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斯蒂芬妮·m·潘德葛雷斯,杰弗里·a·库珀, ”采样和分析方法对Alpha-Dicarbonyl调味化合物通过衍生化o苯二胺,并使用GC-NPD分析”,Scientifica, 卷。2016年, 文章的ID9059678, 10 页面, 2016年。 https://doi.org/10.1155/2016/9059678
采样和分析方法对Alpha-Dicarbonyl调味化合物通过衍生化o苯二胺,并使用GC-NPD分析
文摘
小说的取样和分析方法描述双乙酰,2,3-pentanedione, 2, 3-hexanedione, 2, 3-heptanedione。这些分析物被收集o-phenylenediamine-treated硅胶管和定量恢复相应的喹喔啉衍生物。衍生化后,吸着剂眠3毫升乙醇溶剂和分析使用气相色谱法/ nitrogen-phosphorous检测(GC / NPD)。检测的局限性(LOD)实现为每个分析物测定的范围在5 - 10毫微克/样品。评估的地铁衍生化过程表明,它是不受湿度从20%到80%不等,衍生化过程定量分析物浓度从0.1μg约500μg /样品。储存稳定性研究表明,衍生品是稳定的30天当存储环境和冷藏温度。进一步的研究表明,喹喔啉衍生物定量恢复当抽样的总体积72 L的采样率50 cc /分钟。这种方法将重要的评估和监控食品和调味品行业的工人接触。样品可以收集一个轮班高达288 L总量收集不管时间,采样率和/或湿度的影响。
1。介绍
2000年8月,美国国家职业安全与健康研究所”(NIOSH)收到请求技术援助(HETA # 00 - 0401)的调查严重阻塞性肺疾病(闭塞性细支气管炎在前一个微波爆米花工厂工人在密苏里州(1]。NIOSH过去和现在被要求调查一群员工经历严重的呼吸道症状后工作在微波爆米花加工设施在一段3个月至3年(2]。NIOSH医疗和环境调查核电站2000年11月,表现出强烈的我们估计数量的累积暴露之间的关系双乙酰(一个不稳定的黄油调味化学污染的空气植物)和气道阻塞肺量测定法测试的频率1]。
NIOSH法2557年,一个空气采样方法,使用Anasorb碳分子筛(CMS)吸附剂管,是基于开发迫切需要一个方法来收集和量化风险并评估后续工程控制有效性(3]。这种方法被广泛使用在许多年了。后续现场评价工作提出了NIOSH方法的趋势2557年低估真正的双乙酰在空气中浓度(4]。额外的实验室研究发现,这种方法降低了复苏在样本收集moderate-to-high湿度环境。NIOSH实验室研究和室研究建立了生成的大气校正方法以前收集的数据与初始NIOSH方法(5]。同时,职业安全与健康管理局(OSHA)开发方法PV2118收集双乙酰硅胶吸附剂。虽然双乙酰的方法表现出良好的贮存稳定性,它已经在采样时间/体积的限制,因为水在空气采样集合的(6]。
为了解决湿度问题遇到NIOSH和OSHA方法,OSHA开发上双乙酰的收集和分析的另一种方法是专门干硅胶管(2管系列)(7]。通过使用干燥的硅胶管系列,这个OSHA方法解决迁移问题时遇到一个硅胶管使用。所有这些方法利用气相色谱配备火焰离子化检测(GC / FID)样本分析。
2011年,NIOSH出版标准草案文件名为“推荐标准:标准接触双乙酰和2,3-Pentanedione”包含NIOSH草案建议暴露极限(REL) 5从8 hr-TWA双乙酰(8]。1012标准文档推荐OSHA方法抽样双乙酰曝光。该方法利用o(2、3、4、5、6-pentafluorobenzyl)盐酸羟胺(PFBHA) derivatize双乙酰随后分析使用气相色谱电子捕获检测(GC-ECD) [9]。OSHA方法1012年在采样时间和容量限制由于潜在的水在空气采样集合,以及扩展衍生化时间36小时。
解决双乙酰取样的局限性,研究协议的目的是基于衍生的双乙酰(随后应用于类似alpha-dicarbonyl化合物)o苯二胺(opda)。几个研究小组已经记录了alpha-dicarbonyl化合物转化为相应的喹喔啉使用opda (10- - - - - -12]。
因此,本研究项目的重点是开发一个方法收集、衍生化,稳定双乙酰和其他alpha-dicarbonyl化合物(3-hexanedione 2 3-pentanedione 2, 2, 3-heptanedione)喹喔啉衍生物。
2。方法
2.1。装置
进行了气相色谱(GC)分析使用惠普5890系列模型II GC的氮/磷检测器(NPD)(安捷伦科技,Avondale, PA)配备了30米RTX-5熔融石英毛细管柱(0.25毫米ID, 1μ电影)(Bellefonte Restek Corp ., PA)。
