双酚A (bisphenol A）即4,4'-羟基二苯基丙烷，简称BPA，其化学结构及理化性质如图3-1、表3-2所示。Dianin于1891年首次报道了双酚A。1905年Zincke用苯酚和丙酮合成出了双酚A。在过去三十年，双酚A的使用量呈指数性增长。2015年，仅我国的双酚A的消费量就达到130万吨，图3-2为我国近年来双酚A的需求量。双酚A最大的用途是作为单体制备聚碳酸酯(PC）及环氧树脂，也有用作一些高分子材料的添加剂来提高材料的耐久性。

聚碳酸酯具有质轻、抗冲击和透明性好、热稳定性好等优点，广泛用于制造奶瓶、饭盒及饮料、桶装水的包装材料，在一些领域PC瓶已经取代了玻璃瓶。聚碳酸酯包装材料中会残留少量的未反应单体，同时在包装材料与包装内容物接触过程中也会产生双酚A，会迁移到食品中，影响食品安全。金属材质的包装材料由于耐腐蚀性差，一般需在金属包装材料的内表面涂覆一层有机保护层，通常是使用环氧树脂，残留的双酚A及双酚A衍生物会迁移到食品中去。以双酚A为原料或添加剂合成的高分子材料还用于制造玩具、输水管、医疗器材等物品，这些物品在使用过程中双酚A会释放出来，迁移到食品、水、空气、土壤中，而由于双酚A是一种烷基酚类环境激素，长期的摄入和接触会对身体造成不利影响。

图 3-1 双酚A的化学结构

图3-2我国双酚A的需求量（数据来源智研数据中心）

表3-2双酚A的理化性质

(1)双酚A的危害

双酚A是一种烷基酚类环境雌激素，长期的双酚A暴露会干扰人体内分泌及代谢活动，从而导致代谢紊乱，对生殖系统造成危害，对婴儿行为发育、免疫也会有很大的影响。同时，心血管疾病、糖尿病、肥胖症以及一些癌症也被认为与双酚A有关。目前，中国、美国、欧盟、日本、加拿大等主要国家都已经禁止了双酚A用于婴儿奶瓶的生产。我国国家标准GB 9685-2008《食品容器、包装材料用添加剂使用卫生标准》规定，双酚A用于食品接触塑料、涂料、黏合剂时，其特定迁移量应不超过0.6mg/kg。

对生殖系统的影响：双酚A伤害生殖系统，造成不孕不育等的发生。双酚A的雌激素样活性和抗雄激素样作用，可以模拟或抑制内源性雌激素，拮抗内源性雌激素，干扰内源性激素与雌激素受体的代谢与合成，从而改变内分泌与生殖系统的正常功能，对生殖系统产生影响。动物实验研究表明，经口摄入双酚A会损害大鼠生殖系统，摄入的双酚A达到一定浓度会影响大鼠体重和睾丸重量，抑制相关酶的表达从而抑制睾丸产生睾酮。在人体内，双酚A会导致男性激素水平改变，精子质量下降，从而导致男性不育症的发生。

越来越多的研究表明，双酚A暴露与女性生殖系统畸形存在关联。如通过病例对照研究发现，女性的多囊卵巢综合征与血清中双酚A的含量呈正相关性。而且，在女性体外受精中，尿液中双酚A的含量越高，失败率越高。

对脑及行为发育影响：在人类和啮齿动物中，脑对环境雌激素的浓度非常敏感，在发育过程和整个生命过程中脑对雌激素的暴露也是相当敏感。双酚A作为一种典型的环境雌激素，在发育的围产期，可以通过调节轴突的发育、神经营养因子的表达和凋亡等来发挥作用，对脑发育也能产生影响。双酚A可以改变不同脑区雌激素受体的表达，并因此放大或干扰雌激素对脑发育的调节作用。许多脑区特别是与行为相关的如下丘脑、脑干蓝斑、皮层和海马等脑区的结构、递质系统等发育受双酚A的影响，干扰其发育的性别分化，并因此影响生殖行为、探究、焦虑和学习记忆等多种神经行为的性别分化。双酚A影响脑发育的细胞、脑区和时间特异性以及对脑发育过程影响的动态变化，使双酚A对脑发育的影响非常复杂。发育中的脑对双酚A非常敏感，低于环境排放安全标准剂量的双酚A已可以影响脑和行为的发育。双酚A可通过对母体接触对子代的行为发育造成一定的影响，如自发活动、探究、焦虑行为和被动回避等。大鼠围生期暴露于双酚A会导致其子代行为发育行为明显迟延。研究表明，妊娠期间双酚A暴露会影响子代行为及情绪调节脑区，尤其对女孩影响更加明显。雌激素不仅影响脑的发育，同时也参与成年脑的可塑性和认知功能。

