食品中丙烯酰胺检测方法研究进展

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(1.武汉轻工大学食品科学与工程学院,湖北武汉 430023;2.华中科技大学同济医学院附属同济医院,湖北武汉 430020)

丙烯酰胺(Acrylamid,AA)是一种白色晶体物质,室温下稳定,作为重要的化工原料在熔融或暴露在紫外光以及氧化条件下易发生聚合反应产生聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺具有较好的稳定、絮凝作用,在污水处理、石油开采、造纸工业等行业都有十分广泛的应用,素有“百业助剂”之称[1-2]。AA于1994年被国际癌症研究机构划分为“2A类可能致癌物”[3]。2002年瑞典研究人员发现富含碳水化合物低蛋白质的植物性食物在油炸及焙烤等高温(>120 ℃)烹饪处理下容易产生AA[4-5]。在特定条件下,羰基化合物(还原糖)和氨基化合物(蛋白质、氨基酸)发生非酶褐变的美拉德反应过程中也会产生AA[6-7]。食品中AA的产生引起了国际社会和各国政府的高度关注。大量研究表明,AA具有生殖毒性[8]、遗传毒性[9]和致癌性[10]。世界卫生组织(WHO)和联合国粮农组织(FAO)联合食品添加剂专家委员会(JECFA)对食品中AA的危害进行了系统评估,警示其对人类健康存在潜在性危害,根据各国居民AA摄入量,将人均摄入量控制为0.001 mg/(kg·d)[11]。

食品中AA的形成是一个多级反应过程,目前多数学者认为美拉德反应中天冬酰胺和还原糖是形成AA的关键因素[12]。美拉德反应赋予了食品特定的色、香、味,是提升食用品质的重要途径,富含碳水化合物的食品在热处理过程中不可避免会产生AA。国内外学者发现调整加工工艺,例如温水或柠檬酸溶液浸泡原料能降低油炸薯条中的AA含量[13]。降低加工温度和减少加热时间也可减少AA生成量[14]。在加工过程中,添加抑制剂,例如天冬酰胺酶[15]、NaCl[16]、氨基酸[17]、黄酮类物质[18],能明显抑制食物中AA含量。人体可通过消化道、呼吸道、皮肤黏膜等多种途径接触AA,但目前还未有饮食中暴露评估和流行病学调查研究表明AA与人类健康存在直接关系。

鉴于AA的毒性以及在食品中存在的普遍性,为了保护消费者安全,准确分析食品中AA含量,降低食品安全风险显得尤为重要。随着科技的发展,尤其是新型纳米材料的发展,目前已有大量AA新型检测方法被报道[19-20],本文对国内外用于食品中AA的传统和新型检测方法进行总结和分析,分析其优缺点,针对当前准确、快速的检测需求,为开发良好选择性、高灵敏度、抗干扰能力强的准确、快速检测方法提供新的思路。

1 食品中丙烯酰胺的前处理方法

食品中的AA分子量低、极性高、水溶性好,且缺乏明显的发色团(芳香环、共轭双键、三键)等性质,很难直接定量检测,需要对食品样品进行前处理。包括物理方式,如粉碎、研磨、均质、玻璃棉过滤、离心、高速离心和超滤等,其可除去一些大颗粒物质、淀粉基质和非极性的大分子物质;化学方式,如石油醚等非极性溶剂的液-液萃取除油脂,Carrez试剂(铁氰化钾/硫酸锌)、甲醇等除去蛋白质等。AA为极性小分子化合物,水溶性好,一般采用极性强的溶剂作为提取剂,如水、盐溶液、有机溶剂(甲酸、丙酮、乙腈等)。大多数食品样品中的AA在水中能够被完全提取,因此水是使用最广泛的提取剂,可最大程度地去除食品中非极性物质的干扰。然而,用水做提取剂时,食品基质中的其他极性物质也会保留于提取液中,因此需在后续的步骤中将这些极性干扰物除去。相较于水来说,有机溶剂提取体系可将包埋在脂肪微粒中的AA充分提取出来,尤其适用于高脂食品,且溶剂易蒸发便于浓缩。研究报道显示,将水(或盐溶液)与有机溶剂混合可有效提高AA的提取效率[21]。

