王艷婷,于學(xué)燕,姚蓉,邴欣,賈敏,*
(1.山東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,山東濟(jì)南250014;2.山東省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院,山東濟(jì)南250012)
食品接觸材料中雙酚A遷移與檢測的研究進(jìn)展
王艷婷1,于學(xué)燕1,姚蓉1,邴欣2,*,賈敏1,*
(1.山東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,山東濟(jì)南250014;2.山東省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院,山東濟(jì)南250012)
雙酚A是一種內(nèi)分泌干擾物,常被廣泛應(yīng)用于食品接觸材料的制造中。長期暴露于雙酚A環(huán)境中會導(dǎo)致人體免疫、生殖等系統(tǒng)的異常。綜述了雙酚A毒性、雙酚A國內(nèi)外檢測標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)、食品接觸材料中雙酚A遷移規(guī)律與影響因素及其檢測方法。
雙酚A;毒性;遷移;檢測;研究進(jìn)展
雙酚 A(Bisphenol A,BPA),學(xué)名 2,2-二(4-羥基苯基)丙烷,簡稱二酚基丙烷,化學(xué)式為C15H16O2,結(jié)構(gòu)式見圖1。
圖1 雙酚A結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Bisphenol A structure
雙酚A是一種重要的有機(jī)化工原料,主要用于聚碳酸酯、環(huán)氧樹脂、聚砜樹脂等多種高分子材料的生產(chǎn),因其無色透明、輕巧耐用等特性,被廣泛應(yīng)用于制造食品外包裝、兒童玩具、餐具、奶瓶、水瓶等常見生活用品。但近年來一系列針對雙酚A的研究表明,長時(shí)間暴露于低濃度雙酚A環(huán)境中,會對人體的內(nèi)分泌系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等產(chǎn)生一定的傷害,甚至存在誘發(fā)癌癥的潛在風(fēng)險(xiǎn)。由此可見,針對雙酚A的毒性,遷移,分離、提取和檢測方面的研究具有十分重要的意義。
雙酚A是一種低毒性化學(xué)物質(zhì),其大鼠經(jīng)口半數(shù)致死劑量(LD50)為 3 250 mg/kg,吸入暴露 LD50為 0.02%,小鼠經(jīng)口半數(shù)致死劑量(LD50)為2 400 mg/kg。除一般毒性外,雙酚A還可模擬內(nèi)源性激素的生理、生化作用,干擾生物體內(nèi)天然激素合成、分泌、代謝等一系列的過程,從而影響生物的生殖、免疫、神經(jīng)等正常生理功能。Pinney等[1]研究了母體妊娠中期羊水樣本中的雙酚A濃度與嬰兒的出生體重之間的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)證明即使暴露于子宮羊水低劑量雙酚A環(huán)境中,也會導(dǎo)致出生嬰兒體重顯著下降。Perera等[2]研究發(fā)現(xiàn),產(chǎn)前暴露于雙酚A環(huán)境,還會引起10歲~12歲男孩罹患焦慮和抑郁癥。Perez-Lobato等[3]的研究則表明,產(chǎn)前、產(chǎn)后乃至青春期的雙酚A暴露都會極大程度地影響少年兒童的行為。由此可見,在整個發(fā)育、成長、成熟的過程中,暴露于雙酚A環(huán)境都會對人體健康成長帶來一定的風(fēng)險(xiǎn)。然而,日常生活中與嬰幼兒頻繁接觸的液體容器、食品接觸材料,常使用雙酚A作為原材料進(jìn)行生產(chǎn),因此長時(shí)間、高頻次地使用含雙酚A的產(chǎn)品,對幼齡兒童的生理健康發(fā)育存在著十分不良的影響。
由于雙酚A在食品接觸材料中被大量、廣泛應(yīng)用,針對其毒性的研究也日漸引起世界范圍內(nèi)的關(guān)注。自2008年起,世界各國各地區(qū)都針對其在食品接觸材料中的使用作出了一系列相關(guān)法律與標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。中國也高度重視并陸續(xù)頒布一系列法律法規(guī),詳細(xì)規(guī)定了食品接觸材料中雙酚A的檢出限量,預(yù)處理方法及檢測方法,嚴(yán)格規(guī)定了雙酚A在食品接觸材料中的使用。
