CNS_17.032_对羟基苯甲酸酯类
摘要
对羟基苯甲酸酯,俗名尼泊金酯,是国际上公认的安全、高效、广谱性食品防腐剂。对羟基苯甲酸酯衍生物是指各类对羟基苯甲酸酯及其盐的总称。1924年首次报道了对羟基苯甲酸酯的抗菌活性,1932年就被应用于食品中。我国2002年3月已经批准对羟基苯甲酸甲酯钠、对羟基苯甲酸乙酯钠和对羟基苯甲酸丙酯钠作为食品防腐剂使用。美国、欧盟、加拿大、日本、韩国、澳大利亚等国家也都先后批准对羟基苯甲酸酯钠应用于食品,涉及肉制品、乳制品、水产品、调味品、腌制品、饮料、糖果、啤酒等诸多食品。但有报道称其具有一定的生殖毒性影响内分泌,在化妆品中添加可能导致接触性皮炎[9]。故限制并检测其在食品中的含量尤为重要。
关键词:对羟基苯甲酸酯;尼泊金酯;防腐剂;检测
正文
一、对羟基苯甲酸酯类的理化性质
对羟基苯甲酸酯(paraben)又名尼泊金酯,常温条件下为无色晶体或结晶性粉末,包括了其甲酯、乙酯、丙酯、异丙酯、丁酯、异丁酯、戊酯、庚酯、辛酯等。对羟基苯甲酸甲酯易溶于醇,醚和丙酮,极微溶于水,沸点270-280℃,随着烷基碳链增大,水溶性变差。
二、对羟基苯甲酸酯类的应用
对羟基苯甲酸酯是国际上公认的安全、高效、广谱性食品防腐剂。1924年首次报道了对羟基苯甲酸酯的抗菌活性,1932年就被应用于食品中。
对羟基苯甲酸酯衍生物的毒性比苯甲酸钠低得多,且pH应用范围广, 使用量约为苯甲酸钠的1/10,在pH为4~8时,其抑菌作用基本不受pH值的影响[1.2],对霉菌、酵母、细菌有广泛的抗菌作用,可广泛应用于化工、医药、食品、化妆品、胶片、造纸、印刷、塑料加工等诸多领域。缺点是使用时因对羟基苯甲酸酯类水溶性较差,常用醇类先溶解后再使用,同时价格也较高。
我国2002年3月已经批准对羟基苯甲酸甲酯钠、对羟基苯甲酸乙酯钠和对羟基苯甲酸丙酯钠作为食品防腐剂使用。美国、欧盟、加拿大、日本、韩国、澳大利亚等国家也都先后批准对羟基苯甲酸酯钠应用于食品,涉及肉制品、乳制品、水产品、调味品、腌制品、饮料、糖果、啤酒等诸多食品。
三、对羟基苯甲酸酯类的生化性质
对羟基苯甲酸酯类的作用机理是破坏微生物的细胞膜, 使细胞内的蛋白质变性, 并抑制细胞的呼吸酶系和电子传递酶系的活性。对羟基苯甲酸酯的抗菌活性主要是分子态起作用, 由于其分子内的羧基已被酯化, 不再电离, 而对位酚基的电离常数较小,对羟基苯甲酸酯、对羟基苯甲酸酯钠的抑菌作用在较宽的pH 范围内均有良好的效果。苯甲酸和山梨酸的抑菌机理在于抑制微生物细胞内的各
种酶, 只有分子态的苯甲酸和山梨酸能透过细胞壁进入微生物体内细胞发挥抑菌活力。
对羟基苯甲酸酯或对羟基苯甲酸酯钠防腐剂在溶液pH为8时,仍有60%以上呈分子状态。在电离率为50%时,对羟基苯甲酸酯和对羟基苯甲酸酯钠防腐剂溶液的平均pH为8.2左右。苯甲酸和苯甲酸钠防腐剂的抗菌最适pH为2.5~4.0,山梨酸、山梨酸钾防腐剂的抗菌最适pH不高于5.0,而对羟基苯甲酸酯和对羟基苯甲酸酯钠防腐剂在pH4~8范围内均有良好的抗菌作用。
随着对羟基苯甲酸酯和对羟基苯甲酸酯钠中R烷基碳链的增大,对羟基苯甲酸酯、对羟基苯甲酸酯钠的毒性降低,抗菌活性增大,其中R为C11、C12的具有最大的抗菌活性。这是因为R烷基碳链越长,亲油性越强,菌体对对羟基苯甲酸酯的吸附量也越大,因而抗菌活性也越大。
对羟基苯甲酸酯和对羟基苯甲酸酯钠对真菌有较强的抗菌作用,由于它具有酚羟基的结构,对细菌的抑制效果也较好。对羟基苯甲酸酯和对羟基苯甲酸酯钠的总体抗菌活性比苯甲酸和苯甲酸钠、山梨酸和山梨酸钾强得多,同时,克服了苯甲酸和苯甲酸钠对产酸细菌作用弱,山梨酸和山梨酸钾对细菌作用弱,特别是对厌气性芽孢形成菌及嗜酸杆菌几乎无效的缺点。
对羟基苯甲酸酯类及其复配对大肠杆菌、绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌、黑曲霉和酵母菌抑菌性能的影响。[1]
对于真菌与细菌,随着对羟基苯甲酸酯的浓度增大,抑菌圈也随之增大,且随对羟基苯甲酸酯中的烷基碳原子的增加,其抑菌强度也在增加,如结果所见其样品质量分数为0.5%尤其明显。对羟基苯甲酸酯类间复配对五种菌的抑制率比单酯要强,其中对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯和对羟基苯甲酸丙酯两酯复配体系的广谱性与对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯和对羟基苯甲酸丙酯三酯复配体系的相比,大部分并无多大差别,从侧面说明并不是三酯复配均大于两酯,抑菌性能更佳。在此次探究中,对羟基苯甲酸甲酯︰对羟基苯甲酸乙酯︰对羟基苯甲酸丙酯=2︰1︰2的抑菌广谱性相对最佳。[2]
