楊吉雙, 張慶合, 蘇立強(qiáng)

(1. 齊齊哈爾大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院, 黑龍江 齊齊哈爾 161006; 2. 中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院化學(xué)計(jì)量與分析科學(xué)研究所, 北京 100029)

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(organophosphate esters, OPEs)阻燃劑作為已禁用的溴化阻燃劑替代品被廣泛應(yīng)用[1,2]。2016年,OPEs位居阻燃劑產(chǎn)量第二,達(dá)到全球總市場(chǎng)的18%,其全球消費(fèi)量從2001～2015年增加了49.4萬(wàn)噸[3]。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(rùn)滑劑、合成橡膠等;而鹵化類OPEs常混合聚氨酯材料,用于家具、電子設(shè)備等產(chǎn)品,其阻燃機(jī)理可能是通過(guò)Br-、Cl-取代氣相中的H+和OH-,降低火勢(shì)的蔓延[4,5]。

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(guò)程中極易揮發(fā)釋放到空氣[6,7]、灰塵[8-11]、水體[12-15]及淤泥沉淀物[16,17]等環(huán)境中。近年來(lái),OPEs在水稻、果蔬、水生生物等食品[18,19]、尿液[20-22]、母乳[23,24]和血清[25,26]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[27,28]。人類流行病學(xué)研究表明,長(zhǎng)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[29,30]。Du等[31]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(guò)幾種暴露途徑評(píng)估了OPEs毒性,分析對(duì)人類產(chǎn)生潛在的健康威脅。

鑒于OPEs對(duì)人體健康的潛在危害,Van和de Boer等[3]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(cè)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(duì)干擾少;當(dāng)采用同位素內(nèi)標(biāo)稀釋法對(duì)OPEs進(jìn)行定量檢測(cè)時(shí),GC-MS較GC-NPD表現(xiàn)出更高的靈敏度。Li等[18]綜述了世界各地食品樣品中30種常見(jiàn)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(cè)可能是OPEs的理化特性、代謝途徑、工業(yè)食品生產(chǎn)過(guò)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(kāi)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(duì)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(duì)環(huán)境樣品中OPEs檢測(cè)而言,關(guān)于食品中OPEs的檢測(cè)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(cè)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(jiàn)OPEs化合物的性質(zhì)、樣品前處理和檢測(cè)技術(shù)、質(zhì)量控制技術(shù)現(xiàn)狀,并對(duì)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(jiàn)OPEs理化性質(zhì)見(jiàn)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(jiàn)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TDCIPP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(duì)分子質(zhì)量均在500以上,沸點(diǎn)也相對(duì)較高,很難進(jìn)行汽化,因此常使用液相色譜-質(zhì)譜(LC-MS)對(duì)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(duì)于該類化合物分析相對(duì)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(duì)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(duì)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?溴化類OPEs相對(duì)分子質(zhì)量和沸點(diǎn)相對(duì)較高,其他OPEs化合物相對(duì)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(duì)分子質(zhì)量增加呈上升趨勢(shì)。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(duì)親酯,隨相對(duì)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(duì)分子質(zhì)量增加而減弱提供了依據(jù)[3]。V6雖然相對(duì)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(duì)較差,因此logKow值較小。

表 1 食品中常見(jiàn)OPEs的理化性質(zhì)[3,18,32]

圖 1 OPEs相對(duì)分子質(zhì)量與(a)沸點(diǎn)和(b)log Kow的關(guān)系Fig. 1 (a) Boiling points and (b) log Kow of OPEs versus relative molecular mass

研究發(fā)現(xiàn),在脂質(zhì)含量較高的食品樣品中常檢測(cè)到相對(duì)分子質(zhì)量較大的OPEs。而相對(duì)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[3],在前處理過(guò)程中常伴隨損失,回收率較差。Liu等[33]采用加標(biāo)回收法結(jié)合GC-MS測(cè)定魚(yú)肉中12種OPEs,回收率為56%～108%, TiPP回收率較差,而TEP在加標(biāo)魚(yú)樣中未檢測(cè)到。該結(jié)果可能是因?yàn)門(mén)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(duì)于食品中多組分OPEs同時(shí)檢測(cè),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[34]。

