食品中丙烯酰胺檢測研究進展

□ 李 莎 吳民富 蔡津津 劉艷燦 詹清敏 林立棟 佛山職業技術學院食品科學系

丙烯酰胺（Acrylamide）廣泛存在于高溫加工的淀粉類食品中，具有神經毒性、遺傳毒性、生殖毒性和潛在致癌性，可通過皮膚、黏膜、呼吸道、消化道和胎盤進入生物體內并蓄積，危害人類健康。國際癌癥研究機構（IARC）將丙烯酰胺列為2類致癌物（2A），即人類可能致癌物（IARC，1994）。丙烯酰胺在人和動物體內都會轉化為致癌活性代謝產物環氧丙酰胺。根據歐盟風險評估報告，丙烯酰胺可誘導動物各種器官發生腫瘤，其機理可能與內分泌失調有關，并且多發在動物的腦和脊髓索狀組織。丙烯酰胺可以導致大鼠多種器官產生腫瘤，如口腔、甲狀腺、乳腺、睪丸、子宮及腦下垂體腫瘤等。

生活中的飲用水是人體攝入丙烯酰胺的主要來源之一，世界衛生組織（WHO）規定飲用水中丙烯酰胺的最大允許殘留量（MRL）為0.5μg/L。食品包裝材料也是人體攝入丙烯酰胺的來源，美國食品藥品監督管理局（FDA）規定應用于與食品直接接觸的紙張中的丙烯酰胺單體含量要低于2 g/kg[1]。由于丙烯酰胺毒性強，對人體危害大，在食品中分布較廣，因此對食品中丙烯酰胺的監測越來越重要。由于丙烯酰胺的分子量很小（71.08 Da）、極性強（水中溶解度為50 mg/mL），且缺乏明顯的發色團，因此對丙烯酰胺的定量分析非常困難。

本文對目前丙烯酰胺的檢測方法進行綜述，為丙烯酰胺的檢測方法提供新的思路。

1 儀器分析法

儀器分析法是丙烯酰胺的傳統分析方法，目前已經發展得比較成熟，主要包括氣相色譜-質譜（GC-MS）、高效液相色譜-質譜（HPLC-MS）等方法。儀器分析法具有靈敏度高、選擇性好、易于實現自動化等優點，但是這些檢測方法需要昂貴的儀器設備和專業的操作人員，加之樣品處理繁瑣、檢測流程復雜、檢測費用高，難以滿足高通量、現場快速檢測的需要。

1.1 氣相色譜法

氣相色譜法（GC）檢測丙烯酰胺有直接法和衍生法兩種。Madihah等[2]用直接法測定咖啡粉中的丙烯酰胺，檢測限為2.3 mg/kg。丙烯酰胺揮發性低、極性高，通過衍生化可提高其穩定性，提高檢測的準確性和靈敏度。采用溴化鉀衍生丙烯酰胺，可提高其穩定性和揮發性，檢測限為 3μ g/kg[3]。氣質聯用（GC-MS）技術可進一步提高檢測的準確度和靈敏度，并降低基質干擾。Luo等[4]建立了食品中丙烯酰胺的氣質聯用檢測方法。采用占噸氫醇作為衍生劑，焙烤食品的檢出限達到 0 .7 μg/kg，加標回收率為95%～112%。

1.2 液相色譜法

液相色譜法（LC）是痕量分析常用的方法。王志偉等[5]采用液液萃取的前處理方法，結合可變波長檢測器，建立曲奇餅干中丙烯酰胺含量的檢測方法。該方法在0.2～1 μg/mL范圍內呈良好的線性關系，檢出限為4.4 ng/mL，加標回收率81.6%～101.3%。該方法操作簡單，具有良好的推廣價值。

液相色譜串聯質譜法（LC-MS）是現行主要的丙烯酰胺檢測方法。液質聯用法具有快速、靈敏、準確度高的優點，常作為食品中丙烯酰胺的痕量分析方法。于曉瑾等[6]建立了乳粉中丙烯酰胺的高效液相色譜串聯四極桿質譜測定方法。利用乙腈和正己烷去除蛋白質和脂類，方法檢出限為5 μg/kg，定量限為 1 0 μg/kg。方法靈敏度和準確度滿足實際樣品檢測的需求。

2 免疫分析法

免疫分析方法與儀器分析方法相比，具有快速、專一、檢測成本低、對操作人員要求較低等優點，被廣泛應用于醫學診斷、食品安全分析等領域，是具有廣闊發展前景的分析方法。但是這些方法靈敏度還相對較低，難以滿足痕量甚至超痕量分析需求。納米技術的發展為高靈敏度分析帶來了契機，可以顯著提高檢測的靈敏度，基于納米材料的電化學生物傳感器成為近年來研究的熱點。新型功能性納米材料有較強的吸附能力、良好的生物相容性、導電性以及和抗原、抗體、酶等相似的尺寸，因此可作為信號放大元件應用于分析領域，提高檢測靈敏度。

