Bisphenol A kann durch den Einsatz in Kunststoffen auch einen Eintrag in Lebensmittel finden. Vor allem Babyflaschen standen durch die hormonähnliche Wirkung der Bisphenole oft im Fokus der Öffentlichkeit. Die Hochleistungsflüssigchromatographie mit Fluoreszenzdetektion ist dabei eine schnelle und hochempfindliche Methode, um die Einhaltung geltender behördlicher Grenzwerte zu überwachen.

Bisphenol A (BPA) und Bisphenol F (BPF) sind wichtige Ausgangsverbindungen für die Herstellung von Polycarbonat-Kunststoffen und Epoxidharzen. Auch ihre Derivate, die Diglycidylester wie BADGE und BFDGE (Abb. 2), können in Kunststoffen vorhanden sein. Durch ihre vielseitige Einsatzmöglichkeit haben bisphenolhaltige Kunststoffe in alle Bereiche des täglichen Lebens Einzug gefunden: von den Aufbewahrungsbehältern für Lebensmittel bis hin zu Babyflaschen und -spielzeug. Aus all diesen Kunststoffen können die Bisphenole und ihre Derivate austreten und in die Lebensmittel übergehen, mit denen sie in Kontakt kommen.

Behördliche Vorgaben und Grenzwerte

Gerade Bisphenol A kommt durch seine hormonähnliche Wirkung dabei immer wieder eine besondere Aufmerksamkeit zu. BPA hat einen östrogenähnlichen Effekt und stört somit den natürlichen Hormonspiegel. Das kann bei Erwachsenen zu verminderter Fruchtbarkeit und bei Babys und Kleinkindern zu Entwicklungsstörungen führen. Auch wenn die Freisetzung aus Plastik nur gering ist, hat die amerikanische Behörde für Lebensmittel- und Arzneimittelsicherheit bereits 2009 untersagt, Bisphenol A in Babyflaschen zu verwenden, und die EU listete seit 2005 Grenzwerte für die Migration von Bisphenolen aus Kunststoffen, die mit Lebensmitteln in Kontakt kommen.

Im Februar 2016 wurde in der europäischen Union eine Neubewertung der Gefährlichkeit von Bisphenol A vorgenommen. Der REACh-Ausschuss stuft die Verbindung seit dem 1. März 2018 als reproduktionstoxischen und endokrin schädlichen Stoff der Kategorie 1B ein. Damit gilt BPA als besonders besorgniserregend und wird nach Artikel 57(a) auf die Kandidatenliste für eine mögliche Zulassungspflicht aufgenommen. Auch die Verwendung außerhalb von Kunststoffen, die mit Lebensmitteln in Kontakt kommen, wird somit limitiert – ab 2020 ist es bspw. untersagt, BPA in Thermopapieren für Faxgeräte und Kassenbons einzusetzen.

Reglementierungen erfordern hochempfindliche Messmethoden

Durch die strengeren Reglementierungen steigt auch die Nachfrage nach hochempfindlichen Messmethoden für die Bestimmung von Bisphenol A und dessen Derivaten. Durch die fluoro­phoren Eigenschaften des BPA kommt hierbei oft eine Kombination aus HPLC und Fluoreszenz­detektion zum Einsatz.

Im vorliegenden Beispiel wurden 13 Bisphenole auf einer Shimpack HR-ODS Säule mit einem Gradienten aus Wasser und Acetonitril getrennt. Die genauen analytischen Bedingungen sind in Tabelle 1 dargestellt. Für die verwendeten Standardlösungen wurden die in Abb. 2 gezeigten Verbindungen in einem Acetonitril-Wasser-Gemisch (70:30) gelöst und eine Kalibration von 5 µg/l – 2000 µg/l vorbereitet. Zusätzlich wurden zwei Milchproben, die von einem unabhängigen Labor mit bekannten Standardkonzentrationen (100 µg/l und 1.000 µg/l) versetzt wurden, unter den gleichen Bedingungen analysiert.

Kürzere Laufzeit und höhere Empfindlichkeit durch UHPLC-Säule

Typische Referenzmethoden in der HPLC haben oft lange Laufzeiten von 95 min, um eine gute Trennung der verschiedenen Bisphenole zu erreichen. Abb. 3 zeigt die erfolgreiche Trennung der 13 Bisphenole in 35 min. Selbst die Trennung des kritischen Peakpaar BADGE-H2O und BADGE-H2O-HCl konnte durch die Verwendung der UHPLC-Säule mit 3 µm Partikelgröße erfolgreich innerhalb dieser kurzen Laufzeit erzielt werden.

Für die Bestimmung der Linearität wurden 12 Kalibratoren im Bereich von 5 µg/l bis 2.000 µg/l für jede Verbindung verwendet. Dabei konnte für alle 13 Bisphenole eine exzellente Linearität mit einem Bestimmtheitsmaß R2 größer 0,999 gefunden werden.

Weitere Evaluierung

Um die Methode weiter zu evaluieren wurden nachfolgend Wiederholbarkeitstests durchgeführt und die Nachweis- und Quantifizierungsgrenzen bestimmt. Sechs aufeinanderfolgende Analysen des Standards mit der geringsten Konzentration ergaben dabei eine Standardabweichung von 2,3 % RSD. Die Nachweisgrenzen lagen zwischen 0,4 und 1,6 µg/l, die Bestimmungsgrenzen dementsprechend zwischen 1,5 µg/l und 4,7 µg/l. Abschließend wurde die Methode durch die Analyse der mit Standards versetzten Milchprobe verifiziert, um Matrixeffekte auf die Trennleistung auszuschließen. Das Chromatogramm einer mit 100 µg/l Standards versetzten Milchlösung ist in Abb. 4 dargestellt.

Zusammenfassung

Die vorgestellte Methode ermöglicht in Milchproben eine schnelle und empfindliche HPLC-Fluoreszenz-Bestimmung von 13 Bisphenolen, einschließlich der potenziell gefährlichsten Verbindungen Bisphenol A und F sowie deren Derivaten.