2 前處理技術(shù)

食品基體中分析痕量OPEs時(shí),脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、色素、糖類、脂肪酸等共提取基質(zhì)成分會(huì)引起干擾[35]。因此選擇合適的前處理技術(shù),有效去除食品基質(zhì)中的雜質(zhì),并提取多組分OPEs十分重要。

OPEs樣品前處理通常由提取和凈化兩個(gè)部分組成,常見(jiàn)的提取、凈化方法包括加速溶劑萃取(ASE)、基質(zhì)固相分散萃取(MSPD)、MAE、超聲輔助萃取(UAE)、QuEChERS、SPE、凝膠固相萃取(GPC)、分散固相萃取(d-SPE)等方法均有應(yīng)用。表2中總結(jié)了食品基質(zhì)中OPEs的前處理方法。

2.1 食品樣品中OPEs的提取技術(shù)

2.1.1加速溶劑萃取

ASE(也被稱為加壓液相萃取PLE)是通過(guò)在高溫高壓條件下提高樣品溶解能力,使分析物高效率擴(kuò)散達(dá)到提取目的,從而節(jié)約提取時(shí)間、減少溶劑損耗。ASE技術(shù)在提取食品、生物樣品中OPEs時(shí),脂質(zhì)也作為共提取物被提取,因此對(duì)提取液的凈化提出更高要求。Gao等[41]采用ASE技術(shù),使用10%乙腈水溶液作為提取劑,在150 ℃下,對(duì)1 g魚(yú)肉樣品提取5 min,提取液經(jīng)酸化硅膠吸附脂質(zhì)后,采用固相微萃取(SPME)進(jìn)一步凈化。在優(yōu)化條件下,7種OPEs在0.900～5 000 ng/g范圍內(nèi)相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.990 0～0.999 2(RSD<9.0%),檢出限為0.010～0.208 ng/g,回收率為80%～107%。Brandsma等[58]在70 ℃、1 500 Pa條件下,以二氯甲烷-丙酮(1∶1, v/v)作提取劑,ASE方法循環(huán)提取3次,結(jié)合氨基固相萃取小柱凈化,利用HPLC-MS/MS分析測(cè)定水生生物中10種OPEs,檢出限為0.200～29.000 ng/g,回收率為74%～128%。

2.1.2微波輔助萃取

MAE技術(shù)是利用微波加熱以及可控的壓力和溫度條件來(lái)加速溶劑對(duì)固體樣品中目標(biāo)物的萃取過(guò)程。微波對(duì)介電性質(zhì)不同的物料呈現(xiàn)出選擇性加熱特點(diǎn),溶質(zhì)和溶劑的極性越大,對(duì)微波能的吸收越大,升溫越快,萃取越迅速。作為一種高效、簡(jiǎn)便和快速的提取技術(shù),MAE已廣泛用于蔬菜、谷物、肉類等多種食品基質(zhì)中。借鑒García-López等[60,61]從灰塵和淤泥中提取OPEs的方法,Ma等[40]選用MAE提取結(jié)合GC-MS方法對(duì)魚(yú)類和家禽類生物樣品中14種OPEs進(jìn)行提取和測(cè)定。比較了丙酮、二氯甲烷、乙酸乙酯、乙酸乙酯-二氯甲烷(1∶1, v/v)、乙酸乙酯-丙酮(1∶1, v/v)以及正己烷-丙酮(1∶1, v/v)6種提取溶劑,并對(duì)提取溶劑體積、提取溫度和時(shí)間進(jìn)行了考察,結(jié)果表明10 mL正己烷-丙酮(1∶1, v/v)在130 ℃下提取20 min效果最佳。Zhang等[39]同樣選用正己烷-丙酮(1∶1, v/v)作提取溶劑,在130 ℃下對(duì)大米中OPEs提取20 min,方法的回收率為84%～110%。

