烧鸡油炸烟气中PM2.5浓度及有害物质含量的测定

石金明 彭增起等

摘 要：测定了烧鸡在油炸期间产生的烟气中PM2.5、甲醛的质量浓度及烟气颗粒物中有害成分3，4-苯并芘、杂环胺类化合物的含量。结果表明：油炸烟气中PM2.5最高检出质量浓度为2440μg/m3，甲醛最高检出质量浓度为0.270mg/m3，分别超过我国空气质量标准中PM2.5二级质量浓度限值（75μg/m3）和大气污染物排放标准中甲醛排放限值（0.20mg/m3）的31.5倍和0.35倍；PM2.5颗粒物中3，4-苯并芘检出含量为18.35～30.68μg/g，杂环胺检出含量14.87～37.72μg/g。

关键词：烧鸡；烟气；PM2.5；3，4-苯并芘；甲醛 ；杂环胺

中图分类号：TS201.6 文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2013）04-0036-04

食品在油炸和烧烤过程中挥发的油脂、有机质及热氧化和热裂解产生的混合物形成了食品加工油烟。这些油烟在形态组成上包括颗粒物及气态污染物两类，其中颗粒物粒径较小，一般小于10μm[1]。在物质组成上，油烟中含有大量的有机成分[2-5]，如多环芳烃、杂环胺类化合物和甲醛等，这些物质多具有致癌、致突变性[6-9]。研究表明，油烟颗粒物易导致DNA及细胞氧化损伤[10]。

烧鸡是中国的传统食品，深受消费者喜爱，仅符离集镇一年可生产销售符离集烧鸡3000万只左右[11]。全国每年产量可达数亿只。有研究发现，烤鸭加工产生的3，4-苯并芘、SO2、NOx、总颗粒物等对周围环境造成污染[12]，而有关烧鸡加工期间油炸烟气中的有害物质的研究未见报道。本实验通过收集烧鸡在油炸加工期间产生的烟气，测定烧鸡加工烟气中的PM2.5、甲醛浓度及烟气PM2.5中的3，4-苯并芘、12种杂环胺等有害物质含量，为评估烧鸡油炸烟气的安全性和对环境的污染状况提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

乙酰丙酮、醋酸铵、冰醋酸、37%甲醛（均为分析纯） 国药化学试剂有限公司；试验用水均为双蒸水；12种杂环胺标准品（色谱纯）：2-氨基-3-甲基咪唑并[4，5-f]喹啉（2-amino-3-methylimidazo[4，5-f]quinoline，IQ）、2-氨基-3，8-二甲基咪唑并[4，5-f]喹喔啉（2-amino-3，8-dimethylimidazo[4，5-f]quinoxalin，MeIQx）、2-氨基-3，4-二甲基咪唑并[4，5-f]喹啉（2-amino-3，4-dimethylimidazo[4，5-f]quinoine，MeIQ）、2-氨基-3，4，8-三甲基咪唑并[4，5-f]喹喔啉（2-amino-3，4，8-trimethylimidazo[4，5-f]quinoxaline，4，8-DiMeIQx）、2- 氨基-3，7，8-三甲基咪唑并[4，5-f]喹喔啉（2-amino-3，7，8-trimethylimidazo[4，5-f]quinoxaline，7，8-DiMeIQx）、3-氨基-1，4-二甲基-5H-吡啶并[4，3-b]吲哚（3-amino-1，4-dimethyl-5H-pyrido[4，3-b]indole，Trp-P-1）、3-氨基-1-甲基-5H-吡啶并[4，3-b]吲哚（3-amino-1-methyl-5H-pyrido[4，3-b]indole，Trp-P-2）、1-甲基-9H-吡啶并[4，3-b]吲哚（1-methyl-9H-pyrido[4，3-b]indole，Harman）、9H-吡啶并[4，3-b]吲哚（9H-pyrido[4，3-b]indole，Norharman）、2-氨基-1-甲基-6-苯基咪唑并[4，5-b]吡啶（2-amino-1-methyl-6-phenylimidazo[4，5-b]pyridine，PhIP）、2-氨基-9H-吡啶并[2，3-b]吲哚（2-amino-9H-pyrido[2，3-b]indole，AαC）、2-氨基-3-甲基-9H-吡啶并[2，3-b]吲哚（2-amino-3-methyl-9H-pyrido[2，3-b]indole，MeAαC） 加拿大Toronto Research Chemicals公司；甲醇（色谱纯） 美国Tedia公司；乙腈（色谱纯） 美国ROE 公司；氨水、氢氧化钠、醋酸铵、醋酸等均为分析纯。

