气相色谱-三重四极杆串联质谱法测定硫化胶中双酚A含量

张清智，吕延延，刘雪姣，吴爱芹，尹 颀

（思通检测技术有限公司，山东 青岛 266045）

双酚A，学名2，2-双（4-羟基苯基）丙烷，又称双酚基丙烷（BPA），由苯酚和丙酮在酸性介质中合成，是生产环氧树脂的关键单体。双酚A与雌激素类似，是一种内分泌干扰物质，会引起类似雌性激素的生理效应，长期接触有可能会引起慢性中毒[1-2]。研究表明：双酚A暴露或导致儿童肥胖且可能对学习和记忆能力有副作用[3-4]；妊娠期双酚A暴露还可能影响儿童在3岁左右时的行为和情绪调节能力[5-6]。

目前，中国、欧盟、美国、日本、加拿大等国家和地区均禁止双酚A在婴幼儿食品容器中使用。欧洲消费者联盟（BEUC）2011年3月29日发表立场宣言，要求欧洲委员会进一步采取行动减少扰乱内分泌的化学物质接触人体。欧洲化学品管理局（ECHA）2017年1月将双酚A列入REACH法规高度关注物质（SVHC）；2018年1月扩大在欧洲禁止使用双酚A的范围，特别关注的含双酚A消费品包括建筑材料，如地板物料、填料及粘合剂等[7]。

双酚A的分析方法主要有酶联免疫吸附法、分光光度法、荧光法、高效液相色谱法、液相色谱-串联质谱法等，涉及的样品主要为生物、环境、食品等。而对于基质较复杂的食品接触材料、树脂类材料，文献报道需衍生后检测，操作较繁琐[8-19]。

目前我国橡胶材料中双酚A的检测标准仅有GB/T 29609—2013《橡胶 苯酚和双酚A的测定》，该方法使用液相色谱，前处理相对繁琐。气相色谱-三重四极杆串联质谱（GC-MS/MS）法具有准确度和灵敏度高、抗干扰能力强等特点，因此建立有效的GC-MS/MS法用于评价橡胶材料的安全性意义重大[20]。

本研究通过优化样品前处理条件以及气相色谱和串联质谱等测试条件建立了灵敏度高、重现性好的硫化胶中双酚A检测方法，为橡胶材料风险监测提供技术支持。

1 实验

1.1 仪器与材料

7000C型GC-MS/MS，美国安捷伦科技有限公司产品；KQ5200DE型超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司产品；CPA225D型电子天平，美国梅特勒-托利多公司产品；移液器，规格为10～100 μL和100～1 000 μL，德国艾本德公司产品；0.45 μm有机微孔滤膜、索氏提取器、50 mL螺纹口玻璃瓶，市售品。

1.2 试剂

丙酮，色谱纯，美国天地有限公司产品；乙腈，色谱纯，美国赛默飞世尔科技公司产品；二氯甲烷，色谱纯，德国默克公司产品；正己烷和乙酸乙酯，色谱纯，德国CNW公司产品；双酚A，分析标准品，纯度为99%，阿拉丁试剂（上海）有限公司产品。

1.3 标准溶液的配置

准确称取双酚A标准品0.1 g（精确至0.000 1 g）于100 mL容量瓶中，用丙酮定容至100 mL，配制成质量浓度为1 000 mg·L-1的标准储备液。分别用丙酮将标准储备液稀释成质量浓度为10，100，200，500和1 000 μg·L-1的 标 准 工 作 溶 液备用。

1.4 样品前处理

准确称取剪碎的硫化胶样品2 g（精确至0.01 g）置于50 mL螺纹口玻璃瓶中并准确加入20 mL提取试剂，将样品瓶密闭。先将样品瓶放在（60±5）℃的水浴中使样品提取一定时间，期间晃动样品瓶几次，再将样品瓶冷却至室温，用0.45 μm有机滤膜过滤溶液，滤液用于GC-MS/MS分析检测。

1.5 测试条件

色 谱 柱：HP-5MS，60 m×0.25 mm×0.25 μm；柱温：50 ℃保持2 min，随后以10 ℃·min-1的升温速率升高至150 ℃，再以20 ℃·min-1的升温速率升高至300 ℃，保持20 min；进样口温度：300 ℃；载气：氦气；柱流量：1.0 mL·min-1；进样量：1.0 μL；离子源温度：230 ℃；离子化能量：70 eV；碰撞气：氮气；碰撞能量：20 eV；定量离子对：质荷比（m/z）213/119；定性离子对：m/z213/91；进样方式：不分流进样；溶剂延迟时间：7 min。