MAE和ASE均是通過(guò)控制壓力以及溫度條件,減少溶劑消耗并加快提取速率,主要區(qū)別是加熱方式不同,但兩種提取方式回收率基本相似。此外,MAE常使用極性溶劑為提取溶劑,最大限度吸收微波能,達(dá)到萃取目的,有時(shí)為了提取非極性目標(biāo)物,也可加入非極性溶劑。

2.1.3基質(zhì)固相分散萃取

MSPD集提取和凈化于一體,樣品與吸附材料研磨,通過(guò)剪切力分散樣品,增大萃取樣品的表面積,OPEs會(huì)根據(jù)各自的極性分布在有機(jī)物的表面[62]。Campone等[45]采用MSPD方法,對(duì)鱈魚(yú)和三文魚(yú)中13種OPEs進(jìn)行測(cè)定。通過(guò)條件優(yōu)化,將0.5 g樣品與2 g弗羅里硅土(Florisil)和1 g無(wú)水硫酸鈉在研缽中分散,然后轉(zhuǎn)入1 g氧化鋁的固相萃取柱中。使用5 mL正己烷-二氯甲烷(1∶1, v/v)除去脂質(zhì),并用10 mL正己烷-丙酮(6∶4, v/v)洗脫分析物,方法回收率為70%～110%, RSD<9%。Castro等[63]基于MSPD結(jié)合LC-MS/MS同時(shí)分析測(cè)定貽貝樣品中18種OPEs。通過(guò)條件優(yōu)化,最終選取Florisil和乙腈分別作為吸附劑和洗脫溶劑,有效降低了脂質(zhì)干擾。該方法回收率為69%～122%,檢出限為0.060～5.000 ng/g,定量限為0.190～17.000 ng/g, RSD<24%。

由于MSPD提取條件比較溫和,因此共提取物干擾少;通過(guò)選擇合適的分散劑、吸附劑以及洗脫溶劑,可極大提高OPEs的萃取效率。此外,與傳統(tǒng)的提取方法相比,MSPD減少了溶劑消耗,并且成本較低。

2.1.4超聲輔助萃取

UAE基于一種綠色提取技術(shù),廣泛應(yīng)用于提取基體成分復(fù)雜的食品和環(huán)境樣品,該技術(shù)提取率與傳統(tǒng)的提取技術(shù)(例如:索氏提取(SE))相當(dāng)。Santín等[34]采用丙酮-正己烷(1∶1, v/v)作提取溶劑,考察了振蕩、ASE、UAE 3種方法提取魚(yú)肉中16種OPEs。結(jié)果表明,振蕩萃取時(shí)間較長(zhǎng),ASE萃取脂質(zhì)含量較高。最終選取0.25 g魚(yú)樣加入15 mL萃取劑超聲輔助萃取15 min,重復(fù)萃取兩次,結(jié)合SPE和d-SPE凈化后,進(jìn)行LC-MS/MS分析測(cè)定,RSD<10%。Aznar-Alemany等[50]將UAE與液液萃取(LLE)結(jié)合使用,分析了貽貝樣品中7種OPEs,方法的最低檢出限和定量限分別為0.190 ng/g和1.030 ng/g。Wang和Kannan等[59]使用0.5%甲酸乙腈溶液作提取劑,結(jié)合d-SPE技術(shù)凈化和HPLC-MS/MS檢測(cè),對(duì)多種復(fù)雜食品基質(zhì)中OPEs進(jìn)行分析,方法檢出限為0.010～0.170 ng/g,其中TnBP、TBOEP、TCIPP在食品中含量相對(duì)較高。Guo等[52]通過(guò)奶粉中9種OPEs的分析研究表明多次循環(huán)萃取可以提高萃取效率,并且準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性較好,基質(zhì)效應(yīng)顯著降低。

