8-羥基喹啉在乳制品中的穩(wěn)定性研究：溫度與光照的影響

8-羥基喹啉因具備金屬螯合能力與弱抗菌活性，曾被少量用于乳制品加工環(huán)節(jié)（如設(shè)備管道的金屬離子去除、原料乳短期防腐），但因其潛在肝毒性與腎毒性，目前多國(guó)已禁止或嚴(yán)格限制其在乳制品中的使用，要求殘留量需低于檢出限（通常≤0.005mg/kg）。乳制品基質(zhì)（含蛋白質(zhì)、脂肪、乳糖、礦物質(zhì)）復(fù)雜且營(yíng)養(yǎng)豐富，8-羥基喹啉在其中的穩(wěn)定性易受外界環(huán)境因素影響，而溫度（加工與儲(chǔ)存溫度）與光照（運(yùn)輸與貨架期光照）是導(dǎo)致其降解或轉(zhuǎn)化的核心誘因。研究二者對(duì)8-羥基喹啉穩(wěn)定性的影響，不僅能為乳制品加工儲(chǔ)存條件優(yōu)化提供依據(jù)，更能為殘留檢測(cè)的時(shí)效性與準(zhǔn)確性提供支撐，避免因降解導(dǎo)致的殘留量誤判。

一、乳制品基質(zhì)特性對(duì)8-羥基喹啉穩(wěn)定性的基礎(chǔ)影響

在分析溫度與光照的影響前，需先明確乳制品基質(zhì)自身的特性 —— 其成分與微觀環(huán)境會(huì)改變8-羥基喹啉的存在形態(tài)，進(jìn)而間接影響其對(duì)溫度與光照的耐受性，核心特性包括以下兩點(diǎn)：

（一）成分的吸附與螯合作用

乳制品中的蛋白質(zhì)（如酪蛋白、乳清蛋白）含大量氨基、羧基等極性基團(tuán)，可通過(guò)氫鍵或疏水作用與8-羥基喹啉分子結(jié)合（它含羥基與氮雜環(huán)，具備極性與疏水性），形成“蛋白質(zhì)-8-羥基喹啉復(fù)合物”；同時(shí)，乳制品中的鈣、鎂等二價(jià)金屬離子，會(huì)與8-羥基喹啉的螯合位點(diǎn)（羥基與氮原子）結(jié)合，形成穩(wěn)定的“金屬-8-羥基喹啉螯合物”，這兩種結(jié)合形式會(huì)改變8-羥基喹啉的分子構(gòu)象：一方面，蛋白質(zhì)的包裹作用可減少其與外界環(huán)境的直接接觸，一定程度上延緩降解；另一方面，金屬螯合會(huì)增強(qiáng)其分子的剛性，改變其對(duì)溫度與光照的敏感程度（如螯合后更易受高溫破壞）。

例如，在全脂牛奶中，約30%-40%的8-羥基喹啉會(huì)與酪蛋白結(jié)合，15%-20%會(huì)與鈣離子螯合，僅40%-55%以游離態(tài)存在；而在脫脂乳中，因脂肪含量低，蛋白質(zhì)吸附比例可升至50%-60%，游離態(tài)占比降至30%-45%—— 游離態(tài)8-羥基喹啉的穩(wěn)定性遠(yuǎn)低于結(jié)合態(tài)，因此脫脂乳中游離態(tài)占比更高，其降解速率也相對(duì)更快。

（二）pH與氧化環(huán)境的間接作用

乳制品的pH值通常在6.5-6.8（原料乳）或3.8-4.2（發(fā)酵乳，如酸奶），8-羥基喹啉的羥基（pKa≈9.8）在該pH范圍內(nèi)呈弱解離狀態(tài)，主要以分子態(tài)存在，但其氮雜環(huán)的電子云密度會(huì)受 pH 影響：酸性環(huán)境（如發(fā)酵乳）會(huì)使氮原子質(zhì)子化，增強(qiáng)分子極性，降低其穩(wěn)定性；而中性環(huán)境（如原料乳）下分子態(tài)更穩(wěn)定。此外，乳制品中的乳過(guò)氧化物酶、脂肪氧化酶等會(huì)催化產(chǎn)生過(guò)氧化氫、超氧陰離子等活性氧（ROS），這些ROS可攻擊8-羥基喹啉的共軛雙鍵結(jié)構(gòu)，引發(fā)氧化降解 —— 溫度與光照會(huì)進(jìn)一步加速ROS的生成，間接加劇其降解。

二、溫度對(duì)乳制品中8-羥基喹啉穩(wěn)定性的影響

溫度是影響化學(xué)物質(zhì)降解速率的核心因素，其通過(guò)提升分子熱運(yùn)動(dòng)能量，加速8-羥基喹啉的化學(xué)鍵斷裂或轉(zhuǎn)化，不同溫度區(qū)間（低溫儲(chǔ)存、中溫加工、高溫殺菌）的影響機(jī)制與降解規(guī)律存在顯著差異。

