食品中有機(jī)錫形態(tài)前處理技術(shù)研究進(jìn)展

倪松，崔穎，張海濱，肖亞兵，張霞

（天津出入境檢驗(yàn)檢疫局動(dòng)植物與食品檢測(cè)中心，天津300461）

食品中有機(jī)錫形態(tài)前處理技術(shù)研究進(jìn)展

倪松，崔穎*，張海濱，肖亞兵，張霞

（天津出入境檢驗(yàn)檢疫局動(dòng)植物與食品檢測(cè)中心，天津300461）

在復(fù)雜基質(zhì)的食品樣品中選擇合適的前處理方法對(duì)有機(jī)錫形態(tài)的檢測(cè)分析具有重要意義。對(duì)食品中有機(jī)錫形態(tài)分析的前處理技術(shù)，包括溶劑萃?。⊿E）、快速溶劑萃取（ASE）、加壓液體萃?。≒LE）、固相萃取（SPE）、固相微萃?。⊿PEM）、超臨界流體萃?。⊿FE）、超聲波萃取（UE）和微波輔助萃取技術(shù)（MAE）及其應(yīng)用進(jìn)行了分析總結(jié)。由于有機(jī)錫形態(tài)化合物的種類繁多，理化性質(zhì)存在差別，所以在提取、萃取中均存在較大的困難。痕量和超痕量有機(jī)錫形態(tài)前處理技術(shù)的未來發(fā)展方向具有簡便、快速和環(huán)保的自動(dòng)化趨勢(shì)，并著重于在線萃取技術(shù)以及與有機(jī)錫形態(tài)分析儀器聯(lián)用技術(shù)。

有機(jī)錫形態(tài)；預(yù)處理；萃??；食品

1 有機(jī)錫形態(tài)的危害

錫不僅是人體必須微量元素[1]，而且還是一種有毒重金屬。過量攝入錫或者錫元素缺乏都會(huì)使人體機(jī)能受到損害[2]。錫能從不同的途徑造成食品污染，嚴(yán)重危害人體的健康[3]。食品中的錫分無機(jī)錫形態(tài)和有機(jī)錫形態(tài)，其中無機(jī)錫及其化合物基本無毒[4]，不過有機(jī)錫形態(tài)的毒性很強(qiáng)。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，在食品、飲料、海洋生物中都檢測(cè)出有機(jī)錫形態(tài)的存在。人們由于食用這些被有機(jī)錫形態(tài)污染的食品，人體的組織中也發(fā)現(xiàn)了一定量的有機(jī)錫化合物[5-6]。不同羥基（或芳基等）的危害及毒性如表1所示。

表1 不同羥基（或芳基等）的危害及毒性Table 1 The harm and toxicity of different hydroxyl groups（or aryl groups，etc.）

由表1所示，有機(jī)錫化合物中毒性以乙基為最高，隨烷基碳原子數(shù)增加而毒性遞減；異烷基錫毒性一般大于正烷基錫；通式中被鹵族元素取代后毒性增高，以含氯的毒性最高，故三乙基氯化錫的毒性最高；一般同類中烷基錫的毒性大于芳基錫。

2 預(yù)處理

食品中可能受到有機(jī)錫形態(tài)污染的東西有很多，比如水產(chǎn)動(dòng)植物。此外還有就是鍍錫薄板包裝的食品，比如飲料、罐頭制品、嬰幼兒輔食等。針對(duì)不同基質(zhì)樣品預(yù)處理方法也不盡相同，純液體飲料類需搖勻，裝入潔凈的聚乙烯瓶中，密封保存?zhèn)溆谩Ｓ行┮后w樣品也采用濃縮的方法，袁玲玲等[7]在用GC-MS法測(cè)定青島海濱海水中的有機(jī)錫形態(tài)時(shí)，取樣品海水，加入萃取液，28℃真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至1 mL，再加入10 mL甲醇，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至無溶劑蒸出為止，剩余溶液轉(zhuǎn)至棕色瓶中，待上機(jī)。程麗華等[8]在液相色譜－串聯(lián)質(zhì)譜法測(cè)定白酒中三丁基錫和三苯基錫中，取10 mL待測(cè)酒樣于離心管中，使用氮吹在4 mL/min的流速下濃縮至3 mL，轉(zhuǎn)移至10 mL容量瓶并用甲醇溶液定容，搖勻，過0.22 μm有機(jī)濾膜至進(jìn)樣瓶，上機(jī)待測(cè)。對(duì)于固體樣品，比如糧食、豆類等樣品去除雜物后粉碎均勻，裝入潔凈的聚乙烯瓶中，密封保存?zhèn)溆茫皇卟?、水果、肉類及蛋類等新鮮樣品，洗凈晾干，取可食部分勻漿，裝入潔凈的聚乙烯瓶中，密封，于4℃冰箱冷藏備用[9]。樣品基質(zhì)比較單一的半固體樣品也比較好處理，像嬰兒輔助食品（例如寶寶蔬菜泥）、帶果肉的飲料、番茄醬罐頭等樣品充分混勻，打成勻漿，裝入潔凈的聚乙烯瓶中，密封保存?zhèn)溆眉纯蒣10]。但像水產(chǎn)品的預(yù)處理就比較復(fù)雜了，例如貝類有韌性，常溫下磨碎較困難，我們可以采用冷凍干燥粉碎法。沈海濤[11]等在預(yù)處理水產(chǎn)品時(shí)采用液氮低溫冷凍干燥樣品再進(jìn)行超聲提取。

