多領域中環氧丙烷的檢測研究進展

王丹，康戰國

（1. 西安藍極醫療電子科技有限公司，陜西 西安 710075；2. 西安樂析醫療科技有限公司，陜西 西安 710304）

環氧丙烷（Propylene Oxide）是一種具有類似醚味的無色液體，具有高反應活性，是應用廣泛的有機合成反應試劑和化工醫藥中間體[1-2]。環氧丙烷可制備強吸濕性、保濕性、抗菌性能的羥丙基殼聚糖[3-4]、良好催化活性的碳酸丙烯酯[5]、低表面張力的氟碳表面活性劑[6]、以及新型聚羧酸減水劑等[7-8]。

環氧丙烷在醫藥領域是一種活躍的反應原材料和中間體，其殘留量過多會對藥品及其包裝材料、輔料等造成安全隱患、降低藥品治療效果、增加患者用藥風險，簡便、高效測定醫藥領域中環氧丙烷的含量及其質量控制尤為重要。再者由于環氧丙烷具有刺激性和毒性，機體接觸后會引起皮膚及眼角膜灼傷，大量吸入會產生刺激和輕度麻醉作用，環氧丙烷殘留量過多會導致一定程度的致突性，危害機體健康，同時會對環境產生一定迫害，醫用口罩、食品、化妝品領域建立環氧丙烷分析檢測技術的必要性刻不容緩，采用適宜的分析檢測方法測定不同介質中環氧丙烷的含量是實際檢測工作中的難點。因此，筆者綜述了近年來環氧丙烷的檢測方法研究現狀，報道了不同領域中環氧丙烷的分析檢測的研究實例，對應用領域中環氧丙烷的分析檢測與相關產品的質量控制提供借鑒，同時對其發展前景進行展望。

1 環氧丙烷的物化性質

環氧丙烷又被稱作氧化丙烯、甲基環氧乙烷，化學式：C3H6O，分子量：58.08，沸點34 ℃（101.3 kPa），密度0.83 g/cm3。環氧丙烷通常為無色醚味液體，具有易燃性和毒性。環氧丙烷分子具有手性，可與水部分混溶，與乙醇、乙醚混溶[9]。環氧丙烷具有較高的反應活性，主要應用于聚醚多元醇的制備，易開環聚合，可與水、醇類、二氧化碳等形成聚合物。

2 環氧丙烷的分析檢測研究

近年來，環氧丙烷的分析檢測工作取得了階段性的研究成果，相關研究工作者開發了多種檢測環氧丙烷的分析方法，并將其運用到醫藥、食品、化妝品等領域中環氧丙烷的分析檢測與質量控制研究中，獲得了良好的實驗效果。環氧丙烷的分析檢測方法及其應用領域示意圖如圖1 所示。

圖1 環氧丙烷的應用領域-分析方法網絡圖Fig.1 The network diagram of application field-analysis method of propylene oxide

3 醫藥工業中環氧丙烷的分析檢測研究

3.1 原料藥中環氧丙烷的分析檢測

奧硝唑注射液是一種臨床應用廣泛的抗生素，用于治療脆弱擬桿菌、狄氏擬桿菌、卵園擬桿菌等敏感厭氧菌所引起的多種感染性疾病。也可用于手術前預防感染和手術后厭氧菌感染的治療[10]。奧硝唑注射液同其他硝基咪唑類藥物相比，本品對乙醛脫氫酶無抑制作用，能抑制抗凝藥華法林的代謝，使其半衰期延長，增強抗凝藥的藥效。

王海波等[11]采用氣相色譜-質譜串聯法對奧硝唑注射液中環氧丙烷的質量濃度進行了分析測定。實驗測試樣品經乙醇溶解稀釋，優選VF-WAXms 色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），進樣口溫度為230 ℃，分流進樣，分流比10∶1，載氣為高純氦氣，離子源為電子轟擊源，離子源溫度為230 ℃，質譜監測模式為選擇離子，按外標法定量。實驗結果表明：環氧丙烷在533.39 ～ 1 493.50 ng/mL 濃度范圍內線性關系良好，相關系數為0.998 9。環氧丙烷的檢出限為160.02 ng/mL，定量限為533.39 ng/mL，實驗儀器的精密度和方法的重復性RSD 值均小于10%。平均回收率為101.2%，RSD 值為4.2%（n= 9）。同時，將該檢測方法應用于多批次樣品檢測，均未檢出環氧丙烷，檢測結果穩定高效、重復性好。

