食品中有机锡形态前处理技术研究进展

倪松，崔颖，张海滨，肖亚兵，张霞

（天津出入境检验检疫局动植物与食品检测中心，天津300461）

食品中有机锡形态前处理技术研究进展

倪松，崔颖*，张海滨，肖亚兵，张霞

（天津出入境检验检疫局动植物与食品检测中心，天津300461）

在复杂基质的食品样品中选择合适的前处理方法对有机锡形态的检测分析具有重要意义。对食品中有机锡形态分析的前处理技术，包括溶剂萃取（SE）、快速溶剂萃取（ASE）、加压液体萃取（PLE）、固相萃取（SPE）、固相微萃取（SPEM）、超临界流体萃取（SFE）、超声波萃取（UE）和微波辅助萃取技术（MAE）及其应用进行了分析总结。由于有机锡形态化合物的种类繁多，理化性质存在差别，所以在提取、萃取中均存在较大的困难。痕量和超痕量有机锡形态前处理技术的未来发展方向具有简便、快速和环保的自动化趋势，并着重于在线萃取技术以及与有机锡形态分析仪器联用技术。

有机锡形态；预处理；萃取；食品

1 有机锡形态的危害

锡不仅是人体必须微量元素[1]，而且还是一种有毒重金属。过量摄入锡或者锡元素缺乏都会使人体机能受到损害[2]。锡能从不同的途径造成食品污染，严重危害人体的健康[3]。食品中的锡分无机锡形态和有机锡形态，其中无机锡及其化合物基本无毒[4]，不过有机锡形态的毒性很强。据研究发现，在食品、饮料、海洋生物中都检测出有机锡形态的存在。人们由于食用这些被有机锡形态污染的食品，人体的组织中也发现了一定量的有机锡化合物[5-6]。不同羟基（或芳基等）的危害及毒性如表1所示。

表1 不同羟基（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，有机锡化合物中毒性以乙基为最高，随烷基碳原子数增加而毒性递减；异烷基锡毒性一般大于正烷基锡；通式中被卤族元素取代后毒性增高，以含氯的毒性最高，故三乙基氯化锡的毒性最高；一般同类中烷基锡的毒性大于芳基锡。

2 预处理

食品中可能受到有机锡形态污染的东西有很多，比如水产动植物。此外还有就是镀锡薄板包装的食品，比如饮料、罐头制品、婴幼儿辅食等。针对不同基质样品预处理方法也不尽相同，纯液体饮料类需摇匀，装入洁净的聚乙烯瓶中，密封保存备用。有些液体样品也采用浓缩的方法，袁玲玲等[7]在用GC-MS法测定青岛海滨海水中的有机锡形态时，取样品海水，加入萃取液，28℃真空旋转蒸发至1 mL，再加入10 mL甲醇，继续旋转蒸发至无溶剂蒸出为止，剩余溶液转至棕色瓶中，待上机。程丽华等[8]在液相色谱－串联质谱法测定白酒中三丁基锡和三苯基锡中，取10 mL待测酒样于离心管中，使用氮吹在4 mL/min的流速下浓缩至3 mL，转移至10 mL容量瓶并用甲醇溶液定容，摇匀，过0.22 μm有机滤膜至进样瓶，上机待测。对于固体样品，比如粮食、豆类等样品去除杂物后粉碎均匀，装入洁净的聚乙烯瓶中，密封保存备用；蔬菜、水果、肉类及蛋类等新鲜样品，洗净晾干，取可食部分匀浆，装入洁净的聚乙烯瓶中，密封，于4℃冰箱冷藏备用[9]。样品基质比较单一的半固体样品也比较好处理，像婴儿辅助食品（例如宝宝蔬菜泥）、带果肉的饮料、番茄酱罐头等样品充分混匀，打成匀浆，装入洁净的聚乙烯瓶中，密封保存备用即可[10]。但像水产品的预处理就比较复杂了，例如贝类有韧性，常温下磨碎较困难，我们可以采用冷冻干燥粉碎法。沈海涛[11]等在预处理水产品时采用液氮低温冷冻干燥样品再进行超声提取。

