方 益 ,何鵬飛,嚴(yán)忠雍,李佩佩
(浙江省海洋水產(chǎn)研究所,浙江省海洋漁業(yè)資源可持續(xù)利用技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,浙江 舟山 316021)
酞酸酯類增塑劑主要是指鄰苯二甲酸酯類(Phthalic Acid Esters,PAEs),PAEs在20世紀(jì)30年代開始使用,可以削弱分子間的范德瓦爾斯力,進(jìn)而增加分子之間的移動(dòng)性,降低聚合物分子鏈的結(jié)晶性,亦即增加聚合物的塑性,表現(xiàn)為聚合物硬度、軟化溫度和脆性溫,主要用來塑料制品的增塑劑,可增加塑料制品的可塑性和強(qiáng)度。工業(yè)中使用的鄰苯二甲酸酯約有20余種。PAEs 產(chǎn)量巨大,每年全球產(chǎn)量約為 500萬噸[1],PAEs被廣泛應(yīng)用于各種產(chǎn)品,包括化工原料、油漆、塑料、醫(yī)療材料、藥物、建筑材料等[2-4]。
由于PAEs并未與產(chǎn)品分子間形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵,在高溫或高壓情況下,PAEs會(huì)從塑料產(chǎn)品中釋放,從而污染環(huán)境,已在空氣、水體、土壤[1-9]、食品[10]、動(dòng)植物體內(nèi)[11-12]、人體[13]中均有發(fā)現(xiàn),被稱為“全球第二個(gè)PCBs污染”。
由于有些酞酸酯類增塑劑含有雌激素成分,從而導(dǎo)致動(dòng)植物體的致突變、致畸和癌細(xì)胞增殖,是一類廣泛存在的環(huán)境激素,污染途徑包括了呼吸、飲食和皮膚接觸,對(duì)人體健康造成極大的危害[14]。
本文章擬對(duì)食品中PAEs分析的前處理方法和檢測(cè)手段進(jìn)行了論述和總結(jié)。
由于食品中含有大量蛋白質(zhì)、脂肪,基質(zhì)情況復(fù)雜,故需要通過合適的前處理方法,減少基質(zhì)的干擾。樣品前處理后,可以提取待測(cè)目標(biāo)物和減少基質(zhì)干擾,進(jìn)而可以提高方法的適用范圍和靈敏度。酞酸酯類增塑劑樣品前處理方法常用的有超聲波提取法、固相萃取法、索氏提取法、快速溶劑萃取法等。
超聲波提取法是利用超聲波的空化作用、機(jī)械效應(yīng)和熱效應(yīng)等加速物質(zhì)內(nèi)有效物質(zhì)的釋放、擴(kuò)散和溶解,提高提取效率的提取方法。空化作用可以使物體體內(nèi)產(chǎn)生多個(gè)空穴,爆裂產(chǎn)生極大的壓力,使生物體組織發(fā)生破裂,同時(shí)超聲波產(chǎn)生的振動(dòng)作用加強(qiáng)了某些物質(zhì)的釋放、擴(kuò)散和溶解,從而顯著提高提取效率。張連波等[15]建立了氣相色譜法測(cè)定植物纖維食品包裝材料中鄰苯二甲酸酯類增塑劑,使用正己烷超聲波提取目標(biāo)物,提取液用硅膠小柱凈化,進(jìn)入氣相色譜儀分離檢測(cè)分析5種鄰苯二甲酸酯類。王麗霞等[16]用塑料食品袋與紙袋分別盛裝饅頭等樣品,使用丙酮和石油醚為超聲波提取塑化劑,提取液經(jīng)弗羅里硅柱凈化濃縮后,用氣相色譜儀測(cè)定。
超聲波提取法因耗時(shí)短、提取效率高、萃取溫度低不會(huì)破壞熱不穩(wěn)定和易氧化的成分、設(shè)備價(jià)格低廉、適用范圍廣等特點(diǎn),已經(jīng)廣泛應(yīng)用于提取各種樣品類型中的增塑劑,但受超聲波具有散射的特點(diǎn),容易在樣品周圍形成空腔,產(chǎn)生提取死角,從而降低提取效率。
固相萃取法是一種物理萃取過程,基于液-固相色譜理論,具有選擇性吸附和選擇性洗脫的方式,用來于降低樣品基質(zhì)干擾,對(duì)樣品進(jìn)行富集、分離、凈化,提高檢測(cè)靈敏度。一般是使液體樣品溶液通過特定填料,保留其中目標(biāo)物質(zhì),再使用合適的溶劑淋洗,去除雜質(zhì),然后用合適的溶劑洗脫目標(biāo)物,從而達(dá)到萃取、凈化的目的。CARRILLO J D等[17]建立了測(cè)定葡萄酒中鄰苯二甲酸酯類的頂空固相微萃取氣質(zhì)聯(lián)用法,優(yōu)化了萃取溫度、樣品液的鹽度、固相微萃取纖維種類等條件。
固相萃取法通過萃取、富集與一體,對(duì)樣品中揮發(fā)和半揮發(fā)有機(jī)化合物具有較好的效果,能夠?qū)π再|(zhì)差別較大的化合物做出分離和保留,簡單快速、操作步驟少是其最大的優(yōu)點(diǎn)。
索氏提取法是從固體物質(zhì)中提取化合物的一種方法。利用虹吸原理,使得溶劑反復(fù)回流,純的溶劑可以反復(fù)提取固體物質(zhì),提取較為完全。通常作為脂溶性目標(biāo)物的樣品前處理方法。汪倩等[18]對(duì)受污染的茄子,使用二氯甲烷作為萃取劑進(jìn)行索氏提取24h,再用活性氧化鋁、硅膠和無水硫酸鈉層析柱凈化,氣相色譜儀測(cè)定分析,詳細(xì)比較提取溶劑、提取溫度和時(shí)間等條件,進(jìn)行單因素分析,以二氯甲烷為抽提溶劑,在60℃下抽提24h,以此達(dá)到最佳效果。
索氏提取方法是一種經(jīng)典提取方法,該方法提取率高,提取范圍廣,操作簡單,但索氏提取法提取時(shí)間較長,整個(gè)提取過程消耗大量溶劑,不符合綠色檢測(cè)的理念,批量處理樣品能力弱。同時(shí),由于索氏提取法提取物質(zhì)廣泛,會(huì)提高基質(zhì)干擾,影響分析結(jié)果。
