李康雄 罗 凡 费学谦 钟海雁
(亚热带林业研究所,中国林业科学研究院1,杭州 311400)(经济林育种与栽培国家林业局重点实验室,中南林业科技大学2,长沙 410004)
油茶籽中邻苯二甲酸酯的污染特征分析
李康雄1,2罗 凡1费学谦1钟海雁2
(亚热带林业研究所,中国林业科学研究院1,杭州 311400)(经济林育种与栽培国家林业局重点实验室,中南林业科技大学2,长沙 410004)
对9个不同物种油茶果样品以及16个不同产地的油茶籽样品中的6种PAEs进行了检测,分析了油茶籽中PAEs的含量特征。结果表明,各个物种油茶以及各产地油茶籽普遍存在PAEs污染,以DIBP、DBP和DEHP为主。油茶果在自然生长时已经受到环境中PAEs污染。油茶果不同部位对PAEs单体的富集能力不同,油茶籽壳中DIBP和DEHP的平均含量明显高于油茶果皮和油茶籽仁,DIBP在油茶果皮、油茶籽壳、油茶籽仁中的平均含量分别是0.051、0.120、0.027 mg/kg,DEHP在油茶果皮、油茶籽壳、油茶籽仁中的平均含量分别是0.035、0.195、0.053 mg/kg。各产地油茶籽的油茶籽壳中PAEs平均总含量3.72 mg/kg,明显大于油茶籽仁中PAEs平均总含量为0.154 mg/kg。
油茶籽 邻苯二甲酸酯 富集
邻苯二甲酸酯(phthalic acid esters,简称PAEs),又称酞酸酯,作为增塑剂(塑化剂)被广泛应用于塑料、化妆品、清洁剂、农药载体及涂料等行业[1-2]。PAEs具有生殖毒性和环境内分泌干扰效应[3],研究表明,PAEs可引起生殖能力受损,并对后代发育产生影响,干扰体内相关激素的分泌与功能[4-6]。目前,由于PAEs的广泛使用,PAEs已经成为全球性环境污染物,在空气、土壤、水体等自然环境和蔬菜、水果、食用油等食品以及化妆品中均有存在[7-13]。
油茶(Camellia)是中国重要的木本油料树种,以油茶籽为原料制取得到油茶籽油是一种优质食用植物油。目前,在油茶籽油中已检测到PAEs[14],其来源可能是包装塑料或加工过程中接触到的含有PAEs的材料[15-16],但其原料油茶籽中是否有PAEs污染尚未可知。PAEs在农产品中的污染已成为普遍现象,在黄瓜、白菜、大葱、金桔等蔬菜[17-19]水果以及大豆[20]、小麦、水稻[21]等作物中均有不同程度检出。Nanni等[22]对意大利172个食用植物油样品中的PAEs进行了检测,发现橄榄油受污染情况较严重,初步分析是橄榄种植过程中受环境污染所致。因此,油茶籽可能也在一定程度上受到环境中的PAEs污染。
为了了解油茶籽中PAEs的污染水平及分布特征,本研究对9个不同品种油茶果样品以及16个不同产地的油茶籽样品中的6种PAEs进行了检测,分析了油茶籽中不同部位PAEs的含量特征,以期为油茶籽油的PAEs溯源以及质量安全保证提供参考,便于在生产加工过程中及时采取相关措施控制油茶籽油中PAEs的含量水平,不致对消费者构成安全威胁。
1.1 试验材料
1.1.1 样品
同一生长环境的9个不同物种油茶果,采自国家油茶科学中心油茶林(杭州富阳);16个不同产地油茶籽,其中江西5个,湖南3个,海南2个,贵州2个,云南、四川、安徽、河南各1个。所有样品均用玻璃烧杯收集保存,不接触任何塑料制品。
1.1.2 试剂
6种PAEs标准品:邻苯二甲酸二异丁酯(DIBP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二己酯(DNHP)、邻苯二甲酸甲苯基丁酯(BBP)、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯(DEHP)、邻苯二甲酸二正辛酯(DNOP):美国卡托化工研究有限公司;玻璃固相萃取柱(ProElut PSA,1 g,6 mL):迪马公司;丙酮、正己烷、乙腈均为色谱纯。
1.1.3 仪器
