賀江，SHAO Suqin，鄧愛(ài)華，楊祺福，徐文思

1(湖南文理學(xué)院 生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖南 常德，415000)2(Guelph Research and Development Centre, Agriculture and Agri-Food Canada, Guelph Ontario, N1G 5C9)

氯丙醇最早于20世紀(jì)70年代在酸性水解植物蛋白(acid-hydrolyzed vegetable protein，acid-HVP)中發(fā)現(xiàn)，其種類包括3-氯-1,2-丙二醇(3-chloro-1,2-propanediol，3-MCPD)、2-氯-1,3-丙二醇、1,3-二氯-2-丙醇(1,3-dichloro-2-propanol，1,3-DCP)、2,3-二氯-2-丙醇等4種。此類物質(zhì)目前已被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)列為潛在的致癌物質(zhì)(2B類)，其中1,3-DCP還具有遺傳毒性[1-2]；糧農(nóng)組織/世界衛(wèi)生組織食品添加劑聯(lián)合專家委員會(huì)于2016年規(guī)定3-MCPD的暫定每日最大容許攝入量為4 μg/(kg·d)[1,3]。吸管在消費(fèi)者日常生活中被廣泛用于各類飲料的飲用，為減少塑料對(duì)環(huán)境的污染，許多國(guó)家和地區(qū)陸續(xù)出臺(tái)法律禁止使用塑料吸管，并提倡使用紙質(zhì)吸管。我國(guó)于2020年1月發(fā)布了《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)塑料污染控制的意見(jiàn)》，規(guī)定從2021年起在全國(guó)范圍餐飲行業(yè)禁止使用不可降解的一次性塑料吸管。然而，紙質(zhì)產(chǎn)品生產(chǎn)中通常需要用到聚酰胺-環(huán)氧氯丙烷樹(shù)脂(polyamide-epichlorohydrin resin，PAE)作為濕強(qiáng)劑，而PAE的制備需要用到環(huán)氧氯丙烷(epichlorohydrin，ECH)作為重要原料，但ECH同時(shí)也是生產(chǎn)3-MCPD和1,3-DCP的前體物質(zhì)，其具體形成途徑如圖1所示[4-5]。因此，吸管等紙質(zhì)食品接觸材料也可能存在氯丙醇等潛在危害。

圖1 由ECH生成3-MCPD和1,3-DCP的反應(yīng)途徑[4-5]Fig.1 The reaction pathway for the formation of 3-MCPD and 1,3-DCP from ECH

研究人員已對(duì)紙質(zhì)食品接觸材料中氯丙醇的潛在風(fēng)險(xiǎn)予以關(guān)注，研究建立了相關(guān)的檢測(cè)方法[5-7]，并對(duì)紙質(zhì)食品接觸材料中氯丙醇含量及其在模擬或真實(shí)條件下向食品遷移的規(guī)律進(jìn)行了分析和研究[8-13]。PACE等[8]研究發(fā)現(xiàn)，盛裝飲料的紙盒中1,3-DCP的含量低于0.005 mg/kg，而3-MCPD的含量則高達(dá)4.14～9.87 mg/kg；但3-MCPD不會(huì)從鍍有聚乙烯(polyethylene，PE)薄膜的紙質(zhì)材料中向所接觸食物遷移。MEZOUARI等[9]研究發(fā)現(xiàn)，食品包裝用紙中1,3-DCP和3-MCPD的含量分別為0.04～3.44 mg/kg和0.41～23.8 mg/kg。BECALSKI等[10]研究表明，3-MCPD在大多數(shù)紙質(zhì)食品接觸材料中均有檢出，其含量范圍介于茶包中的ng級(jí)至白色咖啡濾紙中的μg級(jí)；并且從紙盒所盛裝的牛奶以及紙杯浸出液中也檢測(cè)出ng級(jí)的3-MCPD。白榮漢[11]對(duì)5款 食品接觸紙制品在4%乙酸、10%乙醇和異辛烷中的3-MCPD遷移情況進(jìn)行研究，結(jié)果在3種食品模擬物中均未檢出3-MCPD。曾瑩等[12]對(duì)15批次食品接觸紙制品中氯丙醇的遷移情況進(jìn)行研究，結(jié)果表明1,3-DCP和3-MCPD遷移的檢出率分別為33.3%和53.3%，檢出水平分別為2.27～12.04 μg/kg和2.51～183.32 μg/kg。羅序英等[13]對(duì)10種食品接觸紙制品中3-MCPD和1,3-DCP在不同模擬食品體系中的遷移量進(jìn)行測(cè)定，其中9種樣品中檢出了3-MCPD，3種樣品中檢出率1,3-DCP。

