不同工艺即食烤鱼多环芳烃检测方法及变化研究
张 艳,王圣开,程 燕,肖跃华,付 勋,冯婷婷
(1.重庆三峡职业学院农林科技学院,重庆 404155;
2.重庆市万州食品药品检验所,重庆 404000)
烤鱼是重庆三峡库区的特色美食,因其口味奇绝、营养丰富深受消费者喜爱。烤鱼多元化发展过程中,即食型烤鱼产品工艺的开发打破了烤鱼现场烤制、现场消费的局限性,有利于烤鱼市场的拓展。烤鱼富含蛋白质、脂肪,在加工过程中产生多环芳烃等物质影响产品的质量安全。
多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,pahs),具有两个或两个以上苯环和稠环的有机污染物。pahs具有致癌性、诱变性和致畸性。已证实,人群pahs的摄入量与乳腺癌、皮肤癌、肺癌等的发生有相关性。此外,pahs还可能引发糖尿病、心血管疾病等,pahs在多个国家成为重要的安全监测指标。美国环境保护署(epa)根据环境中pahs 的发生和致癌性选择了16种优先监测的pahs,简称 epa16。欧盟食品安全局(efsa)规定,熏烤肉类和熏烤水产品中苯并[a]芘的含量不得大于 2 μg/kg,4 种 pah(苯并 [a]蒽、苯并 [b]荧蒽、苯并[a]芘和?)含量之和不得大于12 μg/kg。我国国家标准gb 2762-2017规定,熏、烧、烤肉类和熏、烤水产品中苯并[a]芘的含量不得大于5 μg/kg。
食品中pahs主要来源于自然界天然存在、环境污染及食品加工过程等。近年来,国内外学者对于pahs的研究报道较多,主要集中在土壤、食品及接触材料安全性评价、食品中pahs检测方法优化及食品加工中pahs的影响因素研究等方面。已证实食品中pahs的生成量与加工方式、加热条件、抗氧化剂及脂质等因素有关,farhadian等发现木炭、煤气和烤箱三种烧烤方式中,烤箱烤鸡中pahs 含量最低为3.51 μg/kg;油菜籽中pahs含量随焙炒温度和时间的增加,pahs含量呈上升趋势;脂质的不饱和程度越高,pahs的形成也越多;抗氧化剂对肉制品中pahs的形成有抑制作用。综上所述,食品中pahs的研究报道较多,但对不同工艺即食烤鱼pahs的变化研究报道较少。本研究采用固相萃取/高效液相色谱-荧光/紫外法(online-spe/hplc-rf/spd)进行即食烤鱼中epa16的检测方法验证,对比传统碳烤、油炸、电烤三种熟化方式下即食烤鱼中epa16种类和含量的差异,分析不同工艺参数对epa16含量的影响,以期为即食烤鱼安全生产提供理论依据。
1 材料与方法1.1 材料与仪器烤鱼片 实验室自制;乙腈、正己烷、二氯甲烷色谱纯,上海申博化工有限公司;mip-pahs专用spe 小柱(1 g,10 ml)、微孔有机滤膜(0.22 μm)迪马科技有限公司;pahs混合标准品(epa16:萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并[a]蒽、?、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘、二苯并[a,h]蒽和苯并[g,h,i]苝、茚并[1,2,3-c,d]芘) 北京曼哈格生物科技有限公司。
lc-20a高效液相色谱仪(带荧光/紫外检测器)日本岛津公司;ae2202天平 上海舜宇恒平科学仪器有限公司;ika ms3漩涡振荡仪 德国海道尔夫有限公司;gm200刀式混合研磨仪 德国retsch公司;turbovap 500氮吹仪 德国 biotage公司;kh-2000db超声波振荡器 昆山市超声仪器有限公司;25型油水混合油炸锅 瑞安市食品机械总厂;yxd-90c电烤箱 广州市赛思达机械设备有限公司;实验室常规玻璃仪器。
1.2 实验方法1.2.1 标准溶液配制 混标储备溶液:将 16种pahs混合标准液(200 μg/ml)用乙腈稀释定容配制成1000 ng/ml的混合标准储备溶液。再稀释成1、5、10、20、50、100、200 ng/ml 的系列标准工作液。
1.2.2 样品制备及预处理
1.2.2.1 工艺流程 鲜草鱼→预处理(鱼肉切分成约2 cm厚的鱼片)→腌制(0.5%浓度的复合磷酸盐、6%浓度的食盐腌制液及少许香辛料中腌制20 min)→熟化→拌料翻炒→真空包装→高压杀菌→冷却→产品
1.2.2.2 样品制备 不同熟化方式样品:腌制后的鱼片沥干水后,实验分成6组。分别采用传统炭火烤制(5 min)、油炸(250 ℃,5 min)、电烤(250 ℃,5 min)熟化烤鱼,至色泽金黄,得到烤鱼片。3组样品以不加调味料为对照,将另3组烤鱼片按相同比例加入相同的麻辣调味料进行翻炒至香,冷却后真空包装。
