白酒生產過程中鄰苯二甲酸酯類物質遷移規律的探討

陸步詩，李新社，徐　忠，汪小魚，馬利群(.邵陽學院生物與化學工程系，湖南邵陽4000；.湖南湘窖酒業有限公司，湖南邵陽4000)

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白酒生產過程中鄰苯二甲酸酯類物質遷移規律的探討

陸步詩1，李新社1，徐忠1，汪小魚2，馬利群2
(1.邵陽學院生物與化學工程系，湖南邵陽422000；2.湖南湘窖酒業有限公司，湖南邵陽422000)

摘要：以湖南湘窖酒業有限公司白酒生產為研究對象，采用氣質聯用法(GC-MS法)分別對白酒發酵程度、輸貯酒器材、過濾方式、貯存時間與溫度等對鄰苯二甲酸酯類(PAEs)含量影響進行探討。結果表明，隨著發酵程度的推進，DBP、DEHP的含量有逐漸增加的趨勢；輸貯酒用塑料制品對PAEs含量有一定影響；活性炭對PAEs具有一定的吸附能力，在一定的范圍內，活性炭劑量越大，對PAEs吸附力越大，但活性炭過濾次數對PAEs的去除影響并不明顯；貯存時間延長與溫度升高，PAEs含量有增加的趨勢。模擬試驗條件下，PET和BSB材質塑料制品遷移量明顯不同。因此，設備選型與生產管理是控制PAEs的兩大關鍵因子。

關鍵詞：氣相色譜-質譜法(GC-MS)；鄰苯二甲酸酯類(PAEs)；白酒；遷移

鄰苯二甲酸酯(英文名phthalic acid ester，簡稱PAEs)，是一類環境激素類污染物，可影響動物體的正常激素分泌，具有生殖和發育毒性[1-2]，主要用作塑料改性劑和增強劑等[3]。此外還普遍用于驅蟲劑、殺蟲劑的載體，以及化妝品、合成橡膠、潤滑油、箔片、印刷用油墨的添加劑等[4]。常用的PAEs有鄰苯二甲酸二甲基酯(DMP)、鄰苯二甲酸二乙基酯(DEP)、鄰苯二甲酸二丙基酯(DPP)、鄰苯二甲酸二丁基酯(DBP)、鄰苯二甲酸二異丁基酯(DIBP)、鄰苯二甲酸丁基苯甲基酯(BBP)、鄰苯二甲酸二己基酯(DHXP)、鄰苯二甲酸二辛基酯(DOP)、鄰苯二甲酸(2-乙基己基)酯(DEHP)、鄰苯二甲酸二異壬酯(DINP)、鄰苯二甲酸二異癸酯(DIDP)[5]。白酒中較常檢出的PAEs主要有DBP、DEHP及DINP等，而DINP對人體危害性最大,在白酒中不允許有檢出[6]。由于鄰苯二甲酸酯與聚合物單體以非化學共價鍵連接,極易從塑料制品中釋放，且性質穩定不易降解，可導致大氣、水體、土壤、食物等[7-9]生態環境的嚴重污染,直接影響到人類安全。因此,控制鄰苯二甲酸酯類化合物的危害,越來越受到人們的高度重視。

白酒生產過程中有許多環節需接觸到塑料制品，其中的PAEs在一定條件下會遷移到白酒中，從而對人體健康構成一定威脅[10]。本法采用水浴氮吹正己烷萃取的前處理法，通過氣相色譜質譜聯用法(GC-MS)測定白酒生產、貯存、運輸等過程中鄰苯二甲酸酯類物質含量，探索白酒生產過程中PAEs控制的工藝關鍵點與設備選型。

