Simultaneous Analysis of Eight Bisphenols in Food Storage Containers Using Liquid Chromatography-Triple Quadrupole Mass Spectrometry

Význam tématu

Bisfenoly představují skupinu monomerů a průmyslových aditiv, které se běžně vyskytují ve stycích s potravinami a mohou migrovat z plastových nádob do potravin. Zvláště bisfenol A (BPA) je známý endokrinně působící látkou s negativními účinky při nízkých expozicích; v posledních letech proto došlo ke zpřísnění regulačních limitů a zvýšenému zájmu o alternativní bisfenolové analogy. Spolehlivá, citlivá a rychlá analýza více bisfenolů současně je klíčová pro monitorování bezpečnosti potravin, dodržování předpisů a hodnocení rizika.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo vyvinout a validovat cílenou LC–MS/MS metodu pro simultánní stanovení osmi bisfenolů a příbuzných látek v polypropylénových (PP) potravinářských nádobách. Autoři popisují dvě varianty předúpravy (ruční ředění a automatické ředění pomocí autosampleru) a hodnotí výkonnost metody z hlediska linearity, mezí detekce/kvantifikace, výtěžnosti extrakce, reprodukovatelnosti a použitelnosti pro rutinní dohled nad migrací bisfenolů z PP materiálů.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorek a předúprava:

• Materiál: komerční PP potravinářské kontejnery, naříznuté a rozemleté (cca 1 cm čtverce, nucený mlýn).
• Extrakční postup: 1,0 g pulverizovaného vzorku, přidaný standard referencí (1,0 ng) a 10 mL ultrapure vody (ruční ředění) nebo 10 mL 30 % ACN (automatické ředění autosamplerem). Inkubace při 60 °C po dobu 30 min, vortex 10 s, centrifugace 1 000 × g po dobu 5 min. Supernatant doplněn 10 µL interního standardu (BPA‑D16, 5 ng) a analyzován.
• Dvě varianty předúpravy: manuální ředění a automatizované ředění/přídavek IS prostřednictvím autosampleru s programovatelným sekvenčním protokolem.

Instrumentace a chromatografické/MS podmínky:

• LC systém: Nexera X3 (Shimadzu).
• HPLC kolona: Shim-pack XR-ODS III (např. 75 × 2.0 mm, 1.6 µm). Dále použit Delay Column: Shim-pack Scepter C18-120 (50 × 3.0 mm, 1.9 µm).
• MS: LCMS-8060RX (triple quadrupole, ESI v negativním režimu), režim MRM.
• Mobilní fáze: A = ultrapure voda, B = acetonitril; gradient 30→40 % B v úvodu, rychlé eluce (všechny analýty < 6 min), průtok 0,3 mL/min, teplota kolony 40 °C, objem injekce 10 µL.
• Parametry MS (příklady): interface voltage ~ -3 kV, interface temp. ~ 300 °C, další parametry (heating block, gas flows) optimalizovány pro stabilní ionizaci a citlivost.
• Cílové analytické látky: BPA, BPB, BPF, BPS, BPAF, 4,4'-(1,3‑dimethylbutylidene)diphenol, fenolphthalein a TBBPA. Interní standard: deuterovaný BPA (BPA‑D16).
• MRM tranzice byly optimalizovány pro každý analyte; kalibrace prováděna absolutní metodou (externí) v rozsahu 0.05–20 ng/mL (většina látek) a 0.1–20 ng/mL (TBBPA).

Hlavní výsledky a diskuse

• Rychlost analýzy: všechny cílové sloučeniny byly odděleny a eluovány během 6 minut, což umožňuje vysokoprůchodovou analýzu.
• Lineárnost: výborná lineárnost kalibračních křivek pro většinu analyzovaných látek (R2 > 0,989); BPA a BPS prokazovaly dobrou linearitu již od 0,05 ng/mL.
• Výtěžnost extrakce a přesnost: při automatizované ředicí variantě byly recovery hodnoty v rozmezí přibližně 88,0–100,5 % se zlepšenou reprodukovatelností (RSD ≤ 5,7 %). Pro manuální ředění byly recoveries většinou 80,8–94,6 % (BPA se zlepšilo z 80,8 % na 92,6 % po interní korekci).
• Problém s TBBPA: TBBPA vykazoval nízké recoveries (<60 %) při použití ultrapure vody pro extrakci. Použití 30 % ACN jako extrakčního ředidla výrazně zlepšilo extrakční výtěžnost TBBPA, protože tato sloučenina je více hydrofobní a vyžaduje organické složení pro efektivní desorpci z PP matrix.
• Citlivost v kontextu spikovaných vzorků: metoda umožnila kvantifikaci sedmi bisfenolů od hladiny spikování 1,0 µg/kg; TBBPA byl kvantifikovatelný od 10 µg/kg s použitím optimalizovaného 30 % ACN extraktu.
• Automatizace: autosampler s automatickým ředěním a přídavkem IS významně zjednodušuje přípravu standardních řad, snižuje pracovní zatížení, spotřebu rozpouštědel a zvyšuje reprodukovatelnost.

Přínosy a praktické využití metody

• Metoda poskytuje rychlou, citlivou a selektivní platformu pro monitorování migrace bisfenolů z PP potravinářských nádob v režimu rutinního dohledu a kontroly kvality.
• Krátký analytický čas (<6 min) a možnost automatizovaného předzpracování výrazně zvyšují laboratorní kapacitu a efektivitu.
• Uplatnění interního standardu (BPA‑D16) zlepšuje korekci matrix efektů zejména pro BPA a podobné látky.
• Metoda je kompatibilní s regulačními požadavky pro screening a kvantifikaci v rozsahu relevantním pro současné limity a doporučení.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Optimalizace extrakce pro velmi hydrofobní bisfenoly a halogenované deriváty (např. TBBPA) — např. použití vyšších podílů organických rozpouštědel, alternativních extrakčních technik (microwave‑assisted extraction, ASE) nebo selektivních sorpčních sorbentů.
• Rozšíření panelu analyzovaných látek o nově vznikající bisfenolové analogy a jejich metabolity, včetně nekontrolovaného cílení (non‑target screening) pomocí high‑resolution MS.
• Další automatizace a miniaturizace předúprav (online SPE, automatické ředění a příprava vzorků) pro úsporu rozpouštědel a zvýšení throughputu.
• Integrace výsledků do regulačních a sledovacích programů pro rychlou identifikaci rizikových materiálů a podpora rozhodování v oblasti bezpečnosti potravin.
• Vývoj „zelenějších“ extrakčních protokolů s menší spotřebou organických látek a sníženým environmentálním dopadem.

Závěr

Vyvinutá LC–MS/MS metoda umožňuje spolehlivou simultánní analýzu osmi bisfenolů v PP potravinářských kontejnerech s dobrou linearitou, opakovatelností a krátkým časem analýzy. Automatizovaná varianta předúpravy zvyšuje reprodukovatelnost a efektivitu laboratorního provozu. Největší omezení spočívá v extrakční účinnosti pro vysoce hydrofobní sloučeniny (TBBPA), kterou lze řešit úpravou ředicí matice (např. 30 % ACN). Metoda je vhodná pro rutinní dohled nad migrací bisfenolů a pro podporu regulačních a bezpečnostních posouzení.

Reference

1. European Commission (2024). Regulation (EU) 2024/3190.
2. European Commission (2025). Official Journal C_2025/0721.