PA/CPP蒸煮袋中初級芳香胺遷移量的測定及其影響因素

官鈴淇，蔡翔宇，陳 璐，張勤軍，余穩穩，呂春秋，吳玉杰 ，4，胡長鷹 *

（1．暨南大學 食品科學與工程系，廣東 廣州 510632；2．南寧海關技術中心，廣西 南寧 530021；3．暨南大學 包裝工程學院，廣東省普通高校產品包裝與物流重點實驗室，廣東 珠海 519070；4．中國檢驗檢疫科學研究院，北京 100176）

初級芳香胺（PAAs）被定義為具有連接到芳香環上的伯胺（—NH2）的化學物質。在復合包裝材料使用甲苯二異氰酸酯（Toluene diisocyanate，TDI）和二苯甲烷二異氰酸酯（Diphenyl methane diisocyanate，MDI）作為粘合劑固化劑的過程中，極有可能產生并釋放出PAAs物質[1]，而這些最常被檢出的如2，4-二氨基甲苯（2，4-Diaminotoluene，2，4-TDA）、2，6-二氨基甲苯（2，6-Diaminotoluene，2，6-TDA）和4，4'-二氨基二苯甲烷（4，4'-Diaminodiphenylmethane，4，4'-MDA）等PAAs，已被WHO/IARC歸類為“可疑人類致癌物”，若遷移至食品中，可能引起食品安全隱患[2－4]。歐盟食品接觸材料法規（EU）No 10/2011[5]明確規定，所有塑料食品接觸材料不可釋放出芳香族伯胺類物質，檢出限即遷移限量（Specific migration limit（total amount），SML（T））為0．01 mg/kg，此限量適用于釋放的PAAs總量。2020年9月歐盟對（EU）No 10/2011進行了修訂，對毒性較大的單個PAAs，其特定遷移量（SML）的檢出限降至0．002 mg/kg[6]。2021年2月22日，我國發布的GB 31604．52－2021食品安全國家標準《食品接觸材料及制品芳香族伯胺遷移量的測定》將單個PAAs檢出限降至1μg/kg[7]，而目前正在制定的《食品安全國家標準食品接觸用復合材料及制品（征求意見稿）》均要求PAAs的SML（T）為不得檢出（檢出限為0．01 mg/kg）[8]。

PA/CPP蒸煮袋是復合食品包裝中比較常見的一種耐熱型包裝[9]。當對蒸煮袋包裝食品進行加熱時，材料中粘合劑層的異氰酸酯單體可能遷移至表面，并與食品中的水分子反應生成PAAs，最終導致食品安全問題[10－13]。因此，本文檢測了市場上30種PA/CPP蒸煮袋中3種PAAs的遷移量，并研究了加熱溫度、加熱時間以及儲運過程對PAA遷移的影響。

1 實驗部分

1.1 材料與試劑

30種PA/CPP蒸煮袋為市售或企業，為排除油墨中可能存在PAAs對實驗造成影響，所有包裝袋未經印刷。

2，4-TDA、2，6-TDA、4，4'-MDA標準品（純度均大于99%，德國Dr．Ehrenstorfer公司）；甲醇、乙酸（色譜純，Tedia公司）；甲酸（分析純，上海安譜科技有限公司）。

1.2 儀器與設備

DGU－20A高效液相色譜儀（日本島津公司）；QTRAP5500三重四極桿質譜儀（美國AB Sciex公司）；Vortex－Genie2渦旋振蕩器（美國Scientific industries公司）；真空封口機（奧德居公司）；XS204分析天平（瑞士Mettler Toledo公司）；恒溫水浴鍋（上海博迅醫療生物儀器股份有限公司）；Milli-Q 7010超純水機（德國默克公司）；ZQZY－BS8振蕩培養箱（上海知楚儀器有限公司）；DHG－9240Y電熱恒溫鼓風干燥箱（上海精宏實驗設備有限公司）；針式過濾器（孔徑0．22μm，上海安譜科技有限公司）。

1.3 標準溶液配制

標準儲配溶液（1 000 mg/L）：準確稱取2，4-TDA、2，6-TDA和4，4'-MDA標準品各0．01 g分別置于3個10 mL容量瓶中，用甲醇稀釋并定容后，用渦旋振蕩器充分混勻30 s，得質量濃度為1 000 mg/L的標準儲備液，于4℃冰箱中避光密封保存。

