Analysis of Bisphenol A in PET Granules Using the Agilent 8890/5977C GC/MS System

Význam tématu

Monitorování bisfenolu A (BPA) v recyklovaném polyethylentereftalátu (rPET) má přímý dopad na bezpečnost potravin a compliance výrobců obalových materiálů. BPA patří mezi potenciálně migrující kontaminanty, jejichž přítomnost může ovlivnit jak chemické a senzorické vlastnosti recyklovaných granulí, tak zdraví spotřebitelů. V souvislosti s novými regulacemi (např. FSSAI 2025) je nezbytné mít robustní analytické postupy schopné spolehlivě identifikovat a kvantifikovat BPA v hladinách relevantních pro posuzování shody rPET pro styk s potravinami.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem práce bylo ověřit použitelnost a výkonnost metody založené na plynové chromatografii spojené s hmotnostní spektrometrií (GC/MS) pro stanovení BPA v PET granulích. Konkrétně autoři demonstrovali extrakci z pevné matrice, derivatizaci BPA na trimethylsilylový (TMS) derivát a následnou analýzu pomocí přístrojového uspořádání Agilent 8890 GC / 5977C MS. Parametry metody zahrnovaly rozsah kalibrace, opakovatelnost a návratnost po spike testu.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda spočívá v těchto krocích:

• Vzorek: cca 200 mg jemně mletých PET granulí.
• Extrahování: 5 mL THF, vortex 2 min, ultrazvuk při 60 °C po dobu 2 h; následné přidání 5 mL n‑hexanu a promíchání.
• Filtrace: 0,2 µm stříkačkový filtr; zfiltrát se použil dále.
• Derivatizace: 1 mL extraktu + 100 µL BSTFA; inkubace při 70 °C po 1 h ke vzniku TMS‑derivátu BPA.
• Kalibrace: příprava standardů v rozpouštědlech s konečným rozsahem 10–500 ng/mL (nejvyšší bod 500 ng/mL). Kalibrace byla prováděna v n‑hexanu nebo ve výtažku blank matice pro matrix‑matched standardy.

Použitá instrumentace:

• GC: Agilent 8890
• MS: Agilent 5977C single quadrupole
• Kolona: HP‑5ms, 30 m × 250 µm, 0.25 µm
• Injektor: 250 °C, objem 1 µL, split 10:1
• Proud nosného plynu: helium, konstantní 1.2 mL/min
• Program pece: 90 °C (2 min) → 15 °C/min → 300 °C (12 min)
• MS: inertplus/extractor ion source; ion source 250 °C; quadrupole 150 °C; režim akvizice SIM/scan; SIM ionty 357, 372, 358, 73 m/z; scan 45–450 m/z

Hlavní výsledky a diskuse

Hlavní výstupy metody a jejich interpretace:

• Citlivost a kvantifikace: V pracovním uspořádání metody byl stanoven kalibrační rozsah 10–500 ng/mL. Na bázi hmotnostního obsahu vzorku byla deklarovaná mez kvantifikace (LOQ) 500 ng/g pro PET granule.
• Opakovatelnost: Šest po sobě jdoucích opakování standardu 100 ng/mL vykázalo relativní standardní odchylku (%RSD) 1.933 %, což ukazuje vysokou přesnost instrumentální části metody.
• Návratnost: Spike test PET vzorku na úroveň 500 ng/g vedl k naměřené hodnotě odpovídající ~506.7 ng/g (vyjadřeno jako výsledná koncentrace v extraktu), což dává návratnost 101.4 % — vynikající výsledek potvrzující účinnost extrakce a derivatizace při této úrovni.
• Identifikace: Retenční čas derivatizovaného BPA ~13.49 min; shoda se spektrem v NIST knihovně (match score 88.4) podpořila identifikaci. SIM ionty (dominantně 357 m/z) byly použity jako kvantifikační ionty s doplňujícími kvalifikátory.
• Matice: Blank PET vzorek neměl detekovatelný signál BPA; spiked vzorek jasně vykázal píky odpovídající derivatizovanému BPA.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda je vhodná pro rutinní kontrolu BPA v PET granulích v rámci interní kvality, ověřování decontaminačních procesů recyklace a pro plnění regulatorních požadavků týkajících se migrace kontaminantů do potravin. Hlavní přínosy:

• Prokazatelná opakovatelnost a dobrá návratnost při testovací úrovni 500 ng/g.
• Relativně jednoduchá a dobře ověřitelná pracovní postupnost: mechanická homogenizace, organická extrakce, derivatizace BSTFA a standardní GC/MS analýza.
• Použití SIM zvyšuje selektivitu a citlivost při kvantifikaci v komplexní matici.

Budoucí trendy a možnosti využití

Možnosti dalšího vývoje a aplikace metody zahrnují:

• Zvýšení citlivosti: použití tandemového MS (GC‑MS/MS) nebo vysoce‑rozlišovací MS pro snížení LOQ pod úroveň 500 ng/g a lepší selektivitu v náročných matricích.
• Automatizace přípravy vzorků: solid‑phase nebo automatizované extrakční postupy ke zvýšení reproducibility a průchodnosti laboratoře.
• Green chemistry přístup: optimalizace solventů a snížení objemů organických rozpouštědel.
• Rozšíření na nespecifické screeningy: nontargetované analýzy pro identifikaci dalších potenciálních migrantů v rPET.
• Standardizace a validace: komplexní validační studie (specifičnost, LOQ/LOD, přesnost, odtěžení matice, mezilaboratorní porovnání) pro použití v regulatorních testech.

Závěr

Prezentovaná metoda GC/MS s derivatizací BSTFA byla úspěšně použita k identifikaci a kvantifikaci BPA v PET granulích. Metoda poskytla spolehlivou opakovatelnost (%RSD ~1.9 %) a velmi dobrou návratnost při testovací úrovni 500 ng/g. Pro rutinní testování rPET pro kontakt s potravinami je postup použitelný, avšak pro dosažení nižších LOQ nebo pro komplexnější screening by bylo vhodné zvažovat pokročilejší MS techniky a rozšířenou validaci.

Reference

1. Zhang Y., Tan L. P. Analysis of Aldehydes, Benzene, and Limonene in Recycled Polyethylene Terephthalate Using Headspace GC/MS. Agilent Technologies application note, publication number 5994‑8063EN, 2024.
2. Food Safety and Standards Authority of India. Guidelines for Acceptance of Recycled Polyethylene Terephthalate (PET) as Food Contact Material (FCM‑rPET). Ministry of Health and Family Welfare, 23 May 2025.