有文献指出,血液中游离的对羟基苯甲酸酯和PHBA对雌激素的影响可能超过儿童的雌二醇水平,但是对羟基苯甲酸酯和PHBA的血液浓度的不好确定。[9]
有研究表明,断奶后哺乳动物暴露于苯甲酸丁酯对睾丸激素的分泌和男性生殖系统的功能有不利影响,对羟基苯甲酸丙酯对激素分泌和男性生殖功能也有不利影响。3周龄大鼠给予尼泊金丙酯,分为4组,每组8只,剂量分别为0.00、0.01、0.10和0.01。4周后杀死大鼠,测定睾丸、附睾、前列腺、精囊和包皮腺的重量。在任何研究小组中,苯甲酸丙酯对器官重量均无治疗相关影响。附睾尾精子储量和浓度呈剂量依赖性降低,在0.10%及以上剂量时差异显著。对羟基苯甲酸丙酯各组睾丸的日精子产量及其效率均显著降低。血清睾酮浓度呈剂量依赖性下降,且在最高剂量组下降显著。这种影响的暴露水平与欧盟和日本的苯甲酸酯可接受日摄入量上限(10mg/kg体重/天)相同。[6]
有研究表明,对羟基苯甲酸酯在雌激素敏感性MCF7人乳腺癌细胞培养物中有雌激素活性,其可以取代MCF7细胞质受体中的[3H]雌二醇,还能够促进雌激素基因的表达以及这些细胞的增殖,这种活性可以被纯抗雌激素ICI 182,780抑制,表明这种作用是通过雌激素受体介导,在人体细胞中也可以检测到雌激素作用。[5]
有研究指出,对羟基苯甲酸丙酯可能与线粒体衰竭有关,依赖于诱导膜通透性的改变,伴随线粒体去极化和通过氧化磷酸化消耗ATP。当含有对羟基苯甲酸酯的药物作用于受损的皮肤时,就会发生过敏。有报道摄入对羟基苯甲酸酯的过敏反应,但缺乏严格证据。[10]
四、对羟基苯甲酸酯类的检测
目前,对羟基苯甲酸酯类化合物的测定方法主要有高效液相色谱法[12]、薄层色谱法、毛细管电泳法、气相色谱法等。已报道的文献方法大多针对基质较单一的样品,且只测定其中少数几种对羟基苯甲酸酯,同时测定基质复杂食品中多种对羟基苯甲酸酯的报道较少。周建科等用液相色谱法检测食醋中的对羟基苯甲酸甲、乙、丙、丁酯,取得不错的效果;曹淑瑞等建立了同时测定蔬菜、水果、饮料等食品中6种对羟基苯甲酸酯的高效液相色谱法,该方法以固相萃取对样品进行净化,成本较高。有关同时测定酱油、豆瓣、腐乳等基质发酵调味料中6种对羟基苯甲酸酯的高效液相色谱测定方法鲜见报道。[3,4]
除此之外还有研究使用方波伏安法和多路校准同时测定未进行预处理的甜味剂样品中的对羟基苯甲酸甲酯、乙酯、丙酯、丁酯。[11]
五、对羟基苯甲酸酯类的标准
5.1GB 2760-2014 食品安全国家标准 食品添加剂使用标准[13]
对羟基苯甲酸酯类及其钠盐
(对羟基苯甲酸甲酯钠,对羟基苯甲酸乙酯及其钠盐)
p-hydroxy benzoates and its salts (sodium methyl p-hydroxy benzoate,ethyl p-hydroxy benzoate,sodiumethylp-hydroxybenzoate)
CNS号 17.032,17.007,17.036
INS号219,214,215
功能 防腐剂
食品分类号 | 食品名称 | 最大使用量/(g/kg) | 备注 |
04.01.01.02 | 经表面处理的鲜水果 | 0.012 | 以对羟基苯甲酸计 |
04.01.02.05 | 果酱(罐头除外) | 0.25 | 以对羟基苯甲酸计 |
04.02.01.02 | 经表面处理的新鲜蔬菜 | 0.012 | 以对羟基苯甲酸计 |
07.04 | 焙烤食品馅料及表面用挂浆(仅限糕点馅) | 0.5 | 以对羟基苯甲酸计 |
10.03.02 | 热凝固蛋制品(如蛋黄酪、松花蛋肠) | 0.2 | 以对羟基苯甲酸计 |
12.03 | 醋 | 0.25 | 以对羟基苯甲酸计 |
12.04 | 酱油 | 0.25 | 以对羟基苯甲酸计 |
12.05 | 酱及酱制品 | 0.25 | 以对羟基苯甲酸计 |
12.10.03.04 | 蚝油、虾油、鱼露等 | 0.25 | 以对羟基苯甲酸计 |