在儀征等地引進示范了畜禽糞便智能化處理設施，從示范情況看，該設備具有自動化程度高、適應范圍廣、處理能力強、處理過程無污染等優點，可加快推廣應用。在秸稈利用上，江蘇錦禾高新科技股份有限公司自主研究開發了秸稈塑料生產技術，引進應用了秸稈生物造紙、秸稈生產包裝材料等附加值較高的技術，進一步豐富和拓展了全市的農業廢棄物利用途徑。

標準中間溶液（10 mg/L）：分別吸取100μL 2，4-TDA、2，6-TDA和4，4'-MDA標準儲備液于10 mL容量瓶中，用甲醇稀釋并定容后，用渦旋振蕩器充分混勻30 s，得質量濃度為10 mg/L的混合標準中間液，于4℃冰箱避光密封保存。

彈性支撐塊軌道結構，由彈性支撐塊、道床板、混凝土底座以及相關扣件組成，具有雙層彈性橡膠墊板，可以根據設計要求，對不同墊板的剛度進行調整和匹配，保證軌道在不同方向的彈性變形和剛度要求，因此可以有效的減振車輛振動對周圍環境的影響，上海、北京、廣州地鐵等線路已經廣泛應用。

1.5.2 3種PAAs遷移量檢測方法的回收率及相對標準偏差選取了經檢測不含（低于檢出限）2，4-TDA、2，6-TDA及4，4'-MDA遷移量最少的PA/CPP蒸煮袋為空白樣品，將4%乙酸分別配成0．1、0．5、1、5μg/L 4個濃度水平的2，4-TDA、2，6-TDA混標溶液以及4，4'-MDA單標溶液，分別加入對應空白樣品中。按“1．5．3”方法進行遷移實驗，每個濃度做6個平行實驗，計算加標回收率和相對標準偏差。

1.4 儀器條件

1.4.1 色譜條件色譜柱：BEH C18色譜柱（100 mm×2．1 mm×1．7μm，Waters公司）；流速：0．3 mL/min；柱溫：40℃；進樣量：5μL；流動相：A為0．1%甲酸水溶液，B為甲醇；梯度洗脫程序：0～2．0 min，90%A；2．0～3．0 min，90%～10%A；3．0～5．0 min，10%A；5．0～6．0 min，10%～90%A；6．0～8．0 min，90%A。

我國建設科技強國的戰略已經部署，提高全民科學素養進程會加快推進。科學素養不僅僅是對科研人員的基本要求，也是衡量一國國民素質的重要方面，作為系統工程研究的組織和人員必然要有更高要求和標準。

1.5.1 制袋法為模擬復合包裝袋內層與食品的實際接觸情況，并保持食品模擬液在遷移過程中的完整性，選擇制袋法進行遷移實驗。按GB/T 23296．1－2009[14]設計遷移實驗，采用袋裝實驗的表面積?體積比一般為2 dm2食品接觸面積比100 mL食品模擬物。將30種PA/CPP蒸煮袋統一裁剪成8 cm×12 cm大小的袋子，然后用無水乙醇將袋子表面擦拭干凈，取96 mL食品模擬液倒入制好的袋中，熱封機封口。有研究表明PAAs在酸性環境下容易遷出[15－17]，因此實驗根據GB 31604．1－2015[18]采用4%乙酸作為遷移用酸性食品模擬物。

表1 3種PAAs的質譜參數Table 1 MS parameters of 3 PAAs

1.5 實驗方法

1.4.2 質譜條件離子化模式：電噴霧電離正離子模式（ESI+）；離子掃描方式：多反應監測（MRM）；3種PAAs的質譜參數見表1。

標準工作溶液：準確吸取100μL混合標準中間液于10 mL容量瓶中，用4%乙酸稀釋定容后，利用渦旋振蕩器充分混勻30 s，得質量濃度100μg/L混合標準工作溶液。將100μg/L的混合標準工作溶液依次稀釋得到質量濃度為0．1、0．2、0．5、1．0、2．0、5．0、10 μg/L的混合標準工作溶液。

綜上，對蒸煮袋進行加熱過程中，加熱溫度與加熱時間均會導致樣品袋中異氰酸酯單體含量的增多，最終促進PAAs的遷移。

1.5.4 對蒸煮袋進行加熱處理 為研究溫度對樣品袋中PAAs遷移的影響，實驗將14號樣品袋分為兩組，并采用無溶劑接觸的方法對樣品袋進行加熱處理。

實驗①：將未裝食品模擬液的樣品袋放入常溫（25℃）、80、100、120℃烘箱中加熱2 h。待加熱完成后，按“1．5．1”方法制袋并裝入4%乙酸食品模擬液，再放入40℃烘箱中進行20 d的遷移實驗，在不同時間點取樣，每次量取0．5 mL遷移液至2 mL進樣瓶中，每個遷移實驗設置3個平行。

