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邻苯二甲酸酯的安全性及其在食品中的检测

2022-08-28 来源:好走旅游网
邻苯二甲酸酯的安全性及其在食品中的检测徐向华1丁卓平1陶宁萍1方晓明2(1上海海洋大学食品学院上海200090;2上海出入境检验检疫局上海200135)E—mail:zpding@shou.edu.en摘要邻苯二甲酸酯类(PAEs)在塑料工业中常用作增塑剂和软化荆,现已证明它们不仅是典型的环境雌激素,属持久性有机污染物,而且能通过食品生产过程、包装环节进入食物链,并在人体内富集,具有致癌、致畸、破坏免疫和生殖功能等生物毒性。本文叙述了该类物质的结构特点、理化特性,各国的监控策略,介绍了当前食品中邻苯二甲酸酯的主要检测方法和最新发展。关键词邻苯二甲酸酯;环境雌激素;持久性有机污染物;安全性;检测方法中图分类号X836SafetvEvaluationofPhthalicAcidEstersanditsDeterminationinFoodXuXianghual,DingZhuopin91,TaoNingpin91,FangXiaoming(1CollegeofFoodScienceandTechnology,ShanghaiOceanUniversity,Shanghai,200090,China)(2ShanghaiEntry—ExitInspectionandQuarantineBureau,Shanghai,200135,China)AbstractPhthalicacidesters(PAEs)isusedplasticizerinplasticindustry.Theyaletypicalenviron·mentalestrogenandpersistentorganicpollutants,couldcomeintofoodchainthroughtheprocessoffoodproduc。tionandpackaging.PAEswouldbeenrichedinhumanorganisms.showingbiologicaltoxicitysuch鹊carcinogen—ic,teratogenic,destroyingimmunityandprocreationfunction.Thisstudyreviewedthestructures,propertiesandmonitoringstrategiesofPAEs.日swell鹊thedeterminationofPAEsinfood.KeywordsdeterminationPhthalicacidesters;environmentalestrogen;persistentorganicpollutants;safetyevaluation;1引言acid产量在200万吨以上。由于PAEs与塑料基质不形成共价键,而是以氢键和范德华力连接,彼此保持独立的化学性质,因而在接触到包装食品中所含的水、油脂等时,便会溶出哺】。而且,PAEs随着时间的推移可由塑料中迁移到大气飘尘、工业废水、河流、城市污泥、固体废弃物和食品中,而PAEs在环境中稳定持久,具有生物累积和放大效应,最终通过食物链而危及人类健康。实际上,与人们日常生活密切相关的塑料制品如保鲜膜、一次性纸杯、超市方便袋、塑料饭盒、塑料水壶的大量使用为PAEs迁移到食品中打开了很大的通道。1.2PAEs的安全性评价邻苯二甲酸酯(phthalicesters,PAEs)又称酞酸酯,是邻苯二甲酸酐与醇的反应产物,其化学结构是由1个刚性平面芳烃和2个可塑的非线性脂肪侧链组成…。该类化合物从邻苯二甲酸二甲酯(DMP)到十三烷基酯共有20多种,为无色透明的油状液体,无味或略带气味,难溶于水,易溶于有机溶剂。PAEs在塑料工业中常用作增塑剂和软化剂,其含量有时可达高聚体本身的60%,用来增大塑料的可塑性和韧性[21。1.1塑料中PAEs的外迁作用塑料制品中的增塑剂PAEs是一种内分泌干扰(endocrinedisrupting,ED)物质,含有雌激素活性成分[3。4】,我国将这类物质称为“环境激素类污染物”[5]。自20世纪中叶聚氯乙烯工业化以来,塑料尤其是PVC制品的生产急速发展,目前全世界PAEs的据报道,PAEs具有生殖毒性、胚胎毒性和遗传毒性07|。现在,越来越多的权威科学家和国际研究小组已认定,过去几十年来男性精子数量持续减少、生育能力下降与吸收越来越多的PAEs有关哺’。