离子液体-分散液液微萃取结合高效液相色谱法同时分析食品包装中3种痕量内分泌干扰物

王玲玲^*，张蕾

（辽宁大学化学院，沈阳 110036）

目前，样品前处理方法的研究正向着简单、省时、高效、小型化及减少有机溶剂用量的方向发展。传统的分离富集方法有溶剂萃取法、离子交换法、固相萃取法等。液相微萃取法（LPME）是近年来发展起来的一种微型化样品前处理方法^[1]，该方法仅需要微升级的萃取溶剂，将萃取、净化、浓缩集为一体，同步完成，具有溶剂用量少、操作简易、富集因子高等特点。离子液体（IL）作为一类新兴的环境友好溶剂，具有蒸气压低、热稳定性好、结构可调节以及对有机和无机物有良好溶解能力等独特的物理化学性质^[2]，可代替传统的有机溶剂，在分析化学，特别是在样品前处理过程中受到了越来越多的重视。

目前，基于离子液体的液相微萃取技术，包括离子液体单滴微萃取（IL-DSME）^[3]、离子液体中空纤维液相微萃取（IL-HF-LME）^[4]和离子液体-分散液液微萃取（IL-DLLME）^[5]，已被广泛应用在生物、环境和食品样品的分析中。人们研究离子液体用于萃取食品色素、染料、抗生素、有机氯农药、生物分子蛋白质等^[7-10]，取得良好的富集效果。

近年来，双酚类化合物被广泛应用于塑料、黏合剂以及食品和饮料的包装材料中。其中，双酚A（BPA）、双酚AF（BPAF）和双酚AP（BPAP）是3种典型的内分泌干扰物，长期接触这类物质会对人类的身体健康产生不良影响，如减少精子数量，降低生育能力，增加生殖系统的癌症发病率等^[11-13]。因此，本实验我们采用IL-DLLME-HPLC分析食品包装材料中痕量的BPA、BPAF和BPAP。

1　实验部分

1.1　材料与试剂

离子液体（IL）：1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（[C₄mim][PF₆]），1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（[C₄mim][PF₆]），1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（[C₈mim][PF₆]）（中国科学院兰州化学物理研究所）。双酚A(BPA)，双酚AF(BPAF)，双酚AP(BPAP)，（天津希恩生化科技有限公司，纯度95%）。甲醇（赛默飞世尔科技公司，色谱纯），实验中所用到的其他药品均为分析纯，全部购于国药集团化学试剂有限公司；实验用水为二次蒸馏水。

标准储备液的配制：分别取BPA、BPAF和BPAP标准品适量，精密称定，加无水乙醇溶解并定量稀释制成浓度为1.0mg/ml的标准储备液，避光，储存于4℃的环境中。

工作品溶液的配制：精密量取标准储备液适量，用二次蒸馏水稀释制成浓度为200.0ng/ml，现用现配。

1.2　色谱系统与分析条件

色谱仪：Agilent 1100（美国），配有自动进样器和二极管阵列检测器（DAD）；色谱柱：Agilent XDB-C18 色谱柱（150mm×4.6mm，5μm，美国）；流动相为甲醇-水（60 : 40）；流速1.0ml/min；柱温30℃；检测波长275nm；进样体积20μl。

1.3　离子液体-分散液液微萃取

离子液体-分散液液微萃取（IL-DLLME）过程如图1所示。将10.0ml工作品或样品溶液置于15ml具塞离心管中，然后将200µl的IL快速注入工作品或样品溶液中，将此混合溶液置于50℃水浴中超声萃取3min，形成浑浊液。萃取完成后，浑浊液通过离心机以5000r/min离心分离5min，舍弃上层水溶液。下层离子液体相用300µl甲醇溶液，经0.45μm滤膜过滤，滤液作为供试品溶液，直接进入HPLC进行检测。

1.4　样品制备

一次性纸杯，塑料水瓶和塑料食品包装袋分别购买于当地的市场。将三种样品剪成均匀小碎块，分别取2.0g浸泡于50ml乙醇中，放置24h。收集乙醇提取液，40℃水浴旋转蒸发至体积为0.5～1ml。残留液用二次蒸馏水溶解，过直径为0.45μm的微孔滤膜过滤，滤液作为样品溶液，于4℃避光保存，备用。

2　结果与讨论

2.1　离子液体-分散液液微萃取条件的优化

为了获得目标分析物最佳提取效率，本实验通过分析10ml工作标准品溶液（200.0ng/ml）对提取条件进行优化。实验参数包括提取溶剂的类型和体积，样品溶液的pH值和离子强度以及提取时间和温度。所有实验平行分析三次（n=3），提取回收率和富集因子通过下面的公式进行计算：

式中，c₀和c_a分别表示样品溶液和离子溶液提取相中目标化合物的浓度；V₀和V_a分别表示样品溶液和离子溶液提取相的体积。

2.1.1　萃取溶剂的类型

在IL-DLLME实验中，选择合适的萃取溶剂的类型对萃取是至关重要的。萃取溶剂的选择，不但要考虑到目标化合物的化学结构，对目标化合物较好的萃取性能，还要求提取溶剂不溶于水，同时具有良好的色谱行为。基于上述条件，我们选择了[C₄mim][PF₆]、[C₆mim][PF₆]和 [C₈mim][PF₆]这三种咪唑类型的离子液体对目标化合物进行萃取，结果如图2（a）所示。如图所见，萃取回收率随着阳离子碳链的增长（C₄～C₈）而增大，这可能是由于目标化合物与离子液体的疏水作用随着离子液体碳链的增长而增强，因此，[C₈mim][PF₆]对目标化合物萃取率最高。所以，[C₈mim][PF₆]被选作萃取溶剂，进行后续实验。