實驗②：將未裝液的樣品袋放入100℃烘箱中加熱10、20、30 min。隨后步驟與實驗①相同。

1.5.5 模擬蒸煮袋的儲運過程物品在運輸儲存過程中，往往會在高熱并振蕩的環境中儲運很長一段時間，最長約30 d左右，也很可能會遇到50℃或以上高溫。因此設計相應模擬設備，利用振蕩培養箱和烘箱，研究運輸過程中振蕩和溫度對樣品袋中PAAs遷移的影響。

六是實施技術引領方略，提高水資源的可用性。開源方面，積極發展海水淡化技術、雨水利用技術及替代性水源開發技術；再利用方面，提升污水處理技術、中水回用技術、生物技術水平；節流方面，加強節水設備研發、規范產業節水管理技術，應用節水評價技術；科技支撐體系方面，建立水沙監測與預測預報體系，完善水資源監控體系，建立水安全預警系統等。

實驗①：將樣品袋按“1．5．1”制袋并裝入4%乙酸食品模擬液，然后分別置于25℃（常溫）、40℃環境溫度下進行20 d遷移實驗，在不同的時間點取樣，每次量取0．5 mL遷移液至2 mL進樣瓶中，每個遷移實驗設置3個平行。

復合包裝袋中2，4-TDA、2，6-TDA和4，4'-MDA遷移量計算公式：M1=（C1×V×f）/m1，式中M1為包裝袋中2，4-TDA、2，6-TDA和4，4'-MDA的遷移量（μg/kg）；C1為標準曲線計算出遷移液中3種PAAs的質量濃度（μg/L）；m1為96 mL食品模擬液的質量（kg）；V為袋中食品模擬物的體積（L）；f為試樣的稀釋倍數。

1.6 PA/CPP蒸煮袋中3種PAAs的遷移量

實驗②：設置振蕩培養箱溫度為60℃，振蕩頻率為120 r/min，然后將樣品袋按“1．5．1”制袋并裝入4%食品模擬液后分為兩組，分別在振蕩培養箱和60℃烘箱中放置35 d，在不同的時間點取樣，每次量取0．5 mL遷移液至2 mL進樣瓶中，每個遷移實驗設置3個平行。

1.7 數據處理

利用AB SCIEX LC－MS/MS Mass hunter工作站進行數據分析，用Office軟件Excel和Origin 9．0對數據結果進行統計分析和作圖，Minitab 17對結果進行顯著性分析（P<0．05）。

2 結果分析

2.1 質譜條件的優化

為保護質譜儀，采用50%甲醇溶液配制質量濃度為100μg/L的2，4-TDA、2，6-TDA和4，4'-MDA的混合標準溶液，采用流動注射泵連續進樣方式，選擇ESI+/ESI－掃描模式分別對2，4-TDA、2，6-TDA和4，4'-MDA標準溶液進行全掃描，確定準分子離子峰Q1，優化錐孔電壓；然后以Q1為母離子，對其子離子進行掃描，選取豐度最大的兩個離子作為子離子，其中豐度較大的作為定量離子，豐度較小的作為定性離子，并優化碰撞能量，最終得MRM參數見表1，由混標總離子流圖（圖1）可見各物質峰形與響應值良好。

圖1 3種PAAs的總離子流圖Fig．1 TIC chromatogram of 3 PAAs

2.2 標準曲線的繪制

以3種PAAs的定量離子峰面積（y）為縱坐標，對應質量濃度（x，μg/L）為橫坐標，繪制標準曲線，外標法定量。以3倍信噪比（S/N≥3）計算檢出限（LOD），以S/N≥10計算定量下限（LOQ），結果見表2。結果顯示：3種PAAs的定量離子峰面積與其質量濃度在0．1～10μg/L范圍內呈良好的線性關系，相關系數（r2）均不低于0．999 8；LOD為0．02～0．03 μg/L，LOQ為0．05～0．1 μg/L，滿足（EU）No 10/2011中已修訂的對單個PAAs的SML檢測要求，也達到GB 31604．52－2021規定的檢出限（1μg/L）要求。