為了最大限度地提高提取率,需對(duì)UAE提取條件進(jìn)行優(yōu)化,例如溶劑類型、超聲處理的溫度和時(shí)間、樣品粒度、固/液比例等。雖然升高溫度會(huì)通過(guò)降低溶劑黏度來(lái)增加溶劑向基質(zhì)中的滲透,但是干擾化合物的共提取也會(huì)增加,同時(shí)OPEs可能會(huì)發(fā)生降解現(xiàn)象。

2.1.5QuEChERS方法

QuEChERS方法近年來(lái)廣泛應(yīng)用于食品中痕量有機(jī)物的檢測(cè),該方法主要通過(guò)有機(jī)溶劑提取、分散固相萃取凈化兩部分組成,有機(jī)溶劑一般為甲醇、乙腈、正己烷等常用提取試劑或其組合,分散固相萃取常選用N-丙基乙二胺(PSA)、十八烷基(C18)、石墨化炭黑(GCB)、氧化鋁(Al2O3)、基于氧化鋯的Z-Sep和Z-Sep+等吸附劑。Guo等[52]對(duì)奶粉中OPEs進(jìn)行提取分析,選用無(wú)水MgSO4和無(wú)水醋酸鈉(CH3COONa)進(jìn)行鹽析,比較了乙腈、0.5%的甲酸乙腈溶液、乙腈-甲醇(3∶1, v/v)、0.5%甲酸乙腈-甲醇(3∶1, v/v)、乙腈-甲苯(3∶1, v/v)5種提取溶液,以及PSA、GCB、C18 3種吸附劑的含量。結(jié)果表明,選用0.5%甲酸乙腈提取溶劑、100 mg PSA吸附劑時(shí),提取效率最佳,檢出限可達(dá)0.100～0.250 ng/g,定量限為0.500～1.500 ng/g,回收率為74%～102%。Poma等[36]以乙腈作提取溶劑,MgSO4進(jìn)行鹽析,Z-Sep作吸附劑,結(jié)合Florisil SPE柱進(jìn)行凈化,采用GC-EI-MS方法對(duì)瑞典市場(chǎng)中12類53種食品中的8種OPEs進(jìn)行測(cè)定,方法檢出限為0.050～3.000 ng/g,回收率為53%～71%。丁錦建等[19]基于QuEChERS方法建立了快速分析多種食品中10種OPEs。該方法以0.1%甲酸乙腈溶液為提取劑,PSA和C18為吸附去除基質(zhì)干擾,采用同位素稀釋質(zhì)譜法進(jìn)行分析定量,定量限為0.050～0.420 ng/g,回收率為73%～106%。

近年來(lái),QuEChERS與UAE結(jié)合提取食品基質(zhì)中OPEs,避免了有機(jī)溶劑的浪費(fèi),還常結(jié)合SPE方法去除食品基質(zhì)中的脂質(zhì)等干擾。Xu等[37]將QuEChERS法與UAE結(jié)合,選用5 mL乙腈-甲苯(9∶1, v/v)作提取溶劑,C18和Z-Sep混合吸附劑,提取多種食品基質(zhì)中9種OPEs,提取溶劑利用率達(dá)到90%～95%,并且可有效去除脂質(zhì)和色素等干擾物。該方法浪費(fèi)因子(waste factor, WF)約為5%～10%,同時(shí)節(jié)省大約90%的內(nèi)標(biāo)溶液,而傳統(tǒng)QuEChERS方法的WF通常在50%～90%之間,WF的降低顯著提高了OPEs檢測(cè)靈敏度。Sapozhnikova和Lehotay等[64]使用QuEChERS方法提取10 g魚(yú)樣品中OPEs,但10 mL提取物中僅取1 mL進(jìn)一步凈化(WF=90%),實(shí)際有效樣品量?jī)H1 g,導(dǎo)致靈敏度降低。Zheng等[44]采用QuEChERS結(jié)合UAE技術(shù),以5 mL乙腈-甲苯(9∶1, v/v)作為提取溶劑,以Z-Sep為吸附劑,并使用SPE柱多次凈化提取,利用GC-MS對(duì)電子回收站附近雞蛋中10種OPEs分析測(cè)定,方法定量限為0.110～0.600 ng/g,回收率為76%～172%。

