一種紙和紙制品中丙烯酰胺單體含量的檢測方法
【專利摘要】本發明提供一種紙或紙制品中丙烯酰胺單體含量的檢測方法，包括以下步驟:首先配置丙烯酰胺標準溶液，HPLC分析后繪制標準曲線；其次稱取一定量紙樣加入蒸餾水或甲醇水溶液提取，提取液過固相萃取柱，經HPLC分析后根據標準曲線得出被測試樣丙烯酰胺單體的含量。本發明選用水和甲醇水溶液作為提取試劑，大大提高了測量精度和檢測效率。
【專利說明】一種紙和紙制品中丙烯酰胺單體含量的檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種紙和紙制品中丙烯酰胺單體含量的檢測方法。
【背景技術】
[0002] 聚丙烯酰胺（polyacrylamide，簡稱PAM)是丙烯酰胺（acrylamide,簡稱AM)及 其衍生物的均聚物和共聚物的統稱，是水溶性高分子中應用最廣泛的品種之一，也是造紙 工業中應用最早、最廣泛的造紙助劑之一。在造紙工業中，低相對分子質量（分子量< 100 萬）的PAM -般用作紙張增強劑，中等分子質量（分子量200萬?500萬）的PAM -般用 作助留助濾劑，高相對分子質量（分子量> 800萬）的PAM -般用作長纖維紙漿抄紙的懸 浮劑。聚丙烯酰胺在造紙中都是通過濕部添加，而且為了發揮最好的效果，要盡可能的保留 在紙中。
[0003] 通常認為，PAM是非常穩定的高分子聚合物。事實上，在自然條件下，PAM會發生 緩慢的物理降解（熱、剪切）、化學降解（水解、氧化以及催化氧化）和生物降解（微生物 酶解）。這些降解主要是通過激發產生自由基引起連鎖氧化反應，從而造成聚合物主鏈斷 裂和分子量降低。在對PAM的穩定性研究中發現，PAM在水溶液中同時發生兩種化學降解 反應：一種是水解反應，引起側基結構的變化，由酰胺基轉變為羥基；另一種是氧化反應， 引起主鏈的斷裂，使聚合物分子量減小。氧化降解反應具有自由基連鎖反應的特征，過氧化 物、還原性有機雜質以及過渡金屬離子等起著活化劑作用，產生活性自由基碎片，促進聚合 物氧化降解。聚合物中的過氧化物以及產生的羰基化合物是引發聚合物氧化降解和光降解 的主要成因。由于降解作用，主鏈斷裂分子量大幅降低，產生大量的低聚物，低聚物的進一 步降解會產生大丙烯酰胺（AM)單體。此外，AM是制備PAM的主要原料，在聚合過程中，AM 單體不可能完全轉化為聚合物，即PAM中不可避免的存在殘留的AM單體。目前我國造紙行 業對造紙助劑的使用，大多只關注其使用效果，而對其安全性能關注較少，當前市場上常用 的PAM產品中均檢測出含有殘留的AM單體，部分產品甚至比較嚴重。以上就是造成紙和紙 制品中含有AM單體的兩個最主要途徑。
[0004] 丙烯酰胺是一種有毒化學物質，對其毒性國內外已經進行了大量的研究。丙烯酰 胺單體具有潛在的致癌性、神經毒性、遺傳毒性和生殖毒性。人體可通過消化道、呼吸道、 皮膚黏膜等多種途徑接觸丙烯酰胺，其中以經消化道吸收最快。丙烯酰胺還可通過胎盤和 乳汁進入胎兒和嬰幼兒體內。進入體內后，丙烯酰胺在細胞色素 P450的作用下，生成活性 環氧丙酰胺。這種物質比丙烯酰胺更容易與DNA結合，形成加合物，導致細胞內遺傳物質損 傷和基因突變，從而發揮致癌作用。紙和紙制品在人們的生活中隨處可見，并在食品包裝中 也得到了廣泛應用，因此紙和紙制品中的丙烯酰胺單體給人類的健康造成了巨大的潛在威 脅，但是目前人們還沒有對此引起重視，還沒有建立相應的檢測方法。