2008年10月18日,加拿大聯(lián)邦政府率先宣布將雙酚A歸類為有毒物質(zhì),禁止其在食品包裝中使用[4]。2010年12月15日,加拿大政府宣布兩院通過新的《加拿大消費(fèi)品安全法》,該法規(guī)于2011年6月20日正式生效,其中明令禁止了在加拿大境內(nèi)對含有雙酚A的聚碳酸酯嬰兒奶瓶的銷售與推廣[5]。2016年7月13日,加拿大發(fā)布了對《加拿大消費(fèi)品安全法》中的32項(xiàng)法規(guī)進(jìn)行修訂,其中不包含針對雙酚A的法規(guī)的修改[6]。
2009年,美國國會提案制定《2009年雙酚A消費(fèi)者信息法》[7],對《聯(lián)邦食品、藥品和化妝品法》進(jìn)行修改。它要求所有整體或部分含有雙酚A或可能向食品釋放雙酚A的食品容器均需在標(biāo)簽上注明警告語。2010年,美國新墨西哥州頒布法案,要求不得在商業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)、售賣或分銷含有雙酚A的兒童可重復(fù)使用的食品或飲料容器,隨后,美國其他州(如紐約州、特拉華州、馬里蘭州、馬薩諸塞州、明尼蘇達(dá)州、賓夕法尼亞州、佛蒙特州等)都陸續(xù)出臺了禁止嬰兒產(chǎn)品中含有雙酚A的法規(guī)。2011年1月,美國參議院提出的議案HR432中明確禁止可重復(fù)使用的飲料或食物容器中含有雙酚A。美國眾議院也于同年提出議案,禁止在所有食品和飲料容器中使用雙酚A[8]。
2011 年,歐盟發(fā)布了法規(guī)(EU)No10/2011[9]、指令2011/8/EU[10]和修訂條例(EU)No321/2011[11],規(guī)定 2011年6月1日起,在市場上銷售或進(jìn)口的供12個月以下嬰幼兒使用的聚碳酸酯奶瓶中不得含有雙酚A。2016年3月,歐盟向世界貿(mào)易組織發(fā)布了G/TBT/N/EU/370號通報(bào)[12],進(jìn)一步將塑料食品接觸材料中雙酚A的特定遷移限量(SML),由(EU)No10/2011法規(guī)的 0.6 mg/kg修訂為0.05 mg/kg。
此外,澳大利亞、新西蘭、馬來西亞、挪威等國家和地區(qū),也都對含有雙酚A的嬰幼兒奶瓶發(fā)布了禁令[13]。
2008年,國際上部分國家與地區(qū)針對雙酚A限量的法規(guī)政策陸續(xù)頒布,這一現(xiàn)象引起了我國政府的高度關(guān)注,并于同年發(fā)布了GB9685-2008《食品容器、包裝材料用添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》[14],并在其中作出規(guī)定,雙酚A用于食品接觸塑料、涂料、黏合劑生產(chǎn)時(shí),其特定遷移量應(yīng)不超過0.6 mg/kg。2011年,歐盟法規(guī)(EU)No10/2011發(fā)布,衛(wèi)生部等6部門隨即發(fā)布了關(guān)于禁止雙酚A用于嬰幼兒奶瓶的公告[15]。2013年4月,我國臺灣地區(qū)衛(wèi)生署發(fā)布了署授食字第1021300776號令[16],對《食品器具容器包裝衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中的部分條文進(jìn)行了修訂,規(guī)定禁止嬰兒奶瓶中含有雙酚A。
針對雙酚A限量的法律法規(guī),國家質(zhì)量監(jiān)督檢疫檢驗(yàn)總局連續(xù)發(fā)布一系列關(guān)于雙酚A檢測方法的標(biāo)準(zhǔn),用以規(guī)范食品接觸材料及高分子材料中雙酚A的檢測方法。2009年,陸續(xù)發(fā)布了SN/T2282-2009《食品接觸材料、高分子材料、食品模擬物中雙酚A的測定高效液相色譜法》[17]、SN/T2379-2009《聚碳酸酯樹脂及其成型品中雙酚A的測定氣相色譜-質(zhì)譜法》[18]和GB/T23296.19-2009《食品接觸材料、高分子材料、食品模擬物中2,2-二(4-羥基苯基)丙烷(雙酚A)的測定高效液相色譜法》[19]等法規(guī)。
