《生物基可降解餐具中15种芳香胺迁移研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生物基可降解餐具中15种芳香胺迁移研究（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 生物基可降解餐具中15种芳香胺迁移研究 孟恒立，胡云，姜水，潘轶凡，张维谊，刘源生物基可降解餐具中15种芳香胺迁移研究孟恒立1,2，胡云3，姜水1,2，潘轶凡1,2，张维谊4，刘源1,2（1.上海交通大学 农业与生物学院，上海 200240； 2.上海食品安全工程技术研究中心，上海 200240； 3.扬州市食品药品检验检测中心，江苏 扬州 225000； 4.上海市农产品质量安全中心，上海 200335）研究可生物降解餐具中15种初级芳香胺（Primary aromatic amines，PAAs）的迁移行为。制备4种不同的食品模拟液用于迁移实验，基于超高效液相色谱串联质谱（UPLC-MS
2、/MS）技术进行定性定量分析，检测PAAs从可生物降解餐具到不同食品基质中的迁移量。UPLC-MS/MS的总运行时间为12 min，15种PAAs可以在7 min内分离。不同PAAs的检出限和定量限分别为0.23.0 g/kg和0.59.9 g/kg范围内，符合标准要求（10 g/kg）。除1,5二氨基萘和2,4二甲基苯胺外，从可生物降解餐具迁移到不同食物基质的大多数PAAs的迁移浓度均小于最大残留限值。在使用过程中，可生物降解餐具内部的PAAs会迁移到食品基质中，对消费者的健康存在潜在危害。采用所建立的方法对可生物降解餐具中的PAAs迁移量进行检测，为降低食品安全风险提供技术支撑。芳香胺；可
3、生物降解餐具；食品基质；迁移；超高效液相色谱串联质谱近年来，随着生活节奏的加快，食品配送行业迅速崛起，新型冠状病毒（COVID19）疫情也使得餐厅堂食概率变得更低1，越来越多的消费者养成了外卖或打包的饮食习惯。食品接触材料作为容器、包装或者餐具会与食品发生接触2，以前市场上大多使用不可降解或可降解率低的一次性塑料餐具，通常在使用后采用填埋和焚烧等方式处理3。近年来，针对环保型一次性可降解餐具的研究逐渐增多4。由农副产品制成的可生物降解餐具成本低且可生物降解，受到越来越多的关注5-6。在众多有机化合物中，淀粉含量仅次于纤维素含量，它在自然界中的含量位居第二，广泛存在于大麦、小麦、马铃薯、玉米等植
4、物中。通常将淀粉作为一种食品接触材料，用于可生物降解餐具的生产7。在食品接触材料加工过程中，通常会添加一些工业添加剂（如黏合剂、增塑剂和着色剂等），以控制最终材料的性能，达到满足实际需要的目的8。由于添加剂中可能含有某些成分，如光引发剂、芳香胺（PAAs）、苯胺（ANL）、间苯二胺（m-PDA）和 2,6二氨基甲苯（2,6-TDA）等，因此可能会危害人体健康9。虽然可生物降解餐具用天然材料加工而成，但加工过程中的印刷、涂层、层压和整理等操作仍可能形成芳香胺，这主要是因聚氨酯黏合剂固化不完全，产生了芳香族异氰酸酯残留物8。加工不当或在恶劣条件下使用的多层包装材料可能导致PAAs迁移到食品基质中，
5、从而对消费者的健康产生危害10。根据世界卫生组织国际癌症研究机构（IARC）发布的信息，许多PAAs被列为人类致癌物，包括1级（对人类致癌）、2A级（对人类很可能致癌）、2B级（对人类可能致癌）和3级（对人类致癌性无法分类）11-12。考虑到PAAs存在影响人类健康的风险，许多国家或组织都制定了相关标准来规范食品接触材料的应用。中国国家食品安全标准（GB 96852016）13和欧盟委员会法规（No. 10/2011）14都对芳香胺的迁移提出了具体要求，其中，欧盟的标准是从食品接触材料中迁移到食品或食品模拟物中的PAAs应不超过0.01 mg/kg。近年来，一些地区对PAAs的要求越来越严格。
6、根据欧盟委员会第1245/2020号法规要求，在检出限为0.002 mg/kg条件下，单独一种PAAs在食品或食品模拟物中不得被检出15。PAAs的鉴别和检测往往受到检测方法和仪器精度的影响，为了满足日益严格的监管要求，应开展更多测定迁移到食品基质中的PAAs的研究。液相色谱串联质谱法（LC-MS/MS）是定性和定量分析食品基质中PAAs最常用的技术16-18。LC-MS/MS具有良好的分离性能和较高的灵敏度，可以同时分析复合基质中的多种PAAs11, 19。一般来说，在使用液相色谱的PAAs分析方法时，通常使用反相（RP）柱，柱子尺寸在50150 mm之间，颗粒大小为1.75 m9, 11,
