CN114324683A

CN114324683A - 一种食品中双酚及其卤代衍生物的高通量测定方法与应用

Info

Publication number: CN114324683A
Application number: CN202111555196.7A
Authority: CN
Inventors: 郭新颖; 谢超; 张茹月
Original assignee: Nantong Center For Disease Control And Prevention
Current assignee: Nantong Center For Disease Control And Prevention
Priority date: 2021-12-17
Filing date: 2021-12-17
Publication date: 2022-04-12

Abstract

本发明提供了一种食品中双酚及其卤代衍生物的高通量测定方法与应用，涉及化学分析技术领域，该发明具体提供了一种萃取材料的制备方法，包括以下步骤：(1)向多壁碳纳米管中加入环己烷、正己醇和Triton X‑100的混合溶液，超声分散，搅拌后依次加入8‑羟基‑1,3,6‑三磺酸芘、正硅酸乙酯和浓氨水并搅拌均匀并反应；(2)待反应完成后，加入丙酮破乳，离心分离，弃去上清液，清洗，干燥，得到多壁碳纳米管‑二氧化硅复合材料。该复合材料能够应用在动物源性食品中双酚类及其卤代衍生物的高通量测定中，相应的方法简单快速、高效灵敏、选择性好，且无需样品衍生化处理，即可实现不同样品的12种目标物的高通量多组分同时在线准确定量测定。

Description

一种食品中双酚及其卤代衍生物的高通量测定方法与应用

技术领域

本发明涉及化学分析技术领域，具体涉及一种食品中双酚及其卤代衍生物的高通量测定方法与应用。

背景技术

随着经济的发展，环境激素的污染日益严重。一些双酚类物质如双酚A、双酚B和双酚S等作为一类典型的环境内分泌干扰物，已被证实具有“环境荷尔蒙”的作用，我国以及欧盟、日本和美国针对双酚A在食品接触材料中的使用进行了严格限制，如国家标准GB 9685-2016对双酚S在涂层中的使用限制要求其特定迁移量不得超过0.05mg/kg，与欧盟的相关标准限量保持一致。双酚类卤代衍生物如四氯双酚A和四溴双酚A也已经广泛用于奶粉、蜂蜜和鱼罐头等动物源性食品的外包装。双酚类及其卤代衍生物的无限制加工生产所导致的塑料制品及其容器残留，会与食品直接接触并通过食品迁移而造成食品污染，严重影响人体健康。因此，针对常见双酚类及其卤代衍生物的快速高效检测方法成为目前多学科交叉的研究热点。

国内外关于动物源性食品双酚类及其卤代衍生物的相关研究中，在前处理方法上，主要为固相萃取法，不仅要经过繁琐的活化、淋洗、洗脱、收集和浓缩过程、费时费力，而且商业化萃取柱价格高昂、一次性使用丢弃，不适宜在基层推广。传统的SPE方法不适合奶粉、蜂蜜和鱼罐头等复杂动物源性样品处理，同时也很难去除强基质效应。在检测方法上，主要有气相色谱法、液相色谱法、气相色谱质谱法和液相色谱质谱法等。但是，采用气相色谱法检测时需要进行样品衍生化处理，步骤烦琐；而采用液相色谱质谱法检测，方便快速、无需衍生化。值得注意的是，对于实际样品来说，样品基质绝大多数都非常复杂，前处理更为复杂，有毒有害物质的痕量测定存在一定问题。如何有效降低或消除基质效应，实现批量样品的高通量多组分快速精准同时在线测定，亟待开发新的前处理方法和仪器条件，满足样品测试的灵敏度高、基质干扰小的多组分分析要求。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种食品中双酚及其卤代衍生物的高通量测定方法与应用，相应的方法简单快速、高效灵敏、选择性好，且无需样品衍生化处理，即可实现不同样品的12种目标物的高通量多组分同时在线准确定量测定。

本发明提供了一种萃取材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)向多壁碳纳米管中加入环己烷、正己醇和Triton X-100的混合溶液，超声分散，搅拌后依次加入8-羟基-1,3,6-三磺酸芘(即HPTS)、正硅酸乙酯(即TEOS)和浓氨水并搅拌均匀并反应；

