关于罐头食品成分中NOGE与衍生物的检测技术阐述

范怡君

（常熟市产品质量监督检验所，江苏 常熟 215500）

1 NOGE(酚醛清漆甘油醚)的原理结构与特征

苯酚和甲醛在酸性条件下反应得到酚醛,其中相对分子质量最小(2环)的酚醛叫做双酚F(BPF)。酚醛再与表氯醇反应可得到一系列相对分子质量不同的、环数不等的缩水甘油醚。NOGE就为这些相对分子质量不固定的酚醛清漆多元甘油醚的混合物的总称。双酚F的3种同分异构体与表氯醇反应得到的2R-NOGE称为双酚F二缩水甘油醚(BFDGE),在食品罐内涂层中BFDGE约含30%～40%,其余为三环(3R～八环(8R)的NOGE。2R-NOGE(即 BFDGE)有3种同分异构体,3R-NOGE有7种同分异构体,4R-NOGE有27种同分异构体。

NOGE其溶脂性较强,在含油较高的鱼类、肉类罐头中以多种衍生物的形式存在。BFDGE及其衍生物有:

BFDGE、BFDGE·H2O、BFDGE·HCl、BFD GE·2HCl、BFDGE·H2O·HCl,依照欧盟指令,以上物质的迁移总量应小于1mg/kg;3R-8R NOGE及其衍生物可表示为:nR·xH2O·yHCl(3≤n≤8,0≤x,y≤n),如3R-NOGE及其衍生物有:水合物:3R·H2O、3R·2 H2O、3R·3 H2O;氯化物:3R·HCl、3R·2HCl、3R·3HCl及 3R·H2O·HCl等。NOGE及其衍生物化学稳定性不高,易与食品成分或其他环氧化合物发生反应。

2 NOGE(酚醛清漆甘油醚)与衍生物的提取技术

2.1 罐头涂料中NOGE及其衍生物的萃取

目前,NOGE及其衍生物的萃取主要是用液-液萃取法,萃取液主要有以下3类:

2.1.1 用疏水性溶剂将NOGE及其衍生物从均质化处理后的溶液中萃取出来,这些溶剂有:戊烷、正己烷、庚烷、二氯甲烷、甲基叔丁基醚或者氯仿;

2.1.2 用四氢呋喃萃取,然后冻干;

2.1.3 用乙腈直接从食品均质溶液中提取,第一步主要提取水,第二步是环氧化合物。其中,2.1.3是现在最为常用的方法,因为在反相高效液相色谱法(RPLC)检测前,应先去除油相,通常是在乙腈和油/正己烷二者之间分离。由于这种方法能避免分离油的过程,因此简化了提取过程。

欧盟最新出台的标准《接触食品的材料和物品有限制条件的某种环氧衍生物NOGE及其氢氧和含氯衍生物的测定》就采用了用乙腈萃取的方法。其主要步骤是:以每平方分米罐头涂层配33mL乙腈的量,在室温下萃取24h。

为确保萃取完全,应该使用新鲜的溶剂进行多次萃取。在能保证萃取完全的前提下,可适当的提高温度,缩短萃取时间。在有机溶胶涂料中,由于NOGE作为一种稳定剂被使用,其单体和其它的衍生物含量都很高,对于该类产品,应增加萃取液的用量。

2.2 罐头涂料中NOGE及其衍生物的水解

NOGE环数不尽相同,同分异构体数量非常多,其衍生物结构也很复杂,要把NOGE单体及其各自的衍生物分离开来几乎是不可能的,也是没有必要的。为了简化检测过程,通常将NOGE及其衍生物全部水解为NOGE·H2O结构,再进行测定。

萃取液中NOGE及其衍生物结构复杂,水解条件也大不相同。其中NOGE和NOGE水合物在中性、酸性溶液中会发生水解;NOGE的氯化物在中性溶液中缓慢水解,而在酸性条件下相当稳定;而在弱碱性溶液中,各种化合物(除了醚的衍生物)均会水解为NOGE·H2O。