加速溶劑萃取是在較高的溫度和壓力下用有機(jī)溶劑萃取固體物質(zhì)的自動(dòng)化方法,提高的溫度能極大地減弱由范德華力、分子鍵合力和偶極吸引所引起的相互作用力。液體的溶解能力遠(yuǎn)大于氣體的溶解能力,因此增加萃取池中的壓力使溶劑溫度高于其常壓下的沸點(diǎn)。肖道清等[19]采用快速溶劑萃取法提取塑料中增塑劑,使用ASE-300快速溶劑萃取儀,以二氯甲烷為萃取劑對(duì)樣品進(jìn)行萃取,萃取條件為:溫度120℃;壓力 10MPa;加熱10min;萃取兩次;氮?dú)獯祾?0s。樣品的加標(biāo)回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為76%~101%和2.3%~13%。
快速溶劑萃取法的優(yōu)點(diǎn)是快速、高效、基質(zhì)影響小、回收率高和重現(xiàn)性好,但是其所使用的儀器較為昂貴,難以推廣使用。
氣相色譜法是利用氣體作流動(dòng)相的色譜分離分析方法。汽化的試樣被載氣帶入色譜柱中,柱中的固定相與試樣中各組份分子作用力不同,各組份從色譜柱中流出時(shí)間不同,組份彼此分離。氣相色譜法是檢測(cè)塑化劑的經(jīng)典方法。曹勇等[20]采用氣相色譜法測(cè)定白酒中5種增塑劑的殘留量,對(duì)樣品前處理和色譜分離條件進(jìn)行了優(yōu)化,所建立的方法高效、靈敏。塑化劑檢測(cè)線性范圍均為0.01~2.50mg/L,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于2%,加標(biāo)回收率為滿足使用要求。
液相色譜法就是用液體作為流動(dòng)相的色譜分離分析方法。基于混合物中各組分對(duì)兩相親和力的差別,從而進(jìn)行分離和分析測(cè)定。周佳等[21]建立了高效液相色譜法測(cè)定紡織品中的鄰苯二甲酸酯,以乙醚為提取液,使用索氏抽提進(jìn)行提取,C18色譜柱分離,流動(dòng)相為乙腈和水梯度洗脫,流速1.2mL/min,柱溫35℃,進(jìn)樣體積10μL,用二極管陣列檢測(cè)器分析(波長225 nm),回收率在100%左右,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為小于6%。
色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)主要指氣相色譜/高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析技術(shù)。其利用了氣相色譜/高效液相色譜優(yōu)良的分離性和質(zhì)譜鑒定的高選擇性,可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜基質(zhì)體系中有機(jī)物的定性及定量測(cè)定,可以同時(shí)測(cè)定多種增塑劑化合物,并且能夠排除復(fù)雜基質(zhì)中出現(xiàn)的雜質(zhì)干擾,排除假陽性,可得到較低檢出限,準(zhǔn)確度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。方道贈(zèng)等[22]使用正己烷均質(zhì)提取,經(jīng)硅膠-PSA小柱凈化,流動(dòng)相甲醇和水進(jìn)行梯度洗脫,C18色譜柱(2.1mm×50mm,1.8μm)分離,22種塑化劑均得到有效分離和檢測(cè),線性關(guān)系良好,相關(guān)系數(shù)均不低于0.996,回收率在83.5%至103.1%之間,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于9%。姑麗巴哈爾·艾合買提等[23]在氣質(zhì)聯(lián)用法的基礎(chǔ)上,提出同位素內(nèi)標(biāo)法為測(cè)定河蚌蚌肉中鄰苯二甲酸酯類殘留量進(jìn)行快速篩查和定量分析,采用乙酸乙酯溶劑提取,提取液經(jīng)弗羅里硅土小柱凈化,經(jīng)氣質(zhì)聯(lián)用儀進(jìn)行檢測(cè)分析,結(jié)果表明,該方法具有良好的線性關(guān)系,相關(guān)系數(shù)均大于0.99,通過對(duì)樣品進(jìn)行三個(gè)不同濃度的加標(biāo)試驗(yàn),各組分的平均回收率滿足檢測(cè)要求,在73.1%~94.3%之間,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差值小于9.3%,各組分檢出限在1.2~3.9μg/kg之間,該方法前處理簡便、高效和準(zhǔn)確度高。
綜上所述,增塑劑樣品前處理主要以超聲波提取、索氏提取、固相萃取、快速溶劑萃取為主,配合固相萃取小柱或凝膠滲透等方法進(jìn)行凈化,然后使用氣相色譜儀或色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行定量分析。但由于增塑劑樣品基質(zhì)復(fù)雜多樣,樣品預(yù)處理應(yīng)該朝著更為簡便、高通量、準(zhǔn)確的方向發(fā)展,并開發(fā)如膜滲透技術(shù)、新型納米材料等前沿高科技前處理技術(shù),融合不同技術(shù)組合,最終建立靈敏、準(zhǔn)確、高通量的檢測(cè)方法。