減少雜環(huán)胺降低烹調(diào)安全風(fēng)險之探究

文/郭德華 王敏 丁卓平

在人類的致癌因素中，食物一直被認(rèn)為是最重要的因素之一。許多科學(xué)研究證明，人類日常食用的食物就含有致突變和致癌物質(zhì)-雜環(huán)胺化合物。雜環(huán)胺是一類在肉類、家禽、魚類等蛋白質(zhì)豐富的食物烹調(diào)加工時產(chǎn)生的具有致突變性和致癌性的化合物，最早于上世紀(jì)70年代由日本科學(xué)家們在烤魚和烹調(diào)肉制品中發(fā)現(xiàn)，隨后有20多種這類物質(zhì)在熱處理食物中被分離鑒定出來。

依照加熱溫度不同，雜環(huán)胺可分為氨基咔啉類和氨基咪唑氮雜芳烴類兩種。前一類是在300℃以上的高溫狀態(tài)下熱解形成的，另一類是100℃～225℃普通家庭烹調(diào)溫度下形成，又稱為熱誘導(dǎo)突變物質(zhì)，這類雜環(huán)胺被發(fā)現(xiàn)具有較強(qiáng)的致突變性，因其在普通家庭烹調(diào)條件下形成而倍受關(guān)注。

食品中雜環(huán)胺的生成量主要取決于加熱溫度與時間、加工方式與設(shè)備以及前體物等。其中又以加熱溫度與時間為最重要的影響因素，加熱溫度越高，時間越長，生成的雜環(huán)胺則越多。雖然雜環(huán)胺在加工食品中的含量只有極微量級，但其作為強(qiáng)致突變物對人類癌癥成因有重要的影響，大多數(shù)雜環(huán)胺已被證明可致實(shí)驗(yàn)動物多種器官的癌變（如肝癌、腸癌、胃癌等）。而日常膳食中普遍存在雜環(huán)胺，人們每天無法避免地從食物中攝入這類致癌物。因此了解雜環(huán)胺的形成機(jī)理，如何減少它的產(chǎn)生和攝入，分離和檢測食品中的雜環(huán)胺，降低或消除雜環(huán)胺致癌的潛在威脅是十分必要的。

一、雜環(huán)胺的危害

雜環(huán)胺進(jìn)入人體后，一部分經(jīng)過新陳代謝隨尿液排出體外，殘留物經(jīng)一系列生物化學(xué)反應(yīng)后產(chǎn)生致突變和致癌作用。已有試驗(yàn)證明在食品烹調(diào)形成的雜環(huán)胺不僅可誘導(dǎo)細(xì)菌突變，還可誘導(dǎo)哺乳動物細(xì)胞的DNA損害。嚙齒類動物致癌試驗(yàn)結(jié)果表明大部分雜環(huán)胺致癌具有多種靶器官，如肝、血管、大腸、小腸、胰腺、乳腺等，其中肝臟為主要靶器官。靈長類動物試驗(yàn)證實(shí)它在猴體內(nèi)可形成DNA加合物，且可誘發(fā)猴肝細(xì)胞癌。鑒于眾多研究結(jié)果，國際癌癥研究中心（IARC）于l987年根據(jù)是否對人具有致癌性將雜環(huán)胺歸為對人類可疑致癌物或潛在致癌物。

二、影響雜環(huán)胺生成的因素分析

不同加工方式和時間下雜環(huán)胺的形成圖

肉類是人類膳食組成中不可缺少的食物之一，研究表明加工溫度和時間是影響食品中雜環(huán)胺生成量的重要因素之一。通常加熱溫度越高，時間越長，生成的雜環(huán)胺也越多。一些通過微波、烤箱烘烤、煎、油炸、燒烤這5種加工方式及不同加工程度對雞肉和魚肉中雜環(huán)胺生成量的影響研究顯示（見下圖）。從加工方式角度來看，雞肉在微波、油炸和燒烤的加工方式下雜環(huán)胺產(chǎn)生量較多，鮭魚用微波加工時產(chǎn)生的雜環(huán)胺最多，其次為油炸和燒烤，2種肉類均在烤箱烘烤和煎的加工方式下生成的雜環(huán)胺最少。從加工時間角度看，雞肉微波3 min時雜環(huán)胺含量為0.25 ng/g，當(dāng)微波12 min時，雞肉中雜環(huán)胺含量達(dá)到8.21 ng/g，兩者差別達(dá)32倍之多。不同加工方式下隨著加工時間的延長，雜環(huán)胺生成量均顯著增加。一些研究人員將肉丸置于3種不同的溫度（175℃、200℃、225℃）下煎炸，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著溫度的上升雜環(huán)胺生成量顯著增加，175℃時雜環(huán)胺總量為1.4 ng/g，225℃時雜環(huán)胺總量為37.81 ng/g，在175℃、200℃煎炸的肉丸中均未發(fā)現(xiàn)雜環(huán)胺，而在225℃煎炸的肉丸中雜環(huán)胺含量高達(dá)31.80 ng/g，此結(jié)果與其它研究人員的結(jié)果一致。

