不同包裝材料對肉制品模擬物中苯并（α）芘的吸附效果

趙冰 張順亮 賈曉云 李素 周慧敏 任雙 李家鵬 陳文華 王守偉

摘 要：建立乙醇水溶液和葵花籽油模擬物的肉制品模擬物模型，研究低密度聚乙烯（low density polyethylene，LDPE）和聚丙烯（polypropylene，PP）2 種包裝材料對模擬物中苯并（α）芘的吸附效果。結(jié)果表明：LDPE對肉制品模擬物中的苯并（α）芘具有良好的吸附效果，吸附5 d后，乙醇水溶液模擬物中苯并（α）芘的殘留率僅為61.25%，且乙醇水溶液模擬物中苯并（α）芘的殘留量低于葵花籽油模擬物；PP對模擬物中的苯并（α）芘無顯著吸附效果。用2 種包裝材料包裝湖南臘肉5 d后，LDPE對臘肉中苯并（α）芘的吸附率達43.14%，而PP僅為4.65%。因此，LDPE可以作為肉制品包裝材料，降低產(chǎn)品中苯并（α）芘的含量。

關(guān)鍵詞：包裝材料；苯并（α）芘；肉制品模擬物；殘留率；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

中圖分類號：TS251.1 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1001-8123（2018）01-0036-05

引文格式：

趙冰， 張順亮， 賈曉云， 等. 不同包裝材料對肉制品模擬物中苯并（α）芘的吸附效果[J]. 肉類研究， 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

煙熏肉制品因其獨特的風(fēng)味和色澤受到消費者的喜愛，同時具有良好的保藏性能和較長的貨架期。但是在肉制品煙熏過程中，由木屑的不完全燃燒形成的苯并（α）芘等多環(huán)芳烴類污染物會附著在肉制品表面，對消費者的身體健康造成潛在危害[1-5]。

苯并（α）芘是一種活性很強的致癌物，同時具有致畸和致突變作用[6-12]。苯并（α）芘具有很強的親脂性，很容易在脂肪含量較高的產(chǎn)品中富集，因此必須嚴(yán)格控制苯并（α）芘的攝入。我國在最新的國家標(biāo)準(zhǔn)

GB 2762—2017《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》[13]

中明確規(guī)定，肉制品中苯并（α）芘的含量不應(yīng)超過

5 μg/kg，歐盟、美國等發(fā)達國家和地區(qū)對苯并（α）芘等多環(huán)芳烴的限量作出了更為嚴(yán)格的規(guī)定[14]。因此，在肉制品加工和貯藏過程中必須嚴(yán)格限制并盡量減少產(chǎn)品中苯并（α）芘的含量，保障消費者的身體健康。

目前，肉制品加工和貯藏過程中降低苯并（α）芘含量的方法主要為采用煙熏液代替?zhèn)鹘y(tǒng)木熏的方式，但是會影響產(chǎn)品的色澤和風(fēng)味[15-20]。近年來，對于包裝材料的研究越來越多，如何通過包裝材料保持和提高產(chǎn)品的質(zhì)量安全是目前的研究熱點。用于肉制品包裝的材料以多層復(fù)合包裝材料為主，主要包括雙向拉伸聚酰胺（biaxially oriented polyamide，BOPA）、雙向拉伸聚酯（biaxially oriented polyester，BOPET）、雙向拉伸聚丙烯（biaxially oriented polypropylene，BOPP）和流延聚丙烯（cast polypropylene，CPP），這些包裝材料由于透明度、耐熱程度及透氣性的不同被用于不同種類食品的包裝，以保持產(chǎn)品品質(zhì)，延長產(chǎn)品貨架期。目前，對于通過包裝材料對苯并（α）芘進行吸附的研究還比較少，Simko等[21-23]發(fā)現(xiàn)低密度聚乙烯（low density polyethylene，LDPE）可以吸附煙熏香味料和水中的苯并（α）芘；Chen等[24]通過模擬物研究LDPE對烤鴨中苯并（α）芘的吸附效果，發(fā)現(xiàn)LDPE包裝材料可以有效吸附烤鴨中的苯并（α）芘。

本研究根據(jù)GB 31604.1—2015《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)

食品接觸材料及制品遷移試驗通則》[25]，通過液體模型模擬肉制品體系，采用10%乙醇和葵花籽油建立模擬物體系，研究苯并（α）芘在LDPE和聚丙烯（polypropylene，PP）等不同包裝材料中的吸附規(guī)律，以期為肉制品中苯并（α）芘的吸附建立理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