除去AA提取液中的干扰物,通常采用固相微萃取(Solid phase microextraction,SPME)技术来纯化提取液。该方法简单、稳定、准确、可重复性好,已被广泛应用于医药卫生、分析化学等领域。根据填料保留机理的不同,SPME柱可分成两类。第一类是填料保留AA,SPME柱内的填料通过氢键、π-π作用、阳离子交换作用将AA保留在SPME柱上,再用极性溶剂洗脱并收集,如Oasis HLB和Bond Elut-Accucat柱等[22]。针对AA开发出特异性吸附材料作为填料能提高吸附效率,如Arabi等[23]合成仿生分子印迹功能化二氧化硅纳米材料作为分散剂,其回收率达91%,而无印迹二氧化硅纳米填料萃取回收率为39%～60%。另一类是填料保留杂质从而到纯化的目的,如C18柱等[24]。经过纯化后的提取液进行后续检测,在灵敏度和准确性上将大幅提高。

2 丙烯酰胺的传统检测方法

目前用于食品中AA的标准/传统检测方法主要有气相色谱-串联质谱法(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)、液相色谱-质谱(liquid chromatography-mass spectrometry,LC-MS),高效液相色谱-质谱/质谱联用法(high performance liquid chromatography-mass spectrometry/mass spectrometry,HPLC-MS/MS)和毛细管电泳法(capillary electrophoresis,CE)。

2.1 气相色谱-质谱法(GC-MS)

运用GC-MS检测AA已被广泛认可,国家卫生和计划生育委员会颁布《GB 5009.204-2014食品中丙烯酰胺的测定 稳定性同位素稀释的气相色谱-质谱法》作为检测AA的第二法[25],学者对于GC-MS检测AA也有大量研究[26-27]。GC-MS法要求被分析物必须具有一定的热稳定性和挥发性,但AA属热不稳定性的化合物,遇热易分解,不能直接用于检测,一般先通过衍生化处理以提高稳定性,进而提高检测的准确度和灵敏度。溴化衍生是常用的衍生方法,AA溴化衍生产物主要有2,3-二溴丙酰胺或2-溴AA,测定2,3-二溴丙酰胺应用最为广泛[28]。常用溴化试剂有两类,一种采用饱和溴水和溴化氢作为衍生化试剂[29],此种衍生方法不仅需要较长时间,而且饱和溴水较难制备,操作相对危险;另一种采用溴化钾与溴酸钾反应生成的新生态溴参与衍生化反应,在安全性方面提高很多,所需衍生时间相对较短,我国国标中推荐使用这种衍生方法[30]。

采用GC-MS检测AA时一般采用稳定性同位素稀释技术,在试样中加入13C3标记的AA作为内标物,进行多反应离子监测或选择离子监测定量。罗兰等[31]利用d3-AA作内标,用占吨醇做衍生试剂,建立测定不同种类热加工食品中AA的GC-MS法。该方法检出限为0.7 μg/kg(S/N=3),线性范围为0.005～4 μg/mL,相对标准偏差(relative standard deviation,RSD)小于6.1%,回收率为95%～112%。程劼等[32]建立气相色谱-串联四极杆质谱(GC-MS/MS)检测餐厨废弃物中的AA。样品经去离子水提取结合C18-SPEM柱净化或者经甲酸溶液提取/Carrez试剂预处理,MCX柱净化的两种前处理方法进行前处理,结果该方法在3.0～30 ng/L浓度中呈现良好的线性关系,检测限(limit of detection,LOD)为1.0 ng/g(S/N=3),回收率为95.3%～108.1%,RSD均小于4.3%。该方法稳定、灵敏度高,可用于餐厨废弃物中AA的测定。采用GC-MS方法灵敏度高,专一性好,检测限低,但溴化衍生所需时间较长,反应条件也较为苛刻[27]。不经衍生AA的GC-MS测定方法通常需要高灵敏气相色谱检测器如高分辨率飞行时间质谱、氮磷检测器、串级质谱等,这类检测器具有高选择性和高灵敏度的特点,但存在检测费用昂贵的不足。

