食品中丙烯酰胺及其检测方法

中国卫生检验杂志2006年4月第16卷第4期　Chinese Journal of Health Laborat ory Technol ogy, Ap r 2006; Vol 16　No 4495

【综述】

食品中丙烯酰胺及其检测方法

王玉君, 缪维芳, 张文德

3

(河北省唐山市疾病预防控制中心, 河北唐山　063000)

[关键词]　丙烯酰胺; 食品; 综述

[中图分类号]　R155151　　　　[文献标识码]　A 　　　　[文章编号]　1004-8685(2006) 04-0495-03

+

　　2002年4月, 瑞典斯德哥尔摩大学和瑞典国家食品管理

局(NF A ) 研究人员率先报道, 从油炸薯条、薯片, 饼干等食品中检出了高浓度可疑致癌物—丙烯酰胺(acryla m ide, AA ) [1, 2], 此前, 没有人知道食品中会生成AA, 认为该项研究找到了问题产生的根源, 由此引起了国际社会的高度关注, 开始怀疑许多原因不明的癌症与食品中AA 有关, 成为当前饮食与健康最热门的话题。本文就近几年AA 毒理学、生成机理、性状及代谢、食品中含量、分析方法等研究进展作一综述。

1　食品中AA 的发现

下垂体等。国际癌症研究中心对AA 的致癌性进行了评价, 将其列为二类致癌物, 即人类可疑致癌物。

AA 不仅是致癌物, 根据最近卫生部公告提示

[5]

:职业接

触人群的流行病学观察表明, 长期低剂量接触AA 出现嗜睡、

情绪和记忆改变、幻觉和震颤等症状, 伴随末梢神经病(手套样感觉、出汗和肌肉无力) 。

3　, AA 是不是与糖和氨基reacti on ) 有关。结果, 几家研究AA 的生成是因天冬酰胺(as paragine, 天冬素) 及葡萄糖等经过高温加热所致。在第116次AOAC 年会上, 先是由加拿大的Becalski [6]和美国的Sanders [7]在会上发表, 经用同位素示踪法测定, 证实了AA 的形成与天冬酰胺上的C 和N 原子有关。从图1可以看出, AA 结构与天冬酰胺的部分结构非常相似。

NH 2

　　　　天冬酰胺　　　　　　　　　　丙烯酰胺

图1　天冬酰胺和丙烯酰胺的结构

食品中AA 的发现, , , 使用的固化剂AA 。从事隧道的工人体检, 结果检出了AA, 部分人还出现了神经症状。而没有暴露于AA 的对照人群也检出了高浓度(40pmol/ggl o 2bin ) AA 加成物。而牧场中牛的AA 含量却很低。过去人们知道吸烟者体内AA 水平较高, 但这次却发现非吸烟者体内AA 含量也很高, 由此从吸烟开始推理, 到怀疑AA 是不是与摄入加热的食品有关。经用加热处理的饲料做大白鼠试验, 得到了预想的结果。经过进一步对市售食品中AA 分析调查, 结果从油炸薯片、薯条、面包等多种食品中检出了高浓度的AA, 由此证实了食物中AA 的来源。该成果很快发表, 许多国家也纷纷开始调查, 都得到了与瑞典相似的结果。于是, 瑞典的报道很快得到英国、挪威、美国、德国、日本及WHO 的承认。为此, WHO 和联合国粮农组织(F AO ) 联合专门召开了食品中AA 对人体健康影响的专家咨询会[3]。美国F DA 还将这项研究纳入了2003年度总体规划中。

2　AA 的毒性

[4]

NH 2　　　H 2NH 2

CH 2

在“自然”杂志上, 英国的Mottra m [8]和瑞士学者Stadler [9]

也同时发表了关于天冬酰胺形成AA 的论文, 分别详细阐述了通过Maillard reacti on 形成AA 的机制。并且指出相似结构的谷氨酸及天冬氨基酸, 即是痕量水平AA 也没有检出。但土豆为原料的油炸薯片, 天冬酰胺的含量约占游离氨基酸的40%。

其他观点, 有人指出希夫碱经过分子内环化反应生成唑烷酮后脱羧形成脱羧Amadori 产物, 该产物的C -N 键在高温下断裂也可生成AA [10]。Zyzak 更进一步指出游离的天冬酰胺和游离的还原糖是AA 形成的基础。还有人认为Maillard re 2

acti on 并不是形成AA 的惟一途径4　AA 的性状及吸收代谢

[12, 13]

[11]

AA 具有潜在的致癌性、神经毒性、遗传毒性和生殖毒性。

人体可通过消化道、呼吸道、皮肤黏膜等多种途径接触AA, 其中以消化道吸收最快。进入体内后, AA 在细胞色素P450的作用下, 生成活性环氧丙酰胺。这种物质比AA 更容易与DNA 结合, 形成加合物, 导致细胞内遗传物质损伤和基因突变, 从而产生致癌作用。大量动物试验表明, AA 可致动物多脏器肿瘤, 包括乳腺、甲状腺、睾丸、肾上腺、中枢神经、口腔、子宫、脑