1.2 仪器与设备

TH-150C智能中流量大气总悬浮颗粒物采样器（配置PM2.5切割头及玻璃纤维滤膜90mm） 武汉天虹仪表有限责任公司；XL104电子天平 上海梅特勒-托利多仪器有限公司；DU730核酸/蛋白分析仪 美国Beckman公司；KQ-300DE超声波清洗器 昆山舒美超声仪器有限公司；RE-52AA旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂；SBEQ-CR1012型固相萃取装置 德国CNW公司；Waters 2695型高效液相色谱仪（配备Waters2489型紫外可见检测器、Waters2475型荧光检测器） 美国Waters公司；Bond ElutC18固相萃取柱（500mg/3mL） 美国Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 样品采集

在南京某肉制品加工企业烧鸡生产线油炸工序排烟口外1m处设置采样点，收集烧鸡油炸工序排放的烟气。

PM2.5样品的采集使用智能中流量大气总悬浮颗粒物采样器（配PM2.5采样切割头），在100L/min流速条件下收集1h，烟气中细颗粒物用玻璃纤维滤膜采集（玻璃纤维滤膜经高温（500℃）处理和24h恒温（20℃）恒湿（50%）处理），整个过程严格按照国标HJ 618—2011《环境空气PM10和PM2.5的测定重量法》操作。甲醛样品用气体采样器模块采集，以超纯水作为吸收液在流速0.5L/min条件下采集1h。

1.3.2 样品分析

1.3.2.1 3，4-苯并芘测定

采用文献[13]中规定的高效液相色谱法。

1.3.2.2 甲醛测定

甲醛检测分析采用乙酰丙酮分光光度法。配制甲醛标准液（0、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.8μg/mL）并绘制标准曲线。烟气样品使用蒸馏水吸收并定容至10mL，加入2.0mL乙酰丙酮溶液，摇匀，于沸水中加热10min，取出冷却，倒入10mm比色皿中，在波长415nm处测量吸光值。参比标准曲线获得甲醛浓度。

1.3.2.3 杂环胺测定

杂环胺检测分析采用高效液相色谱法。准确称取5.0mg各种HAAs标准品分别溶于甲醇中，并定容至50mL，得100μg/mL各种HAAs的标准储备液。再吸取定量的各种标准HAAs储备液制成杂环胺混合标准工作液，并将杂环胺IQ、MeIQ、MeIQx、4，8-DiMeIQx、7，8-DiMeIQx稀释至1000、500、200、100、50、20、10ng/mL，Harman、Norharman、Trp-P-2、PhIP、Trp-P-1、AαC、MeAαC稀释至100、50、20、10、5、2、1ng/mL，以建立标准曲线。

样品处理参照Vainiotalo等[14]及Thiebaud等[4，15]的方法并略做修改。将吸附样品的滤膜用90mL甲醇-氨水（9：1，V/V）溶液超声萃取，得到的萃取液经旋转蒸发仪浓缩至约1mL后加去离子水以1～2mL/min过C18柱纯化，此时HAAs吸附在C18柱表面，然后用4mL甲醇-氨水（9：1，V/V）溶液匀速洗脱，洗脱液过0.22μm有机相滤膜后装入样品瓶中待HPLC分析。