有的PAEs具有“三致”(致癌、致畸、致突变)作用,1982年收稿13期:2007—12—19基金资助:上海市重点学科建设项目(编号:T1102)。作者简介:徐向华(1984一).硕士研究生,研究方向:食品营养与卫生。通信作者:丁卓平(1957一),教授。32ModemScientificInstruments万方数据 美国国家毒理规划署的实验报告确认高剂量的邻苯二甲酸二酯(DEHP)可引起肝癌一J。德国埃朗根一纽伦堡大学进行的专项研究结果表明,人体对PAEs的摄入量远比原先预测的多,儿童尤其如此,这与儿童长期接触PVC玩具有关。事实上,PAEs已成为全,球最普遍的污染物之一,其污染程度超过了DDT和BHC(有机氯农药)¨0。,被人们称为第二个全球性“PCB”污染物。在环境介质中,PAEs的降解主要有生物降解和非生物降解两种途径,但其半衰期很长,在短时间内无法完全降解。1.3对PAEs的监控基于PAEs在环境中的富集作用对人类健康造成的严重危害,EPA(美国国家环保局)将6种PAEs列为优先控制污染物:即邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二异辛酯(DEHP)、邻苯二甲酸二正辛酯(DOP)和邻苯二甲酸丁基苄基酯(BBP)¨¨;8种PAEs被列入WWF(世界野生动物保护基金会)的环境激素名单中¨21。而在我国,DMP、DBP和DOP这3种物质被列入“中国环境优先污染物黑名单”[1除了食品在源头上受到PAEs的污染外,食品塑料包装材料中的PAEs也会迁移到食品中,同样使食品受到污染。目前市场上众多的食品包装材料难以符合国家对食品安全、卫生方面的要求,应引起足够的重视。2食品中PAEs的检测方法PAEs的检测方法主要有分光光度法、TLC、GC和HPLC等。PAEs检测的EPA标准方法是GC—ECD—MS法,而我国拟发布的标准方法是正相高效液相色谱法(NP—HPLC)¨引,但目前为止还没有标准及成熟的技术检测塑料产品中的PAEs。2.1气质联用的选择离子检测(GC—MS—SIR)技术测定PAEs蔡智鸣等¨41采用GC—MS—SIR技术测定市售畜禽内脏食品中的PAEs。色谱柱:HP一5MS毛细管柱(30m×0.25mm×0.25Ixm),结果测得猪与鸡心、肝、肾样品中酞酸二丁酯(DBP)和酞酸二异辛酯(DEHP)的含量分别为O.69~9.91斗g/g和1.55~3.08斗g/g。猪肝和鸡肝样品的加标回收率分别为:DBP98.1%,DEHP95.4%,两者的变异系数分别为5.46%和7.32%,该方法具有较小的仪器噪音和较高的柱效。现代科学仪器20083万 方数据Hao—YuShen¨纠采用GC—MS方法对25种食品用塑料制品(包装袋、包装膜、塑料容器、微波用容器、吸管、塑料匙、塑料杯和塑料碟子等等)中所含的PAEs进行检测。待测样品在萃取前用液氮处理5—10秒,再用正己烷进行超声萃取。GC—MS条件:HP一5MS(30mX0.25mmID,0.25斗m)毛细管柱,质谱采用SIM模式。该方法的检测限达到10.0斗g/kg,各物质的回收率为82%一106%,RSD为3.8%一10.2%,结果发现25个样品中只有塑料碟子没有检测出PAEs,其它24种样品至少含3种或3种以上PAEs,含量最高的是DEHP,其中塑料杯和饼干袋中的DEHP含量高达119.35mg/kg和1763.8mg/kg。.2.2气相色谱法测定PAEs【1剐采用超声波萃取一气相色谱法测定经塑料食品袋盛装后食品(烧饼、麻花和馒头)中PAEs的含量。以N2为载气,色谱柱为SPBTM。5CapillaryColumn(30m.×0.32mmX0.25I山m),3种样品的回收率为84.1%一107.8%,RSD在1.6%一6.7%。结果表明:经塑料食品袋盛装后食品中PAEs的含量有不同程度的升高,PAEs对温度高的食品污染程度大,且PAEs对油脂含量高的食品污染程度比油脂含量低的污染程度大,PAEs对食品表面的污染程度大于内部。此外,陈文锐等Ⅲ1采用简化的样品前处理技术结合GC方法,测定了来自欧盟国家的19种奶粉中的PAEs。结果显示有7种奶粉含有PAEs,阳性率为36.8%,均为DBP,平均含量为0.9mg/kg。这个方法对于大批量样品的处理显得特别有用。2.3反相高效液相色谱(RP—HPLC)法测定PAEs[181采用反相高效液相色谱(RP—HPLC)一二极管阵列检测法同时测定食品中5种PAEs(DMP、DEP、DBP、DEHP和DOP)的残留。