8-羟基喹啉在乳制品中的稳定性研究：温度与光照的影响

8-羟基喹啉因具备金属螯合能力与弱抗菌活性，曾被少量用于乳制品加工环节（如设备管道的金属离子去除、原料乳短期防腐），但因其潜在肝毒性与肾毒性，目前多国已禁止或严格限制其在乳制品中的使用，要求残留量需低于检出限（通常≤0.005mg/kg）。乳制品基质（含蛋白质、脂肪、乳糖、矿物质）复杂且营养丰富，8-羟基喹啉在其中的稳定性易受外界环境因素影响，而温度（加工与储存温度）与光照（运输与货架期光照）是导致其降解或转化的核心诱因。研究二者对8-羟基喹啉稳定性的影响，不仅能为乳制品加工储存条件优化提供依据，更能为残留检测的时效性与准确性提供支撑，避免因降解导致的残留量误判。

一、乳制品基质特性对8-羟基喹啉稳定性的基础影响

在分析温度与光照的影响前，需先明确乳制品基质自身的特性 —— 其成分与微观环境会改变8-羟基喹啉的存在形态，进而间接影响其对温度与光照的耐受性，核心特性包括以下两点：

（一）成分的吸附与螯合作用

乳制品中的蛋白质（如酪蛋白、乳清蛋白）含大量氨基、羧基等极性基团，可通过氢键或疏水作用与8-羟基喹啉分子结合（它含羟基与氮杂环，具备极性与疏水性），形成“蛋白质-8-羟基喹啉复合物”；同时，乳制品中的钙、镁等二价金属离子，会与8-羟基喹啉的螯合位点（羟基与氮原子）结合，形成稳定的“金属-8-羟基喹啉螯合物”，这两种结合形式会改变8-羟基喹啉的分子构象：一方面，蛋白质的包裹作用可减少其与外界环境的直接接触，一定程度上延缓降解；另一方面，金属螯合会增强其分子的刚性，改变其对温度与光照的敏感程度（如螯合后更易受高温破坏）。

例如，在全脂牛奶中，约30%-40%的8-羟基喹啉会与酪蛋白结合，15%-20%会与钙离子螯合，仅40%-55%以游离态存在；而在脱脂乳中，因脂肪含量低，蛋白质吸附比例可升至50%-60%，游离态占比降至30%-45%—— 游离态8-羟基喹啉的稳定性远低于结合态，因此脱脂乳中游离态占比更高，其降解速率也相对更快。

（二）pH与氧化环境的间接作用

乳制品的pH值通常在6.5-6.8（原料乳）或3.8-4.2（发酵乳，如酸奶），8-羟基喹啉的羟基（pKa≈9.8）在该pH范围内呈弱解离状态，主要以分子态存在，但其氮杂环的电子云密度会受 pH 影响：酸性环境（如发酵乳）会使氮原子质子化，增强分子极性，降低其稳定性；而中性环境（如原料乳）下分子态更稳定。此外，乳制品中的乳过氧化物酶、脂肪氧化酶等会催化产生过氧化氢、超氧阴离子等活性氧（ROS），这些ROS可攻击8-羟基喹啉的共轭双键结构，引发氧化降解 —— 温度与光照会进一步加速ROS的生成，间接加剧其降解。

二、温度对乳制品中8-羟基喹啉稳定性的影响

温度是影响化学物质降解速率的核心因素，其通过提升分子热运动能量，加速8-羟基喹啉的化学键断裂或转化，不同温度区间（低温储存、中温加工、高温杀菌）的影响机制与降解规律存在显著差异。

（一）低温储存（0-10℃）：缓慢降解，稳定性较高

乳制品常规冷藏温度（0-4℃）或冷链运输温度（5-10℃）下，8-羟基喹啉的降解速率较慢，主要降解途径为“缓慢氧化”与“微生物辅助降解”：

缓慢氧化：低温下ROS生成量少，8-羟基喹啉的共轭双键氧化断裂速率低，每天降解率仅0.5%-1.5%；在全脂牛奶中，因脂肪可抑制ROS扩散，降解率更低（0.3%-1.0%/天），而在脱脂乳中，因缺乏脂肪保护，降解率略高（0.8%-1.8%/天）；

微生物辅助降解：乳制品中少量乳酸菌（如保加利亚乳杆菌）可分泌酯酶或氧化还原酶，对8-羟基喹啉产生微弱的降解作用，但低温下微生物活性低，该途径贡献的降解率不足0.3%/天，可忽略不计。

例如，在4℃冷藏的原料乳中，初始浓度为0.1mg/kg 的8-羟基喹啉，14天后残留量仍可达0.085-0.092mg/kg，降解率仅8%-15%，说明低温环境能有效维持其稳定性，若需检测该条件下的残留量，14 天内取样检测结果均较准确。

