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食品中烷基酚类物质污染现状、来源及其检测技术研究进展

2016-07-21江泽军金芬王静赵风年乌日娜佘永新金茂俊邵华王珊珊郑鹭飞

食品与发酵工业 2016年6期
关键词:污染现状检测方法来源

江泽军,金芬,王静,赵风年,乌日娜,佘永新,金茂俊,邵华,王珊珊,郑鹭飞

(中国农业科学院 农业质量标准与检测技术研究所,农业部农产品质量安全重点实验室,北京,100081)



食品中烷基酚类物质污染现状、来源及其检测技术研究进展

江泽军,金芬,王静*,赵风年,乌日娜,佘永新,金茂俊,邵华,王珊珊,郑鹭飞

(中国农业科学院 农业质量标准与检测技术研究所,农业部农产品质量安全重点实验室,北京,100081)

摘要烷基酚聚氧乙烯醚(APEO)是一类由烷基酚(AP)和环氧乙烷反应合成的化合物,因其具有优良的表面活性,广泛应用于农药、包装材料、乳化剂和洗涤剂等产品中。环境中长链的APEO会降解为AP、短链APnEO (n≤2)等代谢物,这些产物会在生物体内累积,并对生物体产生雌激素效应等毒效应。目前,在许多国家和地区的人体血液、尿液、脂肪和母乳等中都检出了AP和短链APEO,而膳食摄入可能是人体暴露AP、APEO的主要途径,因此,有必要对食品中AP、APEO展开进一步研究。文中梳理了国内外食品中AP、APEO的污染现状及其来源,并综述了食品中AP、APEO的提取及检测技术。

关键词烷基酚;烷基酚聚氧乙烯醚;食品;污染现状;来源;检测方法

烷基酚聚氧乙烯醚(alkylphenol ethoxylates, APEO)是一类人工合成的、具有优良的表面活性的化合物,在农药、乳化剂、洗涤剂和包装材料等生产加工中广泛应用[1]。在APEO产品中,应用最多的是壬基酚聚氧乙烯醚(nonylphenol ethoxylates, NPEO),约占80%;剩下的主要是辛基酚聚氧乙烯醚(octylphenol ethoxylates, OPEO)[1]。因应用的需要,工业上生产的APEO聚合度一般在1~40之间,但是大部分长链APEO在环境中无法长期稳定存在,会降解为脂溶性更强、毒性更高的短链APnEO (n≤2) 和烷基酚 (alkylphenol, AP)等,如壬基酚一氧乙烯醚(nonylphenol monoethoxylate, NP1EO)、壬基酚二氧乙烯醚(nonylphenol diethoxylate, NP2EO)、壬基酚(nonylphenol, NP)和辛基酚(octylphenol, OP)[1]。现有研究表明[2-3],该类物质具有类雌激素作用,与一些生物的生育力下降与丧失、种群退化及灭绝等有关,此外,还具有潜在致癌性、肝脏毒性和神经毒性等毒效应。

目前,在一些国家的人体脂肪组织[4]、尿液[5]以及母乳[6]中检出了AP、APEO,说明其已对人体健康构成了潜在的风险。目前还没有确切的证据表明人体内AP、APEO的来源,但是学者推测,膳食摄入可能是人体暴露该类物质的主要途径[7-8],因此,有必要对食品中该类物质展开进一步研究。本文对国内外食品中AP、APEO的污染现状、来源及其检测技术进行了概述,以期为进一步开展食品中该类物质的风险评估及其相关研究提供参考。

1污染现状

目前,在包括水产品、畜禽产品、水果、蔬菜和谷物等多种食品中均检出AP、APEO残留。不同类别的食品中存在着不同水平的暴露情况。将2006年~2015年食品中AP、APEO污染的报道进行了整理。

1.1水产品

最早关于AP、APEO污染的报道出现在水产品中。2006年,MAO等[9]调查了台湾的多种淡水鱼和海水鱼中的NP(EO)1-2、NP、OP污染情况,结果显示,所有样品中NP1EO均未检出,仅大马哈鱼中检出NP2EO,浓度范围为91.2~916.95 μg/kg,仅2种海水鱼中检出OP,浓度水平为25.1~132.8 μg/kg,但NP污染很严重(检出率100%),且海水鱼中NP污染水平高于淡水鱼;同年,CHENG报道了台湾2个地区牡蛎中的NP、OP浓度分别为130~5 190 μg/kg和20~1 460 μg/kg[10]。2007年,学者再次调查了台湾市售水产品中NP(EO)1-2、NP、OP污染情况,结果显示,NP污染情况依然很严重,并且牡蛎中的NP污染最为严重,但比CHENG等的报道[10]低;依然仅在大马哈鱼中检出了NP2EO,但污染水平较2006年的报道[9]低;而这次在大马哈鱼和牡蛎中测到了NP1EO,平均浓度分别为(9.8±29.4) μg/kg和(5.2±4.7) μg/kg[11]。2012年,在台湾淡水河鱼体内检测到OP的平均含量为30.7 μg/kg,NP的平均含量为235 μg/kg,NP1EO的平均含量为56.0 μg/kg,NP2EO的平均含量为29.6 μg/kg[12],较之前MAO等[9]报道的淡水鱼污染程度有所加重。

2011年的研究发现,云南滇池湖鱼体内的4-t-OP和4-NP 的污染浓度达到4.6 μg/kg和18.9 μg/kg(dw: dry weight, 干重),并且银鱼中浓度最高,鲤鱼次之,鲫鱼最低[13]。2013年,香港鹤咀海岸保护区水产品中NP的平均暴露水平为13.7~788.0 μg/kg (dw),其中海胆最严重[14]。2014年,俞雪钧等[15]对浙江象山海域、宁波海域及舟山海域捕捞的水产品中的4种AP进行测定,结果发现,3个海域的水产品中4-NP的含量较高,其中宁波海域鱼虾贝样品中4-NP的含量最高,为20.1~657.5 μg/kg,象山及舟山海域所捕的水产品中4-NP含量在1.5~98.5 μg/kg之间,其他化合物含量较低,普遍低于5 μg/kg,甚至没有检出。最近台湾LEE等[16]分别对野生、养殖的淡水鱼和海水鱼的NP污染程度进行了比较发现,野生的淡水鱼NP污染最严重。

