鄰苯二甲酸酯新型檢測技術的發(fā)展*

楊 芳，魏建科，王加忠，蘇 鑫，毛寒冰，梁海玲

(貴州中煙工業(yè)有限責任公司技術中心，貴州 貴陽 550009)

鄰苯二甲酸酯(PAEs)，作為常用的塑料增塑劑時，具有類雌激素作用，同時因其分子之間的范德華力和氫鍵較弱，故常常會發(fā)生化學遷移而對環(huán)境或者人體產(chǎn)生危害。為實時監(jiān)控和減少鄰苯二甲酸酯的危害，開發(fā)高效、專一性好、操作簡便的檢測技術尤為重要。

傳統(tǒng)的鄰苯二甲酸酯檢測技術有氣相色譜法[1-2]，液相色譜法[3-4]，氣相色譜-質譜聯(lián)用法[5-12]，液相色譜-質譜法[13]，氣相色譜-質譜/質譜聯(lián)用法[14-16]，液相色譜-質譜/質譜法[17-19]，以及光譜方法如熒光光度法[20-21]，紫外分光光度法[22]和拉曼特征光譜法[23]等。隨著對鄰苯二甲酸酯的深入研究，又涌現(xiàn)出了更多更先進的檢測手段。除了利用線性離子阱-靜電場軌道肼高分辨質譜法、高效液相色譜-飛行時間質譜法這些更高端的質譜檢測技術外，新型檢測技術與傳統(tǒng)檢測技術不同之處更多在于關注PAEs的分子特性，如其光譜特性而采用近紅外光譜法，熒光傳感器法；分子結構特性而衍生出酶聯(lián)免疫分析法，熒光定量聚合酶鏈式反應PCR檢測法，離子遷移譜法，分子印跡法，超臨界CO2萃取/氣相色譜-質譜聯(lián)用法。根據(jù)其電化學特性而出現(xiàn)了膠束電動毛細管色譜法，微乳毛細管電動色譜法，線性掃描極譜法等。

1 鄰苯二甲酸酯的新型檢測技術

1.1 衰減全反射(ATR)-紅外光譜法(FTIR)與近紅外光譜

梁煦等[24]以衰減全反射(ATR)-紅外光譜法(FTIR)為基礎對聚氯乙烯食品包裝材料中鄰苯二甲酸酯類增塑劑進行快速測定，采用TQ Analyst軟件運用偏最小二乘(PLS)法在1610～1570 cm-1和750～720 cm-1兩處紅外特征吸收帶建立模型，相關系數(shù)為0.9994，該法測定的精密度和相對標準偏差均小于5.0%，準確度相對偏差絕對值均在10%以內(nèi)。胡旭東[25]同樣利用紅外光譜法快速檢測電線包裹材料聚氯乙烯中的鄰苯二甲酸酯類增塑劑，測得鄰位芳香環(huán)基團的紅外光譜在741 cm-1、1600 cm-1和1580 cm-1處存在芳香環(huán)伸縮振動的二重譜帶。實驗對比紅外光譜法(FTIR)和氣質聯(lián)用法，并發(fā)現(xiàn)紅外光譜法結果更加接近增塑劑的真實含量。且該方法簡便、快速、環(huán)保，能夠完成聚氯乙烯中鄰苯二甲酸酯類增塑劑的快速檢測。

除了紅外光譜法外，近紅外技術也被用于PAEs檢測當中。王運麗等[26]發(fā)現(xiàn)近紅外光譜可以用于液體如紅茶飲料中4種鄰苯二甲酸酯類的測定，以內(nèi)部交叉驗證均方差(RMSECV)，線性相關系數(shù)(R2)和最優(yōu)主成分數(shù)(Factors)為評價標準，比較了光譜數(shù)據(jù)經(jīng)平滑處理、一階導數(shù)、二階導數(shù)等幾種方法預處理后建立的數(shù)學模型，從而建立了近紅外光譜技術快速檢測食品、藥品中塑化劑的方法。

