消毒劑中過(guò)氧乙酸檢測(cè)方法研究進(jìn)展

鄧建剛，李建兵，祁 魁，王曉濱

(1.青島市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，山東 青島 266101；2.國(guó)家海洋精細(xì)化工及其生物制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，山東 青島 266101；3.青島市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)研究所，山東 青島 266061)

過(guò)氧乙酸分子式為C2H4O3，分子量為76.05，是一種無(wú)色透明的弱酸性液體，有刺激性氣味，產(chǎn)品如加8-羥基喹啉穩(wěn)定劑顯黃色，易揮發(fā)，易溶于水和有機(jī)溶劑中。過(guò)氧乙酸熔點(diǎn)是0.1℃，沸點(diǎn)110℃，閃點(diǎn)(40%)40℃，比重1.226。過(guò)氧乙酸化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，遇到重金屬離子、受熱、大多數(shù)有機(jī)物、強(qiáng)堿等易分解，遇到劇烈的碰撞或加熱即可能發(fā)生爆炸，腐蝕性很強(qiáng)，具有漂白作用[1-2]。制備高純過(guò)氧乙酸可能爆炸，市面上以過(guò)氧化氫和乙酸合成的過(guò)氧乙酸消毒劑中有過(guò)氧乙酸、過(guò)氧化氫、乙酸、催化劑如硫酸和各類穩(wěn)定劑等[3-4]。

過(guò)氧乙酸遇有機(jī)物放出活性氧而起氧化作用，對(duì)細(xì)菌繁殖體、病毒、真菌及其孢子等均有殺滅作用，對(duì)細(xì)菌芽孢也有一定的殺滅作用，過(guò)氧乙酸是一種廣譜、高效消毒劑，對(duì)細(xì)菌、真菌、細(xì)菌芽孢和各種病毒均有較強(qiáng)的殺滅作用[5]，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生、工業(yè)用水、食品企業(yè)等領(lǐng)域的消毒方面[6]，此外過(guò)氧乙酸在工業(yè)上還作為漂白劑、有機(jī)合成原料[7]。

過(guò)氧乙酸消毒劑中過(guò)氧乙酸含量直接影響著消毒效果，化學(xué)分析方法與技術(shù)在不斷發(fā)展和進(jìn)步，使得消毒劑中過(guò)氧乙酸檢測(cè)方法更加多元化，到目前為止過(guò)氧乙酸消毒劑檢測(cè)方法主要有滴定法、氣相色譜法、液相色譜法、試紙法、分光光度法、電化學(xué)法等。

1 滴定法

滴定法是消毒劑過(guò)氧乙酸測(cè)定的常用方法，有氧化還原滴定法和酸堿滴定法，目前過(guò)氧乙酸消毒劑產(chǎn)品中主成分的檢測(cè)方法主要參照《消毒技術(shù)規(guī)范》( 2002 年版)或GB 19104-2008，原理為酸性條件下高錳酸鉀氧化過(guò)氧化氫后，碘化鉀與過(guò)氧乙酸反應(yīng)，以硫代硫酸鈉滴定析出的碘，測(cè)得樣品中過(guò)氧乙酸含量，方法適合高含量過(guò)氧乙酸消毒劑產(chǎn)品的檢測(cè)，反應(yīng)產(chǎn)生的Mn可能促進(jìn)過(guò)氧乙酸分解[8]，測(cè)定的準(zhǔn)確度較高，不適合低含量樣品檢測(cè)，此外滴定法操作繁瑣，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，檢測(cè)人員的經(jīng)驗(yàn)對(duì)結(jié)果影響較大。戴興德等[9]基于重鉻酸鉀和過(guò)氧乙酸酸性條件下氧化Fe2+到Fe3+，采用自動(dòng)電位滴定法測(cè)定過(guò)剩Fe2+間接得到過(guò)氧乙酸的含量，方法檢查限低，自動(dòng)化程度高。Frank Sode[10]基于酸堿反應(yīng)原理，采用pH電極草酸標(biāo)準(zhǔn)溶液自動(dòng)滴定過(guò)氧乙酸，過(guò)氧乙酸和乙酸pKa值的不同可以消除乙酸的干擾，過(guò)氧乙酸和硫酸也不干擾測(cè)定，產(chǎn)品中如含有1-羥基乙烷-1,1-二膦酸(HEDPA)穩(wěn)定劑會(huì)干擾測(cè)定。

