饮用水、空气及食品中BPA异构体组成比例检测方法

本发明属于bpa异构体检测，尤其涉及一种分析饮用水、空气及食品中bpa异构体组成比例的快速检测方法及系统。

背景技术：

1、双酚a(bpa；2,2-双(4,4’-羟基苯基)丙烷)是目前世界上生产和使用最广泛的人工合成化合物之一，全球每年生产超过360万吨的bpa。bpa主要被用于生产聚碳酸酯塑料和环氧树脂。在工业中，bpa主要通过苯酚与丙酮的缩聚反应合成，由强酸和离子交换树脂催化。由于反应活性高，该过程同时产生了30多种副产物，其中o,p’-bpa(2-[1-(4-羟基苯基)-1-甲基乙基]苯酚)是主要的副产物。同时，o,p’-bpa也是bpa的一种异构体。bpa化学粗产品中仅含有41％的bpa，但有36％的o,p’-bpa，以及一些未知副产物。通常，这些副产物将通过蒸馏和结晶过程去除，但用于生产消费品的商品化bpa中仍含有约15％的杂质，其中主要是o,p’-bpa。

2、由于在工业和日常用品中的广泛使用，bpa已被检测到存在于各种日常塑料制品、环境介质、甚至人体血液中。人体暴露于bpa是普遍存在的，而饮食、空气、食品是人体摄入bpa的主要来源和途径。此外，bpa也被证明是一种类雌激素化合物，导致生殖发育异常和乳腺癌等的发病率在啮齿动物模型中显著增加。人体暴露于bpa与许多慢性疾病的发展都有一定关联。从化学结构推断，o,p’-bpa与bpa可能在人体内产生类似的毒性效应。为了更准确地评估人体暴露于bpa的风险，有必要准确地表征bpa及其异构体的人体暴露特征。然而，目前还缺乏在人体暴露相关环境样本中o,p’-bpa和bpa异构体组成比例的检测方法。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种分析饮用水、空气及食品中bpa异构体组成比例的快速检测方法。

2、本发明是这样实现的，一种分析饮用水、空气及食品中bpa异构体组成比例的快速检测方法包括：

3、步骤一，采集不同人群居住环境中的饮用水、室内外空气、饮食、塑料日常用品、热敏纸类产品样本；

4、步骤二，分别测定其中bpa、o,p’-bpa、及其它潜在异构体的浓度，计算bpa的异构体组成比例，确定其在人体可接触到的环境介质中的赋存特征和污染水平；

5、步骤三，根据人体暴露模型和暴露参数，推算出bpa及其异构体的人体暴露来源，以及不同暴露途径的暴露贡献量。

6、进一步，所述暴露参数包括呼吸速率、接触时长、摄入量。

7、进一步，所述饮用水前处理方法：

8、在采集的自来水1000ml中，加入内标13c12-bpa5.0 ng并混合均匀；

9、将自来水过oasia hlb固相萃取小柱；

10、过柱过程中靠重力作用使自来水样本从柱中自然滴下，自来水样本的过柱速度控制在2-3滴/秒；

11、oasia hlb固相萃取小柱使用前先用10ml甲醇和10ml水顺序活化；

12、上样完成后，使用5ml甲醇/水溶液淋洗固相萃取小柱以去除杂质，然后使用真空泵将oasia hlb柱中的剩余液体抽干；用6ml的甲醇含0.1％氨水；

13、将目标分析物从固相萃取小柱中洗脱出来；淋洗液用高纯氮吹近干，再用0.5ml甲醇复溶，将复溶液转移至15ml的pp材质离心管中，在10000rpm下高速离心20min后取上清液200μl转移到进样小瓶中待高效液相色谱-串联质谱(hplc-ms/ms)分析。

14、进一步，所述oasia hlb固相萃取小柱：500mg，6cc，waters，usa。

15、进一步，所述甲醇/水为：20：80体积比。

16、进一步，所述室内外空气的前处理方法：

17、将采集到的室内空气灰尘样本在-50℃下冷冻干燥48h；

18、然后取干燥的空气灰尘样本2.0g加入2.0ng内标13c12-bpa，混匀后直接加入6ml甲醇进行萃取，摇晃均匀后放置在振荡器中以200rpm速度摇匀30min，随后超声处理20min；

19、将混合液4000rpm高速离心10min后的上清液转移到干净离心管中；剩余的灰尘颗粒沉淀物再用相同方法萃取一次；

20、最后，将2次萃取的上清液合并后高纯氮吹至1.0ml，过envi-carb石墨烯柱进一步净化；envi-carb小柱使用前均先用6ml乙腈和6ml甲醇进行活化；将萃取液用高纯氮气吹干，并用甲醇定容至50μl，然后转移到进样小瓶中待测。

21、本发明的另一目的在于提供一种分析饮用水、空气及食品中bpa异构体组成比例的快速检测系统包括：

22、采集模块，用于采集不同人群居住环境中的饮用水、室内外空气、饮食、塑料日常用品、热敏纸类产品样本；

23、测定模块，用于分别测定其中bpa、o,p’-bpa、及其它潜在异构体的浓度，计算bpa的异构体组成比例，确定其在人体可接触到的环境介质中的赋存特征和污染水平；

24、推算模块，用于根据人体暴露模型和暴露参数，推算出bpa及其异构体的人体暴露来源，以及不同暴露途径的暴露贡献量。

25、本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述分析饮用水、空气及食品中bpa异构体组成比例的快速检测方法的步骤。