目前，關(guān)于紙質(zhì)吸管中氯丙醇的含量及其遷移鮮有報(bào)道。因此，本研究旨在對(duì)市售紙質(zhì)吸管中3-MCPD和1,3-DCP的含量進(jìn)行調(diào)查分析，并對(duì)其向飲料遷移的情況進(jìn)行研究，以期為系統(tǒng)評(píng)估紙質(zhì)吸管中氯丙醇的潛在風(fēng)險(xiǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

20種不同品牌的紙質(zhì)吸管，加拿大安大略圭爾夫當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)Amazon或電商平臺(tái)；用于遷移試驗(yàn)的飲料包括普通飲用水、加味水、澄清蘋果汁、瓶裝茶飲料等，加拿大安大略圭爾夫市場(chǎng)。標(biāo)準(zhǔn)品3-MCPD、1,3-DCP 以及內(nèi)標(biāo)物質(zhì)d5-3-MCPD、d5-1,3-DCP，加拿大安大略北約克，Toronto Research Chemicals；用超純水分別配制質(zhì)量濃度為5 000 μg/mL 的標(biāo)準(zhǔn)品及內(nèi)標(biāo)物質(zhì)母液，4 ℃保存?zhèn)溆?；混合?biāo)準(zhǔn)物質(zhì)工作液由母液經(jīng)適當(dāng)比例稀釋獲得，現(xiàn)配現(xiàn)用。衍生化試劑N-七氟丁?；溥?N-heptafluorobutyrylimidazole，HFBI)(分析純)，氯仿(色譜純)、乙腈(色譜純)、氯化鈉(分析純)、檸檬酸(分析純)、乙醇(分析純)等，加拿大安大略?shī)W克維爾Sigma-Aldrich。

1.2 儀器與設(shè)備

Trace 1310氣相色譜-串聯(lián)ISO LT單四級(jí)桿質(zhì)譜，儀器配套的Xcaliber軟件操作系統(tǒng)，TG-5MS毛細(xì)管色譜柱(60 m × 0.25 mm× 0.5 μm)，以及水平振蕩儀、冷凍離心機(jī)、超聲清洗儀等，加拿大Thermo Scientific公司；825 RN氣密注射器，美國(guó)Hamilton;其他常規(guī)器材，加拿大安大略圭爾夫當(dāng)?shù)貜S商。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 紙質(zhì)吸管中3-MCPD和1,3-DCP含量測(cè)定