[作者简介]　王玉君(1968-) , 男, 大学本科, 副主任医师, 主要

。

AA 的结构为CH 2=CHCONH 2, 分子量71. 08, 是一种无色

透明片状晶体或白色结晶性固体, 无臭。熔点84℃～85℃, 沸点125℃。能迅速溶于水、乙醇、丙酮, 微溶于苯、甲苯等烃类溶剂。对酸稳定, 碱性中分解, 对光不稳定, 接近熔点时经紫外线照射很容易聚合, 在氧化剂作用下发生剧烈的聚合反应。

AA 聚合后生成的聚丙烯酰胺被作为地下工程中的土壤

从事营养与食品安全研究。

3通讯联系人

496中国卫生检验杂志2006年4月第16卷第4期　Chinese Journal of Health Laborat ory Technol ogy, Ap r 2006; Vol 16　No 4

固化剂及漏水防止剂。正因为这种用途才导致了今天AA 的发现。聚丙烯酰胺作为固化剂使用中常含有少量AA 单体。在造纸、煤炭、选矿、纺织、石油钻探、涂料及粘合剂等行业等也广泛使用。在实验室常做聚丙烯酰胺凝胶电泳。

AA 为水溶性, 易被消化道迅速吸收, 在血球中与血红蛋白形成加成物。AA 被吸收后, 部分被代谢为环氧型的缩水甘油酰胺, 其他通过与谷胱甘肽化合、解毒从尿中排出。代谢物从尿中排谢非常迅速, 半分钟以上开始, 几小时内就可以完成。

5　食品中AA 的含量

2002年4月瑞典最早报道了食品中AA 的检测数据(以

下均以μg/kg表示) 为:油炸马铃薯片(330～2300) 、油炸薯片(300～1100) 、饼干和清脆饼干(30～640) 、鲜脆面包(30～1900) 、早餐饼(30～1400) 、软面包(30～160) 、其它油炸食品(30～60) 。

根据WHO /FAO 专家咨询会汇总挪威、瑞典、瑞士、英国、

[14]

美国等国提供的数据, 几乎所有的食品都含有AA, 如:油炸马铃薯片(ND ～3500) 、饼干、土司、脆饼(ND ～3200) 、炸薯片(170～2287) 、早餐谷物(ND ～1346) 、焙烤食品(ND ～450) 、油炸玉米片(34～416) 、咖啡粉(170～230) 、(ND 162) 、可可粉(ND ～100) 、(味(面糊状、碎屑状) ) 、42、、海产品(面糊状、碎屑状39) (ND ～1) 。

[15]

2003年日本调查市售食品中AA 含量数据:油炸马铃薯片类食品(467～3544) 、油炸及含糖的食品(374～1895) 、玉米快餐(117～535) 、烘烤芝麻、大麦、茶叶、咖啡豆、咖喱粉食品(116～576) 、鱼、肉、蛋及水分较高的菜屑、熟面条、大米饭、炸豆腐、煎蛋卷等食品均为痕量水平(

从这些数据可以看出, 以马铃薯为原料制作的油炸食品, AA 含量为最高。但调查发现食品中AA 的含量不仅与食品原料有关, 而且与烹调方式也有关。即使对同一食品, 由于制作方法不同, AA 的浓度存在很大差异。

有关食品中AA 的标准值还没有制定。德国的Bg VV (the Federal I nstitute f or Health Pr otecti on of Consu mers and Veterinary Medicine ) 建议食品暂定为1. 0mg/kg。欧盟(E U ) 只是规定塑料制品中AA 向食品的迁移限量为0. 01mg/kg。作为生活饮用水标准AA 的含量, WHO 规定为0. 0005mg/L,2003年E U 规定为0. 0001mg/L,我国为0. 0005mg/L。

6　检测方法

有机溶剂, 后是用有机系溶剂。2002年国际46个实验室参加

的实验室间AA 熟练水平测试协同研究中, 56%采用水提取; 68%净化时脱脂是首选; 53%使用GC 法, 其中有84%采用了GC -M S 法, 有50%经溴化衍生; 47%使用LC, 其中87%采用了LC -M S -MS 法[17]。

[18]13

Nemot o 报道了用同位素标记的AA (C ) 作内标。先用水提取, 再于酸性条件下, 用溴化钾-溴酸钾衍生, 生成2, 3-DBP A (2, 3-dibr omop r op i onam ide ) , 脱溴、净化后用三乙胺将其转变为2-BP A (2-br omop r opena m ide ) , GC -MS (SI M ) 测定。检出限为9μg/kg,样品添加100～1000μg/kgAA 的回收率为97%～105%, RSD 为0. 8%～3. 9%。调查了市售31种油炸、熏烤食品, 结果, 炸土豆片检出AA 为466～3340μg/kg范围, 其它食品为未检出～520μg/kg,而以小麦面粉为主要原料的食品几乎均未检出。

