烧烤肉中多环芳烃的检测方法及控制措施

2019-09-10 09:20沈习习汤晓艳战俊良葛倩倩
中国食物与营养 2019年11期
关键词:多环芳烃控制检测

沈习习 汤晓艳 战俊良 葛倩倩

摘 要:烧烤肉制品中多环芳烃(PAHs)产生的影响因素主要有加热温度和时间、烤制方式、原料肉脂肪含量、外源添加物等。本文通过对国内外烧烤肉制品中多环芳烃限量规定、检测方法、产生因素及控制措施的研究进展进行综述,为烧烤肉制品中PAHs的安全控制和进一步研究提供科学依据。

关键词:多环芳烃(PAHs);烧烤肉;检测;控制

多环芳烃(PAHs)是由2个或2个以上苯环以线状、角状或簇状排列的一类有机化合物[1-2],具有亲脂、不可生物降解、环境持久性等特点,广泛存在于环境、食品和生物体中。由于PAHs类化合物具有致癌、致突变的危害,2009年斯德哥尔摩公约将PAHs类化合物列为持久性有机污染物(POPs)之一进行监测。食品高温热加工,尤其是明火加工,是食品中PAHs的产生来源。在肉烧烤过程由于有机物不完全燃烧或者脂肪高温降解就会产生PAHs化合物[3-6]。迄今为止,已发现有200多种PAHs,食品中常见的有20种左右,其中16种具有致畸、致癌和致突变作用的PAHs被美国环保署(EPA)列为最严重的有机污染物[7]。

1 烧烤肉中多环芳烃的限量规定

在PAHs类化合物中,3,4-苯并芘【简称苯并[α]芘或B(α)P】致癌性强、分布范围广,占全部致癌性PAHs的1%~20%[8],其性质稳定,与其他PAHs有一定的相关性,常被作为食品中PAHs监测的指征化合物[9-10]。我国食品安全标准GB 2762—2005《食品中污染物限量》中以苯并[α]芘为指征对PAHs进行了限量规定,目前我国最新食品污染物限量标准为GB 2762—2017《食品安全国家标准 食品中污染物限量》,标准中熏烧烤肉及肉制品中的苯并[α]芘限量规定为5.0μg/kg[11]。虽然苯并[α]芘在PAHs类化合物中毒性最大,但欧盟食品安全局(EFSA)认为[12],单一苯并[α]芘限量值不足以作为食品中PAHs安全限量的唯一指征,并于2008年根据PAHs种类分布和有关毒性数据提出了PAH4的概念[13],即以4种PAHs含量总和作为食品中PAHs安全限量指标之一,4种PAHs分别为苯并[α]芘(BαP)、苯并[α]蒽(BαA)、苯并[b]荧蒽(BbF)和艹屈(Chry)。同时,欧盟(EU)第835/2011号条例对食品中PAHs的安全限量值的规定也进行了调整,将熏烧烤肉中苯并[α]芘的最大残留量从5.0μg/kg 降至2.0μg/kg,将PAH4的最大残留量从30.0μg/kg降至12.0μg/kg,上述限量规定从2014年9月1日起执行。可见,欧盟对肉类制品中PAHs的限量要求愈加严格,而我国对肉制品中PAHs限量规定还保持着过去的单一苯并芘限量规定。

2 肉制品中多环芳烃的检测方法

肉类产品基质复杂,净化效果好、操作简单的前处理方法和灵敏度更高的检测技术手段是肉制品中PAHs检测方法研究的关键。肉制品中PAHs提取常用方法有有机溶剂萃取、索氏提取、加速溶剂萃取(ASE)和固相微萃取(SPME)等,净化常用方法有固相萃取小柱或凝胶渗透色谱(GPC)等。QuEChERS方法也是目前肉制品中PAHs提取净化的发展趋势。在检测手段方面目前主要采用高效液相色谱法和气相色谱—质谱(GC-MS)联用法。