(2)待反应完成后，加入丙酮破乳，离心分离，弃去上清液，清洗，干燥，得到多壁碳纳米管-二氧化硅复合材料。

进一步地，步骤(1)中所述环己烷、正己醇和Triton X-100的体积比为2:1:1-5:1.5:1。

进一步地，步骤(1)中8-羟基-1,3,6-三磺酸芘、正硅酸乙酯和浓氨水的体积比为5:1.2:1.5-4.5:1:1。

进一步地，步骤(1)中所述多壁碳纳米管与混合溶液的比例关系为2-3g:70-100mL。

进一步地，步骤(1)中混合溶液、8-羟基-1,3,6-三磺酸芘、正硅酸乙酯和浓氨水的体积比为70-100:4.5-5:1-1.2:1-1.5。

进一步地，步骤(1)中所述反应在室温下进行，反应时间为12-16h。

进一步地，步骤(1)中所述超声分散的时间为10-20min，所述搅拌为磁力搅拌。

进一步地，步骤(2)中所述清洗使用乙醇和纯水循环清洗3-5次。

进一步地，步骤(2)中所述干燥的温度为40-60℃。

本发明还提供了上述的制备方法制备得到的萃取材料。

本发明还提供了上述的制备方法制备得到的萃取材料在动物源性食品中双酚类及其卤代衍生物的高通量测定中的应用。

进一步地，所述应用包括以下步骤：

S1：提取：向待测样品中加入水均质溶解，加入乙酸乙酯-环己烷溶液，震荡提取，加入氯化钠和无水硫酸镁，震荡、离心，取上清液待用；

S2：净化：向上清液中加入无水硫酸镁除水剂和多壁碳纳米管-二氧化硅复合材料，旋涡充分分散净化，离心，过滤后供测。

优选地，所述应用具体包括以下步骤：

S1：提取：准确称取1.0g样品于样品管，加入5-10mL水均质溶解(液体奶直接定量称取5-10mL，鱼罐头打碎制样后称重)，加入5-10mL乙酸乙酯-环己烷(体积比1:1)溶液，震荡提取10-20min，然后一次性加入0.5.0-1.0g氯化钠和1.0-2.5g无水硫酸镁(质量比1:1-1:5)，震荡1-2min，4000-6000r/min离心5-10min，取上清液待用。

S2：净化：从上清液中准确移取1.0-2.0mL，加入0.40-0.80g无水硫酸镁除水剂和0.04-0.08g多壁碳纳米管-二氧化硅复合材料(质量比5:1-20:1)于带盖离心管中，剧烈涡旋1-2min，充分分散净化，4000-6000r/min离心5-10min，吸取上清液过0.22μm微孔滤膜后供测，实验过程中同时进行试剂空白试验。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明所取得的技术效果是：本发明以12种双酚类及其卤代衍生物作为研究对象，建立一种全新的样品快速前处理和精准高效的检测多种动物源性食品中多组分双酚类及其卤代衍生物残留的方法，建立的方法简单快速、高效灵敏、选择性好，且无需样品衍生化处理，即可实现不同样品的12种目标物的高通量多组分同时在线准确定量测定，方法适合大量样品中低残留水平目标物的快速测定要求，有较好的实用性和基层推广性，可以弥补现有方法的检测组分涵盖不全或者检测样品种类缺失或者去除基质效应不彻底的问题，为食品风险监测方法改进和相关标准制定提供新的技术资料，对保障食品安全具有重要意义。

附图说明

图1为多壁碳纳米管的高分辨率扫描电镜图；

图2为实施例1得到的多壁碳纳米管-二氧化硅复合材料的高分辨率扫描电镜图；

图3为1.0μg/mL双酚及其卤代衍生物类化合物的混合标准溶液的离子流色谱图。峰号1-12号分别代表组分为1：双酚S；2：双酚F；3：双酚A；4：双酚B；5：双酚AF；6：双酚AP；7：双酚Z；8：四氯双酚A；9：四溴双酚A；10：双酚P；11：辛基酚；12：壬基酚；13号为氘代内标双酚A-D₁₆。

