張 依,范金旭*,李秋雨,李程潔,李林竹
(1.貴州省分析測試研究院,貴州貴陽 550014;2.貴州省檢測技術(shù)研究應(yīng)用中心,貴州貴陽 550014)
塑化劑是應(yīng)用于塑料生產(chǎn)過程中的一種化學(xué)添加劑,因其獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì),常用來增加塑料的柔韌性及可塑性。塑化劑種類很多,目前食品領(lǐng)域中可用于商品化的塑化劑種類已經(jīng)超出了100余種,鄰苯二甲酸酯(Phthalic Acid Esters,PAEs)是使用最廣泛的塑化劑,在塑料中的添加量高達(dá)20%~50%[1]。國家規(guī)定的塑化劑中,食品中常見的鄰苯二甲酸酯類塑化劑有鄰苯二甲酸二甲酯(Dimethyl Phthalate,DMP)、鄰苯二甲酸二丁酯(Dibutyl Phthalate,DBP)、鄰苯二甲酸二乙酯(Diethyl Phthalate,DEP)和鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯[Di(2-ethylhexyl) Phthalate,DEHP]等[2]。PAEs能很好地與塑料相溶,但化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定,不能與塑料基質(zhì)以共價鍵相結(jié)合。作為食品包裝材料時,PAEs會遷移至食物中,從而給人們的健康帶來危害。本文總結(jié)了PAEs的毒性危害以及檢測方法,以期為食品包裝材料中鄰苯二甲酸酯類塑化劑的進(jìn)一步研究和應(yīng)用提供參考。
研究表明,PAEs是一類典型的內(nèi)分泌干擾物,根據(jù)PAEs單個烴鏈長度的不同,PAEs可分為低分子量PAEs和高分子量PAEs,研究發(fā)現(xiàn)高分子量PAEs的毒性相對弱于低分子量PAEs[3]。PAEs通過口腔內(nèi)膜、呼吸道和皮膚直接接觸進(jìn)入動物和人體內(nèi),從而對動物、人體健康產(chǎn)生傷害。
大量動物實驗表明,PAEs在生殖發(fā)育的關(guān)鍵時期發(fā)揮著作用,會導(dǎo)致雄性激素信號紊亂,進(jìn)而影響生殖細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能。袁建輝等[4]研究了DEHP、DBP對未成年大鼠生殖發(fā)育的影響,發(fā)現(xiàn)攝入DEHP、DBP的大鼠睪丸萎縮,其重量也相對下降。PAEs對雌性生殖作用的主要影響是卵巢功能和雌性激素的表達(dá)。劉國敏[5]發(fā)現(xiàn)PAEs污染可使女性出現(xiàn)停止排卵、青春期提前和妊娠期變化等現(xiàn)象。此外,PAEs可以透過胎盤屏障對發(fā)育中的胚胎產(chǎn)生毒性。張前龍[6]發(fā)現(xiàn),PAEs污染可導(dǎo)致孕婦早產(chǎn)以及嬰兒出生體重偏低。一項針對新生兒的調(diào)查顯示,PAEs檢測陽性的新生兒母親,其懷孕周期短于PAEs檢測陰性的母親,并且檢測樣本中,88%新生兒臍帶血中可檢測到PAEs,所以PAEs可在子宮內(nèi)對胎兒和孕婦產(chǎn)生影響[7]。
由于PAEs的異源雌激素特性,多種癌癥的發(fā)生與其有關(guān),如肝癌、皮膚癌、胃腸道癌以及女性乳腺癌。徐希柱等[8]發(fā)現(xiàn)乳腺疾病是因為PAEs能損害動物和人類乳腺上皮細(xì)胞中的DNA,導(dǎo)致乳腺組織中的基因組不穩(wěn)定。LóPEZ等[9]通過測定墨西哥北部的233名婦女尿液中的9種PAEs,研究PAEs暴露與乳腺癌風(fēng)險的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)至少82%的婦女尿液中含PAEs代謝產(chǎn)物,研究表明尿液中PAEs的代謝產(chǎn)物濃度與患乳腺癌風(fēng)險呈正相關(guān)。
研究發(fā)現(xiàn),兒童的智商、言語理解、推理感知、神經(jīng)發(fā)育和兒童肥胖等與產(chǎn)前接觸PAEs呈負(fù)相關(guān)性。在神經(jīng)研究方面,人體長時間暴露于PAEs中對生物體神經(jīng)系統(tǒng)會造成一定損害,表現(xiàn)為記憶力削弱且極易焦慮。高分子的PAEs與成年人的過敏、哮喘、瘙癢性皮疹和濕疹有關(guān),這些PAEs通過增加氧化應(yīng)激水平和分泌炎癥細(xì)胞因子來影響氣道疾病[10-11]。
食品中PAEs塑化劑的檢測主要由樣品的前處理和儀器分析組成。在分析過程中,樣品的前處理是保障實驗結(jié)果達(dá)到準(zhǔn)確性和重復(fù)性的關(guān)鍵步驟。前處理是通過特定的前處理方法將目標(biāo)物質(zhì)選擇性富集濃縮和除雜,從而使下一步檢測更為精準(zhǔn)。目前,液-液萃取技術(shù)、固相萃取技術(shù)以及固相微萃取技術(shù)是選擇頻率較高的前處理技術(shù)。
2.1.1 液-液萃取技術(shù)
液-液萃取法,是較為傳統(tǒng)的前處理技術(shù)。其原理是向液體樣品中加入不混溶(或微溶)的溶劑,由于目標(biāo)物在不同溶劑中的分配系數(shù)不同,可從液相樣品基質(zhì)中分離和提取出目標(biāo)分析物。液-液萃取法具有操作簡單、檢出限低和精度高的特點,是一種應(yīng)用較為廣泛的分離和濃縮方法。何雪峰等[12]通過對比液-液萃取法和固相萃取法發(fā)現(xiàn)液-液萃取法的空白值和回收率更高。然而,液-液萃取也存在一些不足。由于液-液萃取需要用到大量的有機(jī)溶劑,會給環(huán)境以及人體健康帶來不利的影響。
