书刊中双酚A 的检测方法研究

2022-05-27闫继芳何嘉进王晓芳杨晓王银磊乔云

北京印刷学院学报 2022年3期

闫继芳, 何嘉进, 王晓芳, 杨晓, 王银磊, 乔云

(1. 北京金印联国际供应链管理有限公司,北京 102600; 2. 北京印刷学院,北京 102600;3. 北京绿色印刷包装产业技术研究院有限公司,北京 102600)

双酚A(BPA),学名2,2-二(4-羟基苯基)丙烷,简称二酚基丙烷,白色晶体、可燃、难挥发,溶于乙醇、甲醇、丙酮等,微溶于四氯化碳,不溶于水,是一种典型内分泌干扰物,也叫环境雌激素(环境荷尔蒙),即使很低的剂量也会干扰正常性激素的分泌,可能引发生育问题、性早熟、影响胸部发育和生殖功能,甚至导致各种与激素相关的癌症,对人类健康造成一定危害。[1]双酚A 在工业上是合成聚碳酸酯(PC)和环氧树脂等材料的原材料,是世界上使用最广泛的工业化合物之一,广泛用于食品包装材料、水瓶、奶瓶、易拉罐、罐头、婴幼儿玩具、眼镜片以及其他日用品的制造过程。近年来,随着各国对双酚A 危害的重视,全球许多国家和地区出台了一系列的法律法规限制双酚A 的使用和含量,如对食品接触儿童用品中双酚A 进行禁用[2-7],欧盟玩具指令将双酚A 列为限制物质之一[8]。

目前图书市场,婴幼儿书籍占比越来越高,0 ～3 岁的婴幼儿因其自身的行为发展规律,此阶段的婴幼儿通过口腔感触外界,抓到东西容易放入口中撕咬,称为口欲期,对这一阶段的小孩来说,书籍是具有类玩具的功能的,为了减小双酚A 对婴幼儿的危害,书刊中的双酚A 应满足玩具对双酚A 的要求。蒙念[9]、王玫[10]等分别探讨了油墨中双酚A 的检测方法,纸、纸板中双酚A 的检测方法有国家标准[11],书刊中双酚A 的检测方法目前还没见发表。因此,本文建立了书刊中双酚A 的检测方法,并对实验条件进行了探讨。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

高效液相色谱仪(岛津LC-16,荧光检测器);电子天平(SQP,赛多利斯);恒温振荡器(常州国华电器有限公司);超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)。

双酚A 标准品(安谱);甲醇(色谱纯);超纯水(屈臣氏);膜过滤器(0.2μm)。

1.2 实验方法

1.2.1 提取

将双酚A 加入油墨中,搅拌均匀,然后用IGT印刷适性仪打样,将干燥后的样品裁切成小块,称0.5g 样品(精确到0.1mg),加入5ml 甲醇(笔者建议提取时尽量不加入水,加入水会使纸张中的填料、纤维等物质分散于水中,造成后期过滤困难),放入恒温振荡器或超声波清洗器,萃取一定时间,取出,冷却至室温,用0.2μm 的微孔膜过滤器过滤后,用HPLC-FLD 测试。

1.2.2 测试色谱条件

色谱柱:C18 反相色谱柱;

检测波长:FLD 激发波长277nm,发射波长313nm;

流动相:甲醇和水;流速:0.8ml/min;柱温:35℃;

进样量:20μL。

1.2.3 标准工作溶液配制

取1ml 双酚A 标准品(1mg/ml,甲醇作溶剂),用甲醇定容至10ml 得到100mg/L 标准储备液,取1ml 标准储备液(100mg/L),用甲醇定容至20ml得到5mg/L 的标准储备液,然后配置标准工作溶液,浓度分别为0.02mg/L、0.03mg/L、0.05mg/L、0.10mg/L、 0.20mg/L、 0.40mg/L、 0.60mg/L、0.80mg/L、1.00mg/L。

