多领域中环氧丙烷的检测研究进展

王丹，康战国

（1. 西安蓝极医疗电子科技有限公司，陕西 西安 710075；2. 西安乐析医疗科技有限公司，陕西 西安 710304）

环氧丙烷（Propylene Oxide）是一种具有类似醚味的无色液体，具有高反应活性，是应用广泛的有机合成反应试剂和化工医药中间体[1-2]。环氧丙烷可制备强吸湿性、保湿性、抗菌性能的羟丙基壳聚糖[3-4]、良好催化活性的碳酸丙烯酯[5]、低表面张力的氟碳表面活性剂[6]、以及新型聚羧酸减水剂等[7-8]。

环氧丙烷在医药领域是一种活跃的反应原材料和中间体，其残留量过多会对药品及其包装材料、辅料等造成安全隐患、降低药品治疗效果、增加患者用药风险，简便、高效测定医药领域中环氧丙烷的含量及其质量控制尤为重要。再者由于环氧丙烷具有刺激性和毒性，机体接触后会引起皮肤及眼角膜灼伤，大量吸入会产生刺激和轻度麻醉作用，环氧丙烷残留量过多会导致一定程度的致突性，危害机体健康，同时会对环境产生一定迫害，医用口罩、食品、化妆品领域建立环氧丙烷分析检测技术的必要性刻不容缓，采用适宜的分析检测方法测定不同介质中环氧丙烷的含量是实际检测工作中的难点。因此，笔者综述了近年来环氧丙烷的检测方法研究现状，报道了不同领域中环氧丙烷的分析检测的研究实例，对应用领域中环氧丙烷的分析检测与相关产品的质量控制提供借鉴，同时对其发展前景进行展望。

1 环氧丙烷的物化性质

环氧丙烷又被称作氧化丙烯、甲基环氧乙烷，化学式：C3H6O，分子量：58.08，沸点34 ℃（101.3 kPa），密度0.83 g/cm3。环氧丙烷通常为无色醚味液体，具有易燃性和毒性。环氧丙烷分子具有手性，可与水部分混溶，与乙醇、乙醚混溶[9]。环氧丙烷具有较高的反应活性，主要应用于聚醚多元醇的制备，易开环聚合，可与水、醇类、二氧化碳等形成聚合物。

2 环氧丙烷的分析检测研究

近年来，环氧丙烷的分析检测工作取得了阶段性的研究成果，相关研究工作者开发了多种检测环氧丙烷的分析方法，并将其运用到医药、食品、化妆品等领域中环氧丙烷的分析检测与质量控制研究中，获得了良好的实验效果。环氧丙烷的分析检测方法及其应用领域示意图如图1 所示。

图1 环氧丙烷的应用领域-分析方法网络图Fig.1 The network diagram of application field-analysis method of propylene oxide

3 医药工业中环氧丙烷的分析检测研究

3.1 原料药中环氧丙烷的分析检测

奥硝唑注射液是一种临床应用广泛的抗生素，用于治疗脆弱拟杆菌、狄氏拟杆菌、卵园拟杆菌等敏感厌氧菌所引起的多种感染性疾病。也可用于手术前预防感染和手术后厌氧菌感染的治疗[10]。奥硝唑注射液同其他硝基咪唑类药物相比，本品对乙醛脱氢酶无抑制作用，能抑制抗凝药华法林的代谢，使其半衰期延长，增强抗凝药的药效。

王海波等[11]采用气相色谱-质谱串联法对奥硝唑注射液中环氧丙烷的质量浓度进行了分析测定。实验测试样品经乙醇溶解稀释，优选VF-WAXms 色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），进样口温度为230 ℃，分流进样，分流比10∶1，载气为高纯氦气，离子源为电子轰击源，离子源温度为230 ℃，质谱监测模式为选择离子，按外标法定量。实验结果表明：环氧丙烷在533.39 ～ 1 493.50 ng/mL 浓度范围内线性关系良好，相关系数为0.998 9。环氧丙烷的检出限为160.02 ng/mL，定量限为533.39 ng/mL，实验仪器的精密度和方法的重复性RSD 值均小于10%。平均回收率为101.2%，RSD 值为4.2%（n= 9）。同时，将该检测方法应用于多批次样品检测，均未检出环氧丙烷，检测结果稳定高效、重复性好。