3.2 藥物制劑中環氧丙烷的分析檢測

利福平屬于利福霉素家族的一種廣譜抗生素藥物，對結核桿菌有較強抗菌作用，對革蘭氏陽性或陰性細菌、病毒等也有良好的療效。利福平注射液主要應用于不能耐受口服給藥治療的急癥患者，同時本品與其他抗結核藥聯合使用，可用于治療各種類型結核病 [12]。

羅嫄等[13]建立了氣相色譜法測定利福平注射液中有機溶劑含量的分析方法。實驗采用氣相色譜法，優選SUPEL COWAX 固定相毛細管柱為色譜柱，選擇高純氮氣為載氣，以FID 為檢測器。實驗結果表明：1，2-丙二醇、二甘醇和環氧丙烷三種化合物與峰面積呈現良好的線性關系，r= 0.999 3（n= 6）。平均回收率均在96.1% ～ 99.6%。

泊洛沙姆在醫藥工業具有較為廣泛的應用前景，可作為固體分散物的載體，如保泰松、地高辛、洋地黃毒甙與本品制得的固體分散物，可明顯改善這些藥物的溶解度，促進藥物的吸收利用。也可作為乳膏劑增加藥物的可溶性，用作基質還可起到藥物緩釋作用[14]。段夢茹等[15]建立了氣相色譜法測定泊洛沙姆188 中環氧化物含量的檢查方法。實驗優選超純水作溶劑，采用頂空氣相色譜法檢測，實驗結果表明：該分析方法的系統適用性、專屬性、線性、精密度和準確度均符合規定，多批次泊洛沙姆樣品中均未檢出環氧乙烷、環氧丙烷及1， 4-二氧六環。

3.3 防護口罩中環氧丙烷的分析檢測

岳大磊等[16]開發了一種利用吹掃捕集-氣相色譜串聯質譜檢測技術測定兒童防護口罩中環氧乙烷和環氧丙烷的方法。實驗樣品首先采用4%乙酸水溶液作為模擬液浸泡處理、再通過吹掃富集于捕集管中、熱脫附后進入氣相色譜，優選DB-624 UI 型色譜柱（60 m×0.25 mm×1.40 μm）分離，內標法定量。實驗結果表明：環氧乙烷、環氧丙烷在質量濃度為0.2 ～ 15 mg/mL 范圍內與色譜峰面積線性關系良好，環氧乙烷、環氧丙烷的相關系數分別為0.999 8和0.997 5，方法定量限均為0.01 μg/g，符合現有標準的限值要求。樣品加標回收率為91.5% ～ 115.7%，相對標準偏差不大于4.9%（n= 6）。

4 食品工業中環氧丙烷的分析檢測研究

4.1 糧食中環氧丙烷的分析檢測

陳志華等[17]開發了頂空-氣相色譜分析方法測定糧食中環氧丙烷的殘留量。分析過程中糧食樣品不需要預處理，直接采用頂空氣相色譜檢測殘留，利用內標法定量。結果環氧丙烷樣品添加回收率為86.3% ～ 108.2%，相對標準偏差（RSD）為3.59% ～ 4.44%，檢測限為0.006 mg/kg。

李銘等[18]設計了一種基于二氧化鈦和三氧化二釔（TiO2-Y2O3）納米復合材料構筑的新型傳感器應用于分析監測熏蒸谷物中環氧丙烷殘留量的方法。該傳感器的作用原理是利用環氧丙烷可在其表面產生的催化發光現象。此傳感器對丙酮、乙醛、苯等常見的揮發性有機物沒有響應，具有良好的選擇性。實驗獲得了傳感器的最佳制備工藝參數為：TiO2-Y2O 質量比為1∶3、燒結溫度為500 ℃，催化材料性能最佳，催化化學發光強度與環氧丙烷濃度在4.5 ～ 1375 mg/ L 范圍內呈現良好的線性關系，檢出限為1.25 mg/L。所構筑的新型傳感器具有靈敏高效、操作簡便等優點，可實時監測熏蒸谷物中環氧丙烷殘留量。