1　材料與方法

1.1材料、試劑及儀器

白酒樣：湖南湘窖酒業有限公司。

儀器設備：氣相色譜-質譜聯用儀，GC7890/5975MS型，美國安捷倫公司；高速離心機，CT14D型，上海天美科學儀器有限公司；氮吹儀，OA-SYSX型，北京同泰聯科技發展有限公司；旋轉蒸發器，RE-52AA型，上海瑞茲儀器公司；分析天平，BS210S型，精度0.1mg，東莞創新精密儀器有限公司；渦旋混勻器，SK-1型，金壇市友聯儀器研究所；循環水式真空泵，SHZ-D(Ⅲ)型，上海楚栢實驗室設備有限公司；超聲波清洗儀，SB-25-12DT型，賽飛(中國)有限公司；超純水系統，Milli-Q型，廣州譜峰科學儀器有限公司；移液器，BIOHIT Proline Plus型，10～100 μL，上海巴玖實業有限公司。

試劑：正己烷、乙酸乙酯、丙酮，均為色譜純，美國TEDIA公司；鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)、鄰苯二甲酸二甲酯(DMP)、鄰苯二甲酸二乙酯(DEP)、鄰苯二甲酸-n-丙酯(DPP)、鄰苯二甲酸( 2-甲氧基)乙酯(DMEP)、鄰苯二甲酸二異丁酯(DIBP)、鄰苯二甲酸二己酯(DHXP)、鄰苯二甲酸2-乙基己酯(DEHP)、鄰苯二甲酸酯二異壬酯(DINP)等純度不低于95.0％，德國Dr.Ehrenstorfer GmbH公司。

標準溶液配制：分別精確稱取DBP、DIBP、DHXP、DEP、DMP、DMEP、DPP、DEHP、DINP標準樣品100mg 于100 mL容量瓶中，用正己烷定容成1000mg/L的標準儲備液，將標準儲備液用正己烷逐級稀釋至濃度為0.5 μg/mL、1.0 μg/mL、2.0 μg/mL、4.0 μg/mL、5.0 μg/mL、10.0 μg/mL的系列標準溶液，于4℃冰箱中保存待用。

1.2實驗方法

前處理方法：水浴氮吹后萃取溶劑提取。稱取5.0 g左右白酒樣品于10 mL具塞玻璃試管中，于38℃水浴中氮吹30 min至酒精揮發干。再加2 mL混合提取溶劑正己烷∶乙酸乙酯=4∶1提取，渦旋2 min，置于離心機中離心5 min，轉速設為3000 r/min，靜置分層，取上清液，待GC-MS分析。

儀器分析條件：采用Agilent 19091S-433色譜柱；進樣口溫度，250℃；升溫程序，初始柱溫60℃，保持1 min，以20℃/min升溫至220℃，保持1min，再以5℃/min升溫至280℃，保持4 min；載氣，氦氣(純度≥99.999％)，流速1 mL/min；進樣方式，不分流進樣；FID檢測器溫度，300℃；進樣量，1 μL。質譜條件：色譜與質譜接口溫度280℃；電離方式：電子轟擊源(EI)；監測方式：選擇離子掃描模式( SIM)。電離能量：70 eV；溶劑延遲：7 min。

2　結果與分析

2.1發酵過程對白酒PAEs的影響

分別從釀酒二車間選取1號、2號、3號窖池，發酵程度分別為新型、中型和老型對應生產的白酒，共9個酒樣。考察窖池中谷物發酵程度對白酒塑化劑含量的影響。取5 mL酒樣液，按上述前處理方式，采用GC-MS分析法，對樣品中的DBP、DEHP、DINP進行測定，儀器參數參照1.2中儀器條件。結果見表1。

由表1可知，各白酒酒樣中，均有DBP、DEHP、DINP檢出，其中DINP檢出含量最低。從不同發酵程度酒樣中PAEs檢出情況看，3個窖池均隨發酵程度的增加逐漸升高(DINP含量由新型、中型未檢出)。原因可能是隨著窖池發酵的進行，酒精的產生及酸類等物質逐漸積累，覆蓋窖泥的塑料膜、殘留在老糟中的塑料物及塑料水管帶入的少量PAEs，可能在一定條件下發生微量的PAEs遷移。