国外学者,在2011年对西班牙巴伦西亚沿海地区的贻贝、蛤进行AP污染检测发现[17],贻贝、蛤中的NP分别高达120、147 μg/kg,与美国加州地区贻贝中含量[18]相似,但低于意大利亚得里亚海[19],高于韩国Massan湾贻贝的污染浓度[20],而2007年ISOBE等[21]检测到南亚和东南亚贻贝的NP 含量为18~1 347 μg/kg (dw);贻贝中的OP暴露水平低于意大利亚得里亚海[19]和ISOBE 报道的亚洲地区[21],蛤中OP水平高于意大利亚得里亚海[19, 22]。

此外,有研究表明,污水处理厂附近河流、湖泊中的AP、APEO暴露水平较高,使得其中的水产品受污染较为严重。如辽宁浑河中鲫鱼的NP和OP的平均污染水平分别为1 290~3 111、6~46 μg/kg[23];北美五大湖和密西西比河上游鲤鱼体内NP(EO)0-5和OP(EO)0-3含量分别为10~13 000 μg/kg和13~160 μg/kg,发现污染程度与湖泊、河流附近的污水处理厂污水有一定的相关性[24]。总结发现,AP、APEO已经对水产品造成普遍的污染,尤其是NP污染最为严重。因此,沿海等水产品摄入较多的地区的居民,其膳食暴露风险应引起重视。

1.2畜禽产品

畜禽产品,主要包括肉蛋奶,其作为人类膳食不可缺少的组成部分,AP、APEO暴露水平也值得重点关注。2006年,MAO等[9]对台湾5种市售鲜肉进行了调查,NP1EO和NP2EO未检出,OP仅在鸡肉中检出,平均浓度为(66.6±53.0) μg/kg,NP检出率为100%,污染水平在11.7~262.91 μg/kg之间,这比北京市售的肉制品污染严重[25-26]。2007年,LU等[11]报道了台湾多种畜禽产品中的NP和OP污染情况,发现肉中NP、OP的污染程度比鸡蛋和牛奶严重,而牛奶和鸡蛋中的AP污染水平近似。

2007年,SHAO等[27]测定了北京市场上10 个鸡蛋样品和10 个牛乳样品中烷基酚,结果显示,7件牛乳样品中检出了NP,浓度范围为4.24~17.60 μg/kg,3 件样品中检出OP,检出浓度范围为0.10~0.12 μg/kg;鸡蛋样品中8 件样品检出了NP,浓度范围为1.24~2.94 μg/kg,仅一件样品检出了OP,浓度为0.41 μg/kg,结果表明,牛乳受NP的污染较鸡蛋严重。2012年,牛宇敏等[25]又对北京市售的多种动物性食品中的AP污染情况进行了调查,发现NP广泛存在于肉、蛋和乳等基质中,其中乳的污染较为严重,乳样品中NP检出率为100%,而且其浓度水平差异明显;肉样品NP检出率为80%,浓度为0.5~80.3 μg/kg,与SHAO之前报道[26]的残留水平稍有差异;19份鸡蛋样品中有3份检出了NP,残留水平在0.27~1.09 μg/kg之间,这与SHAO之前报道[27]相似;但所有样品中均未检出OP残留。2014年,张品等[28]对20份原料乳和21份液态乳产品中NP进行了检测,结果显示,3份原料乳中检出了NP,含量在0.5~2.66 μg/kg之间,而在15份液态乳样品检出了NP,含量在0.6~62.4 μg/kg之间,显然,液乳产品中NP 的检出浓度和检出率均明显高于原料乳,可能是加工工艺和辅料引入了NP。同年,WANG等[29]调查了中国4个城市142件动物源性食品中AP含量,结果发现,83.1%样品检出了NP,浓度在0.4~35.76 μg/kg,而OP含量低于检出限。最近,NIU等[30]调查了中国12个省份的畜禽产品中的NP含量,肉中的NP浓度范围为4~26 μg/kg,鸡蛋中的NP浓度范围为0.8~10 μg/kg,牛乳中的NP浓度范围为196~2 101 μg/kg (dw)。可见,总体上畜禽产品的AP、APEO污染水平较水产品低,但NP的污染程度同样最严重。

1.3植物源性农产品

植物源性农产品包括水果、蔬菜和粮食谷物等,在中国居民的膳食结构中占很大比重。2007年,对台湾地区蔬菜、水果和粮食样品中的NP、OP、NP1EO、NP2EO污染情况的调查[11]发现,NP1EO和NP2EO无检出,OP的污染水平低于NP,生菜中NP浓度最低,大米中NP含量最高,水果中NP浓度无明显差异。2010年,任杰等[31]报道了海口市售5种蔬菜中的NP污染情况,其中白菜和油菜检出率为100%,浓度水平为1.26~8.58 μg/kg,污染程度与2012年珠三角地区[32]相似。此外,CAI等[32]还测得珠三角地区蔬菜中NP1EO在1.32~5.33 μg/kg之间。2012年,本课题组SHE等[33]报道了北京地区的蔬菜、谷物中的NP、NP1EO、NP2EO残留水平,其中玉米中NP、NP2EO残留最为严重,蔬菜中NP、NP1EO污染水平与2007年台湾地区[11]近似;同年,NIU等[34]测得北京市售谷物中NP浓度在9.4~1 683.6 μg/kg,污染程度非常严重,远比SHE等报道[33]的水平高。2013年,LU等[35]检测了美国佛罗里达州多种水果、蔬菜中的AP,发现所有样品都未检出OP,部分样品检出NP残留,但污染水平普遍低于我国北京地区[33]。最近,NIU等[30]对我国12个省份多种植物源性食品中的NP进行了研究,其中蔬菜、水果和谷物中的NP水平与之前北京[33]和台湾地区[11]报道的污染水平无明显差异,而豆类和坚果中的NP残留水平很高,特别是辽宁和上海地区,应该引起关注。对比可见,植物源性食品中AP、APEO污染程度要低于水产品、畜禽产品,这可能与短链APEO以及AP的脂溶性有关。