2 氣相色譜法

氣相色譜法具有選擇性好、分離效能高、靈敏度高等特點(diǎn)在有機(jī)化合物分析中得到了廣泛的應(yīng)用。氣相色譜分析過(guò)氧乙酸主要是通過(guò)色譜柱直接分析過(guò)氧乙酸消毒劑或者過(guò)氧乙酸衍生物間接測(cè)定過(guò)氧乙酸含量。Furia等[11]基于過(guò)氧乙酸比過(guò)氧化氫在酸性介質(zhì)中更快把甲基對(duì)甲苯基硫醚(MTS)氧化為甲基對(duì)甲苯基亞砜(MTSO)，利用填充柱色譜內(nèi)標(biāo)法分離MTS和MTSO，通過(guò)MTSO間接測(cè)定過(guò)氧乙酸含量，結(jié)果不受高濃度過(guò)氧化氫和衍生試劑MTS干擾。之后Furia等[12]用氣相色譜法通過(guò)測(cè)定堿性介質(zhì)下過(guò)氧乙酸氧化甲基苯基亞砜的產(chǎn)物甲基苯基砜，間接測(cè)定過(guò)氧乙酸含量，產(chǎn)物需要氯仿提取，衍生試劑純化。韓津生等[13]以涂有FFAP固定液的填充柱直接分析測(cè)定消毒液中的過(guò)氧乙酸含量，方法不受乙酸、乙醛、丙酮、甲醇、乙醇、丙醇、乙酸乙酯、乙酸甲酯、甲酸甲酯、乙酸丁酯、苯、甲苯、二甲苯等的干擾，但該方法需要滴定法定量過(guò)氧乙酸標(biāo)準(zhǔn)溶液。

3 液相色譜法

液相色譜法主要是利用過(guò)氧乙酸的氧化衍生反應(yīng)產(chǎn)生紫外或可見光吸收衍生物，衍生產(chǎn)物可以購(gòu)買到標(biāo)準(zhǔn)品，解決了過(guò)氧乙酸不穩(wěn)定沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)品的困難，具有靈敏、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。

Pinkernell等[14]也利用過(guò)氧乙酸氧化甲基對(duì)甲苯基硫醚(MTS)氧化為甲基對(duì)甲苯基亞砜(MTSO)，C18反相液相色譜柱分離，230nm紫外吸收間接測(cè)定過(guò)氧乙酸含量，方法不需要過(guò)氧乙酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，方法重現(xiàn)性好，過(guò)氧化氫不干擾測(cè)定，檢測(cè)限可以達(dá)到30μg/L。之后Pinkernell等[15]進(jìn)一步改進(jìn)了該方法，通過(guò)添加二氧化錳催化過(guò)氧乙酸分解，提高了MSTO的穩(wěn)定性，液相分析時(shí)間縮短在1分鐘以內(nèi)，加前處理5分鐘內(nèi)完成過(guò)氧乙酸測(cè)定，并應(yīng)用于啤酒廠過(guò)氧乙酸檢測(cè)。Pinkernell等[8]進(jìn)一步通過(guò)增加三苯基膦(TPP)和過(guò)氧化氫反應(yīng)生產(chǎn)三苯基膦氧化物(TPPO)，同時(shí)檢測(cè)過(guò)氧乙酸消毒劑中的過(guò)氧乙酸和過(guò)氧化氫，方法簡(jiǎn)單，檢出限低等優(yōu)點(diǎn)。

Effkemann和Karst[16]用合成的新的硫代甲氧基偶氮化合物2-[(3-{2-[4-氨基-2-(甲基磺酰}苯基]-1-二氮烯基)苯基)磺酰]-1-乙醇(ADS)與過(guò)氧乙酸反應(yīng)生成相應(yīng)的亞砜(ADSO)，用反相液相色譜分離ADS和ADSO，最大吸收波長(zhǎng)在可見光區(qū)410nm外標(biāo)法檢測(cè)ADSO間接測(cè)定過(guò)氧乙酸，較少了基體干擾的影響，方法有很高的選擇性，不受過(guò)氧化氫干擾，線性范圍超過(guò)2個(gè)數(shù)量級(jí)，結(jié)果更加準(zhǔn)確和可靠。Effkemann等[17]用反相C18柱分離過(guò)氧乙酸和C3-12的過(guò)氧脂肪羧酸，流動(dòng)性用1%四氫呋喃的乙腈和2%乙酸的水梯度洗脫分離，柱后碘離子催化氧化2,2'-聯(lián)氮雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)(ABTS)生產(chǎn)一個(gè)綠色自由基陽(yáng)離子可在可見光區(qū)檢測(cè)，過(guò)氧化氫不在C18柱上保留，不干擾脂肪過(guò)氧羧酸測(cè)定，方法檢出限2.5μM，消除了機(jī)質(zhì)干擾，重現(xiàn)性好，可以同時(shí)測(cè)定多種脂肪族過(guò)氧羧酸。