RE-5298旋转蒸发仪:上海亚荣生化仪器厂;Avanti J-E离心机:美国贝克曼库尔特公司;ASE-12固相萃取仪、MTN-2800D氮吹仪:天津奥特赛恩斯仪器有限公司;GC-2010气相色谱仪:日本岛津公司。试验中所用器皿均为玻璃材质,不接触任何塑料。所用玻璃器皿洗净后,用去离子水淋洗3次,丙酮淋洗3次,在200 ℃下烘干2 h,冷却至室温备用。
1.2 试验方法
1.2.1 油茶果皮与油茶籽壳中PAEs提取[23]
将油茶果果皮、油茶籽壳分别用粉碎机粉碎,称取3.00 g于30 mL玻璃离心管中,加入10 mL正己烷,漩涡混合,在25 ℃条件下超声波辅助提取60 min,重复提取3次,合并3次提取液,于40 ℃真空条件下旋转蒸发至干,正己烷定容至1 mL,供GC分析。
1.2.2 油茶籽仁中PAEs提取和净化[24]
称取粉碎的油茶籽仁3.00 g于30 mL玻璃离心管中,加2 mL正己烷,再加10 mL乙睛,漩涡混合,超声提取60 min,2 500 r/min离心10 min,取出乙睛,再加入10 mL乙睛重复提取样品2次,合并3次提取液,40 ℃真空旋转蒸发至近干,加入2.0 mL正己烷,混匀待净化。
将玻璃固相萃取柱依次用5 mL丙酮,5 mL正己烷活化后,加入待净化液,流速控制在1 mL/min内,收集流出液;再依次加入5 mL正己烷、5 mL 4%丙酮正己烷溶液,收集流出液,合并2次收集的流出液,于40 ℃氮吹至近干,用正己烷定容至1 mL,供GC分析。
1.2.3 样品检测[25]
色谱柱:Rtx-5熔融石英毛细管柱(30 m×0.32 mm×25 μm)。进样口温度270 ℃,不分流进样,进样量为1 μL,柱流速2 mL/min。升温程序:初温60 ℃,保持1 min后以20 ℃/min升温至220 ℃,保持1 min,再以5 ℃/min升温至290 ℃,保持10 min。FID检测器温度为300 ℃,H2流速为47 mL/min,空气流速为400 mL/min。样品检测以单标的绝对保留时间定性,外标法定量。6种PAEs在0.1~14μg/mL范围内线性关系良好,相关系数(R2)均大于0.999。6种PAEs的平均回收率为71.6%~107.5%。每3个样品做1个空白,结果计算时减去空白值。每个样品做3次平行试验,结果取平均值。
2.1 油茶果中的PAEs污染水平
对9个不同物种油茶果样品按油茶果皮、油茶籽壳、油茶籽仁3个部位分别检测6种PAEs,结果如表1所示。9个物种油茶果均有PAEs检出,主要检测到DIBP、DEHP和DBP,而BBP、DNHP、DNOP均未检出。检测到DIBP的含量范围nd~0.756 mg/kg,DBP的含量范围nd~0.061 mg/kg,DEHP的含量范围nd~0.629 mg/kg,说明油茶果在自然生长过程中已经受到不同程度的PAEs污染。油茶果中的PAEs可能是在生长时吸收了周边环境中的PAEs,如大气、水体、土壤等,其中,土壤的可能性最大。目前,农业区域土壤中基本上都存在PAEs污染,广州、深圳[10]、中山[21]、咸阳[26]、天津[27]等地均有DBP、DEHP检出,杭州地区土壤中11种PAEs 化合物平均含量为 2.75 mg/kg,山东省花生主产区土壤中 6 种 PAEs 化合物的平均含量为1.22 mg/kg[28]。李彬等[21]研究了中山市农业区域土壤与37个农产品中的PAEs含量,发现农产品中PAEs与土壤中PAEs含量具有一定相关性,农产品对PAEs具有较高的吸附富集能力。黄慧娟等[29]认为土壤中的 PAEs 会被蔬菜根系吸收并向地上部运移,DEP和DEHP会在植物体内累积,有较强的生物富集。甘家安等[30]用盆栽试验研究DEP 和 DEHP 在土壤-西葫芦中的迁移规律,结果证实西葫芦根部和叶片部 DEP 和 DEHP 含量与土壤污染浓度成正比。因此,油茶籽在生长成熟过程中,也有可能也吸收了土壤中的PAEs,从而受到PAEs污染。
表1 9个品种油茶果中PAEs含量/mg/kg
注: nd 表示未检出,余同。
