食品接触材料样品前处理和检测方法研究进展

发表时间:2020/11/20   来源:《基层建设》2020年第20期   作者:崔智理
[导读] 摘要:本文首先阐述了常见的食品接触材料种类,然后对食品接触材料样品前处理方法进行了说明,最后列出食品接触材料分析检测常用方法,希望对我国食品检测行业发展有所帮助。
        广东省珠海市质量计量监督检测所  519000
        摘要:本文首先阐述了常见的食品接触材料种类,然后对食品接触材料样品前处理方法进行了说明,最后列出食品接触材料分析检测常用方法,希望对我国食品检测行业发展有所帮助。
        引言
        食品接触材料是对所有可能与食品接触的材料的统称,包括食品容器、包装材料、食品包装设备及其他可能与食品接触的材料等。食品接触材料作为食物链中的一个重要角色,用于食品生产中的各个环节,如包装、储存、运输等。食品接触材料中的食品容器和包装材料对于食品安全有着双重意义:(1)合适的包装方式和包装材料可以保护食品不受外界环境的污染,保持食品本身的水分、品质等特性不发生改变;(2)包装材料含有的化学成分可能会发生迁移进入食品。如果迁移量超过某一定值,则会影响到食品的安全。因此,世界各国都十分重视食品接触材料的质量安全问题,并通过建立和完善相应的法规、制定相关质量安全标准和开发检测技术等措施,来保障食品接触材料的质量安全,进而确保食品安全。
        一、常见的食品接触材料种类
        日常生活中,涉及到塑料、橡胶、陶瓷、搪瓷、玻璃、金属、涂料、纸、植物纤维类等15大类食品包装材料(制品),本文就塑料、陶瓷和搪瓷、金属、玻璃、涂料、橡胶6大类产品的卫生指标要求及检测方法进行分析。
        1.塑料
        用于食品接触材料及制品的塑料主要有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚三聚氰胺-甲醛等。塑料材质的安全问题主要在于单体污染和助剂污染。
        2.陶瓷、搪瓷
        陶瓷一般无毒性,其卫生问题在于上釉工序中所用釉彩的毒性。搪瓷的污染主要来自制釉、饰花工序。
        3.金属
        常见的金属食具有铝制食具容器和不锈钢食具容器。铝制食具容器的卫生问题主要与铝材质量有关。《铝制食具容器卫生标准》限制了铅、锌、镉、砷的溶出量。不锈钢食具容器含有的微量元素主要是铅、铬、镉、镍等有害金属元素,应控制其迁移量。
        4.玻璃
        玻璃制品卫生安全,品质相对稳定,其卫生问题在于有色玻璃的着色剂主要为金属氧化物;三氧化二砷、红丹粉(四氧化三铅)等;这些金属可以从玻璃制品中溶出;危害健康。
        5.涂料
        涂料主要有聚酰胺环氧树脂涂料、过氯乙烯涂料、环氧酚醛涂料和聚四氟乙烯涂料等。涂料类产品的卫生问题主要是单体的迁移量以及高温条件下裂解产生的有毒物质。
        6.橡胶
        橡胶较少直接用作食品包装材料,但广泛用于制造与食品接触的婴儿用品、管道等。受橡胶制品内在特性和生产工艺等因素的影响,大量加工助剂和添加剂的使用以及硫化过程中发生的化学反应等,一些有毒有害或超标的低分子量单体物质、添加剂、反应产物和降解产物可能从橡胶制品迁移到食品中并危害消费者的健康。
        二、食品接触材料样品前处理方法
        在对食品接触材料中有害物质进行检测之前,需要对食品接触材料进行样品前处理,从而使材料中的有害物质迁移出来。对食品接触材料中目标分子进行定性定量分析之前,根据目标物种类的不同,通常会采取选择不同的样品前处理方式。
        2.1气体样品