流动相为甲醇一水梯度洗脱,在lOmin内甲醇由80%线性变化为100%,检测波长:224nm。5种PAEs的线性相关系数It">0.997,RSD在1.2%一9.3%之间,回收率在80.9%~119.8%之间。该法用于测定38种食品中PAEs的残留。检出率为18.4%,5种PAEs均有检出,含量在1.03~18.969/kg之间,定性检出限为0.79—4.19恤g/L,定量检出限为2.63—13.961xg/L。2.4顶空固相微萃取(HS—SPME)结合GC—MS的方法测定PAEsll剐加拿大学者RobertSensenstein等采用HS—SPME结合GC—MS的方法对牛奶在使用PVC挤乳软管进行机械采集过程中受到的PAEs污染进行了检33测。SPME的优化条件:NaCI添加水平为59牛奶中加入2.59NaCI,采用PDMS—lOOp,m纤维头,纤维萃取头悬空于牛奶液面1.5cm处,萃取温度为90℃,萃取时间为60min,在进样I=1的热解析温度为280℃。解析10min。采用DB一5毛细管柱(30mX0.25rami.d.×0.25I.rm),质谱扫描采用SIM模式。DMP、DEP、DBP、BBP、DEHP和DOP的平均检测限(含脂量为0%一10.8%的5组样品)分别为0.936、0.31、0.24、2、1.5l、2.32ng/g;除DMP外,回收率均在90%以上;除DMP和DEHP外,RSD均≤10%。该方法显示DEHP在使用PVC管采集的牛奶样品中的含量为215.36ng/g,而未使用PVC管的样品中DEHP的含量仅为16.04ng/g,说明了PVC管中PAEs向牛奶迁移的主要是DEHP,这与DEHP是塑料工业中最广泛使用的增塑剂有关。2.5微滴液相微萃取(SDME)技术结合GC—MS的方法测定PAEs[20】采用SDME与GC—MS联用的技术测定食品中的PAEs。实验考察了SDME的各个因素对萃取效果的影响,确定了优化后的萃取条件:萃取溶剂为2.OtxL甲苯,微滴在样品溶液中的深度为0.75cm,搅拌速度为1000r/min,萃取时间为20rain。GC—MS条件:色谱柱为DB一5毛细管柱(30mX0.25mmx0.25斗m),质谱扫描采用选择离子存储(SIS)模式。该方法的线性范围为O.1—4000斗g/L,检测限为25ng/L~0.Stag/L,加标回收率为87.1%一114.4%,RSD为4.9%一11.6%。应用所建立的方法,对实际样品(固体饮料、大豆粉和咖啡粉)进行了分析,检测到样品中所含PAEs的含量为0.15—9.061xg/kg。2.6加速溶剂萃取技术结合气质联用(ASE—GC—MS)的方法测定PAEs【z¨针对PVC(polyvinylchloride,聚氯乙烯)包装材料中的PAEs残留,采用加速溶剂萃取ASE(Acceler-atedSolventExtraction)和GC—MS联用技术对5种PAEs(DMP,DEP,DBP,BBP,DEHP)进行检测。GC—MS条件:HP一5MS(30m×0.25mm×0.25恤m)色谱柱或相当者,数据采集全扫描(Scan,45~450ainu),SIM方式以分子离子峰定量。ASE操作条件:Dionex.ASE200快速溶剂萃取仪(配lImL萃取池、纤维萃取用套管),系统压力:120MPa(1500psi),温度:120℃,加热时间:7min,静态时间:Imin,冲洗体积:100%(萃取池体积),吹扫时间:120s,静态循环次数:3次,总萃取时间:12rain,溶剂总量:20mL。该方法在1一100¨g/L的线性范围内,相关系数均达到了0.998以34万 方数据上,检出限达到0.1mg/kg,回收率达到95.5%一99.8%,并且具有较好的重现性和精密度。用所建立的方法用于实际样品(芝麻辣椒盒、全脂奶粉盒、港式面包袋、广式香肠袋)的分析,其中DEHP的含量从0.039%一4.79%不等,RSD为0.0002%一0.04%。此外,李满秀旧1采用荧光光度法间接测定PAEs,该方法具有较高的灵敏度和准确度。王成云等∞1利用傅立叶变换红外光谱法一ATR技术测定塑料样品中多种PAEs的含量,该方法不受基体的干扰,适合于流水线的质量控制。陈惠等M1采用薄层色谱法对塑料食品包装中的PAEs进行测定,结果发现薄层色谱法相对于气相色谱法而言,其样品前处理更为简单、费用低,适合含量较高、最高允许量较大的污染物分析。