氨基甲酸乙酯合成、降解及检测方法研究进展

王洪涛 王恒

摘 要：氨基甲酸乙酯是一种严重危害人体健康的致癌物[1]。尤其是在发酵类食品，如酱油、黄酒、白酒、葡萄酒中含有较多的氨基甲酸乙酯。本文综述了氨基甲酸乙酯的合成路径，生物降解路径，重点对当前国内外检测氨基甲酸乙酯的各类方法进行了细致研究，预估了将来氨基甲酸乙酯的检控措施。

关键词：食品；氨基甲酸乙酯；研究进展

中图分类号：TQ225.24 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）14-0071-02

氨基甲酸乙酯（Ethyl carbonate），又称为氨甲酸乙酯、乌拉糖，其化学分子式为C3H7NO2，分子量为89.09，CAS号码：592-35-8，该物质形状为无色的结晶或者粉末。氨基甲酸乙酯是工业生产过程中的重要原材料，能够作为农药化学中间体，可以用于合成异氰酸酯、吡咯、三唑酮等杂环化合物[2]。同时，氨基甲酸乙酯是一种剧毒致癌物，可能导致肺、淋巴、肝、皮肤等多处人体组织患癌[3]。国际癌症研究机构（international agency for research on cancer，IARC）认定氨基甲酸乙酯对人类的致病毒性为2B群[4]。氨基甲酸乙酯是各种发酵类酒在酿制过程中产生的物质[5]。当前，已经有很多研究成果报道了各类食品中的EC检验方法[6-9]。

1 EC的合成

（1）传统合成氨基甲酸乙酯的方法为使用光气与乙醇反应，初步产物为氯代甲酸乙酯，然后进行氨解，最终得到氨基甲酸乙酯[10]。该方法中因光气的毒性，浓硫酸的腐蚀性，该合成方法对自然环境污染严重，严重损害人类的健康，所以使用此方法生产氨基甲酸乙酯效果一般。（2）李伍林等将CH4N2O与C2H6O混合，催化剂浓H2SO4，78℃条件下回流72h，产生硫酸氢胺固体[11]。当反应液体pH在7左右时，趁热过滤掉硫酸氢胺固体，然后对滤液进行常压蒸馏操作，除去乙醇，获得胶状物。然后将此胶状物用分析纯的石油醚于60℃-90℃温度条件下洗涤、抽滤，得到最终产物-氨基甲酸乙酯（EC），使用此方法的产率在33.7%，过程简单便利；副产物不污染环境。

2 EC的降解

沈敏佳等对EC降解菌进行了筛选，筛选出高效降解菌，此菌株对EC的降解效率为53.91%[12]。该研究过程经初筛，复筛，对催化的参数进行了单因素实验优化，使用了不同浓度的EC标准溶液，培养基使用了不同浓度的葡萄糖，最终结果显示：1.0%氨基甲酸乙酯+0.2%葡萄糖的降解效率好，不同氮源降解效率不一致，0.5%的氮源降解效率最高。

姚晓瑞宁等对氨基甲酸乙酯降解酶的产酶条件进行了优化，最终得到了最佳的产酶条件[13]。从酿酒酵母表皮得到Pichia fermentans酵母茵，经过培养基培养、离心、细胞破碎，对初始温度和接种量的参数进行了优化，酶的性能随温度的升高而升高，接种量越大产生的酶越高。该方法并且发现，二价金属离子铁离子对降解酶存在激活的作用，可以將此酵母菌来抑制氨基甲酸乙酯的含量。

3 EC的检测

3.1 HPLC法

高年发等利用9-羟基吨和氨基甲酸乙酯生成具有荧光吸收特征的Xanthylurethane，然后利用FLD检测器对白兰地原酒当中的氨基甲酸乙酯进行了研究[14]。该方法对仪器的各个参数进行了优化，仪器检测的线性范围为20μg/L-143μg/L，相关系数的二次平方值为0.9864，该方法回收率高，回收率在93.0%-107.0%之间。比较了荧光检测器与气质联用两种方法的优点与缺点，但是由于液相色谱荧光检测器方法和标准方法之间无可比性，所以仅将该方法作为筛选白兰地酒中的氨基甲酸乙酯，不用于氨基甲酸乙酯的定量。

