一种纸和纸制品中丙烯酰胺单体含量的检测方法
【专利摘要】本发明提供一种纸或纸制品中丙烯酰胺单体含量的检测方法，包括以下步骤:首先配置丙烯酰胺标准溶液，HPLC分析后绘制标准曲线；其次称取一定量纸样加入蒸馏水或甲醇水溶液提取，提取液过固相萃取柱，经HPLC分析后根据标准曲线得出被测试样丙烯酰胺单体的含量。本发明选用水和甲醇水溶液作为提取试剂，大大提高了测量精度和检测效率。
【专利说明】一种纸和纸制品中丙烯酰胺单体含量的检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种纸和纸制品中丙烯酰胺单体含量的检测方法。
【背景技术】
[0002] 聚丙烯酰胺（polyacrylamide，简称PAM)是丙烯酰胺（acrylamide,简称AM)及 其衍生物的均聚物和共聚物的统称，是水溶性高分子中应用最广泛的品种之一，也是造纸 工业中应用最早、最广泛的造纸助剂之一。在造纸工业中，低相对分子质量（分子量< 100 万）的PAM -般用作纸张增强剂，中等分子质量（分子量200万?500万）的PAM -般用 作助留助滤剂，高相对分子质量（分子量> 800万）的PAM -般用作长纤维纸浆抄纸的悬 浮剂。聚丙烯酰胺在造纸中都是通过湿部添加，而且为了发挥最好的效果，要尽可能的保留 在纸中。
[0003] 通常认为，PAM是非常稳定的高分子聚合物。事实上，在自然条件下，PAM会发生 缓慢的物理降解（热、剪切）、化学降解（水解、氧化以及催化氧化）和生物降解（微生物 酶解）。这些降解主要是通过激发产生自由基引起连锁氧化反应，从而造成聚合物主链断 裂和分子量降低。在对PAM的稳定性研究中发现，PAM在水溶液中同时发生两种化学降解 反应：一种是水解反应，引起侧基结构的变化，由酰胺基转变为羟基；另一种是氧化反应， 引起主链的断裂，使聚合物分子量减小。氧化降解反应具有自由基连锁反应的特征，过氧化 物、还原性有机杂质以及过渡金属离子等起着活化剂作用，产生活性自由基碎片，促进聚合 物氧化降解。聚合物中的过氧化物以及产生的羰基化合物是引发聚合物氧化降解和光降解 的主要成因。由于降解作用，主链断裂分子量大幅降低，产生大量的低聚物，低聚物的进一 步降解会产生大丙烯酰胺（AM)单体。此外，AM是制备PAM的主要原料，在聚合过程中，AM 单体不可能完全转化为聚合物，即PAM中不可避免的存在残留的AM单体。目前我国造纸行 业对造纸助剂的使用，大多只关注其使用效果，而对其安全性能关注较少，当前市场上常用 的PAM产品中均检测出含有残留的AM单体，部分产品甚至比较严重。以上就是造成纸和纸 制品中含有AM单体的两个最主要途径。
[0004] 丙烯酰胺是一种有毒化学物质，对其毒性国内外已经进行了大量的研究。丙烯酰 胺单体具有潜在的致癌性、神经毒性、遗传毒性和生殖毒性。人体可通过消化道、呼吸道、 皮肤黏膜等多种途径接触丙烯酰胺，其中以经消化道吸收最快。丙烯酰胺还可通过胎盘和 乳汁进入胎儿和婴幼儿体内。进入体内后，丙烯酰胺在细胞色素 P450的作用下，生成活性 环氧丙酰胺。这种物质比丙烯酰胺更容易与DNA结合，形成加合物，导致细胞内遗传物质损 伤和基因突变，从而发挥致癌作用。纸和纸制品在人们的生活中随处可见，并在食品包装中 也得到了广泛应用，因此纸和纸制品中的丙烯酰胺单体给人类的健康造成了巨大的潜在威 胁，但是目前人们还没有对此引起重视，还没有建立相应的检测方法。