基线分离和最优解决双乙酰2 3-pentanedione, 2, 3-hexanedione,和2,3-heptanedione过量derivatizing试剂通过使用以下参数。GC烤箱温度程序增加了从50°C(1分钟)到200°C (10°C /分钟)和2分钟。进样口温度设定在240°C,检测器温度为300°C,载气(氦)1.36毫升/分钟的流量。注射溶剂是乙醇,也用作溶剂解吸的方法。离了GC使用进样口衬管和1μL整除注射。
2.2。试剂
双乙酰(97%,中科院# 431-03-8),opda(99.5%,中科院# 95-54-5),2,3-dimethylquinoxaline(97%,中科院# 2379-55-7),2,3-pentanedione(97%,中科院# 600-14-6),2,3-hexanedione(≥93%,中科院# 3848-24-6),2,3-heptanedione(≥97%,中科院# 96-04-8)和乙醇(99.5%,中科院# 64-17-5)从Sigma-Aldrich购买化工有限公司(密尔沃基WI)。
商用硅胶吸附剂管(SKC # 226 - 183)和专门准备o-PDA-treated硅胶吸附剂管(# cpm021109 SKC - 001)从SKC, Inc .(八十四年,PA)。市售硅胶吸附剂管包含两个部分的硅胶(600毫克前面部分和600毫克部分)。的o(pda) -名义上0.1%体重治疗硅胶吸附剂管治疗包含两个部分的硅胶(520毫克前面部分,PUF分离器,和260毫克部分)。乙醇(99.5%,中科院# 64-17-5)被用来作为所有解决方案和飙升的溶剂洗脱溶剂。吸着剂管,前面一部分(A)和(B)部分分别在3毫升乙醇眠在autosampler瓶(密封),放在瓶90分钟促进解吸。分析物峰值,根据这项研究,放在前面部分的吸着剂管,到最初的玻璃棉塞,或从生成的气溶胶。对于每个浓度水平评估,6个样品()准备。聚四氟乙烯磁搅拌棒(12.7毫米×7.9毫米,VWR Inc .)被放置在每个瓶。解吸后的时期,一部分(1毫升)的每个样本都被转移到2毫升autosampler分析使用GC-NPD(1瓶μL注入)。
2.3。程序
为了解决现有方法的局限性,许多实验室进行了评估:(a)测定LOD和定量限度(定量限),(b)测定的功效postsampling衍生的双乙酰收集大量未经处理的硅胶管,(c)测定双乙酰,2,3-pentanedione,和2,3-hexanedione复苏o-PDA-coated硅胶吸附剂,(d)测定高湿度的影响在衍生过程中,(e)的最大集合容量测定涂层硅胶吸附剂,和(f)测定分析物储存稳定性。
2.3.1。LOD /确定定量限
使用GC-NPD,八个标准(分析一式两份)准备和derivatized管从2.65 ng / mL为双乙酰662.5 ng / mL,从10 ng / mL为2 100.7 ng / mL, 3-pentanedione,和从5 ng / mL为2 201.6 ng / mL, 3-hexanedione。
LOD和定量限的测定、分析标准由连续稀释双乙酰,2-pentanedione,和1和2,3-hexanedione解决方案μL整除被直接飙升到吸附剂管。平衡后,吸着剂部分眠在2毫升乙醇为60分钟(13]。
2.3.2。恢复研究(未经处理的硅胶吸附剂管)
最初,未经处理的硅胶吸附剂管准备解吸效率(DE)研究后确定的方法使用GC-NPD LOD /定量限。峰值准备在以下水平:0.0955μ9.55 g,μ95.5 g,μ克,239μ克,478μg。
2.3.3。恢复研究(o-PDA-Treated硅胶吸附剂管)
对于初始解吸效率研究,定制的和o-PDA-treated硅胶管(# cpm021109 SKC - 001)包含0.1%o按重量pda,双乙酰的解吸效率,2,3-pentanedione, 2, 3-hexanedione, 2, 3-heptanedione评估。峰值准备从大约0.1μg - 500μg (10 - 100μ为2 g, 3-heptanedione)和表中列出1。接下来的样品制备和分析是在前一节中描述的一样。
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2.3.4。低级恢复研究
进一步定义低样本恢复限制,低级复苏研究(0.1比1μ为每个分析物g)进行。使用定制的,未洗的,干o-PDA-treated硅胶管(# cpm021109 SKC - 001)、双乙酰,2,3-pentanedione, 2, 3-hexanedione, 2, 3-heptanedione评估。