油炸样品:腌制后的鱼片沥干水后,实验分成8组。4组样品在 200 ℃下分别油炸 4、6、8和 10 min;4组样品在180、200、220、240 ℃ 下分别油炸6 min,放入滤网中沥干明油,得到烤鱼片,拌料翻炒至香,冷却后真空包装。
电烤样品:腌制后的鱼片沥干水后,实验分成8组。4组样品在 200 ℃ 分别电烤 4、6、8、10 min;4组样品在180、200、220、240 ℃下分别电烤6 min,得到烤鱼片,拌料翻炒至香,冷却后真空包装。
1.2.2.3 样品预处理 称取2.00 g试样于50 ml离心管中,分别加入10 ml正己烷提取2次,合并两次上清液,氮吹至3~5 ml,待净化。移取待净化液到已活化spe小柱上,准确加入6 ml正己烷淋洗小柱,并弃去流出液,加入10 ml二氯甲烷洗脱并收集洗脱液,将洗脱液于30 ℃水浴中用氮气缓缓吹至近干。吸取1 ml乙腈复溶混匀,过0.22 μm滤膜,待测。
1.2.3 仪器分析条件 色谱柱:waters pahs c柱(4.6 mm×250 mm,5 μm);检测器:荧光/紫外检测器(因苊烯没有荧光性,采用紫外检测器,其余15种pahs采用荧光检测器);柱温:30 ℃,进样盘温度30 ℃,进样量 20 μl;流动相:乙腈和水;流速:1.5 ml/min。梯度洗脱程序、激发和发射波长、紫外波长见表1。
表1 流动相梯度洗脱、pahs切换色谱时间及检测波长参数table 1 parameters of mobile phase gradient elution, pahs switching chromatography time and detection wavelength
1.2.4 准确度和精密度实验 将1000 ng/ml的标准储备溶液稀释至200 ng/ml,为加标工作液。称取碳烤样品 2.00 g,分别加入 50、100、150 μl 加标液,按1.2.2.3处理后,上机测定。做3个平行加标试验,计算加标回收率及相对标准偏差。
1.2.5 pahs食用风险评价 以苯并[a]芘(bap)为标准参考物,其毒性当量因子(toxic equivalency factors,tef)为1,各个单体的bap的毒性当量因子和浓度计算相当于bap毒性等效浓度(teq),计算公式为:
式中:c为第 i种 pahs的质量浓度;tef为第i个pahs对应的tef。
本研究采用终生致癌风险(incremental lifetime cancer risk,ilcr)为度量指标,评价烤鱼中pahs对人体的致癌风险,计算公式为:
式中:dr为每天的烤肉摄入量,根据调查统计烤鱼人均消费量为0.5 kg/d;csf为苯并[a]芘的致癌斜率系数,其值为7.3 mg/kg·d;ef为暴露频率,d/y;ed为暴露年数,其值为70年;bw为体重,取70 kg;at为预期寿命,70年。
1.3 数据处理2 结果与分析2.1 16种pahs检测方法建立按1.2.1配制标准溶液,在上述色谱条件下进行16种pahs测定,根据3倍信噪比计算16种pahs的检出限,结果见表2。在1~200 ng/ml的浓度范围内,校正曲线相关系数在0.9993~0.9998之间,根据3倍信噪比(s/n)确定16种pahs的检出限范围为0.20~2.50 μg/kg。16 种 pahs的样品加标回收率为64.25%~122.80%,rsd值范围为 1.38%~7.13%,满足分析检测要求。
表2 16种pahs的相关系数、检出限、准确度和精密度结果table 2 correlation coefficient, detection limit, accuracy and precision test results of 16 pahs
2.2 不同熟化方式对即食烤鱼中多环芳烃的影响图1、图2 是采用碳烤(5 min)、油炸(250 ℃,5 min)、电烤(250 ℃,5 min)三种熟化方式下,以不添加调味料为对照(碳烤k、油炸k、电烤k),共6组即食烤鱼中pahs种类和含量比较。从6组样品pahs的检出种类分析,主要检出种类为萘、苊烯、芴、菲、芘等轻质 pahs(2~4 个环),16 种 pahs中,苊、二苯并[a,h]蒽、苯并[g,h,i]苝和茚并[1,2,3-c,d]芘在6组样品中均未检出。碳烤样品中检测出pahs种类最多,为12种,其次为油炸样品,检出9种,电烤样品最少,检出8种。
图1 不同熟化方式烤鱼中pahs含量fig.1 pahs content in roasted fish with different cooking methods