酶聯免疫分析法（ELISA）是荷蘭學者Weeman和Schurrs在1971提出的。ELISA是基于抗原抗體反應的可特異性識別的分析方法，一種抗體通常只能識別一種抗原。ELISA具有高特異性和選擇性等特點，被廣泛用于食品分析。

Preston等[7]嘗試將丙烯酰胺、6-丙烯酰胺基己酸（Acryloyl-X）等作為半抗原偶聯蛋白免疫動物，結果發現所產生的抗體均無法識別丙烯酰胺。隨后他們嘗試將3-巰基苯甲酸（3-MBA）與丙烯酰胺的衍生產物Ade-3-MBA作為半抗原，偶聯蛋白后免疫兔子得到多克隆抗體，該抗體不能識別丙烯酰胺，但是可以特異性地檢測識別Ade-3-MBA。由此建立了ELISA檢測方法，水樣中丙烯酰胺的檢測限為65.7 μg/L。Wu等[8]將丙烯酰胺的4-巰基苯乙酸（4-MPA）衍生產物AA-4-MPA作為半抗原偶聯蛋白，免疫兔子獲得多克隆抗體能特異性識別AA-4-MPA。分別建立了丙烯酰胺的直接競爭ELISA（dcELISA）和間接競爭ELISA（icELISA）方法，食品樣品的檢測限分別為 3.0 μg/kg和 0.036 μg/kg。

3 電化學分析法

電化學分析法（electrochemical analysis）由德國化學家C.溫克勒爾在19世紀首先引入分析領域，是根據溶液中物質的電化學性質及其變化規律對組分進行定性或定量分析的方法。

Casella等[9]結合反相液相色譜和電化學方法對丙烯酰胺進行定量分析，反相液相色譜用于分離待分析物，脈沖電流法（Pulsed amperometric）用于定量檢測。他們首次采用二階波形法檢測水溶液中的丙烯酰胺含量，檢測限為1.4 μg/kg。比起傳統的三階波形法，二階波形法具有更低的檢測限、更寬的線性范圍、更好的精確度。Niaz等[10]采用微分脈沖極譜法（DPP，Differential Pulse Polarographic）直接檢測水溶液中的丙烯酰胺，通過對比不同的電解液，發現在四甲基碘化銨和氯化鋰存在的條件下，丙烯酰胺顯示了良好的DPP信號。在最優條件下，水樣品中丙烯酰的檢測限為27 μg/L，線性范圍為0. ～20 mg/L。

Silva等[11]在電極上固定綠濃桿菌Pseudomonas aeruginosa細胞作為識別元件，細胞內具有活性酰胺酶，可催化丙烯酰胺水解，產生銨離子（NH4+）和丙烯酸，銨離子選擇性電極作為換能器，可用于檢測丙烯酰胺，檢測限為 6.31×10-4mol/L。

4 毛細管電泳法

毛細管電泳（capillary electrophoresis，CE）是以毛細管為分離通道、以高壓直流電為驅動力的新型液相分離技術，它具有分離模式多、分析速度快、分離效率高等優點，已在生物、化學、醫學、環保及食品等領域得到廣泛應用。

Chen等[12]將水溶性碲化鎘量子點（CdTe quantum dots） 表 面 偶聯巰丙酸，采用毛細管電泳-激光誘導熒光（CE-LIF）法檢測丙烯酰胺，在最優條件下，線性范圍為1～100 mg/kg，LOD為0.1 mg/kg，薯片檢測的加標回收率為90%～95%。Bermudo等[13]使用2-巰基苯甲酸（2-MBA）衍生丙烯酰胺，采用毛細管電泳串聯質譜（CE-MS），結合場放大進樣（field amplified sample injection，FAST)技術降低檢測限，食品中丙烯酰胺的檢測限為8 ng/g。

綜上所述，目前食品中丙烯酰胺的檢測主要采用傳統的氣相色譜、液相色譜儀器分析方法，這些方法靈敏度和準確度高，適合于第三方檢測機構對食品中丙烯酰胺的定量檢測。但是這些方法對檢測人員的要求高、儀器昂貴，檢測過程繁瑣復雜，難以滿足高通量現場快速檢測的要求。而近年來發展起來的酶聯免疫技術、電化學分析技術、毛細管電泳技術具有分析速度快、操作簡單，可滿足現場快速檢測等優點，成為近年來丙烯酰胺研究的熱點，也將成為未來發展的趨勢。