[0005] 目前，人們對食品中丙烯酰胺含量的檢測研究較多，世界各國都建立了標準檢測 方法，主要有氣相色譜-質譜（GC-MS)法和高效液相色譜-質譜法（HPLC-MS/MS)。采用 GC-MS法，需要對樣品進行溴化衍生化處理，使得樣品處理周期較長，操作復雜，更重要的是 為測量結果的準確性增加了不確定因素。采用HPLC-MS/MS法，無需對樣品進行衍生化，操 作相對簡單，但是所用儀器較為昂貴。并且這些方法都是專為食品檢測設計的，對于不同產 品，前處理方法存在很大差異，因此這些方法只具有參考價值。為了準確測定紙和紙制品中 丙烯酰胺單體含量，應根據產品特性研究針對性的檢測方法。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的是提供一種操作簡便、準確性高、適用于紙和紙制品中丙烯酰胺單 體含量的測定方法。
[0007] 為了解決上述技術問題，本申請采用如下技術方案：
[0008] 一種紙或紙制品中丙烯酰胺單體含量的檢測方法，包括以下步驟：
[0009] 1)配置丙烯酰胺標準溶液，進行HPLC分析，根據HPLC分析結果繪制標準曲線；
[0010] 2)稱取一定量紙樣，粉碎后加入具塞錐形瓶中，并向錐形瓶中加入蒸餾水或甲醇 水溶液作為提取試劑，提取試劑（ml)與紙樣（g)的比例為4:1?8:1，甲醇水溶液中甲醇的 體積分數為5-15%，將錐形瓶置于30-60?的恒溫水浴中振蕩2-4h ;
[0011] 3)將錐形瓶取出，冷卻至室溫，置于高速離心機中以lOOOr/min離心20-30min，上 層液體經〇. 45 μ m濾膜過濾；
[0012] 4)取步驟3)所得的提取液l-2mL使其完全通過固相萃取柱；
[0013] 5)取2-4mL體積濃度為5%的甲醇水溶液洗脫固相萃取柱，收集洗脫液，經〇. 22 μ m 濾膜過濾；
[0014] 6)將步驟5)所得洗脫液用步驟1)的方法進行HPLC分析，根據標準曲線得出被測 樣品中丙烯酰胺單體的含量。
[0015] 本發明采用水或甲醇水溶液作為提取試劑，不僅可以比較徹底地提取丙烯酰胺， 提高測量精度，還能提高提取速度，經試驗發現，提取溫度在30-60攝氏度之間，可以將丙 烯酰胺的提取時間控制在2-4小時內，尤其是在60攝氏度時，提取時間只需2小時。
[0016] 優選的，所述步驟1)HPLC分析條件為：色譜柱為：C18,固定相粒度為5 μ m，內徑為 25〇mmX4. 6mm或相當者；柱溫：室溫至35°C ;檢測波長：190-210nm ;流動相：水或者甲醇水 溶液；流速：〇· 5-1. OmL/min ;進樣量：2〇 μ L。在該條件下進行HPLC分析可以使分析結果精 度更高，重復試驗的穩定性更好。
[0017] 進一步的，所述柱溫為：30°c ;檢測波長：197nm ;流動相：甲醇與水的體積比為 5:95〇
[0018] 本發明所述固相萃取為HLB固相萃取柱或PRS固相萃取柱。
[0019] 本發明所述檢測方法經過提取和凈化，避免了因紙制品內源性雜質堵塞色譜柱而 使其使用壽命縮短，同時也避免了因色譜圖干擾峰較多造成基線不穩定，檢測結果不精確。 另外，由于丙烯酰胺易溶于水和甲醇水溶液,選用水和甲醇水溶液作為提取試劑，不僅可以 比較徹底地提取丙烯酰胺，提高測量精度，還能提高提取速度，本發明施以適當的溫度，一 般為3〇_6〇攝氏度，可以將丙烯酰胺的提取時間控制在2_4小時內，尤其是在60攝氏度時， 提取時間只需2小時，大大提高了檢測效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020] 圖1是丙烯酰胺標準物質HPLC譜圖；
[0021] 圖2丙烯酰胺HPLC標準曲線。
【具體實施方式】
[0022] 下面結合具體實施例對本發明做進一步詳細說明。
[0023] 實施例1繪制標準曲線
