基质分散固相萃取-液相色谱-离子阱质谱法
检测罐头食品中双酚类化合物残留
1*2伊雄海2赵晓亚3郭德华2赵善贞2
陈舜胜1王鹏3朱坚2
1(上海海洋大学，上海200433)2(上海出入境检验检疫局，上海200135)
3(湖北出入境检验检疫局，武汉430022)
摘要建立了采用基质分散固相萃取-液相色谱四级杆串联线性离子阱质谱分析罐头食品中双酚类化合物
残留的方法㊂样品中的双酚类化合物残留经0.1%甲酸乙腈提取，基质分散固相萃取净化，外标法定量，液相
色谱-质谱测定㊂使用数据相关采集扫描功能(IDA)结合增强离子产物(EPI)模式对样品中的双酚类进行定性
分析，并建立双酚类的二级子离子谱库㊂通过MRM模式对双酚类进行定量分析，双酚类化合物在4种罐头
食品中的平均回收率为49.3%~128.4%(n=6)；相对标准偏差在3.2%~14.4%(n=6)之间，可以满足对罐头食
品中的双酚类残留的快速同时定性与定量检测的要求㊂
关键词双酚类；基质分散固相萃取；四极杆串联线性离子阱质谱;QuEChERS；罐头食品
2011-09-21收稿;2011-12-14接受
本文系上海市科研基地能力提升项目(Nos.11DZ2210700,10595812100)，质检公益性行业专项(No.201010073-04)，国家质检总局课题(No.2011IK232)和上海检验检疫局科技专项(No.HK060-2010)资助
*E-mail:v
1引言
双酚类化合物具有类似苯酚的缩合结构，其中双酚A(BPA)是目前生产聚碳酸树脂和环氧树脂的重要原料，双酚F(BPF)是由苯酚和甲醛缩合而成，适于制造成型材料和薄膜㊂双酚A-二缩水甘油醚(BADGE)是双酚A和环氧氯丙烷的缩合产物，双酚F-二缩水甘油醚(BFDGE)是酚醛系列中结构最简单的化合物㊂当BADGE和BFDGE接触到水溶性和酸性食品，会转变成BADGE-H2O,BADGE-2H2O和BFDGE-2H2O；当被用作去除盐酸时，会转变成BADGE-HCl,BADGE-HCl-H2O,BADGE-2HCl和BFDGE-2HCl[2,3]㊂在罐头加工储藏过程中，用环氧树脂等制成的金属罐头内涂层中的双酚类化合物会迁移到内容的食品中，对人体健康产生潜在威胁[4~6]㊂
早在2005年欧盟就颁布了‘关于在与食品相接触的材料及物品内使用某些环氧衍生物的法规“(EC/1895/2005号指令)，规定自2006年1月1日以后禁止在食品接触的涂料中使用BFDGE，也禁止含有该成分的罐头产品进入欧盟市场㊂规定BADGE,BADGE-H2O,BADGE-2H2O在食品或食品模拟物中的迁移总量不超过9mg/kg，单一各类在食品或食品模拟物中的迁移总量不超过1mg/kg㊂2007年1月1日以后，所有使用BADGE作为与食品接触涂料的产品必须同时出具声明㊂因此，相关的检测方法是目前关注的焦点之一㊂
目前，双酚类化合物的前处理方法主要为固相萃取法[7~10]，检测手段包括气相色谱/质谱[11]㊁液相
色谱(荧光检测器)[12]和液相色谱-质谱[2,3]㊂QuEChERS方法(Quick,Easy,Cheap,Effective,Rugged and Safe)由美国农业部Anastassiades等在2003年开发[13]㊂由于前处理方式方法简便，目前广泛应用于农药残留[13,14]㊁兽药残留[15,16]和添加剂[17]检测，但尚未见用于双酚类化合物前处理的报道㊂本研究采用QuECh-ERS法结合液相色谱四级杆串联线性离子阱质谱，同时定性与定量检测罐头食品中11种双酚类化合物，方法简单㊁快速，适合大量样品中低残留水平的双酚类化合物的快速测定，满足日常检测分析的要求㊂2实验部分
2.1仪器与试剂
API4000Q-TRAP四极杆串联线性离子阱质谱仪(美国AB公司);SHISEDO Nano Space高效液相色谱
仪(日本资生堂公司);Allegra X -22R 高速离心机(美国Beckman 公司);N -EV AP 111型氮吹浓缩仪(美国Organomatian 公司)；移液器(0.5~10m L,20~200m L,200~1000m L,500~5000m L，美国Brand 公司)㊂BPA 和BPF 标准物质(纯度>95%，日本TCI 公司);BFDGE 标准物质(纯度>95%，德国Dr.Ehren -storfer 公司)；其余8种双酚类标准物质(瑞士Fluka 公司)㊂甲醇(HPLC 纯,J.T.Baker 公司)；乙腈(HPLC 纯,Promptar 公司)；甲酸(ACS 纯,J.T.Baker 公司);NaCl ㊁无水MgSO 4和无水Na 2SO 4(中国医药上海化学试剂公司);CNW -BONDN -丙基乙二胺(PSA)㊁石墨化碳黑(GCB)㊁C 18粉末和NH 2粉末(上海安谱公司)㊂实验用水为超纯水(Millipore 系统生产)