1.4其他

CHEN 等[36]对美国7个州的花粉、蜂蜡和蜂蜜样品中NP(EO)3-13和OP(EO)3-13残留水平调查发现,所有样品中均检出了NP(EO)3-13,蜂蜜中NPEO总量低于 90 μg/kg,花粉和蜂蜡中NPEO总含量分别为172~722 μg/kg 和 51~10 239 μg/kg,蜂蜡中残留较高可能和烷基酚类表面活性剂的亲脂性有关;而仅在花粉和蜂蜡中检出OP(EO)3-13残留,并且NPEO总的含量普遍高于OPEO,这与2种产品的产量具有一定相关性。

近年来,国外报道食品中APEO、AP污染的文献数量逐渐减少,而我国的报道数量逐渐上升,尤其是我国台湾地区,这可能和国外禁止或限制APEO的使用,而我国仍在大量使用有关。从现有的文献来看,食品中污染报道较多的是OP、NP和NP(EO)1-2,而且食品中NP的检出率和检出浓度最高。此外,植物源性食品中的AP、APEO总体污染程度要低于水产品、畜禽产品,但是其中的AP可通过食物链的富集和放大,最终也能够给人类带来较大的风险。因此,针对植物源性食品中的AP、APEO暴露水平的研究也是十分必要的,这可为人体的暴露风险评价提供可靠的数据。

2潜在来源

为了控制、减轻、消除食品中的AP、APEO污染,有必要了解它们的来源。主要有4个来源。

2.1环境污染

AP、APEO没有天然来源,它们在环境中的存在是由人类活动造成的,它们通过工业垃圾处理、城市污水排放以及农药使用等途径进入环境中,最终存在于水体、污泥、沉积物和土壤等中[37]。而食品的原料生产和加工都离开环境,因此环境中AP、APEO对食品的质量安全构成了潜在的威胁。一方面,AP、APEO可通过诸如污泥回用农田、污水灌溉等途径转移到农田和农作物中,进而可能进入到食用农产品中,造成农产品中AP、APEO残留,本课题组已针对此展开了相关研究。另一方面,AP、短链APEO具有生物富集性,可以通过食物链在生物体内蓄积,导致水产品、畜禽产品中AP、APEO污染,这可能是动物源性产品,特别是水产品中AP、短链APEO的主要来源之一[38]。CHEN等[39]测定了台北2条淡水河河水、底泥和罗非鱼中OP、NP、NP1EO和NP2EO含量,分析发现鱼体内NP、NPEO与所处环境(河水、底泥)中NP、NPEO含量呈现正相关性,从而说明野生罗非鱼会从水体、底泥中摄入NP、NPEO,并在鱼体内累积。此外,CHEN还计算了NP、NP1EO和NP2EO在鱼体内各组织器官中的平均生物累积因子,发现鱼卵中的最高,其次是性腺和肝脏,而肌肉组织中最低[39]。我国在将来一段时间内,APEO仍将大量使用,势必将对农产品的产地环境造成污染,应该引起相关部门的重视。

2.2接触材料溶出

2.3洗涤剂残留

随着人们生活水平的不断提升,安全卫生意识也不断增强,在日常生活中人们经常会使用一些果蔬清洗剂来清洗水果、蔬菜表面的农药残留和致病菌。而作为一种常用的非离子表面活性剂,APEO存在于多种家用洗涤剂和清洗剂中。因此,在使用清洗剂洗涤水果、蔬菜时,若冲洗得不够充分,易导致AP、APEO在水果、蔬菜表面产生残留。PAN 等测得台湾市场上75种食品用清洗剂中AP浓度为17.1~2 130 μg/kg,且食品用清洁剂中4-t-OP、4-NP和t-NPs的含量及检出率,皆以t-NPs为最高;此外,PAN 等利用田口设计进一步探究了食品用清洁剂使用后烷基酚类化合物在盘子、果蔬上的残留问题,结果发现,影响盘子上4-t-OP残留的主要因素是洗涤时的温度,而冲洗时水的温度是影响盘子上t-NPs残留的重要因素;而包括蔬果种类、清洗剂浓度以及清洗剂中AP浓度等都会影响果蔬清洗后AP的残留量[46]。从文献报道数量来看,当前对因使用洗涤剂带来的AP、APEO残留还没有引起足够的关注。

2.4农药施用

APEO是一类常用的农药用非离子型表面活性类助剂,占农药制剂的1%~10%,在乳油、水基型农药制剂中均有应用,主要产品有NP-10、OP-10和农乳100#等[47]。在蔬菜、谷物等植物源性食用农产品的种植、生产加工过程中,农药施用后,APEO会发生迁移、转化、代谢,产生AP、APEO残留,这可能是植物源性农产品中AP、APEO的重要来源之一。本课题组通过盆栽试验模拟农药施用后作物整个生长周期内NP残留以及降解的动态规律,并对4种常见农药在蔬菜上的降解规律进行了分析,表明部分农药产品的安全间隔期过短,NP残留较高,可能存在一定的膳食风险,因此农药的安全间隔期划定不能仅依据其中的原药有效成分,而应充分考虑到APEO助剂的安全威胁[48]。CHEN等将蜂蜡、花粉和蜂蜜中NP(EO)3-13总残留量和176种农药及其代谢物的残留量统计分析后发现,NP(EO)3-13总残留量与农药残留量存在正相关性[36]。吕岱竹研究了NPEO、NP在香蕉、土壤中的消解动态和最终残留,结果显示,NPEO在香蕉及土壤中的消解规律符合一级动力学模型,其半衰期分别为8.8~12 d和6.9~8.5 d,而NP在香蕉和土壤中的半衰期分别为16~18 d和24~26 d;NPEO、NP残留量随施药次数、施药剂量增加而增加,随采收期延长而逐渐减少[49]。对海口市售5种蔬菜中的NP污染情况调查发现,收获期较短的白菜和油菜中NP检出率为100%[31]。因此,对于采收安全间隔期较短的蔬菜、水果和谷物,AP、APEO产生残留的风险较高,应加以重视。