色谱条件：色谱柱使用TSK-gel ODS-80TM柱（250mm×4.6mm，5?m），流速1mL/min，进样量20μL，柱温30℃；采用二元流动相体系：A为乙腈；B为0.05 mol/L醋酸铵-醋酸缓冲液（pH3.25）。其梯度洗脱程序见表1。IQ、MeIQ、MeIQx、4，8-DiMeIQx、7，8-DiMeIQx通过紫外检测器在263nm处检测，其他HAAs可通过对荧光检测器编程来检测，激发（λex）/发射（λem）波长（目标物出峰时间段及波长转换时间）设定为：Harman和Norharman，300nm/440nm（0～16.5min）；Trp-P-2、PhIP和Trp-P-2，315nm/410nm（16.5～20.5min）；AαC和MeAαC，335 nm/410nm（20.5～35min）。

2 结果与分析

2.1 油炸加工烟气中PM2.5质量浓度

烧鸡油炸多使用棕榈油，加工温度在180℃以上，每100kg油可加工1000～1400只鸡，加工过程中油会多次（天）循环使用，直至油色变黑、油哈味明显，或烟气有呛感时更换新油。在采集烟气的过程中，将使用12～25h的油定义为中期用油，将使用30h以上的油定义为后期用油。

由表2数据可知，烧鸡油炸用油在使用12～25h之后，油炸烟气中PM2.5最高测定质量浓度1833μg/m3，最低测定质量浓度1275μg/m3，平均质量浓度为1589μg/m3，最高超过我国环境空气质量标准二级限值75μg/m3[16]23.4倍；油继续使用30h以上烟气中PM2.5质量浓度明显高于中期油烟，使用30h以后的油烟最高检测浓度达2440μg/m3，平均质量浓度2070μg/m3，超过国标的31.5倍和26.6倍。

刘晓宇[17]测量了热电厂排放PM2.5和PM10的质量浓度，其中两个锅炉PM2.5、PM10的排放质量浓度分别是19.39、22.80mg/m3，82.54、115.97mg/m3。与热电厂锅炉排放相比，10个小规模的烧鸡加工企业排放的PM2.5与一个中小规模的热电厂相当，油烟污染同样不可忽视。赵矫健等[18]报道，厨房煎鱼时排放的PM2.5比我国环境空气质量标准一级限值（35μg/m3）高了58倍，最高浓度达到2050μg/m3，与本实验检测结果中PM2.5检测结果相近。

2.2 油炸烟气PM2.5颗粒物中3，4-苯并芘测定

由表3可见，按照国标法检测采集的烧鸡烟气PM2.5中3，4-苯并芘含量分别是18.35μg/g和30.68μg/g，超过我国空气质量标准2.5ng/m3的8.36倍和21.5倍。刘中文等[5]研究发现，厨房烹调油烟包含脂肪烃类、多环芳烃、有机酸、酯、醛、酮、醇以及杂环化合物共196种物质，其中甲醛、3，4-苯并芘都有检出，且烟气总颗粒物中3，4-苯并芘质量浓度约为2μg/g。赵五红等[12]检测了某烤鸭店对周围居民区造成的污染情况。在距烤鸭店10～100m处分别采样，结果显示，烤鸭店周围空气中SO2浓度、NOx浓度、总颗粒物质量浓度及3，4-苯并芘质量浓度均超过国家标准，其中3，4-苯并芘最高检测质量浓度为13ng/m3，表明烤鸭加工对周围环境存在污染。刘晓宇[17]测量了热电厂排放PM2.5中3，4-苯并芘的质量浓度，结果显示两个锅炉排放的PM2.5中3，4-苯并芘质量浓度分别为0.55μg/m3与0.95μg/m3。对比以上研究结果，烧鸡油炸烟气颗粒物PM2.5中3，4-苯并芘检出质量浓度较高，对周边空气污染严重。

2.3 油炸烟气颗粒物PM2.5中杂环胺浓度测定

杂环胺具有致癌、致突变性，长期摄入可能诱发肿瘤[8]。以往的研究多集中在油炸、烟熏、烧烤等加工食品中杂环胺类化合物含量的测定，目前对于加工烟气中杂环胺类化合物含量检测的报道还较少。本研究测定了12种常见的对人体有害的杂环胺化合物（IQ、MeIQ、MeIQx、4，8-DiMeIQx、7，8-DiMeIQx、Harman、Norharman、Trp-P-2、PhIP、Trp-P-1、AαC、MeAαC）。其中Trp-P-1和MeAαC的加标回收率分别为60.60%和53.75%，其余10种HAAs的加标回收率在79.91%～112.2%及以上，可以满足实际样品的检测要求。