㊂2.2 标准储备液及标准工作溶液的配制
分别称取0.0100g 标准品，用10mL 甲醇溶解，配制成1.0g/L 标准储备液，于4ħ冰箱内避光保存，有效期为12个月㊂
吸取适量标准工作溶液，用基质空白溶液配制成适当浓度的混合标准工作溶液，临用时现配㊂2.3 样品前处理
称取均质样品2g ，置于50mL 塑料离心管中，加入适量双酚类标准溶液,4mL 去离子水,15mL 0.1%甲酸乙腈溶液,1g NaCl ，漩涡混合1min ，以5000r/min 离心5min ；取上清液至另一50mL 离心管中，加入250mg PSA ,250mg EC -C 18,250mg GCB 和
750mg 无水MgSO 4[18]，漩涡混合1min ，于以5000r/min 5min ；取上清液，在40ħ下氮气吹干，用1mL 含0.1%甲酸的甲醇-水(50ʒ50,V /V )复溶；溶液转移至1.5mL 离心管中，以10000r/min 离心10min ；上清液转移至进样小瓶中，待测㊂
2.4 色谱-质谱条件Thermo Aquasil C 18色谱柱(150mm ˑ2.1mm,
3.0m m)㊂流动相A 和B 分别为水和甲醇；梯度洗脱程序:0~5min ,50%B ;12~15min ,80%B ;15.1~20min ,50%B ㊂流速:0.25mL/min ㊂进样量:20m L ㊂柱温：常温㊂
离子化方式为电喷雾离子化正模式(ESI +)和负模式(ESI -)；电喷雾电压(IS):5500V ；雾化气压力
(GS1):413.8kPa ；气帘气压力(CUR):172.4kPa ；辅助气压力(GS2):413.8kPa ；离子源温度(TEM):500ħ;CAD :High ㊂定性离子对㊁定量离子对㊁碰撞气电压(CE )及去簇电压(DP)见表1㊂
表1 双酚类定性㊁定量离子对以及质谱相关参数表
Table 1 Qualitative and quantitative ion pair and mass spectrometry parameters of Bisphenol Compounds
化合物名称Compound
化学文摘编号
CAS No.
定性离子对Qualitative transition
(m /z )
去簇电压
give的过去式Declustering potential (V)
碰撞电压Collision energy
(V)
双酚A
Bisphenol A (BPA )80-05-7双酚F
Bisphenol F (BPF )
620-92-8双酚A 二缩水甘油醚
Bisphenol A diglycidyl ether (BADGE )
1675-54-3双酚A -(2,3-二羟基丙基甘油醚)Bisphenol A(2,3-dihydroxypropyl)gly -cidyl ether (BADGE -
H 2O )76002-91-0双酚A -双(2,3-二羟基丙基醚)Bisphenol A bis (2,3-dihydroxypropyl)ether (BADGE -2H 2O )5581-32-8双酚A -(3-氯-2-羟丙基甘油醚)Bisphenol A (3-chloro -2-hydroxypropyl)glycidyl ether (BADGE -HCl )13836-48-1227.1/212.1*
-120-24227.1/133.1-110-36227.1/92.7-90-35199.0/92.9*
-110-29199.0/105.0-106-29199.0/77.0-109-36358.2/191.2*
5621358.2/135.15646358.2/161.25925376.3/209.1*
5620376.3/135.25942376.3/191.36626394.2/209.3*
6824394.2/135.36645394.2/107.06270394.3/227.3*
6218394.3/135.25944394.3/191.2
65
21
分析化学第40卷
续表1(Continued the Table1)
化合物名称Compound 化学文摘编号
CAS No.