(1)紙質(zhì)吸管中3-MCPD和1,3-DCP的提取、富集和衍生化：參照歐盟標(biāo)準(zhǔn)(DIN EN 645—1994:Paper and board intended to come into contact with foodstuffs, preparation of cold water extract)，采用冷水浸提法對(duì)紙質(zhì)吸管中的3-MCPD和1,3-DCP進(jìn)行提取。將紙質(zhì)吸管剪成0.5 cm×0.5 cm大小的碎片，取10 g碎片樣品裝入三角瓶中，往三角瓶中加入150 mL超純水，旋緊管蓋后室溫下振蕩提取24 h。提取結(jié)束后樣品于3 500×g離心5 min，取10 mL上清液加入到15 mL尖底旋蓋玻璃離心管中，進(jìn)一步參照CARRO等[14]建立的超聲輔助分散液相微萃取方法(ultrasonic assisted dispersive liquid microextraction method, UA-DLLME)對(duì)提取液中的3-MCPD和1,3-DCP進(jìn)行富集和衍生化。往裝有10 mL提取液樣品的玻璃離心管中加入內(nèi)標(biāo)物質(zhì)d5-3-MCPD和d5-1,3-DCP，使其終質(zhì)量濃度為20 ng/mL；往離心管中再加入1.8 g氯化鈉并使其充分溶解，再快速注入1 010 μL由乙腈、氯仿和HFBI按90∶6∶5體積比現(xiàn)配的混合液并立即振搖15 s；隨后將離心管轉(zhuǎn)入到超聲清洗儀中，在40 ℃條件下超聲處理5 min，處理后樣品3 500×g離心5 min；最后用氣密注射器將離心管底部的有機(jī)相轉(zhuǎn)移到0.2 mL大小的內(nèi)插管中，內(nèi)插管置于色譜進(jìn)樣瓶中后于24 h內(nèi)完成3-MCPD和1,3-DCP的分析檢測(cè)。每種樣品重復(fù)處理3次。

(2)3-MCPD和1,3-DCP的GC-MS分析：參照CARRO等[14]建立的方法對(duì)3-MCPD和1,3-DCP進(jìn)行GC-MS分析。以不分流模式進(jìn)樣，進(jìn)樣量為1 μL；以氦氣為載氣，流速設(shè)定為1.0 mL/min；柱溫箱升溫程序?yàn)?0 ℃保持3 min，隨后以10.0 ℃/min升溫至150 ℃并保持10 min，最后以20.0 ℃/min升溫至280 ℃并保持5 min，總運(yùn)行時(shí)間為29.5 min；電子能量設(shè)置為70 eV，以選擇離子監(jiān)測(cè)模式進(jìn)行質(zhì)譜檢測(cè)，衍生物化反應(yīng)后3-MCPD與1,3-DCP以及相應(yīng)內(nèi)標(biāo)物質(zhì)的保留時(shí)間和定性定量離子如表1所示。用超純水配制7個(gè)標(biāo)準(zhǔn)工作液，其中3-MCPD與1,3-DCP 的質(zhì)量濃度依次為5、10、20、40、60、80、100 ng/mL，內(nèi)標(biāo)物質(zhì)d5-3-MCPD和d5-1,3-DCP質(zhì)量濃度均為20 ng/mL。參照上述UA-DLLME和GC-MS方法進(jìn)行處理和分析后，分別以3-MCPD和1,3-DCP的濃度為橫坐標(biāo)，以相應(yīng)定量離子峰面積比值(3-MCPD/d5-3-MCPD 和1,3-DCP/d5-1,3-DCP)為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，用于計(jì)算樣品中3-MCPD和1,3-DCP的含量。

表1 GC-MS分析時(shí)3-MCPD與1,3-DCP的保留時(shí)間和定性定量離子Table 1 Retention times, quantitative and qualitative ions for 3-MCPD and 1,3-DCP detection by GC-MS

1.3.2 紙質(zhì)吸管中3-MCPD和1,3-DCP向飲料遷移研究

參照GB 31604.1—2015《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品接觸材料及其制品遷移試驗(yàn)通則》，在試管中加入15 mL飲料樣品，然后插入紙質(zhì)吸管(插入深度約為15 cm)，靜置一定時(shí)間后，移除紙質(zhì)吸管，往飲料樣品中加入內(nèi)標(biāo)物質(zhì)，再參照上述UA-DLLME和GC-MS方法進(jìn)行3-MCPD和1,3-DCP的富集、衍生化和分析測(cè)定。

