PA/CPP蒸煮袋中初级芳香胺迁移量的测定及其影响因素

官铃淇，蔡翔宇，陈 璐，张勤军，余稳稳，吕春秋，吴玉杰 ，4，胡长鹰 *

（1．暨南大学 食品科学与工程系，广东 广州 510632；2．南宁海关技术中心，广西 南宁 530021；3．暨南大学 包装工程学院，广东省普通高校产品包装与物流重点实验室，广东 珠海 519070；4．中国检验检疫科学研究院，北京 100176）

初级芳香胺（PAAs）被定义为具有连接到芳香环上的伯胺（—NH2）的化学物质。在复合包装材料使用甲苯二异氰酸酯（Toluene diisocyanate，TDI）和二苯甲烷二异氰酸酯（Diphenyl methane diisocyanate，MDI）作为粘合剂固化剂的过程中，极有可能产生并释放出PAAs物质[1]，而这些最常被检出的如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归类为“可疑人类致癌物”，若迁移至食品中，可能引起食品安全隐患[2－4]。欧盟食品接触材料法规（EU）No 10/2011[5]明确规定，所有塑料食品接触材料不可释放出芳香族伯胺类物质，检出限即迁移限量（Specific migration limit（total amount），SML（T））为0．01 mg/kg，此限量适用于释放的PAAs总量。2020年9月欧盟对（EU）No 10/2011进行了修订，对毒性较大的单个PAAs，其特定迁移量（SML）的检出限降至0．002 mg/kg[6]。2021年2月22日，我国发布的GB 31604．52－2021食品安全国家标准《食品接触材料及制品芳香族伯胺迁移量的测定》将单个PAAs检出限降至1µg/kg[7]，而目前正在制定的《食品安全国家标准食品接触用复合材料及制品（征求意见稿）》均要求PAAs的SML（T）为不得检出（检出限为0．01 mg/kg）[8]。

PA/CPP蒸煮袋是复合食品包装中比较常见的一种耐热型包装[9]。当对蒸煮袋包装食品进行加热时，材料中粘合剂层的异氰酸酯单体可能迁移至表面，并与食品中的水分子反应生成PAAs，最终导致食品安全问题[10－13]。因此，本文检测了市场上30种PA/CPP蒸煮袋中3种PAAs的迁移量，并研究了加热温度、加热时间以及储运过程对PAA迁移的影响。

1 实验部分

1.1 材料与试剂

30种PA/CPP蒸煮袋为市售或企业，为排除油墨中可能存在PAAs对实验造成影响，所有包装袋未经印刷。

2，4-TDA、2，6-TDA、4，4'-MDA标准品（纯度均大于99%，德国Dr．Ehrenstorfer公司）；甲醇、乙酸（色谱纯，Tedia公司）；甲酸（分析纯，上海安谱科技有限公司）。

1.2 仪器与设备

DGU－20A高效液相色谱仪（日本岛津公司）；QTRAP5500三重四极杆质谱仪（美国AB Sciex公司）；Vortex－Genie2涡旋振荡器（美国Scientific industries公司）；真空封口机（奥德居公司）；XS204分析天平（瑞士Mettler Toledo公司）；恒温水浴锅（上海博迅医疗生物仪器股份有限公司）；Milli-Q 7010超纯水机（德国默克公司）；ZQZY－BS8振荡培养箱（上海知楚仪器有限公司）；DHG－9240Y电热恒温鼓风干燥箱（上海精宏实验设备有限公司）；针式过滤器（孔径0．22µm，上海安谱科技有限公司）。

1.3 标准溶液配制

标准储配溶液（1 000 mg/L）：准确称取2，4-TDA、2，6-TDA和4，4'-MDA标准品各0．01 g分别置于3个10 mL容量瓶中，用甲醇稀释并定容后，用涡旋振荡器充分混匀30 s，得质量浓度为1 000 mg/L的标准储备液，于4℃冰箱中避光密封保存。