3检测技术

AP、APEO在环境中的广泛存在使其成为学术界的研究热点,已有诸多学者采用各种方法检测环境介质(水、污泥等)中的AP、APEO,而因食品基质的复杂性和污染水平相对较低等原因,食品中AP、APEO的分离富集、净化和分析测定较为困难。目前,研究主要集中在食品中的AP和短链APEO,而长链APEO才开始进入研究人员的视野。

3.1前处理方法

在食品中AP、APEO分析中,应用较多的是一些比较传统的前处理方法,如液固萃取、超声提取、固相萃取等,而近些年来涌现出的新型前处理技术也相继在食品中AP、APEO的分析得到应用,如在线固相萃取、浊点萃取等。现将最为常用或新兴的分离富集、净化方法进行整理。

若不失一般性,令t=k,由于n-k≥3,n≥5,故≅An-1,k-1.所以在内存在一个哈密顿圈C,C={u,P,v,Q,u},则

3.1.1固相萃取(solid phase extraction, SPE)

SPE具有操作简单快速、回收率高、适用范围广等优点,是目前样品前处理中的主流净化技术。由表1可看出,SPE也是目前分离、富集食品中AP、APEO最常用的方法。SHAO等[26]考察了氰基(CN)柱、NH2柱和硅胶柱对肉样品的净化效果,发现CN柱对4-NP、OP和4-n-NP的保留都较差,硅胶柱对脂肪的去除效果较差,样品处理后仍含有大量的脂肪,而NH2柱除了去除脂肪效果好外,对目标物的回收率也十分理想(90.7%~96.1%)。杨锚等[43]采用GCB/PSA复合萃取柱净化提取蔬菜、谷物和食品包装材料中OP、NP、NP1EO和NP2EO,回收率均大于70%, 效果较理想;本课题组SHE等[33]同样选用了GCB/PSA复合萃取柱净化提取蔬菜和谷物中NP、NP1EO和NP2EO,也取得满意的效果;而罗金辉[50]、吕岱竹[51]均采用GCB/NH2复合小柱净化果蔬中NP和NPEOs,也都得到较好的结果。

表1 食品中烷基酚及其聚氧乙烯醚分析方法

注:1. MAE: microwave-assisted extraction, 微波辅助萃取;GPC: Gel Permeation Chromatography, 凝胶渗透色谱法;SPE: Solid phase extraction, 固相萃取;UAE: Ultrasonic-assisted extraction, 超声提取;MSPD: Matrix Solid Phase Dispersion, 基质分散固相萃取;ASE: Accelerated solvent extraction, 加速溶剂萃取;CPE: cloud point extraction,浊点萃取法;NS-SFODM: nitrogen-blowing salt-induced solidified floating organic droplet microextraction, 氮吹盐诱导凝固浮动有机液滴微萃取;SBSE: stir bar sorptive extraction, 搅拌棒吸附萃取;dSPE: dispersive solid-phase extraction, 分散固相萃取;FUSLE: focused ultra-sonic solid-liquid extraction, 聚焦式超声液固萃取;2. FLD: Fluorescence Detector, 荧光检测器;DAD: Diode array detector, 二极管阵列检测器;UV: ultraviolet absorption detector, 紫外检测器;3.“-”表示未报道。

3.1.2基质分散固相萃取 (matrix solid phase dispersion, MSPD)

它是类似于SPE的一种提取、净化、富集技术,可直接处理固体、半固体和粘性液体样品,浓缩了传统的样品前处理中的样品匀化、提取、净化等过程,不需要进行组织匀浆、沉淀、离心和样品转移等操作步骤,避免了样品的损失。SHAO等[27]考察了MSPD研磨填料C18和GCB的添加回收率效果,发现C18的回收率更好。应用C18作为MSPD的填料,并结合了正相固相萃取净化,建立了牛乳和鸡蛋中NP、OP分析方法,该方法NP和OP的回收率为79%~102%,NP和OP的检出限分别为0.05~0.1、0.1~0.25 μg/kg。CHEN等[12]利用C8作为MSPD吸附剂,选用甲醇和丙酮作为洗脱剂,对鱼和蛤中的NP、OP、NP1EO、NP2EO进行分离富集。该方法NP和OP的回收率较满意(75.2%~107%),NP1EO和 NP2EO的回收率差强人意(30.0%~46.2%)。

3.1.3分散固相萃取法 (dispersive solid-phase extraction, DSPE)

它是在2003年由美国农业部提出使用的一种新的样品前处理方法,已广泛应用于果蔬中农药残留的分析。CHEN等[36]将DSPE进行了改进,然后将其应用到蜂蜜、花粉和蜂蜡中的NP(EO)3-13和OP(EO)3-13分离净化,该方法的回收率为75%~111%,NPEO和OPEO的检出限分别为0.56~1.07和0.44~0.54 μg/kg。MIJANGOS报道了[61]采用聚焦式超声液固萃取和分散固相萃取结合的方法分离富集蔬菜中的AP。研究人员对分散固相萃取净化剂(GCB、PSA、Florisil、C18)的组合方式进行了选择优化,最后确定GCB、C18为胡萝卜的净化吸附剂,该方法的回收率为104%~110%。

3.1.4搅拌棒吸附萃取 (stir bar sorptive extraction, SBSE)

