2002年4月，瑞典国家食品管理局(NFA)与Stockholm大学在多种高温烹饪的食品中发现了丙烯酰胺(acrylamide)。随后，世界粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)发表的《食品中丙烯酰胺的健康影响》确认了这一事实^[1]，数据表明，某些食物中丙烯酰胺含量可使动物致癌^[2]。2005年，卫生部4号公告建议减少油炸食品摄入量，降低丙烯酰胺导致的健康危害^[3]。为了解国内外检测技术从样品净化、检测方法、存在问题和发展方向以及对我国食品安全评价监管体系的影响，本文对目前国内外关于食品中的丙烯酰胺安全性及检测技术的有关研究进展进行综述。

1 食品中丙烯酰胺的生成机制及含量水平

丙烯酰胺是一种无味白色结晶有机固体，CAS编号(美国化学文摘服务社编号)：79-06-0分子量71.09，化学分子式：CH₂CHCONH2，沸点125℃，熔点：87.5℃。极易溶于水、乙醇、甲醇、丙酮、二甲醚和三氯甲烷中，在酸中稳定，而在碱中易分解，对光线敏感，暴露于紫外线时较易发生聚合。它是一种用途广泛的重要有机化工原料，以它为单体合成的产品不下百种，其中以聚丙烯酰胺用途最为广泛。聚丙烯酰胺可作为絮凝剂加入饮用水中，以吸附除去水中杂质^[4]。用于处理饮用水的聚丙烯酰胺本身无毒，但其中含有极少量未聚合的丙烯酰胺则影响人类健康。世界卫生组织规定饮用水中丙烯酰胺限量为0.5 g/kg。动物试验结果显示，丙烯酰胺是一种可能的致癌物。职业接触人群的流行病学调查表明，长期低剂量接触丙烯酰胺出现嗜睡、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, 5]}。

2002年10月，英国Reading大学与瑞士雀巢研究中心研究小组首次公开发表有关食品中丙烯酰胺生成机制的论文^[6]。研究表明，食品中的丙烯酰胺主要是由于马铃薯和谷类等食品原料中的主要氨基酸之一天冬酰胺(Asparagine)，通过美拉德反应在经过高温(>121℃)烹调后生成丙烯酰胺。对于丙烯酰胺形成机制的研究指出：还原糖数量、游离氨基酸数量和加热条件是生成丙烯酰胺的三大主要因素。食品产业可望从这些结论中寻找到控制食品中丙烯酰胺的办法^[6]。袁媛等^[7]利用葡萄糖和天冬酰胺模拟体系证实了其形成机制。结果表明，不同的加热温度和加热时间对丙烯酰胺的产生量影响显著，且随着反应温度的升高和反应时间的延长，整个反应体系的颜色逐渐加深，丙烯酰胺的产生量也逐渐增多。

虽然丙烯酰胺对人体的毒理作用仍在研究之中，但是它在食品中，特别是在油炸和烘烤食品中的含量自2002年以来引起关注。英国食品标准局与公众利益科学中心(CSPI)、美国食品与药物管理局(FDA)、日本国立医药食品卫生研究所等的监测数据表明，以马铃薯为原料的油炸土豆片等食品中丙烯酰胺浓度较高。但是，使用马铃薯的其他快餐食品丙烯酰胺浓度也有在100 g/kg以下的情况。有时即使是同一产品，生产批次不同，差异也有不同。多数以日本为代表的亚洲快餐食品、油炸食物中丙烯酰胺浓度大多在100 g/kg以下，最高也未超过500 g/kg。另外，多数快餐面丙烯酰胺浓度在100 g/kg以下，平常油炸食物几乎均检测出丙烯酰胺，但浓度最高也为100 g/kg左右^[1]。中国卫生部食品污染物监测网监测结果也显示，高温加工的淀粉类食品(如油炸薯片和油炸薯条等)中丙烯酰胺含量较高，其中薯类油炸食品中丙烯酰胺平均含量高出谷类油炸食品4倍。我国居民食用油炸食品较多，暴露量较大，长期低剂量接触，存在潜在危害^[3]。

2 丙烯酰胺检测技术

我国对于丙烯酰胺的检测，已经在饮用水和空气方面建立了国家标准检测方法和一些方便可行的实验方法。但是由于食品的成分复杂，各种组分之间互相干扰，且含量极其微量，故对食品中丙烯酰胺检测方法中对丙烯酰胺的分离，提取与净化方法是仍然是该研究的关键之一。

