食品接觸用紙中丙烯酰胺含量的測定

文/上海市質量監督檢驗技術研究院 趙鐳，李文慧，孫多志

引言

隨著近些年人們環保意識的提升，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稱，由于其結構中含有酰胺基，容易形成氫鍵，具有良好的水溶性和很高的化學活性，是造紙工業中運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，具有神經毒性及致癌性，國際癌癥研究機構(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，但是其生產原料丙烯酰胺可能殘留，會導致紙制品被污染，引起安全風險。

GB 9685-2016[3]中規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。目前關于丙烯酰胺的檢測標準及文獻很多，涉及產品類型主要是食品，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有一定局限性；液相色譜質譜法的設備相對昂貴，但是其選擇性好，靈敏度高，更加準確可靠。綜合比較了上述方法，本研究采用液相色譜質譜法對食品包裝用紙中丙烯酰胺含量進行分析。

一、材料與方法

（一）儀器與試劑

設備：LC-MS/MS 6460液相色譜串聯質譜儀（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（美國密理博公司）。

標準品：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），實驗室用超純水。

（二）試驗方法

1.標準溶液配制

稱取0.05 g 丙烯酰胺標準品于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標準溶液。4 ℃下避光保存。

準確移取1000 mg/L標準儲備液0.1 mL于100 mL容量瓶中，甲醇溶解，搖勻，定容，得到1.0 mg/L標準中間溶液。

2.色譜及質譜條件

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 ℃；進樣量：3 μL。

質譜條件：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，毛細管電壓4000 V，MRM質譜參數見表1，圖譜如圖1所示。

表1 MRM質譜參數

圖1 丙烯酰胺MRM和豐度比標準圖譜

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。準確稱取1.0 g（精確到0.01 mg）樣品至50 mL比色管中，準確加入50 mL 水，水浴常溫超聲15 min，用0.45 μm 水相濾膜過濾后上機測試。

二、結果與討論

（一）前處理條件的選擇

試驗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行分離。試驗中分別使用Xbrige C18，Atlantis T3，EC C18色譜柱進行嘗試，丙烯酰胺具有響應，考慮到本次試驗流動相水相比例很大，故本次試驗選擇適用于100%水相的T3色譜柱，以提高色譜柱使用壽命以及試驗的穩健性和靈敏性。

（三）流動相的選擇

根據丙烯酰胺保留性，可使用全水相作為流動相，但為了盡可能保護色譜柱，流動相需要配置一定比例有機相。流動相加入一定比例的酸，可以促進離子化，增加響應。實驗比較了甲醇/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行測試，結果發現甲醇/水作為流動相時候，丙烯酰胺的響應值較低，而0.1%甲酸甲醇/0.1%甲酸水作為流動相的響應最好，故本次選擇0.1%甲酸甲醇/0.1%甲酸水作為測試流動相進行測試。

（四）標準曲線及檢出限

1.標準工作溶液的配制

用甲醇將標準中間溶液（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.標準工作溶液的線性參數、檢出限及定量限

以丙烯酰胺質量濃度為橫坐標，對應峰面積為縱坐標繪制標準曲線，得到線性范圍。線性回歸方程、相關系數、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、檢出限及定量限

從表2中可以看出，丙烯酰胺的標準曲線方程擬合程度較高，且能達到很低的檢出限。

（五）方法的準確度、精密度和回收率

市場上購買到一種炸雞紙盒，經檢測含有丙烯酰胺，故作為陽性樣品進行方法的重復性驗證。結果見表3。

表3 重復性測試結果

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準溶液，每個濃度制備3份，按照試驗方法進行測定，回收率和相對標準偏差結果見表4。

表4 回收率結果

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

（六）樣品測試結果

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

結論

本文建立了高效液相色譜質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，重現性好。適合企業自查、國家風險評估，為保護消費者身體健康和食品安全，促進對外貿易發展提供技術保障。