(1)紙質(zhì)吸管中3-MCPD和1,3-DCP向飲料遷移的影響因素：試驗(yàn)以超純水為模擬飲料體系研究了時(shí)間(30、60、90 min)和溫度(4、25、45 ℃)對(duì)遷移量的影響。每種處理重復(fù)試驗(yàn)3次。

(2)紙質(zhì)吸管中3-MCPD和1,3-DCP向市售飲料中的遷移：試驗(yàn)研究了紙質(zhì)吸管在普通飲用水、加味水、澄清蘋果汁、瓶裝茶飲料等4種市售飲料中的遷移情況。每種樣品重復(fù)試驗(yàn)3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 3-MCPD和1,3-DCP分析檢測(cè)方法驗(yàn)證

本研究所采用的分析檢測(cè)方法引用自相關(guān)參考文獻(xiàn)[14]，所建立的3-MCPD和1,3-DCP標(biāo)準(zhǔn)曲線分別為：Y=0.036 338 9X+0.086 711 7(R2=0.999 6)和Y=0.073 005 3X-0.022 776 2(R2=0.999 3)。試驗(yàn)中進(jìn)一步通過(guò)添加回收試驗(yàn)和靈敏度試驗(yàn)等對(duì)該方法的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果如表2所示。在不同樣品中該方法的加標(biāo)回收率為82.5%～108.7%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.6%～7.1%。該方法在紙質(zhì)吸管基質(zhì)中3-MCPD 和1,3-DCP的最低檢出限[(limit of detection,LOD)，S/N=3]分別為23.5 ng/g和2.8 ng/g，最低定量限[(limit of quantitation,LOQ)，S/N=10]分別為71.2 ng/g和5.2 ng/g；而在各種飲料基質(zhì)中3-MCPD的LOD和LOQ分別為2.1～15.4 ng/mL和7.0～48.2 ng/mL，1,3-DCP的LOD和LOQ分別介于0.3～1.0 ng/mL和1.0～3.5 ng/mL。上述結(jié)果與CARRO等[14]的報(bào)道結(jié)果相當(dāng)，說(shuō)明該方法準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性、靈敏度均較好，可滿足后續(xù)研究。

表2 3-MCPD和1,3-DCP分析檢測(cè)方法加標(biāo)回收試驗(yàn)和靈敏度試驗(yàn)結(jié)果(n=3)Table 2 Recovery test and sensitivity results of the method for 3-MCPD and 1,3-DCP detection (n=3)

2.2 紙質(zhì)吸管中3-MCPD和1,3-DCP含量測(cè)定

對(duì)20種市售紙質(zhì)吸管中3-MCPD和1,3-DCP的含量進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如表3所示?？梢?jiàn)，15#和17～20#樣品中2種氯丙醇均未檢出；4#樣品只檢出3-MCPD，而6#和14#樣品中只檢出1,3-DCP；其余樣品中2種氯丙醇均有檢出，且3-MCPD含量高于1,3-DCP含量。檢出3-MCPD的13種樣品(65%)，其含量為(79.0±20.2)～(2 289.6±323.5) ng/g；檢出1,3-DCP的14種樣品(70%)，其含量為(5.3±0.2)～(104.9±2.8) ng/g。該結(jié)果與PACE等[8]、MEZOUARI等[9]以及BECALSKI等[10]針對(duì)其他食品接觸紙質(zhì)材料的研究結(jié)果相當(dāng)。綜合來(lái)看，不同品牌的紙質(zhì)吸管中3-MCPD和1,3-DCP的含量呈現(xiàn)出較大的差異，這與其原料紙的生產(chǎn)工藝有關(guān)，尤其與濕強(qiáng)劑的使用情況有關(guān)[15]。目前，我國(guó)GB 4806.8—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品接觸用紙和紙板材料及制品》中對(duì)氯丙醇的含量未做明確要求；而GB/T 36420—2018《生活用紙和紙制品化學(xué)品及原料安全評(píng)價(jià)管理體系》中雖對(duì)氯丙醇含量提出了要求，但僅要求ECH、1,3-DCP和甲基環(huán)戊二烯三者用量之和與總濕強(qiáng)劑用量之比不超過(guò)0.7%。在“限塑令”的大背景下，加強(qiáng)食品接觸用紙中氯丙醇限量標(biāo)準(zhǔn)的制定勢(shì)在必行。