1.2 新型質譜技術

趙曉亞等[27]建立了線性離子阱—靜電場軌道肼高分辨質譜(LQT-Orbitrap)快速同時測定紡織品中15種鄰苯二甲酸酯殘留的方法。實驗采用甲醇提取，5 mmol/L乙酸銨(含0.1%甲酸)-甲醇為流動相時，PAEs的分離度最好，F(xiàn)T正離子掃描模式進行質譜檢測，外標法定量表明，該方法在0.05～5.0 mg/L范圍內(nèi)線性關系R≥0.99，檢出限為2.0 mg/kg。

鄒宇等[28]利用超高效液相色譜-飛行時間質譜法測定鄰苯二甲酸酯類物質，各色譜峰分離度良好，RSD低至1.8%。周龍龍等[29]建立了全二維氣相色譜-飛行時間質譜(GC×GC-TOF MS)測定日用消費品中20種鄰苯二甲酸酯類的方法。采用外標法定量，20種鄰苯二甲酸酯線性范圍在0.03～30 mg/L良好，方法的檢出限為0.09～22.13 mg/kg。

雖然采用了不同于傳統(tǒng)質譜技術的新型質譜儀器，但是與文獻[15]相比，其并沒有顯示出比串聯(lián)質譜擁有更低的檢出限，原因可能跟采用外標法而不是內(nèi)標法有關。

1.3 酶聯(lián)免疫分析法

酶聯(lián)免疫分析法其核心是抗體與酶復合物結合，然后通過顯色來檢測。該方法是在免疫酶技術(immunoenzymatic techniques)的基礎上發(fā)展起來的一種新型的免疫測定技術。2013年，萬宇平等[30]率先成功研制了鄰苯二甲酸二丁酯殘留檢測的ELISA試劑盒并應用于白酒中的鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)的檢測。標準曲線范圍為0～1 620 μg/L，對白酒樣本的最低檢測限為100 μg/L，對白酒樣本添加回收率范圍為91.9%～95.4%，變異系數(shù)為7.2%～9.2%，交叉反應試驗中，對鄰苯二甲酸二異丁酯交叉反應率為45%。2016年，曾昆等[31]應用酶聯(lián)免疫分析方法檢測鎮(zhèn)江市內(nèi)水域水樣和底泥中的鄰苯二甲酸二乙酯，使用實驗室自制抗DEP多克隆抗體和包被抗原OVA-DEP，競爭性ELISA方法檢測。結果顯示方法特異性高，與其他鄰苯二甲酸酯類似物幾乎無交叉反應，優(yōu)化后的ELISA方法檢測范圍為20～320 ng/mL，最低檢測限低至8.2 ng/mL。說明酶聯(lián)免疫分析法能達到比傳統(tǒng)方法更高的靈敏度。

酶聯(lián)免疫分析法雖然檢測限低，但由于特異性強，暫時還不能完成多種鄰苯二甲酸酯的檢測。

1.4 熒光定量聚合酶鏈式反應PCR檢測法

白舟等[32]從魚肝臟中提取含雌激素受體的細胞溶質，該溶質與鄰苯二甲酸酯生成配體-受體復合物，通過常規(guī)PCR方法擴增結合雙鏈DNA，核酸外切酶 ExoⅢ和S1核酸酶處理，并以消解游離DNA后的產(chǎn)物作為模板，進行熒光定量PCR擴增反應，將該方法應用于水樣中鄰苯二甲酸酯的檢測，最低檢測限達到10～100 μg/mL，且方法特異性好。