（一）低溫儲(chǔ)存（0-10℃）：緩慢降解，穩(wěn)定性較高

乳制品常規(guī)冷藏溫度（0-4℃）或冷鏈運(yùn)輸溫度（5-10℃）下，8-羥基喹啉的降解速率較慢，主要降解途徑為“緩慢氧化”與“微生物輔助降解”：

緩慢氧化：低溫下ROS生成量少，8-羥基喹啉的共軛雙鍵氧化斷裂速率低，每天降解率僅0.5%-1.5%；在全脂牛奶中，因脂肪可抑制ROS擴(kuò)散，降解率更低（0.3%-1.0%/天），而在脫脂乳中，因缺乏脂肪保護(hù)，降解率略高（0.8%-1.8%/天）；

微生物輔助降解：乳制品中少量乳酸菌（如保加利亞乳桿菌）可分泌酯酶或氧化還原酶，對(duì)8-羥基喹啉產(chǎn)生微弱的降解作用，但低溫下微生物活性低，該途徑貢獻(xiàn)的降解率不足0.3%/天，可忽略不計(jì)。

例如，在4℃冷藏的原料乳中，初始濃度為0.1mg/kg 的8-羥基喹啉，14天后殘留量仍可達(dá)0.085-0.092mg/kg，降解率僅8%-15%，說(shuō)明低溫環(huán)境能有效維持其穩(wěn)定性，若需檢測(cè)該條件下的殘留量，14 天內(nèi)取樣檢測(cè)結(jié)果均較準(zhǔn)確。

（二）中溫加工（30-60℃）：降解加速，氧化與水解協(xié)同作用

乳制品的中溫加工環(huán)節(jié)（如酸奶發(fā)酵35-45℃、奶油攪拌30-35℃、巴氏殺菌后續(xù)降溫階段40-60℃），溫度升高會(huì)顯著加速8-羥基喹啉的降解，核心途徑為“氧化降解”與“水解降解”的協(xié)同：

氧化降解加劇：中溫下乳過(guò)氧化物酶活性提升，ROS生成量增加3-5倍，8-羥基喹啉的共軛雙鍵快速斷裂，生成無(wú)熒光的小分子羧酸（如鄰羥基苯甲酸），該途徑貢獻(xiàn)的降解率占總降解率的60%-70%；

水解降解啟動(dòng)：8-羥基喹啉的氮雜環(huán)在中溫與乳制品弱酸性環(huán)境（如發(fā)酵乳pH4.0）下，易發(fā)生水解反應(yīng)，環(huán)結(jié)構(gòu)打開生成氨基醇類物質(zhì)，該途徑降解率占30%-40%，且在發(fā)酵乳中更顯著（因酸性更強(qiáng)）。

以酸奶發(fā)酵為例（38℃，pH 4.0），初始濃度0.1mg/kg的8-羥基喹啉，發(fā)酵8小時(shí)后殘留量降至0.065-0.075mg/kg，降解率25%-35%；發(fā)酵24小時(shí)后殘留量?jī)H 0.03-0.04 mg/kg，降解率60%-70%，說(shuō)明中溫加工會(huì)導(dǎo)致它大量降解，若需檢測(cè)加工后的殘留量，需在加工完成后2小時(shí)內(nèi)取樣，避免因持續(xù)降解導(dǎo)致結(jié)果偏低。

（三）高溫殺菌（70-150℃）：劇烈降解，熱解為主導(dǎo)

乳制品的高溫加工環(huán)節(jié)（如巴氏殺菌70-85℃、超高溫瞬時(shí)滅菌 UHT135-150℃、滅菌乳二次加熱90-100℃），溫度急劇升高會(huì)使8-羥基喹啉發(fā)生“劇烈熱解”，這是該溫度區(qū)間的主導(dǎo)降解途徑：

巴氏殺菌（70-85℃）：熱運(yùn)動(dòng)能量提升使8-羥基喹啉的C-N鍵斷裂，生成喹啉與苯酚等中間產(chǎn)物，這些產(chǎn)物進(jìn)一步氧化為小分子物質(zhì)，15-30分鐘殺菌后，降解率可達(dá)40%-60%；例如，75℃巴氏殺菌20分鐘的全脂牛奶中，0.1mg/kg的8-羥基喹啉殘留量降至 0.04-0.06 mg/kg；

UHT 滅菌（135-150℃）：超高溫下8-羥基喹啉的分子結(jié)構(gòu)完全破壞，不僅C-N鍵斷裂，共軛雙鍵也徹底分解，生成CO₂、H₂O及含氮小分子（如氨），滅菌1-5秒后，降解率可達(dá)90%-98%，殘留量通常低于檢出限（0.005mg/kg），幾乎無(wú)法檢測(cè)到；