2.2 食品樣品中測(cè)量OPEs的凈化技術(shù)

在食品基質(zhì)中痕量分析有機(jī)污染物殘留時(shí),常伴隨脂質(zhì)以及其他有機(jī)物的干擾,為消除該干擾通常采用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿對(duì)樣品進(jìn)行處理,但OPEs在強(qiáng)酸堿條件下易降解,因此儀器分析之前采用合適的凈化方法成為必須。對(duì)食品基質(zhì)提取液中OPEs凈化時(shí),常用Florisil、Al2O3、C18為填料的SPE柱,其中Florisil易從非極性基質(zhì)中吸附極性化合物,Al2O3具相對(duì)溫和的去脂能力,而C18對(duì)非極性和中等極性的組分均具有吸附作用。Santín等[34]采用LC-MS/MS分析測(cè)定魚(yú)肉中16種OPEs,考察了5 g Florisil、中性Al2O3、堿性Al2O3分別與2 g C18混合制備SPE柱的凈化效果,結(jié)果表明,5 g堿性Al2O3和2 g C18回收率為48%～113%,RSD<10%,而中性Al2O3和C18、Florisil和C18,回收率分別為23%～120%和1.6%～101%。Zhang等[39]對(duì)常用的固體和液體食品分別進(jìn)行MAE和UAE提取,均通過(guò)4 g Florisil、4 g中性硅膠和2 g無(wú)水硫酸鈉為填料的SPE柱凈化,選用甲醇和正己烷分別對(duì)所制備的SPE進(jìn)行淋洗,上樣后用丙酮-乙酸乙酯(3∶7, v/v)洗脫,提取液經(jīng)氮吹丙酮復(fù)溶后進(jìn)行GC-MS/MS檢測(cè),分析測(cè)定6種OPEs,獲得滿意回收率。

也有報(bào)道采用SPE技術(shù)結(jié)合d-SPE或GPC凈化技術(shù),最大程度去除脂質(zhì)及其他物質(zhì)的干擾。Liu等[42]選用傳統(tǒng)的索氏技術(shù)提取后,將提取液分別經(jīng)過(guò)Oasis HLB SPE柱以及Z-Sep和C18混合分散固相萃取吸附劑進(jìn)行兩步凈化,采用GC-MS對(duì)魚(yú)肉中12種OPEs進(jìn)行測(cè)定,檢出限為0.004～0.059 ng/g,回收率為56%～108%。Xu等[37]將多種肉類食品提取液分別通過(guò)Florisil SPE柱、C18和Z-Sep混合分散固相萃取吸附劑、丙氨基SPE柱多步凈化,有效去除脂質(zhì),降低了基質(zhì)效應(yīng)。采用GC-MS測(cè)定肉類樣品中OPEs,定量限為1.400～3.700 ng/g,平均RSD值為7%。Ma等[40]利用GC-MS方法測(cè)定家禽類食品中14種OPEs,通過(guò)MAE提取,將SPE和GPC凈化技術(shù)相結(jié)合,有效去除脂質(zhì)并降低了共萃取物的干擾。方法檢出限為0.006～0.021 ng/g,回收率為70%～111%,重現(xiàn)性良好。

3 分離與檢測(cè)技術(shù)