3.2 药物制剂中环氧丙烷的分析检测

利福平属于利福霉素家族的一种广谱抗生素药物，对结核杆菌有较强抗菌作用，对革兰氏阳性或阴性细菌、病毒等也有良好的疗效。利福平注射液主要应用于不能耐受口服给药治疗的急症患者，同时本品与其他抗结核药联合使用，可用于治疗各种类型结核病 [12]。

罗嫄等[13]建立了气相色谱法测定利福平注射液中有机溶剂含量的分析方法。实验采用气相色谱法，优选SUPEL COWAX 固定相毛细管柱为色谱柱，选择高纯氮气为载气，以FID 为检测器。实验结果表明：1，2-丙二醇、二甘醇和环氧丙烷三种化合物与峰面积呈现良好的线性关系，r= 0.999 3（n= 6）。平均回收率均在96.1% ～ 99.6%。

泊洛沙姆在医药工业具有较为广泛的应用前景，可作为固体分散物的载体，如保泰松、地高辛、洋地黄毒甙与本品制得的固体分散物，可明显改善这些药物的溶解度，促进药物的吸收利用。也可作为乳膏剂增加药物的可溶性，用作基质还可起到药物缓释作用[14]。段梦茹等[15]建立了气相色谱法测定泊洛沙姆188 中环氧化物含量的检查方法。实验优选超纯水作溶剂，采用顶空气相色谱法检测，实验结果表明：该分析方法的系统适用性、专属性、线性、精密度和准确度均符合规定，多批次泊洛沙姆样品中均未检出环氧乙烷、环氧丙烷及1， 4-二氧六环。

3.3 防护口罩中环氧丙烷的分析检测

岳大磊等[16]开发了一种利用吹扫捕集-气相色谱串联质谱检测技术测定儿童防护口罩中环氧乙烷和环氧丙烷的方法。实验样品首先采用4%乙酸水溶液作为模拟液浸泡处理、再通过吹扫富集于捕集管中、热脱附后进入气相色谱，优选DB-624 UI 型色谱柱（60 m×0.25 mm×1.40 μm）分离，内标法定量。实验结果表明：环氧乙烷、环氧丙烷在质量浓度为0.2 ～ 15 mg/mL 范围内与色谱峰面积线性关系良好，环氧乙烷、环氧丙烷的相关系数分别为0.999 8和0.997 5，方法定量限均为0.01 μg/g，符合现有标准的限值要求。样品加标回收率为91.5% ～ 115.7%，相对标准偏差不大于4.9%（n= 6）。

4 食品工业中环氧丙烷的分析检测研究

4.1 粮食中环氧丙烷的分析检测

陈志华等[17]开发了顶空-气相色谱分析方法测定粮食中环氧丙烷的残留量。分析过程中粮食样品不需要预处理，直接采用顶空气相色谱检测残留，利用内标法定量。结果环氧丙烷样品添加回收率为86.3% ～ 108.2%，相对标准偏差（RSD）为3.59% ～ 4.44%，检测限为0.006 mg/kg。

李铭等[18]设计了一种基于二氧化钛和三氧化二钇（TiO2-Y2O3）纳米复合材料构筑的新型传感器应用于分析监测熏蒸谷物中环氧丙烷残留量的方法。该传感器的作用原理是利用环氧丙烷可在其表面产生的催化发光现象。此传感器对丙酮、乙醛、苯等常见的挥发性有机物没有响应，具有良好的选择性。实验获得了传感器的最佳制备工艺参数为：TiO2-Y2O 质量比为1∶3、烧结温度为500 ℃，催化材料性能最佳，催化化学发光强度与环氧丙烷浓度在4.5 ～ 1375 mg/ L 范围内呈现良好的线性关系，检出限为1.25 mg/L。所构筑的新型传感器具有灵敏高效、操作简便等优点，可实时监测熏蒸谷物中环氧丙烷残留量。

