Bestimmung von Bisphenol A in Trinkwasser
Craig Aurand
Reporter US, Volume 30.1
Einleitung
Der in Lebensmitteln und Getränken festgestellte Gehalt an Bisphenol A (BPA) hat in den letzten Jahren die Aufmerksamkeit der Medien auf sich gezogen. Dieses Interesse bezieht sich insbesondere auf zwei Behälterarten:
- Wiederverwendbare, starre Behälter aus Polycarbonat-Kunststoff, der häufig für Wasserflaschen, Babyflaschen, Plastikbecher, Ballonflaschen und Lagerbehälter verwendet wird
- Metalldosen mit einer inneren Lackbeschichtung auf Epoxidbasis, durch die verhindert wird, dass die Lebensmittel oder Getränke direkt mit dem Metall in Berührung kommen
BPA ist eine der Chemikalien, die zur Herstellung von Polycarbonatkunststoffen und Lacken auf Epoxidharzbasis verwendet werden. Im Verlauf der Forschung wurde herausgefunden, dass geringe Mengen BPA in die in diesen Behältern enthaltenen Lebensmittel und Getränke übergehen können. Darüber hinaus erhöht sich die Übertragung von BPA aus der Behälterbeschichtung auf den Inhalt, wenn die Behälter höheren Temperaturen ausgesetzt sind, z. B. wenn Babyflaschen erhitzt und Metalldosen befüllt werden, während die Lebensmittel oder Getränke noch heiß sind.1-3
Versuch
Der Schwerpunkt der hier vorgestellten Arbeit lag auf der Demonstration der Extraktion und der Analyse von BPA aus Trinkwasser. Eine Probe wurde vor der Extraktion bis zu einer Konzentration von 200 ng/ml mit BPA dotiert. Die Probenverarbeitung mittels Festphasenextraktion (SPE) wurde ausgewählt, um die Fähigkeit dieses Verfahrens zu demonstrieren, sowohl Extraktions- als auch Konzentrationsaufgaben zu erfüllen. Es wurde Supelclean™ ENVI™- 18 SPE-Material in Glasröhrchen mit PTFE-Fritten verwendet. Durch die verwendeten Materialien wird die Möglichkeit ausgeschlossen, dass Verbindungen (wie Phthalate) eingebracht werden, die durch Lösungsmittel aus anderen Materialien (z. B. Polypropylenröhrchen mit Polyethylenfritten) herausgelöst werden können.
Abbildung 1.Struktur von Bisphenol A
Die Struktur von Bisphenol A ist in Abbildung 1 dargestellt. Die GC ist vielleicht ein empfindlicheres Verfahren für diesen Analyten, erfordert aber, dass BPA vor der Analyse derivatisiert wird. Neben der Verlängerung des Probenverarbeitungsprozesses um mehrere Schritte können bei den Derivatisierungsschritten Artefakte auftreten. Daher wurde für diese Arbeit die HPLC als Analyseverfahren gewählt, um so Interferenzen zu minimieren. Es wurde eine Ascentis® Express C18-Säule eingesetzt, um eine hohe Geschwindigkeit bei der HPLC-Analyse zu erzielen. Das für diese Arbeit verwendete System war mit zwei in Reihe geschalteten Detektoren ausgestattet, einem Ultraviolett- (UV) und einem Fluoreszenzdetektor (FL). Das System wurde mit mehreren Standards kalibriert, für jeden Detektor wurde ein Reaktionsfaktor für BPA ermittelt. Auf diese Weise konnten die Wiederfindungsdaten der dotierten Probe berechnet werden.
In Abbildung 2 sind die Chromatogramme des 1-µg/ml-Kalibrierstandards dargestellt. Die Chromatogramme der dotierten Probe sind in Abbildung 3 dargestellt. Diese Abbildung enthält darüber hinaus eine vollständige Beschreibung der Probenvorbereitungsschritte.
Abbildung 2.UV- und FL-Kurven von Bisphenol A bei 1 µm/ml
HPLC-Bedingungen
Säule: Ascentis Express C18, 10 cm x 2,1 mm ID, 2,7 µm (Produkt-Nr. 53823-U); Mobile Phase: Wasser:Acetonitril (60:40); Fließrate: 0,4 ml/min; Druck: 3268 psi (225 bar); Säulentemp.: 35 °C; Detektor: UV (230 nm); FL (Ex 225 nm, Em 310 nm); Injektion: 1 µl; Probe: Bisphenol A bei 1 µg/ml in Acetonitril
Abbildung 3.UV- und FL-Marker von Trinkwasser, das mit Bisphenol A dotiert wurde
HPLC-Bedingungen
Probe/Matrix: Trinkwasser, dotiert mit Bisphenol A auf einen Gehalt von 0,2 µg/ml;
SPE-Röhrchen: Supelclean ENVI-18, 500 mg, 6-ml-Glasröhrchen, PTFE-Fritte (Produkt-Nr. 54331-U);
Konditionierung: 1 ml Ameisensäure 1 % in Acetonitril, 1 ml VE-Wasser; Probenaddition: 5 ml dotiertes Wasser; Probenelution: 2 ml Ameisensäure 1 % in Acetonitril-Eluat; Nachbehandlung: 1 mL verdampft, dann auf 0,5 ml mit Acetonitril rekonstituiert
Die Bedingungen (außer für die Probe) und Peak-IDs sind die gleichen wie in Abbildung 2.
Ergebnisse und Diskussion
Mit dem FL-Detektor wurde ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis erzielt. Bemerkenswert sind auch die etwas längere Retentionszeit und die breitere Peakform, die in den FL-Chromatogrammen zu beobachten sind. Diese werden durch das zusätzliche Systemvolumen verursacht, das entsteht, wenn die Probe die UV-Küvette passiert, sowie durch die Schläuche, welche die Detektoren verbinden. Die Entfernung der UV-Komponente und die Verkürzung der Verbindungsschläuche zwischen der Säule und dem FL-Detektor würden diese Phänomene beseitigen.
Wie in Abbildung 3 dargestellt, wurde eine schnelle Analyse erzielt, bei welcher der Analyt frei von Interferenzen ist. Das Verfahren führt zu einem berechneten BPA-Gehalt von 1 µg/ml im finalen dotierten Probenextrakt. Dies entspricht einer 5-fachen Konzentration (0,2 µg/ml in der dotierten Probe wurden im Extrakt auf 1 µg/ml aufkonzentriert). Unter Verwendung des für den FL-Detektor erstellten Kalibrierungsfaktors wurde eine Wiederfindung von 88 % berechnet.
Schlussfolgerung
Für die Bestimmung von BPA in Trinkwasser wurde ein umfassendes Probenvorbereitungs- und Analyseverfahren entwickelt. In diesem Schnellverfahren wurden Materialien und Techniken eingesetzt, die zum Teil aufgrund ihrer Schnelligkeit ausgewählt wurden bzw. alternativ nicht zu unerwünschten Artefakten führen. Durch die Verwendung von SPE konnte BPA extrahiert und aufkonzentriert werden, was zu einer höheren Sensitivität der Methode im Vergleich zu einfachen Headspace- oder Direktinjektionsmethoden führen kann.
Literatur
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