選擇合適的分離和檢測(cè)方法,可以降低相互干擾和基質(zhì)效應(yīng),進(jìn)而提高檢測(cè)靈敏度和選擇性,實(shí)現(xiàn)食品中痕量OPEs的測(cè)定。以GC、LC為基礎(chǔ)的色譜分離、質(zhì)譜及選擇性檢測(cè)器在食品中OPEs檢測(cè)中均有應(yīng)用,如氣相色譜-電子轟擊源/化學(xué)電離源/負(fù)電子捕獲電離源-質(zhì)譜(GC-EI/CI/ENCI-MS)、氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜、氣相色譜-高分辨質(zhì)譜(GC-HRMS)、液相色譜-電噴霧電離源/大氣壓化學(xué)電離源-串聯(lián)質(zhì)譜(LC-ESI/APCI-MS/MS)、超高效液相色譜-高分辨質(zhì)譜(UPLC-HRMS)、氣相色譜-氮磷檢測(cè)器以及氣相色譜-火焰光度檢測(cè)器(GC-FPD)等。相關(guān)信息見(jiàn)表2,其中氣相色譜-質(zhì)譜應(yīng)用更為普遍,其方法檢出限和定量限相對(duì)于液相色譜-質(zhì)譜低1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。

3.1 氣相色譜法

由于大部分OPEs具有一定揮發(fā)性,因此GC最常用,鑒于化合物具有較寬的極性和沸點(diǎn)范圍,(5%苯基)-甲基聚硅氧烷(DB-5MS)作為通用型色譜柱應(yīng)用最廣,柱長(zhǎng)從15～30 m不等,常用規(guī)格為30 m×0.25 mm×0.25 μm。Rodriguez等[65]比較了相同規(guī)格(30 m×0.25 mm×0.25μm)的DB-5以及14%氰基-苯基-甲基-聚硅氧烷(SPB-1701)色譜柱對(duì)OPEs分離的影響。結(jié)果表明,SPB-1701色譜柱對(duì)互為同分異構(gòu)體的TCPP和TCIPP分離效果較差,DB-5色譜柱分離TBOEP和TPHP受溫度影響大導(dǎo)致選擇性較差。通過(guò)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件,確定起始溫度在50 ℃保持1 min,以15 ℃/min升至260 ℃保持10 min,進(jìn)樣量1 μL,不分流進(jìn)樣,進(jìn)樣口和檢測(cè)器溫度分別為270 ℃和320 ℃,使用GC-NPD對(duì)水樣中OPEs分析測(cè)定。方法檢出限為4 μg/mL,線性相關(guān)系數(shù)為0.997 0, RSD為2%～3%。

在分析基質(zhì)復(fù)雜的食品時(shí),GC-MS/MS相對(duì)于GC-MS表現(xiàn)出更好的選擇性、準(zhǔn)確度以及更低的定量限[68]。Poma等[35]利用QuEChERS結(jié)合SPE前處理方法和GC-EI-MS/MS檢測(cè)技術(shù),以TCEP-d12、TDCIPP-d15、TPHP-d15作為內(nèi)標(biāo),測(cè)定雞蛋、魚(yú)肉、谷物、土豆等多種食品中14種OPEs,方法的定量限達(dá)到0.001～61.970 ng/g,并表現(xiàn)出較好的回收率。Liu等[33]等使用索氏提取,Oasis HLB SPE柱和Z-Sep-C18(質(zhì)量比1∶1)多步凈化,以TnPP-d21、TnBP-d27、TCPP-d18、TPHP-d15為內(nèi)標(biāo),GC-EI-MS/MS同時(shí)測(cè)定魚(yú)肉中12種OPEs,檢出限為0.005～0.810 ng/g。

3.2 液相色譜法

LC-MS/MS測(cè)定沸點(diǎn)高、不易揮發(fā)、相對(duì)分子質(zhì)量大的OPEs具有較高的靈敏度,但卻常伴隨基質(zhì)效應(yīng)以及分離困難等不足。LC分離OPEs通常選用C18或C8為固定相色譜柱(UPLC BEH C18、Luna C8、Waters Xtera C18等),甲酸水溶液、甲醇、乙腈或其混合溶液作為梯度洗脫流動(dòng)相,大多選用正離子模式、電噴霧電離(ESI+)源,并結(jié)合多反應(yīng)監(jiān)測(cè)(MRM)模式進(jìn)行信息采集。