3 萃取

食品中的有机锡化合物常常都是以氧化物、高沸点离子态、生物大分子等形式存在。一般使用的检测方法的前处理技术只适合处理易挥发、低沸点和热稳定的化合物。因此有机锡化合物样品的前处理，必须要在保持原有有机锡形态特性的基础上进行，常用的前处理方法就是进行萃取。

3.1 溶剂萃取（SE）

常用的萃取剂分非极性溶剂和极性溶剂两种。非极性溶剂一般有石油醚、正己烷、甲苯等。极性溶剂有丙酮、氯仿、甲醇等。鄢爱平等[12]利用SE前处理并使用HPLC-ICP-MS联用技术测定水样中苯基锡，其用正己烷萃取溶剂（含质量浓度为0.1 g/L的环庚三烯酚酮）旋转蒸发有机相近干，剩余的残渣用甲醇溶解，过0.45 μg尼龙滤膜，完成前处理。范洋波等[13]利用乙腈、二氯甲烷、甲苯分别萃取黄酒中的有机锡形态，过C18柱进行有机锡的形态分析，流动相为乙腈∶水∶乙酸=（70∶20∶10，体积比），0.05%的三乙胺，pH 3.5，流速为0.6 mL/min。结果表明，检出被测黄酒三甲基锡（TMT）含量为17.5 μg/L，用乙腈萃取黄酒中的有机锡形态，萃取效果最佳，4种有机锡形态的加标回收率均达到80%以上。

3.2 快速溶剂萃取（ASE）/加压液体萃取（PLE）

ASE或PLE技术是在较高的温度和压力下用溶剂萃取固体或半固体样品的新颖的样品前处理方法[14]。Chiron等[15]采用PLE技术萃取沉积物中有机锡化合物，采用质量浓度为0.75 g/L的环庚三烯酚酮和0.1%三乙胺（体积分数）在甲醇-乙酸-水溶液（72.5∶6∶21.5，体积比）的流动相达到六种有机锡形态色谱最佳分离条件，并进行LC-ICP-MS测定。马冰峰等[16]采用ASE的方法，取5.5 mL水样并加入4.5 mL的乙酸乙酯于高压低温萃取装置。密封、竖直放入冰箱-20℃条件下冷冻3.0 h后取出，上层乙酸乙酯氮吹浓缩至0.5 mL左右，再进行衍生和萃取。和SE技术相比，ASE可以使有机锡化合物的结构保存完整，减少了萃取时间，大大的提高了萃取效率。

3.3 固相萃取（SPE）

SPE是利用选择性吸附与选择性洗脱的液相色谱法分离原理。王秀嫔等[17]使用美国Agilent公司1100高效液相色谱仪改装而成在线固相萃取富集分离高效液相色谱系统，离线固相萃取柱为Waters Oasis HLB SPE柱，在线富集用的富集柱为C18柱（12.5mm×4.6mm，Agilent），色谱分离柱为PinnacleⅡ C8柱（250 mm×4.6 mm，Agilent）。富集流动相为60%甲醇水溶液，富集流为2.5 mL/min的动相速率，富集2 min，待测物富集在C18富集柱上后进行洗脱，再流经C8的反相柱分离后经过检测器，得到由紫外检测器记录210 nm波长下的色谱图。卢大胜[18]等在C18固相萃取与GC-MS对生物基质样品中有机锡形态的测定一文中，采用C18SPE柱净化，洗脱液中含有络合试剂，洗脱时由于络合试剂对有机锡化合物的络合作用，优化了有机锡化合物的洗脱，使洗脱液中甲醇比例降低，使更多的衍生化干扰基质保留于柱上，从而满足了四乙基硼化钠高衍生化效率的要求。另外，该净化方法避免了传统方法使用大量有机溶剂提取和与之相对应的净化、转溶和浓缩，使样品前处理方法简单和快速。SPE虽有众多优点，但无法分离处理那些结合态的目标物质（特别是与大分子紧密结合后），也无法高效彻底分离一些极性差异不明显的物质（如植物色素等），而且对于基质太丰富的试样也是一个瓶颈。

