食品中邻苯二甲酸酯类化合物的检测方法研究进展

Research Progress on the Determination Methods for the Phthalic Acid Ester Compounds in Food

摘要: 邻苯二甲酸酯类化合物作为塑化剂被广泛应用于玩具、食品包装材料、医用血袋和胶管制品、高分子塑胶产品等数百种产品中。不可避免残留和迁移至各种包装材料甚至是食品中，其化学毒性日益引起社会的广泛关注。建立有关邻苯二甲酸酯类化合物快速准确的检测方法已成为当今的研究热点之一。本文概述了邻苯二甲酸酯类化合物的性质、危害，综述了食品中邻苯二甲酸酯类化合物的前处理技术与检测方法，并分析了现有检测方法中存在的问题、挑战及发展方向。

Abstract: Phthalic acid esters (PAEs), widely used as plasticizers in toys, food packaging materials, medical bags, hose products, and hundreds of polymer products, are inevitably retained in and shifted to various packaging materials, even into foods. Their chemical toxicities are increasingly attracting public attention in recent years. To develop rapid and accurate analytic methods for the determination of phthalic acid esters (PAEs) in various matrices has become one of the hot topics nowadays. This paper summarized the properties and harmfulness of PAEs, the recent progress on the pre-preparation techniques and the analytic methods for PAEs in food. Some existing problems and challenges in cur- rent analytic methods, as well as the research trends, have been discussed.

1. 引言

邻苯二甲酸酯类化合物(Phthalic acid esters, PAEs)是一类重要的内分泌干扰物。痕量的PAEs会在水体、土壤、动植物中富集，在环境中难以降解，对人体的

内分泌系统造成干扰，直接影响人体的新陈代谢。2011年6月，台湾地区发生塑化剂风波曾引起内地食品行业的警戒。台湾大学食品研究所孙璐西教授在台湾塑化剂安全事件后直言，塑化剂邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)毒性比三聚氰胺大20倍。有研究表明，塑化剂还会增加肝肾负担，对免疫系统、消化系统造成慢性伤害，甚至导致肝癌^[1]。2012年白酒风波中，样品中被检出的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)最高检出值达1.04 mg/kg^[2]。随着塑料包装制品的大量使用，PAEs在环境中残留与迁移, 甚至在食品中的污染也日益严重。对食品中邻苯二甲酸酯类化合物的分析、检测与控制已是食品行业面临新问题和新挑战。本文在概述PAEs的性质、危害的基础上，综述了近年来国内外食品中PAEs的主要检测方法，并就现有检测方法中存在的问题与挑战及其发展方向作了简要分析和评述。

2. 邻苯二甲酸酯类化合物的理化性质

邻苯二甲酸酯类化合物(Phthalic acid esters, PAEs)，又称酞酸酯类化合物，其化学结构一般由1个刚性平面芳烃和2个可塑的非线性脂肪侧链组成^[1](通式如图1所示)，是使用最为广泛的塑化剂之一。主要包括：邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丙酯(DPP)、邻苯二甲酸二异丁酯(DiBP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸苄基丁酯(BBP)、邻苯二甲酸二环己酯(DCHP)、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二壬酯(DiNP)等。

PAEs一般为无色透明液体，难溶于水，易溶于甲醇、乙醇、乙醚等有机溶剂，属于难挥发、中等极性、高脂溶性物质，可通过呼吸、饮食、皮肤接触直接进入人体和动物体内，往往以吸附态附着在固体颗粒物上并在生物体内积累^[3]。表1汇总了几种常见的PAEs的主要性质。

