北方偉業(yè)計(jì)量集團(tuán)有限公司
有機(jī)磷酸酯(OPEs)是阻燃劑和塑化劑的主要原料,通常以添加形式存在于各種材料中,在生產(chǎn)和使用過程中伴隨磨損和揮發(fā)易釋放到環(huán)境中,現(xiàn)已成為新興污染物。因?yàn)樵擃惢衔锏纳窠?jīng)毒性、致癌性、破壞內(nèi)分泌系統(tǒng)以及生殖系統(tǒng)等毒性,食品樣品中OPEs的檢測成為近年來關(guān)注的熱點(diǎn)。該文重點(diǎn)圍繞食品基質(zhì)中OPEs檢測存在的含量低、本底干擾嚴(yán)重、缺乏靈敏可靠分析方法等問題,對OPEs類化合物的性質(zhì)、樣品前處理、檢測技術(shù)、質(zhì)量控制等進(jìn)行了全面評述。首先總結(jié)了30余種常見OPEs類化合物的類型、官能團(tuán)、極性、沸點(diǎn)等理化性質(zhì),對可能的前處理和檢測技術(shù)進(jìn)行了理論分析;其次梳理了加速溶劑萃取(ASE)、基質(zhì)固相分散萃取(MSPD)、微波輔助萃取(MAE)、超聲輔助萃取(UAE)、QuEChERS、固相萃取(SPE)、凝膠滲透色譜(GPC)、分散固相萃取(d-SPE)等前處理方法在食品中OPEs化合物分析中的特點(diǎn),其中UAE和QuEChERS結(jié)合多步凈化能夠有效降低高脂類食品的基質(zhì)效應(yīng),具有良好應(yīng)用前景;此外比較了氣相色譜和液相色譜在分離和檢測方面的優(yōu)缺點(diǎn),比較已有文獻(xiàn)的檢出限、回收率等數(shù)據(jù);概括了標(biāo)準(zhǔn)品和內(nèi)標(biāo)物來源、過程污染與基質(zhì)效應(yīng)的產(chǎn)生原因和預(yù)防措施;最后對高分辨質(zhì)譜篩查和鑒別OPEs未知代謝物,以及相關(guān)分析方法趨勢進(jìn)行了展望。
阻燃劑是賦予易燃聚合物難燃性的功能性助劑,有機(jī)磷酸酯(organophosphateesters,OPEs)阻燃劑作為已禁用的溴化阻燃劑替代品被廣泛應(yīng)用。2016年,OPEs位居阻燃劑產(chǎn)量第二,達(dá)到全球總市場的18%,其全球消費(fèi)量從2001~2015年增加了49.4萬噸。根據(jù)取代基類型不同,OPEs主要分為烷基類、鹵化類、芳香類,其中烷基類和芳香類OPEs主要應(yīng)用于潤滑劑、合成橡膠等;而鹵化類OPEs?;旌暇郯滨ゲ牧?,用于家具、電子設(shè)備等產(chǎn)品,其阻燃機(jī)理可能是通過Br-、Cl-取代氣相中的H+和OH-,降低火勢的蔓延。
作為機(jī)械混合方法直接加入到聚合物中的添加型阻燃劑,OPEs在原料生產(chǎn)和使用過程中極易揮發(fā)釋放到空氣、灰塵、水體及淤泥沉淀物等環(huán)境中。近年來,OPEs在水稻、果蔬、水生生物等食品、尿液、母乳和血清中均有檢出。研究表明,部分OPEs具有較強(qiáng)的生物效應(yīng),如:磷酸三(2-氯異丙基)酯(TCIPP)、磷酸三苯酯(TPHP)和磷酸三丁酯(TnBP)會(huì)破壞人體的內(nèi)分泌系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和生殖功能。人類流行病學(xué)研究表明,長期暴露于TCIPP,磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯(T13DCIPP)和磷酸三(2-丁氧基乙基)酯(TBOEP)會(huì)導(dǎo)致人類激素水平和精液量降低。Du等基于生物體內(nèi)和體外研究,系統(tǒng)總結(jié)了OPEs的生物積累和放大作用,探討了OPEs的釋放和暴露途徑,例如皮膚暴露,粉塵和飲食攝入等,并通過幾種暴露途徑評估了OPEs毒性,分析對人類產(chǎn)生潛在的健康威脅。
