食品接触用纸中丙烯酰胺含量的测定

文/上海市质量监督检验技术研究院 赵镭，李文慧，孙多志

引言

随着近些年人们环保意识的提升，国家及地方不断提出的各种“限塑令”，食品包装材料的使用主角从原来的塑料正在逐步向纸制品转变，比如蛋糕托，面包袋，炸鸡袋等。聚丙烯酰胺是丙烯酰胺均聚物或与其他单体共聚而得的聚合物的统称，由于其结构中含有酰胺基，容易形成氢键，具有良好的水溶性和很高的化学活性，是造纸工业中运用最早且最广泛的助剂之一。丙烯酰胺是一种无色无味的水溶性分子，具有神经毒性及致癌性，国际癌症研究机构(IARC)将丙烯酰胺列为二类致癌物，即“人类可能致癌物”[1-2]。聚丙烯酰胺本身没有毒性，但是其生产原料丙烯酰胺可能残留，会导致纸制品被污染，引起安全风险。

GB 9685-2016[3]中规定食品接触用纸和纸板材料及制品中丙烯酰胺的迁移量为不得检出，检出限（DL）为 0.01 mg/kg。目前关于丙烯酰胺的检测标准及文献很多，涉及产品类型主要是食品，食品包装，化妆品，玩具，纺织品等。主要检测方法是溴化法[4]，气相色谱法[4-5]，液相色谱法[6-9]，液相色谱质谱法[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；气相色谱法需要衍生化，过程繁琐；液相色谱法前处理简单，应用广泛，但是容易受到干扰，对于低痕量浓度的丙烯酰胺响应有一定局限性；液相色谱质谱法的设备相对昂贵，但是其选择性好，灵敏度高，更加准确可靠。综合比较了上述方法，本研究采用液相色谱质谱法对食品包装用纸中丙烯酰胺含量进行分析。

一、材料与方法

（一）仪器与试剂

设备：LC-MS/MS 6460液相色谱串联质谱仪（美国安捷伦公司）；ML204电子天平（瑞士梅特勒公司）；Milli-Q超纯水机（美国密理博公司）。

标准品：丙烯酰胺（CAS：79-06-1，纯度＞98%，Dr.E）。

试剂：甲醇（色谱纯，美国Fisher公司），甲酸（HPLC，ACS），实验室用超纯水。

（二）试验方法

1.标准溶液配制

称取0.05 g 丙烯酰胺标准品于50 mL容量瓶中，适量甲醇稀释溶解后，定容至刻度，得到1000 mg/L标准溶液。4 ℃下避光保存。

准确移取1000 mg/L标准储备液0.1 mL于100 mL容量瓶中，甲醇溶解，摇匀，定容，得到1.0 mg/L标准中间溶液。

2.色谱及质谱条件

色谱条件：色谱柱：Atlantis T3100 mm×2.1 mm×2.7 μm ；流动相：0.1%甲酸水/0.1%甲酸甲醇=90/10；流速：0.3 mL/min；柱温：30 ℃；进样量：3 μL。

质谱条件：ESI（正离子模式），气体温度325 ℃，流速：8 L/min，雾化器压力：40 psi，鞘气温度：350℃，流速：12 L/min，毛细管电压4000 V，MRM质谱参数见表1，图谱如图1所示。

表1 MRM质谱参数

图1 丙烯酰胺MRM和丰度比标准图谱

3.样品处理方法

将样品剪碎至5 mm×5 mm大小，混合均匀后取样。由于丙烯酰胺具有良好的水溶性，故采用水作为提取溶剂。准确称取1.0 g（精确到0.01 mg）样品至50 mL比色管中，准确加入50 mL 水，水浴常温超声15 min，用0.45 μm 水相滤膜过滤后上机测试。

二、结果与讨论

（一）前处理条件的选择

试验中使用某阳性样品考察了常温水浴下超声5 min、10 min、15 min、20 min、30 min五种超声时间以及 25℃、30℃、40℃、50℃四种水浴温度对于丙烯酰胺的提取效果的影响，由图2和图3可见，水浴温度对于提取效果的影响不大，15 min后提取效果变化不大。故本次试验选择水浴常温超声萃取15 min作为提取条件。

图2 超声时间对于提取效果的影响

图3 水浴温度对于提取效果的影响

（二）色谱柱的选择

丙烯酰胺极性较大，在普通色谱柱上保留性弱，采用液相色谱质谱法分析时，不能通过加入磷酸盐缓冲液或离子对试剂等方式增加保留性，因此可以采用耐水性较好的色谱柱或具有亲水作用的色谱柱进行分离。试验中分别使用Xbrige C18，Atlantis T3，EC C18色谱柱进行尝试，丙烯酰胺具有响应，考虑到本次试验流动相水相比例很大，故本次试验选择适用于100%水相的T3色谱柱，以提高色谱柱使用寿命以及试验的稳健性和灵敏性。

（三）流动相的选择

根据丙烯酰胺保留性，可使用全水相作为流动相，但为了尽可能保护色谱柱，流动相需要配置一定比例有机相。流动相加入一定比例的酸，可以促进离子化，增加响应。实验比较了甲醇/水，甲醇/0.1%甲酸水以及0.1%甲酸甲醇/0.1%甲酸水作为流动相进行测试，结果发现甲醇/水作为流动相时候，丙烯酰胺的响应值较低，而0.1%甲酸甲醇/0.1%甲酸水作为流动相的响应最好，故本次选择0.1%甲酸甲醇/0.1%甲酸水作为测试流动相进行测试。

（四）标准曲线及检出限

1.标准工作溶液的配制

用甲醇将标准中间溶液（1.0 mg/L）稀释成0.0001 mg/L、0.0002mg/L、0.0050 mg/L、0.010 mg/L、0.020 mg/L、0.050 mg/L。

2.标准工作溶液的线性参数、检出限及定量限

以丙烯酰胺质量浓度为横坐标，对应峰面积为纵坐标绘制标准曲线，得到线性范围。线性回归方程、相关系数、检出限及定量限见表2。检出限以3倍信噪比计算方法检出限(3 S/N)，以10倍信噪比计算方法的定量限(10 S/N)。

表2 线性参数、检出限及定量限

从表2中可以看出，丙烯酰胺的标准曲线方程拟合程度较高，且能达到很低的检出限。

（五）方法的准确度、精密度和回收率

市场上购买到一种炸鸡纸盒，经检测含有丙烯酰胺，故作为阳性样品进行方法的重复性验证。结果见表3。

表3 重复性测试结果

在阳性样品中加入0.01 μg，0.50 μg，1.25 μg三个浓度水平混合标准溶液，每个浓度制备3份，按照试验方法进行测定，回收率和相对标准偏差结果见表4。

表4 回收率结果

丙烯酰胺回收率在96.1 %～103.3 %之间，相对标准偏差在3.6 %～6.4 %之间，说明该方法的回收率均较好。

（六）样品测试结果

市场随机收集了12种食品接触用纸和纸制品进行丙烯酰胺含量的检测，其中一个炸鸡纸盒检出0.71 mg/kg和一个薯条纸盒检出0.025 mg/kg。

结论

本文建立了高效液相色谱质谱法测定食品接触用纸中的丙烯酰胺含量的方法。本方法测试快捷，检测灵敏度高，重现性好。适合企业自查、国家风险评估，为保护消费者身体健康和食品安全，促进对外贸易发展提供技术保障。