在仪征等地引进示范了畜禽粪便智能化处理设施，从示范情况看，该设备具有自动化程度高、适应范围广、处理能力强、处理过程无污染等优点，可加快推广应用。在秸秆利用上，江苏锦禾高新科技股份有限公司自主研究开发了秸秆塑料生产技术，引进应用了秸秆生物造纸、秸秆生产包装材料等附加值较高的技术，进一步丰富和拓展了全市的农业废弃物利用途径。

标准中间溶液（10 mg/L）：分别吸取100µL 2，4-TDA、2，6-TDA和4，4'-MDA标准储备液于10 mL容量瓶中，用甲醇稀释并定容后，用涡旋振荡器充分混匀30 s，得质量浓度为10 mg/L的混合标准中间液，于4℃冰箱避光密封保存。

弹性支撑块轨道结构，由弹性支撑块、道床板、混凝土底座以及相关扣件组成，具有双层弹性橡胶垫板，可以根据设计要求，对不同垫板的刚度进行调整和匹配，保证轨道在不同方向的弹性变形和刚度要求，因此可以有效的减振车辆振动对周围环境的影响，上海、北京、广州地铁等线路已经广泛应用。

1.5.2 3种PAAs迁移量检测方法的回收率及相对标准偏差选取了经检测不含（低于检出限）2，4-TDA、2，6-TDA及4，4'-MDA迁移量最少的PA/CPP蒸煮袋为空白样品，将4%乙酸分别配成0．1、0．5、1、5µg/L 4个浓度水平的2，4-TDA、2，6-TDA混标溶液以及4，4'-MDA单标溶液，分别加入对应空白样品中。按“1．5．3”方法进行迁移实验，每个浓度做6个平行实验，计算加标回收率和相对标准偏差。

1.4 仪器条件

1.4.1 色谱条件色谱柱：BEH C18色谱柱（100 mm×2．1 mm×1．7µm，Waters公司）；流速：0．3 mL/min；柱温：40℃；进样量：5µL；流动相：A为0．1%甲酸水溶液，B为甲醇；梯度洗脱程序：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。

我国建设科技强国的战略已经部署，提高全民科学素养进程会加快推进。科学素养不仅仅是对科研人员的基本要求，也是衡量一国国民素质的重要方面，作为系统工程研究的组织和人员必然要有更高要求和标准。

1.5.1 制袋法为模拟复合包装袋内层与食品的实际接触情况，并保持食品模拟液在迁移过程中的完整性，选择制袋法进行迁移实验。按GB/T 23296．1－2009[14]设计迁移实验，采用袋装实验的表面积−体积比一般为2 dm2食品接触面积比100 mL食品模拟物。将30种PA/CPP蒸煮袋统一裁剪成8 cm×12 cm大小的袋子，然后用无水乙醇将袋子表面擦拭干净，取96 mL食品模拟液倒入制好的袋中，热封机封口。有研究表明PAAs在酸性环境下容易迁出[15－17]，因此实验根据GB 31604．1－2015[18]采用4%乙酸作为迁移用酸性食品模拟物。

表1 3种PAAs的质谱参数Table 1 MS parameters of 3 PAAs

1.5 实验方法

1.4.2 质谱条件离子化模式：电喷雾电离正离子模式（ESI+）；离子扫描方式：多反应监测（MRM）；3种PAAs的质谱参数见表1。

标准工作溶液：准确吸取100µL混合标准中间液于10 mL容量瓶中，用4%乙酸稀释定容后，利用涡旋振荡器充分混匀30 s，得质量浓度100µg/L混合标准工作溶液。将100µg/L的混合标准工作溶液依次稀释得到质量浓度为0．1、0．2、0．5、1．0、2．0、5．0、10 µg/L的混合标准工作溶液。

综上，对蒸煮袋进行加热过程中，加热温度与加热时间均会导致样品袋中异氰酸酯单体含量的增多，最终促进PAAs的迁移。

1.5.4 对蒸煮袋进行加热处理 为研究温度对样品袋中PAAs迁移的影响，实验将14号样品袋分为两组，并采用无溶剂接触的方法对样品袋进行加热处理。

实验①：将未装食品模拟液的样品袋放入常温（25℃）、80、100、120℃烘箱中加热2 h。待加热完成后，按“1．5．1”方法制袋并装入4%乙酸食品模拟液，再放入40℃烘箱中进行20 d的迁移实验，在不同时间点取样，每次量取0．5 mL迁移液至2 mL进样瓶中，每个迁移实验设置3个平行。