表3 20種市售紙質(zhì)吸管中3-MCPD和1, 3-DCP含量測(cè)定結(jié)果 單位：ng/g

2.3 紙質(zhì)吸管中3-MCPD和1,3-DCP向飲料遷移的影響因素

選取3-MCPD含量最高的3#紙質(zhì)吸管和1,3-DCP含量最高的11#紙質(zhì)吸管，以超純水為模擬飲料體系，研究了時(shí)間和溫度對(duì)紙質(zhì)吸管中氯丙醇遷移量的影響。室溫條件下，時(shí)間對(duì)3#和11#紙質(zhì)吸管中3-MCPD 和1,3-DCP遷移量的影響如圖2所示。3#紙質(zhì)吸管插入模擬飲料體系30 min后僅有3-MCPD檢出，但當(dāng)遷移時(shí)間延長(zhǎng)到60 min以上則3-MCPD和1,3-DCP均可檢出；11#紙質(zhì)吸管則在遷移時(shí)間為30 min 時(shí)即可在模擬飲料體系中檢出2種氯丙醇?？傮w來(lái)看隨著遷移時(shí)間的延長(zhǎng)，3-MCPD和1,3-DCP的遷移量均呈增加趨勢(shì)，因此縮短紙質(zhì)吸管在飲料中的使用時(shí)間是降低氯丙醇攝入風(fēng)險(xiǎn)的有效措施。

當(dāng)遷移時(shí)間固定為30 min時(shí)，溫度對(duì)3#和11#紙質(zhì)吸管中3-MCPD和1,3-DCP遷移量的影響如圖3所示。對(duì)于3#紙質(zhì)吸管，當(dāng)溫度為4 ℃和25 ℃時(shí)，其僅有3-MCPD遷移至模擬飲料體系，但溫度為45 ℃時(shí)，3-MCPD和1,3-DCP均在模擬飲料體系中檢出；對(duì)于11#紙質(zhì)吸管，在3個(gè)遷移溫度下均檢出2種氯丙醇?？傮w來(lái)看隨著遷移溫度的上升，3-MCPD和1,3-DCP的遷移量也均呈增加趨勢(shì)，因此避免在過(guò)高溫度下使用紙質(zhì)吸管是降低氯丙醇攝入風(fēng)險(xiǎn)的另一有效措施。

a-3-MCPD；b-1,3-DCP遷移量圖2 時(shí)間對(duì)2種紙質(zhì)吸管中3-MCPD和1,3-DCP遷移量的影響Fig.2 Impact of time on the migration of 3-MCPD and 1,3-DCP from two paper straws

a-3-MCPD；b-1,3-DCP遷移量圖3 溫度對(duì)2種紙質(zhì)吸管中3-MCPD和1,3-DCP遷移量的影響Fig.3 Impact of temperature on the migration of 3-MCPD and 1,3-DCP from two paper straws

2.4 紙質(zhì)吸管中3-MCPD和1,3-DCP向市售飲料中的遷移

設(shè)定遷移溫度為室溫，遷移時(shí)間為30 min，對(duì)15種檢出3-MCPD和(或)1,3-DCP的市售紙質(zhì)吸管在普通飲用水、加味水、澄清蘋果汁、瓶裝茶飲料等4種典型飲料中的氯丙醇遷移情況進(jìn)行了研究，結(jié)果如表4所示。