2.2 高效液相色谱-质谱/质谱联用法(HPLC-MS/MS)

采用液相色谱方法在样品预处理后无需对AA进行衍生,可直接测定,简化了分析过程,应用更为广泛。AA经过LC分离后,进入检测器,最常使用的检测方法是串联质谱仪,较少使用紫外光(ultra violet,UV)或者单独使用MS(一级色谱的单离子监控模式,SIM)[33]。郝亚楠等[34]将样品液反相C18萃取柱纯化后利用紫外分光光度法快速测定油炸食品中AA的含量,线性范围为0.25～6.0 μg/L,回收率为90.07%～104.8%,RSD为0.5%。UV检测器一般在200 nm左右,检测AA不饱和羰基的紫外吸收,UV检测缺乏选择性,复杂食品基质干扰检测结果导致灵敏度不高,线性范围在mg/L范围内[33]。更多的研究是使用串联质谱MS/MS的SRM或MRM模式进行检测[35-36]。我国《GB 5009.204-2014食品中丙烯酰胺的测定 稳定性同位素稀释的液相色谱-质谱/质谱法》推荐使用该模式作为检测AA的第一法。HPLC-MS/MS是检测AA可靠手段之一。王浩等[37]建立了HPLC-MS/MS测定婴幼儿营养米粉中AA残留的检测方法,以MGⅢ-C18色谱柱(4.6 mm×150 mm,5 μm)分离,流动相为甲醇和水(梯度洗脱),流速0.20 mL/min,同位素内标定量,LOD为10 μg/kg,回收率为90.2%～103.1%,RSD为3.80%～4.87%。该方法前处理简单,灵敏度高,适合于婴幼儿营养米粉中AA残留快速检测。Wang等[38]利用HPLC-ESI-MS/MS检测婴儿配方奶粉中AA,线性范围为1～200 ng/mL,LOD为4.0 μg/kg,方法回收率为90%～110%,RSD<6.20%。Faraji等[39]利用超声辅助液-液萃取AA后用2-萘硫醇衍生,利用HPLC检测面包和饼干中的AA,线性范围为10～1000 μg/L,LOD为3 μg/L,RSD为2.3%～8.2%,回收率90%～96%。相比之下,超高效液相色谱(ultra performance liquid chromatography,UPLC)常使用反相色谱柱BEH C18(150 mm×2.1 mm,1.7 μm),两者的分离原理相同,UPLC管路和色谱柱较HPLC更细,柱效更高,分离效果更好,灵敏度更高。李月欢等[40]建立超高效液相色谱-电喷雾串联四极杆质谱联用(UPLC-MS/MS)技术检测薯片、方便面、米线中AA的方法,线性范围为1.4～200 μg/L,加标回收率为80%～115%,RSD为1.6%～2.9%。Galuch等[36]利用UPLC-MS/MS检测滴滤咖啡中AA,线性范围为3～100 μg/L,LOD为0.9 μg/L,加标回收率为97%～106%,RSD为3%～9%。UPLC方法准确、灵敏,适用于食品中痕量、超痕量AA的检测。

2.3 毛细管电泳法(CE)

CE是以熔融石英毛细管为分离通道,其内壁作为分离载体,以高压直流电场产生的电渗流做为驱动力,基于双电层的电泳和电渗,各组分由于电泳、电渗以及分子扩散等作用,在流动相与固定相之间沿管轴方向运动的速度差异进行分离,即利用差速运动进行分离。一般先利用CE进行高效分离,然后进入检测器进行检测[41]。由于AA不带电,要实现CE法高效分析需要先使其带上电荷,如采用表面活性剂包裹,衍生连接上易电离的物质。殷斌等[42]利用C18及弗罗里硅土混合作为萃取剂,丙酮-二氯甲烷作为洗脱剂,用基质固相分散萃取-毛细管电泳对样品提取、净化、富集,用二极管阵列检测器检测米制品中AA,该方法的线性范围为10～200 μg/mL,LOD为0.62 μg/mL,回收率为85.7%～96.4%,RSD为1.5%。Yang等[43]利用半胱氨酸通过巯基双键点击衍生AA,CE分离后结合电容耦合非接触电导检测马铃薯制品中的AA,线性范围为7～200 μmol/L,LOD为0.16 μmol/L。此外,还有结合超声波辅助离子液体富集AA从而提高CE分离效率[44],利用量子点调制提高CE中激光诱导荧光检测器灵敏度[45]。CE法检测食品中AA主要优点是快速、进样量小、设备相对简单,不需要复杂的前处理,同时能实现高灵敏检测。