王志剛（1981-），男，內蒙古包頭人，博士，副教授，研究方向為統計學習與大數據技術，E-mail:wzgangmail@sina.com師津（1997-），女，內蒙古烏蘭察布人，碩士

表2 3種PAAs的的線性關系、檢出限與定量下限Table 2 Linear relations，LODs and LOQs of 3 PAAs

2.3 回收率與相對標準偏差

按“1．5．2”所述進行加標實驗，結果顯示，3種PAAs在4個加標水平下的回收率為69．0%～95．1%，RSD（n=6）為0．90%～7．6%，表明該方法對PA/CPP中3種PAAs的定量具有良好的準確性與精密度（見表3）。

表3 3種PAAs標準溶液的平均回收率及相對標準偏差（n=6）Table 3 Recoveries and relative standard deviations（RSDs，n=6）of 3 PAAs standard solution

2.4 遷移實驗篩查結果

對市售或廠家提供的30種PA/CPP蒸煮袋（除13、14號樣品為2020年10月15日購買外，其余均為2020年9月1日購買）進行模擬遷移條件（100℃，2 h）下向4%乙酸食品模擬液中的遷移實驗，并選出遷移量較高的樣品進行后續實驗（表4）。結果顯示，在上述遷移條件下，11種PA/CPP蒸煮袋檢出2，4-TDA和2，6-TDA，檢出率為36．6%，其中1種樣品（No．25）中單個PAAs（2，6-TDA）遷移量超過歐盟已修訂的SML（2μg/kg）；4，4'-MDA在所有樣品中均檢出，其中在17種樣品中的遷移量超過2μg/kg，高于歐盟標準，因此對PA/CPP蒸煮袋進行加熱可能存在安全風險，需重點關注。

表4 30種PA/CPP蒸煮袋中3種PAAs在4%乙酸中的遷移量Table 4 Migration of 3 kinds of PAAs in 4%acetic acid in 30 kinds of PA/CPP retort pouches

2.5 加熱處理對樣品袋的影響

蒸煮袋在使用過程中可能經歷各種高溫處理，因此選擇4，4'-MDA遷移量最高的14號樣品袋按照“1．5．4”實驗①方法考察不同加熱溫度對4，4'-MDA遷移行為的影響（圖2A）。結果顯示：經過不同加熱溫度（常溫、80、100、120℃）處理后的4種樣品袋中4，4'-MDA的遷移量均隨時間的延長而不斷增大，在20d內未達到遷移平衡狀態，最大遷移量依次為0．534、0．676、1．00、1．59μg/kg。由此可見，復合膜在經過不同加熱溫度處理后，20d內4，4'-MDA向4%乙酸食品模擬液中的遷移量存在顯著性差異（P<0．05），并且裝袋前加熱溫度越高其發生遷移速度越快，遷移量越大。Kogon等[13,19－20]研究認為：由于熱能輸入和持續的加熱過程導致粘合劑中的脲基甲酸酯鍵斷裂，異氰酸酯單體不斷重新生成。此外，隨著溫度升高，內層塑料分子鏈松弛度增加，使中間層新生成的異氰酸酯單體更易遷出到內層塑料表面。由此表明對樣品袋進行加熱后，樣品袋中異氰酸酯單體含量會不斷增加。

圖2 加熱溫度（A）及加熱時間（B）對PA/CPP蒸煮袋中4，4'-MDA遷移的影響Fig．2 Influences of heating temperature（A）and heating time（B）on migration of 4，4'-MDA in PA/CPP cooking bags

按照“1．5．4”實驗②考察不同加熱時間對樣品袋中4，4'-MDA遷移的影響（圖2B）。結果顯示：不同加熱時間（10、20、30 min）處理后的樣品袋中4，4'-MDA遷移量在20 d內均呈上升趨勢，最大遷移量分別為0．512、0．581、0．601μg/kg。由此可見，在處理溫度以及遷移時間相同的條件下，加熱時間較長的樣品中4，4'-MDA遷移量更高。結合實驗①可推斷：由于高溫高濕環境導致樣品袋中異氰酸酯單體不斷產生，處理時間的延長會導致樣品袋中異氰酸酯單體殘留量不斷增加，最終導致遷移液中PAAs含量增加。

