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不同包装材料对肉制品模拟物中苯并（α）芘的吸附效果

范文

赵冰张顺亮贾晓云李素周慧敏任双李家鹏陈文华王守伟

摘要：建立乙醇水溶液和葵花籽油模拟物的肉制品模拟物模型，研究低密度聚乙烯（low density polyethylene，LDPE）和聚丙烯（polypropylene，PP）2 种包装材料对模拟物中苯并（α）芘的吸附效果。结果表明：LDPE对肉制品模拟物中的苯并（α）芘具有良好的吸附效果，吸附5 d后，乙醇水溶液模拟物中苯并（α）芘的残留率仅为61.25%，且乙醇水溶液模拟物中苯并（α）芘的残留量低于葵花籽油模拟物；PP对模拟物中的苯并（α）芘无显著吸附效果。用2 种包装材料包装湖南腊肉5 d后，LDPE对腊肉中苯并（α）芘的吸附率达43.14%，而PP仅为4.65%。因此，LDPE可以作为肉制品包装材料，降低产品中苯并（α）芘的含量。

关键词：包装材料；苯并（α）芘；肉制品模拟物；残留率；吸附

Adsorption of Benzo（α）pyrene in Meat Simulants by Different Packaging Materials

ZHAO Bing， ZHANG Shunliang， JIA Xiaoyun， LI Su， ZHOU Huimin， REN Shuang， LI Jiapeng， CHEN Wenhua， WANG Shouwei*

（Beijing Key Laboratory of Meat Processing Technology， China Meat Research Center，

Beijing Academy of Food Science， Beijing 100068， China）

Abstract： The adsorption efficiency of different packaging materials for benzo（α）pyrene in meat simulants， namely aqueous ethanol and sunflower oil was investigated. The results showed that low-density polyethylene showed a good adsorption capacity for benzo（α）pyrene， and the residual rate of benzo（α）pyrene in 10% of the ethanol water solution was lower than in sunflower oil， and the residual rate of benzo（α）pyrene in 10% ethanol water solution was 61.25% after 5 d adsorption， which was lower than in sunflower oil. In contrast， polypropylene showed no significant adsorption capacity for benzo（α）pyrene. Both packaging materials were used to package Hunan bacon. After 5 days， the adsorption rate of low-density polyethylene for benzo（α）pyrene reached 43.14%， while that of polypropylene was only 4.65%. Therefore， low-density polyethylene can be used as packaging material for meat products to reduce the content of benzo（α）pyrene in meat products.

Keywords： packaging materials； benzo（α）pyrene； meat simulants； residual rate； adsorption

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-201801006

中图分类号：TS251.1 文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2018）01-0036-05

引文格式：

赵冰，张顺亮，贾晓云，等. 不同包装材料对肉制品模拟物中苯并（α）芘的吸附效果[J]. 肉类研究， 2018， 32（1）： 36-40. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-201801006. http：//www.rlyj.pub

ZHAO Bing， ZHANG Shunliang， JIA Xiaoyun， et al. Adsorption of benzo（α）pyrene in meat simulants by different packaging materials[J]. Meat Research， 2018， 32（1）： 36-40. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-201801006. http：//www.rlyj.pub

煙熏肉制品因其独特的风味和色泽受到消费者的喜爱，同时具有良好的保藏性能和较长的货架期。但是在肉制品烟熏过程中，由木屑的不完全燃烧形成的苯并（α）芘等多环芳烃类污染物会附着在肉制品表面，对消费者的身体健康造成潜在危害[1-5]。

苯并（α）芘是一种活性很强的致癌物，同时具有致畸和致突变作用[6-12]。苯并（α）芘具有很强的亲脂性，很容易在脂肪含量较高的产品中富集，因此必须严格控制苯并（α）芘的摄入。我国在最新的国家标准

GB 2762—2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》[13]

中明确规定，肉制品中苯并（α）芘的含量不应超过

5 μg/kg，欧盟、美国等发达国家和地区对苯并（α）芘等多环芳烃的限量作出了更为严格的规定[14]。因此，在肉制品加工和贮藏过程中必须严格限制并尽量减少产品中苯并（α）芘的含量，保障消费者的身体健康。