定性离子对
Qualitative transition
(m/z)
去簇电压
Declustering
potential
(V)
碰撞电压
Collision energy
(V)
句子结构双酚A-双-(3-氯-2-羟丙基)甘油醚Bisphenol A bis(3-chloro-2-hydroxypropyl)ether(BADGE-2HCl)4809
-35-2
双酚A-(3-氯-2-羟丙基)(2,3-二羟丙
基醚)Bisphenol A(3-chloro-2-hydroxy propyl)(2,3-dihydroxypropyl)ether (BADGE-H2O-HCl)227947
-06-0
美国电视台在线直播双酚F二缩水甘油醚
Bisphenol F diglycidyl ether (BFDGE)2095-03-6
双酚F-双(2,3-二羟基丙基醚) Bisphenol F bis(2,3-dihydroxypropyl)
ether(BFDGE-2H2O)72406
-
26-9
双酚F-双-(3-氯-2-羟丙基)甘油醚Bisphenol F bis(3-chloro-2-hydroxypropyl)ether(BFDGE-2HCl)无CAS号430.3/227.4*6219 430.3/135.25646 430.3/167.16435 412.2/227.1*6323 412.2/135.05547 412.2/209.26520 330.2/163.2*5018 330.2/133.25623 330.2/107.05820 366.3/133.2*4229 366.3/181.23820 366.3/107.05346 402.2/199.1*5318 402.2/181.05630 402.2/145.24943
*：定量离子对(Quantitative ion pair)㊂
IDA条件：在上述质谱条件下增加IDA(Information dependent acquisition)监测模式，监测响应值超过1000的最强的一个离子㊂建立EPI(Enhanced product ion)扫描模式，扫描分子量为100~450Da的离子，扫描速率为4000Da/s㊂EPI电压参数:DP50V;CE40V;CES(Collision energy spared)15V㊂
3结果与讨论
3.1质谱条件的优化
3.1.1M R M条件的优化取10mg/L双酚类化合物标准溶液，以流动注射的方式分别在电喷雾正/负模式下进行母离子和子离子扫描，并优化去簇电压㊁碰撞气电压等参数条件，以达到最佳灵敏度，如表1所示㊂BPA在负离子模式下易形成准分子离子峰m/z227([M-H]-)和子离子碎片m/z212[8,9]，可能是母
离子[M-H]-上丢失一个甲基后所造成㊂BPF也适宜采用负离子模式扫描㊂对于9种环氧衍生物，在正离子模式下易形成准分子离子峰[M+NH4]+和响应值很强的子离子碎片，适合用正离子模式扫描[1]㊂其对应子离子的裂解方式如表2所示，选取不同MRM离子对相互比例均较稳定,RSDɤ12%，可以用于定量检测㊂
表2MRM模式下离子裂解规律和保留时间
Table2Identification criteria and retention time for the MRM method
化合物Compound
保留时间
Retention time
(min)
(RSD,%)
子离子Daughter ion(m/z)
MRM1MRM2MRM3
buffalo
[MRM2]/
[MRM1]
(RSD,%)
[MRM3]/
[MRM1]
(RSD,%)
BPA8.6(0.4)212,
[M-H-CH3]-
133,
[M-H-C6H5O]-
93,
[M-H-C6H5O-
C3H6]-
0.5(8)0.2(5)
BPF 5.1(0.2)93,
[M-H-C6H4O-
CH2]-
105,
内聚力[M-H-C6H6O]-
77,
[M-H-C7H6O2]-
0.8(11)0.6(6)
BADGE13.6(0.1)191,
our[M+NH4-NH3-
C9H10O2]+
135,
[M+NH4-CH2O-