[15]13

Takatsuki 报道以同位素标记的AA -1-C 作内标, 试样用丙酮-水混合液提取, 二氯甲烷洗涤, 然后用连接ACCU 2C AT 的PS A 柱净化, 用LC -MS 法测定。调查了66种市售食品, 均得到了很好的结果。9μg/kg、定量限为30。(μ) 99. 5%～101. 3%[-M S -MS 法, 对早餐饼和薄20、15μg/kg,RSD

最近, Tsutsu m iuchi [20]还报道了用氘标记的AA (AA -d 3) 为内标, 离子阱LC -MS -M S 法测定了市售37种食品, 结果, 23种经过高温加热制作的食品都检出了AA, 其中炸土豆片检出高达3570μg/kg,但对于快餐面、鸡蛋面条、蛋卷、绿茶、可可粉的测定误差有所偏大, RSD >15%。定量限为2μg/L,线性为2～20000μg/L范围。

7　小结

食品中AA, 国际上近2年多的研究已经取得了重大进展, 通过大量检测, 基本掌握了食品中AA 的分布规律, 对形成的机制有了初步认识。最近, 我国卫生部食品污染检测网检测结果显示[5], 高温加工的淀粉类食品(如油炸薯片和油炸薯条等) 中AA 含量较高, 平均含量高出谷类油炸食品4倍, 因此, 卫生部建议:1、尽可能避免连续长时间或高温烹饪淀粉类食品; 2、提倡合理营养、平衡膳食、改变油炸和高脂肪食品为主的饮食习惯, 减少因AA 可能导致的健康危害。

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食品中AA 的检测, 国际上使用最多的方法, 主要有GC -MS 法、LC -MS 法、LC -M S -MS 法等。2002年斯德哥尔摩大

学公布的食品中AA 的测定数据, 使用的是溴化GC -M S 法, 检出限为0. 030mg/kg;瑞典NF A 采用的LC -MS -M S 法; 这两种方法均可进行定性和定量, 且灵敏度较高。而LC -M S -MS 法无需溴化使操作更简便。2002年6月WHO /FAO 认同GC -MS 和LC -MS -M S 两种方法, 认为两种方法的结果有良好的相似性。2002年7月美国F DA 在网上公布建立的LC

[16]

-MS -MS 法。所有分析方法基本包括3个步骤:提取、净化、色谱分离。样品在衍生以前, 先用正己烷脱脂, 加入同位素标记的AA (13C ) 作内标。提取先是用水、水+甲醇或其它

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(收稿日期:2006-01-04)

科技出版社, 1998. 1105.

2006(广州) ) , 暨南大学医学院, 于2006年9月在广州联合举办“2006(广州) 。, 特别是在当今“禽流感”大背景下, , 旨在促进我国卫生微生物检验专业技术的创新和发展。会议将汇集全国食品、医药、环境、职业卫生、放射卫生及动植物检验等相关微生物检验及免疫学、分子生物学、诊疗学、生物学领域的科研机构、高等院校单位和技术研发部门的专业技术人员, 进行跨学科、跨领域的学术与信息交流。

会议将邀请国内外卫生微生物检验专业领域的知名专家做专题报告, 同时邀请国内外本领域内检测技术公司介绍新产品、新技术、新信息。

现诚挚邀请广大卫生微生物检验工作者积极投稿并参加会议。征文的有关事宜通知如下:一、征文内容1、食品卫生(食品、保健食品等) 微生物检验、环境卫生(大气、土壤、水、化妆品、消毒产品等) 检验、医药、劳动卫生与职业中毒、消毒、传染病、放射卫生等领域中的微生物检验新技术、新方法、新标准的研究; 突发公共卫生事件的病因检验与病原菌鉴定; 2、微生物检验领域中新仪器设备的理论介绍及产品应用; 3、微生物检验实验室的质量控制及管理。

二、征文要求1、论文摘要500-800字, 正文不超过3000字。2、文章正文:使用A4纸, 标题用4号黑体, 作者、单位及邮编用5号楷体、正文用5号宋体; word 文档; 3、寄一份文稿, 同时寄送电子版(E -mail 或软盘) 。电子邮件若3天内无回复, 请重新发送稿件; 4、注明“2006(广州) 卫生微生物检验技术学术研讨会”。5、已发表的论文亦可投稿, 但请在文后注明发表日期和出版物名称。6、征文截止时间为2006年8月31日。

三、论文刊登和继续教育学分1、入选优秀论文将刊登在“中国卫生检验杂志”; 2、其它文章收录论文集, 部分论文在大会交流; 3、参加会议者授予继续医学教育学分。地址:北京市北新桥9号信箱　　邮编:100007　　Email:[email protected] 　　电话:010-84030401

继续教育思考题

11简述ER I C -PCR 技术在微生物分类鉴定中的应用?

21食品中丙烯酰胺有哪几种检测方法? 检测丙烯酰胺对食品卫生安

全的意义?