表4结果显示，前期与后期样品颗粒物PM2.5中均检测出MeIQ、MeIQx、4，8-DiMeIQx、Norharman、Harman、Trp-P-2、Trp-P-1这7种杂环胺（表4），杂环胺总量分别为14.87μg/g和37.72μg/g。Vainiotalo等[14]检测出牛肉和猪肉油炸（210℃）烟气的总颗粒物中含有MeIQx和DiMeIQx，其中猪肉和牛肉油炸烟气中MeIQx含量分别为0.014ng/g和0.007ng/g。Herve等[4]对牛肉在油炸（270℃）时产生的烟气进行了致突变性试验，结果显示牛肉油炸烟气可以在Ames试验中诱发回复突变；同时，Herve还对油炸烟气中化学成分进行了检测分析，发现油炸烟气中含有杂环胺、醛类及酮类等化学物质。肉制品加工烟气由肉制品与加工介质接触时产生，油炸、烟熏、烧烤、长时间卤煮等加工的食品中也含有害物质杂环胺。邵斌等[19]测定了烧鸡和烤鸭中9种杂环胺含量，结果显示烧鸡肉、烧鸡皮、烤鸭、烤鸭皮中杂环胺含量分别为5.14、13.81、0.97、56.33ng/g。万可慧等[20]使用高效液相色谱法检测了8种市售牛肉干中的10种杂环胺含量，结果显示8种牛肉干中杂环胺含量在16.65～60.38ng/g。姚瑶[21]也报道经长时间卤煮的酱牛肉含有较高含量的杂环胺，特别是浙江某品牌真空包装的样品，达308.92ng/g。本实验中测定了烧鸡油炸烟气颗粒物PM2.5中12种杂环胺，结果显示检出的7种杂环胺总量比Vainiotalo等[14]的研究报道要高出两个数量级，可能是由于Vainiotalo[14]收集了油炸牛肉和猪肉时包括颗粒物及气态污染物的所有排放物，而杂环胺类物质更容易富集在颗粒物上，因此，试验中检测出的杂环胺类化合物浓度相对较高。

2.4 烧鸡油炸烟气中甲醛质量浓度测定

2.4.1 甲醛质量浓度标准曲线

所得到的回归方程为：y =0.208x+0.001，R?=0.997。

2.4.2 测定结果

由表5可知，本实验中期烟气甲醛质量浓度为0.167mg/m3，后期烟气甲醛质量浓度0.270mg/m3。后期油烟气中甲醛质量浓度超过国家大气污染物排放标准[22]0.20mg/m3。肉制品在油炸、烧烤等加工过程中脂质裂解会产生小分子的醛类物质，因此可以在其加工烟气中检测到甲醛。Vainiotalo等[23]检测了8家工作场所（2家面包店、一家工厂、五家餐厅厨房）烟气情况，检测到的甲醛质量浓度达0.24mg/m3和0.75mg/m3，超过限量标准。Vainiotalo的实验结果较本实验高，存在差异的原因可能是选择的餐厅使用了液化气，液化石油气在燃烧时也会产生醛类物质。

3 结论与讨论

本实验对烧鸡油炸烟气进行分析，结果表明，油炸烟气中检出的PM2.5质量浓度为1275～2440μg/m3，甲醛质量浓度为0.167～0.270mg/m3，均严重超标。此外，于PM2.5颗粒物中还检测出高浓度的3，4-苯并芘（18.35～30.68μg/g）和杂环胺类化合物（14.87～37.72μg/g）。

传统烧鸡加工多使用油炸工艺以达到上色的目的，却忽略了油炸带来的环境与健康问题。因此，改革传统烧鸡加工工艺，解决加工弊端，将是未来食品科学研究的热点。

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