葵花籽油 市售；苯并（α）芘標(biāo)準(zhǔn)品（純度≥

96%） 美國Sigma公司；正己烷、乙醇、甲醇（均為分析純） 國藥集團化學(xué)試劑有限公司；乙腈（色譜純）

德國Merck公司；LDPE、PP 北京農(nóng)學(xué)院實驗室；臘肉 實驗室自制。

1.2 儀器與設(shè)備

e2695-2475高效液相色譜-熒光檢測器 美國Waters公司；固相萃取裝置 月旭科技（上海）股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 包裝袋的制備

將2 種定制型號的包裝膜采用包裝機制成12 cm×8 cm的包裝袋，包裝袋厚度約為0.03 mm，備用。

1.3.2 液體模擬物的構(gòu)建

分別配制乙醇和葵花籽油的體積分?jǐn)?shù)均為10%的乙醇水溶液模擬物和葵花籽油模擬物，其中苯并（α）芘的質(zhì)量濃度均為1 mg/L。分別取20 mL不同種類的模擬物裝于LDPE和PP材質(zhì)的包裝袋中，封口，置于20～22 ℃環(huán)境中，每天定時取樣檢測。

1.3.3 苯并（α）芘的檢測

1.3.3.1 樣品提取與純化

乙醇水溶液模擬物中苯并（α）芘的含量采用高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）法檢測。

葵花籽油模擬物中苯并（α）芘的含量參照GB 5009.27—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中苯并（a）芘的測定》進行測定[26]。取0.4 g（精確到0.001 g）樣品于玻璃試管中，加入5 mL正己烷，渦旋振蕩1 min使其完全溶解；采用中性氧化鋁固相萃取柱對樣品進行凈化，用30 mL正己烷活化固相萃取小柱，然后將待測樣品轉(zhuǎn)移至固相萃取小柱中，以1 mL/min的速率收集凈化液，再加入50 mL正己烷洗脫，繼續(xù)收集凈化液；將收集的凈化液40 ℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至1～2 mL，轉(zhuǎn)移至玻璃試管中，用氮吹儀濃縮至干，用1 mL乙腈復(fù)溶，渦旋振蕩混勻，過0.4 μm微孔濾膜，采用HPLC法檢測。

1.3.3.2 HPLC條件

Sun FireTM C18色譜柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流動相：乙腈∶水=88∶12（V/V）；流速1.2 mL/min；熒光檢測器激發(fā)波長384 nm，發(fā)射波長406 nm；柱溫35 ℃；進樣量20 μL。

1.3.3.3 吸附效率測定

檢測不同包裝材料的液體模擬物中苯并（α）芘的含量，將其與苯并（α）芘的初始濃度對比，確定吸附率，比較不同包裝材料對苯并（α）芘的吸附效果。

1.3.4 包裝材料結(jié)構(gòu)測定

采用傅里葉紅外光譜儀測定2 種包裝材料的結(jié)構(gòu)，從微觀結(jié)構(gòu)分析2 種包裝材料對苯并（α）芘的吸附效果。

1.3.5 包裝材料對湖南臘肉中苯并（α）芘的吸附

實驗用湖南臘肉為自制，將五花肉分割、修整、腌制、煙熏、烘干，備用。采用PP和LDPE對制作好的臘肉進行真空包裝，以使包裝材料和臘肉完全接觸，在室溫下放置5 d，檢測臘肉中苯并（α）芘的殘留率。

1.4 數(shù)據(jù)處理

實驗均平行測定3 次，結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。采用Excel軟件對檢測結(jié)果進行處理、分析與繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 苯并（α）芘的HPLC法測定

采用HPLC法對苯并（α）芘標(biāo)準(zhǔn)溶液進行測定，并建立苯并（α）芘的標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到苯并（α）芘的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y=84 632x+38 745（R2=0.999 8）。由圖1可知，苯并（α）芘的保留時間為9.5 min左右。