（二）中温加工（30-60℃）：降解加速，氧化与水解协同作用

乳制品的中温加工环节（如酸奶发酵35-45℃、奶油搅拌30-35℃、巴氏杀菌后续降温阶段40-60℃），温度升高会显著加速8-羟基喹啉的降解，核心途径为“氧化降解”与“水解降解”的协同：

氧化降解加剧：中温下乳过氧化物酶活性提升，ROS生成量增加3-5倍，8-羟基喹啉的共轭双键快速断裂，生成无荧光的小分子羧酸（如邻羟基苯甲酸），该途径贡献的降解率占总降解率的60%-70%；

水解降解启动：8-羟基喹啉的氮杂环在中温与乳制品弱酸性环境（如发酵乳pH4.0）下，易发生水解反应，环结构打开生成氨基醇类物质，该途径降解率占30%-40%，且在发酵乳中更显著（因酸性更强）。

以酸奶发酵为例（38℃，pH 4.0），初始浓度0.1mg/kg的8-羟基喹啉，发酵8小时后残留量降至0.065-0.075mg/kg，降解率25%-35%；发酵24小时后残留量仅 0.03-0.04 mg/kg，降解率60%-70%，说明中温加工会导致它大量降解，若需检测加工后的残留量，需在加工完成后2小时内取样，避免因持续降解导致结果偏低。

（三）高温杀菌（70-150℃）：剧烈降解，热解为主导

乳制品的高温加工环节（如巴氏杀菌70-85℃、超高温瞬时灭菌 UHT135-150℃、灭菌乳二次加热90-100℃），温度急剧升高会使8-羟基喹啉发生“剧烈热解”，这是该温度区间的主导降解途径：

巴氏杀菌（70-85℃）：热运动能量提升使8-羟基喹啉的C-N键断裂，生成喹啉与苯酚等中间产物，这些产物进一步氧化为小分子物质，15-30分钟杀菌后，降解率可达40%-60%；例如，75℃巴氏杀菌20分钟的全脂牛奶中，0.1mg/kg的8-羟基喹啉残留量降至 0.04-0.06 mg/kg；

UHT 灭菌（135-150℃）：超高温下8-羟基喹啉的分子结构完全破坏，不仅C-N键断裂，共轭双键也彻底分解，生成CO₂、H₂O及含氮小分子（如氨），灭菌1-5秒后，降解率可达90%-98%，残留量通常低于检出限（0.005mg/kg），几乎无法检测到；

二次加热（90-100℃）：灭菌乳的二次加热（如咖啡用奶加热）会进一步降解残留的8-羟基喹啉，即使 UHT 后仍有微量残留（0.006-0.008mg/kg），加热10分钟后残留量也会降至0.003mg/kg以下，完全低于限值。

需特别注意：高温杀菌后的乳制品中，8-羟基喹啉的降解产物（如苯酚、邻羟基苯甲酸）可能仍存在，但这些产物的毒性与其不同，若仅检测它本身，易低估其总风险，需结合降解产物检测综合评估。

三、光照对乳制品中8-羟基喹啉稳定性的影响

乳制品在货架期（如超市冷柜灯光照射）、运输（露天运输阳光照射）或储存（透明包装透光）过程中，会暴露于不同波长的光照下，而8-羟基喹啉分子含共轭双键，对紫外线（UV） 与可见光均敏感，易发生“光氧化降解”与“光异构化”，不同光照类型与强度的影响差异显著。

（一）紫外线（UV，200-400nm）：强降解作用，光氧化为主

紫外线（尤其是 UV-B，280-320nm）的光子能量高，可直接激发8-羟基喹啉的电子跃迁，引发剧烈的光氧化降解，这是光照影响的主导途径：

UV-B的直接激发：UV-B照射下，8-羟基喹啉的羟基与氮杂环形成的螯合结构被破坏，电子从基态跃迁至激发态，激发态分子与乳制品中的氧气反应生成单线态氧（¹O₂），¹O₂快速攻击共轭双键，导致分子链断裂，降解速率是黑暗条件的8-12倍；

基质辅助的光敏化作用：乳制品中的核黄素（维生素B₂）、类胡萝卜素等物质是天然光敏剂，在UV照射下会吸收光子并将能量传递给8-羟基喹啉，加速其激发与氧化，该作用可使降解速率再提升2-3倍。

例如，透明PET瓶装的脱脂乳（含核黄素）在UV-B照射下（强度10W/m²，模拟超市冷柜紫外线），初始浓度0.1mg/kg 的8-羟基喹啉，24小时后残留量降至0.02-0.03mg/kg，降解率70%-80%；而在避光条件下，同期降解率仅5%-8%，差异极为显著。此外，紫外线还会导致8-羟基喹啉发生“光异构化”，生成无活性的顺式异构体，虽该异构体仍可被检测到（结构未完全破坏），但已失去原有的毒性与螯合活性，若仅以“总量”检测，易高估其实际风险。