        对于食品接触材料中挥发性或半挥发性目标分子,通常采用固体吸附法样品前处理手段进行处理。
        对于食品接触材料中的挥发性和半挥发性有机物质,如醛类、苯系物、酚类以及胺类化合物等,通常采用Tenax吸附剂对其进行吸附,根据目标分子极性的不同选择孔径及填充材料不同的Tenax管进行吸附。在Tenax吸附之后,通过热解吸以及固/液萃取等方式对目标物进行收集。目前使用最频繁的Tenax-TA是以2,6-二苯呋喃多孔聚合物树脂为填充剂的吸附材料,具有使用温度高、疏水性好以及老化后基线稳定等优点,因此被广泛用于不同挥发性物质或半挥发性物质的吸附性采集。Felix等利用聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯为填充剂的Tenax和异辛烷作为模拟物对多层食品接触材料中的多种胶粘剂进行富集,最后通过顶空方式对目标分子进行收集并进行定量测量。另外,Nerín等同样利用聚2,6-二苯基-p-苯基氧化物(Tenax)作为吸附剂对生物降解材料中的挥发性NIAS进行吸附,然后通过甲醇萃取后用GC-MS测其含量。
        2.2固体样品
        食品接触材料本身均为固体样品,因此需要采用一定的样品前处理手段将材料中的目标分子直接提取出来。对于这类目标分子,通常采用辅助萃取方法进行样品前处理。
        微波辅助萃取法是一种利用微波对萃取溶剂进行加热,从而提高萃取效率的一种新型萃取方法,具有加热均匀、快速高效、溶剂用量少等特点。张宪臣等以甲醇作为提取溶剂,采用微波辅助萃取法对塑料中48种污染物进行提取,最后用四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱进行定性定量检测,在该条件下,MAE表现出优异的萃取效果。蒋小良采用微波辅助萃取法对纸质食品接触材料中的邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯进行提取,并用GC-MS进行测定,在该条件下实现了邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯的快速测定。需要注意的是,目前国内外将MAE用于提取食品接触材料中有害物质的报道还比较少,作为一种常用的辅助萃取方法,MAE应该加强研究及应用。
        2.3液体样品
        液体样品是指食品接触材料迁移实验中食品模拟液或固体样品经前处理后需进一步进行提取而溶于液体试剂的样品。通常可以通过LLE、SPE以及SPME等手段对其中的目标物进行富集分离,达到分析检测的要求。


        固相萃取法也叫液固萃取法,是一种传统的萃取方法,萃取原理是液体样品中的目标分子被吸附于固体吸附剂上,再通过溶剂洗脱的方式将目标分子分离出来。SPE具有操作简单、回收率好、溶剂消耗少等优点,但同时也存在填充物易堵塞、萃取时间长以及固定相的选择性不高等缺点。SPE法的关键在于根据目标分子的特性选择合适的固相萃取柱填充物,常见的填充物有硅胶(极性填料和非极性填料)、高分子聚合物填料以及无机吸附填料等。Aznar等采用离子交换填料的固相萃取柱对食品模拟液中的22种初级芳香胺进行萃取,得到了较好的萃取效果。Richter等采用了固相萃取法对纸板类食品接触材料表面的油墨向食品中迁移的脂肪酸酯进行富集,然后用液质对其进行定量检测,该萃取方法对低浓度的脂肪酸酯表现出了优异的富集效果。
        三、食品接触材料分析检测方法
        1.气相色谱法(GC)