3. 邻苯二甲酸酯类化合物的危害

过去一直认为PAEs的毒性低，毫无限制地进行生产和使用。近年来发现PAEs对生殖系统有一定损害，甚至影响胚胎发育，具有“三致作用”(致癌、致畸、致突变)及干扰内分泌作用，可直接影响人和动物的生殖繁育^[4,5]。1982年，美国国家毒理规划署(National toxicology program, NTP)的试验报告确证大白鼠和小白鼠能通过食物长期吸收邻苯二甲酸二异辛酯(DEHP)而引起肝癌^[6]。小鼠接触5000 mg/kg剂量的DOP，精子畸形率明显增加，说明DOP对生殖细胞有诱变作用^[7]。PAEs对肾脏、肺部、免疫系统、神

Figure 1. Chemical formula of phthalic acid esters (PAEs)

图1. 邻苯二甲酸酯类化合物(PAEs)结构通式

经系统也会产生一定影响。张炽坚等^[8]研究了采用DBP和DEHP单独和联合作用雄性SD大鼠，分析了雄性SD大鼠的尿液中超氧化物歧化酶活力和丙二醛含量，结果表明，无论是单独还是联合作用均能在短期内对大鼠肾脏造成显著的氧化损伤。长期接触PAEs的可引起哮喘、多发性神经炎、感觉迟钝麻木、病灶性肾囊肿数量增加、肾小管色素沉着等^[9]。

4. 食品中邻苯二甲酸酯类化合物的来源

已有报道表明，许多食品，包括果汁、矿泉水、茶饮料、各类点心、食用油、牛奶、果酱等，均可能含有PAEs。食品中的PAEs “塑化剂”主要有以下几个来源：

4.1. 通过环境污染迁移至食品

由于PAEs是通过分子间作用力而非化学键在塑料的成型过程中与高分子结合，其作用力较弱，因此可以迁移至环境中，进而通过食物链进入动物和人体^[10]。Nanni^[11]等在研究橄榄油被塑化剂污染状况时发现，橄榄油的污染情况比其他植物油更严重，推测原因可能是由于橄榄代谢吸收了空气、土壤或水中的PAEs所致。

4.2. 通过食品包装迁移至食品

鉴于PAEs在聚氯乙烯(PVC)中用量大，及PAEs本身易迁移的特性，因而常用的食品包装，如塑料盒、塑料袋及铝箔袋等往往都含有PAEs^[12]，PAEs往往容易通过食品包装迁移到食品中。如白酒“塑化剂”风波中，有报道表明其原因是白酒接触可能含有塑化剂的器具、运输管线和包装材料所致^[13]。目前，欧盟、美国以及中国台湾、香港、大陆等国家和地区对食品包装材料中部分邻苯二甲酸酯类增塑剂的特定迁移限

Table 1. Basic properties of phthalic acid esters

表1. 邻苯二甲酸酯类化合物的基本性质

量(SML)均有限定。如欧盟规定DEHP、DBP、BBP的SML分别为1.5、0.3、30 mg/kg，且不得接触油脂类食品及婴幼儿食品^[14]。

4.3. 通过加工过程迁移至食品

食品在加工过程中不可避免地会接触到一些塑料设备，接触过程中塑料中的塑化剂会溶入食品中，使食品被塑化剂污染。熊金龙等^[15]研究发现凹凸棒土中也含有少量的PAEs。凹凸棒土可用于油脂的脱色，因此采用凹凸棒土进行油脂脱色时也可造成食用油等油脂食品的污染。

可见从作物的生长到食品的生产、包装，每个环节都有可能接触到塑化剂。为了确保食品安全，除了科学的食品安全风险评估、良好的风险管理和监督外，有效的检测技术也是必不可少的重要手段之一，下文重点就目前食品中PAEs常见的样品前处理与检测技术进行综述。