（二）可见光（400-760nm）：弱降解作用，光敏化辅助

乳制品货架期常见的可见光（如LED冷柜灯、日光中的可见光部分）光子能量较低，无法直接激发8-羟基喹啉的电子跃迁，其降解作用主要依赖“光敏化辅助”，降解速率远低于紫外线：

光敏化介导的氧化：可见光可激发乳制品中的核黄素（最大吸收波长445nm），激发态核黄素将能量传递给氧气，生成超氧阴离子（O₂⁻），O₂⁻间接氧化8-羟基喹啉，降解速率是黑暗条件的2-3倍；

无直接光解：可见光无法破坏8-羟基喹啉的化学键，仅能通过间接氧化导致缓慢降解，且在全脂牛奶中，脂肪可吸收部分可见光，进一步降低降解速率。

以透明玻璃瓶包装的灭菌乳为例，在LED可见光照射下（强度500lux，模拟超市货架光照），初始浓度0.1mg/kg的8-羟基喹啉，7天后残留量降至0.07-0.08mg/kg，降解率20%-30%；而在棕色玻璃瓶（阻隔可见光）中，同期降解率仅8%-12%，说明选择不透明或棕色包装，可有效降低可见光对其稳定性的影响。

（三）光照与温度的协同效应

实际生产中，温度与光照常同时存在（如夏季露天运输的乳制品，既受阳光照射，又因环境温度高导致瓶内温度升至30-40℃），二者会产生“协同降解效应”，使8-羟基喹啉的降解速率远高于单一因素的叠加：

协同机制：温度升高会增强乳制品中光敏剂（如核黄素）的活性，提升其对光照的吸收效率；同时，高温加速分子热运动，使光氧化产生的自由基（如・OH）扩散更快，与8-羟基喹啉的反应概率增加，最终降解速率可达单一温度或光照条件的3-5倍；

实例验证：在35℃+UV-B照射（10W/m²）的条件下，透明瓶装脱脂乳中 0.1mg/kg的8-羟基喹啉，12小时后残留量即降至 0.01-0.02mg/kg，降解率80%-90%；而在35℃黑暗或25℃+UV-B照射条件下，同期降解率仅30%-40%或45%-55%，协同效应极为明显。

四、研究结论与实际应用建议

基于温度与光照对乳制品中8-羟基喹啉稳定性的影响规律，可得出以下核心结论，并为乳制品的加工储存、残留检测与风险控制提供实际建议：

（一）核心结论

温度影响：低温（0-10℃）下8-羟基喹啉稳定性高，降解率≤1.5%/天；中温（30-60℃）下降解加速，降解率25%-70%/天（视温度与时间而定）；高温（70-150℃）下剧烈降解，UHT灭菌后残留量多低于检出限；

光照影响：紫外线（UV）是主要降解诱因，降解率70%-80%/24小时；可见光降解作用弱，降解率20%-30%/7天；

协同效应：温度与光照叠加时，降解速率呈3-5倍提升，需重点关注；

基质差异：全脂乳制品因脂肪的保护作用，8-羟基喹啉降解率低于脱脂乳制品；发酵乳因酸性环境，降解率高于原料乳。

（二）实际应用建议

加工储存优化：

若需控制 8 - 羟基喹啉残留（如设备清洁后验证），应避免中高温长时间加工（如缩短发酵时间、减少二次加热），并采用棕色或不透明包装，阻隔紫外线与可见光；

乳制品运输与货架期需严格控制温度（0-4℃冷藏），避免露天暴晒或高温环境，减少协同降解导致的残留量误判。

残留检测时效：

低温储存的乳制品，需在14天内取样检测8-羟基喹啉残留，避免因缓慢降解导致结果偏低；

中温加工后的乳制品（如酸奶、巴氏杀菌乳），需在加工完成后2小时内取样，高温灭菌乳建议直接检测降解产物（而非它本身），避免漏检风险。

风险控制补充：

因高温会使8-羟基喹啉降解为苯酚、邻羟基苯甲酸等产物，需同步检测这些降解产物的含量，综合评估总毒性风险；

透明包装乳制品的货架期应控制在7天以内，避免可见光长期照射导致8-羟基喹啉异构化，影响风险评估准确性。

8-羟基喹啉在乳制品中的稳定性受温度与光照的显著影响，且二者存在协同效应。实际生产中需结合这些规律，优化加工储存条件，精准控制残留检测时效，才能有效保障乳制品的安全与质量。

本文来源于黄骅市信诺立兴精细化工股份有限公司官网 http://www.xnlxgroup.com/