图2 不同熟化方式烤鱼中pahs总量和pah4含量fig.2 total pahs and pah4 contents in roasted fish with different cooking methods
从样品中pahs的含量分析,碳烤、油炸和电烤三组样品中,pahs总量、单个pahs含量及pah含量均比对照样品(碳烤k、油炸k,电烤k)略低,这可能是因为调味料一定程度上抑制了烤鱼中脂肪的氧化,从而降低了pahs的生成量。检出的pahs中,轻质pahs含量高,其中萘、苊烯、菲和芘检出含量较高。碳烤样品中苊烯、萘检出值分别高达 25.87 和 17.35 μg/kg,pahs 总量高达 58.74 μg/kg,pah(苯并 [a]蒽、 ? 、苯并 [b]荧蒽、苯并 [a]芘)为1.52 μg/kg,明显高于油炸和电烤样品组;其次是油炸组,pahs 总量为 36.24 μg/kg,pah为 0.809 μg/kg;电烤样品 pahs总量最低,为 21.71 μg/kg,pah为0.350 μg/kg。这与badry提出采用炭火直接烤制对食品中pahs生成的影响更显著的研究结果相符。油炸样品pahs检出种类及总量均高于电烤样品组,这可能是因为油炸组不饱和脂质含量高,更易氧化,pahs的生成量增加。其中我国pahs重要标志物苯并[a]芘在碳烤和油炸样品中检出,均低于国家限量值(5 μg/kg),但烤鱼中 pahs安全性有待进一步进行食用风险评估。
2.3 不同油炸工艺对即食烤鱼pahs的影响2.3.1 不同油炸时间对pahs的影响 将鱼片在200 ℃下分别油炸4、6、8和10 min后,其pahs含量见表3。由表3可知,油炸4、6 min的两组样品均测出8种pahs,分别为萘、苊烯、芴、菲、蒽、荧蒽、芘和苯并[b]荧蒽;油炸8、10 min的两组样品检测出上述8种pahs外,还测出苯并[a]芘。苊烯、荧蒽在油炸 8 min 时含量最高,分别为 5.850、2.650 μg/kg,随着油炸时间的延长,大部分pahs含量呈显著升高趋势(<0.05),当油炸6 min时,pahs含量较油炸4 min样品变化不明显,但当油炸到8 min时,各pahs含量增加显著(<0.05),油炸到10 min 时,pahs总量由18.568 μg/kg 升到 27.083 μg/kg,pah由 0.252 μg/kg升到0.827 μg/kg。由此得出,油炸温度相同时,油炸时间长,pahs种类及含量均增加,油炸6 min后,增加趋势加快,这可能是因为油炸6 min后,烤鱼含水量下降较快,烤鱼脂肪发生氧化生成过氧化物进一步内环化形成pahs。
2.3.2 不同油炸温度对pahs的影响 将鱼片在180、200、220、240 ℃下分别油炸 6 min,其 pahs含量变化见表4。由表4可知:180 ℃油炸样品检出6种,均为轻质pahs;200 ℃油炸样品检出pahs 8种;220、240 ℃油炸样品检出9种,较180 ℃油炸样品增加苯并[b]荧蒽和苯并[a]芘两种重质pahs。从含量分析,除芴以外,其余检出pahs随油炸温度升高显著增加(<0.05),其中含量较高的有萘、苊烯、菲、荧蒽和芘;萘、荧蒽和芘含量增加约5倍,菲含量增加约3倍。pahs总量和pah亦随着温度升高呈增加趋势,当油炸温度为240 ℃时,pahs总量高达34.27 μg/kg,约为180 ℃油炸样品的3倍。由此得出,相同油炸时间下,油炸温度越高,pahs含量越高,重质pahs(5环及以上)如苯并[b]荧蒽、苯并[a]芘检出率增大。
表4 不同油炸温度下即食烤鱼pahs的测定值(μg/kg)table 4 determination results of pahs in instant roasted fish at different frying temperatures (μg/kg)
由表3、4得出:油炸时间越长、温度越高,pahs种类增多,pahs和pah总量越高。油炸温度和时间对pahs影响分析比较,油炸时间对pahs总量的影响较温度对pahs影响小,这与lee等研究结果相符。
表3 不同油炸时间即食烤鱼pahs的测定值(μg/kg)table 3 determination results of pahs in instant roasted fish at different frying times (μg/kg)
2.4 不同电烤工艺对即食烤鱼pahs的影响2.4.1 不同电烤时间对pahs的影响 鱼片在200 ℃电烤 4、6、8、10 min,4组样品 pahs变化见表5。电烤4、6 min两组样品检出6种pahs,均为轻质pahs;电烤8、10 min的两组样品检测出上述6种pahs外,还测出苯并[a]芘。从含量分析,检出的萘、苊烯、菲含量较高,菲在6 min样品检出量最高达4.041 μg/kg;随电烤时间延长,各检出pahs含量整体显著增加(<0.05),其中苊烯增幅最大,电烤10 min样品苊烯含量约为4 min的4倍。pahs总量随电烤时间亦呈明显增加,电烤4、6 min两组样品pah未检出。