鑒于OPEs對人體健康的潛在危害,Van和deBoer等綜述了OPEs的理化性質(zhì)、毒理學(xué)研究及當(dāng)前環(huán)境樣品分析方法,發(fā)現(xiàn)固相萃取(SPE)和微波輔助提取(MAE)技術(shù)常用于水和沉淀物中提取OPEs,并表現(xiàn)出較好的回收率和重復(fù)性;氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)、氣相色譜-氮磷檢測器(GC-NPD)、氣相色譜-電感耦合等離子質(zhì)譜(GC-ICP-MS)檢出限相當(dāng),但GC-ICP-MS分析相對干擾少;當(dāng)采用同位素內(nèi)標(biāo)稀釋法對OPEs進(jìn)行定量檢測時(shí),GC-MS較GC-NPD表現(xiàn)出更高的靈敏度。Li等綜述了世界各地食品樣品中30種常見OPEs的濃度和分布情況,發(fā)現(xiàn)不同地域食品中OPEs含量有較大差異,推測可能是OPEs的理化特性、代謝途徑、工業(yè)食品生產(chǎn)過程以及不同生物中OPEs的積累和降解性的差異所致,同時(shí)指出開發(fā)合適的多殘留提取分離方法、建立通用分析標(biāo)準(zhǔn),對于準(zhǔn)確比較不同區(qū)域各類食品中OPEs含量水平至關(guān)重要。
目前,相對環(huán)境樣品中OPEs檢測而言,關(guān)于食品中OPEs的檢測方法鮮有報(bào)道,可能主要是因?yàn)槭称窐悠分蠴PEs含量檢測起步較晚,基體成分更為復(fù)雜,含量更低,質(zhì)量控制要求更加嚴(yán)格。本文系統(tǒng)總結(jié)了食品中常見OPEs化合物的性質(zhì)、樣品前處理和檢測技術(shù)、質(zhì)量控制技術(shù)現(xiàn)狀,并對相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了比較和展望。
1有機(jī)磷酸酯類化合物性質(zhì)
烷基類、鹵化類、芳香類OPEs含有不同的取代基團(tuán),其理化性質(zhì)存在較大差異,極性范圍寬,食品中常見OPEs理化性質(zhì)見表1。烷基類OPEs取代基主要是由C、H元素組成的直鏈或支鏈化合物,常見的有磷酸三甲酯(TMP)、磷酸三乙酯(TEP)、磷酸三正丙酯(TnPP)、TnBP、磷酸三異丁酯(TiBP)、磷酸三戊酯(TPeP)、磷酸三(2-甲基丙基)酯(TiPP)、磷酸三(2-乙基己基)酯(TEHP)、TBOEP。其中TnPP和TiPP,TnBP和TiBP互為同分異構(gòu)體,只有TBOEP的烷烴取代基上含有O元素。鹵化類OPEs取代基是由氯和溴2種鹵素取代烷烴鏈上H的化合物,主要有磷酸三(氯乙基)酯(TCEP)、磷酸三(氯丙基)酯(TCPP)、TCIPP、T13DCIPP、三(2,3-二氯-2-丙基)磷酸酯(T23DCIPP)、磷酸三(1,3-二氯丙基)酯(TDCIPP)、2,2-雙(氯甲基)三亞甲基(V6)、磷酸三(三溴新戊酯)(TTBNPP)、磷酸三(2,3-二溴丙基)酯(TDBPP)等,其中氯化類OPEs中TCPP和TCIPP,T13DCIPP、T23DCIPP和TD-CIPP互為同分異構(gòu)體,由于后3種化合物結(jié)構(gòu)和性質(zhì)非常相似,色譜分離困難;溴化類OPEs相對分子質(zhì)量均在500以上,沸點(diǎn)也相對較高,很難進(jìn)行汽化,因此常使用液相色譜-質(zhì)譜(LC-MS)對此類化合物進(jìn)行分析。