食品和环境介质中双酚A前处理技术研究进展

魏婷婷，徐志祥，徐龙华

（山东农业大学食品科学与工程学院山东省高校食品加工技术与质量控制重点实验室，山东泰安271018）

双酚A（bisphenol A，BPA），是一种重要的有机化工原料，常用于合成生产聚碳酸酯、环氧树脂、酚醛树脂等多种高分子材料，也可用于生产塑料、橡胶、农药、油漆等产品的稳定剂和抗氧化剂。BPA的大量生产和广泛应用，以致其在食品、水、沉积物、土壤和大气等环境介质均有检出，引发了社会各界对BPA残留问题的广泛关注。由于BPA是一种内分泌干扰物，通常低剂量长期暴露即可对人体的生长发育和神经、生殖、免疫等系统会产生不利影响[1]，因此对于低浓度BPA的快速精准检测具有更为重要的意义。但环境和食品样品组成较为复杂，加之BPA浓度较低，直接采用常规的仪器分析很难将其检出，恰当的前处理过程可以起到对目标物的净化、富集、浓缩作用，能显著提高分析效率和分析结果的精准度。因此，本文介绍食品样品及环境介质中BPA的样品前处理技术，为BPA快速分析、精准监测提供重要参考。

1 BPA前处理技术

1.1 液-液萃取（liquid-liquid extraction，LLE）

液-液萃取是一种传统的样品前处理方法，利用液态样品中各组分在不同萃取剂中溶解度的差异而实现目标物与基质的分离，萃取效率取决于目标物在两相间的化学势差异。王淑惠等[2]采用液-液萃取技术，以乙腈-乙酸乙酯混合液作为提取溶剂，结合衍生化过程，对羊肉中BPA进行提取检测，其回收率为71.5%～111.0%。俞晔等[3]则用乙腈作为提取液，在超声辅助下，对牛奶中BPA进行提取分析，其回收率为78.27%～88.36%。液-液萃取技术不需要特殊设备、操作简单；但提取过程需要使用大量的有机溶剂，容易造成新的环境污染；由于环境中BPA含量水平较低，为了达到灵敏检测需要对提取液进行浓缩，此过程往往会伴随待测物的损失。

1.2 分散液-液微萃取（dispersive liquid-liquid microextraction，DLLME）

分散液-液微萃取，是近年出现的一种新型样品预处理技术，自2006年首次应用以来[4]，以其优异的绿色化学指标和高样品富集倍数等突出优点，在分析化学领域备受青睐[5-7]。Rezaee等[8]以丙酮为分散剂，氯仿为萃取剂，建立了水样中BPA的分散液-液微萃取方法，此过程用时3 min，预处理速度远远高于液-液微萃取，回收率（93.4%～98.2%）可观，将其应用于河水和自来水中BPA的提取，基质干扰较少。Salgueiro-Gonzalez[9]等进一步简化分散萃取要素，建立了以正辛醇作为萃取剂的两元萃取体系，借助机械震荡完成其在水样中的分散，实现了对海水、地表水、自来水中BPA和烷基酚的提取，该方法具有较好的稳定性和较高的回收率（84%～104%）。

离子液体是一种应用广泛的绿色萃取剂，在分散液-液微萃取中同样具有广泛应用[10-11]。Fan等[12]以离子液体[Bmim][PF6]作为萃取剂，对样品中酚类物质进行萃取，结合液相色谱进行分析，该方法对BPA检测的线性范围为 4 μg/L～400 μg/L，最低检出限为 0.85 μg/L，应用于实际样品（自来水、河水、废水）中酚类物质的检测，其中对BPA的添加回收率为95.2%～101.5%。Zgoła-Grzeskowiak[13]进一步发展该方法，建立了磁收集-离子液体原位置换-分散液-液微萃取方法，结合液相色谱串联二级质谱实现了对环境水质样品中酚类内分泌干扰物的富集，该方法样品制备检测，制备过程用时不到10 min，对BPA的检出限为24 ng/L。