2.1.2　萃取溶剂的体积

萃取溶剂的体积也是影响IL-DLLME的另一个至关重要的因素。因为，较低的萃取剂体积会产生较高的富集倍数，这有利于被分析物的富集，增加方法的灵敏度。本实验考察了不同体积的[C₈mim][PF₆]（50～300µl）对萃取回收率的影响，结果见图2（b）所示。由图可见，随着萃取剂体积从50µl增加到200µl，目标分析物的回收率也随之增加，继续增加萃取剂的体积（200～300µl），目标分析物的回收率几乎没有明显的变化，因此选用萃取溶剂的体积为200µl。

2.1.3　样品溶液pH值

本实验考察了样品溶液在pH值在2～12之间对萃取回收率的影响。溶液pH的调节采用NaOH和HCl作为酸碱调节剂，进行pH控制。从图3（a）可以看出，在pH值在2～6之间时，目标化合物的回收率均大于95%；当pH>8时，目标化合物的回收率均出现明显的下降。通常，目标化合物的水溶液pH值约为5.0，所以，实验无需调节样品溶液的pH值。

2.1.4　样品溶液离子强度

为了考察了不同离子强度对萃取效率的影响，实验中分别采用浓度（mol/L）为0、0.02、0.2、0.5和1.0的NaCl溶液作为基础溶液，按1.3步骤进行实验，结果见图3（b）。如图所示，随着NaCl加入量的增加，目标分析物的萃取效率也随之降低。这可能是由于NaCl加入增加了样品溶液的黏度，降低了被分析物分散到萃取剂中的扩散速率，同时也增大了被分析物在样品溶液中的溶解度，所以导致萃取率的下降。因此，接下来的实验中无需调节样品溶液的离子强度。

2.1.5　萃取温度

通常，在IL-DLLME过程中，增高实验温度可以降低IL的黏度，提高其在样品溶液中的分散度，加速被分析物从溶液到IL中传质速度，从而提高萃取效率。因此，本实验考察了不同温度对萃取率的影响。分别在5℃到70℃温度下，按1.3步骤进行实验。结果显示，目标化合物的萃取回收率随着温度的升高而增大，在温度到达50℃以后，回收率基本维持不变。因此，本实验采用50℃作为萃取温度。

2.1.6　萃取时间

实验中，采用超生辅助的方式进行萃取，在50℃的条件下，考察了1～10min之间萃取时间对萃取效率的影响。结果表明，目标化合物的萃取回收率随着萃取时间的延长而增大，在时间为3min时，回收率达到最大值（95.1%～102.5%）。继续增加萃取时间，萃取效率没有明显的改变。因此，为了提高整个实验的效率，选用3min作为样品的萃取时间。

2.2　方法的评价

2.2.1　工作曲线、重现性、检出限和定量限

在最佳的实验条件下，我们考察该方法的线性、精密度、检出限和定量限每个实验平行分析3次。日内精密度是在一天之内测定浓度为200ng/ml的工作品溶液5次，日间精密度则是采用与日内精密度同样的工作品溶液连续测定5天，所得结果如表1所示。由表可知线性范围在5～500ng/ml，线性关系良好（相关系数r> 0.99），检出限（S/N=3，S/N为信噪比），和定量限（S/N=10）分别为0.50～1.50ng/ml和1.65～4.85ng/ml，日内精密度和日间精密度的RSD值均小于5.0%，实验数据表明该方法具有较高的灵敏度和重现性适合双酚类内分泌干扰物的痕量分析。

2.2.2　实际样品分析

为考察方法的准确性和适用性，对三种食品包装材料进行分析，空白和加标样品色谱图如4所示，可以看出空白样品无干扰。对浓度分别为50.0ng/ml和200.0ng/ml加标样品进行分析，在最优实验条件下每个样品平行分析3次，实验结果如表2所示。由表可见，三种食品包装材料中所有目标化合物的回收率在97.8%到103.1%之间，结果令人满意，说明该实验方法适用于检测实际样品中痕量BPA、BPAF和BPAP。

2.3　与其他方法的比较

本方法与文献中报道的分析BPA，BPAF和BPAP的其他方法进行了比较，结果见表3。由表可见，IL-DLLME过程快速，整个萃取过程在3min内就可以达到萃取平衡。相对于传统的固相萃取（SPE）和液液萃取（LLE），IL-DLLME方法需要的样品量更少，整个萃取过程不消耗任何有机溶剂。尽管本实验方法的检出限高于固相萃取-液质串联用法（SPE-LC-MS/MS）、液液萃取-气质联用法（LLE-GC-MS）和液相微萃取-气质联用法（LPME-GC-MS），但本实验方法更简单、快速和环境友好。

3　结论

本实验我们开发了一种快速和环境友好的IL-DLLME结合HPLC的分析方法，并将其成功地应用于检测食品包装材料中痕量BPA、BPAF和BPAP。该方法不但减少了有机溶剂的消耗，而且缩短了样品预处理的时间。相比于传统的萃取溶剂，IL更安全和环境友好。IL-DLLME对3种目标化合物在3min内就可以达到萃取平衡。考查了并优化了影响萃取的各个因素，进行了方法学评价，并成功地将该方法应用到实际样品的测定。实验结果证明该方法具有良好的线性范围和令人满意的回收率，适合实际样品中痕量BPA、BPAF和BPAP的分析。

参考文献

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^*通信作者：王玲玲, E-mail: wll19801010@163.com