[0005] 目前，人们对食品中丙烯酰胺含量的检测研究较多，世界各国都建立了标准检测 方法，主要有气相色谱-质谱（GC-MS)法和高效液相色谱-质谱法（HPLC-MS/MS)。采用 GC-MS法，需要对样品进行溴化衍生化处理，使得样品处理周期较长，操作复杂，更重要的是 为测量结果的准确性增加了不确定因素。采用HPLC-MS/MS法，无需对样品进行衍生化，操 作相对简单，但是所用仪器较为昂贵。并且这些方法都是专为食品检测设计的，对于不同产 品，前处理方法存在很大差异，因此这些方法只具有参考价值。为了准确测定纸和纸制品中 丙烯酰胺单体含量，应根据产品特性研究针对性的检测方法。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种操作简便、准确性高、适用于纸和纸制品中丙烯酰胺单 体含量的测定方法。
[0007] 为了解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案：
[0008] 一种纸或纸制品中丙烯酰胺单体含量的检测方法，包括以下步骤：
[0009] 1)配置丙烯酰胺标准溶液，进行HPLC分析，根据HPLC分析结果绘制标准曲线；
[0010] 2)称取一定量纸样，粉碎后加入具塞锥形瓶中，并向锥形瓶中加入蒸馏水或甲醇 水溶液作为提取试剂，提取试剂（ml)与纸样（g)的比例为4:1?8:1，甲醇水溶液中甲醇的 体积分数为5-15%，将锥形瓶置于30-60?的恒温水浴中振荡2-4h ;
[0011] 3)将锥形瓶取出，冷却至室温，置于高速离心机中以lOOOr/min离心20-30min，上 层液体经〇. 45 μ m滤膜过滤；
[0012] 4)取步骤3)所得的提取液l-2mL使其完全通过固相萃取柱；
[0013] 5)取2-4mL体积浓度为5%的甲醇水溶液洗脱固相萃取柱，收集洗脱液，经〇. 22 μ m 滤膜过滤；
[0014] 6)将步骤5)所得洗脱液用步骤1)的方法进行HPLC分析，根据标准曲线得出被测 样品中丙烯酰胺单体的含量。
[0015] 本发明采用水或甲醇水溶液作为提取试剂，不仅可以比较彻底地提取丙烯酰胺， 提高测量精度，还能提高提取速度，经试验发现，提取温度在30-60摄氏度之间，可以将丙 烯酰胺的提取时间控制在2-4小时内，尤其是在60摄氏度时，提取时间只需2小时。
[0016] 优选的，所述步骤1)HPLC分析条件为：色谱柱为：C18,固定相粒度为5 μ m，内径为 25〇mmX4. 6mm或相当者；柱温：室温至35°C ;检测波长：190-210nm ;流动相：水或者甲醇水 溶液；流速：〇· 5-1. OmL/min ;进样量：2〇 μ L。在该条件下进行HPLC分析可以使分析结果精 度更高，重复试验的稳定性更好。
[0017] 进一步的，所述柱温为：30°c ;检测波长：197nm ;流动相：甲醇与水的体积比为 5:95〇
[0018] 本发明所述固相萃取为HLB固相萃取柱或PRS固相萃取柱。
[0019] 本发明所述检测方法经过提取和净化，避免了因纸制品内源性杂质堵塞色谱柱而 使其使用寿命缩短，同时也避免了因色谱图干扰峰较多造成基线不稳定，检测结果不精确。 另外，由于丙烯酰胺易溶于水和甲醇水溶液,选用水和甲醇水溶液作为提取试剂，不仅可以 比较彻底地提取丙烯酰胺，提高测量精度，还能提高提取速度，本发明施以适当的温度，一 般为3〇_6〇摄氏度，可以将丙烯酰胺的提取时间控制在2_4小时内，尤其是在60摄氏度时， 提取时间只需2小时，大大提高了检测效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1是丙烯酰胺标准物质HPLC谱图；
[0021] 图2丙烯酰胺HPLC标准曲线。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
[0023] 实施例1绘制标准曲线
