關于罐頭食品成分中NOGE與衍生物的檢測技術闡述

范怡君

（常熟市產品質量監督檢驗所，江蘇 常熟 215500）

1 NOGE(酚醛清漆甘油醚)的原理結構與特征

苯酚和甲醛在酸性條件下反應得到酚醛,其中相對分子質量最小(2環)的酚醛叫做雙酚F(BPF)。酚醛再與表氯醇反應可得到一系列相對分子質量不同的、環數不等的縮水甘油醚。NOGE就為這些相對分子質量不固定的酚醛清漆多元甘油醚的混合物的總稱。雙酚F的3種同分異構體與表氯醇反應得到的2R-NOGE稱為雙酚F二縮水甘油醚(BFDGE),在食品罐內涂層中BFDGE約含30%～40%,其余為三環(3R～八環(8R)的NOGE。2R-NOGE(即 BFDGE)有3種同分異構體,3R-NOGE有7種同分異構體,4R-NOGE有27種同分異構體。

NOGE其溶脂性較強,在含油較高的魚類、肉類罐頭中以多種衍生物的形式存在。BFDGE及其衍生物有:

BFDGE、BFDGE·H2O、BFDGE·HCl、BFD GE·2HCl、BFDGE·H2O·HCl,依照歐盟指令,以上物質的遷移總量應小于1mg/kg;3R-8R NOGE及其衍生物可表示為:nR·xH2O·yHCl(3≤n≤8,0≤x,y≤n),如3R-NOGE及其衍生物有:水合物:3R·H2O、3R·2 H2O、3R·3 H2O;氯化物:3R·HCl、3R·2HCl、3R·3HCl及 3R·H2O·HCl等。NOGE及其衍生物化學穩定性不高,易與食品成分或其他環氧化合物發生反應。

2 NOGE(酚醛清漆甘油醚)與衍生物的提取技術

2.1 罐頭涂料中NOGE及其衍生物的萃取

目前,NOGE及其衍生物的萃取主要是用液-液萃取法,萃取液主要有以下3類:

2.1.1 用疏水性溶劑將NOGE及其衍生物從均質化處理后的溶液中萃取出來,這些溶劑有:戊烷、正己烷、庚烷、二氯甲烷、甲基叔丁基醚或者氯仿;

2.1.2 用四氫呋喃萃取,然后凍干;

2.1.3 用乙腈直接從食品均質溶液中提取,第一步主要提取水,第二步是環氧化合物。其中,2.1.3是現在最為常用的方法,因為在反相高效液相色譜法(RPLC)檢測前,應先去除油相,通常是在乙腈和油/正己烷二者之間分離。由于這種方法能避免分離油的過程,因此簡化了提取過程。

歐盟最新出臺的標準《接觸食品的材料和物品有限制條件的某種環氧衍生物NOGE及其氫氧和含氯衍生物的測定》就采用了用乙腈萃取的方法。其主要步驟是:以每平方分米罐頭涂層配33mL乙腈的量,在室溫下萃取24h。

為確保萃取完全,應該使用新鮮的溶劑進行多次萃取。在能保證萃取完全的前提下,可適當的提高溫度,縮短萃取時間。在有機溶膠涂料中,由于NOGE作為一種穩定劑被使用,其單體和其它的衍生物含量都很高,對于該類產品,應增加萃取液的用量。

2.2 罐頭涂料中NOGE及其衍生物的水解

NOGE環數不盡相同,同分異構體數量非常多,其衍生物結構也很復雜,要把NOGE單體及其各自的衍生物分離開來幾乎是不可能的,也是沒有必要的。為了簡化檢測過程,通常將NOGE及其衍生物全部水解為NOGE·H2O結構,再進行測定。

萃取液中NOGE及其衍生物結構復雜,水解條件也大不相同。其中NOGE和NOGE水合物在中性、酸性溶液中會發生水解;NOGE的氯化物在中性溶液中緩慢水解,而在酸性條件下相當穩定;而在弱堿性溶液中,各種化合物(除了醚的衍生物)均會水解為NOGE·H2O。

為使環氧化合物和HCl化合物完全水解,可將萃取樣品放在一個充有惰性氣體的能維持恒壓的密閉容器中使其恒沸蒸干,重新加入400μl乙腈和1600μlpH值為8.5的硼酸鹽溶液(由硼酸與NaOH配置而成),使殘留物溶解,混合均勻,并在 100°C(±5°C)下至少保存 20～22h,經過這個過程后,NOGE及其衍生物均可水解為NOGE·H2O結構,冷卻后就可以將所得溶液注入HPLC進行測定。