隨著嬰幼兒奶瓶中禁止使用雙酚A公告的出臺,以上檢測方法的檢測限和測定低限距離國際標(biāo)準(zhǔn)都還有一定的差距,因此針對雙酚A的檢測方法做了進(jìn)一步的調(diào)整。2015年9月,國家質(zhì)量監(jiān)督檢疫檢驗(yàn)總局發(fā)布了SN/T4322-2015《食品接觸材料、高分子材料雙酚A殘留量的測定酶聯(lián)免疫法》[20];2016年8月發(fā)布了GB31604.10-2016《食品接觸材料及制品2,2-二(4-羥基苯基)丙烷(雙酚A)遷移量的測定》[21],2016年10月,由國家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會發(fā)布了GB4806.7-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品接觸用塑料材料及制品》[22]和GB5009.156-2016《食品接觸材料及制品遷移試驗(yàn)預(yù)處理方法通則》[23],以進(jìn)一步規(guī)范食品接觸材料中雙酚A遷移量的測定方法。以上法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn),皆已于2017年3月起正式施行。在以上食品接觸材料中雙酚A檢測標(biāo)準(zhǔn)中,針對雙酚A的最低檢出限和測定低限不斷降低,詳見表1。
表1 我國歷年食品接觸材料標(biāo)準(zhǔn)中雙酚A最低檢出限和測定低限Table 1 The minimum detection limit and the limit of determination of bisphenol A in China's food contact materials over the years
雙酚A在食品接觸材料中存在兩種遷移途徑:①物理性遷移:聚合物中殘留雙酚A單體向內(nèi)容物的擴(kuò)散。②化學(xué)性遷移:聚合物表面降解釋放雙酚A。而Mercea等[24]研究表明,食品接觸材料中雙酚A的遷移水平幾乎與聚合物中殘余的雙酚A濃度無關(guān),雙酚A的遷移主要來自聚合物表面的降解。許多物理或化學(xué)因素都會引起雙酚A在食品接觸材料中遷移速率與遷移量的變化。
雙酚A的遷移量會隨著溫度的升高而顯著升高。Fatih Oz等[25]將塑料真空包裝的鱒魚絲置于不同烹飪溫度下加熱,并將烹飪后的樣品取出冷凍,將冷凍后的塑料包裝取下進(jìn)行檢測,結(jié)果顯示溫度由65℃升高至75℃時(shí),樣品中雙酚A的濃度由5.87×10-3mg/kg~1.708×10-2mg/kg升高至 6.89×10-3mg/kg~2.711×10-2mg/kg。
內(nèi)容物中雙酚A含量會隨接觸時(shí)間的延長而產(chǎn)生顯著上升。范瑩瑩等[26]將超純水加入到PET瓶中,并在70℃下儲存。儲存1周后,雙酚A濃度范圍為2.89×10-6mg/kg~3.89×10-5mg/L,當(dāng)儲存期延長至 2 周時(shí)雙酚 A 濃度升高至 7.23×10-6mg/kg~7.82×10-5mg/L。當(dāng)儲存時(shí)間延長至4周時(shí),則提高到1.44×10-5mg/kg~9.02×10-5mg/L。Sana Sungurv等[27]檢測了土耳其當(dāng)?shù)氐哪⒐?、豌豆、泡菜等罐頭食品中的雙酚A遷移量,結(jié)果顯示,超期兩年的罐頭中雙酚A的濃度是處于保質(zhì)期內(nèi)的罐頭中的1.10倍~3.27倍。
由于pH值的升高會加速聚碳酸酯水解從而促使雙酚A的遷移,因而食品接觸材料中雙酚A的遷移量會隨內(nèi)容物pH的上升而上升。Benhamada等[28]將嬰兒奶瓶切成每個面積為3 cm2的小塊,將其置于恒溫下不同pH的緩沖液中靜置50 h后,檢測緩沖液中雙酚A的濃度。結(jié)果顯示,在pH值由1.8上升至12.1的過程中,緩沖液中雙酚A濃度由1.06×10-1mg/L升至5.41×10-1mg/L。
研究表明,內(nèi)容物的成分會嚴(yán)重影響雙酚A的遷移量,食品中的雙酚A遷移量會遠(yuǎn)大于水中的遷移量[26-27]。當(dāng)內(nèi)容物中存在胺類時(shí),可通過加速聚碳酸酯的胺解而增加雙酚A的釋放。Maia等[29]將嬰兒奶瓶切成每個面積為10 cm2的小塊,在120℃下浸入含不同濃度胺類物質(zhì)的溶液中孵育1 h,孵育結(jié)束后,將其在室溫下冷卻30min,取浸提液進(jìn)行分析,并與以蒸餾水做空白對照對比。結(jié)果顯示,在排除pH干擾后,間苯二甲胺、三甲胺、1,3-環(huán)己烷二甲酸(甲胺)和 1,4-二氨基丁烷做浸提液的樣品中的雙酚A釋放量分別為空白對照組別的20.8倍、49.6倍、3 853.0倍和5 363.9倍。
除常規(guī)高溫加熱外,微波加熱也會加速食品接觸材料中雙酚A的遷移。曹雪慧等[30]采用蒸餾水、自來水和飲用礦泉水為食品模擬液,分別取7小片(2 g)聚碳酸酯樣品加入上述食品模擬物40 mL中,密封。采用微波加熱(功率700 W)與恒溫箱加熱[恒溫(98±2)℃]的方法進(jìn)行加熱,并分別根據(jù)加熱方式的不同,設(shè)置不同的加熱時(shí)間。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,微波加熱20 min即可使雙酚A的遷移率達(dá)到甚至超過恒溫浸泡240 min的遷移率。