Ding等[51]采用QuEChERS前處理方法,以Waters BEH C18柱(100 mm×2.1 mm, 1.7 μm)作分析柱,0.1%甲酸水溶液和乙腈溶液作流動(dòng)相,UPLC-MS/MS(ESI+)方法測(cè)定了蔬菜、牛奶、谷物等食品中10種OPEs,方法檢出限為0.020～0.240 ng/g,定量限為0.050～0.420 ng/g,回收率為73%～106%; OPEs在食品中總含量為1.100～9.600 ng/g,谷物中OPEs的殘留量相對(duì)較高,其中TEHP含量最高。Tokumura等[69]比較了GC-EI-MS、GC-NCI-MS、LC-ESI-MS/MS、LC-APCI-MS/MS 4種檢測(cè)技術(shù)分析14種OPEs純品,研究發(fā)現(xiàn)LC-ESI-MS/MS和LC-APCI-MS/MS(0.810～970 pg)的定量限比GC-EI-MS和GC-NCI-MS(2.300～3 900 pg)低1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。Chen等[55]利用LC-ESI-MS/MS測(cè)定了鯡鷗蛋中12種OPEs,優(yōu)化條件下基質(zhì)效應(yīng)為86%～99%,定量限為0.060～0.200 ng/g。Han等[70]分析肉類和魚(yú)類樣品,GC-MS/MS和UPLC-MS/MS分別測(cè)定8種和14種OPEs化合物。除TiBP和TnPP外,GC-MS/MS定量限更低;兩種方法測(cè)定大多OPEs的基質(zhì)效應(yīng)均在±20%范圍內(nèi),但UPLC-MS/MS測(cè)定鮭魚(yú)中OPEs時(shí),基質(zhì)抑制效應(yīng)明顯,為40%～79%。

4 分析檢測(cè)的質(zhì)量保證

OPEs標(biāo)準(zhǔn)品和內(nèi)標(biāo)主要來(lái)自德國(guó)Dr. Ehrenstorfer公司、日本東京化成工業(yè)、挪威Chiron AS公加拿大TRC公司、劍橋同位素實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)Sigma-Aldrich公司、加拿大C/D/N ISOTpoes公司,相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)品,同位素內(nèi)標(biāo)不夠完全。目前為止未見(jiàn)食品基體中OPEs標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),并且OPEs在檢測(cè)過(guò)程中常伴隨空白污染。因此,進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制十分必要。

Brandsma等[58]通過(guò)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)溶液、粉塵、魚(yú)油以及沉淀物基質(zhì)OPEs,首次評(píng)估了全球?qū)嶒?yàn)間有機(jī)磷阻燃劑的污染程度和測(cè)定過(guò)程中空白干擾問(wèn)題。結(jié)果表明,標(biāo)準(zhǔn)溶液受污染影響較小,粉塵、魚(yú)油、沉淀物RSD值分別為7%～48%、13%～68%和15%～96%,其中TnBP、TIBP、TBOEP和TCIPP受污染較嚴(yán)重。Xu等[43]將硫酸鈉固體代替魚(yú)肉樣品作為空白,用于監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程空白干擾。為避免空白污染,Liu等[42]將所有玻璃器皿和無(wú)水硫酸鈉在450 ℃下加熱5 h后,將玻璃儀器依次用丙酮、二氯甲烷和正己烷清洗,無(wú)水硫酸鈉儲(chǔ)存于干燥潔凈的玻璃容器中。此外,SPE凈化裝置的連接管和旋塞也用3種試劑依次沖洗。Zhang等[39]將所有玻璃器皿在丙酮中超聲處理10 min后用超純水沖洗,最后風(fēng)干,有效降低了空白污染。Bekele等[38]在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中避免使用任何塑料和橡膠材料,并將硅藻土和所有玻璃器皿在450 ℃下加熱4 h。為防止空白污染,所有實(shí)驗(yàn)室設(shè)備(玻璃、不銹鋼或聚四氟乙烯)必須嚴(yán)格把控。對(duì)玻璃器皿應(yīng)仔細(xì)清洗,一般采取在100～400 ℃下加熱4～6 h后,用極性和非極性有機(jī)溶劑沖洗,并用鋁箔覆蓋直至使用[2]。