3 萃取

食品中的有機(jī)錫化合物常常都是以氧化物、高沸點(diǎn)離子態(tài)、生物大分子等形式存在。一般使用的檢測(cè)方法的前處理技術(shù)只適合處理易揮發(fā)、低沸點(diǎn)和熱穩(wěn)定的化合物。因此有機(jī)錫化合物樣品的前處理，必須要在保持原有有機(jī)錫形態(tài)特性的基礎(chǔ)上進(jìn)行，常用的前處理方法就是進(jìn)行萃取。

3.1 溶劑萃?。⊿E）

常用的萃取劑分非極性溶劑和極性溶劑兩種。非極性溶劑一般有石油醚、正己烷、甲苯等。極性溶劑有丙酮、氯仿、甲醇等。鄢愛平等[12]利用SE前處理并使用HPLC-ICP-MS聯(lián)用技術(shù)測(cè)定水樣中苯基錫，其用正己烷萃取溶劑（含質(zhì)量濃度為0.1 g/L的環(huán)庚三烯酚酮）旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)有機(jī)相近干，剩余的殘?jiān)眉状既芙?，過0.45 μg尼龍濾膜，完成前處理。范洋波等[13]利用乙腈、二氯甲烷、甲苯分別萃取黃酒中的有機(jī)錫形態(tài)，過C18柱進(jìn)行有機(jī)錫的形態(tài)分析，流動(dòng)相為乙腈∶水∶乙酸=（70∶20∶10，體積比），0.05%的三乙胺，pH 3.5，流速為0.6 mL/min。結(jié)果表明，檢出被測(cè)黃酒三甲基錫（TMT）含量為17.5 μg/L，用乙腈萃取黃酒中的有機(jī)錫形態(tài)，萃取效果最佳，4種有機(jī)錫形態(tài)的加標(biāo)回收率均達(dá)到80%以上。

3.2 快速溶劑萃?。ˋSE）/加壓液體萃取（PLE）

ASE或PLE技術(shù)是在較高的溫度和壓力下用溶劑萃取固體或半固體樣品的新穎的樣品前處理方法[14]。Chiron等[15]采用PLE技術(shù)萃取沉積物中有機(jī)錫化合物，采用質(zhì)量濃度為0.75 g/L的環(huán)庚三烯酚酮和0.1%三乙胺（體積分?jǐn)?shù)）在甲醇-乙酸-水溶液（72.5∶6∶21.5，體積比）的流動(dòng)相達(dá)到六種有機(jī)錫形態(tài)色譜最佳分離條件，并進(jìn)行LC-ICP-MS測(cè)定。馬冰峰等[16]采用ASE的方法，取5.5 mL水樣并加入4.5 mL的乙酸乙酯于高壓低溫萃取裝置。密封、豎直放入冰箱-20℃條件下冷凍3.0 h后取出，上層乙酸乙酯氮吹濃縮至0.5 mL左右，再進(jìn)行衍生和萃取。和SE技術(shù)相比，ASE可以使有機(jī)錫化合物的結(jié)構(gòu)保存完整，減少了萃取時(shí)間，大大的提高了萃取效率。