14.02.03 | 果蔬汁(浆)类饮料 | 0.25 | 以对羟基苯甲酸计,固体饮料按稀释倍数增加使用量 |
14.04 | 碳酸饮料 | 0.2 | 以对羟基苯甲酸计,固体饮料按稀释倍数增加使用量 |
14.08 | 风味饮料(仅限果味饮料) | 0.25 | 以对羟基苯甲酸计,固体饮料按稀释倍数增加使用量 |
5.2 GB30601—2014食品添加剂对羟基苯甲酸甲酯钠[14]
5.2.1感官要求
项 目 | 要 求 | 检验方法 |
色泽 | 白色或近白色 | 取适量试样,置于清洁、干燥的白瓷盘中,在自然光线下观察 |
状态 | 粉末 |
5.2.2理化指标
项 目 | 指 标 | ||
对羟基苯甲酸甲酯钠(以干基计),w/% | 98.5~101.5 | ||
水分,w/% | ≤ | 5.0 | |
pH(1 g/L水溶液) | 9.5~10.5 | ||
氯化物(以Cl计),w/% | ≤ | 0.035 | |
硫酸盐(以SO4计),w/% | ≤ | 0.030 | |
杂质 | 对羟基苯甲酸,w/% | ≤ | 4.0 |
其他单一杂质,w/% | ≤ | 0.5 | |
其他单一杂质之和,w/% | ≤ | 1.0 | |
溶液的澄清度与颜色 | 通过试验 | ||
铅(Pb)/(mg/kg) | ≤ | 2 |
5.3 GB30602—2014食品添加剂对羟基苯甲酸乙酯钠[15]
5.3.1感官要求
项 目 | 要 求 | 检 验 方 法 |
色泽 | 白色或近白色 | 取适量试样,置于清洁、干燥的白瓷盘中,在自然光线下,观察其色泽和状态 |
状态 | 粉末 |
5.3.2理化指标
项 目 | 指 标 | ||
对羟基苯甲酸乙酯钠含量(以干基计),w/% | 99.0~103.0 | ||
水分,w/% | ≤ | 5.0 | |
pH(1g/L水溶液) | 9.5~10.5 | ||
氯化物(以Cl计),w/% | ≤ | 0.035 | |
硫酸盐(以SO4计),w/% | ≤ | 0.030 | |
杂质 | 对羟基苯甲酸,w/% | ≤ | 4.0 |
其他单一杂质,w/% | ≤ | 0.5 | |
其他单一杂质之和,w/% | ≤ | 1.0 | |
溶液的澄清度与颜色 | 通过试验 | ||
铅(Pb)/(mg/kg) | ≤ | 2 |
5.4 GB1886.31-2015食品添加剂对羟基苯甲酸乙酯[16]
5.4.1感官要求
项 目 | 要 求 | 检验方法 |
色泽 | 白色 | 取适量样品置于清洁、干燥的白瓷盘中,在自然光线下观察色泽和状态,嗅其气味,尝其滋味 |
状态 | 结晶粉末 | |
气味 | 无臭或有轻微的特殊香气 | |
滋味 | 微苦,灼麻 |
5.4.2理化指标
项 目 | 指 标 | |
对羟基苯甲酸乙酯(C9H10O3)含量(以干基计),w/% | 99.0~100.5 | |
熔点/℃ | 115~118 | |
游离酸(以对羟基苯甲酸计),w/% | ≤ | 0.55 |
氯化物(以Cl计),w/% | ≤ | 0.024 |
硫酸盐(以SO4计),w/% | ≤ | 0.50 |
干燥减量,w/% | ≤ | 0.50 |
灼烧减量,w/% | ≤ | 0.05 |
砷(As)/(mg/kg) | ≤ | 1.0 |
重金属(以Pb计)/(mg/kg) | ≤ | 10.0 |
5.5 GB5009.31-2016食品安全国家标准食品中对羟基苯甲酸酯类的测定[17]
阶段名称 | 升温速率℃/min | 温度℃ | 保持时间min |
初始阶段 | — | 100 | 1.00 |
阶段1 | 20.0 | 170 | — |
阶段2 | 12.0 | 220 | 1.00 |
阶段3 | 10.0 | 250 | 6.00 |
结论
(不少于2500字,宋体,小四,1.5倍行距)
参考文献
[6] S Oishi,Effects of propyl paraben on the male reproductive system,Food and Chemical Toxicology,Volume 40, Issue 12,2002,Pages 1807-1813,ISSN 0278-6915,https://doi.org/10.1016/S0278-6915(02)00204-1.