雙酚A釋放量同食品接觸材料表面完整度呈負(fù)相關(guān),即食品接觸材料的損傷程度越高,雙酚A遷移量越高。Errico等[31]對意大利市售的番茄類罐頭進(jìn)行內(nèi)容物中雙酚A含量檢測,結(jié)果顯示,隨罐頭包裝破損程度的上升,雙酚A的遷移率分別由1.5%~1.8%增加到25.8%~46.5%。
由于雙酚A進(jìn)入機(jī)體的主要途徑是由食品接觸材料遷移進(jìn)入食品,并進(jìn)一步被人體吸收。因此,針對食品接觸材料中雙酚A的快速、高效、靈敏的檢測方法的研究具有極為重要的意義。隨著雙酚A的危害性逐漸引起世界范圍的廣泛關(guān)注,更多更優(yōu)良簡便的雙酚A檢測方法隨之出現(xiàn),下文中,將對現(xiàn)有的雙酚A檢測手段及其特點(diǎn)進(jìn)行介紹。
SP是一種操作簡單便捷、成本低、適用濃度范圍廣的常見檢測方法。Xu等[32]將已知濃度的磺胺甲惡唑與HCl及NaNO2混合加入雙酚A樣品中完成重氮化反應(yīng),并將經(jīng)重氮化偶聯(lián)后的雙酚A使用分光光度計(jì)檢測,該方法的檢出限可達(dá)5×10-2mg/L。
GC(包含與質(zhì)譜聯(lián)用)具有檢測限低、靈敏度高的特點(diǎn),是一種常用且高效的雙酚A檢測方法。Deceuninck等[33]通過固相萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法(SPE-GCMS)提取并檢測罐頭食品中的雙酚A,檢測限可達(dá)1×10-7mg/kg。由于雙酚A沸點(diǎn)較高,在使用GC進(jìn)行加熱氣化時(shí),高溫容易使其分解,因此,在使用該方法時(shí)一般需要先將樣品進(jìn)行硅烷衍生化處理。
HPLC無需對樣品進(jìn)行衍生化處理,較GC檢測更為簡便,該方法也是雙酚A檢測最常見的方法。近年來,在傳統(tǒng)HPLC的基礎(chǔ)上,研究者進(jìn)一步開發(fā)出了許多與其他技術(shù)聯(lián)用的檢測手段。如Sadeghi等[34]開發(fā)了一種基于浮動有機(jī)液滴固化的分散液-液微萃取固相萃取法,用于萃取樣品中的雙酚A,并利用高效液相色譜-熒光檢測器(HPLC-FLD)測定,該方法的雙酚A檢出限可達(dá)2×10-6mg/kg。除此之外,為進(jìn)一步提高HPLC的檢測速度與靈敏度,超高效液相色譜法(UPLC)也被研究人員應(yīng)用于雙酚A的檢測。如鄭賽等[35]將500 mL飲用水用PLEXA固相萃取柱富集凈化后,通過BEHC18色譜柱分離,以乙腈-水作為流動相進(jìn)行梯度洗脫,采用超高效液相色譜-四級桿串聯(lián)質(zhì)譜(UPLC-MS/MS)檢測飲用水中的雙酚A含量,檢出限可低至 2×10-8mg/L。
由于電化學(xué)儀器具有容易實(shí)現(xiàn)自動化的優(yōu)點(diǎn),所以其在雙酚A的快速、高靈敏度檢測上的應(yīng)用也廣受研究人員的關(guān)注。Zhan等[36]使用1-天冬酰胺作為預(yù)嵌入劑,制備了超薄剝離的Ni2Al層狀雙氫氧化物(ELDH)納米片,并將其應(yīng)用于玻璃碳電極的改性,制備了一種基于ELDH改性玻璃碳電極的雙酚A檢測電化學(xué)傳感器,其對樣品中雙酚A的檢出限為6.8 mL/L。Mirzajani等[37]利用雙酚A特異性適配體作為探針分子,通過增大電極面積來增強(qiáng)電熱效應(yīng),利用傳感器的樣品/電極界面電容的變化來測定樣品中的雙酚A濃度。此種方法的檢出限達(dá)152.93 mg/L。
ELISA是指將已知的抗原或抗體吸附在固相載體表面,用酶標(biāo)記抗原或抗體,使抗原抗體反應(yīng)在固相表面進(jìn)行,檢測液體中未知抗體或抗原的方法。在實(shí)際分析應(yīng)用中具有快速、靈敏、簡便、易于標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點(diǎn)。許龍等[38]采用活潑酯法將雙酚A的結(jié)構(gòu)類似物雙酚酸與載體蛋白偶聯(lián)制備人工抗原,免疫BALB/c小鼠,采用聚乙二醇法進(jìn)行細(xì)胞融合制備雙酚A單克隆抗體,成功獲得了一株能夠分泌抗雙酚A單克隆抗體的細(xì)胞株,并以此為基礎(chǔ)建立了間接競爭酶聯(lián)免疫分析法,該法最低檢測限可達(dá)4.3×10-4mg/L。