目前，肉制品加工和贮藏过程中降低苯并（α）芘含量的方法主要为采用烟熏液代替传统木熏的方式，但是会影响产品的色泽和风味[15-20]。近年来，对于包装材料的研究越来越多，如何通过包装材料保持和提高产品的质量安全是目前的研究热点。用于肉制品包装的材料以多层复合包装材料为主，主要包括双向拉伸聚酰胺（biaxially oriented polyamide，BOPA）、双向拉伸聚酯（biaxially oriented polyester，BOPET）、双向拉伸聚丙烯（biaxially oriented polypropylene，BOPP）和流延聚丙烯（cast polypropylene，CPP），这些包装材料由于透明度、耐热程度及透气性的不同被用于不同种类食品的包装，以保持产品品质，延长产品货架期。目前，对于通过包装材料对苯并（α）芘进行吸附的研究还比较少，Simko等[21-23]发现低密度聚乙烯（low density polyethylene，LDPE）可以吸附烟熏香味料和水中的苯并（α）芘；Chen等[24]通过模拟物研究LDPE对烤鸭中苯并（α）芘的吸附效果，发现LDPE包装材料可以有效吸附烤鸭中的苯并（α）芘。

本研究根据GB 31604.1—2015《食品安全国家标准

食品接触材料及制品迁移试验通则》[25]，通过液体模型模拟肉制品体系，采用10%乙醇和葵花籽油建立模拟物体系，研究苯并（α）芘在LDPE和聚丙烯（polypropylene，PP）等不同包装材料中的吸附规律，以期为肉制品中苯并（α）芘的吸附建立理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

葵花籽油市售；苯并（α）芘标准品（纯度≥

96%）美国Sigma公司；正己烷、乙醇、甲醇（均为分析纯）国药集团化学试剂有限公司；乙腈（色谱纯）

德国Merck公司；LDPE、PP 北京农学院实验室；腊肉实验室自制。

1.2 仪器与设备

e2695-2475高效液相色谱-荧光检测器美国Waters公司；固相萃取装置月旭科技（上海）股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 包裝袋的制备

将2 种定制型号的包装膜采用包装机制成12 cm×8 cm的包装袋，包装袋厚度约为0.03 mm，备用。

1.3.2 液体模拟物的构建

分别配制乙醇和葵花籽油的体积分数均为10%的乙醇水溶液模拟物和葵花籽油模拟物，其中苯并（α）芘的质量浓度均为1 mg/L。分别取20 mL不同种类的模拟物装于LDPE和PP材质的包装袋中，封口，置于20～22 ℃环境中，每天定时取样检测。

1.3.3 苯并（α）芘的检测

1.3.3.1 样品提取与纯化

乙醇水溶液模拟物中苯并（α）芘的含量采用高效液相色谱（high performance liquid chromatography，HPLC）法检测。

葵花籽油模拟物中苯并（α）芘的含量参照GB 5009.27—2016《食品安全国家标准食品中苯并（a）芘的测定》进行测定[26]。取0.4 g（精确到0.001 g）样品于玻璃试管中，加入5 mL正己烷，涡旋振荡1 min使其完全溶解；采用中性氧化铝固相萃取柱对样品进行净化，用30 mL正己烷活化固相萃取小柱，然后将待测样品转移至固相萃取小柱中，以1 mL/min的速率收集净化液，再加入50 mL正己烷洗脱，继续收集净化液；将收集的净化液40 ℃旋转蒸发浓缩至1～2 mL，转移至玻璃试管中，用氮吹仪浓缩至干，用1 mL乙腈复溶，涡旋振荡混匀，过0.4 μm微孔滤膜，采用HPLC法检测。

1.3.3.2 HPLC条件

Sun FireTM C18色谱柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流动相：乙腈∶水=88∶12（V/V）；流速1.2 mL/min；荧光检测器激发波长384 nm，发射波长406 nm；柱温35 ℃；进样量20 μL。

1.3.3.3 吸附效率测定

检测不同包装材料的液体模拟物中苯并（α）芘的含量，将其与苯并（α）芘的初始浓度对比，确定吸附率，比较不同包装材料对苯并（α）芘的吸附效果。

1.3.4 包装材料结构测定

采用傅里叶红外光谱仪测定2 种包装材料的结构，从微观结构分析2 种包装材料对苯并（α）芘的吸附效果。

1.3.5 包装材料对湖南腊肉中苯并（α）芘的吸附

实验用湖南腊肉为自制，将五花肉分割、修整、腌制、烟熏、烘干，备用。采用PP和LDPE对制作好的腊肉进行真空包装，以使包装材料和腊肉完全接触，在室温下放置5 d，检测腊肉中苯并（α）芘的残留率。

1.4 数据处理

实验均平行测定3 次，结果用平均值±标准差表示。采用Excel软件对检测结果进行处理、分析与绘图。

2 结果与分析

2.1 苯并（α）芘的HPLC法测定

采用HPLC法对苯并（α）芘标准溶液进行测定，并建立苯并（α）芘的标准曲线，得到苯并（α）芘的标准曲线方程为y=84 632x+38 745（R2=0.999 8）。由图1可知，苯并（α）芘的保留时间为9.5 min左右。