实验②：将未装液的样品袋放入100℃烘箱中加热10、20、30 min。随后步骤与实验①相同。

1.5.5 模拟蒸煮袋的储运过程物品在运输储存过程中，往往会在高热并振荡的环境中储运很长一段时间，最长约30 d左右，也很可能会遇到50℃或以上高温。因此设计相应模拟设备，利用振荡培养箱和烘箱，研究运输过程中振荡和温度对样品袋中PAAs迁移的影响。

六是实施技术引领方略，提高水资源的可用性。开源方面，积极发展海水淡化技术、雨水利用技术及替代性水源开发技术；再利用方面，提升污水处理技术、中水回用技术、生物技术水平；节流方面，加强节水设备研发、规范产业节水管理技术，应用节水评价技术；科技支撑体系方面，建立水沙监测与预测预报体系，完善水资源监控体系，建立水安全预警系统等。

实验①：将样品袋按“1．5．1”制袋并装入4%乙酸食品模拟液，然后分别置于25℃（常温）、40℃环境温度下进行20 d迁移实验，在不同的时间点取样，每次量取0．5 mL迁移液至2 mL进样瓶中，每个迁移实验设置3个平行。

复合包装袋中2，4-TDA、2，6-TDA和4，4'-MDA迁移量计算公式：M1=（C1×V×f）/m1，式中M1为包装袋中2，4-TDA、2，6-TDA和4，4'-MDA的迁移量（µg/kg）；C1为标准曲线计算出迁移液中3种PAAs的质量浓度（µg/L）；m1为96 mL食品模拟液的质量（kg）；V为袋中食品模拟物的体积（L）；f为试样的稀释倍数。

1.6 PA/CPP蒸煮袋中3种PAAs的迁移量

实验②：设置振荡培养箱温度为60℃，振荡频率为120 r/min，然后将样品袋按“1．5．1”制袋并装入4%食品模拟液后分为两组，分别在振荡培养箱和60℃烘箱中放置35 d，在不同的时间点取样，每次量取0．5 mL迁移液至2 mL进样瓶中，每个迁移实验设置3个平行。

1.7 数据处理

利用AB SCIEX LC－MS/MS Mass hunter工作站进行数据分析，用Office软件Excel和Origin 9．0对数据结果进行统计分析和作图，Minitab 17对结果进行显著性分析（P<0．05）。

2 结果分析

2.1 质谱条件的优化

为保护质谱仪，采用50%甲醇溶液配制质量浓度为100µg/L的2，4-TDA、2，6-TDA和4，4'-MDA的混合标准溶液，采用流动注射泵连续进样方式，选择ESI+/ESI－扫描模式分别对2，4-TDA、2，6-TDA和4，4'-MDA标准溶液进行全扫描，确定准分子离子峰Q1，优化锥孔电压；然后以Q1为母离子，对其子离子进行扫描，选取丰度最大的两个离子作为子离子，其中丰度较大的作为定量离子，丰度较小的作为定性离子，并优化碰撞能量，最终得MRM参数见表1，由混标总离子流图（图1）可见各物质峰形与响应值良好。

图1 3种PAAs的总离子流图Fig．1 TIC chromatogram of 3 PAAs

2.2 标准曲线的绘制

以3种PAAs的定量离子峰面积（y）为纵坐标，对应质量浓度（x，µg/L）为横坐标，绘制标准曲线，外标法定量。以3倍信噪比（S/N≥3）计算检出限（LOD），以S/N≥10计算定量下限（LOQ），结果见表2。结果显示：3种PAAs的定量离子峰面积与其质量浓度在0．1～10µg/L范围内呈良好的线性关系，相关系数（r2）均不低于0．999 8；LOD为0．02～0．03 µg/L，LOQ为0．05～0．1 µg/L，满足（EU）No 10/2011中已修订的对单个PAAs的SML检测要求，也达到GB 31604．52－2021规定的检出限（1µg/L）要求。