为使环氧化合物和HCl化合物完全水解,可将萃取样品放在一个充有惰性气体的能维持恒压的密闭容器中使其恒沸蒸干,重新加入400μl乙腈和1600μlpH值为8.5的硼酸盐溶液(由硼酸与NaOH配置而成),使残留物溶解,混合均匀,并在 100°C(±5°C)下至少保存 20～22h,经过这个过程后,NOGE及其衍生物均可水解为NOGE·H2O结构,冷却后就可以将所得溶液注入HPLC进行测定。

3 提取过程中NOGE“消失”的原因

在分析检测的过程中,最大的困难之一就是NOGE及其衍生物从迁移测试溶液中的回收率不够,有时甚至为零。主要的原因有:

3.1 环氧化合物与食品成分反应

环氧化合物很容易与食品和食品提取物反应,所以其分析比较难实现。环氧化合物与食品成分的反应会导致不可接受的损失,当环氧化物不再受油层或脂肪的保护,这种反应就会发生。在实验初始阶段,环氧化合物就应该用疏水性溶液萃取,使其与极性材料分离开来。

3.2 搅拌过程中的流失

实验样品在萃取前应进行均匀化处理,可确保提取的样品具有典型性,从而防止成分偏析。但是若搅拌的速度过高,会明显降低NOGE的回收率。早在1997年,Biedermann已提出油类罐头食品的均匀化作用过高通常会导致环氧化合物的大量损失。因为溶液剧烈搅拌会加速NOGE水合物或NOGE氯化物与食品组分的反应。

均化作用很容易破坏这层起保护作用的油相,乙腈把这些环氧化合物从油中提取出来,使它们与极性更强的物质接触而发生反应。为了使溶液最低程度的均质化,建议用叉子进行手动搅拌。

3.3 溶剂蒸发造成的损失

溶剂蒸发也是导致NOGE损失的一个重要因素,因为温度的增加会导致浓度过高,而发生一些意想不到的反应。用乙腈萃取也意味着从油相保护中提取环氧化合物,这就出现了一个问题:当乙腈中包含某些起反作用的物质时,在萃取的同时,可能把一些潜在的反应化合物一起带了进来。NOGE保存在该状态下,特别是在溶液蒸发的时候,就会引起某些意想不到的的损失。

3.4 水解过程造成的损失

含有NOGE及其衍生物的萃取液在温度为100℃,pH为8.5的溶液下水解20h,在该条件下其它物质与NOGE及其衍生物反应的可能性也会大大增加。把NOGE和NOGE·HCl,将水解前后的RPLC-FD色谱图作比较,可见水解产物的量占72%。

NOGE环数越高水解时损失就越大,即转化为别的化合物的可能性就越大。为了防止水分最后被蒸发而导致溶液浓度升高,可采用恒沸法去掉水份。先添加适量乙腈可以去掉1部分水份,再加入1丙醇,与水构成共沸物,除去多余的水份。

4 检测技术

对于双酚类型的苯环化合物和氯乙醇的分析检测都会用到高效液相色谱法(HPLC),通常用带荧光检测器 (FD)的反相液相色谱(RPLC)检测(简称:RPLC-FD)。液相色谱法是最常用的分析环境雌激素的方法,常采用的检测器有紫外检测器(UVD)、荧光检测器(FLD)或电化学检测(ED)的方法。其中以荧光检测和电化学检测的灵敏度较高,国外的研究人员已经利用液相色谱法,对多种罐头食品进行了分析检测,最低检出限可达0.1mg/kg。

5 结语

目前国外对罐头内涂料中环氧化合物及其衍生物的研究非常活跃,NOGE及其衍生物的检测方法也很多,他们使用不同灵敏度以及不同检测使用范围进行研究,各方法均有其自身的优缺点。由于NOGE及其衍生物非常复杂,使用一种方法不能解决问题,因此需要几种方法同时使用,这样就给使用者带来了一定的困难。

到目前为止,未见有对各方法进行比较的文献发表,今后的研究课题之一是找出现存分析方法的灵敏度、精密度、准确度和检测极限等,提高这些测定方法所得结果的可比性,从找出更合适的测定方法,同时探究各方法存在的问题,并加以改进;其次是研究如何简化繁琐的样品前处理过程,以缩短分析时间,为我国尽快制定相关的检测标准提供参考。

[1]胡向蔚,张文德,刘炎桥.食品罐内涂料中双酚A环氧衍生物的迁移及其检测[J].食品科学,2006,27(4):264-266.