另外,9个不同物种油茶虽然生长在在同一环境中,但检出的PAEs种类和含量有所差别。例如,浙江红花油茶的油茶籽壳中DIBP和DEHP的含量最高,分别是0.756 mg/kg和0.629 mg/kg,而普通油茶的油茶籽壳中DIBP和DEHP均未检出。这可能与不同物种油茶对PAEs的富集能力不同有关,其机理尚不明确。
2.2 油茶果中PAEs分布特点分析
油茶果不同部位各PAEs单体的含量呈现不同特征。在油茶果皮和油茶籽仁中均检测到DIBP、DBP、DEHP,其他3种PAEs未检出,油茶籽壳中只检出DIBP和DEHP。其中,DIBP在油茶果皮中的检出率达到100%,在油茶籽壳与油茶籽仁中检出率均在77%以上,是检出率最高的一种PAEs。DBP在油茶籽仁中检出率最高,但检出率只有66.7%,在油茶籽壳中未检出,油茶果皮中有少量检出。DEHP在油茶果皮、油茶籽壳、油茶籽仁中的检出率都比较高,平均值为85.2%。不同部位各PAEs单体的检出率不同,可能与不同部位对不同PAEs单体的选择性富集有关。
不同PAEs单体在油茶果不同部位的平均含量也不同,DIBP在油茶果皮、油茶籽壳、油茶籽仁中的平均含量分别是0.051、0.120、0.027 mg/kg,DEHP在油茶果皮、油茶籽壳、油茶籽仁中的平均含量分别是0.035、0.195、0.053 mg/kg,如图1。可能因为油茶果不同部位对各PAEs单体的富集能力不同。张晓蕾等[31]比较了冬瓜果皮与冬瓜果肉中DEHP的含量发现,冬瓜果皮中DEHP的累积含量比果肉高,可能与果皮的蜡质组分有关。王绪强等[32]研究认为植物的不同部位累积DEHP能力依次为根、茎、叶,同一植物内部组织中各组分累积DEHP能力依次为细胞壁及未破碎的残渣、细胞可溶性组分、叶绿体、线粒体、核蛋白成分。由此可见大部分DEHP富集在细胞壁,而油茶籽壳主要由木质成分构成,因此,油茶籽壳中DIBP和DEHP的平均含量明显高于油茶果皮和油茶果仁可能与此有关。
图1 油茶果不同部位PAEs平均含量
至于PAEs以何种途径富集到油茶籽中目前鲜见相关研究,在其他植物中DEHP的富集机理研究较多,但是由于研究的作物不同,同时受环境条件的影响,所以对DEHP的富集途径研究结果存在争议,例如植物富集DEHP的途径主要是从根吸收还是从叶片吸收结论不一致。Schmitzer等[33]利用同位素示踪法研究大麦根、叶对的吸收及在体内的分布情况,表明大麦根对的吸收量比较小,空气中的蒸汽压虽然很低,但叶片中的含量相对于根中的含量要高,因而认为作物叶对DEHP吸收占优,根系没有富集作用。曾巧云等[34]对菜心中邻苯二甲酸酯吸收途径进行了初步研究,结果表明,菜心根系和茎叶可以吸收累积邻苯二甲酸酯化合物,并与土壤污染程度成正比,但根系吸收运移是茎叶中邻苯二甲酸酯化合物的主要来源途径。而Aranda等[35]报道生长于施加C14标记DEHP的污泥的土壤上的莴苣、胡萝卜、辣椒中用GC/MS方法没有测到DEHP。因此,不同植物、不同PAEs单体、不同环境可能都会影响PAEs在植物体中的累积。PAEs进入油茶籽可能存在如下途径:根系从土壤吸收PAEs并从茎内运输到果实;植株的叶片从大气和沉积于叶而中的灰尘吸收PAEs,通过油茶植株的茎运输到果实;油茶果直接从大气或沉积于果实表而的灰尘吸收PAEs。
2.3 各产地油茶籽中PAEs含量特征
为了解不同产地油茶籽中邻苯二甲酸酯类物质污染的种类、含量水平,分别检测了16个不同产地的油茶籽样品中的6种PAEs,取3次平行试验的平均值,结果见表2。16个不同产地油茶籽壳中主要检测到DIBP、DBP、BBP、DEHP,而DNHP、DNOP均未检出,其PAEs总含量ΣPAEs范围为0.218~46.2 mg/kg,平均值为3.72 mg/kg。不同产地油茶籽仁中主要检测到DIBP、DBP和DEHP,而BBP、DNHP、DNOP均未检出,其PAEs总含量ΣPAEs范围为nd ~0.453 mg/kg,平均值为0.154 mg/kg。说明各产地油茶籽的壳和仁中基本上都存在PAEs污染,以DIBP、DBP、DEHP为主。16个不同产地油茶籽样品,以云南玉溪油茶籽壳中PAEs总含量最高(达到46.2 mg/kg),其油茶籽仁中的PAEs的总含量(0.337 mg/kg)也只低于江西进贤油茶籽仁(0.453 mg/kg)。贵州望谟和湖南常德油茶籽壳中PAEs总含量也相对较高,其他不同产地油茶籽PAEs污染种类和污染水平各有不同但差异不显著。部分产地油茶籽中PAEs污染水平较高可能与生产地环境有关,不同地区环境其土壤、水体、空气等所含PAEs含量不同,个别地区环境中可能PAEs污染较严重。