三、雜環(huán)胺產(chǎn)生和致癌的抑制措施

烹調(diào)方式是影響雜環(huán)胺產(chǎn)生的最主要因素。油炸和燒烤等直接與明火和油脂接觸的高溫烹調(diào)方式產(chǎn)生的雜環(huán)胺含量最多，其次為煎、烘烤等以熱輻射和熱傳導(dǎo)的烹調(diào)方式。因此，盡量選擇蒸、煮、燜等加熱溫度在100℃左右的方式加工食物。如采用煎、炸的方式加工食物應(yīng)控制油溫，并減少煎炸的時間，在煎炸的食物外面裹上一層淀粉也能預(yù)防雜環(huán)胺的形成；烤制食物時盡量采用間接的熱輻射和熱對流方式如烤箱烘烤加工食物，并包上鋁箔，避免使用明火烤制。

日常膳食中普遍存在雜環(huán)胺類物質(zhì)，想要完全除去這類致突變和致癌物是不現(xiàn)實(shí)的。一些研究發(fā)現(xiàn)通過利用天然的抗致突變、抗癌物來抑制雜環(huán)胺的致癌作用，降低其致癌風(fēng)險是一種重要手段，如研究發(fā)現(xiàn)綠茶兒茶素、槲皮素和咖啡酸等8種抗氧化劑添加到烹調(diào)制品中，可降低雜環(huán)胺的含量；還有一些抗氧化性的香辛料可以有效抑制雜環(huán)胺的生成，如黑胡椒放入肉丸中加工；綠茶中的茶多酚、苦瓜汁飲用后也可對其起到抑制。

四、雜環(huán)胺的提取和檢測方法綜述

1.雜環(huán)胺的提取凈化

雜環(huán)胺在食品中的含量極低，只有每克中含有納克級水平，基于樣品種類繁多基質(zhì)復(fù)雜，需在對雜環(huán)胺分析之前進(jìn)行提取、凈化和濃縮等步驟。食品中雜環(huán)胺的預(yù)處理首先是溶解均質(zhì)化樣品以沉淀蛋白質(zhì)、去除脂肪，進(jìn)一步的分離凈化可采用液液萃取、超臨界流體萃取、固相萃取、固相微萃取以及在線串聯(lián)液液萃取和固相萃取等。目前，廣泛采用萃取食品中雜環(huán)胺的方法是由Gross等提出的，由硅藻土作吸附劑的液液萃取串聯(lián)PRS柱和C18柱的方法。以1 mol/L的NaOH均質(zhì)化樣品，勻漿物與硅藻土混合裝載在一根Extrelut-20柱子中，用含5%C7H8的CH2Cl2將分析物從硅藻土柱轉(zhuǎn)移到PRS柱上，PRS柱預(yù)先用含5%甲苯的CH2Cl2活化，然后用CH3OH-H2O或HCl淋洗柱以激活離子交換過程。然后小柱用CH3OH-0.1 mol/L HCl，0.6:0.4溶液和0.5 mol/L乙酸銨CH3COONH4（pH 8.0）溶液分別洗脫非極性和極性雜環(huán)胺，分析物最終保留在一個串聯(lián)的C18柱上，吸附的雜環(huán)胺最終用CH3OH-NH3·H2O 0.9:0.1從C18柱上洗脫下來，濃縮后待檢。

由于液液萃取串聯(lián)硅藻土柱、硅膠柱、C18柱和離子交換柱等使用，分析費(fèi)時，需要消耗大量試劑，已有研究報道使用快速固相萃取法測定食品中雜環(huán)胺。Vollenbroker等人以NaOH-CH3OH溶液萃取樣品，離心，取上清液過LiChrolutN固相萃取柱進(jìn)行富集凈化，極性雜環(huán)胺的回收率能達(dá)到62%～95%。張峰等人利用硅藻土柱串聯(lián)MCX固相萃取小柱提取肉制品中雜環(huán)胺，回收率多在79%～117%之間。液液萃取串聯(lián)快速固相萃取法減少了提取步驟，縮短了分析時間，減少了有機(jī)試劑的使用，使得分析食品中雜環(huán)胺更加快捷、有效。