韓葆莉等[18]用磷酸調(diào)pH值=3～4的水做流動(dòng)相，C18柱分離，紫外檢測(cè)器檢測(cè)直接檢測(cè)過(guò)氧乙酸消毒液中的過(guò)氧乙酸，方法分析速度快，不受乙酸、過(guò)氧化氫、過(guò)氧化酰干擾。郭治安等[19-20]以磷酸鹽緩沖液和乙腈作流動(dòng)相，采用反相高效液相色譜法直接用于消毒劑中過(guò)氧乙酸含量測(cè)定，分析在10分鐘內(nèi)可完成且可以測(cè)定低含量過(guò)氧乙酸，但這些過(guò)氧乙酸直接測(cè)定法需要滴定法標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)過(guò)氧乙酸溶液。Kirk等[21]用安培檢測(cè)器測(cè)定過(guò)氧乙酸含量通過(guò)反相色譜法分離過(guò)氧乙酸，該方法快速、高效選擇性高。

4 試紙法

醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)大部分參照WS/T 535—2017標(biāo)準(zhǔn)，利用試紙上的碘化鉀與對(duì)應(yīng)消毒劑中的過(guò)氧乙酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，根據(jù)試紙的顏色發(fā)生變化后與標(biāo)準(zhǔn)比色卡比對(duì)確定消毒劑中過(guò)氧乙酸的含量。試紙法作為一種半定量方法，簡(jiǎn)單，快速，在現(xiàn)場(chǎng)使用中得到了廣泛的應(yīng)用[22-23]，王龍海[24]以定性濾紙涂硫代硫酸鈉、碘化鉀、碳酸氫鈉后烘烤制備過(guò)氧乙酸濾紙，丁錦春以定量濾紙浸泡碘化鉀溶液后烘干獲得過(guò)氧乙酸濾紙[25]。陳東宇等[26]發(fā)現(xiàn)微孔濾膜比定性定量濾紙更加適宜制作過(guò)氧乙酸快速檢測(cè)試紙，該類過(guò)氧乙酸試紙最低檢出限為質(zhì)量百分比0.1%。半定量比色法非常適合在食品加工、水產(chǎn)養(yǎng)殖、工業(yè)農(nóng)業(yè)用水、醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)使用。

5 紫外可見分光光度法

6 電化學(xué)法

電化學(xué)法是過(guò)氧乙酸的電學(xué)及電化學(xué)性質(zhì)所建立起來(lái)的過(guò)氧乙酸含量的電化學(xué)分析方法，具有靈敏度高、測(cè)定快速、儀器設(shè)備簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，但容易出現(xiàn)干擾。顧雪凡和鄭行望[33]以過(guò)氧乙酸對(duì)魯米諾在硼砂基質(zhì)中弱電化學(xué)還原發(fā)光信號(hào)的強(qiáng)增敏作用建立了過(guò)氧乙酸的現(xiàn)場(chǎng)電化學(xué)轉(zhuǎn)換及其化學(xué)發(fā)光法并成功應(yīng)用于醫(yī)用消毒液中過(guò)氧乙酸的測(cè)定。Li等[34]基于卟啉鐵的高效電催化能力，構(gòu)建了卟啉修飾納米金過(guò)氧乙酸選擇性生物傳感器，用來(lái)測(cè)定過(guò)氧乙酸具有快速、較好的重現(xiàn)性、線性范圍廣(2.5×10-6M～1.05×10-3M)、檢出限低至0.5μM，方法更適合在線監(jiān)測(cè)過(guò)氧乙酸含量。Awad和Ohsaka[35]基于過(guò)氧乙酸加入到碘化鉀溶液中后，過(guò)氧乙酸和碘離子反應(yīng)導(dǎo)致I-/I2濃度比變化，引起玻碳指示電極的電勢(shì)變化測(cè)定過(guò)氧乙酸。Awad[36]用循環(huán)伏安法、旋轉(zhuǎn)磁盤電極和旋轉(zhuǎn)圓盤電極技術(shù)研究了過(guò)氧乙酸和過(guò)氧化氫的電化學(xué)行為，優(yōu)化了同時(shí)測(cè)定過(guò)氧乙酸和過(guò)氧化氫的方法的最佳條件，Awad等[37]后來(lái)用金電極方波循環(huán)伏安法測(cè)定高濃度過(guò)氧化氫介質(zhì)下的過(guò)氧乙酸含量，Toniolo等[38]用Pt和Au電極安培法同時(shí)測(cè)定樣品中的過(guò)氧乙酸和過(guò)氧化氫。