表2 16个产地油茶籽中PAEs含量/mg/kg
油茶籽壳与仁中各PAEs单体的检出率和含量呈现不同特征,如表3所示。在油茶籽壳中,DIBP、DBP、DEHP的检出率较高,均在87%以上,其中DIBP和DEHP的检出率均达到100%,说明DIBP和DEHP普遍存在油茶籽壳中,油茶籽壳中PAEs以DIBP、DBP和DEHP为主,部分油茶籽壳中存在BBP的污染。在油茶籽仁中,DIBP和DEHP检出率均在75%以上,而DBP的检出率则较低,因此,油茶籽仁中PAEs以DIBP和DEHP 2种单体为主。另外,油茶籽壳中DEHP的平均含量最高,达到3.364mg/kg,超过《卫生部办公厅关于通报食品及食品添加剂邻苯二甲酸酯类物质最大残留量的函》规定的食品中DEHP最大残留量(1.5 mg/kg)。说明DEHP在油茶籽壳中的污染较严重,可能与目前工业上主要使用DEHP有关[36]。油茶籽仁中PAEs平均总含量为0.154 mg/kg,明显小于油茶籽壳中PAEs平均总含量3.72 mg/kg,说明油茶籽壳中富集的PAEs含量高于油茶籽仁,与油茶果不同部位对PAEs的富集能力不同的结论相符。
表3 16个油茶籽样品的壳与仁中各PAEs单体检出种类、检出率、含量范围、平均含量
同一生长环境中不同物种油茶果普遍受到不同程度PAEs污染,以DIBP、DEHP和DBP为主,可能是油茶果在自然生长时受到环境中PAEs污染,吸收了土壤中的PAEs。不同物种油茶果中PAEs的污染种类和含量水平不同与不同物种油茶对PAEs的富集能力不同有关。油茶果不同部位对各PAEs单体具有选择性富集性,并且富集能力不同,DIBP在油茶果皮、油茶籽壳、油茶籽仁中的平均含量分别是0.051、0.120、0.027 mg/kg,DEHP在油茶果皮、油茶籽壳、油茶籽仁中的平均含量分别是0.035、0.195、0.053 mg/kg,油茶籽壳中DIBP和DEHP的平均含量明显高于油茶果皮和油茶果仁。PAEs在油茶籽中的富集机理尚不明确。
各产地油茶籽基本上都存在PAEs污染,油茶籽壳中PAEs以DIBP、DBP和DEHP为主,油茶籽仁中PAEs以DIBP和DEHP 2种单体为主。同一油茶籽中PAEs在油茶籽壳中的污染比在油茶籽仁中更严重,尤其是DEHP,在本研究中油茶籽仁中PAEs平均总含量为0.154 mg/kg,明显小于油茶籽壳中PAEs平均总含量3.72 mg/kg。
由此可知,目前油茶籽原料中基本上都存在PAEs污染。在生产时,油茶籽中的PAEs很可能转移到油茶籽油中,进而对消费者构成安全风险。为了减少和控制PAEs对油茶籽的污染,保护生产地的环境意义重大,同时,在种植生产时应避免使用含有PAEs的农药、化肥及塑料薄膜,以防止其直接对油茶造成污染。在生产加工时,严格执行对油茶籽脱壳处理后再压榨,减少油茶籽壳中PAEs对油茶籽油的污染。另外,在PAEs已经成为全球性环境污染物以及白色污染仍然严重的社会背景下,对各PAEs单体在油茶中的累积机理进行深入研究,从分子水平上了解油茶对PAEs的富集规律,通过基因工程选育出对PAEs生物富集能力弱的油茶品种,或许可以从源头上控制PAEs对油茶籽的污染,从而保证油茶籽油的质量安全。
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Pollution Characteristics Analysis of Phthalic Acid Esters in Oil-Tea Camellia Seed