3 丙烯酰胺的新型检测方法

3.1 酶联免疫吸附检测法(ELISA)

酶联免疫法(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)是利用抗原和抗体高特异性结合的免疫学反应与酶催化反应相结合,对分析物进行快速定量检测。而丙烯酰胺属于半抗原小分子,不具有抗原决定簇,无免疫原性,因此其必须与大分子的免疫载体蛋白连接获得耦合物完全抗原,通过复合物刺激动物机体后产生抗体[46]。ELISA一般有直接竞争和间接竞争两种方法:直接竞争法是将AA抗体固定在基板上,样品中的AA和AA-酶复合物竞争与抗体结合;间接竞争法是将AA-载体蛋白固定在基板上,基板上和样品中的AA与抗体竞争结合,然后标记酶的第二抗体与吸附在基板上的抗体结合。随后加入酶催化底物,产生颜色反应,检测吸光度,结合标准曲线测定AA浓度。

付云洁等[47]用戊二醛交联AA-牛血清白蛋白(bovine serum albumin,BAS)合成免疫抗原,注入兔体内以产生抗AA多克隆抗体,采用间接竞争ELISA法检测土豆泥中AA。在优化条件下,间接ELISA法的线性检测范围为50～1280 μg/L,LOD为50 μg/L,回收率为92.6%～95.5%。为了提高AA抗体的灵敏度,采用N-丙烯酸琥珀酰亚胺酯(N-acryloxysuccinimide,NAS)[48]和3-巯基苯甲酸衍生AA[49]作为半抗原来合成具有高结合常数的完全抗原。例如Quan等[50]利用NAS-血蓝蛋白复合物产生抗体,采用直接ELISA结合增强化学发光方法检测食品样品中的AA,鲁米诺-H2O2-辣根过氧化物酶的化学发光系统比传统的3,3′,5,5′-四甲基联苯胺-H2O2-辣根过氧化物酶的可见光比色系统在灵敏度方面提升2～3个数量级,线性检测范围为26.3～221.1 ng/mL,LOD为18.6 ng/mL,回收率为74.4%～98.1%。Singh等[51]利用3-巯基苯甲酸-AA-BSA复合物产生抗体,采用间接竞争ELISA检测食品中的AA,LOD为5.0 ng/g,回收率为95%～100%,与传统LC-MS/MS检测结果在统计学意义(P=0.15)上相似,可用于食品基质中AA的筛选和半定量检测。相比于传统检测方法,ELISA方法有可比拟的灵敏度、成本低、简单、快速,不需要昂贵的设备和复杂的样品准备。目前,ELISA试剂盒已有大量商业化产品[52],具有较高的回收率,有望作为现场快速检测方法,检测结果有直接参考价值;然而,如何获得特异性强、亲合力高、稳定好的抗体是该方法需要解决的问题。

3.2 生物传感方法

随着技术的进步,很多新型的生物传感方法被开发用于检测AA。生物传感器具有专一性好、特异性强、检测速度快、灵敏度高、成本低、操作简单、易实现自动分析等优点,广泛用于食品、环境、临床的分析和检测中[53]。生物传感器是一种以生物敏感材料为识别元件(包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质)结合适当的理化换能器及信号放大装置的分析工具或系统。其基本原理为:当目标物与识别元件特异性结合后,可通过信号转换器将检测信号转变为电信号,经过仪表放大和输出从而达到检测目标物的目的。目前在AA检测中使用较多的有电化学生物传感器和荧光传感器。

