氨基甲酸乙酯合成、降解及檢測方法研究進展

王洪濤 王恒

摘 要：氨基甲酸乙酯是一種嚴重危害人體健康的致癌物[1]。尤其是在發(fā)酵類食品，如醬油、黃酒、白酒、葡萄酒中含有較多的氨基甲酸乙酯。本文綜述了氨基甲酸乙酯的合成路徑，生物降解路徑，重點對當(dāng)前國內(nèi)外檢測氨基甲酸乙酯的各類方法進行了細致研究，預(yù)估了將來氨基甲酸乙酯的檢控措施。

關(guān)鍵詞：食品；氨基甲酸乙酯；研究進展

中圖分類號：TQ225.24 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）14-0071-02

氨基甲酸乙酯（Ethyl carbonate），又稱為氨甲酸乙酯、烏拉糖，其化學(xué)分子式為C3H7NO2，分子量為89.09，CAS號碼：592-35-8，該物質(zhì)形狀為無色的結(jié)晶或者粉末。氨基甲酸乙酯是工業(yè)生產(chǎn)過程中的重要原材料，能夠作為農(nóng)藥化學(xué)中間體，可以用于合成異氰酸酯、吡咯、三唑酮等雜環(huán)化合物[2]。同時，氨基甲酸乙酯是一種劇毒致癌物，可能導(dǎo)致肺、淋巴、肝、皮膚等多處人體組織患癌[3]。國際癌癥研究機構(gòu)（international agency for research on cancer，IARC）認定氨基甲酸乙酯對人類的致病毒性為2B群[4]。氨基甲酸乙酯是各種發(fā)酵類酒在釀制過程中產(chǎn)生的物質(zhì)[5]。當(dāng)前，已經(jīng)有很多研究成果報道了各類食品中的EC檢驗方法[6-9]。

1 EC的合成

（1）傳統(tǒng)合成氨基甲酸乙酯的方法為使用光氣與乙醇反應(yīng)，初步產(chǎn)物為氯代甲酸乙酯，然后進行氨解，最終得到氨基甲酸乙酯[10]。該方法中因光氣的毒性，濃硫酸的腐蝕性，該合成方法對自然環(huán)境污染嚴重，嚴重損害人類的健康，所以使用此方法生產(chǎn)氨基甲酸乙酯效果一般。（2）李伍林等將CH4N2O與C2H6O混合，催化劑濃H2SO4，78℃條件下回流72h，產(chǎn)生硫酸氫胺固體[11]。當(dāng)反應(yīng)液體pH在7左右時，趁熱過濾掉硫酸氫胺固體，然后對濾液進行常壓蒸餾操作，除去乙醇，獲得膠狀物。然后將此膠狀物用分析純的石油醚于60℃-90℃溫度條件下洗滌、抽濾，得到最終產(chǎn)物-氨基甲酸乙酯（EC），使用此方法的產(chǎn)率在33.7%，過程簡單便利；副產(chǎn)物不污染環(huán)境。

2 EC的降解

沈敏佳等對EC降解菌進行了篩選，篩選出高效降解菌，此菌株對EC的降解效率為53.91%[12]。該研究過程經(jīng)初篩，復(fù)篩，對催化的參數(shù)進行了單因素實驗優(yōu)化，使用了不同濃度的EC標準溶液，培養(yǎng)基使用了不同濃度的葡萄糖，最終結(jié)果顯示：1.0%氨基甲酸乙酯+0.2%葡萄糖的降解效率好，不同氮源降解效率不一致，0.5%的氮源降解效率最高。

姚曉瑞寧等對氨基甲酸乙酯降解酶的產(chǎn)酶條件進行了優(yōu)化，最終得到了最佳的產(chǎn)酶條件[13]。從釀酒酵母表皮得到Pichia fermentans酵母茵，經(jīng)過培養(yǎng)基培養(yǎng)、離心、細胞破碎，對初始溫度和接種量的參數(shù)進行了優(yōu)化，酶的性能隨溫度的升高而升高，接種量越大產(chǎn)生的酶越高。該方法并且發(fā)現(xiàn)，二價金屬離子鐵離子對降解酶存在激活的作用，可以將此酵母菌來抑制氨基甲酸乙酯的含量。

3 EC的檢測

3.1 HPLC法

高年發(fā)等利用9-羥基噸和氨基甲酸乙酯生成具有熒光吸收特征的Xanthylurethane，然后利用FLD檢測器對白蘭地原酒當(dāng)中的氨基甲酸乙酯進行了研究[14]。該方法對儀器的各個參數(shù)進行了優(yōu)化，儀器檢測的線性范圍為20μg/L-143μg/L，相關(guān)系數(shù)的二次平方值為0.9864，該方法回收率高，回收率在93.0%-107.0%之間。比較了熒光檢測器與氣質(zhì)聯(lián)用兩種方法的優(yōu)點與缺點，但是由于液相色譜熒光檢測器方法和標準方法之間無可比性，所以僅將該方法作為篩選白蘭地酒中的氨基甲酸乙酯，不用于氨基甲酸乙酯的定量。