Li Kangxiong1,2Luo Fan1Fei Xueqian1Zhong Haiyan2
(Research Institute of Subtropical Forestry,Chinese Academy of Forestry1,Hangzhou 311400)(Key Laboratory of Non-Wood Forest Products of State Forestry Administration,CentralSouth University of Forestry and Technology2,Changsha 410004)
In order to analyze the characteristics ofphthalic acid esters (PAEs) in oil-tea camellia seed, 9 different species oil-tea camellia seed samples and 16 samples of collected from different regions in China were determined. The results indicated that DIBP, DBP and DEHP mainly existed in samples from different species and regions.The oil-tea camellia fruit had been polluted by the PAEs from environment when it was still in growth. There was a significant difference for single PAE compound accumulated by different parts of oil-tea camellia seed. The average contents of DIBP and DEHP in oil-tea camellia fruit shell was significantly higher than those both in pericarp and kernel. The average contents of DIBP in oil-tea camellia fruit shell, pericarp and kernelrespectively were 0.051, 0.120, 0.027 mg/kg. The average contents of DEHP in oil-tea camellia fruit shell, pericarp and kernelrespectively were 0.035, 0.195, 0.053 mg/kg. The average ΣPAEs concentrations in oil-tea camellia seed shell were 3.72 mg/kg, which was significantly higher than oil-tea camellia seed kernel with the average ΣPAFs concentrations of 0.154 mg/kg. The pollution of PAEs in oil-tea camellia seed shell was more serious than kernel.
oil-tea camellia seed,phthalic acid esters, accumulate
TQ646
A
1003-0174(2017)09-0171-07
浙江省科技计划项目(2015C32074),浙江省林业科研成果推广项目(2014B04)
2016-07-11
李康雄,男,1988年出生,硕士,经济林产品加工利用
罗凡,女,1980年出生,助理研究员,经济林产品加工利用