图4为1.0μg/mL双酚A的标准溶液的定量离子流色谱图；

图5为1.0μg/mL双酚B的标准溶液的定量离子流色谱图；

图6为1.0μg/mL双酚F的标准溶液的定量离子流色谱图；

图7为1.0μg/mL双酚S的标准溶液的定量离子流色谱图；

图8为1.0μg/mL双酚P的标准溶液的定量离子流色谱图；

图9为1.0μg/mL双酚Z的标准溶液的定量离子流色谱图；

图10为1.0μg/mL双酚AF的标准溶液的定量离子流色谱图；

图11为1.0μg/mL双酚AP的标准溶液的定量离子流色谱图；

图12为1.0μg/mL四氯双酚A的标准溶液的定量离子流色谱图；

图13为1.0μg/mL四溴双酚A的标准溶液的定量离子流色谱图；

图14为1.0μg/mL壬基酚的标准溶液的定量离子流色谱图；

图15为1.0μg/mL辛基酚的标准溶液的定量离子流色谱图；

图16为不同前处理条件下奶粉样品的总离子流色谱图。图中，(a)为对比例1，(b)为对比例2，(c)为对比例3，(d)为对比例4，(e)为实施例1；

图17为不同前处理条件下蜂蜜样品的总离子流色谱图。图中，(a)为对比例1，(b)为对比例2，(c)为对比例3，(d)为对比例4，(e)为实施例1；

图18为不同前处理条件下鱼罐头样品的总离子流色谱图。图中，(a)为对比例1，(b)为对比例2，(c)为对比例3，(d)为对比例4，(e)为实施例1。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。

当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同意义。

值得说明的是，本发明中使用的原料均为普通市售产品，因此对其来源不做具体限定。

实施例1

一种萃取材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)向2g多壁碳纳米管中加入70mL环己烷、正己醇和Triton X-100的混合溶液(环己烷、正己醇和Triton X-100的体积比为2:1:1)，超声分散10min，搅拌后依次加入HPTS、TEOS和浓氨水(HPTS、TEOS和浓氨水的体积比为5:1.2:1.5)并搅拌均匀，经水解聚合室温下反应12h；

(2)待反应完成后，加入丙酮破乳，在转速为5000r/min下离心分离，弃去上清液，再利用乙醇和纯水循环清洗3-5次去除表面活性剂直至中性，真空干燥，干燥温度为40℃，得到多壁碳纳米管-二氧化硅复合材料。

多壁碳纳米管的高分辨率扫描电镜图以及实施例1得到的多壁碳纳米管-二氧化硅复合材料的高分辨率扫描电镜图分别如图1-2所示。

将上述萃取材料应用至食品中双酚及其卤代衍生物的高通量测定中，测定样品选择奶粉、蜂蜜以及鱼罐头分别进行检测，测定方法包括以下步骤：

S1：提取：准确称取1.0g样品于样品管，加入5mL水均质溶解(液体奶直接定量称取5mL，鱼罐头打碎制样后称重)，加入5mL乙酸乙酯-环己烷(体积比1:1)溶液，震荡提取10min，然后一次性加入0.5g氯化钠和1.0g无水硫酸镁，震荡1min，4000r/min离心10min，取上清液待用。

S2：净化：从上清液中准确移取1.0mL，加入0.40g无水硫酸镁除水剂和0.04g实施例1的多壁碳纳米管-二氧化硅复合材料于带盖离心管中，剧烈涡旋1min，充分分散净化，4000r/min离心10min，吸取上清液过0.22μm微孔滤膜后供测，实验过程中同时进行试剂空白试验。

实施例2

一种萃取材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)向3g多壁碳纳米管中加入100mL环己烷、正己醇和Triton X-100的混合溶液(环己烷、正己醇和Triton X-100的体积比为5:1.5:1)，超声分散20min，搅拌后依次加入HPTS、TEOS和浓氨水(HPTS、TEOS和浓氨水的体积比为4.5:1:1)并搅拌均匀，经水解聚合室温下反应16h；

(2)待反应完成后，加入丙酮破乳，在转速为8000r/min下离心分离，弃去上清液，再利用乙醇和纯水循环清洗3-5次去除表面活性剂直至中性，真空干燥，干燥温度为60℃，得到多壁碳纳米管-二氧化硅复合材料。

S1：提取：准确称取1.0g样品于样品管，加入10mL水均质溶解(液体奶直接定量称取5mL，鱼罐头打碎制样后称重)，加入10mL乙酸乙酯-环己烷(体积比1:1)溶液，震荡提取20min，然后一次性加入1.0g氯化钠和2.5g无水硫酸镁，震荡2min，6000r/min离心5min，取上清液待用。