7、 17-22。由于超高效液相色谱（UPLC）的柱子颗粒尺寸更小（ 2.1 m），分辨率更高，因此在分析PAAs时更受欢迎。关于芳香胺迁移的研究大多只选择1种模拟食品基质，如水模拟物或者酸性水模拟物11, 20-22。考虑到食品接触材料在食品行业实际应用时，通常会与水相、油相、含醇水和含酸水等多种食品基质接触。文中的研究目的是建立一种基于超高效液相色谱串联质谱（UPLC-MS/MS）的检测食品基质中PAAs的方法，研究不同PAAs从玉米淀粉制成的一次性可降解餐具向不同食品基质的迁移行为。1 实验1.1 试剂主要试剂：1,3二氨基苯（99%）、2,4二甲基苯胺（98%）、4氯苯胺（98%）、-to
8、lidine（98%）、间氯苯胺（99%）、4氨基联苯（98%）、3,4二氯苯胺（98%）、2氨基联苯（98%）、3,5二氯苯胺（98%）、氨水（25%），以上试剂购自上海迈瑞尔化学技术有限公司；2,6二氨基甲苯（98%）、对甲苯胺（99.7%）、甲醇（色谱级）、正己烷（色谱级），以上试剂购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；1,5二氨基萘（98%）、2甲氧基5三氟甲基苯胺（98%）、4,4硫代苯胺（98%），以上芳香胺试剂购自上海毕得医药科技有限公司；2氨基4硝基甲苯标准品（98%），购自上海贤鼎生物科技有限公司；乙醇（98%），购自上海凌峰化学试剂有限公司。上述用于LC分析的试剂均为色谱纯级
9、。15种PAAs试剂的化合物名称、简称、分子式、分子量和结构式等信息列于表1。表1 芳香胺样品信息Tab.1 Information of primary aromatic amine samples注：致癌等级来自世界卫生组织国际癌症研究机构（IARC）；“/”表示未被IARC列入致癌物。1.2 仪器与设备主要仪器与设备：二维超高效液相色谱三重四极杆质谱联用仪（ACQUITY UPLC Hclass/Xevo TQXS），美国Waters公司；NW10VF净水系统，成都浩康科技有限公司。1.3 方法1.3.1 溶液配制在此研究中，所有PAAs标准储备溶液均为750 mg/L的甲醇溶液，然后将
10、这些储备溶液稀释成一系列标准溶液。分别取0.5、1.0、2.5、5.0、10.0 mL储备溶液用甲醇稀释至25 mL，所制备的标准溶液的质量浓度分别为15、30、75、150 、300 mg/L。随后将这系列标准溶液稀释成质量浓度分别为0.10、0.20、0.50、1.00、2.00、15.00、30.00、75.00、150.00、300.00 g/L的工作溶液。1.3.2 样品制备在此研究中，使用4种食品模拟液来模拟不同的食物类型，即水、含酒精的水、含酸的水和油。食品模拟液分别记为A（蒸馏水）、B（体积分数10%的酒精/水，）、C（体积分数3%的乙酸/水）和D（橄榄油，购自当地超市）。将以
11、玉米淀粉制成的可生物降解餐具切成矩形块（1.5 cm4 cm），然后浸入不同的模拟食品溶液（20 mL）中保持2 h，以模拟实际使用条件，最后将浸泡后的A和B模拟溶液通过0.22 m滤膜（聚四氟乙烯针头过滤器）过滤，并将1 mL过滤后的溶液放入进样瓶中进行分析。取1 mL浸泡后的模拟液C用氨水将其pH值调至7，然后用水将溶液的体积调至2 mL，用于UPLCMS/MS 分析。油模拟食品溶液的处理步骤：将5 mL溶液D放入分液漏斗中，然后加入5 mL正己烷；振荡10 min后静置，得到萃取液；将萃取液通过0.22 m滤膜，然后将1 mL过滤后的溶液放入进样瓶中进行分析。将样品重复处理5次。除非另有
12、说明，所有步骤均在室温（25 1 ）下进行。1.3.3 仪器分析采用UPLC-MS/MS实现对PAAs的定性和定量分析。LC条件：使用BEH Phenyl色谱柱（2.1 mm 100 mm，1.7 m）分离PAAs，柱温为40 ，进样量为1 L，流速为0.30 mL/min。流动相分别为含有0.07%（体积分数）甲酸的甲醇溶液（流动相A）和水（流动相 B）。梯度洗脱程序：01.0 min，流动相A 99%；1.03.0 min，流动相A从99%降至70%；3.07.0 min，流动相A从99%降至0%；7.09.5 min，流动相A 0%；9.59.6 min，流动相A从0%提高到99%；9.