2.2 包裝材料對液體模擬物中苯并（α）芘的吸附

2.2.1 LDPE包裝材料對肉制品模擬物中苯并（α）芘的吸附

由圖2可知，LDPE對肉制品模擬物中的苯并（α）芘具有較好的吸附作用，苯并（α）芘的殘留率隨著吸附時間的延長逐漸降低，且LDPE對乙醇水溶液模擬物中苯并（α）芘的吸附效果優(yōu)于葵花籽油模擬物。放置第5天時，乙醇水溶液模擬物中苯并（α）芘的殘留率僅為61.25%，而葵花籽油模擬物中的殘留率為88.69%，且超過一半的吸附發(fā)生在吸附的第1天。

LDPE吸附模擬物中的苯并（α）芘是一個非常復(fù)雜的過程，涉及到苯并（α）芘在模擬物體系中的擴散、表面親和力等性質(zhì)，并進一步在包裝材料內(nèi)部發(fā)生一定的移動[27-29]。乙醇水溶液模擬物中的苯并（α）芘遷移是非極性的苯并（α）芘從強極性介質(zhì)向非極性介質(zhì)中遷移的過程，苯并（α）芘和LDPE都是非極性化合物，在這一過程中范德華力起著決定性的作用[30]。模擬物的黏度也扮演著重要的角色，黏度系數(shù)越大，苯并（α）芘的吸附效率越低。LDPE對苯并（α）芘的吸附主要發(fā)生在放置第1天，此后吸附效率迅速降低。Chen等[24]發(fā)現(xiàn)苯并（α）芘在與包裝材料接觸0.75 h后即開始發(fā)生吸附作用。

2.2.2 PP包裝材料對肉制品模擬物中苯并（α）芘的吸附

由圖3可知，PP對肉制品模擬物中苯并（α）芘的吸附效果較差，在吸附5 d的過程中沒有顯著的吸附效果，苯并（α）芘的殘留量無顯著性差異。這可能與包裝材料的性質(zhì)有關(guān)。PP是線型鏈烴聚合物，由于PP的主鏈骨架碳原子上交替連接著側(cè)甲基，改變了PP分子鏈的對稱性，使分子鏈的規(guī)整性與LDPE相比有所降低。同時，PP分子鏈在空間上不像LDPE那樣呈平面鋸齒形，而是以3 個單體單元為1 個螺旋周期的螺旋形結(jié)構(gòu)，這就使LDPE與PP的分子鏈結(jié)構(gòu)形成很大區(qū)別，從而造成其對苯并（α）芘吸附能力的差異。

2.2.3 包裝材料結(jié)構(gòu)分析

由圖4～5可知，LDPE和PP的傅里葉紅外光譜圖具有明顯差異，這是由其本身的結(jié)構(gòu)決定的。LDPE在717.36 cm-1處的峰代表烯烴C-H面外彎曲振動，1 470.87 cm-1處的峰代表C=C骨架振動，2 850.13 cm-1

和2 910.37 cm-1處的峰代表C-H伸縮振動。PP在808.99、840.81、898.67、972.91、997.50 cm-1處的峰代表C-H面外彎曲振動，1 375.48 cm-1和1 455.03 cm-1

處的峰代表C-H彎曲振動，2 838.22、2 866.67、2 917.29、2 949.59 cm-1處的峰代表C-H伸縮振動。因此，2 種包裝材料的結(jié)構(gòu)在C-H鍵的伸縮、彎曲和振動方面具有較大差異，造成了二者結(jié)構(gòu)上的差異，導(dǎo)致2 種包裝材料對苯并（α）芘不同的吸附率。

2.3 包裝材料對湖南臘肉中苯并（α）芘的吸附

采用傳統(tǒng)木熏方式生產(chǎn)一批湖南臘肉，制作完成后取樣檢測，測得該批次湖南臘肉中苯并（α）芘的含量為4.52 μg/kg。由表1可知：放置5 d后，LDPE包裝的臘肉中苯并（α）芘含量為2.57 μg/kg，苯并（α）芘的吸附率為43.14%；PP包裝的臘肉中苯并（α）芘含量為4.31 μg/kg，