        Carasek等用气相色谱(ECD检测器)测定纸样中的三氯苯酚、三溴苯酚和五氯苯酚的含量,检出限为0.43~1.32ng•g-1,回收率为70%~100%。张双灵等采用气相色谱法(FID检测器)对食品塑料袋中DEHP进行测定,检出限为3.38×10-3mg•kg-1,回收率为90.7%~105.1%,能够满足塑料中低浓度至高浓度DEHP测定的需要。
        2.气相色谱-质谱联用法(GC-MS)
        GC-MS法常用来检测食品接触材料中有机挥发性物质。肖道清等采用GC-MS法同时测定塑料制品中24种受限的芳香族伯胺的特定迁移量,检出限为0.01~1μg•kg-1,各种芳香族伯胺的含量在10μg•kg-1时获得的RSD(n=6)为3.8%~14.7%。韩伟等用乙酸乙酯提取表面印刷有油墨的单层塑料包装、复合塑料包装、纸塑复合包装及纸质包装材料中的光引发剂(PIs)二苯甲酮(BP)、4-佳吉二苯甲酮(MBP)、对二甲氨基苯甲酸乙酯(EDAB)、N,N-二甲氨基苯甲酸异辛酯(EHDAB)和1-羟基环己基苯基甲酮(Irgacure184),用GC-MS法分析。结果表明,4种目标分析物的回收率范围为66.7%~89.4%,RSD小于10%,方法定量限为0.0017~0.0036mg•dm-2,适用于常规食品接触材料表面印刷油墨中PIs的快速检验。焦艳娜等用二氯甲烷加速萃取婴儿奶瓶中双酚A、双酚F、双酚A二缩水甘油醚、双(-环氧丙氧基苯)甲烷,萃取液经乙酸酐衍生化,用GC-MS法分析。结果表明:四种化合物的回收率范围为78.9%~101.1%,RSD小于10%,线性关系良好,检出限为0.2~5ng•g-1。
        3.高效液相色谱-质谱联用法(HPLC-MS)
        HPLC-MS常用于食品接触材料中全氟辛烷磺酰基化合物、全氟羧酸类化合物等的检测。蒋沁婷等用超声法提取食品接触材料中全氟羧酸类化合物(PFCAs),HPLC-MS法检测,检出限为0.5μg•kg-1,回收率84.6%~114.6%。陈笑梅等用甲醇对样品进行超声提取,HPLC-MS法测定样品中全氟丁烷磺酸(PFBS)、全氟己烷磺酸(PFHxS)、全氟辛烷磺酸(PFOS)、全氟癸烷磺酸(PFDS),内标法定量,13C标记的PFOS为内标物。实验结果:检出限为0.5μg•kg-1,回收率为91.1%~112.8%,该方法成功应用于16种食品接触材料实样的检测。HPLC-MS也能用来检测食品接触材料中的邻苯二甲酸酯类化合物。王晓兵等用加速溶剂萃取法(ASE)萃取样品中的邻苯二甲酸酯,高效液相色谱-高分辨质谱法(HPLC-LTQ-Orbitrap/MS)快速筛查确证。结果表明:邻苯二甲酸酯的检测限为1ng•mL-1,回收率为89.8%~101.3%,RSD均小于8.0%。
        4.氢化物原子荧光光谱法
        氢化物原子荧光光谱法是近年来发展较快的新技术,该法由于具有灵敏度高、检出限低、基体干扰小、线性范围宽和操作简便等优点,广泛应用于砷、锑等能发生氢化物元素的检测,但用于测定与食品接触容器具中砷锑溶出量的报道还很少。张遴等采用氢化物-原子荧光光谱法,同时测定玻璃容器和运动铝壶中砷、锑的溶出量。砷和锑的检出限分别为0.003μg•L-1和0.030μg•L-1,RSD分别为1.3%和2.2%,回收率分别为94.0%~102.5%和94.0%~102.8%。
        结语
        近年来,我过对食品接触材料的研究重点主要集中在以下三方面:食品塑料包装中有毒有害化学物质残留与迁移的高灵敏度分析方法研究;建立食品塑料包装中主要有毒有害单体与添加剂残留迁移模型研究;新型塑料食品包装材料卫生安全性评价与风险分析研究。相信随着科学技术的发展和社会进步,我国食品接触材料标准体系也会向更加完善、科学的方向发展。
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