4.2 食品添加劑中環氧丙烷的分析檢測

胡德龍等[19]開發了一種基于氣相色譜儀分析檢測食品二氧化碳中一氧化碳、甲烷、丙烷、總烴、甲醇、環氧乙烷、苯等常見雜質的方法。實驗以食品添加劑二氧化碳為測試樣品，利用外標法確定二氧化碳中雜質各組分的保留時間。實驗測試結果表明：待測組分的線性關系均良好，其相關系數大于0.999 5，測定結果的相對標準偏差小于3%，與標準值的相對誤差小于2%。

4.3 食品包裝材料中環氧丙烷的分析檢測

陸偉等[20]建立了一種頂空進樣-氣相色譜質譜法同時測定食品包裝紙中環氧化合物的分析方法。實驗結果表明：環氧乙烷、環氧丙烷、環氧氯丙烷和二氧六環4 種分析物的標準工作曲線線性相關系數均大于0.999，方法定量限分別為0.46 μg/g、0.45 μg/ g、0.83 μg/g 和1.56 μg/g。該分析方法操作簡便、高效、穩定性好。

5 化妝品中環氧丙烷的分析檢測研究

含有聚乙二醇、聚丙二醇類結構物質的化妝品中均含有環氧乙烷和環氧丙烷等環氧化合物，尤其是洗面奶、洗發水等日化產品，環氧化物殘留量過多會導致化妝品具有一定的致突性和致癌性，引起皮膚損傷，對人體和環境造成一定危害。高效檢測化妝品中環氧化物殘留量十分必要，是保障化妝品安全使用的關鍵環節。

張敬軒等[21]開發了一種基于頂空進樣-氣相色譜質譜法檢測清潔類化妝品中環氧乙烷和環氧丙烷殘留量的分析方法。分析過程中樣品前處理方法為：稱取試樣2.0 g 于20 mL 頂空進樣瓶中，加入1.0 g氯化鈉和5.0 mL 去離子水，加蓋密封，渦旋混勻2 min。優選的頂空氣相色譜-質譜條件為：爐溫溫度70 ℃、平衡時間30 min、取樣針溫度90 ℃、傳輸線溫度110 ℃。色譜柱：6%腈丙基苯基-94%二甲基聚硅氧烷涂層的石英毛細管柱（30 m×0.32 mm，3.0 μm）。測試結果表明：環氧乙烷和環氧丙烷線性關系良好，相關系數R＞0.995，其檢出限分別為 0.02 μg 和0.01 μg，定 量 下 限 分 別 為 0.07 μg 和0.03 μg。

6 展望

隨著環氧丙烷行業的大力發展及應用領域的不斷擴展，檢測樣品的復雜度和多樣性會不斷增加，促使相關工作者開發更加快速、準確、高效的檢測技術是未來檢測環氧丙烷的研究方向。今后環氧丙烷的分析檢測工作應注重于：（1）開發適用于特定介質環境中的環氧丙烷及其衍生物的分析方法及其色譜柱，提高分析時效，確保分析結果的重現性和穩定性。應用較為廣泛的檢測技術是頂空進樣-氣相色譜法，可減少樣品前處理步驟，儀器維護任務相對簡單，分析靈敏度高，在化妝品類痕量環氧丙烷檢測方面優勢較大，對相關產品的監管起到重要作用。（2）優化與開發多種檢測技術聯合應用也是發展方向，以獲得更加靈敏、便捷的檢測手段。最具發展前景的是氣相色譜-質譜聯用法，對環氧丙烷的測定具有較大優勢，該聯合檢測技術簡化了分析過程樣品的前處理，降低離子源污染程度，具有更高的靈敏度和精確度，在為混合物的分離提供選擇的基礎上，可迅速對醫藥產品、食品、化妝品多種成分的結構進行表征。（3）開發較為新穎的分析檢測技術，比如納米傳感器檢測法具有高靈敏度、良好選擇性、快速響應等巨大優勢，對某一待測成分高度響應，對其余化合物則無響應，分析過程精準，在快速分析檢測化妝品中痕量環氧丙烷方面具有很大的應用潛力。環氧丙烷的分析檢測技術的大力發展是加快制定相關領域環氧丙烷的檢測行業標準的重要保障，也進一步地促進研究成果的應用與普及。