陈达炜等利用HPLC-FLD检测器，测定了葡萄酒中EC，方法回收率均在93.7%以上，方法的精密度在1.4%-1.8%之间，方法定量下限为15g/L[15]。荧光法和气质联用两种方法测定葡萄酒中氨基甲酸乙酯，最终结果基本相同。

3.2 HPLC-MS法

王丽娟等对黄酒和葡萄酒中种的EC检测方法进行了研究，使用UPLC-ESI-MS/MS方法来检测黄酒和葡萄酒中存在的EC。该方法基本不存在前处理，取样到检测会在10分钟之内完成，与其他方法的分析效率相比，高出很多[16]。利用MS-MS的优点，该方法基本没有任何化学干扰，不存在基质对检测的影响，并且由于对样品采取了进一步稀释的措施，使得基质效应可以忽略，加之该研究方法使用了内标法，内标物质为氨基甲酸丁酯，使得该方法的灵敏度更高、重现性更好，白酒和葡萄酒的回收率都在92%以上，可以用来监测白酒与葡萄酒中的EC含量。

练顺才等利用LC-MS方法对蒸馏酒中EC的检测方法进行了研究，前处理过程首先利用旋转蒸发的方式去掉白酒中含有的乙醇，然后再将溶液体积定容到固定的体积，利用安捷伦的LC-MS检测，乙腈-甲酸水为流动相， ZORBAX-C18柱分离，ESI离子源，正离子模式，对蒸馏酒中的EC进行定性定量分析，该方法进行了三个级别的添加回收试验，RSD为6.4%，回收率均大于86%[17]。应用本方法对两种白酒进行了检测，含量在15μg/L-132μg/L之间，本方法操作简单、检测时间短、灵敏度高、结果精确。

液相色谱-质谱法检测对酒样的检测前处理方法具有操作简单、快捷、灵敏度高的优点。相比于其他方法成本较低，基本省去了对前处理的操作。可以用作白酒中氨基甲酸乙酯的定性、定量检测。

3.3 GC-MS法

张万利等创立了固液萃取技术对葡萄酒中的EC进行了前处理，并利用气质联用仪器来检测葡萄酒中EC的方法。该方法中将葡萄酒与硅藻土混合，然后利用二氯甲烷来提取样品中的EC，使用KD浓缩瓶子对溶液进行浓缩，最后定容上机检测[18]。该方法对二氯甲烷的使用体积进行了优化，同时应用此法检测酒样中EC，回收率在91.30%以上， 精密度小于1.98%，该方法没有出现乳化现象，准确度高、重现性好、精密度高，适合葡萄酒中氨基甲酸乙酯的检测。

目前，对各类食品中氨基甲酸乙酯的检测采用的是《GB 5009.223-2014食品安全国家标准 食品中氨基甲酸乙酯的测定》，使用GC-MS检测食品中的氨基甲酸乙酯，该标准的检出限为2.0μg/kg，定量限为5.0μg/kg，该标准涵盖了对啤酒、白酒、葡萄酒、酱油各类食品中氨基甲酸乙酯的检测[19]。

3.4 其他方法

Lachenmeiert等利用傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）对EC含量高的核果酒精饮料进行了检测，该方法回收率大于77%[20]。适用于定性及半定量检测，但由于精密度差，灵敏性也不佳，傅立叶变换红外光谱法检测方法不符合食品中氨基甲酸乙酯限量测定要求。