1999年由比利时学者SANDRA等人提出以来,已成功地应用于环境检测、食品分析等领域。其原理与SPME类似,在磁力搅拌器上放置一个特殊的磁力搅拌棒,搅拌棒表面带有一个聚二甲基硅烷涂层,可以直接进行全自动热解吸附和分析。与SPME相比,SBSE的固定相体积大,精密度高,重现性好,具有更高的富集倍数,更适合于痕量物质的分析。CACHO等[58]成功将SBSE应用到蔬菜中的AP的分离富集,该方法首先采用甲醇超声提取蔬菜样品,再用搅拌棒在900 r/min富集4 h,最后热解吸,GC-MS检测,目标物的回收率为83%~118.5%。

3.1.5在线固相萃取 (on-line SPE)

它是近年来发展起来的全自动样品处理技术,其可以自动完成固相萃取的上样、淋洗和洗脱3个过程,达到样品的在线净化浓缩的目的。张品等[28]报道了在线固相萃取测定乳制品中NP的方法,该方法选用20%甲醇水作为淋洗溶液,淋洗时间为4 min,转载时间为3 min,对乳制品中NP的回收率为83.1%~90.5%,并将该方法与凝胶渗透色谱净化方法进行比对,发现2种检测方法所得数据无显著性差异;NIU等[34]报道了利用超声提取、在线固相萃取的方法萃取谷物中的NP和OP,该方法对NP和OP的检测限分别为0.2~0.4和0.1~0.2 μg/kg,方法回收率在81.6%~115.7%之间。

3.1.6液液微萃取 (liquid-liquid microextraction)

有学者将简单、快速、有机溶剂消耗少的新型液-液微萃取技术,如浊点萃取,应用于食品中AP的分离富集。浊点萃取法(cloud point extraction, CPE)是以表面活性剂胶束水溶液的增溶性和浊点现象为基础,通过改变温度、压力、电解质等实验参数引发相分离,将水溶性物质与亲油性物质分离,实现一定的富集倍数,是一种环境友好型样品前处理方法。丁一等[55]应用CPE对牛乳中的4-n-NP进行萃取富集,采用表面活性剂Tween 20萃取,无水硫酸和冰醋酸破乳,正丁醇分相,高效液相色谱检测,该方法4-n-NP的回收率在71.3%~73.3%之间,检出限和定量限分别为7.36和24.53 μg/kg。

3.2仪器检测方法

目前,食品中AP、APEO的定量方法主要以仪器分析方法为主,包括高效液相色谱、气质联用和液质联用等。

3.2.1高效液相色谱(HPLC)

HPLC适用于分析难挥发的大分子有机化合物。对于AP(EO)n(n>3),因其挥发性较低,比较适合用HPLC分析。APEO结构既有疏水的烷基也有亲水的聚乙氧基,因而使用液相分析时既可以采用极性正相色谱柱,也可以采用非极性反相色谱柱。吕岱竹等[51]报道以C18柱色谱分离、HPLC-FLD 测定果蔬中的NPEOs和NP含量,NP和NPEOs的检出限分别为2、1.6 μg/kg,回收率为75%~104%。但是受检测器的限制,该法选择性和定性能力较差。

3.2.2气质联用(GC-MS)

GC-MS结合了气相色谱和质谱的两者之长,具有定性能力强、灵敏度高、选择性好的优点,广泛用于易挥发有机污染物的分析。AP及短链APEO具有极性,不易挥发,不适合GC-MS分析,但将其衍生化后,其衍生物可适用于GC-MS分析。LU等[57]采用同位素稀释GC-MS分析水果、蔬菜中4-NP、4-n-NP、4-OP,该方法检出限为0.02~0.1 μg/kg,定量限为0.06~0.4 μg/kg,加标回收率为95.2%~106.6%,RSD小于9.0%。GC-MS对于AP及短链APEO具有较好的灵敏度和线性范围,但大多需要衍生化处理后才能进样,操作繁琐,而且GC-MS对于不易挥发的长链APEO无能为力。

3.2.3液质联用(LC-MS/MS)

LC-MS/MS是2000年后发展起来的一项技术,广泛应用于环境分析、食品分析等领域。从表1可看出,LC-MS/MS技术也是目前检测食品中AP、APEO最为常用的方法。该法结合了液相色谱高效分离的特点和质谱选择性好、灵敏度高、可同时测定多种物质的特点,弥补了GC-MS法不能测定难挥发的APEO以及高效液相色谱选择性差的缺点,同时前处理简单,样品量少,这给食品中AP、APEO的分析带来了极大的方便。

检测AP、APEO常使用ESI源。AP具有酚结构,适用于负电离方式,在离子源内易形成母离子[M-H]-;APEO为醚结构,适用于正电离模式,在离子源中易形成[M+Na]+和[M+NH4]+。罗金辉等[50]报道了应用UPLC-MS/MS测定香蕉中NP(EO)5-12和NP残留的方法。该方法采用多反应监测,其中,检测NP用ESI-模式,而NP(EO)5-12用ESI+模式,且监测的母离子均为[M+Na]+。该方法在5~40 μg/kg添加水平范围内,NP(EO)5-12及NP的添加回收率在75.9%~117.0%,NP(EO)5-12的检出限在0.005~0.04 μg/kg,NP的检出限为0.5 μg/kg。本课题组SHE等[33]建立了HPLC-MS/MS同时测定蔬菜和谷物中NP、NP1EO和NP2EO残留量的方法。在质谱方法中,NP1EO、NP2EO在ESI+模式下监测其母离子[M+NH4]+,NP在ESI-模式下监测其母离子[M-H]-。该方法的回收率为65%~118%,NP、NP1EO和NP2EO的检出限分别为3、5和0.1 μg/kg。杨锚等[43]在LC-MS/MS多反应监测模式下正负离子同时扫描对蔬菜、谷物和食品包装材料中OP、NP、NP1EO和NP2EO进行定性、定量分析,目标物的回收率在62%~113%之间。