S2：净化：从上清液中准确移取2.0mL，加入0.80g无水硫酸镁除水剂和0.08g实施例2的多壁碳纳米管-二氧化硅复合材料于带盖离心管中，剧烈涡旋2min，充分分散净化，6000r/min离心5min，吸取上清液过0.22μm微孔滤膜后供测，实验过程中同时进行试剂空白试验。

实施例3

一种萃取材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)向2.5g多壁碳纳米管中加入80mL环己烷、正己醇和Triton X-100的混合溶液(环己烷、正己醇和Triton X-100的体积比为3:1.2:1)，超声分散15min，搅拌后依次加入HPTS、TEOS和浓氨水(HPTS、TEOS和浓氨水的体积比为5:1:1)并搅拌均匀，经水解聚合室温下反应15h；

(2)待反应完成后，加入丙酮破乳，在转速为6000r/min下离心分离，弃去上清液，再利用乙醇和纯水循环清洗3-5次去除表面活性剂直至中性，真空干燥，干燥温度为50℃，得到多壁碳纳米管-二氧化硅复合材料。

S2：净化：从上清液中准确移取1.0mL，加入0.40g无水硫酸镁除水剂和0.04g实施例3的多壁碳纳米管-二氧化硅于带盖离心管中，剧烈涡旋1min，充分分散净化，4000r/min离心10min，吸取上清液过0.22μm微孔滤膜后供测，实验过程中同时进行试剂空白试验。

实施例1-3的测定条件如下所示：

1)液相色谱参考条件

(1)仪器(包括型号)：安捷伦1260高效液相色谱仪串联6460三重四级杆质谱仪。

(2)液相色谱参考条件

色谱柱：安捷伦ZORBAX SB-C₁₈(2.1*100mm*3.5μm)。流速：0.4mL/min。柱温：40℃。进样量：10μL。流动相：A为纯水，B为乙腈。梯度洗脱程序：0～1min，10％B；1-5min，10％～50％B；5-20min，50％～100％B；20-25min，100％B；25-26min，100％～10％B；26-35min，10％B。

2)质谱参考条件

扫描方式：负离子扫描(ESI-)；喷雾电压：4000V；雾化气压力GS1：45psi；离子源：ESI；质谱扫描方式：MRM；加热气温度：300℃；离子源温度：100℃；脱溶剂气：10L/H。驻留时间：50ms。

实施例1-3的测定方法所检测的双酚类及其卤代衍生物与氘代物内标在负离子扫描模式下的保留时间、定量离子对及碰撞能量如表1所示。

表1双酚类及其卤代衍生物与氘代物在负离子扫描模式下的保留时间、定量离子及碰撞能量

1.0μg/mL双酚及其卤代衍生物类化合物的混合标准溶液的离子流色谱图如图3所示，图4-15则分别展示了1.0μg/mL不同双酚及其卤代衍生物类化合物的单一组分的标准溶液的定量离子流色谱图。

对比例1

直接进样法，即与实施例1的区别仅在于，不加入多壁碳纳米管-二氧化硅复合材料。

对比例2

PSA分散固相萃取法前处理，即与实施例1的区别仅在于，将多壁碳纳米管-二氧化硅复合材料替换为等量PSA。

对比例3

C₁₈分散固相萃取法前处理，即与实施例1的区别仅在于，将多壁碳纳米管-二氧化硅复合材料替换为等量C₁₈。

对比例4

PSA与C₁₈(二者质量比为1:1)分散固相萃取法前处理，即与实施例1的区别仅在于，将多壁碳纳米管-二氧化硅复合材料替换为等量的PAS和C₁₈混合剂(二者的重量比为1:1)。

一、定量测定

1.标准溶液的配制

双酚类及其卤代衍生物的单一标准溶液购自上海安谱试剂有限公司(1000μg/mL)，于-20℃下保存。

双酚类及其卤代衍生物标准中间液(20μg/mL)：分别从每种单标移取20μL，并用乙腈定容至1mL，得到20μg/mL的混合标准溶液。

双酚类及其卤代衍生物标准工作溶液：将双酚类及其卤代衍生物标准中间液逐级稀释若干倍，得到系列浓度分别为0.1，0.5，1.0，5.0，10.0，100.0，200.0，500.0和1000.0ng/mL的混合标准溶液，临用前配制。

