限與精密度

在最佳實驗條件下繪制工作曲線，雙酚A在2.0×10-8～1.0×10-5mol/L范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關系，回歸方程為：If= 22.30c+107.33，相關系數(shù)R2=0.9946，根據(jù)IUPAC規(guī)定，檢出限=KS0/k,當置信水平為90%時，K=3，S0為標準偏差，k為工作曲線斜率，得檢出限為2.5×10-8mol/L，RSD為1.92%(n=7)。

2.8 樣品分析及回收率

按照實驗方法測定五種飲料瓶(均來自不同廠家)中雙酚A 含量并進行添加回收率實驗，取三份樣品平行測定，實驗結果如表2所示。

表2 樣品分析結果及回收率(n=3)

2.9 不同測定方法對比

本文建立的方法與其它測定方法相比，檢出限優(yōu)于高效液相色譜法[3]、氣相色譜-質(zhì)譜法[5]及熒光法[6]，詳見表3。

表3 不同方法檢測雙酚A對比

3 結論

本文所建立的Brij35增敏熒光分析法測定塑料飲料瓶中雙酚A含量，與已有的測定方法相比，具有線性范圍寬、靈敏度高、操作簡便等優(yōu)點。