4展望

当前,食品中AP、APEO的分析研究已成为学者研究的热点之一。虽然已开发出了许多不同的检测方法,但是受于APEO的聚合度范围宽、不同聚合度之间极性相差较大、食品基质复杂等原因,研究多集中在测定食品中AP及短链APEO(n≤2),关于食品中长链APEO检测方法还鲜有报道。而实际环境中,AP和短链APEO主要来自于长链APEO的降解,所以在食品中,为了准确评价该类物质的暴露水平,研究长链APEO的分析方法同样重要。此外,目前AP分析多限于总量研究,而AP存在多种同分异构体,并且不同异构体的性质、毒性效应不同,因此,有必要对AP每种异构体进行单独定量研究,进而准确评估其风险。

其次,不同地区的膳食结构存在略微的差异,城镇与农村居民的饮食习惯也存在些许差异,不同年龄段的人群也存在着较大的差异,因此,很有必要针对此开展较为全面的污染调查和膳食风险评估工作。此外,对于食品中AP、APEO污染的具体来源、途径还不明确,尤其是APEO作为农药助剂随农药施用后,在农产品生产链中的迁移转化、代谢残留规律还不清楚,因此,APEO在农产品生产过程中的迁移、代谢行为机制还很值得探寻。

参考文献

[1]CHIU T S, HSIEH C Y, MIAWC L, et al. Alkylphenol polyethoxylate derivatives in groundwater and blood samples cCollected from pig herds in taiwan[J]. The Journal of Veterinary Medical Science, 2014, 76(7): 971-975.

[2]NIMROD A C, BENSON W H. Environmental estrogenic effects of alkylphenol ethoxylates [J]. Critical Reviews in Toxicology, 1996, 26(3):335-364.

[4]FERRARA F, ADEMOLLO N, ORRM A, et al. Alkylphenols in adipose tissues of Italian population[J]. Chemosphere, 2011, 82(7):1 044-1 049.

[5]CHEN M, ZHU P, XU B, et al. Determination of nine environmental phenols in urine by ultra-high-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry[J]. Journal of Analytical Toxicology, 2012, 36(9): 608-615.

[6]ADEMOLLO N, FERRARA F, DELISE M, et al. Nonylphenol and octylphenol in human breast milk[J]. Environment International, 2008, 34(7):984-987.

[7]FASANO E, BONO-BLAY F, CIRILLO T, et al. Migration of phthalates, alkylphenols, bisphenol A and di(2-ethylhexyl)adipate from food packaging[J]. Food Control, 2012, 27(1): 132-138.

[8]CAREGHINI A, MASTORGIO A F, SAPONARO S, et al. Bisphenol A, nonylphenols, benzophenones, and benzotriazoles in soils, groundwater, surface water, sediments, and food: a review[J]. Environmental Science and Pollution Research, 2015, 22(8): 5 711-5 741..

[9]MAO I F, LU Y Y, CHEN M L. A simplified method for simultaneous quantitation of alkylphenols and alkylphenol ethoxylates in meat and fish using high-performance liquid chromatography with fluorescence detection[J]. International Journal of Environment Analytical Chemistry, 2006, 86(10): 713-722.

[10]CHENG C Y, LIU L L, DINGW H. Occurrence and seasonal variation of alkylphenols in marine organisms from the coast of Taiwan[J]. Chemosphere, 2006, 65(11): 2 152-2 159.

[11]LU Y Y, CHEN M L, SUNG F C, et al. Daily intake of 4-nonylphenol in Taiwanese[J]. Environment International, 2007, 33(7): 903-910.

[12]CHEN W L, WANG G S, GWO J C, et al. Ultra-high performance liquid chromatography/tandem mass spectrometry determination of feminizing chemicals in river water, sediment and tissue pretreated using disk-type solid-phase extraction and matrix solid-phase dispersion[J]. Talanta, 2012, 89: 237-245.

[13]LIU J L, WANG R M, HUANG B, et al. Distribution and bioaccumulation of steroidal and phenolic endocrine disrupting chemicals in wild fish species from Dianchi Lake, China[J]. Environmental Pollution, 2011, 159(10): 2 815-2 822.

[14]XU Elvis G B, MORTON B, LEE JOSEPH H W, et al. Environmental fate and ecological risks of nonylphenols and bisphenol A in the Cape D’Aguilar Marine Reserve, Hong Kong[J]. Marine Pollution Bulletin, 2015, 91(1): 128-138.

[15]俞雪钧, 谷云云, 冯睿, 等. 高效液相色谱串联质谱法同时测定海产品中双酚A及烷基酚残留[J]. 华中农业大学学报, 2014, 33(3): 52-59.

[16]LEE C C, JIANG L Y, KUO Y L, et al. Characteristics of nonylphenol and bisphenol A accumulation by fish and implications for ecological and human health[J]. Science of The Total Environment, 2015, 502: 417-425.

[17]BOUZAS A, AGUADO D, MARTN, et al. Alkylphenols and polycyclic aromatic hydrocarbons in eastern Mediterranean Spanish coastal marine bivalves[J]. Environmental Monitoring and Assessment, 2011, 176(1-4): 169-181.

[18]DODDER N G, MARUYA K A, LEE F P, et al. Occurrence of contaminants of emerging concern in mussels (Mytilusspp.) along the California coast and the influence of land use, storm water discharge, and treated wastewater effluent[J]. Marine Pollution Bulletin, 2014, 81(2): 340-346.

[19]FERRARA F, FABIETTI F, DELISE M, et al. Alkylphenolic compounds in edible molluscs of the adriatic sea (Italy) [J]. Environmental Science & Technology, 2001, 35(15): 3 109-3 112.

[20]LI D H, DONG M H, SHIM W J, et al. Distribution characteristics of nonylphenolic chemicals in Masan Bay environments, Korea[J]. Chemosphere, 2008, 71(6): 1 162-1 172.

[21]ISOBE T, TAKADA H, KANAI M, et al. Distribution of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and phenolic endocrine disrupting chemicals in South and Southeast Asian mussels[J]. Environmental Monitoring and Assessment, 2007, 135(1-3): 423-440.