1.5 電化學方法

陳惠等[33]采用膠束電動毛細管色譜法對5種鄰苯二甲酸酯類化合物進行了檢測研究，實驗考察了有機改性劑種類，膠束濃度和溶液的pH值對結果的影響。當條件為pH=9.2，5 mmol/L硼砂-25 mmol/L十二烷基硫酸鈉(SDS)-15%(體積分數(shù))甲醇溶液作為電泳緩沖液時，分離效果最好。DMP、DEP、DBP、DEHP和DOP的檢出限分別為0.13 mg/L、0.14 mg/L、0.38 mg/L、0.13 mg/L和 0.10 mg/L。李斯光等[34]將膠束掃集毛細管電動色譜法用于藥物中鄰苯二甲酸酯檢測，檢出限分別為0.26，0.26和0.39 mg/L，與上文中檢出限相差不大。

黃琦等[35]利用微乳毛細管電動色譜法對12種PAEs的分離進行了研究。結果表明，12種PAEs的平均回收率和精密度分別為85.3%～96.9%和3.4%～6.8%，方法檢出限(S/N= 3)為 0.5 μg/mL。

高志越等[36]采用線性掃描極譜法檢測白酒中鄰苯二甲酸二甲酯，其極譜還原波的二階導數(shù)峰電流與鄰苯二甲酸二甲酯的質量濃度在5.913～177.4 μg/mL范圍內(nèi)呈良好的線性關系，檢出限為0.58 μg/mL。

利用電化學方法檢測PAEs雖然由于儀器不同而選用不同的緩沖體系且檢測原理不盡相同，但以上文獻各鄰苯二甲酸酯檢出限均位于0.5 μg/mL左右。

1.6 離子遷移譜

離子遷移利用離子的淌度不同分離離子，在離子遷移管中完成，離子的淌度與離子的分子量、電荷數(shù)、離子的體積大小和空間幾何形狀(碰撞截面)有關，具有靈活度高，適用范圍廣，剖析時間快等優(yōu)點。竇懷智等[37]利用強場非對稱波形離子遷移譜(FAIMS)芯片設備，通過頂空進樣法完成了白酒中DEHP(鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯)和DINP(鄰苯二甲酸二異壬酯)的檢測。李艷志等[38]用電噴霧離子遷移率譜方法(ESI-IMS) 測得鄰苯二甲酸類DINP，DBP和DEHP的約化遷移率，三種PAEs檢出限分別為75.6 μg/L、49.3 μg/L和810 μg/L，線性范圍分別是0.25～2.5 mg/L、0.1～0.5 mg/L和4～12 mg/L，同樣能夠滿足我國衛(wèi)生部規(guī)定的食品和食品添加劑中的DEHP、DBP和DINP的最大殘留量的檢測要求。

1.7 分子印跡

分子印跡分離技術是一種有著特殊專一選擇性的新型分離技術。其原理是將模板分子與功能單體合成主體—客體復合物，然后加入定量的功能單體和交聯(lián)劑聚合成高分子聚合物。通過去除模板分子，達到最終分離混合物的效果。該模板分子往往具有高強度、高選擇性和重復使用的優(yōu)點。

蘭小波等[39]制備了一種可用于鄰苯二甲酸酯類化合物測定的反蛋白石結構的分子印跡光子晶體傳感芯片。結果顯示，在使用5次檢測后，芯片仍能保持優(yōu)良的傳感功能，4種鄰苯二甲酸酯濃度從1×10-5mol/L增大到1 mol/L 時，最大衍射峰位置將發(fā)生20～40 nm的紅移，且檢測全程僅需6 min。

劉奇鷹等[40]以α-甲基丙烯酸(α-MAA)為功能單體，三氯甲烷為致孔劑，鄰苯二甲酸二甲酯(DMP)為模板制備分子印跡柱(MIPs-SPE)富集和凈化基質種的鄰苯二甲酸酯，氣相色譜/質譜聯(lián)用測定，該方法檢出限為0.046～4.280 ng/g。劉玉楠等[41]采用復合二氧化硅微球(H-SiO2)作為載體，制備了鄰苯二甲酸二異辛酯表面印跡聚合(H-SiO2@ MIP)。該印跡聚合物為殼層厚度為60～70 nm的球形，能特異性吸附DIOP，最大吸附容量為50.35 mg/g。