对人体的其他不良影响：双酚A还被认为与糖尿病、肥胖症、心血管疾病以及癌症存在一定的联系。双酚A会影响葡萄糖代谢，是导致糖尿病的一个因素。双酚A能模拟雌激素的作用机制，影响胰岛B细胞及相关组织，导致受体效应、信号通路改变，造成血糖调节稳态破坏及胰岛素抵抗，促进糖尿病的发生和发展。啮齿类动物子宫双酚A暴露会导致体重增加。而对美国健康调查发现，成年人普通型肥胖和向心型肥胖与高剂量的双酚A暴露有关。流行病学调查显示，双酚A是诱发和促进心血管疾病的一项危险因素，其在人体尿液和血液中的含量和冠状动脉疾病之间存在一定的剂量一效应关系，与高血压也有一定的相关性。越来越多的实验表明，双酚A暴露与内分泌相关的癌症的发生存在联系，如乳腺癌、子宫癌、前列腺癌等。在老鼠妊娠期及哺乳期时使其暴露在双酚A中，会影响老鼠的乳腺发育，从而导致肿瘤的产生。

(2)食品包装材料中双酚A的迁移

食品包装材料向食品的迁移是指食品包装材料中的物质在使用过程中不断渗出，并且渗入或影响所接触的食品。迁移物从食品包装材料进入食品的过程可分为三个不同但内部相关的阶段：在聚合物中的扩散，在聚合物一食品界面上的溶解和在食品内的分散。

①迁移机理。双酚A从包装材料向食品中迁移包括聚合物残留的双酚A及包装材料降解的产生释放的双酚A向内容物的扩散迁移。

包装材料中残留的双酚A单体向内容物扩散是物理性迁移过程。在包装材料内部，双酚A的扩散是由包装材料聚合物的聚集状态决定的，主要是通过聚合物链段间的空隙来进行迁移。通常研究小分子的迁移只考虑其在分子链排列无规则、结构松散的非结晶区的扩散。但是当温度等外界条件发生变化，聚合物分子的链段形态、结晶区和非结晶区的聚集形态都会发生变化，对小分子的迁移也会有较大的影响。

而包装材料在清洗、消毒、与食品接触过程中会发生水解、胺解，释放出双酚A。Bile、等将塑料包装材料分别放入装有模拟物水、乙醇／水混合物、辛酸癸酸甘油酯的小瓶中，在65℃条件下密封放置10d。实验结果显示，在50％和95％的乙醇水溶液模拟物中，双酚A的含量远超PC包装材料初始残留的双酚A的量，这说明PC材料在此过程中发生了降解，释放出双酚A。

②影响迁移的因素，包括温度、食品模拟物、接触时间和重复使用。温度会影响双酚A向内容物的迁移。随着温度的升高，双酚A的迁移速率及迁移量都会增加。这是因为温度的上升会使得分子运动加快，迁移过程中的扩散系数增加，有利于双酚A分子的扩散。同时，较高的温度也会加速包装材料的降解，释放出更多的双酚A。Xia等研究双酚A从低密度聚乙烯膜向食品模拟物，研究发现温度、初始双酚A浓度、模拟物类型会显著影响双酚A迁移的扩散系数，其中温度对扩散系数的影响可以用阿伦尼乌斯方程来描述。而且除了温度与模拟物间的相互作用对扩散系数的影响显著外，其他因素之间的相互作用对双酚A的扩散系数影响不明显。