3.2.1 电化学生物传感器 电化学生物传感器检测AA大多数采用血红蛋白(hemoglobin,Hb)作为识别元件,AA与Hb中N-端缬氨酸的α-NH2之间相互作用,结合伏安法构建电化学传感器。基本原理是将Hb固定在电极表面,AA与Hb发生Michael亲核加成反应生成聚合物,增大Hb内氧化还原对(Hb-Fe(Ⅲ)/Hb-Fe(Ⅱ))与电极之间的距离,阻碍电子传递,引起电极钝化,AA浓度不同,钝化程度也不同,可以快速测定AA含量[54-55]。提高Hb在电极上的固定效率(包括固定量和Hb的活性)和电子转移效率是构建电化学生物传感器检测AA的关键。由于Hb的氧化还原中心位于绝缘的肽链中,将Hb直接修饰于电极上会抑制其活性。因此,通常用纳米材料(碳纳米管、石墨烯、纳米金等)来增加Hb的固定效率和电子的转移效率[56-58]。Krajewska等[59]用Hb/单臂碳纳米管修饰的玻碳电极检测薯片提取液中的AA,该方法的线性范围7.1×10-4～7.1×10-2μg/kg,LOD为0.071 μg/kg。Garabagiu等[60]用Hb-纳米金修饰氧化铟锡玻璃电极检测食品中的AA,线性检测范围为0.71～7.1×102μg/kg,LOD为2.84 μg/kg。Asnaashari等[61]将单链SH-ssDNA1通过金-S键修饰丝网印刷金电极表面,Hb修饰的互补ssDNA2与ssDNA1配对,将Hb固定在金电极上,采用方波伏安法检测薯条水提取液中的AA。该方法的线性范围为2.0×10-6～5.0×10-2mol/L,LOD为1.58×10-7mol/L,具有良好的重现性和稳定性。景俊贤等[62]采用介孔材料/金纳米粒子/血红蛋白(CMK-Au-Hb)修饰电极,对AA实现快速检测。采用试剂分散和滴涂技术制备介孔材料敏感膜并修饰在电极上,同时采用循环伏安法和电化学交流阻抗法研究AA在所制备传感器上的电化学行为,发现AA浓度在1.0×10-11～1.0×10-4mol/L范围内,峰电流与浓度的负对数呈良好的线性关系,LOD为3.3×10-12mol/L。

除了利用Hb-AA反应设计电化学传感器方法以外,Kleefisch等[63]采用石英晶体微天平方法来测量AA,首先利用四个大环分子四内酰胺合成超分子,超分子内部的空穴位点对AA具有亲和性,可特异性识别AA。将此超分子作为识别元件固定于石英晶体芯片上,AA结合到芯片上会引起共振频率变化,从而产生响应信号。以此原理构建的压电传感器的LOD为10 ng/kg,同时具有良好的特异性,但仅适用于有限种类食品中AA的检测,对于不同来源AA的交互性待进一步验证。分子印迹技术是一种分子识别技术,合成的印记模板可作为识别元件用于开发食品分析检测方法[64]。例如,毛禄刚等[65]将AA溶胶凝胶分子印迹膜沉积在多壁碳纳米管-壳聚糖修饰的电极表面构建电化学传感器检测AA,该方法的线性范围为0.2～10 μg/mL,LOD为0.079 μg/mL。该方法简便,准确,但构建的传感器使用时间相对较短,在4 ℃下传感器有效期只有9 d,需要进一步优化。还有直接利用AA电化学特性进行直接检测,Zargar等[66]将钴离子加入AA溶液中,在方波伏安法下产生催化峰电流,电流信号正比于AA浓度,该方法的线性范围为200～800 ng/mL,LOD为3.52 ng/mL。该方法简单、快速,但在高浓度的碱土金属例子溶液中,尤其是Na+存在时不灵敏,Na+在食品中广泛存在,这限制了该方法的使用。

电化学生物传感检测AA不需要复杂的样品前处理,Hb-AA反应的特异性、氧化还原电位高灵敏度以及基质成分引起的干扰低,使得基于此原理的电化学生物传感器可应用于检测薯片中的AA。具有良好生物相容性的纳米材料不仅可以增加电极上Hb的固定量且保持Hb的生物活性,从而提高电化学生物传感器的灵敏度。然而,Hb和AA之间不可逆的相互作用导致工作电极很难重复使用,在今后的研究中,需要开发可重复使用的修饰方法,并在不同食品样品中验证方法的通用性,有望替代传统的HPLC-MS、GC-MS。