3.3 固相萃?。⊿PE）

SPE是利用選擇性吸附與選擇性洗脫的液相色譜法分離原理。王秀嬪等[17]使用美國Agilent公司1100高效液相色譜儀改裝而成在線固相萃取富集分離高效液相色譜系統(tǒng)，離線固相萃取柱為Waters Oasis HLB SPE柱，在線富集用的富集柱為C18柱（12.5mm×4.6mm，Agilent），色譜分離柱為PinnacleⅡ C8柱（250 mm×4.6 mm，Agilent）。富集流動(dòng)相為60%甲醇水溶液，富集流為2.5 mL/min的動(dòng)相速率，富集2 min，待測(cè)物富集在C18富集柱上后進(jìn)行洗脫，再流經(jīng)C8的反相柱分離后經(jīng)過檢測(cè)器，得到由紫外檢測(cè)器記錄210 nm波長下的色譜圖。盧大勝[18]等在C18固相萃取與GC-MS對(duì)生物基質(zhì)樣品中有機(jī)錫形態(tài)的測(cè)定一文中，采用C18SPE柱凈化，洗脫液中含有絡(luò)合試劑，洗脫時(shí)由于絡(luò)合試劑對(duì)有機(jī)錫化合物的絡(luò)合作用，優(yōu)化了有機(jī)錫化合物的洗脫，使洗脫液中甲醇比例降低，使更多的衍生化干擾基質(zhì)保留于柱上，從而滿足了四乙基硼化鈉高衍生化效率的要求。另外，該凈化方法避免了傳統(tǒng)方法使用大量有機(jī)溶劑提取和與之相對(duì)應(yīng)的凈化、轉(zhuǎn)溶和濃縮，使樣品前處理方法簡單和快速。SPE雖有眾多優(yōu)點(diǎn)，但無法分離處理那些結(jié)合態(tài)的目標(biāo)物質(zhì)（特別是與大分子緊密結(jié)合后），也無法高效徹底分離一些極性差異不明顯的物質(zhì)（如植物色素等），而且對(duì)于基質(zhì)太豐富的試樣也是一個(gè)瓶頸。

3.4 固相微萃?。⊿PME）

SPEM是在SPE技術(shù)上發(fā)展起來的一種微萃取分離技術(shù)，是一種集采樣，萃取，濃縮和進(jìn)樣于一體的無溶劑樣品微萃取新技術(shù)。SPME有3種基本的萃取模式：直接萃取（Direct Extraction SPME）、頂空萃?。℉eadspace SPME）和膜保護(hù)萃取（membrane-protected SPME）。崔宗巖[19]等使用乙基化衍生—頂空固相微萃取—?dú)庀嗌V串聯(lián)質(zhì)譜法測(cè)定海水中的有機(jī)錫化合物，在20 ng/L的添加水平下，5種有機(jī)錫化合物的回收率范圍為80.2%～93.6%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于13%，說明方法具有較好的準(zhǔn)確度和精密度。

3.5 超臨界流體萃?。⊿FE）

SFE是指以超臨界流體為溶劑，從固體或液體中萃取可溶組分的物質(zhì)分離操作[20]。萃取速度高、能耗低于一般精餾、傳熱速率快、溫度易于控制、適用于揮發(fā)性物質(zhì)的分離等特點(diǎn)[21]。常用的超臨界流體有：CO2、NH3、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和水等。在制備過程中，一般均采用CO2，特別適于處理烴類及非極性酯化合物，如醚、酯和酮等。但是，如果樣品中含極性基團(tuán)，則要在體系中添加調(diào)節(jié)劑，以增加對(duì)極性物質(zhì)的溶解能力。

3.6 超聲波萃取（UE）

UE是利用超聲波輻射壓強(qiáng)產(chǎn)生的強(qiáng)烈空化效應(yīng)、擾動(dòng)效應(yīng)、高加速度、擊碎和攪拌作用等多級(jí)效應(yīng)，增大物質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)頻率和速度，增加溶劑穿透力，從而加速目標(biāo)成分進(jìn)入溶劑，促進(jìn)提取的進(jìn)行[22]。UE與常規(guī)的萃取技術(shù)相比，具有快速、價(jià)廉、高效等顯著優(yōu)勢(shì)[23]。不同樣品最佳超聲時(shí)間如表2所示。

表2 不同樣品最佳超聲時(shí)間Table 2 Optimum ultrasonic time of different samples

續(xù)表2 不同樣品最佳超聲時(shí)間Continue table 2 Optimum ultrasonic time of different samples