2.雜環(huán)胺的檢測方法

精確分析食品中的雜環(huán)胺是一件非常繁雜的工作，鑒于樣品的成分復(fù)雜及鹵代乙酸雜環(huán)胺的痕量水平，通過色譜技術(shù)進(jìn)行分析成為了較好的研究手段。對雜環(huán)胺定性和定量的方法主要有氣相色譜-質(zhì)譜法、高效液相色譜法和液相色譜-質(zhì)譜法。氣相色譜-質(zhì)譜法被認(rèn)為是分析雜環(huán)胺最靈敏的技術(shù)，但多數(shù)雜環(huán)胺屬極性、難揮發(fā)的物質(zhì)，需要衍生為低極性化合物才利于分析，而目前提出的?；⒐柰榛妊苌夹g(shù)大多處于發(fā)展階段，限制了該方法的推廣。高效液相色譜法不但可以成功地分離高極性、非揮發(fā)性和熱不穩(wěn)定性的化合物，并且不需要衍生化程序。另外，分析雜環(huán)胺可供選擇的檢測器也較多，如紫外可見光譜儀、熒光檢測器、電子俘獲檢測器等。隨著串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)的迅速發(fā)展，液相色譜-質(zhì)譜法很好地結(jié)合了色譜的高分離能力和質(zhì)譜的高靈敏度和高選擇性，并可通過高效液相色譜串聯(lián)二級質(zhì)譜達(dá)到更佳的分析能力，已成功應(yīng)用于食品中雜環(huán)胺的檢測，具有其他方法不可比擬的優(yōu)勢，成為分析雜環(huán)胺較為理想的檢測手段。

在高效液相色譜-電噴霧串聯(lián)質(zhì)譜法中對6種不同的微孔反相色譜柱進(jìn)行了比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了目前最佳的分離效果和較低檢測限的色譜柱，且精密度較好；另一些研究利用液相色譜-大氣壓化學(xué)離子源-離子陷阱-質(zhì)譜聯(lián)用儀同時分析肉制品中15種雜環(huán)胺，質(zhì)譜的使用大大提高了方法的靈敏度和選擇性。Bianchi等利用液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀對比了甲酸-甲酸銨緩沖體系和乙酸-乙酸銨緩沖液對雜環(huán)胺分析的影響，結(jié)果證實(shí)在甲酸-甲酸銨緩沖體系下雜環(huán)胺分離效果更好，且檢測限較低。Philippe等應(yīng)用液相色譜/離子阱質(zhì)譜聯(lián)用對雜環(huán)胺進(jìn)行定性定量分析，分析時間短，靈敏度高，且可通過二級質(zhì)譜和碎片離子精確定性雜環(huán)胺，判斷同分異構(gòu)體雜環(huán)胺。

近年來，超高效液相色譜迅速發(fā)展，超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)也被應(yīng)用于雜環(huán)胺的檢測。超高效液相色譜在傳統(tǒng)高效液相色譜基礎(chǔ)上，運(yùn)用小于2 μm的小顆粒填料和細(xì)內(nèi)徑色譜柱大幅增加了色譜柱的效能，同時還可大大縮短分析時間，節(jié)約分析試劑。如應(yīng)用超高效液相色譜分析肉丸中的雜環(huán)胺，僅5 min便成功分離分析10多種雜環(huán)胺，檢測限達(dá)0.019 ng/g～0.096 ng/g。

五、結(jié)語

2010年認(rèn)監(jiān)委下達(dá)了起草“進(jìn)出口食品及食品添加劑中多種雜環(huán)胺的測定”出入境檢驗(yàn)檢疫行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的計劃，2011年食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)制(修)訂項(xiàng)目計劃中衛(wèi)生部將“高溫烹調(diào)食品中雜環(huán)胺類物質(zhì)的測定”也納入立項(xiàng)范圍，食品及食品添加劑中多種雜環(huán)胺的檢測方法標(biāo)準(zhǔn)化在不遠(yuǎn)的將來將成為現(xiàn)實(shí)，這將有利于調(diào)查雜環(huán)胺在膳食消費(fèi)上的暴露量，為風(fēng)險評估和制定食品中雜環(huán)胺最大殘留限量提供技術(shù)支撐，最終為降低人們烹調(diào)風(fēng)險提供幫助，為人們品質(zhì)健康生活提供科學(xué)指導(dǎo)。