26、本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述分析饮用水、空气及食品中bpa异构体组成比例的快速检测方法的步骤。

27、本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述分析饮用水、空气及食品中bpa异构体组成比例的快速检测系统。

28、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：

29、第一、本发明能探明真实的人体bpa异构体暴露特征，选择城区和主要郊区为采样点，采集不同人群居住环境中的饮用水、室内外空气、饮食、塑料日常用品、热敏纸类产品等样本，分别测定其中bpa、o,p’-bpa、及其它潜在异构体的浓度，计算bpa的异构体组成比例，确定其在人体可接触到的环境介质中的赋存特征和污染水平；根据人体暴露模型和暴露参数(呼吸速率、接触时长、摄入量等)，推算出bpa及其异构体的人体暴露来源，以及不同暴露途径的暴露贡献量。

30、第二，本发明解决的技术问题：

31、1)多源异构体分析：传统的bpa分析方法往往仅关注总bpa含量，而忽视了bpa的不同异构体在环境和生物体中的分布和行为差异。本发明通过分析bpa及其不同异构体的组成比例，提供了更全面的数据，有助于深入理解各种环境介质中bpa及其异构体的赋存状态和人体暴露风险。

32、2)样本预处理的复杂性和效率：现有技术中的样本预处理过程复杂且耗时，特别是在处理低浓度和复杂基质的样本时效率较低。本发明采用了优化的固相萃取方法和先进的前处理技术，大大提高了样本处理的效率和目标物质的回收率。

33、3)环境暴露评估的精确性：以往的研究往往忽视了从不同环境介质到人体的综合暴露评估，导致对bpa及其异构体健康风险的评估不够全面。本发明不仅测定了各环境介质中的bpa异构体浓度，还结合人体暴露模型和参数，计算了不同途径的暴露贡献，从而提供了更为精确的健康风险评估。

34、获得的显著技术进步：

35、1)快速准确的检测方法：通过改进的固相萃取技术和高效液相色谱-串联质谱(hplc-ms/ms)分析，本发明实现了对bpa及其异构体在复杂环境样本中的快速、准确检测。特别是使用内标法和高纯氮气吹扫技术，确保了分析结果的高重现性和低检出限。

36、2)环境介质和人体暴露源的全面评估：本发明不仅关注单一环境介质中bpa的含量，还系统评估了饮用水、室内外空气和食品中bpa异构体的组成比例，并通过人体暴露模型推算了不同暴露途径的贡献。这一综合评估方法为环境监管和公共健康提供了有力的科学支持。

37、3)环境与健康风险管理的应用：通过确定bpa及其异构体在不同环境介质中的赋存特征和人体暴露来源，本发明为制定更有效的环境监控和健康风险管理策略提供了依据和一种实用的工具，用于评估和控制bpa及其异构体的环境和健康影响。

38、第三，作为本发明的权利要求的创造性辅助证据，还体现在以下几个重要方面：

39、(1)本发明的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：

40、这项技术方案的转化有望为环境监测、健康风险评估领域带来一定的商业价值和社会影响，同时也为创新企业带来可观的商业机会。

41、1.该技术提供了对bpa暴露风险的全面评估，有望吸引健康和风险评估机构的关注。利用该技术为其客户提供更准确的健康风险评估服务，例如医疗保健机构、公共卫生部门等。

42、2.该技术提供了一种快速、准确、全面的方法来检测环境中的bpa及其异构体，为环境监测提供了一种高效的工具。由于该技术能够分析bpa的不同异构体在环境中的分布和行为差异，这将使得该技术在市场上具有差异化优势。这意味着在涉及bpa监测和评估的领域，如环境监测机构、政府部门、食品安全、环境保护等，该技术成为首选工具。

43、3.企业可以通过授权、转让或许可该技术来获得收益，也可以利用专利技术来建立自己的竞争优势。

44、(2)本发明的技术方案填补了国内外业内技术空白：

45、1.异构体分析方法的缺失：传统的bpa分析方法通常只关注总bpa含量，而对其不同异构体在环境和生物体中的分布和行为缺乏深入研究。该发明提出了一种分析bpa及其不同异构体组成比例的方法，弥补了这一技术空白，使得研究人员能够更全面地了解bpa在不同介质中的环境行为及其对人体暴露的风险。

46、2.综合评估方法的缺失：以往的研究往往忽视了从不同环境介质到人体的综合暴露评估，导致对bpa及其异构体健康风险评估不够全面。该发明不仅测定了各环境介质中的bpa异构体浓度，还结合人体暴露模型和参数，计算了不同途径的暴露贡献，填补了这一综合评估方法的技术空白。

47、(3)本发明的技术方案克服了技术偏见：

48、这个发明的技术方案克服了一些技术偏见。在传统的bpa分析方法中，往往只关注总bpa含量，而忽视了bpa的不同异构体在环境和生物体中的分布和行为差异。这种偏见导致了对bpa的真实情况缺乏全面的理解，从而影响了对bpa暴露风险的评估和管理。

49、该发明通过引入对bpa及其不同异构体组成比例的分析，克服了这种技术偏见。通过对bpa异构体的具体分析，可以更全面地了解bpa异构体在环境介质中的行为，以及其对人体暴露的风险。这种方法使得评估更为准确，更有针对性，有助于制定更有效的环境监管和健康风险管理策略，从而克服了以往仅关注bpa含量的技术偏见。