3.7 微波輔助萃?。∕AE）

有機(jī)錫化合物的傳統(tǒng)萃取樣品前處理方法只有極少數(shù)能將90%的三丁基錫提取出來，苯基錫更是難以準(zhǔn)確重現(xiàn)。MAE利用微波選擇性加熱某些組分，可以把被萃取物質(zhì)從基體中分離，大大提高了萃取率。郭嵐[27]等使用MAE-ICP-MS法測(cè)定海產(chǎn)品中總有機(jī)錫形態(tài)，微波萃取時(shí)間25 min，溫度為110℃，有機(jī)錫形態(tài)在3個(gè)加標(biāo)水平的平均回收率在92.7%～106%，RSD在1.18%～2.38%之間。

3.8 不同萃取方法的比較

不同萃取方法的比較如表3所示。

表3 不同萃取方法的比較Table 3 Comparison of different extraction methods

4 展望

有機(jī)錫形態(tài)毒性不僅與總量濃度水平有關(guān)，而且還取決于各自所存在的化學(xué)形態(tài)。有機(jī)錫的化學(xué)形態(tài)極不穩(wěn)定，某些復(fù)雜的樣品前處理易導(dǎo)致有機(jī)錫形態(tài)的形態(tài)轉(zhuǎn)變，因此建立簡便且有效的有機(jī)錫化學(xué)形態(tài)前處理技術(shù)成為一個(gè)重要課題。分析儀器上樣前的預(yù)處理和萃取步驟是必不可少的，也是我國開展食品中有機(jī)錫形態(tài)的安全性評(píng)價(jià)和限量指標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)手段。SPEM和MAE檢測(cè)食品中有機(jī)錫形態(tài)的前處理方法是未來發(fā)展的關(guān)鍵。使用綠色環(huán)保的前處理技術(shù)，減少有機(jī)試劑用量，簡化實(shí)驗(yàn)步驟，提高分離效率是當(dāng)前有機(jī)錫形態(tài)前處理技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵，并著重于在線萃取技術(shù)以及與有機(jī)錫形態(tài)分析儀器聯(lián)用技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李桃,詹曉黎.微量元素錫與健康[J].廣東微量元素科學(xué),2003,10(11):7-12

[2 管克,詹珍潔.錫測(cè)定方法研究進(jìn)展[J].上海預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志,2011,23(6):301-305

[3]王豫.淺談食品中重金屬對(duì)人體的危害及預(yù)防[J].青海農(nóng)技推廣,2010(4):8-9

[4] 張霞,劉文杰.錫的毒性及測(cè)定[J].衛(wèi)生研究,2001,31(4):322-324

[5] J B Nielsen,J Strand.Butyltin compounds in human liver[J].Environmental Research Section A,2002,88(2):129-133

[6] Takahashi S,Mukai H,Tanabe S,et al.Butyltin residues in livers of humans and wild terrestrial mammals and in plastic products[J].Environmental Pollution,199,106(2):213-218

[7] 袁玲玲,牛增元,葉曦雯,等.GC-MS法測(cè)定青島海濱海水中的有機(jī)錫[J].海洋湖沼通報(bào),2007(1):62-68

[8] 程麗華,毛雪金,萬益群.液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測(cè)定白酒中三丁基錫和三苯基錫[J].分析科學(xué)學(xué)報(bào),2013,29(4):511-514

[9]中華人民共和國國家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì).GB 5009.16-2014食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中錫的測(cè)定[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2014

[10]中華人民共和國衛(wèi)生部.GB 2762-2012食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2012

[11]沈海濤,馬冰潔,高筱萍,等.氣相色譜-質(zhì)譜法測(cè)定水產(chǎn)品中的有機(jī)錫[J].中國衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志,2008,18(1):69-70

[12]鄢愛平,郭嵐,雷曉康,等.HPLC-ICP-MS聯(lián)用技術(shù)測(cè)定水樣中苯基錫[J].南昌大學(xué)學(xué)報(bào)(理科版),2014,38(2):133-136

[13]范洋波,吳堅(jiān),鄭云峰,等.液液萃取-高效液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用檢測(cè)黃酒中的有機(jī)錫[J].釀酒科技,2014(11):90-93

[14]虞銳鵬,胡忠陽,葉明立,等.快速溶劑萃取-離子色譜法同時(shí)測(cè)定塑料中的三價(jià)鉻和六價(jià)鉻[J].色譜,2012,30(4):409-413