王志刚（1981-），男，内蒙古包头人，博士，副教授，研究方向为统计学习与大数据技术，E-mail:wzgangmail@sina.com师津（1997-），女，内蒙古乌兰察布人，硕士

表2 3种PAAs的的线性关系、检出限与定量下限Table 2 Linear relations，LODs and LOQs of 3 PAAs

2.3 回收率与相对标准偏差

按“1．5．2”所述进行加标实验，结果显示，3种PAAs在4个加标水平下的回收率为69．0%～95．1%，RSD（n=6）为0．90%～7．6%，表明该方法对PA/CPP中3种PAAs的定量具有良好的准确性与精密度（见表3）。

表3 3种PAAs标准溶液的平均回收率及相对标准偏差（n=6）Table 3 Recoveries and relative standard deviations（RSDs，n=6）of 3 PAAs standard solution

2.4 迁移实验筛查结果

对市售或厂家提供的30种PA/CPP蒸煮袋（除13、14号样品为2020年10月15日购买外，其余均为2020年9月1日购买）进行模拟迁移条件（100℃，2 h）下向4%乙酸食品模拟液中的迁移实验，并选出迁移量较高的样品进行后续实验（表4）。结果显示，在上述迁移条件下，11种PA/CPP蒸煮袋检出2，4-TDA和2，6-TDA，检出率为36．6%，其中1种样品（No．25）中单个PAAs（2，6-TDA）迁移量超过欧盟已修订的SML（2µg/kg）；4，4'-MDA在所有样品中均检出，其中在17种样品中的迁移量超过2µg/kg，高于欧盟标准，因此对PA/CPP蒸煮袋进行加热可能存在安全风险，需重点关注。

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

2.5 加热处理对样品袋的影响

蒸煮袋在使用过程中可能经历各种高温处理，因此选择4，4'-MDA迁移量最高的14号样品袋按照“1．5．4”实验①方法考察不同加热温度对4，4'-MDA迁移行为的影响（图2A）。结果显示：经过不同加热温度（常温、80、100、120℃）处理后的4种样品袋中4，4'-MDA的迁移量均随时间的延长而不断增大，在20d内未达到迁移平衡状态，最大迁移量依次为0．534、0．676、1．00、1．59µg/kg。由此可见，复合膜在经过不同加热温度处理后，20d内4，4'-MDA向4%乙酸食品模拟液中的迁移量存在显著性差异（P<0．05），并且装袋前加热温度越高其发生迁移速度越快，迁移量越大。Kogon等[13,19－20]研究认为：由于热能输入和持续的加热过程导致粘合剂中的脲基甲酸酯键断裂，异氰酸酯单体不断重新生成。此外，随着温度升高，内层塑料分子链松弛度增加，使中间层新生成的异氰酸酯单体更易迁出到内层塑料表面。由此表明对样品袋进行加热后，样品袋中异氰酸酯单体含量会不断增加。

图2 加热温度（A）及加热时间（B）对PA/CPP蒸煮袋中4，4'-MDA迁移的影响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”实验②考察不同加热时间对样品袋中4，4'-MDA迁移的影响（图2B）。结果显示：不同加热时间（10、20、30 min）处理后的样品袋中4，4'-MDA迁移量在20 d内均呈上升趋势，最大迁移量分别为0．512、0．581、0．601µg/kg。由此可见，在处理温度以及迁移时间相同的条件下，加热时间较长的样品中4，4'-MDA迁移量更高。结合实验①可推断：由于高温高湿环境导致样品袋中异氰酸酯单体不断产生，处理时间的延长会导致样品袋中异氰酸酯单体残留量不断增加，最终导致迁移液中PAAs含量增加。

1.5.3 筛查样品中PAAs迁移量根据GB/T 31604．1－2015[18]中规定的迁移实验条件，以及PA/CPP蒸煮袋的预期使用条件，在模拟迁移条件（100℃，2 h）下分别对30种PA/CPP蒸煮袋的2，4-TDA、2，6-TDA和4，4'-MDA在4%乙酸中的迁移量进行比较，并选择PAAs迁移量较大的样品袋进行后续研究。实验将“1．5．1”制备的PA/CPP蒸煮袋放至100℃水浴锅内，加热2 h。迁移实验完成后，待迁移液冷却至室温，用注射器抽取1 mL迁移液过0．22µm有机滤膜后装入液质进样瓶，于4℃冰箱中储存待测，每组3个平行。

