8-羟基喹啉在食品中双酚A检测的固相萃取-荧光法研究

双酚A（BPA）作为食品接触材料（如塑料包装、罐头涂层）的常见添加剂，易迁移至食品中，长期摄入可能干扰人体内分泌系统。传统BPA检测方法（如高效液相色谱-质谱法）虽灵敏度高，但设备成本高、操作复杂，难以满足基层实验室批量检测需求。8-羟基喹啉（8-HQ）因能与BPA形成具有荧光活性的络合物，结合固相萃取（SPE）的富集净化优势，可构建“低成本、高灵敏、易操作”的固相萃取-荧光检测体系。该研究通过优化它与BPA 的络合条件、SPE富集参数及荧光检测参数，实现食品中痕量BPA的精准检测，为食品安全监管提供实用技术支撑。

一、检测原理：8-羟基喹啉与双酚A的荧光络合机制

8-羟基喹啉与BPA的荧光检测基于“分子间相互作用-荧光信号增强”原理，核心是利用它的结构特性激活BPA的荧光活性，同时通过络合反应提升检测特异性与灵敏度。

（一）8-羟基喹啉与BPA的络合作用机制

BPA分子本身荧光量子产率低（约0.01），直接荧光检测灵敏度不足；而8-羟基喹啉分子含羟基（-OH）与氮杂环，可通过两种方式与BPA形成稳定络合物，显著增强荧光信号：

氢键作用：8-羟基喹啉的羟基氢与BPA 分子中酚羟基的氧形成氢键（键能约 20-30 kJ/mol），改变 BPA的分子构型，减少其激发态能量通过非辐射跃迁耗散，使荧光量子产率提升至 0.15-0.2；

π-π堆积作用：8-羟基喹啉的芳香杂环与BPA的苯环结构通过π-π堆积形成共轭体系，延长分子共轭长度，使荧光发射波长红移（从BPA单独存在的290nm红移至340-350nm），同时增强荧光强度（增强倍数达10-15倍）。

实验证实，当8-HQ与BPA 的摩尔比为2:1时，可形成稳定的1:2型络合物（稳定常数lgK=11.8），此时荧光信号极强，且不受食品中常见酚类物质（如对羟基苯甲酸酯）的干扰。

（二）固相萃取的富集净化作用

食品基体复杂（如油脂、蛋白质、色素）会干扰荧光检测，固相萃取的核心作用是“富集 BPA-8-HQ络合物+去除基体杂质”：

富集作用：食品中BPA含量多为痕量（如塑料包装食品中BPA 迁移量常＜10μg/kg），通过 SPE柱（如C18柱）对BPA-8-HQ络合物的特异性吸附，可将样品中BPA的富集倍数提升至50-100倍，满足痕量检测需求（检出限可达0.1μg/kg）；

净化作用：SPE柱可通过疏水作用选择性吸附BPA-8-HQ络合物（疏水性强），而食品中的水溶性杂质（如糖类、无机盐）、极性色素（如叶绿素）则随淋洗液流出，减少基体对荧光信号的猝灭或干扰，使检测回收率稳定在90%-105%。

二、实验体系优化：从络合条件到检测参数的全流程调控

构建高灵敏的固相萃取-荧光检测体系，需重点优化“8-HQ 与BPA 的络合条件”“固相萃取参数”“荧光检测参数”三大核心环节，解决基体干扰、荧光强度不足、富集效率低等问题。

（一）8-羟基喹啉与BPA 的络合条件优化

络合条件直接决定荧光信号强度与稳定性，需围绕“pH值、摩尔比、反应温度与时间”展开优化：

pH值优化：8-羟基喹啉的羟基解离度与BPA的酚羟基电离状态受pH影响显著 ——pH过低（＜6.0）时，它与BPA均以分子态存在，氢键作用弱，荧光强度低；pH过高（＞9.0）时，BPA 易被氧化，荧光信号猝灭；实验表明，在pH=7.0-7.5的Tris-HCl缓冲溶液（0.1mol/L）中，8-羟基喹啉与BPA的络合效率极高，荧光强度达到峰值，且pH波动±0.2时信号变化＜5%。

摩尔比优化：当8-羟基喹啉与BPA的摩尔比从1:1增至2:1时，荧光强度线性上升（因形成1:2型稳定络合物）；继续增至3:1时，过量8-羟基喹啉会产生自聚集，导致荧光猝灭；因此，适宜的摩尔比确定为2:1，此时荧光强度稳定且无自猝灭现象。

反应温度与时间优化：室温（25℃）下反应15分钟，荧光强度即可达到平衡（因氢键与π-π堆积反应速率快）；温度升高至 35℃以上时，络合物稳定性下降，荧光强度反而降低；因此，选择25℃反应15分钟，兼顾效率与稳定性。

（二）固相萃取参数优化

固相萃取参数（如SPE柱类型、洗脱溶剂、流速）影响富集效率与净化效果，需针对BPA-8-HQ络合物的特性优化：

SPE柱类型选择：对比C18柱、HLB柱（亲水-亲脂平衡柱）与NH2柱（氨基柱）——C18 柱对疏水性BPA-8-HQ络合物的吸附容量很大（约100μg/g），且洗脱回收率极高（＞95%）；HLB柱吸附容量相近但成本高；NH2柱因极性强，吸附率仅60%；因此选择C18柱作为富集净化柱。