[22]CASATTA N, MASCOLO G, ROSCIOLI C, et al. Tracing endocrine disrupting chemicals in a coastal lagoon (Sacca di Goro, Italy): Sediment contamination and bioaccumulation in Manila clams[J]. Science of The Total Environment, 2015, 511: 214-222.

[23]ZHENG B H, LIU R Z, LIU Y, et al. Phenolic endocrine-disrupting chemicals and intersex in wild crucian carp from Hun River, China[J]. Chemosphere, 2015, 120: 743-749.

[24]BARBER L B, LOYO-ROSALES J E, RICE C P, et al. Endocrine disrupting alkylphenolic chemicals and other contaminants in wastewater treatment plant effluents, urban streams, and fish in the Great Lakes and Upper Mississippi River Regions[J]. Science of The Total Environment, 2015, 517: 195-206.

[25]牛宇敏, 张晶, 张书军, 等. 同位素稀释液相色谱-串联质谱法测定动物性食品中的双酚A、壬基酚及辛基酚[J]. 分析化学, 2012, 40(4): 534-538.

[26]SHAO B, HAN H, LI D, et al. Analysis of alkylphenol and bisphenol A in meat by accelerated solvent extraction and liquid chromatography with tandem mass spectrometry[J]. Food Chemistry, 2007, 105(3): 1 236-1 241.

[27]SHAO B, HAN H, TU X M, et al. Analysis of alkylphenol and bisphenol A in eggs and milk by matrix solid phase dispersion extraction and liquid chromatography with tandem mass spectrometry[J]. Journal of Chromatography B, 2007, 850(1/2): 412-416.[1]

[28]张品, 张晶, 陈洁君, 等. 在线固相萃取-超高效液相色谱-串联质谱法测定乳制品中双酚A等4种内分泌干扰物[J]. 分析化学, 2014, 42(1/2): 1 811-1 817.

[29]WANG J, XIA W, XIAO Y H, et al. Assessment of estrogen disrupting potency in animal foodstuffs of China by combined biological and chemical analyses[J]. Journal of Environmental Sciences, 2014, 26(10): 2 131-2 137.

[30]NIU Y, ZHANG J, DUAN H, et al. Bisphenol A and nonylphenol in foodstuffs: Chinese dietary exposure from the 2007 total diet study and infant health risk from formulas[J]. Food Chemistry, 2015, 167: 320-325.

[31]任杰, 江苏娟. 海口市部分市售蔬菜4-壬基酚、双酚A污染情况初步调查研究[J]. 现代预防医学, 2010, 37(3): 451-452.

[32]CAI Q Y, HUANG H J, LV H X, et al. Occurrence of nonylphenol and nonylphenol monoethoxylate in soil and vegetables from vegetable farms in the pearl river delta, south China[J]. Archives of Environmental Contamination and Toxicology, 2012, 63(1): 22-28.

[33]SHE Y X, WANG J, ZHENG Y Q, et al. Determination of nonylphenol ethoxylate metabolites in vegetables and crops by high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry[J]. Food Chemistry, 2012, 132(1): 502-507.

[34]NIU Y M, ZHANG J, WU Y N, et al. Analysis of bisphenol A and alkylphenols in cereals by automated on-line solid-phase extraction and liquid chromatography tandem mass spectrometry[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2012, 60(24): 6 116-6 122.

[35]LU J, WU J, STOFFELLA P J, et al. Analysis of bisphenol A, nonylphenol, and natural estrogens in vegetables and fruits using gas chromatography-tandem mass spectrometry[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2013, 61(1): 84-89.

[36]CHEN J, MULLIN C A. Determination of nonylphenol ethoxylate and octylphenol ethoxylate surfactants in beehive samples by high performance liquid chromatography coupled to mass spectrometry[J]. Food Chemistry, 2014, 158: 473-479.

[37]YING G G, WILLIAMS B, KOOKANA R. Environmental fate of alkylphenols and alkylphenol ethoxylates-a review[J]. Environment International, 2002, 28(3): 215-226.

[38]SERVOS M R. Review of the aquatic toxicity, estrogenic responses and bioaccumulation of alkylphenols and alkylphenol polyethoxylates[J]. Water Quality Research Journal of Canada, 1999, 34(1): 123-177.

[39]CHEN W L, GWO J C, WANG G S, et al. Distribution of feminizing compounds in the aquatic environment and bioaccumulation in wild tilapia tissues[J]. Environmental Science and Pollution Research, 2014, 21(19): 11 349-11 360.

[40]HOWE S R, SURANA P, JAKUPCA M R, et al. Potential dietary exposure to p-nonylphenol from food-contact use of tris(nonylphenyl)phosphite (TNPP) [J]. Food Additives & Contaminants, 2001, 18(11): 1 021-1 039.

[41]MOTTIER P, FRANK N, DUBOIS M, et al. LC-MS/MS analytical procedure to quantify tris(nonylphenyl)phosphite, as a source of the endocrine disruptors 4-nonylphenols, in food packaging materials[J]. Food Additives & Contaminants: Part A, 2014, 31(5): 962-972.

[42]FERNANDES A R, ROSE M, CHARLTON C. 4-Nonylphenol (NP) in food-contact materials: analytical methodology and occurrence[J]. Food Additives & Contaminants: Part A, 2008, 25(3): 364-372.

[43]杨锚, 王淼, 佘永新, 等. 环境内分泌干扰物辛基酚、壬基酚及短链壬基酚聚氧乙烯醚残留同步检测方法[J]. 农业环境科学学报, 2014, 33(7): 1 460-1 464.

[44]LENKA V, JAROSLAV D, MICHAL V. Migration of nonylphenols from polymer packaging materials into food simulants[J]. CZECH Journal of Food Sciences, 2009, 27 (4): 293-299.

[45]INOUE K, KONDO S, YOSHIE Y, et al. Migration of 4-nonylphenol from polyvinyl chloride food packaging films into food simulants and foods[J]. Food Additives & Contaminants, 2001, 18(2): 157-164.