产教融合的实质是将学生的在校学习与将来工作有机联合，体现着终身教育的特征。而终身教育是贯穿人的一生的教育，因此，产教融合也应该体现在基础教育和高等教育中。在《国务院办公厅关于深化产教融合的若干意见》中就提到要将工匠精神培育融入基础教育，组织开展“大国工匠进校园”活动[4]。在高等教育领域，引导学术人才和应用人才分类培养，并探索在研究生教育层次开展产教融合的探索。

2.6 储运过程对4，4'-MDA迁移的影响

复合食品包装袋在包装食品后，还可能经历静态储放和动态运输过程，因此实验考察了温度以及道路或海运振动对样品袋中PAAs迁移的影响。

受国内市场资源过剩、价格体系扭曲等影响，集团公司成品油产销矛盾日益加大，按照合理的市场价格制定生产销售计划已无法适应市场变化，亟待改革调整。

基于实际工程及虚拟装置的直流输电控制保护模型设计方法//柏传军,叶周,程璐璐,肖建民//(14):186

按照“1．5．5”实验①模拟静态储放状态，考察不同存储温度下4，4'-MDA的迁移情况（图3A）。结果显示，4，4'-MDA迁移量在2种存储温度（25、40℃）下均呈上升趋势，且40℃存储时的迁移速度及迁移量均明显大于25℃，20 d时差值显著（P<0．05），由此推断环境温度高会导致蒸煮袋中PAAs迁移量增加。因此已包装食品的蒸煮袋存放时应尽量避免环境温度过高。

按照“1．5．5”实验②选择60℃模拟海洋或陆地运输极限温度，振荡培养箱初步模拟运输过程，考察No．14样品中4，4'-MDA迁移量的变化（图3B）。结果显示：4，4'-MDA迁移量从次日开始均不断增长，35 d时，静置和振荡条件下4，4'-MDA的迁移量分别为10．97µg/kg和12．8µg/kg，且均未达到平衡状态，有持续增长的趋势。由此可见，同一环境温度下，振动可以促进4，4'-MDA在酸性食品模拟液中的迁移。此外，样品袋在60℃下迁移5 d后，4，4'-MDA的迁移量超过欧盟法规中对单个PAAs的SML（2µg/kg），表明长时间高温运输可能会导致PAA迁移过多而造成食品安全危害。

3.5 总之，本试验建立的 ddPCR方法灵敏度高、重复性好，特异性强，可进行HPS低含量样品检测和定量检测。为HPS的检测、流行病学调查、质控等提供了一个切实可行的解决方案。

3 结 论

本文采用液相色谱－串联质谱（LC－MS/MS）研究了PA/CPP蒸煮袋中3种常见PAAs的迁移量，结果表明，该方法具有操作简单、灵敏度高等优点，满足欧盟最新标准中对于单个PAAs的检测要求。利用该方法对市售30种蒸煮袋进行了模拟迁移实验，发现所有材料中4，4'-MDA均有迁出，且17种材料中4，4'-MDA迁移量高于欧盟法规（EU）No 10/2011中已修订的对单个PAAs的SML（0．002 mg/kg）。此外，研究了加热处理以及储运过程对样品袋中4，4'-MDA迁移的影响，结果发现对蒸煮袋进行加热时，加热温度和加热时间均会导致样品袋中异氰酸酯单体的增多，最终促进PAAs的迁移。在模拟储运过程中，环境温度的升高以及运输过程的振动和时间均会促进样品袋中4，4'-MDA在酸性食品模拟液中的迁移，并且样品袋在60℃的环境温度下5 d后，4，4'-MDA迁移量超过了其SML，可能存在食品安全隐患。因此，在对蒸煮袋包装食品进行长时间运输时，应尽量降低货物的环境温度，减少运输时间。