陳達煒等利用HPLC-FLD檢測器，測定了葡萄酒中EC，方法回收率均在93.7%以上，方法的精密度在1.4%-1.8%之間，方法定量下限為15g/L[15]。熒光法和氣質(zhì)聯(lián)用兩種方法測定葡萄酒中氨基甲酸乙酯，最終結(jié)果基本相同。

3.2 HPLC-MS法

王麗娟等對黃酒和葡萄酒中種的EC檢測方法進行了研究，使用UPLC-ESI-MS/MS方法來檢測黃酒和葡萄酒中存在的EC。該方法基本不存在前處理，取樣到檢測會在10分鐘之內(nèi)完成，與其他方法的分析效率相比，高出很多[16]。利用MS-MS的優(yōu)點，該方法基本沒有任何化學(xué)干擾，不存在基質(zhì)對檢測的影響，并且由于對樣品采取了進一步稀釋的措施，使得基質(zhì)效應(yīng)可以忽略，加之該研究方法使用了內(nèi)標法，內(nèi)標物質(zhì)為氨基甲酸丁酯，使得該方法的靈敏度更高、重現(xiàn)性更好，白酒和葡萄酒的回收率都在92%以上，可以用來監(jiān)測白酒與葡萄酒中的EC含量。

練順才等利用LC-MS方法對蒸餾酒中EC的檢測方法進行了研究，前處理過程首先利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的方式去掉白酒中含有的乙醇，然后再將溶液體積定容到固定的體積，利用安捷倫的LC-MS檢測，乙腈-甲酸水為流動相， ZORBAX-C18柱分離，ESI離子源，正離子模式，對蒸餾酒中的EC進行定性定量分析，該方法進行了三個級別的添加回收試驗，RSD為6.4%，回收率均大于86%[17]。應(yīng)用本方法對兩種白酒進行了檢測，含量在15μg/L-132μg/L之間，本方法操作簡單、檢測時間短、靈敏度高、結(jié)果精確。

液相色譜-質(zhì)譜法檢測對酒樣的檢測前處理方法具有操作簡單、快捷、靈敏度高的優(yōu)點。相比于其他方法成本較低，基本省去了對前處理的操作。可以用作白酒中氨基甲酸乙酯的定性、定量檢測。

3.3 GC-MS法

張萬利等創(chuàng)立了固液萃取技術(shù)對葡萄酒中的EC進行了前處理，并利用氣質(zhì)聯(lián)用儀器來檢測葡萄酒中EC的方法。該方法中將葡萄酒與硅藻土混合，然后利用二氯甲烷來提取樣品中的EC，使用KD濃縮瓶子對溶液進行濃縮，最后定容上機檢測[18]。該方法對二氯甲烷的使用體積進行了優(yōu)化，同時應(yīng)用此法檢測酒樣中EC，回收率在91.30%以上， 精密度小于1.98%，該方法沒有出現(xiàn)乳化現(xiàn)象，準確度高、重現(xiàn)性好、精密度高，適合葡萄酒中氨基甲酸乙酯的檢測。

目前，對各類食品中氨基甲酸乙酯的檢測采用的是《GB 5009.223-2014食品安全國家標準 食品中氨基甲酸乙酯的測定》，使用GC-MS檢測食品中的氨基甲酸乙酯，該標準的檢出限為2.0μg/kg，定量限為5.0μg/kg，該標準涵蓋了對啤酒、白酒、葡萄酒、醬油各類食品中氨基甲酸乙酯的檢測[19]。

3.4 其他方法

Lachenmeiert等利用傅立葉變換紅外光譜儀（FTIR）對EC含量高的核果酒精飲料進行了檢測，該方法回收率大于77%[20]。適用于定性及半定量檢測，但由于精密度差，靈敏性也不佳，傅立葉變換紅外光譜法檢測方法不符合食品中氨基甲酸乙酯限量測定要求。

4 展望

鑒于氨基甲酸乙酯的致癌物。在發(fā)酵類食品，如醬油、黃酒、白酒、葡萄酒中含有較多的氨基甲酸乙酯，隨著人民群眾對食品安全的要求越來越高，未來在食品中的氨基甲酸乙酯行業(yè)，對氨基甲酸乙酯的合成研究，降解的研究，檢測方法的研究將更加細致，科研科技工作者應(yīng)該加大對食品中氨基甲酸乙酯的前處理過程進行優(yōu)化的力度，并且選用更好的檢測方法，研發(fā)更高級，對氨基甲酸乙酯的響應(yīng)值更高，靈敏度更高的儀器，以達到更快，更準確的提高檢測各類食品中的氨基甲酸乙酯。

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