三聚氰胺毒奶粉引起台灣民眾乃至各國的恐慌。其實大部份含有三聚氰胺的食品中,含量都只佔百萬分之幾甚至更少,要怎樣才能從受檢食品中測出含量如此少的物質?

撰文/李名揚

三聚氰胺(melamine)分子是含氮的環狀結構,為白色單斜晶體,微溶於水。它本來是有機化工的中間產物,主要用途是和甲醛反應聚合成三聚氰胺甲醛樹脂(又稱美耐皿樹脂或聚尿樹脂),硬度高且耐熱、耐腐蝕,廣泛應用於木材、塑膠、塗料、皮革、電器等產業。


每一個三聚氰胺分子上有六個氮原子(見右圖),氮含量高達66.67%,比奶粉的15.7%高得多,這就是它會被添加到奶粉中的原因,因為測定食物中蛋白質含量的「凱式檢定法」,正是以蛋白質的重要成份——氮的含量,來反推蛋白質的含量;而且三聚氰胺價錢便宜又容易取得,自然成為不肖商人魚目混珠的最佳選擇。


生活環境中或多或少都有一些有毒物質,大部份有毒物質都有所謂的安全標準,亦即含量在安全標準以下的話,尚不致對人體造成危害。每種物質的安全標準不同,食品的安全標準非常嚴格,因此需要以很精密的檢驗儀器來檢測樣品中是否存在微量的有毒物質。

要檢驗樣品中含有多少比率的待測物質,首先必須測量樣品質量,然後從樣品中取出待測物質並測量其質量,兩相比較,就知道樣品中所含的待測物質比率。這項工作最大的學問在於如何從樣品中取出含量極少的待測物質,並且精準測量其質量。以近幾個月最受關注的三聚氰胺(melamine)為例,檢驗工作的第一步是「前處理」,就是盡量把樣品中的三聚氰胺分離出來;然後再送進「層析儀」和「質譜儀」,進行精密的純化和定量。


獲得衛生署認證可以檢驗食品中三聚氰胺含量的暐凱國際檢驗科技公司何中平強調,層析儀和質譜儀都非常靈敏,前處理若沒做好,樣品中雜質太多,不但影響後來的處理速度,也會降低精確度。三聚氰胺的前處理通常要花兩小時,盡量取得雜質最少的三聚氰胺;接著放進精密儀器中,只要10分鐘,結果就出來了。


前處理

前處理必須先選擇適當的溶劑,將樣品中的三聚氰胺萃取出來。三聚氰胺幾乎不溶於水,但可溶於乙氰(CH3CN),因此可用乙氰將三聚氰胺溶出;但乙氰價格昂貴,所以實務上會利用其可溶於水的特性,將乙氰和水以1:1的比例混合,做為初步萃取的溶劑。


樣品溶於乙氰水溶液後,經過充份混合,即可以離心的方式,讓溶液與未溶解的物質分離,然後將上層含三聚氰胺的溶液取出。


離心過的三聚氰胺溶液中,可能包含了其他同樣可溶於乙氰的物質,因此必須通過「固相萃取匣」來進一步純化。固相萃取匣中裝有針對不同待測物而設計的特殊物質(這是各儀器公司的商業機密),倒入三聚氰胺溶液後,特殊物質會吸附住三聚氰胺分子,而讓乙氰和其他物質流走;然後再倒入95%乙氰和5%氫氧化銨(NH4OH)調配而成的溶劑,這種溶劑對三聚氰胺的溶解度非常高,可將三聚氰胺再次溶出,此時得到的就是純度非常高的三聚氰胺沖提液。


但是三聚氰胺沖提液中可能仍有其他固體雜質,因此必須以濾孔只有0.22微米的濾膜來濾除,接下來才可以開始進行色層分析。


色層分析

色層分析的目的,是將三聚氰胺進一步純化,做法是讓三聚氰胺沖提液在高壓下流過層析管,並和管中的填充物充份接觸;由於物質之間接觸時會產生互相吸引的拉力,因此會使沖提液中的物質流速減慢,而不同物質與填充物之間的拉力不同,於是樣品中各種不同成份的流速會變得不一樣,三聚氰胺就被分離出來。


層析方式有兩種:液相層析法和氣相層析法。液相層析法是讓三聚氰胺沖提液以特定壓力和流速流過長約25公分的層析管,讓溶液中的各種成份和層析管中的填充物作用,造成流速不同而分離出三聚氰胺。氣相層析法則是將三聚氰胺沖提液加熱氣化,使各種分子以氣態通過極細的層析管來將三聚氰胺和其他物質分開。由於氣體分子運動速率比液體分子快很多,因此層析管的長度必須夠長,才能讓不同運動速率的氣體分子充份分離。檢驗三聚氰胺的氣相層析質譜儀的層析管長達30公尺(見114頁〈色層分析及紫外光偵測原理〉),若要檢驗脂肪酸分子,更需用長達100公尺的層析管。


【欲閱讀更豐富內容,請參閱科學人2008年第82期12月號】
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