4.2 食品添加剂中环氧丙烷的分析检测

胡德龙等[19]开发了一种基于气相色谱仪分析检测食品二氧化碳中一氧化碳、甲烷、丙烷、总烃、甲醇、环氧乙烷、苯等常见杂质的方法。实验以食品添加剂二氧化碳为测试样品，利用外标法确定二氧化碳中杂质各组分的保留时间。实验测试结果表明：待测组分的线性关系均良好，其相关系数大于0.999 5，测定结果的相对标准偏差小于3%，与标准值的相对误差小于2%。

4.3 食品包装材料中环氧丙烷的分析检测

陆伟等[20]建立了一种顶空进样-气相色谱质谱法同时测定食品包装纸中环氧化合物的分析方法。实验结果表明：环氧乙烷、环氧丙烷、环氧氯丙烷和二氧六环4 种分析物的标准工作曲线线性相关系数均大于0.999，方法定量限分别为0.46 μg/g、0.45 μg/ g、0.83 μg/g 和1.56 μg/g。该分析方法操作简便、高效、稳定性好。

5 化妆品中环氧丙烷的分析检测研究

含有聚乙二醇、聚丙二醇类结构物质的化妆品中均含有环氧乙烷和环氧丙烷等环氧化合物，尤其是洗面奶、洗发水等日化产品，环氧化物残留量过多会导致化妆品具有一定的致突性和致癌性，引起皮肤损伤，对人体和环境造成一定危害。高效检测化妆品中环氧化物残留量十分必要，是保障化妆品安全使用的关键环节。

张敬轩等[21]开发了一种基于顶空进样-气相色谱质谱法检测清洁类化妆品中环氧乙烷和环氧丙烷残留量的分析方法。分析过程中样品前处理方法为：称取试样2.0 g 于20 mL 顶空进样瓶中，加入1.0 g氯化钠和5.0 mL 去离子水，加盖密封，涡旋混匀2 min。优选的顶空气相色谱-质谱条件为：炉温温度70 ℃、平衡时间30 min、取样针温度90 ℃、传输线温度110 ℃。色谱柱：6%腈丙基苯基-94%二甲基聚硅氧烷涂层的石英毛细管柱（30 m×0.32 mm，3.0 μm）。测试结果表明：环氧乙烷和环氧丙烷线性关系良好，相关系数R＞0.995，其检出限分别为 0.02 μg 和0.01 μg，定 量 下 限 分 别 为 0.07 μg 和0.03 μg。

6 展望

随着环氧丙烷行业的大力发展及应用领域的不断扩展，检测样品的复杂度和多样性会不断增加，促使相关工作者开发更加快速、准确、高效的检测技术是未来检测环氧丙烷的研究方向。今后环氧丙烷的分析检测工作应注重于：（1）开发适用于特定介质环境中的环氧丙烷及其衍生物的分析方法及其色谱柱，提高分析时效，确保分析结果的重现性和稳定性。应用较为广泛的检测技术是顶空进样-气相色谱法，可减少样品前处理步骤，仪器维护任务相对简单，分析灵敏度高，在化妆品类痕量环氧丙烷检测方面优势较大，对相关产品的监管起到重要作用。（2）优化与开发多种检测技术联合应用也是发展方向，以获得更加灵敏、便捷的检测手段。最具发展前景的是气相色谱-质谱联用法，对环氧丙烷的测定具有较大优势，该联合检测技术简化了分析过程样品的前处理，降低离子源污染程度，具有更高的灵敏度和精确度，在为混合物的分离提供选择的基础上，可迅速对医药产品、食品、化妆品多种成分的结构进行表征。（3）开发较为新颖的分析检测技术，比如纳米传感器检测法具有高灵敏度、良好选择性、快速响应等巨大优势，对某一待测成分高度响应，对其余化合物则无响应，分析过程精准，在快速分析检测化妆品中痕量环氧丙烷方面具有很大的应用潜力。环氧丙烷的分析检测技术的大力发展是加快制定相关领域环氧丙烷的检测行业标准的重要保障，也进一步地促进研究成果的应用与普及。