2 实验结果与讨论

2.1 工作曲线、方法检出限及定量限

2.1.1 标准曲线建立

以甲醇∶水=45 ∶55 为流动相,标准工作溶液依次进行HPLC-FLD 分析,以目标组分的峰面积(Y)对相应的浓度(X)作标准曲线,其回归方程、相关系数、方法检出限、定量限如表1 所示。

表1 双酚A 线性范围、方程式、相关系数及检出限

从图1 可以看出,双酚A 在0.02 ～1.00mg/L 范围内线性较好。

图1 双酚A 工作曲线图

2.1.2 方法检测限的验证

0.03mg/L 的标液进行HPLC-FLD 分析,其S/N 值为18.6,预估方法检出限为0.005mg/L,稀释标液进行HPLC-FLD 分析,S/N 值为3.3 时,此时的标液浓度为方法检出限,通过测试,方法检出限为0.004mg/L。

2.2 流动相比例确定

流动相中由于甲醇、水的极性不同,双酚A 与它们的相互作用力不同,当甲醇与水的比例变化时,目标化合物出峰时间不同。当流动相甲醇/水的比例为65/35 时,标液中目标化合物在6.28min左右出峰,不含双酚A 的样品,在6.5min 左右出峰,在此样品中加入标液,目标化合物在6.25min左右出峰,基质中6.5min 出峰,两个峰未分离开,影响目标化合物判断,如图2 所示。

图2 数据1:标液图谱;数据2:不含双酚A 样品图谱;数据3:不含双酚A 样品加标图谱

根据经验,甲醇比例越高,出峰越早,为了减少杂质峰的干扰,目标化合物一般在5min 后出峰,故应减小甲醇比例,增大水的比例,将目标化合物峰与杂质峰分离开,当甲醇/水比例分别为65/35、50/50、45/55 时,目标化合物出峰时间分别为6.28min 左右、23min 左右、36.3min 左右,如图3中的数据3、数据2、数据1 所示,且当甲醇/水比例为45/55 时,目标峰与杂质峰可分离开,且通过标准工作液验证,目标峰的出峰时间为36.3min。继续提高水的比例,双酚A 的峰形会展宽,因此确定流动相中甲醇/水的比例为45/55。

图3 数据1:醇水=4555;数据2:醇水=5050;数据3:醇水=6535;数据4:标液图谱(醇水=4555)

2.3 提取方式选择

采用3 因素3 水平(L9(34))正交试验设计选择合适的提取方式。其结果如表2、表3 所示。表2 为恒温水浴振荡方式试验设计及结果,A、B、C 为影响提取的3 个因素,分别为温度(℃)、振荡频率(rpm)、振荡时间(min),温度的3 个水平分别为35℃、50℃、70℃,振荡频率的3 个水平分别为100rpm、150rpm、200rpm,振荡时间的3 个水平分别为30min、60min、90min。表3 为超声方式试验设计及结果,D、E、F 为影响提取的3 个因素,分别为温度(℃)、功率(%)、超声时间(min),温度的3 个水平分别为35℃、50℃、70℃,功率的3 个水平分别为50%、70%、90%,超声时间的3 个水平分别为20min、40min、60min。

表2 恒温水浴振荡方式试验设计及结果

从表2 可知,恒温水浴振荡方式,影响提取效果的主要因素是温度,其次是振荡频率,再次是时间,温度越高,提取的结果越高,振荡方式优选条件为温度70℃、振荡频率150rpm、振荡时间30min。从表3 可知,超声方式,影响提取效果的主要因素是温度、其次是时间、再次是功率,超声方式优选条件为温度70℃、功率70%、超声时间40min。从表2、表3 可知,与超声方式提取印刷品中的双酚A相比,恒温水浴振荡方式略优。本论文中采用恒温水浴振荡方式,温度70℃、振荡频率150rpm、振荡时间30min。