1.3 微波辅助萃取（microwave assisted extraction，MAE）

微波辅助萃取利用不同组分吸收微波能力的差异，采用微波加热或是微波处理后，实现组分与基质的分离，从而提高萃取效率。微波辅助萃取所需优化实验参数更为简单，萃取时间及试剂用量大幅度降低，且可同时进行多个样品提取，增加样品处理量，因此广泛应用于食品及环境中有机污染物的检测[14]。Liu等[15]利用微波辅助提取，以甲醇作为提取剂、110℃、15 min，采用硅胶柱净化，经乙酸乙酯和正己烷混合液（体积比，4∶6）洗脱，与气相色谱-质谱仪器联用，建立了对河水沉积物里的内分泌干扰物质的分析方法，该方法具有较好的稳定性，在添加水平为5 μg/kg时起回收率在61%以上，添加水平为10、40、100 μg/kg时，回收率在73%以上。Zhang等[16]利用微波辅助萃取，对罐装鱼、肉制品中酚醛清漆缩水甘油醚和双酚A缩水甘油醚及其衍生物等10种物质进行提取，结合聚苯乙烯二乙烯基苯固相萃取柱进行净化，采用液相色谱-荧光检测器检测，该方法对10种物质的最低检出限在0.79 μg/kg～3.77 μg/kg范围内，最低定量限为2.75 μg/kg～10.92μg/kg范围内，添加回收率为70.46%～103.44%。

1.4 加速溶剂萃取（accelerated solvent extraction，ASE）

加速溶剂萃取指在较高的温度和压力下，使用有机溶剂从固体和半固体基质中对分析物进行萃取目标的一种自动化方法。加速萃取原理是利用温度的提高减弱氢键、范德华力、目标物分子和样品基质活性位置的偶极吸引所引起的相互作用，从而利于目标分子从基质中分离；由于液体的溶解能力远远大于气体，高压可以使液体沸点升高从而保证即使在高温条件下萃取剂仍然保持液体状态。该方法有机溶剂用量少、快速、基质影响小、回收率高、重现性好，已经广泛应用于食品和饲料产品中有机污染物的提取[17]。Tavazzi等[18]采用ASE和液相色谱串联质谱分析建立了鱼肝脏中BPA、4-壬基苯酚和对特辛基苯酚分析方法；Shao等[19]采用ASE与固相萃取联用，采用液相色谱-电喷雾串联质谱分析，建立了各类肉制品中烷基苯酚和BPA检测方法，该方法对BPA的最低检测限为 1.00 μg/kg，回收率为 91.5%～99.9%。

1.5 固相萃取（solid phase extraction，SPE）

固相萃取技术是一种液-固分离萃取的试样预处理技术，集目标物的分离、净化、富集为一体，具有萃取效率高、回收率和稳定性好、试剂消耗少、自动化程度高、使用范围广、可大容量进样等优点，是目前应用最为广泛的样品处理技术。Rodriguez-Mozaz等[20]利用C18固相萃取柱对样品中的待测物进行浓缩净化，结合液相色谱串联质谱-大气压化学电离方法进行分析，建立了水样中雌激素、农药、BPA的分析方法，并对自然水域及自来水处理厂中水样进行监测分析，该方法对于除双酚A（80%）和乙烯雌酚（70%）外的大多数分析物的回收率均保持在90%～119%之间，最低检出限在 2 ng/L～15 ng/L。Maragou等[21]分别将 C18、聚苯乙烯-二乙烯苯和羟基化聚苯乙烯-二乙烯苯三种商品化固相萃取柱用于牛奶和水样中BPA的提取富集，筛选出对双酚A提取率最高的C18柱作为固相萃取柱，BPA-d16作为内标物质，结合液相色谱-电喷雾质谱分析，建立了BPA固相萃取-液谱-质谱联用检测方法，该方法最低检出限为 1.7 μg/kg，在 5、50、500 μg/kg三个添加水平下，BPA的回收率良好在97%～104%之间（RSD＜6%）。Yan等[22]以C30作为固相萃取材料，用于牛奶中BPA及雌激素的提取富集，建立了在线固相萃取与高效液相色谱-质谱联用检测方法，该方法的添加回收率为71.4%～97.1%。

1.6 固相微萃取（solid phase microextraction，SPME）

固相微萃取技术是上世纪90年代Pawliszyn等[23-24]发展的一种集样品采集、萃取、浓缩和基质去除于一体的样品前处理技术，通过在石英纤维表面均匀涂覆高分子材料作为吸附层，对样品中的有机分子进行萃取和富集，根据待测物的性质选择合适的吸附涂层是建立固相微萃取技术的关键环节。常用涂层一般由高分子聚合物组成如聚二甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯、聚二甲基硅氧烷/碳分子筛、聚丙烯腈等[25]。利用该技术预处理后的样品可以直接在分析仪器上进行解析和进行操作，克服了传统固相萃取需要先使用拥挤溶剂进行解吸后再进样的缺点，极大简化了样品预处理过程，有效提升了分析速度及灵敏度，易于自动化和其他技术在线联用。