吸附率為4.65%。2 種包裝材料對湖南臘肉樣品中苯并（α）芘的吸附效果與液體模型中測得的結(jié)果一致。

3 結(jié) 論

本研究以包裝材料對苯并（α）芘的吸附率為出發(fā)點，建立乙醇水溶液和葵花籽油模擬物的肉制品模擬物模型，研究LDPE和PP 2 種包裝材料對模擬物中苯并（α）芘的吸附效果。結(jié)果表明，LDPE對肉制品模擬物中的苯并（α）芘具有良好的吸附效果，吸附5 d后，苯并（α）芘在乙醇水溶液模擬物中的殘留率僅為61.25%，且吸附主要發(fā)生在第1天；PP對苯并（α）芘無顯著吸附作用，這可能與LDPE和PP的結(jié)構(gòu)差異有關(guān)。用2 種包裝材料包裝湖南臘肉5 d后，LDPE對臘肉中苯并（α）芘的吸附率達43.14%，而PP僅為4.65%。因此，采用LDPE作為包裝材料，通過吸附作用降低煙熏和燒烤肉制品中的苯并（α）芘含量是可行的，這也為肉制品中苯并（α）芘的控制技術(shù)提供了新的思路和研究方法。

參考文獻：

[1] 趙冰， 李素， 王守偉， 等. 蘋果木煙熏液的品質(zhì)特性[J]. 食品科學(xué)， 2016， 37（8）： 108-114. DOI：10.7506/spkx1002-6630-201608019.

[2] 楊書珍， 丁力， 羅婧敏， 等. 低溫肉制品的煙熏工藝研究[J]. 食品科技， 2009， 34（10）： 126-132. DOI：10.13684/j.cnki.spkj.2009.10.035.

[3] 趙冰， 任琳， 陳文華， 等. 煙熏工藝對熏肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響[J]. 食品科學(xué)， 2013， 34（6）： 180-187.

[4] NIEWIADOWSKA A， KILJANEK T， SEMENIUK S， et al. Polycyclic aromatic hydrocarbons （PAHs） in smoked meat and fish[J]. Medycyna Weterynaryjna， 2016， 72（6）： 383-388. DOI：10.21521/mw.5516.

[5] ROZENT?LE I， STUMPE-VIKSNA I， ZA?S D， et al. Assessment of dietary exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons from smoked meat products produced in Latvia[J]. Food Control， 2015， 54： 16-22. DOI：10.1016/j.foodcont.2015.01.017.

[6] DUEDAHL-OLESEN L， AASLYNG M， MEINERT L， et al. Polycyclic aromatic hydrocarbons （PAHs） in Danish barbecued meat[J]. Food Control， 2015， 57： 169-176. DOI：10.1016/j.foodcont.2015.04.012.

[7] MORET S， CONTE L， DEAN D. Assessment of polycyclic aromatic hydrocarbon content of smoked fish by means of a fast HPLC/HPLC method[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry， 1999， 47（4）： 1367-1371. DOI：10.1021/jf9808877.

[8] COLLINS J F， BROWN J P， ALEXEEFF G V， et al. Potency equivalency factors for some polycyclic aromatic hydrocarbons and polycyclic aromatic hydrocarbon derivatives[J]. Regulatory Toxicology and Pharmacology， 1998， 28（1）： 45-54. DOI：10.1006/rtph.1998.1235.

[9] PHILLIPS D H. Polycyclic aromatic hydrocarbons in the diet[J]. Mutation Research， 1999， 443（1/2）： 139-147. DOI：10.1016/S1383-5742（99）00016-2.

[10] LEDESMA E， RENDUELES M， DIAZ M. Contamination of meat products during smoking by polycyclic aromatic hydrocarbons： processes and prevention[J]. Food Control， 2016， 60： 64-87. DOI：10.1016/j.foodcont.2015.07.016.

[11] SINGH L， VARSHNEY J G， AGARWAl T. Polycyclic aromatic hydrocarbons formation and occurrence in processed food[J]. Food Chemistry， 2016， 199： 768-781. DOI：10.1016/j.foodchem.2015.12.074.

[12] STUMPE-VIKSNA I， BARTKEVICS V， KUKARE A， et al. Polycyclic aromatic hydrocarbons in meat smoked with different types of wood[J]. Food Chemistry， 2008， 110（3）： 794-797. DOI：10.1016/j.foodchem.2008.03.004.

[13] 中華人民共和國國家衛(wèi)生和計劃生育委員會， 國家食品藥品監(jiān)督管理總局. 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量： GB 2762—2017[S].

北京： 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社， 2017.

[14] 趙冰， 任琳， 李家鵬， 等. 傳統(tǒng)肉制品中多環(huán)芳烴來源和檢測方法研究進展[J]. 肉類研究， 2012， 26（6）： 50-53.

