Brij35增敏荧光法测定塑料饮料瓶中双酚A

2017-10-19张海容高瑞苑赵志刚

分析科学学报 2017年3期

张海容, 温婧, 高瑞苑, 赵志刚

(忻州师范学院生化分析技术研究所，山西忻州 034000)

双酚A(BPA)是一种重要的化工原料，除用于生产聚碳酸酯、聚苯醚树脂等多种高分子材料，主要用于精细化工产品，如增塑剂、抗氧剂、涂料、农药等。同时，它也是一种环境雌激素，属于低毒性化学物，对有机体的影响主要包括生殖系统、胚胎发育、神经系统、免疫系统、肿瘤发生等[1]。医学研究表明[2]，当双酚A含量为50 μg/kg能引起小鼠生精功能下降。目前用于检测双酚A 的方法主要包括高效液相色谱法[3]、反相高效液相色谱法[4]、气相色谱-质谱法[5]、荧光法[6]和极谱法[7]等。表面活性剂对荧光物质具有增敏、增溶、增稳作用[8 - 10]，当表面活性剂的浓度达到其临界胶束浓度之后，由于胶束微环境的疏水性，溶质的水化程度下降，胶束对荧光质点具有保护作用，能使荧光寿命增长，量子效率提高，荧光增强。因此，建立快速、简便的双酚A测定方法具有重要的应用价值。

本实验采用Brij35增敏荧光法测定双酚A ，由于Brij35存在，荧光发射大大增加，据此建立了一种快速简便的分析检测方法。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂、材料

F-4600型荧光光度计(日本，日立公司)；KQ-400KDE型高功率数控超声清洗器(江苏省昆山市超声仪器有限公司)；pHS-3B酸度计(上海精密科学仪器有限公司)；AB204-N型分析天平(Mettler-Toledo Group公司)；PE-2000B型旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂)。

双酚A(BPA)(分析纯，TCI公司)；Brij35(Alfa Aesar公司)；十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)(分析纯，天津市光复化工研究所)；十二烷基硫酸钠(SDS)(分析纯，Sigma公司);β-CD(分析纯，天津市光复化工研究所)；乙醇、乙腈(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)。实验用水为蒸馏水。

饮料瓶样品1：农夫山泉(批次：201503131416T6)，浙江杭州；样品2：百岁山(批次：20150320)，广东深圳；样品3：哇哈哈(批次：20150317)，河北高碑店；样品4：康师傅(批次：201504220919H8)，天津经济技术开发区；样品5：哇哈哈激活维生素饮料(批次：20150429)，浙江杭州。

1.2 实验方法

1.2.1溶液的配制准确称取0.0114 g双酚A，用甲醇溶解并定容到50 mL容量瓶，配制成浓度为1.0×10-3mol/L贮备液，保存备用。用水配制1.0×10-2mol/L Brij35、β -CD、CTMAB，1.0×10-1mol/L SDS，且在实验过程中所有胶束体系工作液浓度均大于其临界胶束浓度(不同胶束体系CMC， Brij35：3.0×10-4mol/L；CTMAB：9.2×10-4mol/L；SDS：8.1×10-3mol/L)。三酸缓冲溶液：准确称取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溶液调节pH至所需值。

1.2.2试样制备[6]取五种塑料瓶样品，各称取5 g将其剪成0.5×0.5 cm的碎片，用水洗净，剪碎后于40 ℃烘干，放入带有塞子的锥形瓶中加入甲醇100 mL，超声提取2 h，将提取液浓缩,再加入水将浓缩后的溶液稀释定容至50 mL，溶液待测备用。

1.2.3双酚A的测定在10 mL比色管中加入1.0 mL 1.0×10-4mol/L双酚A，2 mL 1.0×10-2mol/L Brij35,再加入2 mL pH=6的三酸缓冲溶液，用水定容，在荧光光度计上测量荧光强度。选取激发和发射通带均为2.5 nm，扫速为1 200 nm/min，λex/λem=275/305 nm。

2 结果与讨论

2.1 双酚A的荧光光谱

根据实验方法，用荧光光度计扫描双酚A的激发与发射波长，分别在275、305 nm处出现强的荧光激发/发射峰，当加入Brij35后，荧光强度大大增加(图1)，最大激发和发射峰峰位没有发生变化。

2.2 不同介质对双酚A荧光强度的影响

本实验探讨了水、乙醇、乙腈、CTMAB、SDS、β-CD和Brij35七种不同介质对双酚A荧光强度的影响，结果表明七种介质对双酚A都有荧光增敏作用，但Brij35对双酚A荧光增敏效果最显著，见表1。

表1 不同介质中双酚A 的荧光强度

2.3 酸度对荧光强度的影响

探讨了pH值对荧光强度的影响，结果见图2。由图2可见，在pH=2.27～9.14时，双酚A主要以分子形体存在，荧光强度比较稳定；当pH超过9.14时，双酚A离子形体浓度增大，强碱环境下改变了双酚A结构，在305 nm荧光发射强度显著下降。综合考虑，选择pH=6的三酸缓冲溶液体系作为双酚A 的测定体系。

图1 双酚A的荧光激发和发射光谱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).

图2 pH对双酚A荧光强度的影响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用量对荧光强度影响

固定双酚A的浓度为1.0×10-5mol/L，用pH=6的三酸缓冲液调节溶液酸度，改变Brij35浓度，测量体系荧光强度。实验结果表明，双酚A浓度在1.0×10-4～4.5×10-3mol/L范围内，随着Brij35浓度增大，荧光发射呈现上升趋势，当Brij35浓度大于2.0×10-3mol/L，荧光强度不再明显增大。本文选择Brij35浓度为2.0×10-3mol/L，大约为双酚A临界胶束浓度的7倍，超过临界胶束浓度[8]后，形成的胶束呈球状、棒状或层状，Brij35提供了疏水环境，双酚A水化作用减弱，有效保护了其激发单线态，使量子产率增加，荧光强度增强。

2.5 稳定时间对荧光强度的影响

根据实验方法，测定了双酚A 在2 h内的荧光强度，其信号变化较小，因此有足够的时间完成荧光测定。结果表明，胶束Brij35对荧光质点的保护作用，除了能使荧光寿命增长，量子效率提高，荧光增强外，还会增加荧光体系的稳定性[8]。

2.6 金属离子干扰实验

实验测定了9种不同金属离子对双酚A荧光强度的影响。结果表明，当金属离子浓度为双酚A的1 000倍时，Mg2+对体系荧光强度无影响；当金属离子浓度为双酚A的50倍时Hg2+对体系荧光强度无影响；当金属离子浓度为双酚A的40倍时,Al3+、 Zn2+、Ce3+、Ca2+对体系荧光强度无影响；当金属离子浓度为双酚A的30倍时,Cd3+体系荧光强度无影响；当金属离子浓度为双酚A的5倍时,Cu2+、Pb2+对体系荧光测定无干扰。

2.7 工作曲线、检出限与精密度

在最佳实验条件下绘制工作曲线，双酚A在2.0×10-8～1.0×10-5mol/L范围内呈现良好的线性关系，回归方程为：If= 22.30c+107.33，相关系数R2=0.9946，根据IUPAC规定，检出限=KS0/k,当置信水平为90%时，K=3，S0为标准偏差，k为工作曲线斜率，得检出限为2.5×10-8mol/L，RSD为1.92%(n=7)。