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基于分散微固相萃取和超高效液相色谱-串联质谱法快速测定商业食用油中的四种双酚类物质

期刊:journal of chromatography aDOI:10.1016/j.chroma.2017.08.067

这篇文档属于类型a,即报告了一项原创性研究。以下是针对该研究的学术报告:


作者及机构
该研究由Yanping Xian(第一作者)、Yuluan Wu、Hao Dong(通讯作者)、Xindong Guo(共同通讯作者)等人合作完成。作者来自广州质量监督检测研究院(Guangzhou Quality Supervision and Testing Institute)、广州市食品安全风险动态监测与预警研究中心(Guangzhou City Research Center of Risk Dynamic Detection and Early Warning for Food Safety)以及华南理工大学食品科学与工程学院(School of Food Science and Technology, South China University of Technology)。研究发表于2017年的《Journal of Chromatography A》(卷1517,页码35–43)。


学术背景
研究领域为食品分析化学,聚焦于食品接触材料中内分泌干扰物(Endocrine Disrupting Chemicals, EDCs)的检测技术开发。双酚类化合物(Bisphenols)是一类广泛用于食品包装材料的工业化学品,其中双酚A(BPA)因具有雌激素活性和内分泌干扰效应被多国限制使用,但其替代物(如双酚B、F、S等)的毒性相似,却缺乏高效的检测方法。食用油作为高脂基质,其复杂成分对痕量双酚类物质的检测造成干扰。因此,本研究旨在开发一种基于分散微固相萃取(Dispersive Micro Solid Phase Extraction, d-μSPE)结合超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)的快速、高灵敏度分析方法,用于食用油中四种双酚类化合物的同步检测。


研究流程
1. 样品前处理优化
- 提取溶剂筛选:比较甲醇-水(8:2)、氨化甲醇-水(60:38:2)等溶剂对双酚的提取效率,最终选择氨化甲醇-水(60:38:2,含0.05%氨水)作为最佳提取剂,回收率提升至90%–100%。
- 净化材料选择:对比聚合物阴离子交换材料(PAX)与PSA吸附剂的吸附效率,PAX对四种双酚的吸附率均达100%,显著优于PSA(15%–24%)。
- d-μSPE条件优化:通过单因素实验确定PAX用量(50 mg)、吸附时间(40秒)、洗脱溶剂(含2%甲酸的甲醇,1 mL×2次)为最优参数。

  1. 仪器分析开发

    • 色谱条件:采用Waters Acquity UPLC BEH C18色谱柱,以0.05%氨水-甲醇为流动相,梯度洗脱分离四种双酚。通过延迟柱(Delay-column)消除LC系统背景干扰,使BPA保留时间延迟0.25分钟。
    • 质谱条件:ESI负离子模式,多反应监测(MRM)定量。优化锥孔电压、碰撞能量等参数,确保高选择性(表1列出各化合物的特征离子对)。
  2. 方法验证

    • 线性与灵敏度:BPS线性范围0.1–50 μg/L(R²>0.998),其余双酚0.5–250 μg/L(R²>0.999)。检出限(LOD)为0.1–0.4 μg/kg,定量限(LOQ)为0.2–1.0 μg/kg。
    • 基质效应:通过同位素内标(BPA-d4和BPS-13C12)校正,基质效应值(ME)为0.88–1.23,表明方法抗干扰能力强。
    • 回收率与精密度:加标回收率87.3%–108%,日内精密度(RSD%)和日间精密度(RSD<11%)均符合欧盟标准(SANTE/11945/2015)。
  3. 实际样品分析

    • 检测14种市售食用油(橄榄油、葵花籽油等),未检出目标双酚。但发现聚碳酸酯(PC)瓶储存40天的食用油中BPA迁移量达98.9–146.2 μg/kg,且迁移量随储存时间延长而增加(图4)。

主要结果与逻辑关联
- 前处理优化结果:氨化甲醇提取结合PAX净化显著提升回收率,解决了食用油高脂基质干扰问题,为后续UPLC-MS/MS分析提供清洁样本。
- 仪器分析结果:延迟柱技术成功消除BPA背景干扰,梯度洗脱实现四种双酚基线分离(图1),MRM模式确保高灵敏度。
- 迁移规律发现:PC瓶储存实验首次揭示BPA迁移动力学,为食品包装安全性评估提供数据支持。


结论与价值
1. 科学价值:建立的首个基于d-μSPE-UPLC-MS/MS方法,填补了食用油中多双酚同步检测的技术空白,为复杂基质痕量污染物分析提供新范式。
2. 应用价值:方法快速(单样处理<15分钟)、环保(溶剂消耗少),适用于大规模食品安全监测。PC瓶迁移数据警示包装材料风险,推动行业标准修订。


研究亮点
1. 方法创新:首次将PAX用于双酚类化合物的d-μSPE净化,吸附效率达100%;结合延迟柱技术攻克BPA背景干扰难题。
2. 跨学科意义:融合材料科学(PAX开发)、分析化学(UPLC-MS/MS优化)与食品安全的交叉研究。


其他价值
研究提出的“同位素内标-溶剂校准”策略(无需基质匹配校准),为复杂食品基质分析提供普适性解决方案。

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