色譜-質(zhì)譜技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于可以準(zhǔn)確對(duì)分析物進(jìn)行定性和定量,但基質(zhì)效應(yīng)常導(dǎo)致信號(hào)的增強(qiáng)或抑制[66]。同位素內(nèi)標(biāo)法和同位素稀釋質(zhì)譜法可以有效降低基質(zhì)效應(yīng)。同位素內(nèi)標(biāo)成本相對(duì)較高,且空白基質(zhì)難以獲取,為了避免基質(zhì)效應(yīng),常通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)添加方法作為替代方法[2]。Teo等[68]為了降低基質(zhì)效應(yīng),彌補(bǔ)分析過(guò)程中樣品損失,采用同位素稀釋質(zhì)譜法結(jié)合GC-EI-MS/MS檢測(cè)技術(shù),分析測(cè)定水樣中5種OPEs,檢出限為0.300～24.000 ng/L,回收率為84%～115%, RSD<1%。He等[48]同時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)添加法和同位素內(nèi)標(biāo)法結(jié)合HPLC-MS/MS方法分析測(cè)定多種食品基質(zhì)OPEs,結(jié)果表明內(nèi)標(biāo)在實(shí)際樣品中回收率為64%～91%,標(biāo)準(zhǔn)樣品回收率為60%～96%。Castro等[62]使用基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液校準(zhǔn),采用LC-MS/MS測(cè)定了貽貝中18種OPEs,表現(xiàn)出較好的回收率和重現(xiàn)性。

5 結(jié)論展望

由于食品基體復(fù)雜,不同類型OPEs的物理化學(xué)性質(zhì)差異較大,并且在提取OPEs過(guò)程中易受環(huán)境和實(shí)驗(yàn)器材等污染。因此,食品中痕量分析多組分OPEs時(shí),選擇合適的前處理方法,高選擇性、高靈敏度的分離檢測(cè)技術(shù),以及在質(zhì)量控制措施等方面都面臨挑戰(zhàn)。目前為止,國(guó)內(nèi)外依然沒(méi)有食品中OPEs的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法,以及相關(guān)基體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。對(duì)于測(cè)定谷物、蔬菜、水果等低脂類食品中OPEs時(shí),將UAE和QuEChERS前處理技術(shù)結(jié)合,可減少萃取溶劑和內(nèi)標(biāo)溶液的浪費(fèi),獲得較為滿意的回收率。而分析生物樣品等高脂類食品樣品時(shí),通過(guò)SPE柱或GPC凈化去除脂質(zhì)干擾非常必要。QuEChERS法結(jié)合多步凈化步驟,對(duì)食品中OPEs的分析具有很好的應(yīng)用前景。串聯(lián)質(zhì)譜、高分辨質(zhì)譜在測(cè)定OPEs及其代謝物方面應(yīng)用越來(lái)越廣泛,可有效提高測(cè)定靈敏度和準(zhǔn)確性。氣相色譜-三重四極桿飛行時(shí)間質(zhì)譜(GC-Q TOF-MS)技術(shù)有助于同時(shí)測(cè)定多種OPEs及未知代謝物,較高的分辨率也對(duì)結(jié)構(gòu)相似的化合物達(dá)到很好的鑒定效果,降低基質(zhì)干擾。此外,GC-ICP-MS測(cè)定含磷化合物具有較高的選擇性和靈敏度,圖譜相對(duì)干擾少,有望應(yīng)用于食品中OPEs的分析測(cè)定。