食品接觸用紙中丙烯酰胺含量的測定

文/上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院 趙鐳，李文慧，孫多志

引言

隨著近些年人們環(huán)保意識的提升，國家及地方不斷提出的各種“限塑令”，食品包裝材料的使用主角從原來的塑料正在逐步向紙制品轉(zhuǎn)變，比如蛋糕托，面包袋，炸雞袋等。聚丙烯酰胺是丙烯酰胺均聚物或與其他單體共聚而得的聚合物的統(tǒng)稱，由于其結(jié)構(gòu)中含有酰胺基，容易形成氫鍵，具有良好的水溶性和很高的化學(xué)活性，是造紙工業(yè)中運(yùn)用最早且最廣泛的助劑之一。丙烯酰胺是一種無色無味的水溶性分子，具有神經(jīng)毒性及致癌性，國際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)將丙烯酰胺列為二類致癌物，即“人類可能致癌物”[1-2]。聚丙烯酰胺本身沒有毒性，但是其生產(chǎn)原料丙烯酰胺可能殘留，會導(dǎo)致紙制品被污染，引起安全風(fēng)險。

GB 9685-2016[3]中規(guī)定食品接觸用紙和紙板材料及制品中丙烯酰胺的遷移量為不得檢出，檢出限（DL）為 0.01 mg/kg。目前關(guān)于丙烯酰胺的檢測標(biāo)準(zhǔn)及文獻(xiàn)很多，涉及產(chǎn)品類型主要是食品，食品包裝，化妝品，玩具，紡織品等。主要檢測方法是溴化法[4]，氣相色譜法[4-5]，液相色譜法[6-9]，液相色譜質(zhì)譜法[9-12]等。溴化法成本低，一般用于高含量的成分分析，具有局限性；氣相色譜法需要衍生化，過程繁瑣；液相色譜法前處理簡單，應(yīng)用廣泛，但是容易受到干擾，對于低痕量濃度的丙烯酰胺響應(yīng)有一定局限性；液相色譜質(zhì)譜法的設(shè)備相對昂貴，但是其選擇性好，靈敏度高，更加準(zhǔn)確可靠。綜合比較了上述方法，本研究采用液相色譜質(zhì)譜法對食品包裝用紙中丙烯酰胺含量進(jìn)行分析。

一、材料與方法

（一）儀器與試劑

設(shè)備：LC-MS/MS 6460液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜儀（美國安捷倫公司）；ML204電子天平（瑞士梅特勒公司）；Milli-Q超純水機(jī)（美國密理博公司）。

標(biāo)準(zhǔn)品：丙烯酰胺（CAS：79-06-1，純度＞98%，Dr.E）。

試劑：甲醇（色譜純，美國Fisher公司），甲酸（HPLC，ACS），實(shí)驗(yàn)室用超純水。

（二）試驗(yàn)方法

1.標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

稱取0.05 g 丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)品于50 mL容量瓶中，適量甲醇稀釋溶解后，定容至刻度，得到1000 mg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液。4 ℃下避光保存。

準(zhǔn)確移取1000 mg/L標(biāo)準(zhǔn)儲備液0.1 mL于100 mL容量瓶中，甲醇溶解，搖勻，定容，得到1.0 mg/L標(biāo)準(zhǔn)中間溶液。

2.色譜及質(zhì)譜條件

色譜條件：色譜柱：Atlantis T3100 mm×2.1 mm×2.7 μm ；流動相：0.1%甲酸水/0.1%甲酸甲醇=90/10；流速：0.3 mL/min；柱溫：30 ℃；進(jìn)樣量：3 μL。

質(zhì)譜條件：ESI（正離子模式），氣體溫度325 ℃，流速：8 L/min，霧化器壓力：40 psi，鞘氣溫度：350℃，流速：12 L/min，毛細(xì)管電壓4000 V，MRM質(zhì)譜參數(shù)見表1，圖譜如圖1所示。

表1 MRM質(zhì)譜參數(shù)

圖1 丙烯酰胺MRM和豐度比標(biāo)準(zhǔn)圖譜

3.樣品處理方法

將樣品剪碎至5 mm×5 mm大小，混合均勻后取樣。由于丙烯酰胺具有良好的水溶性，故采用水作為提取溶劑。準(zhǔn)確稱取1.0 g（精確到0.01 mg）樣品至50 mL比色管中，準(zhǔn)確加入50 mL 水，水浴常溫超聲15 min，用0.45 μm 水相濾膜過濾后上機(jī)測試。