[15] OLATUNJI O S， OPEOLU B O， FATOKI O S， et al. Concentration profile of selected polycyclic aromatic hydrocarbon （PAH） fractions in some processed meat and meat products[J]. Journal of Food Measurement and Characterization， 2013， 7（3）： 122-128. DOI：10.1007/s11694-013-9147-2.

[16] 趙冰， 王靜， 戚彪， 等. 煙熏工藝對清真牛肉香腸品質(zhì)的影響[J]. 食品科學(xué)， 2014， 35（2）： 23-29. DOI：10.7506/spkx1002-6630-201402005.

[17] 趙冰， 周慧敏， 王守偉， 等. 蘋果木煙熏液對湖南臘肉品質(zhì)的影響[J]. 肉類研究， 2016， 30（1）： 1-5. DOI：10.15922/j.cnki.rlyj.2016.01.001.

[18] 呂玉， 臧明武， 史智佳， 等. 氣相色譜-嗅聞-質(zhì)譜聯(lián)用分析煙熏液中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)[J]. 肉類研究， 2012， 26（12）： 5-7.

[19] 張順亮， 王守偉， 成曉瑜， 等. 湖南臘肉加工過程中揮發(fā)性風(fēng)味成分的變化分析[J]. 食品科學(xué)， 2015， 36（16）： 215-219. DOI：10.7506/spkx1002-6630-201516040.

[20] 姜紹通， 王旗， 蔡克周， 等. 頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用法測定山楂核煙熏液的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)[J]. 食品科學(xué)， 2013， 34（18）： 206-211.

[21] SIMKO P， SIMON P， KHUNOVA V， et al. Kinetics of polycyclic aromatic hydrocarbon sorption from liquid smoke flavour into low density polyethylene packaging[J]. Food Chemistry， 1994， 50（1）： 65-68. DOI：10.1016/0308-8146（94）90094-9.

[22] SIMKO P， BRUNCKOVA B. Lowering of polycyclic aromatic hydrocarbons concentration in a liquid smoke flavour by sorption into polyethylene packaging[J]. Food Additives and Contaminants， 1993， 10（2）： 257-263. DOI：10.1080/02652039309374147.

[23] SIMKO P， SIMON P， KHUNOVA V. Removal of polycyclic aromatic hydrocarbons from water by migration into polyethylene[J]. Food Chemistry， 1999， 64（2）： 157-161. DOI：10.1016/S0308-8146（98）00157-5.

[24] CHEN J， CHEN S. Removal of polycyclic aromatic hydrocarbons by low density polyethylene from liquid model and roasted meat[J]. Food Chemistry， 2005， 90（3）： 461-469. DOI：10.1016/j.foodchem.2004.05.010.

[25] 中華人民共和國國家衛(wèi)生和計劃生育委員會. 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品接觸材料及制品遷移試驗通則： GB 31604.1—2015[S]. 北京： 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社， 2015.

[26] 中華人民共和國國家衛(wèi)生和計劃生育委員會， 國家食品藥品監(jiān)督管理總局. 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中苯并（α）芘的測定：

GB 5009.27—2016[S]. 北京： 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社， 2016.

[27] VAN LUNE F S， NIJSSEN L M， LINSSEN J P H. Absorption of methanol and toluene by polyester-based bottles[J]. Packaging Technology and Science， 1997， 10（4）： 221-227. DOI：10.1002/（SICI）1099-1522（199707）10：4<221：：AID-PTS408>3.0.CO；2-5.

[28] CHARARA Z N， WILLIAMS J W， SCHMIDT R H， et al. Orange flavor absorption into various polymeric packaging materials[J]. Journal of Food Science， 1992， 57（4）： 963-972. DOI：10.1111/j.1365-2621.1992.tb14334.x.

[29] FAYOUZ S C， SEUVRE M A， VOILLEY A J. Aroma transfers in and through plastic packagings： orange juice and D-limonene. A review. Part Ⅱ： overall sorption mechanisms and parameters： a literature survey[J]. Packaging Technology and Science， 1997， 10（3）： 145-160. DOI：10.1002/（SICI）1099-1522（19970501/30）10：33.0.CO.

[30] SIMKO P， KHUNOVA V， SIMON P， et al. Kinetics of sunflower oil contamination with polycyclic aromatic hydrocarbons form contaminated recycled low density polyethylene film[J]. International Journal of Food Science and Technology， 1995， 30（6）： 807-812. DOI：10.1111/j.1365-2621.1995.tb01428.x.