2.2設備材料對PAEs的影響

選取3條不同輸酒用BSB塑料管,分別截取管道后段，即塑料管1號(包裝車間段)、塑料管2號(釀酒車間泵入地下酒庫段)、塑料管3號(地下酒庫泵入麻壇酒庫段)。處理方法：稱取一定量的塑料管小塊，盡量剪碎，置于60％vol乙醇溶液中超聲萃取30 min，浸泡24 h后加入2 mL正己烷萃取進樣，對塑料管PAEs含量進行分析，結果見圖1～圖3及表2。

由圖1～圖3及表2可知，3種供試塑料管均有PAEs檢出。相比較，塑料管3(地下酒庫泵入麻壇酒庫段) PAEs組分檢出種類多，表明該段發生PAEs遷移的可能性較大，但其含量甚微，均遠低于安全標準。

2.3白酒過濾方式對PAEs的影響

2.3.1過濾次數對白酒PAEs的影響

表1　發酵程度對白酒PAEs含量的影響　(mg/L)

選取白酒中檢出率較高的DBP、DEHP及DINP為檢測對象,以活性炭作過濾介質，考察過濾次數對白酒中PAEs含量及呈香物質的影響。采用60％vol開口笑原漿酒第2批為試驗對象，分別用活性炭進行0次、1次、2次、3次過濾后，檢測其中DBP、DEHP、DINP以及乙酸乙酯(EAC)含量，結果見圖4～圖7及表3。

圖1　塑料管1號的SCAN色譜圖

圖2　塑料管2號的SCAN色譜圖

圖3　塑料管3號的SCAN色譜圖

表2　不同塑料管道的PAEs殘留量

由圖4～圖7及表3可知，隨著活性炭過濾次數的增加，樣品酒中DINP、DEHP、DBP含量降低趨勢并不明顯，而呈香物質乙酸乙酯(EAC)含量依次下降。由于EAC是濃香型白酒的主要呈香物質，過多被活性炭吸附會使白酒質量下降。因此，實際生產中，要依據實際條件，盡量控制過濾次數，使雜質去除程度與香味成分損失程度達到動態平衡。

圖4　未經過濾60％vol開口笑原漿酒色譜圖

圖5　1次過濾60％vol開口笑原漿酒色譜圖

圖6　2次過濾60％vol開口笑原漿酒色譜圖

圖7　3次過濾60％vol開口笑原漿酒色譜圖

2.3.2活性炭劑量對白酒PAEs的影響

選取湘窖珍藏1#為試驗對象，利用添加量分別為0.5‰、1.0‰、1.5‰的活性炭對白酒進行過濾，通過檢測過濾后白酒中DBP、DEHP以及DINP含量與空白樣為對照，結果見表4。

表3　過濾次數對白酒PAEs含量及EAC的影響

表4　活性炭用量對白酒PAEs的影響

由表4可知，隨著白酒中活性炭用量的增加，白酒中的DBP和DEHP含量逐漸降低，表明活性炭用量越大，對PAEs的吸附量越高。但用量過大，會大量吸附呈香物質，因此，實際生產中，要綜合考慮PAEs殘留量及酒中呈香成分流失的程度，選擇恰當的活性炭用量。

2.4貯存時間對PAEs的影響

選擇不同年份的同一酒精度白酒酒樣，分別為40.3％vol臨水六年壇、40.3％vol臨水十年壇、40.3％vol臨水十二年壇，檢測年份對白酒中PAEs含量的影響。同時選取湘窖100％足年年份酒進行復檢，結果見表5、表6。

表5　同年份酒中PAEs的含量　(mg/L)

表6　貯存時間對白酒中PAEs的影響

由表5、表6可知，年份酒樣品中DMP、DIBP、DBP共3種成分含量隨著貯存年份的延長有微略增加，而DMEP、DPP的含量變化尤小，表明貯存時間對PAEs的影響不大。