二次加熱（90-100℃）：滅菌乳的二次加熱（如咖啡用奶加熱）會(huì)進(jìn)一步降解殘留的8-羥基喹啉，即使 UHT 后仍有微量殘留（0.006-0.008mg/kg），加熱10分鐘后殘留量也會(huì)降至0.003mg/kg以下，完全低于限值。

需特別注意：高溫殺菌后的乳制品中，8-羥基喹啉的降解產(chǎn)物（如苯酚、鄰羥基苯甲酸）可能仍存在，但這些產(chǎn)物的毒性與其不同，若僅檢測(cè)它本身，易低估其總風(fēng)險(xiǎn)，需結(jié)合降解產(chǎn)物檢測(cè)綜合評(píng)估。

三、光照對(duì)乳制品中8-羥基喹啉穩(wěn)定性的影響

乳制品在貨架期（如超市冷柜燈光照射）、運(yùn)輸（露天運(yùn)輸陽(yáng)光照射）或儲(chǔ)存（透明包裝透光）過(guò)程中，會(huì)暴露于不同波長(zhǎng)的光照下，而8-羥基喹啉分子含共軛雙鍵，對(duì)紫外線（UV） 與可見光均敏感，易發(fā)生“光氧化降解”與“光異構(gòu)化”，不同光照類型與強(qiáng)度的影響差異顯著。

（一）紫外線（UV，200-400nm）：強(qiáng)降解作用，光氧化為主

紫外線（尤其是 UV-B，280-320nm）的光子能量高，可直接激發(fā)8-羥基喹啉的電子躍遷，引發(fā)劇烈的光氧化降解，這是光照影響的主導(dǎo)途徑：

UV-B的直接激發(fā)：UV-B照射下，8-羥基喹啉的羥基與氮雜環(huán)形成的螯合結(jié)構(gòu)被破壞，電子從基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)分子與乳制品中的氧氣反應(yīng)生成單線態(tài)氧（¹O₂），¹O₂快速攻擊共軛雙鍵，導(dǎo)致分子鏈斷裂，降解速率是黑暗條件的8-12倍；

基質(zhì)輔助的光敏化作用：乳制品中的核黃素（維生素B₂）、類胡蘿卜素等物質(zhì)是天然光敏劑，在UV照射下會(huì)吸收光子并將能量傳遞給8-羥基喹啉，加速其激發(fā)與氧化，該作用可使降解速率再提升2-3倍。

例如，透明PET瓶裝的脫脂乳（含核黃素）在UV-B照射下（強(qiáng)度10W/m²，模擬超市冷柜紫外線），初始濃度0.1mg/kg 的8-羥基喹啉，24小時(shí)后殘留量降至0.02-0.03mg/kg，降解率70%-80%；而在避光條件下，同期降解率僅5%-8%，差異極為顯著。此外，紫外線還會(huì)導(dǎo)致8-羥基喹啉發(fā)生“光異構(gòu)化”，生成無(wú)活性的順式異構(gòu)體，雖該異構(gòu)體仍可被檢測(cè)到（結(jié)構(gòu)未完全破壞），但已失去原有的毒性與螯合活性，若僅以“總量”檢測(cè)，易高估其實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)。

（二）可見光（400-760nm）：弱降解作用，光敏化輔助

乳制品貨架期常見的可見光（如LED冷柜燈、日光中的可見光部分）光子能量較低，無(wú)法直接激發(fā)8-羥基喹啉的電子躍遷，其降解作用主要依賴“光敏化輔助”，降解速率遠(yuǎn)低于紫外線：

光敏化介導(dǎo)的氧化：可見光可激發(fā)乳制品中的核黃素（最大吸收波長(zhǎng)445nm），激發(fā)態(tài)核黃素將能量傳遞給氧氣，生成超氧陰離子（O₂⁻），O₂⁻間接氧化8-羥基喹啉，降解速率是黑暗條件的2-3倍；

無(wú)直接光解：可見光無(wú)法破壞8-羥基喹啉的化學(xué)鍵，僅能通過(guò)間接氧化導(dǎo)致緩慢降解，且在全脂牛奶中，脂肪可吸收部分可見光，進(jìn)一步降低降解速率。

以透明玻璃瓶包裝的滅菌乳為例，在LED可見光照射下（強(qiáng)度500lux，模擬超市貨架光照），初始濃度0.1mg/kg的8-羥基喹啉，7天后殘留量降至0.07-0.08mg/kg，降解率20%-30%；而在棕色玻璃瓶（阻隔可見光）中，同期降解率僅8%-12%，說(shuō)明選擇不透明或棕色包裝，可有效降低可見光對(duì)其穩(wěn)定性的影響。