2 结果与讨论

2.1 样品前处理条件的优化

2.1.1 提取试剂的选择

本研究比较了不同溶剂对硫化胶中双酚A的提取效果。结合双酚A的溶解性，主要选取了丙酮、乙腈、乙酸乙酯、正己烷、二氯甲烷5种溶剂进行提取试验，并配制相同浓度的双酚A标准溶液直接进行质谱分析，从试验结果看不同溶剂响应值大小差异不大。进一步研究得出溶剂提取效率由高到低为：丙酮，二氯甲烷，乙腈，乙酸乙酯，正己烷，这可能是由于溶剂的极性不同导致提取效率不同。由于主要的研究对象是硫化胶类样品，结合橡胶抽出试验常用溶剂的选择，选定丙酮作为提取试剂进行以下相关试验。

2.1.2 提取方式的选择

提取方式及其提取到的硫化胶中双酚A含量如表1所示。

表1 提取方式及其提取到的硫化胶中双酚A含量Tab.1 Extraction methods and their extracted bisphenol A contents in vulcanizate

从表1可以看出，在以丙酮为提取试剂时，索氏提取的效果与超声提取的效果差异不显著，但超声提取时间明显更短，效率更高，因此选择超声提取作为硫化胶中双酚A的提取方式。

2.1.3 超声提取时间的选择

以丙酮为提取试剂，将硫化胶样品置于（60±5）℃的水浴中分别超声提取10，20，30，40，50，60，90，120 min，得到不同提取时间的提取结果，如图1所示。可以看出，硫化胶中双酚A含量先随着提取时间的延长而增大，40 min后达到平衡。为了保证所有双酚A物质提取完全，选择样品超声提取时间为60 min。

2.2 GC-MS/MS测试条件的优化

双酚A在70 eV的电子电离源（EI）电离条件下的总离子流色谱和质谱分别如图2和3所示。

从图2和3可以看出，双酚A分子离子峰强度低，其不适合作为二级质谱的母离子，因此选定丰度值最大的m/z为213的离子作为母离子，并对碰撞电压进行优化。本试验分别设定碰撞电压为5，10，15，20和30 V，离子强度如图4所示。

从图4可以看出：当碰撞电压为5和10 V时，含有子离子m/z为119的碎片离子，但母离子的峰强度较大，碰撞效果不理想；当碰撞电压为30 V时，含有子离子m/z为119的碎片离子，母离子几乎完全解离，碰撞效果不理想；当碰撞电压为15和20 V时，子离子m/z为119的碎片离子强度最大，而母离子的相对强度比分别为30%和20%左右，另一子离子m/z为91的碎片离子在碰撞电压为20 V时的相对强度比为45%，因此最终选定碰撞电压为20 V，定量离子对m/z为213/119，定性离子对m/z为213/91。

2.3 方法学验证

2.3.1 方法的工作曲线、线性范围

用丙酮配制双酚A质量浓度为10～1 000µg·L-1的标准工作液，分别在GC-MS/MS上进行测定，以峰面积y对相应的质量浓度x进行线性回归，得到方程为y＝13 490.5x－5 862.6，其相关因数R2大于0.992，呈现很好的线性相关性。

2.3.2 方法检出限

以不含双酚A的硫化胶样品为基质，加入标准溶液，以双酚A的信噪比不小于3时的含量为仪器的检出限；以双酚A的信噪比不小于10时的含量为仪器的定量限。根据样品前处理的稀释倍数计算出方法的检出限和定量限。由试验结果可知，该方法的检出限和定量限分别为0.1和0.3 mg·kg-1。

2.3.3 方法回收率及精密度

选择某不含双酚A的硫化胶样品进行多水平的添加回收率试验（n＝6），结果如表2所示。

表2 样品中双酚A的添加回收率Tab.2 Fortified recovery of bisphenol A in samples

从表2可以看出，方法加标回收率在90.9%～105.1%范围内，相对标准偏差在5%以内，完全满足分析要求。

2.4 实际样品测定

对轮胎不同部位硫化胶中双酚A的含量进行了测定，胎面胶、基部胶、胎侧胶、三角胶、胎圈胶、气密层胶、外型胶中双酚A含量分别为＜0.1，＜0.1，3.2，21.3，＜0.1，10.5，8.9 mg·kg-1。可以看出，该方法能够检测出硫化胶中双酚A含量，轮胎不同部位检出双酚A含量不同，可能是由轮胎各部位使用不同类型的树脂引起的。

3 结论

通过对样品前处理条件以及GC-MS/MS测试条件进行优化，建立了专一性强、灵敏度高的硫化胶中双酚A的GC-MS/MS多反应监测（MRM）的检测方法。结果表明：采用丙酮配制双酚A质量浓度为10～1 000 µg·L-1的标准工作溶液，所得工作曲线相关因数＞0.992，线性相关性良好；该方法检出限为0.1 mg·kg-1，定量限为0.3 mg·kg-1，0.5，1和5 mg·kg-1三个双酚A添加量下平均回收率在90.9%～105.1%范围内，相对标准偏差＜5%。GC-MS/MS法适用于轮胎不同部位双酚A含量的检测。