3.4 固相微萃取（SPME）

SPEM是在SPE技术上发展起来的一种微萃取分离技术，是一种集采样，萃取，浓缩和进样于一体的无溶剂样品微萃取新技术。SPME有3种基本的萃取模式：直接萃取（Direct Extraction SPME）、顶空萃取（Headspace SPME）和膜保护萃取（membrane-protected SPME）。崔宗岩[19]等使用乙基化衍生—顶空固相微萃取—气相色谱串联质谱法测定海水中的有机锡化合物，在20 ng/L的添加水平下，5种有机锡化合物的回收率范围为80.2%～93.6%，相对标准偏差均小于13%，说明方法具有较好的准确度和精密度。

3.5 超临界流体萃取（SFE）

SFE是指以超临界流体为溶剂，从固体或液体中萃取可溶组分的物质分离操作[20]。萃取速度高、能耗低于一般精馏、传热速率快、温度易于控制、适用于挥发性物质的分离等特点[21]。常用的超临界流体有：CO2、NH3、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和水等。在制备过程中，一般均采用CO2，特别适于处理烃类及非极性酯化合物，如醚、酯和酮等。但是，如果样品中含极性基团，则要在体系中添加调节剂，以增加对极性物质的溶解能力。

3.6 超声波萃取（UE）

UE是利用超声波辐射压强产生的强烈空化效应、扰动效应、高加速度、击碎和搅拌作用等多级效应，增大物质分子运动频率和速度，增加溶剂穿透力，从而加速目标成分进入溶剂，促进提取的进行[22]。UE与常规的萃取技术相比，具有快速、价廉、高效等显著优势[23]。不同样品最佳超声时间如表2所示。

表2 不同样品最佳超声时间Table 2 Optimum ultrasonic time of different samples

续表2 不同样品最佳超声时间Continue table 2 Optimum ultrasonic time of different samples

3.7 微波辅助萃取（MAE）

有机锡化合物的传统萃取样品前处理方法只有极少数能将90%的三丁基锡提取出来，苯基锡更是难以准确重现。MAE利用微波选择性加热某些组分，可以把被萃取物质从基体中分离，大大提高了萃取率。郭岚[27]等使用MAE-ICP-MS法测定海产品中总有机锡形态，微波萃取时间25 min，温度为110℃，有机锡形态在3个加标水平的平均回收率在92.7%～106%，RSD在1.18%～2.38%之间。

3.8 不同萃取方法的比较

不同萃取方法的比较如表3所示。

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

4 展望

有机锡形态毒性不仅与总量浓度水平有关，而且还取决于各自所存在的化学形态。有机锡的化学形态极不稳定，某些复杂的样品前处理易导致有机锡形态的形态转变，因此建立简便且有效的有机锡化学形态前处理技术成为一个重要课题。分析仪器上样前的预处理和萃取步骤是必不可少的，也是我国开展食品中有机锡形态的安全性评价和限量指标的关键技术手段。SPEM和MAE检测食品中有机锡形态的前处理方法是未来发展的关键。使用绿色环保的前处理技术，减少有机试剂用量，简化实验步骤，提高分离效率是当前有机锡形态前处理技术发展的关键，并着重于在线萃取技术以及与有机锡形态分析仪器联用技术。

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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（汉），助理工程师，本科，研究方向：食品检测及元素分析。

*通信作者：崔颖（1986—），女（汉），研究方向：食品检测及元素分析。