3.2.2 荧光传感器法 荧光检测法因其快速、高灵敏度应用于食品样品中AA的检测[67]。Liu等[68]利用AA通过霍夫曼反应降解生成乙烯胺,乙烯胺再与荧光物质反应生成吡咯啉酮,吡咯啉酮在480 nm波长下发射强荧光,随着AA的浓度增加,荧光强度增强。用此方法构建荧光传感器测定食品中AA的含量,线性范围为0.05～20 μg/mL,LOD为0.015 μg/mL。该方法简单、快速,但只能检测能发射紫外光的物质。Hu等[69]将类AA物质修饰在量子点(quantum dot,QDs)表面,功能化QDs表面的碳碳双键在紫外光和光引发剂的共同作用下发生光聚合反应,引起QDs间距缩小,导致荧光强度减弱。当AA存在时,AA与QDs表面的双键均参与光聚合反应,使得间距QDs增大,荧光强度增强。该方法对AA的线性检测范围为0.5～5.0×104μmol/L,LOD为0.5 μmol/L。但L-天冬酰胺(生成AA的前体物)对该方法存在严重干扰,检测食品样品时,需要加入L-天冬酰胺酶降解,以降低L-天冬酰胺的干扰。Liu等[70]利用分析印记技术将Mn2+掺杂ZnS QDs固定在氧化石墨烯表面,洗去AA后形成AA印迹模板,ZnS QDs作为荧光源。当AA存在,AA与嵌入印迹模板中淬灭ZnS QDs的荧光,根据荧光淬灭强度检测样品中的AA,该方法的线性范围为0.5～60 μmol/L,LOD为0.17 μmol/L,水样品中加标回收率为100.2%～104.5%,RSD为1.9%～3.9%。Asnaashari等[71]利用纳米金和FAM标记的单链DNA构建简单荧光传感器,AA存在时,AA与互补DNA相互作用形成加成物,FAM标记的单链DNA游离在溶液中从而吸附在纳米金表面,FAM的荧光被纳米金淬灭。该方法的线性范围为1×10-7～0.05 mol/L,LOD为1×10-8mol/L。以上开发的荧光传感法简单快速,但存在明显的缺陷,如针对AA中不饱和双键特异性差、AA与DNA相互作用力弱,容易受到食品基质干扰的缺点,在检测实际样品中需要结合高效的AA分离富集方法,以除去杂质干扰,来保证检测结果准确度。

3.3 光谱法

对于AA的检测常用分子光谱法中除了紫外-可见分光光度法之外,还有比色法、拉曼光谱、红外光谱法等。

比色法具有快速、简便、直接观察颜色结果的优点,广泛应用于食品检测。Hu等[72]利用石英晶体微天平筛选出对AA特异性识别的适配体作为识别元件,AA存在时,适配体与AA结合,溶液中纳米金加入高浓度盐溶液,引起纳米金聚集,颜色由红变蓝,不存在AA时,适配体吸附在纳米金表面,加入高浓度盐溶液后红色纳米金颜色不变。该方法的检测线性范围为0.5～10 μmol/L,LOD为0.390 μmol/L。Hu等[73]还利用亲核试剂引发的硫醇-烯-迈克尔加成法构建了纳米金比色传感器检测AA,AA存在时,与谷胱甘肽上的巯基发生迈克尔加成生成谷胱甘肽-AA复合物,由于巯基被消耗,加入纳米金后颜色不变;不存在AA时,谷胱甘肽上的巯基与纳米金反应,使得纳米金聚集,颜色由红变蓝。此方法有较高的灵敏度,线性范围为0.1～80 μmol/L,LOD为28.6 nmol/L。与HPLC法相比,该法具有简便、快速、准确、样品预处理简单、无需衍生化等优点。