FDA提供的方法为，将研磨好的1 g待测样品中加入0.1％的蚁酸10 ml，和1 mg/L的内标液(¹³C3标记的丙烯酰胺溶于0.1％蚁酸中)，涡旋混合20 min，9 000 r/min离心，取5 ml上清液再转到大离心管中，9 000 r/min离心30 min。上清液2 ml预先用5 ml甲醇和水分别预处理固相萃取(SPE)柱。吸附完全后先用1 ml水冲洗，再用2 ml含10：90甲醇：水(V：V)0.1％蚁酸的提取液体从SPE小柱中提取丙烯酰胺，用500 l 1 000 r/min离心后的提取液体进行上样^[8]。也有的方法直接将试样在80℃热水中抽提2 h，另一份平行实验中以丙烯酰胺标准品做内标物部分提取液上样^[9]。通过水直接提取或通过溴化反应生成其衍生物 β-二溴丙酰胺再进行检测^[10]。刘红河等也报道，利用C18固相萃取小柱对样品进行纯化效果较其他吸附剂效果好^[11]。

在检测手段方面主要是应用现代色谱技术(GC，LC)等与质谱法(MS)串联，如液-质联用法(LC-MS)，气-质联用法(GC-MS)，液相色谱-串联质谱分析法(LC-MS/MS)等方法。NFA和Stockholm大学最早宣布的方法是溴化GC-MS方法和LC-MS/MS(同位素标记的丙烯酰胺做内标物)方法，英国中央科学实验室(CSI)将2种方法分别进行了验证^[9]。前者是将样品预先用正己烷脱脂，并溴化生成的衍生物-β-二溴丙酰胺经毛细管色谱柱分离，质谱检测。后者将样品经Hpercard色谱柱分离后，流动相为0.1％蚁酸水溶液，50 l进样，电喷雾(ESI)电离源，正离子方式检出。分析过程利用C18反相色谱柱和高度含水的流动相(0.5％醋酸，0.5％甲醇)，利用固相萃取去除干扰物，使用正离子电喷雾作为质谱的接口，用¹³C同位素标记的内标物来定量。WHO和FAO确认了2种方法的检出限分别为0.005～0.010 mg/kg和0.029～0.050 mg/kg^[1]。FDA在其上述前处理方法的基础上，采用的LC-MS/MS方法与CSL有所不同，色谱柱是phenomonex柱，以0.1％乙酸溶液和0.5％甲醇为流动相，流速200 l/min，20 l进样。确定被测组分m/z55,信噪比1/10，检出限为0.01 mg/kg^[8]。目前这些方法应用在英国、瑞典、美国、日本等发达国家。

这些方法有其共同的特点，基于GC的方法通常要结合衍生化步骤，从而增加分析物的挥发性，并且有净化样品的作用。衍生化步骤通常通过溴化反应生成-β-二溴丙酰胺来实现。Lagalante等报道了另一种衍生化的途径就是利用氨化物的硅烷化反应，生成N,O-双丙烯酰胺^[12]。不需衍生化直接的分析虽然是可行的，但是必须要注意的是应避免由于进样时的高温，人为的生成丙烯酰胺，因此使用未经衍生化而采用GC-MS作为检测方法可能增加检出量，导致实验误差。另一个必须要注意的是应避免在提取过程中人为的生成分析物，特别是在低湿度(利用甲醇进行提取)长时间回流提取条件下进行提取时^[13]。

因此，LC-MS是目前许多实验室更愿意采用的方法。利用丙烯酰胺在水及不同提取液中的溶解度的差异可以很好的解决上述问题。实验表明，丙烯酰胺在食品中并不是与其他组分紧密结合的，在利用水系提取之前用淀粉酶或蛋白酶消化面包样品并不能增加回收率^[14]。但是，一些样品容易受到共提取物的干扰，从而影响在传统的固定相中的保留时间^[15]。因此，为建立具有足够灵敏度和精确度的方法，对不同食品样品的前处理研究将是一个费力费时的工作。