2.3.5。研究湿度对经济复苏的影响
评估的影响相对湿度在样本收集和复苏,吸附剂处理管被放置在一个空气取样管汇(Miller-Nelson流温度湿度控制系统,模型高碳钢- 401)和流量的歧管调整到50 cc /分钟。每个管上升与含有双乙酰的一个解决方案,2,3-pentanedione, 2, 3-hexanedione,在不同层次和2,3-heptanedione从0.1μg - 500μg (100μ为2 g, 3-heptanedione因为它是一个较小的组件在所有样本)。管被允许画实验室空气两分钟(50 cc /分钟)挥发之前感兴趣的分析物被连接到一个发电机Miller-Nelson气氛。空气湿度(20%,50%,和80%)是导致采样240分钟12 L的总量。管被冷藏过夜。是否突破或迁移发生在抽样,个人部分的吸着剂管被放在个人4毫升琥珀色解吸瓶需要防止紫外线退化的样本。
2.3.6。能力的研究
集合初始能力研究进行了评估的影响相对湿度在复苏。的定制的o-PDA-treated硅胶管被放置在空气取样廖廖的流量是调整到50 cc /分钟。每个管当时飙升混合物双乙酰,2,3-pentanedione, 2, 3-hexanedione浓度为1μg和500μg。峰值是由前玻璃棉吸着剂和潮湿的空气通过管道。
管被允许画实验室空气两分钟之前挥发分析物被连接到一个大气发生器产生空气湿度(20%和80%)。湿度空气采样总销量从3 L 24 L(60到480分钟)。样品制备和分析进行了下前面描述的参数。
为了评估增加采样率的影响(200毫升/分钟)和抽样数量最大化收集,研究更深入的能力。在这项研究中,2,3-heptanedione添加作为一个分析物由于其继续存在的微量组分alpha-dicarbonyl基础调味化合物。的定制的o-PDA-treated硅胶管被放置在空气取样管汇和歧管的流量调整200毫升/分钟。每个管然后上升玻璃棉在前面双乙酰的解决方案部分,2,3-pentanedione, 2, 3-hexanedione, 2, 3-heptanedione 2水平():0.5μg和100μg。管被允许画实验室空气两分钟之前挥发分析物被连接到一个大气发生器产生空气湿度(20%、50%和80%)。
湿度空气采样的总交易量从96升到288升(480到1440分钟)。从每个卷取样管收集,放在冷藏过夜。样品制备和分析进行了下前面描述的参数。
2.3.7。储存稳定性研究
评估样品的稳定性(13),定制的o-PDA-treated硅胶管上升了0.6μ3-pentanedione g双乙酰,2,2,3-hexanedione,和2,3-heptanedione如表所示2。1六吸附剂管进行了分析之后,7、14日和30天。单独的样本集进行了分析后存储在环境和冷藏条件下。样品制备和分析进行了下前面描述的参数。
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3所示。结果
3.1。LOD /确定定量限
如前所述,八个标准(一式两份)进行了分析使用GC-NPD:双乙酰(2.65到662.5 ng / mL), 2, 3-pentanedione(10到100.7 ng / mL),和2,3-hexanedione(5到201.6 ng / mL)。仪器LOD和定量限测定使用校准曲线(双乙酰-斜率= 904.66、拦截= 15.74;2,3-pentanedione -斜率= 533.19,拦截= 29.8,;2,3-hexanedione -斜率= 426.30,拦截= 2.5,;2,3-heptanedione斜率= 113.28,拦截= 28.95,)。结果列在表中3。
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3.2。恢复研究(未经处理的硅胶吸附剂管)
的基础上初步复苏成果双乙酰飙升时直接在未经处理的硅胶管,在溶液中眠1毫克/毫升opda,全面复苏研究评估。解吸效率复苏2,3-dimethylquinoxaline(双乙酰导数)范围从56.3% (0.0955μ478 (g) 104.3%μg)平均相对标准偏差(RSD) 0.039表中列出4。
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3.3。恢复研究(o-PDA-Treated硅胶吸附剂管)