[15]Chiron S,Roy S,Cottier R,et al.Speciation of butyl-and phenyltin compounds in sediments using pressurized liquid extraction and liquid chromatography–inductively coupled plasma mass spectrometry[J].Journal of Chromatography A,2000,879(2):137-145

[16]馬冰峰,馬雅倩,萬益群.低溫高壓萃取-氣相色譜質(zhì)譜法同時(shí)測(cè)定水樣中多種有機(jī)錫化合物[J].南昌大學(xué)學(xué)報(bào)(理科版),2013,37(5):452-456

[17]王秀嬪,金海燕,陳立鋼,等.在線固相萃取富集高效液相色譜法測(cè)定水中有機(jī)錫化合物[J].分析化學(xué)研究簡報(bào),2007,35(11):1669-1672

[18]盧大勝,汪國權(quán),溫憶敏.C18固相萃取與GC-MS對(duì)生物基質(zhì)樣品中有機(jī)錫的測(cè)定[J].分析測(cè)試學(xué)報(bào),2008,27(11):171-174

[19]崔宗巖,葛娜,曹彥忠,等.乙基化衍生-頂空固相微萃取-氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法測(cè)定海水中的有機(jī)錫化合物[J].分析化學(xué)研究報(bào)告,2013,41(12):1887-1892

[20]劉皓,呂春徽,王立暉,等.超臨界流體萃取技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品加工中的應(yīng)用[J].農(nóng)產(chǎn)品加工,2015(8):59-61

[21]周端,王曉宇,趙銳洋,等.超臨界流體萃取技術(shù)及其在油脂中的應(yīng)用進(jìn)展[J].農(nóng)產(chǎn)品加工·學(xué)刊,2012(8):39-42

[22]劉娜女,陸科羽.超聲波萃取技術(shù)在農(nóng)業(yè)科學(xué)中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].農(nóng)產(chǎn)品加工·學(xué)刊,2014(10):77-78

[23]楊勝丹,付大友.超聲波-微波萃取及其聯(lián)用技術(shù)在中藥有效成分提取中的應(yīng)用[J].廣東化工,2010,37(2):120-123

[24]冷桃花,陳貴宇,施敬文.貝類水產(chǎn)品中有機(jī)錫和甲基汞的檢測(cè)研究[J].食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào),2014,5(8):2339-2343

[25]周慧云,柳英霞,鄢愛平,等.超聲波提取-氣相色譜-質(zhì)譜法測(cè)定紫菜中甲基錫及乙基錫[J].南昌大學(xué)學(xué)報(bào)(理科版),2014,38(6):585-589

[26]萬益群,毛雪金,程麗華.高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測(cè)定帶魚中多種有機(jī)錫化合物[J].南昌大學(xué)學(xué)報(bào)(理科版),2014,38(1):58-61

[27]郭嵐,雷曉康,潘萍萍,等.微波輔助提取-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定海產(chǎn)品中總有機(jī)錫[J].分析科學(xué)學(xué)報(bào),2013,29(2):179-182

Research Progress on Pretreatment Technology of Organic-tin Speciation in Food

NI Song，CUI Ying*，ZHANG Hai-bin，XIAO Ya-bing，ZHANG Xia
（Animal，Plant and Foodstuffs Inspection Center，Tianjin Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau，Tianjin 300461，China）

Pretreatment processes play an important role in organic-tin speciation analysis．Organic-tin species extractive methods including solvent extraction（SE），accelerated solvent extraction（ASE），pressurized liquid extraction（PLE），solid phase extraction（SPE），solid phase micro-extraction（SPEM），supercritical fluid extraction（SFE），ultrasonic extraction（UE），microwave assisted extraction（MAE）and the pretreatment methods for food were summarized in this paper.Because there were many kinds of organic-tin compounds，the physical and chemical properties are different.So there was great difficulty in the extraction.The new trends of pretreatment for trace and ultra trace of organic-tin species in the future should focus on satisfying the automatic requirement with simple，rapid and environmental friendly characteristics，and be capable of integrating the different extraction techniques or new pretreatment methods of direct and on-line coupling with specific organic-tin species detection.

organic-tin speciation；pretreatment；extraction；food

2016-08-13

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.11.049

倪松（1992—），男（漢），助理工程師，本科，研究方向：食品檢測(cè)及元素分析。

*通信作者：崔穎（1986—），女（漢），研究方向：食品檢測(cè)及元素分析。