1.5.3 篩查樣品中PAAs遷移量根據GB/T 31604．1－2015[18]中規定的遷移實驗條件，以及PA/CPP蒸煮袋的預期使用條件，在模擬遷移條件（100℃，2 h）下分別對30種PA/CPP蒸煮袋的2，4-TDA、2，6-TDA和4，4'-MDA在4%乙酸中的遷移量進行比較，并選擇PAAs遷移量較大的樣品袋進行后續研究。實驗將“1．5．1”制備的PA/CPP蒸煮袋放至100℃水浴鍋內，加熱2 h。遷移實驗完成后，待遷移液冷卻至室溫，用注射器抽取1 mL遷移液過0．22μm有機濾膜后裝入液質進樣瓶，于4℃冰箱中儲存待測，每組3個平行。

產教融合的實質是將學生的在校學習與將來工作有機聯合，體現著終身教育的特征。而終身教育是貫穿人的一生的教育，因此，產教融合也應該體現在基礎教育和高等教育中。在《國務院辦公廳關于深化產教融合的若干意見》中就提到要將工匠精神培育融入基礎教育，組織開展“大國工匠進校園”活動[4]。在高等教育領域，引導學術人才和應用人才分類培養，并探索在研究生教育層次開展產教融合的探索。

2.6 儲運過程對4，4'-MDA遷移的影響

復合食品包裝袋在包裝食品后，還可能經歷靜態儲放和動態運輸過程，因此實驗考察了溫度以及道路或海運振動對樣品袋中PAAs遷移的影響。

受國內市場資源過剩、價格體系扭曲等影響，集團公司成品油產銷矛盾日益加大，按照合理的市場價格制定生產銷售計劃已無法適應市場變化，亟待改革調整。

基于實際工程及虛擬裝置的直流輸電控制保護模型設計方法//柏傳軍,葉周,程璐璐,肖建民//(14):186

按照“1．5．5”實驗①模擬靜態儲放狀態，考察不同存儲溫度下4，4'-MDA的遷移情況（圖3A）。結果顯示，4，4'-MDA遷移量在2種存儲溫度（25、40℃）下均呈上升趨勢，且40℃存儲時的遷移速度及遷移量均明顯大于25℃，20 d時差值顯著（P<0．05），由此推斷環境溫度高會導致蒸煮袋中PAAs遷移量增加。因此已包裝食品的蒸煮袋存放時應盡量避免環境溫度過高。

按照“1．5．5”實驗②選擇60℃模擬海洋或陸地運輸極限溫度，振蕩培養箱初步模擬運輸過程，考察No．14樣品中4，4'-MDA遷移量的變化（圖3B）。結果顯示：4，4'-MDA遷移量從次日開始均不斷增長，35 d時，靜置和振蕩條件下4，4'-MDA的遷移量分別為10．97μg/kg和12．8μg/kg，且均未達到平衡狀態，有持續增長的趨勢。由此可見，同一環境溫度下，振動可以促進4，4'-MDA在酸性食品模擬液中的遷移。此外，樣品袋在60℃下遷移5 d后，4，4'-MDA的遷移量超過歐盟法規中對單個PAAs的SML（2μg/kg），表明長時間高溫運輸可能會導致PAA遷移過多而造成食品安全危害。

3.5 總之，本試驗建立的 ddPCR方法靈敏度高、重復性好，特異性強，可進行HPS低含量樣品檢測和定量檢測。為HPS的檢測、流行病學調查、質控等提供了一個切實可行的解決方案。

3 結 論

本文采用液相色譜－串聯質譜（LC－MS/MS）研究了PA/CPP蒸煮袋中3種常見PAAs的遷移量，結果表明，該方法具有操作簡單、靈敏度高等優點，滿足歐盟最新標準中對于單個PAAs的檢測要求。利用該方法對市售30種蒸煮袋進行了模擬遷移實驗，發現所有材料中4，4'-MDA均有遷出，且17種材料中4，4'-MDA遷移量高于歐盟法規（EU）No 10/2011中已修訂的對單個PAAs的SML（0．002 mg/kg）。此外，研究了加熱處理以及儲運過程對樣品袋中4，4'-MDA遷移的影響，結果發現對蒸煮袋進行加熱時，加熱溫度和加熱時間均會導致樣品袋中異氰酸酯單體的增多，最終促進PAAs的遷移。在模擬儲運過程中，環境溫度的升高以及運輸過程的振動和時間均會促進樣品袋中4，4'-MDA在酸性食品模擬液中的遷移，并且樣品袋在60℃的環境溫度下5 d后，4，4'-MDA遷移量超過了其SML，可能存在食品安全隱患。因此，在對蒸煮袋包裝食品進行長時間運輸時，應盡量降低貨物的環境溫度，減少運輸時間。