2.2 包装材料对液体模拟物中苯并（α）芘的吸附

2.2.1 LDPE包装材料对肉制品模拟物中苯并（α）芘的吸附

由图2可知，LDPE对肉制品模拟物中的苯并（α）芘具有较好的吸附作用，苯并（α）芘的残留率随着吸附时间的延长逐渐降低，且LDPE对乙醇水溶液模拟物中苯并（α）芘的吸附效果优于葵花籽油模拟物。放置第5天时，乙醇水溶液模拟物中苯并（α）芘的残留率仅为61.25%，而葵花籽油模拟物中的残留率为88.69%，且超过一半的吸附发生在吸附的第1天。

LDPE吸附模拟物中的苯并（α）芘是一个非常复杂的过程，涉及到苯并（α）芘在模拟物体系中的扩散、表面亲和力等性质，并进一步在包装材料内部发生一定的移动[27-29]。乙醇水溶液模拟物中的苯并（α）芘迁移是非极性的苯并（α）芘从强极性介质向非极性介质中迁移的过程，苯并（α）芘和LDPE都是非极性化合物，在这一过程中范德华力起着决定性的作用[30]。模拟物的黏度也扮演着重要的角色，黏度系数越大，苯并（α）芘的吸附效率越低。LDPE对苯并（α）芘的吸附主要发生在放置第1天，此后吸附效率迅速降低。Chen等[24]发现苯并（α）芘在与包装材料接触0.75 h后即开始发生吸附作用。

2.2.2 PP包装材料对肉制品模拟物中苯并（α）芘的吸附

由图3可知，PP对肉制品模拟物中苯并（α）芘的吸附效果较差，在吸附5 d的过程中没有显著的吸附效果，苯并（α）芘的残留量无显著性差异。这可能与包装材料的性质有关。PP是线型链烃聚合物，由于PP的主链骨架碳原子上交替连接着侧甲基，改变了PP分子链的对称性，使分子链的规整性与LDPE相比有所降低。同时，PP分子链在空间上不像LDPE那样呈平面锯齿形，而是以3 个单体单元为1 个螺旋周期的螺旋形结构，这就使LDPE与PP的分子链结构形成很大区别，从而造成其对苯并（α）芘吸附能力的差异。

2.2.3 包装材料结构分析

由图4～5可知，LDPE和PP的傅里叶红外光谱图具有明显差异，这是由其本身的结构决定的。LDPE在717.36 cm-1处的峰代表烯烃C-H面外弯曲振动，1 470.87 cm-1处的峰代表C=C骨架振动，2 850.13 cm-1

和2 910.37 cm-1处的峰代表C-H伸缩振动。PP在808.99、840.81、898.67、972.91、997.50 cm-1处的峰代表C-H面外弯曲振动，1 375.48 cm-1和1 455.03 cm-1

处的峰代表C-H弯曲振动，2 838.22、2 866.67、2 917.29、2 949.59 cm-1处的峰代表C-H伸缩振动。因此，2 种包装材料的结构在C-H键的伸縮、弯曲和振动方面具有较大差异，造成了二者结构上的差异，导致2 种包装材料对苯并（α）芘不同的吸附率。

2.3 包装材料对湖南腊肉中苯并（α）芘的吸附

采用传统木熏方式生产一批湖南腊肉，制作完成后取样检测，测得该批次湖南腊肉中苯并（α）芘的含量为4.52 μg/kg。由表1可知：放置5 d后，LDPE包装的腊肉中苯并（α）芘含量为2.57 μg/kg，苯并（α）芘的吸附率为43.14%；PP包装的腊肉中苯并（α）芘含量为4.31 μg/kg，

吸附率为4.65%。2 种包装材料对湖南腊肉样品中苯并（α）芘的吸附效果与液体模型中测得的结果一致。

3 结论

本研究以包装材料对苯并（α）芘的吸附率为出发点，建立乙醇水溶液和葵花籽油模拟物的肉制品模拟物模型，研究LDPE和PP 2 种包装材料对模拟物中苯并（α）芘的吸附效果。结果表明，LDPE对肉制品模拟物中的苯并（α）芘具有良好的吸附效果，吸附5 d后，苯并（α）芘在乙醇水溶液模拟物中的残留率仅为61.25%，且吸附主要发生在第1天；PP对苯并（α）芘无显著吸附作用，这可能与LDPE和PP的结构差异有关。用2 种包装材料包装湖南腊肉5 d后，LDPE对腊肉中苯并（α）芘的吸附率达43.14%，而PP仅为4.65%。因此，采用LDPE作为包装材料，通过吸附作用降低烟熏和烧烤肉制品中的苯并（α）芘含量是可行的，这也为肉制品中苯并（α）芘的控制技术提供了新的思路和研究方法。

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