（三）光照與溫度的協(xié)同效應(yīng)

實(shí)際生產(chǎn)中，溫度與光照常同時(shí)存在（如夏季露天運(yùn)輸?shù)娜橹破罚仁荜?yáng)光照射，又因環(huán)境溫度高導(dǎo)致瓶?jī)?nèi)溫度升至30-40℃），二者會(huì)產(chǎn)生“協(xié)同降解效應(yīng)”，使8-羥基喹啉的降解速率遠(yuǎn)高于單一因素的疊加：

協(xié)同機(jī)制：溫度升高會(huì)增強(qiáng)乳制品中光敏劑（如核黃素）的活性，提升其對(duì)光照的吸收效率；同時(shí)，高溫加速分子熱運(yùn)動(dòng)，使光氧化產(chǎn)生的自由基（如・OH）擴(kuò)散更快，與8-羥基喹啉的反應(yīng)概率增加，最終降解速率可達(dá)單一溫度或光照條件的3-5倍；

實(shí)例驗(yàn)證：在35℃+UV-B照射（10W/m²）的條件下，透明瓶裝脫脂乳中 0.1mg/kg的8-羥基喹啉，12小時(shí)后殘留量即降至 0.01-0.02mg/kg，降解率80%-90%；而在35℃黑暗或25℃+UV-B照射條件下，同期降解率僅30%-40%或45%-55%，協(xié)同效應(yīng)極為明顯。

四、研究結(jié)論與實(shí)際應(yīng)用建議

基于溫度與光照對(duì)乳制品中8-羥基喹啉穩(wěn)定性的影響規(guī)律，可得出以下核心結(jié)論，并為乳制品的加工儲(chǔ)存、殘留檢測(cè)與風(fēng)險(xiǎn)控制提供實(shí)際建議：

（一）核心結(jié)論

溫度影響：低溫（0-10℃）下8-羥基喹啉穩(wěn)定性高，降解率≤1.5%/天；中溫（30-60℃）下降解加速，降解率25%-70%/天（視溫度與時(shí)間而定）；高溫（70-150℃）下劇烈降解，UHT滅菌后殘留量多低于檢出限；

光照影響：紫外線（UV）是主要降解誘因，降解率70%-80%/24小時(shí)；可見光降解作用弱，降解率20%-30%/7天；

協(xié)同效應(yīng)：溫度與光照疊加時(shí)，降解速率呈3-5倍提升，需重點(diǎn)關(guān)注；

基質(zhì)差異：全脂乳制品因脂肪的保護(hù)作用，8-羥基喹啉降解率低于脫脂乳制品；發(fā)酵乳因酸性環(huán)境，降解率高于原料乳。

（二）實(shí)際應(yīng)用建議

加工儲(chǔ)存優(yōu)化：

若需控制 8 - 羥基喹啉殘留（如設(shè)備清潔后驗(yàn)證），應(yīng)避免中高溫長(zhǎng)時(shí)間加工（如縮短發(fā)酵時(shí)間、減少二次加熱），并采用棕色或不透明包裝，阻隔紫外線與可見光；

乳制品運(yùn)輸與貨架期需嚴(yán)格控制溫度（0-4℃冷藏），避免露天暴曬或高溫環(huán)境，減少協(xié)同降解導(dǎo)致的殘留量誤判。

殘留檢測(cè)時(shí)效：

低溫儲(chǔ)存的乳制品，需在14天內(nèi)取樣檢測(cè)8-羥基喹啉殘留，避免因緩慢降解導(dǎo)致結(jié)果偏低；

中溫加工后的乳制品（如酸奶、巴氏殺菌乳），需在加工完成后2小時(shí)內(nèi)取樣，高溫滅菌乳建議直接檢測(cè)降解產(chǎn)物（而非它本身），避免漏檢風(fēng)險(xiǎn)。

風(fēng)險(xiǎn)控制補(bǔ)充：

因高溫會(huì)使8-羥基喹啉降解為苯酚、鄰羥基苯甲酸等產(chǎn)物，需同步檢測(cè)這些降解產(chǎn)物的含量，綜合評(píng)估總毒性風(fēng)險(xiǎn)；

透明包裝乳制品的貨架期應(yīng)控制在7天以內(nèi)，避免可見光長(zhǎng)期照射導(dǎo)致8-羥基喹啉異構(gòu)化，影響風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估準(zhǔn)確性。

8-羥基喹啉在乳制品中的穩(wěn)定性受溫度與光照的顯著影響，且二者存在協(xié)同效應(yīng)。實(shí)際生產(chǎn)中需結(jié)合這些規(guī)律，優(yōu)化加工儲(chǔ)存條件，精準(zhǔn)控制殘留檢測(cè)時(shí)效，才能有效保障乳制品的安全與質(zhì)量。

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