13、612.0 min，流动相A 99%。总运行时间为12 min。MS条件：正电喷雾离子源（ESI+），离子源温度为150 ；毛细管电压为0.5和0.6 kV；脱溶剂的温度为500 ，脱溶剂的气体流量为1 000 L/h；锥孔电压为20 V，锥孔气体流量为150 L/h；碰撞气体流量为0.12 mL/min；采用多反应离子监测模式（MRM）。 PAAs的保留时间、特征离子、碰撞能量、锥孔电压、离子选择通道等见表2。表2 不同芳香胺的仪器分析参数Tab.2 Instrumental analysis parameters of different PAAs注：“*”表示用于定性定量分析的特征离子。
14、1.4 芳香胺迁移量计算PAAs的定量分析采用外标法。分别以PAAs的浓度和峰面积作为自变量和因变量，得到PAAs的标准曲线。拟合方程见式（1）。式中：为色谱图中每种 PAAs的峰面积；为每种PAAs的质量浓度，g/L；、分别为线性方程的斜率和截距。不同食品模拟物溶液中PAAs的浓度按式（2）计算。式中：为模拟溶液中PAAs的质量浓度，g/L；为色谱图中每个PAAs 的峰面积；、分别为线性方程的斜率和截距。每种PAAs的迁移量按式（3）计算。式中：为PAAs的迁移量，g/kg；为不同单位的换算系数，这里取=6 dm2/kg；为稀释倍数；为模拟溶液中PAAs的质量浓度，g/L；为所用模拟液的体积
15、，mL；为使用餐具的表面积，dm2。这里将受试餐具完全浸入模拟溶液中，以双面计算表面积。采用SPSS v18.0软件进行ANOVA和主成分分析（PCA）。2 结果与分析2.1 仪器分析条件优化该方法旨在同时检测15种PAAs，在食品接触材料中通常可以检测到多种PAAs9, 17。此外，不同样品中PAAs的浓度各不相同，需要普适性更高的检测方法23。优化色谱条件的重要目的是增加不同化合物之间的保留时间间隔，以鉴定不同的PAAs。作为重要的极性有机溶剂，甲醇和乙腈通常被用作反相液相色谱的流动相21, 24-25。乙腈的洗脱效率强于甲醇，导致不同PAAs之间的保留时间间隔相对较小。由此，这里使用甲醇代替乙腈作为流动相来分离PAAs。此外，由于含有甲酸的水溶液不能很好地分离不同的PAAs，所以这里使用甲酸的甲醇溶液作为流动相。根据色谱柱的特点，以含有体积分数0.07%甲酸的甲醇溶液为有机流动相（流动相A），以水为流动相B。15种不同 PAAs标准品的UPLCMS/MS色谱图如图1所示。图1 15种PAAs标准品的色谱图2.2 检测方法性能评估通过外标法验证了所用检测方法的性能。检测方法的检测限（LOD）和定量限（LOQ）分别根据信噪比3和10确定。列出了从可生物降解餐具迁移到食品模拟物中的PAAs的线性范围、