7 其他方法

除了上述研究和使用比較多的分析方法外，消毒液中過(guò)氧乙酸的檢測(cè)方法還有流動(dòng)注射分析法、熒光光譜法、離子色譜法等。如Hams和Karst[39]基于過(guò)氧乙酸在線選擇性氧化2,2'-聯(lián)氮雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)(ABTS)6秒鐘內(nèi)生成綠色自由基陽(yáng)離子(ABTS+)，然后405nM波長(zhǎng)檢測(cè)過(guò)氧乙酸的流動(dòng)注射法，方法解決了過(guò)氧化氫的干擾，檢測(cè)了5個(gè)消毒液產(chǎn)品，與液相色譜等方法沒(méi)有顯著差異。李靜雅等[40]先用高錳酸鉀稀溶液去除過(guò)氧化氫干擾物，然后采用基于過(guò)氧乙酸使羅丹明B溶液熒光迅速降低。楊學(xué)靈等[41]加熱過(guò)氧乙酸分解為乙酸和氧氣，用氫氧化鈉吸收乙酸，離子色譜法測(cè)定乙酸根含量間接測(cè)定過(guò)氧乙酸的濃度，國(guó)內(nèi)過(guò)氧乙酸產(chǎn)品大部分以乙酸和過(guò)氧化氫合成，乙酸含量高達(dá)40%[42]，因此該方法不太適用于目前市場(chǎng)上消毒液中的過(guò)氧乙酸的檢測(cè)。燕麗等[43]研究空氣中過(guò)氧乙酸濃度變化中的變化時(shí)也是采用用離子色譜法，同樣存在環(huán)境中乙酸對(duì)過(guò)氧乙酸測(cè)定的干擾問(wèn)題待解決。

8 小結(jié)與展望

作為重要的化學(xué)消毒劑，過(guò)氧乙酸消毒劑的應(yīng)用得到了較快的發(fā)展，過(guò)氧乙酸的測(cè)定方法包括滴定法、色譜法、試紙法、紫外可見光譜法、電化學(xué)法等，這些方法的發(fā)展對(duì)其功能、殺菌機(jī)理、應(yīng)用研究至關(guān)重要，其中滴定法對(duì)設(shè)備要求少，簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確，但操作繁瑣，主要用于常量過(guò)氧乙酸測(cè)定；色譜法尤其是衍生法，操作復(fù)雜，但結(jié)果準(zhǔn)確可靠，檢測(cè)過(guò)氧乙酸濃度范圍比滴定法廣；試紙法適用于沒(méi)有定量檢測(cè)條件的使用現(xiàn)場(chǎng)使用人員半定量檢測(cè)，數(shù)據(jù)不夠精確，但具有快速、簡(jiǎn)單、容易操作等優(yōu)點(diǎn)；光譜法簡(jiǎn)單、容易，但每次測(cè)定前需滴定法標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)物；電化學(xué)法簡(jiǎn)單、快速，有發(fā)展?jié)摿Γ菀资芑|(zhì)等的干擾。總之，每種檢測(cè)方法各具特點(diǎn)，需要檢測(cè)人員根據(jù)樣品基質(zhì)、儀器設(shè)備條件、時(shí)間要求、人員能力和結(jié)果需求等因素綜合考慮選擇最佳檢測(cè)方法。