C12H17O2]+
161,
[M+NH4-CH2O-
NH3-C9H10O2]+
0.2(8)0.1(4)
BADGE-H2O11.7(1.1)209,
[M+NH4-C9H11
O3]+
135,
[M+NH4-CH2O-
C12H19O3]+
191,
[M+NH4-NH3-
H2O-C9H10O2]+
0.5(8)0.5(3)
BADGE-2H2O9.1(0.7)209,
[M+NH4-C9H11O3
-H2O]+
135,
[M+NH4-C12H19O3
-CH2O-H2O]+
107,
[M+NH4-C18H23
O3]+
0.6(9)0.3(7)
第期梁凯等：基质分散固相萃取-液相色谱-离子阱质谱法检测罐头食品中双酚类化合物残留
续表2(Continued the Table2)
化合物Compound
保留时间
Retention time
(min)
(RSD,%)
子离子Daughter ion(m/z)
MRM1MRM2MRM3
[MRM2]/
[MRM1]
(RSD,%)
[MRM3]/
[MRM1]
(RSD,%)
BADGE-HCl13.8(0.9)227,
[M+NH4-C9H9O2-
H2O]+
135,
[M+NH4-C12H18
O2Cl-CH2O]+
191,
[M+NH4-NH3-
C9H10O2Cl]+
0.4(4)0.2(12)
bruiBADGE-2HCl14.0(1.2)227,
[M+NH4-
C9H9O2Cl-H2O]+
135,
[M+NH4-NH3-
C9H9O2Cl-C2HCl-
CH3-H2O]+
167,
[M+NH4-
C9H9O2Cl-C2HCl-
H2O]+
0.3(2)0.2(4)
BADGE-HCl-H2O12.1(0.9)227,
[M+NH4-
C9H9O2Cl]+
135,
[M+NH4-C12H17
O2Cl-CH2OH-OH]+
209,
[M+NH4-
C9H9O2Cl-H2O]+
0.6(12)0.2(5)
BFDGE12.5(2.7)163,
wh[M+NH4-NH3-
C9H10O2]+
133,
[M+NH4-NH3-
C9H10O2-CH2O]+
107,
[M+NH4-NH3-C10
H11O2-C2H3O]+
0.8(7)0.4(8)
BFDGE-2H2O 6.4(1.2)133,
[M+NH4-NH3-
C9H12O3-CH2OH-
OH]+
181,
[M+NH4-C9H11O3
-H2O]+
wch107,
[M+NH4-NH3-C10
H14O3-C2H4O2]+
0.8(3)0.1(10)
BFDGE-2HCl12.9(0.2)199,
[M+NH4-
C9H9O2Cl-H2O]+
181,
[M+NH4-
C9H9O2Cl-HCl]+
145,
[M+NH4-NH3-
fzoneC9H10O2Cl-HCl-
H2O]+
0.4(3)0.2(5)
3.1.2E P I模式的特征
在EPI模式下，采用1.0mg/L双酚类化合物标准溶液通过优化双酚类化合物的CE值，建立化合物特征EPI碎片谱库[19]㊂结果表明,CE值为40V时，得到的碎片信息最适合分析㊂而在负模式下,BPA 和BPF的碎片离子峰特征碎片不明显，无法建立相应的IDA方法㊂
图1为2.0m g/kg添加水平的饮料基质中BADGE-H2O的测定结果㊂在样品基质干扰较大时,MRM 方法中两个定性子离子(SRM2和SRM3)，无法确证样品中的BADGE-H2O；但是，使用IDA结合EPI 谱图方法却能清晰地看到该化合物子离子信息，并进行定性确证㊂将基质加标图谱的碎片图谱和谱库中的碎片图谱进行比较(图2中D1)，通过对比其子离子图谱的相似度(Fit)和反相似度(RevFit)值可见，基质加标样品和BADGE-H2O标准溶液图谱的相似度值(87.53)和反相似度值(73.17)均较高[20]，同时，结合化合物的保留时间，辅助定性分析，在不需要对该样品重新进样条件下，实现对BADGE-H2O的快速确证，简化了定性分析流程㊂
3.2色谱条件的优化