5. 食品中邻苯二甲酸酯类化合物的 检测方法

目前，PAEs的仪器分析方法主要采用气相色谱(GC)和液相色谱(LC)方法^[16-39]。Cao^[1]指出样品前处理是决定食品中PAEs检测灵敏度的关键。PAEs的样品前处理方法随样品基质不同而存在差异。液液萃取法(LLE)是果汁饮料等简单基质液态样品中PAEs常用的前处理方法，常采用正己烷和二氯甲烷为萃取溶剂^[19,20]。其优点是操作简单，但也存在有机溶剂消耗量大，对环境造成二次污染，耗时较长，回收率较低，乳化现象严重，难于实现自动操作等不足。对于牛奶、动物肉类及组织、蔬菜、水果等复杂基质样品，其前处理则往往需结合超声协助萃取(UAE)、微波协助萃取(MAE)、固相萃取(SPE)等样品提取与净化技术^[21]。SPE具有溶剂用量少、富集与净化效果好、操作简单等特点^[22]，但不同批次吸附剂的效率不同，会影响到分析结果的重复性，若发生不可逆的吸附会导致样品中目标物的损失，有时会发生表面降解反应、吸附剂堵塞孔道等现象。近年来，固相微萃取(SPME)、分散液液微萃取(DLLME)、分散液液微萃取-上浮溶剂固化(DLLME-SFO)、浊点萃取法(CPE)等新兴萃取与净化技术由于具有操作简便萃取速度快等特点，也被应用于水、化妆品、食品等样品中的PAEs的提取与净化^[13,23,24]。由于各种PAEs在结构上存在着高度相似性，且通常样品中含量较低，定性和定量能力较差的分光光度法基本没有实用价值，不适合于食品等复杂样品中PAEs的测定^[25]。食品中PAEs的测定方法主要有气相色谱法(GC)^[23,26,28]，高效液相色谱法(HPLC)^[29,30]，色谱质谱联用法(GC-MS)^[31-37]、液相质谱联用法(LC-MS)^[38,39]等。表2中汇总了主要检测方法的实例。

Table 2. Analytic methods of phthalic acid ester compounds in food

表2. 食品中邻苯二甲酸酯类化合物的检测方法

6. 结论

综上所述，食品中PAEs的检测方法已比较成熟，但就研究现状而言，以下几个方面的问题仍有待进一步完善和提高。

1) PAEs前处理技术依然是阻碍PAEs检测技术发展的瓶颈之一，已有的前处理技术仍存在操作步骤繁琐、耗时长、回收率较低等弊端。需要开发如纳米技术、膜处理技术等新型前处理技术，提高对样品中靶标物PAEs的富集能力。探索更为简单、快速、高效的前处理方法将是今后的研究重点和方向。

2) PAEs化合物中碳原子数较多的异构体化合物分离仍是目前检测中的难点。传统的气相色谱、液相色谱对结构相近的化合物及异构体的分离效果较差，从而影响准确的定性和定量。色谱–高分辨质谱、串联质谱联用、电喷雾离子化质谱等技术的引入将是食品中PAEs检测最有力的手段之一。

3) 我国食品中邻苯二甲酸酯类塑化剂检验限量缺少判定根据，如GB9685-2008中只给出DBP，DEHP和DINP的迁移限量；GB/T 21911-2008中只仅适用于食品中16种PAEs的测定，其它PAEs的限量还有待于确定。我国的检测标准还需要不断完善，限量标准还存在很多空白，与发达国家相比存在较大差距，应学习国外先进标准并有选择性地吸收。

纵观国内外市场，由于经济条件和发展状况的限制，邻苯二甲酸酯类作为增塑剂在其他产品甚至于食品中将会继续被大量使用。我国应尽快解决相关标准法规滞后的问题，完善标准法规，对现有标准中的不足进行改进。有关科研部门应增强责任感，加强检测方法的改进研究，保证检测准确性，健全现有的标准体系。有关行政执法部门应该加强这方面的监督管理，以执法的手段对市场进行监管，遏制此类增塑剂的不规范使用，将用量控制在安全范围内，保证产品的安全和对外贸易的顺利进行。此外，应该努力寻找质优价廉无毒的替代品，保证食品市场的安全。

NOTES

^*通讯作者。