洗脱溶剂优化：洗脱溶剂需兼顾“溶解络合物+不破坏络合结构”—— 甲醇-水混合溶剂（体积比8:2）既能有效溶解BPA-8-HQ络合物（溶解度＞500μg/mL），又不会破坏氢键与π-π堆积作用；若甲醇比例过高（＞9:1），会导致柱内杂质共洗脱，增加干扰；因此确定甲醇-水（8:2）为合适的洗脱溶剂，洗脱体积5mL 即可实现完全洗脱。

流速控制：上样流速过快（＞2mL/min）会导致络合物未充分吸附即流出，吸附率下降；过慢（＜0.5mL/min）则延长操作时间；实验确定上样流速1mL/min、洗脱流速0.5mL/min，此时吸附率＞98%，洗脱效率＞95%，且操作时间可控（单样品SPE处理约20分钟）。

（三）荧光检测参数优化

荧光检测参数（激发波长、发射波长、狭缝宽度）直接影响检测灵敏度与信噪比，通过荧光光谱扫描确定适宜的参数：

激发与发射波长确定：对BPA-8-HQ络合物进行荧光光谱扫描 —— 激发光谱最大吸收峰位于270nm（对应8-HQ与BPA的共轭体系激发），发射光谱最大峰位于345nm（对应络合物的荧光发射）；因此选择激发波长270nm、发射波长345nm，避免食品基体中其他物质的荧光干扰（如蛋白质荧光发射多在300nm以下）。

狭缝宽度优化：激发狭缝与发射狭缝宽度从5nm增至10nm时，荧光强度显著提升，但背景噪声也随之增加；继续增至15nm时，信噪比下降；因此选择狭缝宽度10nm，此时信噪比极高（＞50），检出限极低（0.1μg/kg）。

三、实际样品检测与方法验证

将优化后的固相萃取-荧光法应用于“塑料包装饮用水、婴幼儿奶粉、食用油”三类典型食品样品，验证方法的实用性、准确性与稳定性，同时与传统高效液相色谱-质谱法（HPLC-MS/MS）对比，评估方法可行性。

（一）样品前处理流程

针对不同食品基体特性，设计差异化前处理步骤，确保BPA 完全提取：

塑料包装饮用水：直接取100mL水样，加入8-羟基喹啉溶液（按摩尔比2:1），用Tris-HCl缓冲液调节pH至7.0，反应15分钟后，通过C18柱固相萃取，洗脱液定容至5mL，进行荧光检测；

婴幼儿奶粉：称取5.0g奶粉，加入20mL甲醇超声提取（功率300W，时间10分钟），离心（5000rpm，10分钟）取上清液，加水稀释至100mL，后续络合与SPE步骤同饮用水；

食用油：称取 10.0g食用油，加入30mL正己烷溶解，再加入20mL甲醇-水（8:2）反萃取（振荡10分钟），离心取下层水相，加水稀释至100mL，后续步骤同上。

（二）方法验证结果

通过线性范围、检出限、回收率、精密度四项指标验证方法性能：

线性范围与检出限：BPA浓度在0.1-100μg/L范围内，荧光强度与浓度呈良好线性关系（R²=0.9992）；以3倍信噪比计算，检出限（LOD）为0.1μg/kg，定量限（LOQ）为 0.3 μg/kg，远低于国家食品安全标准中BPA的迁移限量（如食品接触塑料中BPA迁移量≤0.6mg/kg）；

回收率与精密度：在三类食品样品中添加低（1μg/kg）、中（10μg/kg）、高（50μg/kg）三个水平的BPA标准品，回收率均在90%-105%之间，相对标准偏差（RSD）＜6%（n=6），表明方法准确性与稳定性良好；

与HPLC-MS/MS对比：对20批实际食品样品分别用两种方法检测，结果无显著性差异（t检验P＞0.05），但固相萃取-荧光法的检测成本仅为HPLC-MS/MS的1/10，操作时间缩短60%，更适合基层实验室批量检测。

四、研究意义与应用前景

该研究构建的“8-羟基喹啉-固相萃取-荧光法”，突破了传统BPA检测方法“高成本、高门槛”的局限，具有三大核心价值：

成本优势：无需昂贵质谱设备，仅需荧光分光光度计（基层实验室普遍配备），单样品检测成本降至 50元以下，适合大规模推广；

操作优势：前处理步骤简化（SPE+荧光检测），操作人员经简单培训即可掌握，单个样品检测时间控制在1小时内，满足批量检测需求；

灵敏度优势：通过8-羟基喹啉络合荧光增强与 SPE 富集，检出限低至 0.1 μg/kg，可覆盖食品中痕量BPA的检测需求。

未来，该方法可进一步拓展：一方面，通过修饰8-羟基喹啉分子（如引入荧光基团）提升络合物荧光强度，进一步降低检出限；另一方面，开发“固相萃取柱-荧光检测”一体化装置，实现样品 “进样-检测”自动化，推动其在食品生产企业自检、市场监管抽查等场景的广泛应用，为食品中BPA 的常态化监管提供技术保障。

本文来源于黄骅市信诺立兴精细化工股份有限公司官网 http://www.xnlxgroup.com/