[8] Bahruddin Saad, Md. Fazlul Bari, Muhammad Idiris Saleh, Kamarudzaman Ahmad, Mohd. hairuddin Mohd. Talib,Simultaneous determination of preservatives (benzoic acid, sorbic acid, ethylparaben and propylparaben) in foodstuffs using high-performance liquid chromatography,Journal of Chromatography A,Volume 1073, Issues 1–2,2005,Pages 393-397,ISSN 0021-9673,https://doi.org/10.1016/j.chroma.2004.10.105.
[9] Julie Boberg, Camilla Taxvig, Sofie Christiansen, Ulla Hass,Possible endocrine disrupting effects of parabens and their metabolites,Reproductive Toxicology,Volume 30, Issue 2,2010,Pages 301-312,ISSN 0890-6238,https://doi.org/10.1016/j.reprotox.2010.03.011.
[10] M.G. Soni, G.A. Burdock, S.L. Taylor, N.A. Greenberg,Safety assessment of propyl paraben: a review of the published literature,Food and Chemical Toxicology,Volume 39, Issue 6,2001,Pages 513-532,ISSN 0278-6915,https://doi.org/10.1016/S0278-6915(00)00162-9.
[11] Maria S.R. Dantas, Anabel S. Louren?o, Amanda C. Silva, Kátia M. Bichinho, Mario C.U. Araujo,Simultaneous determination of methyl, ethyl, propyl, and butyl parabens in sweetener samples without any previous pretreatment using square wave voltammetry and multiway calibration,Food Chemistry,Volume 365,2021,130472,ISSN 0308-8146,https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.130472.
[12] Xiaoyun Ye, Amber M. Bishop, Larry L. Needham, Antonia M. Calafat,Automated on-line column-switching HPLC-MS/MS method with peak focusing for measuring parabens, triclosan, and other nvironmental phenols in human milk,Analytica Chimica Acta,Volume 622, Issues 1–2,2008,Pages 150-156,ISSN 0003-2670,https://doi.org/10.1016/j.aca.2008.05.068.
[13] GB 2760-2014 食品安全国家标准 食品添加剂使用标准.
[14] GB30601—2014食品添加剂对羟基苯甲酸甲酯钠.
[15] GB30602—2014食品添加剂对羟基苯甲酸乙酯钠.
[16] GB 1886.31-2015 食品添加剂 对羟基苯甲酸乙酯.
[17] GB 5009.31-2016 食品安全国家标准 食品中对羟基苯甲酸酯类的测定.