由于雙酚A在食品接觸材料中普遍使用,長期接觸會嚴(yán)重危害人類健康,因此,進(jìn)一步規(guī)范雙酚A檢測標(biāo)準(zhǔn),開發(fā)高靈敏度、高效率的雙酚A檢測方法,具有十分重要的意義?,F(xiàn)行雙酚A檢測方法中,色譜法具有靈敏度高、檢測限低等優(yōu)良特點(diǎn),是最主要的雙酚A檢測方法。但色譜法所需儀器設(shè)備價(jià)格昂貴、對操作人員的技術(shù)要求較高,無法滿足大規(guī)模檢測和現(xiàn)場快速檢測的要求。酶聯(lián)免疫法則方便快捷、操作簡單、成本較低,能夠?qū)崿F(xiàn)對雙酚A的實(shí)時(shí)檢測,具有廣闊應(yīng)用前景。電化學(xué)檢測方法容易實(shí)現(xiàn)自動化,適宜在線監(jiān)測和大規(guī)模的雙酚A痕量檢測,在實(shí)際應(yīng)用中具有重要意義。
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The Reaseach Development of Migration and Detection of Bisphenol A in Food Contact Materials
WANG Yan-ting1,YU Xue-yan1,YAO Rong1,BING Xin2,*,JIA Min1,*
(1.College of Life Science,Shandong Normal University,Jinan 250014,Shandong,China;2.Shandong Product Quality Inspection Research Institute,Jinan 250012,Shandong,China)
Bisphenol A is an endocrine disrupting chemical,which is often used in the manufacture of food contact materials.Long-term exposure to bisphenol A would lead to abnormal phenomena of immunologic and genital system.After introduced the toxicity of bisphenol A,this paper reviewed the domestic and foreign regulations and standards for bisphenol A limits.Meanwhile,the rule and influence factors of migration and the detection methods of bisphenol A were summarized in this paper.
Bisphenol A;toxicity;migration;detection;research development
10.3969/j.issn.1005-6521.2017.22.044
山東省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局科研項(xiàng)目(2016KY06);山東師范大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(201710445126)
王艷婷(1997—),女(漢),本科,研究方向:食品安全快速檢測。
*通信作者:邴欣(1977—),男(漢),高級工程師,博士,研究方向:產(chǎn)品質(zhì)量安全;賈敏(1986—),女(漢),講師,博士,研究方向:食品安全快速檢測。
2017-08-03
歡迎訂閱2018年《食品研究與開發(fā)》
《食品研究與開發(fā)》是由天津市食品研究所有限公司和天津市食品工業(yè)生產(chǎn)力促進(jìn)中心主辦,國內(nèi)外公開發(fā)行的食品專業(yè)科技期刊,1980年創(chuàng)刊,半月刊,采用國際流行開本大16開。其專業(yè)突出,內(nèi)容豐富,印刷精美,是一本既有基礎(chǔ)理論研究,又包括實(shí)用技術(shù)的刊物。本刊已被“萬方數(shù)據(jù)庫”、“中文科技期刊數(shù)據(jù)庫”、《烏利希期刊指南》、美國《化學(xué)文摘》、英國國際農(nóng)業(yè)與生物科學(xué)研究中心(CABI)、英國《食品科技文摘》(FSTA)等知名媒體收錄,并被列入“中文核心期刊”、“中國科技核心期刊”、RCCSE中國核心學(xué)術(shù)期刊(A)。主要欄目有:基礎(chǔ)研究、分離提取、研發(fā)與工藝、標(biāo)準(zhǔn)與檢測、生物工程、營養(yǎng)保健、貯藏保鮮、質(zhì)量安全、專題論述、食品機(jī)械等。
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