3检测方法的评价采用分光光度法分析PAEs时,只适用于PAEs总量的测定,在特定组分的检测上具有一定的局限性,而色谱法是国内外比较常用的方法。在用GC—MS方法检测PAEs时,我们通常采用选择离子检测方式(SIM)来提高灵敏度。我们也可以在检测PAEs的共有特征离子(m/z为149)的基础上,另外再提取各特定组分的特征离子,以更好地分离各种同分异构体(比如DINP、DNOP和DIDP),是分离重叠峰的有效手段‘川。在采用HS—SPME对样品进行前处理时,所用的萃取头对萃取和热解吸效果有一定影响。王淼等Ⅲ1采用自制的介孔薄膜涂层固相微萃取头,即将介孔材料涂层直接键合在石英光纤的表面,从而使萃取头具有较大的比表面积和耐高温性(600℃),有效地减少了萃取头在热解吸温度下掉人玻璃衬管的可能性,从而延长了其使用寿命,并且防止了GC—MS的进样口受到污染。另外,自制的calixarenefiber纤维头Ⅲ1在萃取和热解吸效果上比商用的PA、PDMS和PDMS—DVB萃取头具有更好的灵敏度和选择性。因此,这种自制萃取头的方法值得推广。SDME是近年发展起来的一种新的萃取方法,它是利用一滴有机溶剂对待测物进行萃取,有机溶剂的理过程中遇到的有机溶剂微滴的稳定性问题旧卜驯,E.Psillakis和N.Kalogerakis采用中空纤维液相微萃fiberliquidphasemicroextraction)作为ModerllScientificInstruments20083用量很少(O.5—2.5“L),是一种新型、简单、快速的水溶性样品的前处理方法。基于SDME在样品前处取技术(hollowPAEs的前处理方法,中空纤维能有效保护悬挂在针头上的溶剂微滴旧J,从而提高萃取过程的稳定性和实验的精密度。ASE用于样品前处理的方法可以取代传统的萃取方法如索氏提取、自动索氏提取、超声萃取,微波萃取、超临界和经典的分液漏斗振摇等。ASE方法具有如下优点:萃取时间短(仅用15分钟)、溶剂用量少(萃取10克样品仅用15毫升溶剂)、萃取效率高,是解决固体、半固体样品前处理的新技术,在它推出的很短时间内就被美国国家环保局批准为EPA3545号标准方法。综上所述,SDME和ASE技术都是新型的样品前处理技术,将其用于食品及其包装材料中PAEs的萃取在国内外均鲜有报道,因此该方法在食品中PAEs检测的具体应用方面有待发展和成熟。此外,由于我国拟发布的PAEs检测的国标方法是NP—HPLC,因此开展NP—HPLC法对PAEs进行研究也是很有必要的。鉴于PAEs是一类环境雌激素,属持久性有机污染物,研究各种新的、更为有效的检测方法有利于为检测标准的建立提供科学依据。同时,基于PAEs对人类健康造成的严重危害,有关食品塑料包装材料的安全性应引起足够的重视,以保障食品安全。[9]丁鹏,赵晓松.酞酸酯类化合物(PAEs)研究新进展[J].吉林农业大学学报,1999,21(3):119~123,128[10]张晓峰.反相高教液相色谱法测定废水中的邻苯二甲酸酯类化合物[J].石化技术,2001,8(4):225~228[11]贾宁,许恒智,胡亚丽等.固相_葶取一气相色谱法测定北京市水样中的邻苯二甲酸酯[J].分析试验室.2005,24(11)[12]汪瑗,方一,陈惠,朱若华.薄层扫描法测定葡萄糖液中邻苯二甲酸酯[J].现代科学仪器,2006,l[13]贾丽,夏敏,尹建武,赵红帅.高效液相色谱法测定硝基涂料中的增塑剂邻苯二甲酸酯类[J].分析试验室.2004,23(12)[14]蔡智鸣,王枫华,赵文红,张前龙,张俊勇.畜禽内脏食品中酞酸酯类环境污染物的测定[J].同济大学学报(医学版),2003,24(5)[15]Hao—YuSben.Simultaneousphthalateainscreeninganddeterminationeightplasticproductsforfoodbysonication—assistedd-traction/GC—MSmethods[J].Talanta66(2005)734—739[16]王丽霞,邵蕾,王明林.超声波萃取一气相色谱法测定塑料袋袋装食品中邻苯二甲酸酯[J].粮食与油脂,2006,9[17]陈文锐,彭喧.毛细管气相色谱法测定进品奶粉中酞酸酯类增塑剂污染情况[J].中国公共卫生,2000,16(7)[18]刘红河,黄晓群,王晖,毛丽莎,赵霞.食品中邻苯二甲酸酯的二极管阵列检测高效液相色谱测定法[】].