4 展望

鉴于氨基甲酸乙酯的致癌物。在发酵类食品，如酱油、黄酒、白酒、葡萄酒中含有较多的氨基甲酸乙酯，随着人民群众对食品安全的要求越来越高，未来在食品中的氨基甲酸乙酯行业，对氨基甲酸乙酯的合成研究，降解的研究，检测方法的研究将更加细致，科研科技工作者应该加大对食品中氨基甲酸乙酯的前处理过程进行优化的力度，并且选用更好的检测方法，研发更高级，对氨基甲酸乙酯的响应值更高，灵敏度更高的仪器，以达到更快，更准确的提高检测各类食品中的氨基甲酸乙酯。

參考文献

[1]Nettleship A，Henshaw PS， Mayer HL.Induction of pulmonary tumors in mice with ethyl carbamate （urethane） [J].Journal of the National Cancer Institute，1943（4）：309-319.

[2]刘毅锋，张娟，李华.氨基甲酸酯类化合物的应用[J].化学通报，2002，（3）：167-168.

[3]PARK S K， KIM C T，LEE J W.Analysis of ethyl carbamate in Korean soy sauce using high-performance liquid chromatography wim fluorescence detection or tandem mass spectrometry and gas chromatography with mass spectrometry[J].Food Control，2007，18（8）：975-982.

[4]夏艳秋，朱强，汪志军.谨防黄酒中氨基甲酸乙酯的危害[J].酿酒，2004，31（3）：51-53.

[5]李艳清.白酒中氨基甲酸甲酯农药残留量的测定与调查[J].酿酒科技，2006，147（9）：21-24.

[6]吴平谷，陈正冬.固相萃取结合GC/MS法测定酒中氨基甲酸乙酯[J].卫生研究，2003，33（5）：627-628.

[7]LACHENMEIER D W. Automated determination of ethyl carbamate in stone-fruit spirits using headspace solid-phase rnicroextraetion and gaschromatography-tandem mass spectrometry.Journal of Chromatography A，2006，1108（10）：116-120.

[8]牛栋平，陶萍，李学惠.固相萃取-气相色谱法测定葡萄酒中的氨基甲酸乙酯[J].上海水产大学学报，2008，l7（9）：616-619.

[9]M ADRER R R.Determination of ethyl carbamate in cider spirits by HPLC-FLD [J]. Food Control，2009，20（2）：139-143.

[10]刑其毅.有机化学（上册）[M].北京：高等教育出版社，1980.

[11]李伍林，汪新亮，周平春.氨基甲酸乙酯的合成[J].咸宁学院学报，2005，25（3）：99-100.

[12]沈敏佳，陆筑凤，李加友.氨基甲酸乙酯的生物降解研究[J].科技视界，2013，（2）：21-22.

[13]姚晓瑞宁，高飞飞，王斌，等.产氨基甲酸乙酯降解酶酵母茵的选育及产酶条件优化[J].中国调味品，2018，43（1）：43 -47.

[14]高年发，宝菊花，孙晓雯，等.HPLC测定白兰地中的氨基甲酸乙酯[J].中国酿造，2008，190（13）：84-87.

[15]陈达炜，荫硕炎，高洁，等.高效液相色谱-荧光法测定葡萄酒中氨基甲酸乙酯的含量[J].卫生研究.2014，43（1）：121-124.

[16]王丽娟，柯润辉，王冰，等.超高效液相色谱-电喷雾串联质谱法直接测定黄酒和葡萄酒中氨基甲酸乙酯[J].色谱，2012，30（9）：903-907.

[17]练顺才，周韩玲， 杨华，等.蒸馏酒中氨基甲酸乙酯的高效液相色谱-质谱检测方法[J].酿酒科技，2014，242（8）：117-118，121.

[18]张万利，梁新红，冉军舰，等.SLE结合GC-MS法测定葡萄酒中氨基甲酸乙酯[J].中国酿造，2017，36（1）：176-179.

[19]GB 5009.22.-2014食品安全国家标准 食品中氨基甲酸乙酯的测定[S].

[20]Lachenmeier D W Rapid screening for ethyl carbamate in stone-fruit spirits using FTIR spectroscopy and chemometrics[J].Anal Bioanal Chem，2005，382（6）：1407-1412.