食品模拟物是指能够模拟食品在真实条件下与包装制品在接触过程中所表现的迁移特性的物质，可以是一种溶剂也可以是几种溶剂的混合物。欧盟将食品模拟物分为四种：纯水用来模拟pH>4.5的水性食品；3％的乙酸溶液用来模拟pH镇4.5的水性食品；10％的乙醇溶液用来模拟酒精类食品（当食品的酒精含量超过10％，则需调整乙醇溶液的浓度）；精炼橄榄油或其他油脂用来模拟迁移物在油脂类食品的迁移状况。研究发现，PC材质及涂有环氧树脂的食品包装材料在四类模拟物中，双酚A的迁移量都在酒精类食品模拟物（10％乙醇水溶液）中出现最大值，这可能是因为双酚A可溶于酒精。Kang等研究发现，当内容物中含有氯化钠、植物油或葡萄糖时，双酚A的迁移量会极大增加。

一般来说，在一定时间范围内双酚A的迁移量随包装材料与内容物接触时间延长而增加。长期与包装内容物接触会使得包装材料中的单体逐步释放出来，而且接触时间越长，聚合物表面产生的双酚A越多。Cao等对加拿大市售的PC材质的奶瓶及可重复使用的水瓶在70℃的使用条件下双酚A的迁移进行了研究，发现迁移量随着时间的增加而增加，并可以用二次方程表示。姚卫蓉等的研究发现，随着存放时间的延长，PC桶装水及罐装饮料中的双酚A含量都会有增加。

很大一部分的聚碳酸材料容器会重复使用，如婴儿奶瓶、水桶及厨房用具等。多次重复使用会使得容器老化，聚碳酸酯材料降解释放双酚A，从而对双酚A的迁移造成影响。Nam等研究了PC婴儿奶瓶重复使用过程中的双酚A迁移。研究发现，在各个使用温度条件下，使用六个月后的奶瓶双酚A迁移量相较于新买的奶瓶的迁移量增加非常大。

(3)双酚A的检测方法

随着社会各界对食品安全越来越关注，对食品中的危害物进行快速有效的检测至关重要。对双酚A的检测目前有色谱法、免疫分析法、光谱分析法、传感器分析法等。

①色谱法。色谱法是目前测定双酚A最常用的方法，包括气相色谱法和液相色谱法，其主要是通过色谱分离出双酚A或其衍生物，再通过检测器对其进行定性定量分析检测，或与其他仪器联用，如质谱。

气相色谱法（GC）具有灵敏度高、效能高、分析速度快等优点，常与质谱(MS)联用。但是由于双酚A的沸点较高，挥发性差，用气相色谱法分析双酚A前需将其进行衍生化处理，常用衍生方法有苄基化反应和硅烷化反应等。Imanaka等用GC-MS检测罐装食品及蔬菜中双酚A的含量，其中双酚A是用七氟丁酸酐进行衍生化，双酚A的检测限为1ng/g。

液相色谱法可以用于分析高沸点的有机化合物，因而分析双酚A不需要进行衍生化处理，相较于气相色谱法更为简便，可以与质谱联用，是目前检测食品中双酚A迁移最常用的方法，我国一些国家标准及行业标准中双酚A的测定就是使用高效液相色谱法。Grumetto等用反相高效液相色谱检测意大利市售的不同品牌番茄罐头中双酚A和双酚B含量，可以在罐头中检出远低于欧盟标准的双酚A含量。

②免疫分析法。免疫分析法利用抗原与抗体特异性结合反应检测各种物质的分析方法，具有特异性强、操作简单、检测速度快等优点。Sasaki等用竞争性酶联免疫法检测了唾液中双酚A的含量，发现使用复合树脂修复牙齿后唾液中双酚A的含量在几十到100ng/mL之间，但是充分的漱口后可以从口腔中去除。Kim等用BHPVA-BSA来得到多克隆抗体，建立竞争性酶联免疫法定量测定分析双酚A，检测范围为2～1000ng/mL，添加回收率为96.3％～107.2％，组间和组内变异系数范围分别为10.1％～12.6％和6.2％～9.8％，且无干扰，可有效检测双酚A。