职业与健康,2006,22(11)[19]RobertSensenstein.Developmentofextractionheadspacesolid—phasemicra-methodcombinedwithgaschromatographymⅢspectrometryfortheChimicadeterminationofAetaphthalateinⅢmilk[J].Analytica538(2005、41—48[20]李玫瑰,李元星,毛丽秋.微滴液相微苹取技术用于气相色谱一质参考文献[1]董夫银,同杰.欧盟及美国禁用邻苯二甲酸酯的法规及其出台始末【J].检验检疫科学,2006,3[2]魏爱雪,徐晓白.环境中邻苯酸酯类化合物污染研究概况[J].环境污染治理技术与设备.2005,6(7)[3]李文兰,季字彬,杨波等.环境中邻苯二甲酸丁苄酯的雌激素生物活性[J].城市环境与城市生态,2003,16(1):22—24[4]SusanJobling,Traceymnrnentallyamweakly582—587persistent谱法测定食品中的酞酸酯[J].色谱.2007,25(1):35—38[21]陈军,柳艳,钱玉山.PVC包装材料中酞酸酯增塑剂残留的ASE—Gc—MS分析[J].能源环境保护.2006,20(5)[22]李满秀,王华燕.荧光法测定环境样品中的邻苯二甲酸酯[J].分析化学研究简报.2005。33[23]王成云,杨左军,张伟亚.聚氯乙烯塑料中多种邻苯二甲酸酯类增塑剂的同时测定[J].聚氯乙烯.2006,l[24]黄理纳,陈阳,蚁乐洲,刘崇华.气相色谱一质谱法分析玩具PVC塑料中的邻苯二甲酸酯增塑剂[J].检验检疫科学,2005年增刊,varietyReynolds,Roger矾岫eta1.AsomeHealthofenvi-15chemicals,includingphthalateplasficizers(25]王淼,刘萍。,贾金平,胡晓芳.新型介孔薄膜涂层固相微萃取一气相色谱法测定塑料浸取液中的邻苯二甲酸二(2一乙基己基)酯[J].中国环境监测,2006。22(1)estrogenic[J].EnvironPerspect.1995,103(6):[5]郑力行,诸建辉,张蕴辉,陈秉衡.水产品中3种邻苯二甲酸酯类物质的测定[J].复旦学报(医学版).2003年3月,30(2)[6]陈惠,汪瑷,朱若华.两种色谱法对塑料食品包装袋中邻苯二甲酸[26]XiujuanLi.ZhaomizeIlg,YinChen,YingXu.DeterminationofphthalateacidtionplastieizersinplasticbyultrasonicsolventeXtl"∞·usingcombinedwithsolid—phasemicroextractionealix[4]Ⅲl'ene酯类化合物的分析[J].分析试验室,2006.25(4)[7]LiuHuijie,ShuWeiqun.AetaAeademiaeMedicinaeMilitarisTertiaefiber.Talanta63(2004)10131019[27]E.Psillakis,N.Kalogerakis,TrendsAnal.Chem.21(2002)53[28]E.Psillakis,N.Kalogerakis,J.Chromatngr.A938(2001)113[29]E.Psillakis,N.Kalogerakis。J.Chromatogr.A999(2003)145[J],2004,26(19):1778—1781.[8]危及繁衍——塑料橡胶中增塑剂损害人类生育[N].大众科技报,2004—04—06现代科学仪器2008335万方数据 邻苯二甲酸酯的安全性及其在食品中的检测

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徐向华, 丁卓平, 陶宁萍, 方晓明, Xu Xianghua, Ding Zhuoping, Tao Ningping, Fang Xiaoming

徐向华,丁卓平,陶宁萍,Xu Xianghua,Ding Zhuoping,Tao Ningping(上海海洋大学食品学院,上海,200090), 方晓明,Fang Xiaoming(上海出入境检验检疫局,上海,200135)现代科学仪器

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