2.5貯存溫度對PAEs的影響

通過模擬塑料制品與白酒的接觸環境，考察貯存溫度對白酒PAEs遷移量的影響。結合參考文獻可知，DBP 在PET和BSB材質中的含量較高，對溫度引起含量變化的靈敏度高[11]，故以檢測DBP的遷移量為研究對象。將2種不同組成成分的塑料制品(A，通PET塑料瓶；B，酒廠泵酒用的BSB塑料管)分別在10℃、20℃、30℃、40℃溫度下與白酒接觸，每隔一定時間檢測酒樣中DBP的含量，并換算成塑料制品的單位遷移量(μg/dm2)，結果見圖8和圖9。

圖8　普通水瓶(PET)中DBP向酒中遷移規律圖

圖9　泵酒用管道(BSB)中DBP向酒中遷移規律圖

由圖8及圖9可知，在相同貯存時間條件下，隨著溫度的升高，其遷移量有升高的趨勢。2種材質塑料制品在40℃下60 d左右DBP發生最大遷移。但BSB材質塑料管相較于PET材質塑料管在相同條件下總體遷移量要小，表明合適的器皿材料與較低溫度是白酒貯存過程中需要考慮的因素之一。

3　結論

通過對白酒生產全過程影響PAEs含量主要因子研究表明：

(1)隨著發酵程度的增加，白酒中DBP、DEHP含量有微弱的升高趨勢。

(2)白酒轉移與貯存環節從塑料管道、器皿存在PAEs遷移風險。

(3)活性炭對PAEs具有一定的吸附能力。在一定的范圍內，活性炭用量越大，對PAEs吸附力越大，而過濾次數影響相對較小。

(4)貯存溫度升高對PAEs有微弱升高的趨勢，而貯存時間影響甚微；不同塑料材料的影響則較為明顯。

(5)白酒生產中塑料制品是PAEs含量的主要因素，因此，白酒生產控制塑化劑的關鍵措施有：一是設備選型，即選用非塑制品或無PAEs遷移的安全塑料制品；二

是生產管理，即通過規范操作，防范和消除生產環節中可能帶入PAEs的一切隱患。

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The Migration Law of PAEs in Baijiu Production

LU Bushi1,LI Xinshe1,XU Zhong1,WANG Xiaoyu2and MALiqun2
(1.Department of Biology and Chemistry Engineering,Shaoyang University,Shaoyang,Hu′nan 422000;2.Hu′nan Xiangjiao Distillery Co.Ltd.,Shaoyang,Hu′nan 422000,China)

Abstract:The effects of liquor fermenting degree,liquor transportation &storage apparatus,liquor filtration modes,and liquor storage time &temperature on PAEs content were investigated by GC-MS (liquor produced in Xiangjiao Distillery Co.Ltd.as the research object).The results showed that,with the increase of liquor fermenting degree,DBP and DEHP content increased gradually;plastic transportation &storage products had certain influence on PAEs content;active carbon could absorb some PAEs,and higher dosage of active carbon within certain range had higher absorption capacity of PAEs,however,the filtration times of active carbon had no significant effects on the removal of PAEs;the extension of liquor storage time and temperature rise might increase PAEs content.Under simulation test conditions,there was significant difference in PAEs migration amount between PET and BSB plastic materials.Accordingly,proper selection of apparatus and production management were the two key factors for the control of PAEs.

Key words:GC-MS;phthalic acid ester (PAEs);Baijiu;migration

作者簡介：陸步詩（1964-），男，湖南新化人，教授，主要從事現代發酵技術應用研究，E-mail：xindalut@163.com。

收稿日期：2015-09-10；修回日期：2015-10-27

基金項目：湖南省科技廳科技計劃項目（2013FJ6092）。

中圖分類號：TS262.3；TS261.7；O657.63

文獻標識碼：A

文章編號：1001-9286（2016）02-0027-05

DOI：10.13746/j.njkj.2015371

優先數字出版時間：2015-12-01；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20151201.1321.006.html。