Gulcin Bolat等[42]用吡咯的電化學聚合一鍋法合成了分子印跡電導化合物聚吡咯(PPY)，該高分子聚合物具有靈敏的電化阻抗學傳感性能并能用于二丁基鄰苯二甲酸酯(DBP)的定量。電化學阻抗譜(EIS)得到的DBP線性范圍0.01～1.0 μM，最低檢出限為4.5 nM。

1.8 超臨界CO2萃取/氣相色譜-質譜聯(lián)用

莫月香等[43]探討了不同萃取條件(萃取時間、萃取溫度、萃取壓力、收集溶劑種類、共溶劑種類)下，利用超臨界CO2萃取技術從紡織品中萃取13種鄰苯二甲酸酯合并氣相色譜-質譜聯(lián)用(SFE-CO2/GC-MS) 的檢測方法。結果表明：采用正己烷為共溶劑和接收劑，萃取溫度60 ℃，壓力35 MPa，萃取時間60 min的條件最佳，萃取物經(jīng)GC-MS 測定，其相關系數(shù)為0.9917～0.9994。同年，韋俊芳等[44]以超臨界二氧化碳-3%(體積分數(shù))甲醇作為色譜流動相進行等度洗脫，超臨界流體色譜分析，對運動飲料中8種鄰苯二甲酸酯的線性范圍(0.05～25 mg/L)，方法檢出限(7.5～15 μg/L)，加標回收率為(91.7%～100.2%)，檢測時間(6 min)進行了研究。

1.9 熒光傳感器法

熒光傳感是根據(jù)熒光光譜，通過激光激發(fā)熒光物質，將熒光物質原子激發(fā)到高能態(tài)，然后高能態(tài)的原子在返回到基態(tài)的過程中發(fā)出熒光而實現(xiàn)特定物質的檢測。由于熒光量與物質的濃度成正比，故可得到熒光量與濃度的曲線。熒光傳感也被用于PAEs 的測定。Changkun Qiu等[45]合成了一種新型靈敏的鄰苯二甲酸酯熒光傳感器，這種熒光傳感器通過在三芴中引入硝基苯基基團以形成多孔的帶狀結晶，鄰苯二甲酸酯分子能夠擴散至帶狀結晶的孔洞中并且限制硝基苯基基團的旋轉，該方法對檢測鄰苯二甲酸酯具有很高的靈敏性，其中DEHP檢出限為0.03 ppb。Ander Chapartegui-Arias等[46]發(fā)現(xiàn)當氨基吡共價鍵合到金屬有機框架化合物的有機配體上時，熒光發(fā)射強度發(fā)生變化導致感應發(fā)生，文章中合成了沸石咪唑酯骨架結構材料(ZIF-8)，在鄰苯二甲酸酯PAEs存在下發(fā)生了熒光淬滅現(xiàn)象。為了優(yōu)化傳感應答，研究了膠體顆粒大小對靈敏性的影響。

2 結 語

新的檢測方法充分結合鄰苯二甲酸酯的光譜性質、分子結構性質和電化學性質等知識，能夠通過超臨界萃取、電化學方法、酶聯(lián)免疫、外切酶保護PCR檢測、分子印跡技術等新型技術手段對PAE進行檢測定量。其優(yōu)點主要是縮短了時間并提高了效率，但由于部分新型檢測技術特異性較強，只能同時檢測一到幾種鄰苯二甲酸酯類物質，并不能對食品中違法添加的17種鄰苯二甲酸酯全覆蓋，故具有一定的局限性?？偠灾?，根據(jù)實際情況合理運用傳統(tǒng)和新型檢測技術能夠幫助我們更好地監(jiān)控和減少鄰苯二甲酸酯對環(huán)境和人體的危害。