比较了水-甲醇和水-乙腈2种流动相对双酚类双酚类化合物的分离以及质谱相应强度的影响㊂相对于乙腈-水体系，使用甲醇-水体系时能获得较好的分离效果和仪器响应，与文献[7]报道的结果相似，通过优化洗脱梯度可实现11种双酚类化合物的分离㊂由于负模式下的BPF和正模式下的BFDGE-2H2O两种
化合物无法通过优化色谱条件在同一支色谱柱上实现完全分离，因此在实际样品检测时采用正负模式分别进样方式，优化后的选择离子流色谱峰图见图2㊂考察了流动相中甲醇与水的体积比，及甲酸含量对色谱峰形的影响，最后确定采用含0.1%甲酸的甲醇-水(50ʒ50,V/V)溶液
3.3前处理条件的优化
QuEChERS方法的主要步骤为酸性乙腈提取后进行盐分配，分散固相萃取净化㊂考察了含不同浓度(0.1%和0.5%的)甲酸和乙酸的乙腈溶液对提取结果的影响㊂结果表明,0.1%甲酸-乙腈对双酚类化合物的回收率较好㊂同时比较了无水Na2SO4和无水MgSO4的添加量对盐分配结果的影响㊂结果表明，采用无水Na2SO4得到的各待测物回收率总体优于无水MgSO4，其中差别较大的几种双酚类可能是由于无水MgSO4遇水放热，促使其受热分解，导致回收率下降[22]㊂本研究选择了4种类型的固相萃取填料(PSA,C18,GCB和NH2)，当填料中不含C18时，对罐头基质的净化效果及双酚类化合物回收率均优于包含全部4种吸附剂的回收率实验结果，说明吸附剂种类多并不能起到很好的净化效果㊂优化实验表明,50mg PSA,25mg GCB,150mg NH2,1000mg无水MgSO4，双酚类化合物的回收率较高㊂
分析化学第40卷
图1 两种模式(MRM 和IDA )下对饮料基质加标(2.0m g/kg)样品的测定及EPI 谱库检索
Fig.1 Determination of BADGE -
H 2O in a spiked beverages effluent (2.0m g/kg)by both operation modes (MRM and information dependent acquistion (IDA))and enhanced product ion (EPI)library arch
(A)总离子色谱图;(B)BADGE -H 2O 的提取离子色谱图;(C)BADGE -H 2O 的EPI 谱图;(D)饮料基质加标中BADGE -H 2O 的EPI 谱库检索㊂(A)Total ion chromatograms;(B)extracted ion chromatograms for BADGE -H 2O;(C)EPI spectrum of BADGE -H 2O;(D)identification of BADGE -
H 2O add in beverages by EPI library arch. 图2 双酚类标准溶液叠加离子流图谱Fig.2 Combined XIC chromatogram of bisphenol compounds
standards
1.双酚F;
2.双酚A;
3.双酚F -双(2,3-二羟基丙基醚);
4.双酚A -
双(2,3-二羟基丙基醚);5.双酚A -(2,3-二羟基丙基甘油醚);6.双酚A -(3-氯-2-羟丙基)(2,3-二羟丙基醚);7.双酚F 二缩水甘油醚;8.双酚F -双-(3-氯-2-羟丙基)甘油醚;9.双酚A 二缩水甘油醚;10.双酚A -(3-氯-2-羟丙基甘油醚);11.双酚A -双-(3-氯-2-羟丙基)甘油醚1.BPF,2.BPA,3.BFDGE -2H 2O,4.BADGE -2H 2O,5.BADGE -H 2O,6.BADGE -HCl -H 2O,7.BFDGE,8.BFDGE -2HCl,9.BADGE,10.BADGE -
HCl,11.BADGE -
2HCl.3.4 方法学验证
3.4.1 检出限(L O Q ) 按照10倍信噪比(S /N )确立方法的定量检出限(LOQ):BPA ,BPF ,BADGE ,BADGE -H 2O ,BADGE -2H 2O ,BADGE -HCl -H 2O ,BFDGE 和BFDGE -
2HCl 的LOQ 为1.0m g/kg ，线性范围为1.0~第期
梁凯等：基质分散固相萃取-液相色谱-离子阱质谱法检测罐头食品中双酚类化合物残留