2.1 标准检测方法

现行检测肉及肉制品中PAHs含量的国家标准和行业标准有GB 5009.27—2016《食品安全国家标准 食品中苯并[α]芘的测定》、GB 5009.265—2016《食品安全国家标准 食品中多环芳烃的测定》和SN/T 4000—2014《出口食品中多环芳烃类污染物检测方法 气相色谱—质谱法》。GB 5009.27—2016规定了食品中苯并[α]芘的测定方法,适用于熏烧烤肉及肉制品的测定,测定指标只针对苯并[α]芘[14]。该方法前处理采用有机溶剂萃取和固相小柱净化,首先用有机溶剂正己烷进行提取,然后过中性氧化铝或分子印迹小柱净化,最后用高效液相色谱荧光检测法进行检测。此标准方法的检出限为0.2μg/kg、定量限为0.5μg/kg,基本满足食品安全国家限量标准对肉及肉制品中苯并[α]芘含量监测的需求。GB 5009.265—2016标准规定了两种食品中PAHs类化合物检测方法[15]。方法一是针对15种PAHs类化合物检测的高效液相色谱法,涉及到美国EPA610规定的除苊烯(无荧光性)之外的15种PAHs类化合物的检测,首先用有机溶剂提取,然后用丙基乙二胺(PSA)和C18固相萃取填料凈化或用弗罗里硅土固相萃取柱净化,最后用高效液相色谱分离,使用荧光检测器,通过各种PAHs在不同激发波长和发射波长处的荧光强度进行检测,外标法定量。方法二是针对美国EPA610规定的16种PAHs类化合物检测的GC-MS联用法,也是采用有机溶剂提取,PSA和C18固相萃取填料净化或用弗罗里硅土固相萃取柱净化,最后上GC-MS联用仪检测,外标法定量。两种方法对PAHs类化合物的检出限范围分别为0.33~3.3μg/kg、0.6~6.7μg/kg,定量限范围分别为1.0~10μg/kg、1.8~20μg/kg。SN/T 4000—2014标准也是针对美国EPA610规定16种PAHs类化合物在进口食品中的污染含量进行检测[16]。方法前处理采用有机溶剂乙腈提取,用GPC净化,然后用气质联用仪进行检测,内标法定量。荧蒽、芘、苯并[a]蒽、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[α]芘等7种PAHs的方法定量限为5.0μg/kg,其余9种PAHs的定量限为10μg/kg。

2.2 文献报道的检测方法

文献报道的肉制品中PAHs检测常用的提取方法有索氏提取、ASE和SPME等,净化方法常用固相萃取小柱或GPC,QuEChERS前处理方法在肉中PAHs提取净化也有报道;检测方法主要还是采用高效液相色谱法和GC-MS法。索氏提取是最早、最经典的样品中PAHs的提取方法,具有提取效果好、回收率高的优点。廖倩等[17]在检测烤鸭鸭皮中3种PAHs(苯并[α]芘、二苯并[a,h]蒽、7,12-二甲基苯并蒽)时采用索氏抽提法,过Florisil固相萃取小柱净化,然后用高效液相色谱法分析,方法加标回收率为73.85%~80.31%,3种PAHs的定量限为0.56~3.19μg/kg 。Lin等[18]也采用索氏抽提法对北京烤鸭鸭皮、鸭肉中的PAHs进行提取,过GPC净化。但索氏提取操作繁琐、费时费力,消耗溶剂量大,随着现代绿色、快速检测技术的发展,索氏抽提将被其他提取方法所取代。随后溶剂提取发展成为烤肉中PAHs的主要提取方法之一。李永新等[19]采用溶剂提取、固相小柱净化和GC-MS分析方法,对熏肉中的25种PAHs进行测定。GB 5009.27—2016、GB 5009.265—2016和SN/T 4000—2014等三项标准也都是采用溶剂提取、固相柱净化、高效液相色谱或气质联用法进行检测。在溶剂提取的基础上,ASE法得到了发展,该法具有安全、快速、重复性好、萃取效率高的优点。周蕾等[20]采用ASE结合GPC净化的前处理方法对烟熏腊肉中16种PAHs进行检测,方法检出限在0.172~0.233μg/kg之间,加标回收率为60.3%~93.2%。SPME目前在PAHs检测上也得到应用,该技术集采样、萃取、浓缩和进样于一体,是一种绿色前处理技术。康迪[21]采用新型活性炭纤维(ACF)作为SPME的萃取纤维,与GC-MS联用,建立了猪肉脂肪和市售烤猪肉中16种PAHs的快速检测方法,方法检测限在0.1 ~50μg/kg之间,加标回收率为83.78%~113.14%。QuEChERS方法近年来也被广泛用于PAHs检测的快速前处理,由于其快速、简便,在批量样品处理和检测具有很大优势。Kao等[22]利用有机溶剂乙腈对烤制禽肉中16种PAHs进行提取,用PSA和C18并结合安捷伦QuEChERS小柱对提取液进行净化,GC-MS检测分析,建立的方法定量限为0.02~1μg/kg,方法回收率为71.2%~104%。Surma M等[23]也建立了火腿中12种PAHs的快速前处理方法,乙酸乙酯提取,PSA和C18净化,最后用GC-MS检测分析,建立方法的定量限为0.3~3μg/kg,方法回收率为72.4%~110.8%。

3 肉制品加工过程中PAHs产生的因素及控制

食品中PAHs的产生主要来自热加工过程,烧烤肉制品中PAHs产生的影响因素主要有加热温度和时间、烤制方式、原料肉脂肪含量、外源添加物等。如何采取有效控制措施来减少或预防PAHs的产生成为烧烤肉中PAHs控制技术研究的热点。