[0024] 采用常規方法配制濃度為〇、〇. 05、0· 1、0· 2、0. 3、0· 4、0· 5、1· 0μ g/mL的丙烯酰胺 標準溶液，并在下列條件下進行髙效液相色譜（HPLC)分析：
[0025] 色譜柱（Waters2695) :C18,固定相粒度為5um，250mmX4.6ram (內徑）或相當者； 柱溫：30°C;檢測波長：197nm ;流動相：甲醇：水=5:95 (體積比);流速：1. 〇mL/min ;進樣星： 20 μ L〇
[0026] 如圖1所示，根據HPLC譜圖，在上述給定條件下，丙烯酰胺的保留時間為4. 6min。 以丙烯酰胺濃度為橫坐標，色譜峰面積為縱坐標繪制標準曲線，見圖2,得出回歸方程 y=24879x+197. 8,相關系數R2=0. 9999。可見，在所測定的標樣濃度范圍內，線性關系很好。 以三倍信噪比計算得出丙烯酰胺的最低檢出限為15μ g/kg。
[0027] 實施例2
[0028] 本實施例以市場購買的某書寫紙作為被測樣品，稱取5g紙張樣品，精確至0· lmg， 將紙樣粉碎后加入到具塞錐形瓶中，然后在錐形瓶中加入20ml蒸餾水，蒸餾水（ml)與紙樣 (g)比例為4:1，蓋上塞子,將維形瓶置于60°C的恒溫水浴中振蕩2h，然后將錐形瓶取出，冷 卻至室溫，置于高速離心機中以l〇〇〇r/min離心20min，上層液體經0. 45 μ m濾膜過濾。取 1. OmL濾液過HLB固相萃取柱，過HLB固相萃取柱之前預先依次用3. 5mL甲醇和3. 5mL水 對HLB固相萃取柱進行活化，待濾液全部流出固相萃取柱后，用3mL5%的甲醇水溶液洗脫， 收集洗脫液，經〇· 22 μ m濾膜過濾，待HPLC檢測。
[0029] 采用實施例1中的HPLC分析條件進行檢測，根據測定結果和圖2所示的標準曲線 計算出紙樣中丙烯酰胺單體含量。經計算，本實施例紙樣中丙烯酰胺單體含量為562 μ g/ kg,
[0030] 實施例3
[0031] 本實施例以市場購買的某生活紙作為被測樣品，稱取5g紙張樣品，精確至0. lmg， 將紙樣粉碎后加入到具塞錐形瓶中，然后在錐形瓶中加入30ml甲醇水溶液，甲醇水溶液 (ml)與紙樣（g)比例為6:1，甲醇體積分數為5%，蓋上塞子，將錐形瓶置于3(TC的恒溫水浴 中振蕩4h，然后將錐形瓶取出，冷卻至室溫，置于高速離心機中以i〇〇〇 r/niin離心2〇min，上 層液體經〇· 45 μ m濾膜過濾。取1. OmL濾液過HLB固相萃取柱，過HLB固相萃取柱之前預 先依次用3. 5mL甲醇和3. 5mL水對HLB固相萃取柱進行活化,待濾液全部流出固相萃取柱 后，用3mL5%的甲醇水溶液洗脫，收集洗脫液，經〇. 22 μ m濾膜過濾，待HPLC檢測。
[0032]采用實施例1中的HPLC分析條件進行檢測，根據測定結果和圖2所示的標準曲線 計算出紙樣中丙烯酰胺單體含量。經計算，本實施例紙樣中丙烯酰胺單體含量為336 μ g/ kg,
[0033] 實施例4
[0034] 本實施例以市場購買的某包裝紙作為被測樣品，稱取5g紙張樣品，精確至〇. lmg， 將紙樣粉碎后加入到具塞錐形瓶中,然后在錐形瓶中加入40ml甲醇水溶液，甲醇水溶液 (ml)與紙樣（g)比例為8:1，甲醇體積分數為15%。蓋上塞子，將錐形瓶置于50°C的恒溫水浴 中振蕩2. 5h，然后將錐形瓶取出，冷卻至室溫，置于高速離心機中以l〇〇〇r/min離心20min， 上層液體經〇· 45 μ m濾膜過濾。取1. OmL濾液過HLB固相萃取柱，過HLB固相萃取柱之前 預先依次用3. 5mL甲醇和3. 5mL水對HLB固相萃取柱進行活化，待濾液全部流出固相萃取 柱后，用3mL5%的甲醇水溶液洗脫，收集洗脫液，經0· 22 μ m濾膜過濾，待HPLC檢測。