表4 市售紙質(zhì)吸管中3-MCPD和1,3-DCP向飲料遷移情況測(cè)定結(jié)果 單位：ng/mL

在60個(gè)處理中有10個(gè)處理檢出3-MCPD的遷移，總體檢出率為16.7%，具體情況為：3#紙質(zhì)吸管在4種飲料體系中均檢出3-MCPD的遷移，遷移量為(52.0±1.3)～(60.5±1.0) ng/mL；4#紙質(zhì)吸管在普通飲用水、加味水和瓶裝茶飲料中檢出3-MCPD的遷移，遷移量介于(39.5±1.1)～(41.0±0.6) ng/mL；2#、10#和11#紙質(zhì)吸管在普通飲用水體系中也檢出3-MCPD的遷移，遷移量為(7.8±0.3)～(9.3±0.4) ng/mL。有8個(gè)處理樣品檢出1,3-DCP的遷移，總體檢出率為13.3%，具體情況為：11#和12#紙質(zhì)吸管在4種飲料體系中均檢出1,3-DCP的遷移，遷移量為(2.9±0.3)～(8.4±0.8) ng/mL。本研究結(jié)果中3-MCPD和1,3-DCP遷移的整體檢出率與曾瑩等[12]和羅序英等[13]針對(duì)其他紙質(zhì)食品接觸材料的研究報(bào)道結(jié)果相比更低低，可能是由于紙質(zhì)吸管通常在內(nèi)部進(jìn)行了鍍膜處理，進(jìn)而可阻隔氯丙醇向飲料體系遷移[8]。目前，尚未有關(guān)于飲料中氯丙醇?xì)埩粝蘖康囊?guī)定，但我國(guó)GB 2762—2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》中規(guī)定3-MCPD在添加有acid-HVP的固態(tài)和液態(tài)調(diào)味品中最大殘留限量分別為1.0 mg/kg和0.4 mg/kg，澳大利亞和新西蘭政府則規(guī)定醬油等調(diào)味品中1,3-DCP的最大殘留限量為0.005 mg/kg[1]。上述檢出有氯丙醇遷移的飲料樣品中，3-MCPD質(zhì)量濃度均未超出上述限量標(biāo)準(zhǔn)，但部分樣品的1,3-DCP質(zhì)量濃度超過(guò)了0.005 mg/kg。考慮到在實(shí)際使用過(guò)程中紙質(zhì)吸管與飲料的接觸面積會(huì)逐步減少，且一份飲料的體積通常會(huì)遠(yuǎn)多于本試驗(yàn)所建遷移體系中的15 mL，可推測(cè)在實(shí)際條件下紙質(zhì)吸管接觸的飲料中氯丙醇的遷移量會(huì)更低。但由于飲料的攝入量通常也會(huì)遠(yuǎn)高于調(diào)味品，有必要對(duì)紙質(zhì)吸管中氯丙醇的潛在風(fēng)險(xiǎn)做進(jìn)一步的系統(tǒng)評(píng)估。

3 結(jié)論

本研究采用冷水提取法對(duì)紙質(zhì)吸管中的氯丙醇進(jìn)行提取，并參照文獻(xiàn)報(bào)道的相關(guān)方法對(duì)市售紙質(zhì)吸管中3-MCPD和1,3-DCP的含量以及向飲料遷移的情況進(jìn)行研究。在檢測(cè)的20種紙質(zhì)吸管中，13種樣品(65%)檢出3-MCPD，其含量為79.0～2 289.6 ng/g，14種樣品(70%)檢出1,3-DCP，其含量為5.3～104.9 ng/g。隨著時(shí)間延長(zhǎng)和溫度上升，紙質(zhì)吸管中3-MCPD和1,3-DCP向飲料遷移的量呈增加趨勢(shì)；在溫度為室溫、時(shí)間為30 min時(shí)，3-MCPD遷移的總體檢出率為16.7%，遷移量為7.8～60.5 ng/mL，1,3-DCP的總體檢出率為13.3%，遷移量為2.9～8.4 ng/mL。關(guān)于紙質(zhì)吸管中氯丙醇的潛在風(fēng)險(xiǎn)，有必要開(kāi)展進(jìn)一步的系統(tǒng)評(píng)估。