2.标准曲线的绘制

将标准溶液系列注入液相色谱-串联质谱仪中，以双酚类及其卤代衍生物定量离子峰面积为纵坐标，对应双酚类及其卤代衍生物浓度为横坐标，绘制标准工作曲线。标准溶液和试样溶液目标化合物的响应值均应在仪器线性响应值范围内。

3.试样溶液的测定

取被测试样溶液和标准溶液系列上机测定，试样溶液和标准溶液中目标化合物的特征离子质量色谱峰峰面积均应在仪器检测的线性范围之内。根据标准曲线按外标法计算浓度。当待测试样溶液的被测组分的响应值超出仪器检测的线性范围，应当稀释若干倍后重新测定，保证质量浓度在仪器检测的线性范围。

4.空白试验

在进行样品前处理与仪器测定的同时，应当进行空白试验。即不加待测试样，其余步骤均与含试样时的分析步骤完全相同的试验。

5.结果计算

计算公式：

其中，X为试样中双酚类及其卤代衍生物的含量，单位为微克每千克(μg/kg)，C为代入标准曲线获得的待测试液中某一种组分的浓度，单位为纳克每毫升(ng/mL)，V为试样待测液最终定容体积，单位为毫升(mL)，1000为单位转换倍数，m为试样称样质量，单位为克(g)，f为稀释倍数。

经测试，本发明各实施例的方法在0.1μg/L-1000μg/L曲线范围内线性良好，12种组分的检出限(LOD)范围为0.06μg/kg-1.96μg/kg，定量限(LOQ)范围为0.20μg/kg-6.53μg/kg，相关系数(R²)为0.9996-0.9999。详见表2。

表2 12种双酚类及其卤代衍生物在固定离子模式下的标准曲线、相关系数、检出限和定量限

样品结果测定：

应用本方法对奶粉、蜂蜜和鱼罐头三种食品中的12种双酚及其卤代衍生物类化合物的浓度进行了同时分析，结果表明，三种样品中12种双酚及其卤代衍生物类化合物的浓度均低于检出限。图16-18分别为不同前处理条件下奶粉、蜂蜜和鱼罐头样品的总离子流色谱图。

二、回收率和精密度测试

在代表性样品中添加双酚及其卤代衍生物类化合物的混合标准溶液，低、中、高三种添加量分别为10、100、500μg/kg，每样做平行测定，连续测定6次，计算得12种双酚及其卤代衍生物类化合物的平均回收率以及相对标准偏差RSD，将结果统计至表3中。

表3

实例	平均回收率(％)	RSD(％)
			实施例1	86.9％～95.4％	2.5％～5.1％
实施例2	87.7％～96.1％	2.2％～4.8％
			实施例3	89.7％～98.2％	2.3％～4.7％
对比例1	76.1％～122.8％	5.0％～11.8％
			对比例2	80.5％～105.7％	3.9％～7.4％
对比例3	81.7％～106.3％	4.3％～8.2％
			对比例4	84.2％～101.6％	3.2％～7.8％

结果表明，本发明中各实施例的方法12种双酚及其卤代衍生物类化合物的平均回收率的在86.9％～98.2％之间，相对标准偏差RSD(％)在2.2％-5.1％之间。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims

1.一种萃取材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)向多壁碳纳米管中加入环己烷、正己醇和Triton X-100的混合溶液，超声分散，搅拌后依次加入8-羟基-1,3,6-三磺酸芘、正硅酸乙酯和浓氨水并搅拌均匀并反应；

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述环己烷、正己醇和Triton X-100的体积比为2:1:1-5:1.5:1。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中8-羟基-1,3,6-三磺酸芘、正硅酸乙酯和浓氨水的体积比为5:1.2:1.5-4.5:1:1。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述多壁碳纳米管与混合溶液的比例关系为2-3g:70-100mL。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中混合溶液、8-羟基-1,3,6-三磺酸芘、正硅酸乙酯和浓氨水的体积比为70-100:4.5-5:1-1.2:1-1.5。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述反应在室温下进行，反应时间为12-16h。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述干燥的温度为40-60℃。

8.如权利要求1-7任一项所述的制备方法制备得到的萃取材料。

9.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法制备得到的萃取材料在动物源性食品中双酚类及其卤代衍生物的高通量测定中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：包括以下步骤：