2.4.2 不同电烤温度对pahs的影响 将鱼片在180、200、220、240 ℃ 下分别电烤 6 min,其 pahs含量变化见表6。由表6可见,180、200 ℃电烤样品检出pahs 6种,未检出pah;随电烤温度升高,220、240 ℃电烤两组样品检测出上述6种pahs外,还检出蒽、苯并[b]荧蒽和苯并[a]芘。除菲、芘、苯并[a]芘外,其余检出的pahs均随电烤温度升高显著增高(<0.05),其中苊烯增幅约达5倍。pahs总量从 12.200 μg/kg 增至 25.023 μg/kg,pah量从未检出增至0.651 μg/kg。
表6 不同电烤温度即食烤鱼pahs的测定值(μg/kg)table 6 determination results of pahs in instant roasted fish at different electric roasting temperatures (μg/kg)
由表5、6得出,电烤时间和温度越高,pahs种类增多,pahs总量越高。电烤180~200 ℃、时间4~6 min pah未检出。
表5 不同电烤时间即食烤鱼pahs的测定值(μg/kg)table 5 determination results of pahs in instant roasted fish at different electric roasting times (μg/kg)
2.5 烤鱼食用风险评估通过不同加工处理后烤鱼中pahs的ilcr计算,结果见表7。由表7可知,摄入频率、熟化方式、加热时间和温度均对患癌风险有影响。所有处理组在摄入烤鱼频率为每月1次(12 d/y)时,ilcr均低于1.0×10(usepa提出 ilcr的可接受标准值),理论上对人体的致癌风险可以忽略;碳烤烤鱼、油炸和电烤烤鱼(温度200 ℃,时间8 min以上)、电烤烤鱼(温度200 ℃,时间8 min以上或温度220 ℃,时间6 min以上),摄入烤鱼频率大于每月2次(24 d/y)时,ilcr值在10~10之间,具有潜在的致癌风险。因此,从评价模型中可得出,油炸或电烤烤鱼加热时间控制6 min,温度200 ℃以内,摄入烤鱼频率小于每月2次,患癌风险低。
表7 不同工艺烤鱼在人群不同暴露频率的致癌风险评价table 7 carcinogenic risk assessment of roasted fish with different processes in different exposure frequencies
3 结论本文利用高效液相色谱法测定即食烤鱼中的pahs含量,16种pahs相关系数在0.9993~0.9998之间,检出限范围为 0.20~2.50 μg/kg;加标回收率64.25%~122.80%,rsd值为 1.38%~7.13%,满足检测要求。以不添加调味料烤鱼为对照,碳烤、油炸、电烤三种不同熟化工艺对pahs种类和含量的影响为碳烤>油炸>电烤,其中,萘、苊烯、菲和芘检出含量较高,添加调味料的烤鱼样品中pahs生成量较对照组低。熟化时间和温度对pahs种类和含量有影响,油炸时间6 min后,随着油炸时间增长、油炸温度增高,pahs检出种类和pahs含量显著增加,pah亦越高;油炸温度对pahs种类和含量影响较油炸时间大,其中检出的萘、苊烯、菲、荧蒽和芘含量较高,重质pahs检出率越高。电烤时间和温度越高,pahs种类增多,pahs总量越高。萘、苊烯含量随电烤时间和温度增幅最大,其中电烤180~200 ℃、时间4~6 min pah未检出。以终生致癌风险为指标,进行烤鱼食用风险评估,控制烤鱼工艺(200 ℃,6min)和摄入频率(<2次/月),患癌风险可忽略不计。
检测样品中苯并[a]芘和pah含量均低于我国国家标准(gb 2762-2017)和欧盟标准,但多个样品中轻质pahs含量高,轻质pahs不稳定,容易向重质pahs转化。在后期工作中着力于即食烤鱼包装、贮藏过程中动态监测pahs含量的变化,确保即食烤鱼质量安全。
不同工艺即食烤鱼多环芳烃检测方法及变化研究
本文2022-11-01 20:09:54发表“毕业论文”栏目。
本文链接:https://www.wenmi123.com/article/382545.html
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