下一阶段的衍生化方法开发过程中双乙酰,2,3-pentanedione,和2,3-hexanedione确定收集和derivatizing的可行性分析物使用“管”o-PDA-coated硅胶吸附剂管。最初的玻璃棉塞和双乙酰飙升。环境空气,由Miller-Nelson大气生成器生成的,是通过管在0.05升/分钟。解吸效率的分析物的衍生opda是表中描述5。
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由于样本数据不可用在分析制备过程中损失。 |
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3.4。低级恢复研究
正如前面提到的方法,成功后恢复方面的研究水平高于1μg,低级研究开始复苏。双乙酰的复苏从87.2%到100.7%不等,平均为0.073;2,3-pentanedione范围从94.8%到120.1%,平均为0.068;2,3-hexanedione范围从105.1%到117.3%,平均为0.058;2,3-heptanedione范围从83.4%到90.6%,平均为0.071。结果列在表中6。
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3.5。研究湿度对经济复苏的影响
由于负面影响,湿度对双乙酰复苏中发现的一些最近的实地抽样调查在2557年食品和调味品网站使用NIOSH方法(5),下一个发展我们的方法开发工作是评估影响样本的集合各级湿度时使用o-PDA-coated硅胶吸附剂管。飙升的水平从大约0.1不等μg - 500μg。在样本收集的240分钟和12 L的总量,复苏为每个derivatized测定分析物收集在相对湿度为20%,50%和80%(实际测量湿度)。表中列出的结果7。
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3.6。能力的研究
在最初的收集能力研究,双乙酰,2,3-pentanedione, 2, 3-hexanedione采样o在两个级别(1 -PDA-coated硅胶管μg和500μ从3 g)总空气收集能力L(60分钟)到24 L(480分钟)。抽样是由20%和80%的相对湿度和结果中描述表8和9。
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为了评估增加采样率的影响(200毫升/分钟)和抽样数量最大化收集,研究更深入的能力。在这项研究中,2,3-heptanedione添加作为一个分析物由于其继续存在微量组分(污染物)alpha-dicarbonyl基础调味化合物。更详细的描述每个分析物复苏的数据提出了表10(20% RH)表11(50% RH)和表12(80% RH)。平均回收率(%)计算是基于3样品的平均回收率评价在每个采样体积。
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3.7。储存稳定性的复苏
评估环境和冷冻储存稳定复苏结果双乙酰,2,3-pentanedione, 2, 3-hexanedione,和2,3-heptanedione表明derivatized分析物稳定在0.6长达30天μg水平飙升。平均贮存稳定性结果评估的每个分析物1、7、14日和30天报道在表13。
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4所示。讨论和结论
方法alpha-dicarbonyl调味化合物使用衍生开发了opda。这种方法有几个优点相比其他方法(3,6,7]alpha-dicarbonyl调味化合物,如改善灵敏度(工具性的钟表5 ~ 17 ng /样本),使用一个单一的采样管服从管感兴趣的分析物的衍生化,更长的采样时间、可变采样率,和更大的样本容量与中度湿度(288 L)。色谱分离alpha-dicarbonyl衍生品很好,感兴趣的分析物的全面恢复到0.1μg水平是可以接受的。
双乙酰反弹在未经处理的硅胶管后的解吸乙醇包含opda derivatizing代理是可以接受的水平飙升,除了最低(0.096 ng)。
复苏的双乙酰和2,3-pentanedione硅胶管涂上o苯二胺是很好的复苏2,3-hexanedione约低了20%左右。低的复苏2 3-hexanedione和2 3-heptanedione可能增加碳氢化合物的结果这些化合物的性质和/或他们可能需要增加衍生化的时期。此外,大量的分析物进行评估时,发现了一些低复苏。这可能是不完整的衍生化的结果,需要一个更大的浓度derivatizing试剂的吸着剂媒体在这些更高层次和/或更高浓度的评估可能超过抽样吸附剂管的能力。2的复苏,3-hexanedione和2,3-heptanedione低于通常被认为是可以接受的(13]。尽管这种方法研制了双乙酰和2,3-pentanedione测量解决湿度问题与现有的方法,它可以用来确定存在较大的连锁alpha-dicarbonyl化合物可能存在作为副产品。