Braun等[26]以聚丙烯酸酯作为纤维表面涂层，建立了固相微萃取方法用于工业生产废弃物水中痕量壬基苯酚、BPA、17α-乙炔雌二醇物质的提取和富集，与气相色谱质谱检测技术联用，实现了三种物质的高通量同时分析检测，该方法对所有样品的检出限在0.04 μg/L～1 μg/L 之间，且具有较好的重复性，相对标准偏差为8%。Kamalabadi等[27]将电聚合法制备的聚吡咯烷酮纳米线作为吸附层，用作顶空固相微萃取过程，与离子迁移谱仪联用，建立了罐装食品中BPA检测新方法，该方法线性范围为10 μg/kg～150 μg/kg，最低检出限为1 μg/kg，5次重复试验的相对标准偏差为5.8%，成功应用于罐装豌豆、玉米和黄豆中BPA的检测，回收率为93%～96%。Kirschner等[28]将可再生使用的硅藻土作为薄层吸附材料，96孔酶标板作为萃取装置，高效液相色谱作为分析手段，建立了BPA的高通量分析技术，线性范围为 25 μg/kg～150 μg/L，最低检出限8 μg/L，该方法有效提升样品处理效率，样品平均制备时间仅为2.8 min。

1.7 基质固相分散萃取（matrix solid phase dispersion extraction，MSPDE）

基质固相分散萃取是一种集样品破碎、均一化、提取为一体的前处理方法，20世纪80年代由Barker等[29]创立，主要用于处理固态、半固态样品。该方法简化了样品均匀化、提取、净化等过程，试剂用量少、耗时短、回收率高。

Shao等[30]以C18作为基质分散固相萃取分散剂，氨丙基固相萃取柱净化，结合液相色谱电喷雾串联质谱方法，建立了蛋、奶制品中壬基酚、辛酚和BPA的提取分析方法。蛋类和奶制品中BPA的平均回收率分别为79%、84%～86%，两种样品中BPA的最低检出限均为0.10 μg/kg。Albero等[31]用弗洛里硅土和氧化铝作为吸附剂，通过与气相色谱串联质谱检测方法联用，建立了蔬菜样品中包括BPA在内17种新型污染物多残留分析检测方法，进一步将方法的检测限降低至0.1 μg/kg～0.4 μg/kg，用该方法对市售蔬菜样品进行检测，其中BPA在所有样品中均有检出，其最高浓度达 16 μg/kg。

1.8 磁性固相萃取（magnetic solid-phase extraction，MSPE）

磁性固相萃取是一种新型分散固相萃取技术，称之为21世纪分离富集领域的技术性革命，主要是利用磁性或可磁化的材料作为吸附基质。较常规固相萃取填料相比，磁性固相萃取技术采用的纳米颗粒的比表面积大、扩散距离短、只需要使用少量的吸附剂和较短时间就能达到很好的分离效果；利用磁分离可以省去离心等操作过程，有效避免了高速离心导致的一些不必要的干扰、损失或共沉淀现象，提高了样品前处理效率。

Diao等[32]以磁性活性炭为吸附剂，建立了磁性固相分散萃取辅助液-液微萃取方法，与液相色谱荧光检测器联用，用于环境水样中BPA的快速超痕量检测，该方法的最低检出限为0.002 μg/L，线性范围为0.006 μg/L～0.5 μg/L，实际样品添加回收率为86.6%～106.3%。Filippou等[33]同样以磁性活性炭为吸附剂，为了进一步提高分散效率，采用超声辅助分散-磁性固相分散萃取方法结合液相色谱紫外检测，建立了牛奶中BPA的分析检测方法，该方法检出限为2.5 μg/L～5 000 μg/L，最低检出限为 0.75 μg/L，日内和日间回收率分别为91.4%～98.6%、89.1%～99.4%。Reyes-Gallardo[34]制备了磁性尼龙复合材料作为吸附剂，结合液相色谱-紫外检测用于奶制品中BPA的提取分析，通过优化萃取过程，在最优条件下得到该方法对BPA的最低检出限为 3.05 μg/L，回收率在（86 ± 7）%～（99 ±5）%之间。