为了确定这些分析方法，2004年报道了一份由欧盟发起的、62个实验室参与、旨在评价不同方法的报告^[16]。检测的样品主要是薄脆饼干、黄油饼干面包样品。分析结果表明，分析方法显著影响实验结果，大部分实验室的结果超出满意的范围，而这些实验室在实验前评估均是合格的。近年来，随着我国不断重视食品安全，紧密联系目前国际上研究方向如LC-MS/MS方法的应用，对丙烯酰胺的检测方法的研究取得了重大的进步。樊祥等^[17]和赵榕等^[18]分别应用液相色谱-串联四级杆质谱技术，液相色谱-电喷雾质谱/质谱法等技术检测了我国食品中的丙烯酰胺含量。这些方法在分析时间、成本及普及性方面各有长短，其最大的问题在于仪器昂贵，样品前处理方法复杂繁琐，成本高，在我国仅在一些国家级、部省级检测机构才能开展，不利于在我国的普及。国内一些学者也在探讨利用GC高效液相色谱(HPLC)来进行定量分析丙烯酰胺，前者仍然经过溴化处理，以及利用固相萃取(SPE)来净化样品，应用的检测器有质谱检测，电子捕获检测器(ECD)等，后者用紫外检测器或更灵敏的二极管阵列检测器。

GC和HPLC均是一种低成本来检测有机化合物有效的途径，并是许多食品研究室以及医药检测部门广泛使用的分析工具，在我国的普及率极高。著名色谱仪器制造商美国Agilent公司推出了利用GC-MS-SIM正离子化学电离进行快速筛查的方法^[19]。利用的是正离子化学电离源(PCI)，从而克服EI电离源带来的小质量数离子易受食品成分干扰的问题，且使样品制备更加简便。样品0.4 g用1 ml甲醇：水(9∶1 V∶V)溶液超声提取10 min。溶液中事先加入1 g标记的¹³C3丙烯酰胺。样品超声结束后高速离心，取上清液分析，该方法提供了另一种可供选择的方案。刘红河等利用经C18SPE小柱纯化的样品，经XDB型色谱柱分离，用体积比为5∶95的甲醇：水做流动相，210 nm波长检测，外标法定量。该方法在0.1～10 g/ml时，峰面积与质量浓度的线性相关系数达0.9981，加标回收率>95％，平均为97.46％，检出限0.01 g/g，相对标准偏差7.75％。基本满足了国家十五重大课题要求检出限低于0.01 g/g，回收率>70％，相对偏差>20％的要求^[13]。目前更多此类方便、迅速检测方法还在进一步的研究。

3 丙烯酰胺检测技术发展方向

2002年6月，FAO和WHO在对目前的检测方法进行评价分析后认为，虽然现在已经有了灵敏和可靠的检测方法，但是不同实验室间不同分析方法的验证、对照标准以及熟练方法的标准化是目前的研究重点。因此，有必要研究简单，低成本的应用于日常的监测中。这些研究具体包括：(1)分析方法在实验室间的使用必须能涵盖不同的食品类型；(2)应准备对熟练方法的参考物和标准并分类；(3)研究低成本的简单方法用于日常检测^[1]。

西方国家已经将食品中丙烯酰胺的残留作为重要的研究课题。我国的一些传统油炸食品如油条、麻花、煎饼、锅魁、洋快餐和马铃薯产业等均需要搞清其中的丙烯酰胺含量水平。目前我国已将食品中丙烯酰胺的检验列为十五国家重大科技专项食品安全关键技术课题，卫生部食品安全计划也将食品中丙烯酰胺检测方法的建立和我国食品丙烯酰胺分布调查作为一个重要部分，北京、上海、广东、 四川等省也分别设立科研项目进行攻关。探讨利用GC-MS，GC，HPLC等方法对我国传统食品和日常食品中丙烯酰胺的残留水平进行检测可能性，以期进行食品安全性评价，普及检测手段，为健全食品质量监控体系提供参考方法是今后一段时间我国食品科学的重要研究方向。其意义在于其对今后研究加工条件对丙烯酰胺产生的影响，改进加工工艺，进行质量控制，降低食品中丙烯酰胺含量，实现在线监测，建立更加健全、快速的食品安全体制提供技术支撑。特别是我国近年来大力发展马铃薯产业，必然涉及到薯片等相关产业的发展，该项研究的开展将为马铃薯产业加工工艺的改良提供前期技术储备。