[0024] 采用常规方法配制浓度为〇、〇. 05、0· 1、0· 2、0. 3、0· 4、0· 5、1· 0μ g/mL的丙烯酰胺 标准溶液，并在下列条件下进行髙效液相色谱（HPLC)分析：
[0025] 色谱柱（Waters2695) :C18,固定相粒度为5um，250mmX4.6ram (内径）或相当者； 柱温：30°C;检测波长：197nm ;流动相：甲醇：水=5:95 (体积比);流速：1. 〇mL/min ;进样星： 20 μ L〇
[0026] 如图1所示，根据HPLC谱图，在上述给定条件下，丙烯酰胺的保留时间为4. 6min。 以丙烯酰胺浓度为横坐标，色谱峰面积为纵坐标绘制标准曲线，见图2,得出回归方程 y=24879x+197. 8,相关系数R2=0. 9999。可见，在所测定的标样浓度范围内，线性关系很好。 以三倍信噪比计算得出丙烯酰胺的最低检出限为15μ g/kg。
[0027] 实施例2
[0028] 本实施例以市场购买的某书写纸作为被测样品，称取5g纸张样品，精确至0· lmg， 将纸样粉碎后加入到具塞锥形瓶中，然后在锥形瓶中加入20ml蒸馏水，蒸馏水（ml)与纸样 (g)比例为4:1，盖上塞子,将维形瓶置于60°C的恒温水浴中振荡2h，然后将锥形瓶取出，冷 却至室温，置于高速离心机中以l〇〇〇r/min离心20min，上层液体经0. 45 μ m滤膜过滤。取 1. OmL滤液过HLB固相萃取柱，过HLB固相萃取柱之前预先依次用3. 5mL甲醇和3. 5mL水 对HLB固相萃取柱进行活化，待滤液全部流出固相萃取柱后，用3mL5%的甲醇水溶液洗脱， 收集洗脱液，经〇· 22 μ m滤膜过滤，待HPLC检测。
[0029] 采用实施例1中的HPLC分析条件进行检测，根据测定结果和图2所示的标准曲线 计算出纸样中丙烯酰胺单体含量。经计算，本实施例纸样中丙烯酰胺单体含量为562 μ g/ kg,
[0030] 实施例3
[0031] 本实施例以市场购买的某生活纸作为被测样品，称取5g纸张样品，精确至0. lmg， 将纸样粉碎后加入到具塞锥形瓶中，然后在锥形瓶中加入30ml甲醇水溶液，甲醇水溶液 (ml)与纸样（g)比例为6:1，甲醇体积分数为5%，盖上塞子，将锥形瓶置于3(TC的恒温水浴 中振荡4h，然后将锥形瓶取出，冷却至室温，置于高速离心机中以i〇〇〇 r/niin离心2〇min，上 层液体经〇· 45 μ m滤膜过滤。取1. OmL滤液过HLB固相萃取柱，过HLB固相萃取柱之前预 先依次用3. 5mL甲醇和3. 5mL水对HLB固相萃取柱进行活化,待滤液全部流出固相萃取柱 后，用3mL5%的甲醇水溶液洗脱，收集洗脱液，经〇. 22 μ m滤膜过滤，待HPLC检测。
[0032]采用实施例1中的HPLC分析条件进行检测，根据测定结果和图2所示的标准曲线 计算出纸样中丙烯酰胺单体含量。经计算，本实施例纸样中丙烯酰胺单体含量为336 μ g/ kg,
[0033] 实施例4
[0034] 本实施例以市场购买的某包装纸作为被测样品，称取5g纸张样品，精确至〇. lmg， 将纸样粉碎后加入到具塞锥形瓶中,然后在锥形瓶中加入40ml甲醇水溶液，甲醇水溶液 (ml)与纸样（g)比例为8:1，甲醇体积分数为15%。盖上塞子，将锥形瓶置于50°C的恒温水浴 中振荡2. 5h，然后将锥形瓶取出，冷却至室温，置于高速离心机中以l〇〇〇r/min离心20min， 上层液体经〇· 45 μ m滤膜过滤。取1. OmL滤液过HLB固相萃取柱，过HLB固相萃取柱之前 预先依次用3. 5mL甲醇和3. 5mL水对HLB固相萃取柱进行活化，待滤液全部流出固相萃取 柱后，用3mL5%的甲醇水溶液洗脱，收集洗脱液，经0· 22 μ m滤膜过滤，待HPLC检测。