[46]PAN Y P, Tsai S W. Determination and residual characteristic of alkylphenols in household food detergents of Taiwan[J]. Chemosphere, 2009, 76(3): 381-386.

[47]卜元卿, 王昝畅, 智勇, 等. 农药制剂中助剂使用状况调研及风险分析[J]. 农药, 2014, 53(12): 932-936.

[48]FANG K, JIANG Z J,WANG J, et al. Simulation of nonylphenol degradation in leafy vegetables using a deuterated tracer[J].Environmental Science: Processes & Impacts, 2015, 17(6): 1 323-1 330.

[49]吕岱竹, 林勇, 李建国, 等. 壬基酚聚氧乙烯醚及其降解产物壬基酚在香蕉和土壤中的消解动态及风险评估[J]. 农药学学报, 2011, 13(6): 627-631.

[50]罗金辉, 吕岱竹, 林勇. 超高效液相色谱-串联质谱法测定香蕉中壬基酚聚氧乙烯醚及其降解产物[J]. 农药学学报, 2011, 13(5): 514-518.

[51]吕岱竹, 袁宏球. 超高效液相色谱-液相荧光法测定果蔬中壬基酚聚氧乙烯醚及其降解产物[J]. 热带作物学报, 2011, 32(3): 571-574.

[52]FERRARA F, ADEMOLLO N, DELISE M, et al. Alkylphenols and their ethoxylates in seafood from the Tyrrhenian Sea[J]. Chemosphere, 2008, 72(9): 1279-1285.

[53]高智席, 吴艳红, 黎司, 等. 赤水河下游水产品中辛基酚和壬基酚的测定[J]. 湖北农业科学, 2012, 51(5): 999-1 001.

[54]TAN F, HUANG L, ZHENG Q, et al. Determination of 4 kinds of estrogenic compound in fish samples using solid phase extraction and high performance liquid chromatography[J]. Advanced Materials Research, 2014, 1 033-1 034: 529-532.

[55]丁一, 赵军, 惠寒冰, 等. 浊点萃取-高效液相色谱法测定牛奶中的双酚A和壬基酚[J]. 食品安全质量检测学报, 2014, 5(9): 2 746-2 752.

[56]WANG Y K, WANG M, WANG H L, et al. Development of nitrogen-blowing salt-induced solidified floating organic droplet microextraction for determination of phenolic oestrogens in milk samples[J]. Food Chemistry, 2015, 173: 1 213-1 219.

[57]LU J, WU J, STOFFELLA P J, et al. Isotope dilution-gas chromatography/mass spectrometry method for the analysis of alkylphenols, bisphenol A, and estrogens in food crops[J]. Journal of Chromatography A, 2012, 1 258: 128-135.

[58]CACHO J I, CAMPILLO N, VINAS P, et al. Determination of alkylphenols and phthalate esters in vegetables and migration studies from their packages by means of stir bar sorptive extraction coupled to gas chromatography-mass spectrometry[J]. Journal of Chromatography A, 2012, 1 241: 21-27.

[59]吕岱竹. 超声波提取-液相荧光法测定水果中壬基酚聚氧乙烯醚及其降解产物[J]. 食品科学, 2010, 31(12): 174-177.

[60]NIU Y M, ZHANG J, WU Y N, et al. Simultaneous determination of bisphenol A and alkylphenol in plant oil by gel permeation chromatography and isotopic dilution liquid chromatography-tandem mass spectrometry[J]. Journal of Chromatography A, 2011, 1 218(31): 5 248-5 253.

[61]MIJANGOS L, BIZKARGUENAGA E, PRIETO A, et al. Simultaneous determination of a variety of endocrine disrupting compounds in carrot, lettuce and amended soil by means of focused ultrasonic solid-liquid extraction and dispersive solid-phase extraction as simplified clean-up strategy[J]. Journal of Chromatography A, 2015, 1 389: 8-18.

Current situation of alkylphenol and alkylphenol ethoxylates pollution in foods and its sources and analysis

JIANG Ze-jun, JIN Fen, WANG Jing*, ZHAO Feng-nian, WU Ri-na,SHE Yong-xin, JIN Mao-jun,SHAO Hua,WANG Shan-shan, ZHENG Lu-fei

(Chinese Academy of Agricultural Science, Institute of Quality Standard and Testing Technology for Agro-Products; Key Laboratory of Agro-product Quality and Safety of Chinese Agricultural Ministry,Beijing 100081, China)

ABSTRACTThe compounds alkyphenol ethoxylates (APEO) are a group of man-made chemicals produced by alkylphenol (AP) with ethylene oxide. Due to their special surfactant properties, these compounds were widely used as antioxidants or nonionic surfactants in pesticides, herbicides, emulsifiers, detergents and packing materials. Their biodegradation products such as: AP, alkylphenol monoethoxylate (AP1EO), alkylphenol diethoxylate (AP2EO) have been shown to accumulate in living organisms including human being. These substances have been also shown to have estrogenic and other adverse effects on animal and human health. Recently AP and short chain APEO have been detected in a variety of matrices including human blood, urine, adipose tissue and human breast milk worldwide. Food is the major source for people exposed to AP and APEO. Therefore, it is necessary to further research of AP and APEO in foods. In this paper, the current situation and potential sources of AP and APEO in foods were summarized. The extraction and analysis methods for these compounds in different foods were also reviewed and analyzed. These comments would provide some references to the risk assessment and relevant studies on AP and APEO in foods.

Key wordsalkylphenol (AP); alkyphenol ethoxylate (APEO); foodstuffs; occurrence; source; analysis technique

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201606039

基金项目:科技部科技基础性工作专项项目(No.2013FY-110100); 中国农业科学院科技创新工程“农业化学污染物残留检测及行为研究”创新团队资助项目

收稿日期:2015-06-09,改回日期:2015-07-20

第一作者:硕士研究生 (王静教授为通讯作者,E-mail: w_jing2001@126.com)。

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