样本收集对双乙酰是不受湿度从20%到80%不等。对于其他调味品代理测试,高湿度降低了复苏。而额外的研究正在进行,它可以合理地得出结论,该方法取得了显著进步的抽样和定量alpha-dicarbonyl调味化合物。总的来说,经济复苏时对双乙酰采样在80%湿度条件。
结果恢复2,3-pentanedione为95.9μg(46.2%)是异常低的相比其他所有结果和最有可能失常相比,表中列出的结果92,3-pentanedione。复苏的2 3-hexanedione和2 3-heptanedione低于预期的样品收集在延长空气湿度80%抽样研究能力。这些分析物的存在作为副产品或污染物与双乙酰或2,3-pentanedione。这个方法可以用来检测这些污染物,其他方法不能。
在实验室能力研究,双乙酰2 3-pentanedione, 2, 3-hexanedione,和2,3-heptanedione收集在20%相对湿度和200毫升/分钟的采样率,所有三个分析物表现出可接受的复苏(> 80%),小的变化意味着复苏时取样总量为288 L。相对湿度50%,双乙酰2 3-pentanedione, 2, 3-hexanedione,和2,3-heptanedione表现出可接受的复苏。结果100年采集的样本μ显示2 g水平,3-pentanedione 2 3-hexanedione, 2, 3-heptanedione显著减少复苏成交量为216 L集合。这些研究结果似乎表明,这些分析物的最大采样体积,当收集在一个更高的采样率(200 cc /分钟),将在144年和216年之间。
平均30天的存储稳定复苏的结果,本质上几乎定量的,非常好,可以接受环境和冷冻的样品derivatized双乙酰和2,3-pentanedione,表明温度没有正面或负面影响的衍生化和存储双乙酰样本。因为环境和冷藏样品定量恢复(> 95%)和RSD值小于1% (13),这两种方法没有区别的存储。
评估环境和冷冻储存稳定复苏的结果2,3-hexanedione表明derivatized分析物稳定在0.6长达30天μg水平飙升。分析结果表明,提高储存稳定性(平均回收率增加18%)当样品冷藏。特别是样品分析后14 - 30天。评估环境和冷冻储存稳定复苏的结果2,3-heptanedione表明derivatized分析物稳定30天。比较平均的复苏为环境和冷藏derivatized样本2,3-heptanedione基于存储温度并没有发现差异。贮存稳定性研究表明,感兴趣的化合物,尤其是双乙酰和2,3-pentanedione,作为他们的喹喔啉衍生物,是稳定的环境和冷藏温度为30天。分离等alpha-dicarbonyls 2, 3-hexanedione和2,3-heptanedione用这种方法可以实现并提供半定量的结果。总的来说,这种方法可能是另一个有用的工具的评估和监控工人暴露于空气alpha-dicarbonyl食品和调味化合物。额外的实验室和现场研究使用必要的方法来获取完整的验证和出版NIOSH手册的分析方法(NMAM)。
总之,到目前为止,所有的结果表明,该方法提供了所需的灵敏度毫微克级的抽样alpha-dicarbonyl食品和调味化合物(双乙酰和2,3-pentanedione)。此外,该方法允许收集质量范围宽,在相对湿度从20%到80%不等,与可接受的复苏实现采样体积的144 L和288 L 2,分别3-pentanedione和双乙酰,。采样和分析方法已被突破的影响当采样流率高(200毫升/分钟)和高样本收集卷(144 L),不再需要第二个吸着剂管串联的备份部分单一吸附剂管收集任何突破的样本。此外,管衍生消除humidity-related突破alpha-dicarbonyl调味化合物的形成稳定的喹喔啉衍生物。
相互竞争的利益
作者宣称没有利益冲突。
确认
作者要感谢盖尔德波博士和t . j . Lentz制备过程中对你的帮助和建议。
引用
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版权
版权©2016斯蒂芬妮·m·潘德葛雷斯和杰弗里·a·库珀。这是一个开放的分布式下文章知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。