[0035] 采用实施例1中的HPLC分析条件进行检测，根据测定结果和图2所示的标准曲线 计算出纸样中丙烯酰胺单体含量。经计算，本实施例纸样中丙烯酰胺单体含量为638 μ g/ kg,
[0036] 实施例5
[0037] 本实施例以市场购买的某复印纸作为被测样品，称取5g纸张样品，精确至〇. lmg, 将纸样粉碎后加入到具塞锥形瓶中，然后在锥形瓶中加入20ml甲醇水溶液，甲醇水溶液 (ml)与纸样（g)比例为4:1，甲醇体积分数为10%。盖上塞子，将锥形瓶置于40°C的恒温水 浴中振荡3h，然后将锥形瓶取出，冷却至室温，置于高速离心机中以1000r/min离心20min， 上层液体经〇· 45 μ m滤膜过滤。取1. OmL滤液过HLB固相萃取柱，过HLB固相萃取柱之前 预先依次用3. 5mL甲醇和3· 5mL水对HLB固相萃取柱进行活化，待滤液全部流出固相萃取 柱后，用3mL5%的甲醇水溶液洗脱，收集洗脱液，经〇· 22 μ m滤膜过滤，待HPLC检测。
[0038] 采用实施例1中的HPLC分析条件进行检测，根据测定结果和图2所示的标准曲线 计算出纸样中丙烯酰胺单体含量。经计算，本实施例纸样中丙烯酰胺单体含量为537 μ g/ kg,
[0039] 实施例6重复性试验
[0040] 称取5份实施例2中的纸样，分别按照实施例2中的步骤对5份纸样中的丙烯酰 胺进行检测，然后按照实施例1中的HPLC分析条件，进行测试，结果见表1。5次平行实验 的平均值为556,相对标准偏差为5. 6%。
[0041] 表1重复性实验数据
[0042]
[0043] 实施例7回收率]^涵 '
【权利要求】
1. 一种纸或纸制品中丙烯酰胺单体含量的检测方法，包括以下步骤： 1) 配置丙烯酰胺标准溶液，进行HPLC分析，根据HPLC分析结果绘制标准曲线； 2) 称取一定量纸样，粉碎后加入具塞锥形瓶中，并向锥形瓶中加入蒸馏水或甲醇水溶 液,液比为4:1?8:1,甲醇水溶液的体积分数为5-15%,将锥形瓶置于30-60°C的恒温水浴 中振荡2-4h ; 3) 将锥形瓶取出，冷却至室温，置于高速离心机中以1000r/min离心20-30min，上层液 体经0. 45 μ m滤膜过滤； 4) 取步骤3)所得的提取液l-2mL使其完全通过固相萃取柱； 5) 取2-4mL体积分数为5%的甲醇水溶液洗脱固相萃取柱，收集洗脱液，经0. 22 μ m滤 膜过滤； 6) 将步骤5)所得洗脱液用步骤1)的方法进行HPLC分析，根据标准曲线得出被测样品 中丙烯酰胺单体的含量。
2. 根据权利要求1所述的纸或纸制品中丙烯酰胺单体含量的检测方法，其特征在 于，步骤1)HPLC分析条件为：色谱柱为：C18,固定相粒度为5μπι，内径为250mmX4.6mm 或相当者；柱温：室温至35°C ;检测波长：190-210nm ;流动相：水或者甲醇水溶液；流速： 0· 5-1. OmL/min ;进样量：20 μ L。
3. 根据权利要求1所述的纸或纸制品中丙烯酰胺单体含量的检测方法，其特征在于， 柱温：30°C ;检测波长：197nm ;流动相：甲醇与水的体积比为5:95。
4. 根据权利要求1所述的纸或纸制品中丙烯酰胺单体含量的检测方法，其特征在于， 所述固相萃取为HLB固相萃取柱或PRS固相萃取柱。
【文档编号】G01N30/88GK104297398SQ201310299117
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年7月16日 优先权日:2013年7月16日
【发明者】王玉峰, 石葆莹, 欧海龙, 谷历文, 余伟梅 申请人:广东省东莞市质量监督检测中心