[发明专利]纳米金比色生物传感器快速检测热加工食品中丙烯酰胺的方法

说明书

技术领域

本发明属于食品快速检测领域，涉及对热加工食品中丙烯酰胺的检测，尤其是一种基于迈克尔加成的纳米金比色生物传感器定量检测热加工食品中丙烯酰胺的检测方法。

背景技术

丙烯酰胺(Acrylamide，AA)是一种白色无味的晶状固体，分子量71.09，分子式为CH₂CHCONH₂，沸点125℃，熔点84.8℃，易溶于水、乙醇、丙酮等极性溶剂。加热或紫外照射易生成聚丙烯酰胺。

由于丙烯酰胺具有神经毒性、潜在的致畸性和致癌性，国际癌症机构(IARC)于1994年将其列为“人类可能致癌物”，即2A类物质。动物实验表明，小鼠、兔、大鼠等的丙烯酰胺经口半数致死量LD₅₀为100-150mg/kg。随后，欧洲委员会(European Commission)于2002年将丙烯酰胺列为“2类致癌物”和“2类致畸物”。2010年，欧洲化学品管理局(European Chemical Agency)也将丙烯酰胺列为“高度关注化学物”(a substance of very high concern)。

2002年4月，瑞典国家食品管理局(NFA)和斯德哥尔摩大学的科学家经研究首次发现富含淀粉的食物在经高温油炸或烧烤时能生成丙烯酰胺，且含量远远大于饮水中规定限量10μg/kg(美国环保局，EPA)。2005年2月，食品添加剂联合委员会(JECAFA)第64次会议对食品中的丙烯酰胺进行了第一次评估。通过对24个国家提供的食品中丙烯酰胺污染数据分析，人的平均每天摄入量为1.0μg/kg bw，最高摄入量为4.0μg/kg bw；儿童摄入量是成人的2-3倍。在所调查的食品中，丙烯酰胺含量较高的三类食品是土豆制品、咖啡及其类似制品和早餐谷物类食品。根据丙烯酰胺平均摄入暴露边界(margin of exposure，MOE)和高摄入的暴露边界，JECFA发出其可能造成人类健康损害的警告，并提出应尽快采取适当措施以降低食品中丙烯酰胺的含量。

目前，检测丙烯酰胺的金标方法包括气相色谱(GC)、高效液相色谱(HPLC)、气相色谱-质谱联用(GC-MS)以及液相色谱-质谱联用(LC-MS/MS)。这些标准方法具有灵敏度高、重复性好等优点，但检测成本高且需专业的操作，限制了其不能应用于现场、在线、实时的检测。

随着技术的发展，一些快速的检测热加工食品中丙烯酰胺的方法被陆续提出：

(1)酶联免疫吸附法(enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA)

依靠抗原抗体特异性反应以及高效的酶催化反应，特异性好、灵敏度高。但是由于丙烯酰胺是小分子物质，缺少强的抗原决定簇及免疫原性，需要与蛋白质偶联制备成完全抗原后，才能进行免疫反应，增加了抗体筛选的成本及周期。

(2)电化学生物传感器(electrochemical biosensers)

丙烯酰胺可以和血红蛋白(Hb)N-末端缬氨酸的α-NH₂反应生成加成物，改变Hb构型，增加了氧化还原中心到电极表面的空间位阻，从而改变固定在电极表面上Hb的电化学特性。加入纳米材料增敏后，根据电流变化，检测丙烯酰胺含量。此方法检测线性范围广，检测限低；但是该方法的缺点是所用工作电极不可重复利用。

(3)机器视觉法(computer vision)

依据食品样品(如薯片)表面颜色与丙烯酰胺含量之间的关系，预测食品中丙烯酰胺的含量。此方法简单易行，可实现在线检测，但是准确性较差，且受限制于食品样品的表面特性。

(4)荧光法(Fluorescent method)

依据化学反应，改变荧光物质的荧光强度，建立荧光强度与丙烯酰胺含量之间的线性关系，定量测定热加工食品中丙烯酰胺的含量。此方法成本低，时间短，但是仍需荧光仪检测信号，不利于现场、在线检测。