1.9 分子印迹固相萃取（molecularly imprinted solid phase extraction，MISPE）

分子印迹聚合物，是仿照抗原-抗体形成理论，在模板分子存在下，加入合适的功能单体和交联剂进行聚合反应，后期将模板分子去除，从而得到与模板分子在空间结构和识别位点上相互匹配的聚合物，所以制得的聚合物对模板分子具有高度专一性识别作用。与天然抗体相比，分子印迹聚合物制备方法简单、制备成本较低、对保存及应用环境要求不高，可以在高温、酸碱及有机溶剂等条件下使用，且可重复使用[35]。将制备的高选择性分子印迹聚合物用作固相萃取吸附剂，在复杂基质样品中目标物的高选择性捕获和预富集中发挥独特优势[36]。

Jiang等[37]以活化硅球作为支持载体，采用表面溶胶-凝胶方法，制备了BPA的分子印迹聚合物，用作固相萃取吸附剂，建立了固相萃取-高效液相色谱联用检测方法，用于水样中BPA的检测，其回收率在99%以上。Mei等[38]采用沉淀聚合法制备了BPA分子印迹聚合物，与高效毛细管电泳紫外检测联用，实现了水样、食品及人体代谢物等不同样品基质中BPA的痕量分析，弥补了毛细管电泳灵敏度低的缺陷，与C18萃取柱相比，MISPE能获得更好的选择性和提取率，该方法添加回收率为95.20%～105.40%，不同基质样品中BPA的最低检出限在1.8 μg/L～84 μg/L范围内。为了避免因聚合物粒度太小导致固相萃取柱容易堵塞的情况，Baggiani等[39]将制备的微米级印迹聚合物颗粒嵌入超级多孔性的高聚物晶胶中，形成MIP/晶胶复合材料用于固相萃取过程，很好的解决了固萃柱易堵塞的问题，应用于河水及白酒中BPA的检测，对水中BPA的最低检出限为10 μg/L，添加回收率为75%～125%。

聚合物制备过程中模板分子去除不完全，后期使用中模板分子的泄漏会对检测结果产生影响，因此，替代模板策略常用于BPA分子印迹聚合物的制备[40]。Lin等[41]采用双酚F作为替代模板，Fe3O4/poly（St-co-MPS）/SiO2作为支持载体，采用表面印迹技术合成了磁性分子印迹聚合物，用作固相萃取吸附剂与高效液相色谱联用，建立了水样中BPA的分析检测方法，该方法线性范围为5 μg/L～1 000 μg/L，最低检出限和定量限分别为2.50、8.33 ng/L，添加回收率为84.7%～93.8%。

1.10 QuEChERS（quick，easy，cheap，effective，rugged and safe）

QuEChERS是近年来国际上最新发展起来的一种快速样品前处理技术，由美国农业部Anastassiades等2003年首次开发并应用于农药多残留前处理[42]，因其具有快速、简单、廉价、有效、可靠、安全特点而迅速成为国内外广泛研究的热点，目前已广泛应用于农产品及食品中农药[43-44]、兽药[45]、真菌毒素[46]、持久性有机污染物[44，47]的分析检测领域。与传统分析方法相比，QuEChERS方法操作步骤大大简化，有效避免了繁杂处理中对目标物的损失及新引入误差，具有回收率高、可分析样品种类广、样品制备过程简单、溶剂用量小、提取时间短等显著优点[48-49]。

QuEChERS常与溶剂提取相结合共同用于前处理过程，Cunha等[6]将乙腈提取与QuEChERS净化及分散液-液微萃过程联用，采用GC-MS分析，建立了罐装海鲜食品中BPA和双酚B同时检测方法，该方法回收率为68%～104%，对BPA和双酚B的最低检出限分别为 0.2、0.4 μg/kg。Cunha 等[50]还将酸性乙腈提取与QuEChERS净化过程联用，采用LC-MS分析，建立了海产品中BPA和四溴双酚A酚检测方法。Casado等[51]进一步发展该方法，通过缩减小样品用量、有机溶剂及净化吸附剂用量，提出了微型化QuEChERS策略，与超高效液相色谱-二极管阵列检测联用，建立了婴儿食品中十二酚类的检测方法。

2 总结与展望

双酚A在环境介质和食品中广泛存在，长期暴露对人体健康产生严重威胁，对其正确监测评估具有重要意义。样品前处理技术是制约检测技术发展的关键所在，目前前处理技术主要以溶剂提取为主，结合固相萃取/固相微萃取/磁性固相萃取/分子印迹固相萃取、基质分散固相萃取、QuEChERS等富集净化过程，同时依靠色谱、色谱-质谱联用等检测技术实现准确定量分析。目前萃取材料种类及形式还有待进一步发展和丰富，以适应不同基质中的分离提取要求，达到更高的提取效率和分析精准度。