二、結(jié)果與討論

（一）前處理?xiàng)l件的選擇

試驗(yàn)中使用某陽性樣品考察了常溫水浴下超聲5 min、10 min、15 min、20 min、30 min五種超聲時間以及 25℃、30℃、40℃、50℃四種水浴溫度對于丙烯酰胺的提取效果的影響，由圖2和圖3可見，水浴溫度對于提取效果的影響不大，15 min后提取效果變化不大。故本次試驗(yàn)選擇水浴常溫超聲萃取15 min作為提取條件。

圖2 超聲時間對于提取效果的影響

圖3 水浴溫度對于提取效果的影響

（二）色譜柱的選擇

丙烯酰胺極性較大，在普通色譜柱上保留性弱，采用液相色譜質(zhì)譜法分析時，不能通過加入磷酸鹽緩沖液或離子對試劑等方式增加保留性，因此可以采用耐水性較好的色譜柱或具有親水作用的色譜柱進(jìn)行分離。試驗(yàn)中分別使用Xbrige C18，Atlantis T3，EC C18色譜柱進(jìn)行嘗試，丙烯酰胺具有響應(yīng)，考慮到本次試驗(yàn)流動相水相比例很大，故本次試驗(yàn)選擇適用于100%水相的T3色譜柱，以提高色譜柱使用壽命以及試驗(yàn)的穩(wěn)健性和靈敏性。

（三）流動相的選擇

根據(jù)丙烯酰胺保留性，可使用全水相作為流動相，但為了盡可能保護(hù)色譜柱，流動相需要配置一定比例有機(jī)相。流動相加入一定比例的酸，可以促進(jìn)離子化，增加響應(yīng)。實(shí)驗(yàn)比較了甲醇/水，甲醇/0.1%甲酸水以及0.1%甲酸甲醇/0.1%甲酸水作為流動相進(jìn)行測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)甲醇/水作為流動相時候，丙烯酰胺的響應(yīng)值較低，而0.1%甲酸甲醇/0.1%甲酸水作為流動相的響應(yīng)最好，故本次選擇0.1%甲酸甲醇/0.1%甲酸水作為測試流動相進(jìn)行測試。

（四）標(biāo)準(zhǔn)曲線及檢出限

1.標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的配制

用甲醇將標(biāo)準(zhǔn)中間溶液（1.0 mg/L）稀釋成0.0001 mg/L、0.0002mg/L、0.0050 mg/L、0.010 mg/L、0.020 mg/L、0.050 mg/L。

2.標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的線性參數(shù)、檢出限及定量限

以丙烯酰胺質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，對應(yīng)峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到線性范圍。線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限及定量限見表2。檢出限以3倍信噪比計算方法檢出限(3 S/N)，以10倍信噪比計算方法的定量限(10 S/N)。

表2 線性參數(shù)、檢出限及定量限

從表2中可以看出，丙烯酰胺的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程擬合程度較高，且能達(dá)到很低的檢出限。

（五）方法的準(zhǔn)確度、精密度和回收率

市場上購買到一種炸雞紙盒，經(jīng)檢測含有丙烯酰胺，故作為陽性樣品進(jìn)行方法的重復(fù)性驗(yàn)證。結(jié)果見表3。

表3 重復(fù)性測試結(jié)果

在陽性樣品中加入0.01 μg，0.50 μg，1.25 μg三個濃度水平混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，每個濃度制備3份，按照試驗(yàn)方法進(jìn)行測定，回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差結(jié)果見表4。

表4 回收率結(jié)果

丙烯酰胺回收率在96.1 %～103.3 %之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在3.6 %～6.4 %之間，說明該方法的回收率均較好。

（六）樣品測試結(jié)果

市場隨機(jī)收集了12種食品接觸用紙和紙制品進(jìn)行丙烯酰胺含量的檢測，其中一個炸雞紙盒檢出0.71 mg/kg和一個薯?xiàng)l紙盒檢出0.025 mg/kg。

結(jié)論

本文建立了高效液相色譜質(zhì)譜法測定食品接觸用紙中的丙烯酰胺含量的方法。本方法測試快捷，檢測靈敏度高，重現(xiàn)性好。適合企業(yè)自查、國家風(fēng)險評估，為保護(hù)消費(fèi)者身體健康和食品安全，促進(jìn)對外貿(mào)易發(fā)展提供技術(shù)保障。