3.1 温度和时间

烧烤肉制品加热温度一般控制在200℃左右,温度过高或加工时间过长都会增加烧烤肉制品中PAHs的产生。廖倩等[24]在烤鸭制作时设置3种不同烤制温度(170、190、210℃)对烤鸭鸭皮中3种PAHs的含量进行检测,结果显示,3种PAHs均有检出,且检出量随温度的升高而明显增加。姜三群[25]在测定羊肉串样品中苯并[α]芘含量时发现,烤制1、4、9min的羊肉串样品,不管是瘦肉还是肥肉中苯并[α]芘含量都有显著性差异,且随着烤制时间的延长有明显增加趋势,在烤制到9min时,肉样过熟,表面部分烤焦,测得肥肉和瘦肉中苯并[α]芘含量均超过国家限量标准(5μg/kg)。可见,在肉制品的烧烤过程中,合理控制其加工温度和时间能够有效降低PAHs类有害物的生成。

3.2 烤制方式

不同的烧烤方式对烧烤肉中PAHs的产生有着显著影响。Terzi等[26]研究发现,木炭烧烤和气体烧烤2种烧烤方式下,烤肉串中苯并[α]芘的含量有显著差异,其中木炭烧烤方式下会产生更多含量的苯并[α]芘。Chung S Y等[27]也证实了这一结论,用木炭烧烤、木炭烘烤和气体烘烤3种烤制方式对猪肉和牛肉进行烤制加工,对其中7种PAHs含量进行检测,结果显示,PAHs的生成量由多到少的先后顺序为木炭烧烤、木炭烘烤、气体烘烤。在原有烤制方式基础上,作相应加热方式改进也可以有效减少PAHs的生成。Lee J G等[28]研究了烧烤程序对烤肉中4种PAHs生成的影响,发现同样批次的木炭,稳定连续的燃烧烤制方式有助于减少PAHs的生成。

3.3 原料肉脂肪含量

肉在烧烤过程中熔化的脂肪滴落到火焰上燃烧产生PAHs,同时燃烧产生大量烟雾,烟雾携带着PAHs包裹在食物表面,从而污染食物。原料肉中脂肪含量高低直接影响烧烤时PAHs的生成。Kao等[29]研究了不同脂肪含量的肉類在炭烤过程中16种PAHs的生成情况,结果表明,鸡腿(脂肪含量9.06%)和虾(脂肪含量0.2%)中16种PAHs总含量分别为118.3、42.6μg/kg,而羔羊肉(脂肪含量11.96%)中16种PAHs总含量高达547.5μg/kg,其中苯并[α]芘含量为5.8μg/kg。同类研究在牛肉中也有报道[30],实验选取精瘦牛肉绞碎成馅,分别与20%、40%、60%绞碎脂肪混合,做成同样大小的肉饼进行烤制,结果表明,随着脂肪含量的上升,苯并[α]芘含量显著增加,当脂肪为40%时,苯并[α]芘含量为4.03μg/kg,当脂肪含量增至60%时,苯并[α]芘含量增至6.51μg/kg。Lee J G等[28]研究发现,用特定方式去除烧烤过程产生的油滴和烟雾后,烤制猪肉和牛肉中检测到的4种PAHs总量与对照组相比分别降低了48%~89%和41%~74%。因此,在保持烧烤肉制品良好风味的前提下,尽量减少原料中脂肪含量和烟雾产生是PAHs污染控制技术的重要课题。

3.4 加工辅料使用与添加

有研究发现,在相同的烤制方式下,烤制过程中食用油的选择和使用,也是影响烤肉中PAHs生成的重要因素之一。不同植物油中PAHs的本底含量不同[31-32] 。Farhadian等[33]发现,经过食用油处理的烤肉与空白组相比,检测出的PAHs含量显著增加。Wanwisa[34]研究了植物油种类对烤鸡肉中16种PAHs的生成影响,结果表明,棕榈油和葵花籽油处理的烤肉中16种PAHs总量与空白组相比具有显著性差异,分别从空白组的190.1μg/kg增加到457.6μg/kg和376.6μg/kg。通过添加外源物质来抑制烤肉中PAHs生成也是研究的热点之一。齐颖[35]研究了竹叶提取物和大蒜提取物添加对油炸肉丸中PAHs生成的抑制效果,结果表明,在相同腌制条件下,两种提取物都不同程度地抑制PAHs生成,竹叶提取物可完全抑制苊的生成,大蒜提取物可完全抑制苊与芴的生成,且两种提取物抑制PAHs的效果随着添加量的增加而增强。Janoszka等[36]通过在肉制品中直接添加洋葱或大蒜来研究其对PAHs生成的影响,结果显示,当洋葱和大蒜的添加量分别为0.3%、0.15%时,熟肉制品中6种PAHs的总量分别降低了60%、54%。此外,Farhadian等[33]则发现,酸性腌制料(含1.2%柠檬汁)能使烤牛肉中3种PAHs的生成量降低70%。

4 结论

通过优化和改进烧烤肉原辅料质量、烤制工艺,研发烧烤肉制品绿色生产技术及工艺设备,来控制烧烤肉中PAHs类有害物产生,降低其含量,对保障人民身体健康和消费安全,促进传统产品消费升级具有重要意义。

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(责任编辑 唐建敏)

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