[0035] 采用實施例1中的HPLC分析條件進行檢測，根據測定結果和圖2所示的標準曲線 計算出紙樣中丙烯酰胺單體含量。經計算，本實施例紙樣中丙烯酰胺單體含量為638 μ g/ kg,
[0036] 實施例5
[0037] 本實施例以市場購買的某復印紙作為被測樣品，稱取5g紙張樣品，精確至〇. lmg, 將紙樣粉碎后加入到具塞錐形瓶中，然后在錐形瓶中加入20ml甲醇水溶液，甲醇水溶液 (ml)與紙樣（g)比例為4:1，甲醇體積分數為10%。蓋上塞子，將錐形瓶置于40°C的恒溫水 浴中振蕩3h，然后將錐形瓶取出，冷卻至室溫，置于高速離心機中以1000r/min離心20min， 上層液體經〇· 45 μ m濾膜過濾。取1. OmL濾液過HLB固相萃取柱，過HLB固相萃取柱之前 預先依次用3. 5mL甲醇和3· 5mL水對HLB固相萃取柱進行活化，待濾液全部流出固相萃取 柱后，用3mL5%的甲醇水溶液洗脫，收集洗脫液，經〇· 22 μ m濾膜過濾，待HPLC檢測。
[0038] 采用實施例1中的HPLC分析條件進行檢測，根據測定結果和圖2所示的標準曲線 計算出紙樣中丙烯酰胺單體含量。經計算，本實施例紙樣中丙烯酰胺單體含量為537 μ g/ kg,
[0039] 實施例6重復性試驗
[0040] 稱取5份實施例2中的紙樣，分別按照實施例2中的步驟對5份紙樣中的丙烯酰 胺進行檢測，然后按照實施例1中的HPLC分析條件，進行測試，結果見表1。5次平行實驗 的平均值為556,相對標準偏差為5. 6%。
[0041] 表1重復性實驗數據
[0042]
[0043] 實施例7回收率]^涵 '
【權利要求】
1. 一種紙或紙制品中丙烯酰胺單體含量的檢測方法，包括以下步驟： 1) 配置丙烯酰胺標準溶液，進行HPLC分析，根據HPLC分析結果繪制標準曲線； 2) 稱取一定量紙樣，粉碎后加入具塞錐形瓶中，并向錐形瓶中加入蒸餾水或甲醇水溶 液,液比為4:1?8:1,甲醇水溶液的體積分數為5-15%,將錐形瓶置于30-60°C的恒溫水浴 中振蕩2-4h ; 3) 將錐形瓶取出，冷卻至室溫，置于高速離心機中以1000r/min離心20-30min，上層液 體經0. 45 μ m濾膜過濾； 4) 取步驟3)所得的提取液l-2mL使其完全通過固相萃取柱； 5) 取2-4mL體積分數為5%的甲醇水溶液洗脫固相萃取柱，收集洗脫液，經0. 22 μ m濾 膜過濾； 6) 將步驟5)所得洗脫液用步驟1)的方法進行HPLC分析，根據標準曲線得出被測樣品 中丙烯酰胺單體的含量。
2. 根據權利要求1所述的紙或紙制品中丙烯酰胺單體含量的檢測方法，其特征在 于，步驟1)HPLC分析條件為：色譜柱為：C18,固定相粒度為5μπι，內徑為250mmX4.6mm 或相當者；柱溫：室溫至35°C ;檢測波長：190-210nm ;流動相：水或者甲醇水溶液；流速： 0· 5-1. OmL/min ;進樣量：20 μ L。
3. 根據權利要求1所述的紙或紙制品中丙烯酰胺單體含量的檢測方法，其特征在于， 柱溫：30°C ;檢測波長：197nm ;流動相：甲醇與水的體積比為5:95。
4. 根據權利要求1所述的紙或紙制品中丙烯酰胺單體含量的檢測方法，其特征在于， 所述固相萃取為HLB固相萃取柱或PRS固相萃取柱。
【文檔編號】G01N30/88GK104297398SQ201310299117
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年7月16日 優先權日:2013年7月16日
【發明者】王玉峰, 石葆瑩, 歐海龍, 谷歷文, 余偉梅 申請人:廣東省東莞市質量監督檢測中心