③光谱分析法。各种结构的物质都具有自己的特征光谱，光谱分析法分析检测双酚A就是利用其特征光谱如紫外、荧光等对双酚A建立分析方法。紫外分光光度法是常见的定量分析方法，也可以用来检测双酚 A。任霁晴等毛在双酚A的最大吸收波长278nm为测定波长，建立了双酚A浓度与吸光度的线性回归方程，并测定了饮料瓶浸泡液中双酚A的含量，实验结果显示该方法可行。,余宇燕等用β-环糊精包被双酚A增强其荧光强度，建立荧光光谱法测定双酚A的方法。王广军等利用双酚A在盐酸介质中可以抑制溴酸钾氧化丁基罗丹明B荧光猝灭，建立了动力学荧光法测定痕量双酚A的方法。

④传感器分析法。传感器分析法分析检测双酚A是传感器捕捉到双酚A的信息，并将捕捉到的信息转化为容易检测的电信号或其他信号输出，从而达到分析检测目的的方法。Kim等研制了一种双酚A场效应晶体管传感器，该传感器对双酚A表现出很高的灵敏性和专一性。且该传感器很稳定，可以重复使用。王炜祺以石墨烯为载体，研制出三种双酚A纳米传感器，具有较好的稳定性、重现性和抗干扰性。周玲构建了直接电化学传感方法和电化学适配体传感方法，用于农产品及食品中双酚A快速、灵敏的检测。

(4）双酚A的降解

双酚A的降解与去除方法主要有化学降解法、生物降解法和物理吸附法，目前研究主要集中在环境中双酚A的降解，迁移到食品中的双酚A的降解研究很少。

①环境中双酚A的降解。随着双酚A使用量的不断增加，双酚A扩散至环境中，在水、大气、上壤中均可以发现，且容易被芬顿试剂、二氧化锰及臭氧氧化降解。还有较多的研究通过光催化降解双酚A。Wang 以Bi₂WO₆为催化剂，光催化降解酚A，可以有效去除水体中的双酚A。Toledo用物理吸附法去除双酚A，对三种活性炭去除水中双酚A进行了研究，发现影响双酚A的吸附最主要的因素是活性炭表面的化学性质及溶液的pH值。Lobos等分离了一株革兰氏阴性好氧菌能以双酚A作为碳源和能量来源，可以代谢降解双酚A。双酚A降解后的总碳量分析显示，60％的碳降解成CO₂,20％的碳转化成细菌细胞的一部分，剩余20％降解为可溶性有机化合物。

②食品中双酚A的降解。包装材料中的双酚A迁移到食品后降解比较困难，因为一般的化学方法反应条件、添加的反应试剂及降解产物都可能影响食品品质和安全，而物理吸附食品特别是固态食品中的双酚A在实际生产中难以实现，生物法降解则需要采用食品级的微生物。因而，食品中双酚A的降解研究相对较少。Xuan等从马铃薯中得到了一种粗酶液用来降解双酚A，在40～45℃, pH为8.0的条件下处理60min, 95％的双酚A被氧化降解，氧化产物失去了类雌性激素活性。该马铃薯粗酶液安全可食用，且降解双酚A不需要辅酶，可用于受双酚A污染的罐装食品中。沈丽金从有益菌中筛选出6种可以降解双酚A的食品级菌株，并对其中的罗伊氏乳杆菌进行进一步研究，发现双酚A的降解率可以达到69.9％。随后，用罗伊氏乳杆菌胞内粗酶提取液制备了缓释酶制剂，应用在罐装饮料中，可有效控制双酚A的含量。

双酚A虽然可以降解，但是最有效控制双酚A的方法还是从源头减少双酚A的使用量，开发不含双酚A的产品作为替代品。同时，消费者正确使用含双酚A包装材料及容器也可以减少双酚A的暴露，如不长时间加热PC材质的容器，不将一次性使用的塑料包装材料重复使用。