基于表面拉曼散射增强传感器(surface enhanced raman scattering,SERS),具有分子特异性、高分辨率、高灵敏度等独特优势,其原理是用通常的拉曼光谱法测定吸附在胶质金属颗粒(如金、银或铜)表面的样品,或直接吸附在金属片粗糙表面的样品,拉曼光谱信号受表面等离子共振从而得到增强。Gezer等[74]用此方法实现了食品中AA的检测,其拉曼光谱特征峰在1447 cm-1处,线性范围为10 μg/mL～10 ng/mL,LOD为10 μg/mL。Cheng等[75]结合分散固相微萃取和拉曼光谱,在还原石墨烯上沉积纳米金颗粒进行拉曼光谱信号增强,所构建的方法线性范围为5～100 μg/kg,LOD为2 μg/kg。拉曼光谱检测快速、简单,但是极少数贵金属粗糙面才具有强SERS效应,其制作工艺难以统一标准化导致其重复性较差,应用受到限制。

Ayvaz等[76]应用便携式手持红外光谱仪对薯片进行了快速筛选和AA含量的测定,在206～510 μg/L范围内建立偏最小二乘回归模型,预测相关系数达到0.91,预测误差在22.1～28.9 μg/L内,可用于高通量AA的快速检测。近红外光谱法分析简便快速、不会破坏待分析样品,可用于AA在线检测。此外,赵琛[77]对油炸食品中的AA经提取后,利用鲁米诺-过氧化氢化学发光体系的增强作用,建立了AA的流动注射化学发光新的分析方法。该法简便快捷、成本低廉、实用性强,适用于测定油炸食品中的AA。

3.4 机器视觉方法

美拉德反应中还原糖和天冬酰胺反应生成AA,常伴随着颜色的变化。Gökmen[78]课题组早期采用L*a*b体系来测定食品的颜色对AA进行定量。随后采用机器视觉法将食品样品图像进行颜色分区,用多种算法对图像进行分析处理,建立褐变比率与AA浓度之间的关系来定量分析食品中AA的含量[79]。王成琳[80]探讨了计算机视觉技术检测熏烤肉中AA含量,发现熏烤肉中AA含量值与烤肉图像两个表面的a*分量的平均值有很强的相关性,相关系数达0.971,与国标方法相比,最大相对误差为5.04%。基于食品颜色褐变的检测方法快速、简单、易操作、且无需样品前处理步骤,机器视觉方法可以实现实时在线监测食品加工过程中AA的含量,但这种基于褐变的检测方法不够准确,受物料、加工方式等因素影响,适合于AA的初步筛查。

4 结论与展望

目前国际上已研究开发了多种AA的检测方法,传统的气相色谱、液相色谱及与质谱联用技术是当今国际常用来检测AA含量的标准方法,这些方法选择性好、结果可靠,但是往往需要较昂贵的仪器及专业操作,且样品前处理通常比较复杂,检测费用高,因此难以进行大范围的样品监测。

随着消费者对食品健康消费需求越来越高,各国对食品中AA的安全性越来越重视,越来越多的快速检测方法被开发出来。这些方法具有简便、灵敏、准确、成本低的优点,具有很大应用潜力,为准确、快速检测AA提供了更多的选择。于此同时,为保证食品快速检测方法评价工作科学合理、标准统一,2017年国家食品药品监管总局组织制定了《食品快速检测方法评价技术规范》,为开发AA快速检测方法提供的标准和依据,表明快速检测方法已经成为可选择检测方法之一。通过本文综述发现,在这些快速检测方法中,免疫检测技术在微量及痕量、准确、快速检测方面具有很大优势,具有良好的应用前景。如何获得特异性好、灵敏度高、稳定性好的抗体是目前急需解决的问题,因此目前尚未能进行实际应用。生物传感技术基本不受食品体系中其他成分的干扰,具有高灵敏度和选择性,在分析食品中AA的研究表现出巨大的发展潜力,但在传感器的稳定性和重复性需要进一步优化。光谱法能实现AA含量的现场快速检测,其中近红外光谱和机器视觉方法可用于AA的在线快速筛查,具有很强的应用潜力。不同的检测分析方法各有其利弊,需要根据食品样品特点和应用需求合适选择分析检测方法。其次样品的前处理,分析物的分离与富集仍然需开发简便、高效的方法,其中自动化和微量化是今后发展趋势。结合新技术和新材料的发展,开发的AA新型检测技术应往简单、快速、成本低、灵敏度高、操作简单、现场分析等方面发展。