芳香類OPEs取代基一般含有一個(gè)或多個(gè)芳香環(huán),對于該類化合物分析相對較多,主要有TPHP、磷酸2-乙基己基二苯酯(EHDPP)、磷酸三鄰甲苯基酯(o-TCP)、磷酸三間甲苯基酯(m-TCP)、磷酸三對甲苯基酯(p-TCP)、磷酸三(2-異丙基苯基)酯(TiPPP)、叔丁基磷酸三芳基酯(TBPP)、二丁基苯基磷酸酯(dBPhP)、丁基二苯基磷酸酯(BdPhP)、磷酸三(3,5-二甲基苯基)酯(T35DMPP)、磷酸甲苯基二苯酯(CDPP)、異癸基磷酸二苯酯(IDDP),其中o-TCP、m-TCP以及p-TCP互為同分異構(gòu)體,該類化合物在質(zhì)譜上碎片離子大多相同,但由于不同的空間位阻和誘導(dǎo)效應(yīng),各化合物碎片離子豐度存在一定差異。
圖1是OPEs相對分子質(zhì)量數(shù)與沸點(diǎn)和辛醇-水分配系數(shù)(logKow)的關(guān)系圖??梢钥闯觯寤怬PEs相對分子質(zhì)量和沸點(diǎn)相對較高,其他OPEs化合物相對分子質(zhì)量范圍為140.08(TMP)~583.00(V6),沸點(diǎn)范圍為197(TMP)~620(V6)℃,化合物沸點(diǎn)隨相對分子質(zhì)量增加呈上升趨勢。OPEs化合物的logKow范圍在-0.65(TMP)~10.43(TBPP),僅TMP的logKow為負(fù)值,表明OPEs化合物相對親酯,隨相對分子質(zhì)量增大logKow也逐漸升高,該結(jié)果為OPEs水中溶解性會(huì)隨相對分子質(zhì)量增加而減弱提供了依據(jù)。V6雖然相對分子質(zhì)量較大,但其結(jié)構(gòu)是由兩個(gè)磷酸基團(tuán)組成,穩(wěn)定性相對較差,因此logKow值較小。
研究發(fā)現(xiàn),在脂質(zhì)含量較高的食品樣品中常檢測到相對分子質(zhì)量較大的OPEs。而相對分子質(zhì)量較小的TMP、TEP等化合物,親水性較強(qiáng)且具有一定的揮發(fā)性,在前處理過程中常伴隨損失,回收率較差。Liu等采用加標(biāo)回收法結(jié)合GC-MS測定魚肉中12種OPEs,回收率為56%~108%,TiPP回收率較差,而TEP在加標(biāo)魚樣中未檢測到。該結(jié)果可能是因?yàn)門EP揮發(fā)性較強(qiáng),導(dǎo)致蒸發(fā)濃縮提取液時(shí)TEP損失較大,即使在同種提取溶劑下,由于化合物性質(zhì)不同,也會(huì)存在提取效率的顯著差異。對于食品中多組分OPEs同時(shí)檢測,選擇合適的提取溶劑,滿足寬極性范圍化合物的提取效率至關(guān)重要。此外,雖然OPEs在中性條件下不易水解,但在強(qiáng)酸強(qiáng)堿條件下會(huì)發(fā)生一定程度的降解,因此不可以在強(qiáng)酸強(qiáng)堿條件下去除食品基質(zhì)中脂質(zhì)以及其他干擾物。
聲明:本文所用圖片、文字來源《色譜》2020年12月,版權(quán)歸原作者所有。如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題,請與本網(wǎng)聯(lián)系
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亞硝酸鈉是一種食品添加劑,常加到食品中,以增進(jìn)食品色澤和風(fēng)味,并有抑制微生物的防腐作用,有助于保持食品的營養(yǎng)價(jià)值和延長保質(zhì)期。但食用亞硝酸鹽含量較高的肉制品、腌制蔬菜等容易引起食物中毒,長期食用甚至?xí)T發(fā)消化系統(tǒng)癌變。在GB 2760《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》對肉制品中亞硝酸鈉的含量有明確規(guī)定。
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