3 提取過程中NOGE“消失”的原因

在分析檢測的過程中,最大的困難之一就是NOGE及其衍生物從遷移測試溶液中的回收率不夠,有時甚至為零。主要的原因有:

3.1 環氧化合物與食品成分反應

環氧化合物很容易與食品和食品提取物反應,所以其分析比較難實現。環氧化合物與食品成分的反應會導致不可接受的損失,當環氧化物不再受油層或脂肪的保護,這種反應就會發生。在實驗初始階段,環氧化合物就應該用疏水性溶液萃取,使其與極性材料分離開來。

3.2 攪拌過程中的流失

實驗樣品在萃取前應進行均勻化處理,可確保提取的樣品具有典型性,從而防止成分偏析。但是若攪拌的速度過高,會明顯降低NOGE的回收率。早在1997年,Biedermann已提出油類罐頭食品的均勻化作用過高通常會導致環氧化合物的大量損失。因為溶液劇烈攪拌會加速NOGE水合物或NOGE氯化物與食品組分的反應。

均化作用很容易破壞這層起保護作用的油相,乙腈把這些環氧化合物從油中提取出來,使它們與極性更強的物質接觸而發生反應。為了使溶液最低程度的均質化,建議用叉子進行手動攪拌。

3.3 溶劑蒸發造成的損失

溶劑蒸發也是導致NOGE損失的一個重要因素,因為溫度的增加會導致濃度過高,而發生一些意想不到的反應。用乙腈萃取也意味著從油相保護中提取環氧化合物,這就出現了一個問題:當乙腈中包含某些起反作用的物質時,在萃取的同時,可能把一些潛在的反應化合物一起帶了進來。NOGE保存在該狀態下,特別是在溶液蒸發的時候,就會引起某些意想不到的的損失。

3.4 水解過程造成的損失

含有NOGE及其衍生物的萃取液在溫度為100℃,pH為8.5的溶液下水解20h,在該條件下其它物質與NOGE及其衍生物反應的可能性也會大大增加。把NOGE和NOGE·HCl,將水解前后的RPLC-FD色譜圖作比較,可見水解產物的量占72%。

NOGE環數越高水解時損失就越大,即轉化為別的化合物的可能性就越大。為了防止水分最后被蒸發而導致溶液濃度升高,可采用恒沸法去掉水份。先添加適量乙腈可以去掉1部分水份,再加入1丙醇,與水構成共沸物,除去多余的水份。

4 檢測技術

對于雙酚類型的苯環化合物和氯乙醇的分析檢測都會用到高效液相色譜法(HPLC),通常用帶熒光檢測器 (FD)的反相液相色譜(RPLC)檢測(簡稱:RPLC-FD)。液相色譜法是最常用的分析環境雌激素的方法,常采用的檢測器有紫外檢測器(UVD)、熒光檢測器(FLD)或電化學檢測(ED)的方法。其中以熒光檢測和電化學檢測的靈敏度較高,國外的研究人員已經利用液相色譜法,對多種罐頭食品進行了分析檢測,最低檢出限可達0.1mg/kg。

5 結語

目前國外對罐頭內涂料中環氧化合物及其衍生物的研究非常活躍,NOGE及其衍生物的檢測方法也很多,他們使用不同靈敏度以及不同檢測使用范圍進行研究,各方法均有其自身的優缺點。由于NOGE及其衍生物非常復雜,使用一種方法不能解決問題,因此需要幾種方法同時使用,這樣就給使用者帶來了一定的困難。

到目前為止,未見有對各方法進行比較的文獻發表,今后的研究課題之一是找出現存分析方法的靈敏度、精密度、準確度和檢測極限等,提高這些測定方法所得結果的可比性,從找出更合適的測定方法,同時探究各方法存在的問題,并加以改進;其次是研究如何簡化繁瑣的樣品前處理過程,以縮短分析時間,為我國盡快制定相關的檢測標準提供參考。

[1]胡向蔚,張文德,劉炎橋.食品罐內涂料中雙酚A環氧衍生物的遷移及其檢測[J].食品科學,2006,27(4):264-266.