2.1.2 固相萃取技術(shù)
固相萃取是以吸附劑作為固定相,當(dāng)流動相通過固定相時,某些痕量目標(biāo)物吸附在固定相上,然后通過選擇性溶劑洗脫,得到富集且純化的目標(biāo)物。固相萃取法的操作步驟相對簡單,一般可歸納為活化、上樣、淋洗和洗脫4個步驟。與其他萃取方法相比,固相萃取能更好地消除復(fù)雜基體的干擾,得到更高回收率的萃取物,并且固相萃取法更節(jié)省溶劑,但該方法所用的萃取柱價格較高。
2.1.3 固相微萃取技術(shù)
固相微萃取技術(shù)是一種集采樣、萃取、濃縮和進(jìn)樣于一體的前處理方法,固相微萃取法根據(jù)操作方式的不同分為浸入式和頂空式。與傳統(tǒng)的前處理方法相比,固相微萃取法具有不添加有機(jī)溶劑、不用復(fù)雜裝置、操作簡單、可直接進(jìn)樣、重現(xiàn)性好和費(fèi)用低廉等優(yōu)點。但固相微萃取的分析對象具有一定的限制,無法高效、徹底地分離一些極性差異不明顯的物質(zhì),并且其存在使用壽命相對較短、萃取涂層易磨損等缺點。目前,在PAEs檢測中,固相微萃取常與色譜技術(shù)聯(lián)用[13]。
色譜分析是測定環(huán)境和食品中PAEs的主要檢測技術(shù),包括分光光度法、熒光光譜法、傅里葉變換紅外光譜法及色譜質(zhì)譜聯(lián)用法等。分光光度法、熒光光譜法具有定性定量能力差的缺點,所以在PAEs檢測中使用較少。氣相色譜法、液相色譜法及色譜質(zhì)譜聯(lián)用法是較為常用的分析檢測方法。
2.2.1 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法
氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)結(jié)合了氣相色譜高分辨率優(yōu)勢和質(zhì)譜的高靈敏度優(yōu)勢,解決了氣相色譜在重現(xiàn)性和穩(wěn)定性方面出現(xiàn)的問題,從而具有更好的分離和定性能力。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在GB 5009.271—2016中被用作食品中PAEs的檢測方法,因其高靈敏度和較強(qiáng)的定性能力,目前被廣泛應(yīng)用于PAEs檢測中。陸雨順等[14]基于氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)建立了人參中19種PAEs的測定方法,19種PAEs在0.01~0.20 mg·L-1線性關(guān)系良好,其檢測限為0.002 mg·L-1,定量限均為0.01 mg·L-1,加標(biāo)回收率在75.3%~90.8%。
2.2.2 液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法
液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)結(jié)合了高效液相色譜和質(zhì)譜靈敏、專一、能提供相對分子質(zhì)量和結(jié)構(gòu)信息的優(yōu)勢,從而增加了檢測范圍。與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)相比,該技術(shù)可以測定氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)不可區(qū)分的物質(zhì)。劉杰等[15]建立同時檢測飲料中16種PAEs的液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用檢測方法,該方法檢出限為0.005~0.051 mg·kg-1,回收率為89.1%~105.1%,其回收率、重復(fù)性等實驗結(jié)果均優(yōu)于同等條件下氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法,所以本方法可以滿足飲料中PAEs的檢測要求。但液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法存在操作復(fù)雜、設(shè)備昂貴等缺點,在食品污染物中的廣泛應(yīng)用仍會受到限制。
2.2.3 其他檢測方法
氣相色譜-質(zhì)譜、液相色譜-質(zhì)譜在PAEs的檢測中具有靈敏、準(zhǔn)確等優(yōu)點,但這些儀器昂貴,且前處理復(fù)雜,需要專業(yè)人員操作,無法實現(xiàn)PAEs實時原位快速檢測的迫切需求。因此,新的快速檢測方法,如表面增強(qiáng)拉曼光譜檢測技術(shù)、免疫檢測技術(shù)、電化學(xué)檢測技術(shù)等目前已被廣泛應(yīng)用于食品中PAEs塑化劑的檢測,這些技術(shù)的建立,提高了PAEs的檢測效率,但這類方法仍存在精準(zhǔn)度不高、適用范圍受限的缺點。
我國是全球范圍內(nèi)最大的PAEs生產(chǎn)國和消費(fèi)國,PAEs類塑化劑在食品包裝材料中的廣泛應(yīng)用,嚴(yán)重威脅了人體安全。目前,關(guān)于PAEs的毒性危害、在食物中遷移的研究很多,但在控制和去除PAEs遷移的研究較少,尋找更安全的PAEs新型環(huán)保替代材料是很有必要的。