吳升紅

(安徽糧食工程職業(yè)學(xué)院，安徽 合肥 230011)

丙烯酰胺，簡稱AM，是一種小分子白色晶體，被廣泛應(yīng)用于紡織、污水處理及凈化、冶金化工等多個領(lǐng)域，復(fù)合體的丙烯酰胺并沒有毒性，但是單體形式存在的丙烯酰胺具有很強(qiáng)的毒性.眾多科學(xué)家通過大量的動物實驗證實丙烯酰胺具有神經(jīng)毒性、遺傳毒性以及生殖等毒性，此外還會引起基因突變以及造成染色體異常，誘發(fā)癌癥，國際癌癥機(jī)構(gòu)將其列入到2A類致癌物質(zhì)[1].其可通過口腔、皮膚以及呼吸道等多種途徑進(jìn)入人體中從而對生命安全造成威脅，因此檢測丙烯酰胺是非常必要的.尤其食物是丙烯酰胺的主要來源，尋求有效的快捷簡便且成本低廉的丙烯酰胺檢測分析方法極為重要，對此采用化學(xué)發(fā)光法對食品中的丙烯酰胺物質(zhì)進(jìn)行測定實驗，結(jié)果顯示魯米諾—過氧化氫化流動注射化學(xué)發(fā)光分析法是測定丙烯酰胺的有效方法，能有助于防范食品安全問題.

1 食物中丙烯酰胺測定研究進(jìn)展

瑞典食品局在2002年發(fā)表聲明指出高溫油炸后的淀粉類食物中的丙烯酰胺含量偏高，美國、英國等國家先后報道證實了這一結(jié)果.FAO和WHO等組織機(jī)構(gòu)先后召開了會議對食品中丙烯酰胺的安全性進(jìn)行了討論并進(jìn)行了危險性評估.丙烯酰胺早已成為了食品安全領(lǐng)域研究的熱點話題，眾多科學(xué)家及研究學(xué)者紛紛展開研究，探尋有效的丙烯酰胺測定分析方法.

李河山(2017)[2]采用了固相萃取-高效液相色譜分析方法對烹飪食物中的丙烯酰胺含量進(jìn)行檢測，結(jié)果顯示在0.05～5.00 μg/mL濃度范圍內(nèi)有著良好線性關(guān)系，RSD在1.8%～3.2%范圍內(nèi)，李河山指出該方法是高效快速的檢測分析方法；肖曉茹等人(2018)[3]采用加壓毛細(xì)管電色譜法對辣條中丙烯酰胺進(jìn)行分離檢測分析，實驗結(jié)果顯示能起到良好的分離作用，在2.0～32 μg/mL內(nèi)具有良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)高達(dá)99.9%，研究表明該分析方法能有效測定丙烯酰胺含量；Pedreschi(2010)通過近紅外光譜與視覺反射成像結(jié)合的方式形成了在線檢測模型，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)預(yù)測值的誤差僅為266 μg/kg，與實際檢測值的線性相關(guān)性達(dá)到了83%，指出該方法能實時對樣品中的丙烯酰胺進(jìn)行分離[4]；Ayvaz(2015)利用便攜式紅外光譜儀對辣條中丙烯酰胺進(jìn)行檢測分析有著良好的線性關(guān)系，標(biāo)準(zhǔn)誤差小于100 μg /kg[5].雖紅外光譜分析法具有高效、在線分析等特點，但是受到模型和參數(shù)的影響會造成檢測的不穩(wěn)定性、靈敏度較低.

目前常用的丙烯酰胺包括色譜法、光譜法等方面，在化學(xué)發(fā)光法的檢測分析上，張羅一覽(2015)利用丙烯酰胺對高錳酸鉀-甲醛-抗壞血酸體系的抑制作用建立了運用化學(xué)發(fā)光法快速檢測水中丙烯酰胺的方法；高向陽與趙琛等人(2014)利用魯米諾-高錳酸鉀化學(xué)發(fā)光體系[6]，采用化學(xué)發(fā)光法對辣條等油炸食品的丙烯酰胺含量進(jìn)行測定，總體而言用化學(xué)發(fā)光法對食品中的丙烯酰胺進(jìn)行檢測分析的研究并不多見.化學(xué)發(fā)光檢測分析方法具有簡便、分析時間短、成本低廉等特點，將其應(yīng)用到食物的丙烯酰胺檢測中具有很強(qiáng)的可行性.

2 化學(xué)發(fā)光法原理及特點

化學(xué)發(fā)光法，簡稱CL法，其是依據(jù)在某個時刻下化學(xué)發(fā)光所產(chǎn)生的發(fā)光強(qiáng)度或者發(fā)光總量進(jìn)行組分含量測定的一種分析方法.化學(xué)發(fā)光反應(yīng)指的是在進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的過程中，反應(yīng)的中間體或產(chǎn)物的分子或原子吸收了反應(yīng)過程中釋放的化學(xué)能而處于電子激發(fā)態(tài)，在回到基態(tài)的同時伴隨發(fā)出光輻射的一種現(xiàn)象[7].化學(xué)發(fā)光反應(yīng)機(jī)制如下所示：

A+B→C*+D(激發(fā))
C*→C+hv(發(fā)光)

化學(xué)發(fā)光反應(yīng)需要滿足的能在反應(yīng)過程中提供充足的激發(fā)能量、能產(chǎn)生激發(fā)態(tài)分子產(chǎn)物以及激發(fā)態(tài)分子產(chǎn)物能釋放出光子或者將能量轉(zhuǎn)移至其他的分子使其進(jìn)入激發(fā)態(tài)發(fā)光并釋放出光子這三個必備條件.目前常見化學(xué)發(fā)光體系包括高錳酸鉀、過氧草酸酯類、酰肼類以及吖啶酯類等多種類型[8].為提高化學(xué)發(fā)光法的檢測分析效率與靈敏度，近年來化學(xué)發(fā)光法與流動注射技術(shù)相結(jié)合已經(jīng)成為趨勢，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)化學(xué)發(fā)光法的可控性差等缺點.整體而言流動注射化學(xué)發(fā)光法具有操作方法簡單、靈敏度高以及較寬線性范圍等諸多特點，是一種高效、便捷的檢測分析方法.

3 化學(xué)發(fā)光法測定食物中的丙烯酰胺

3.1 實驗設(shè)計

3.1.1 材料與試劑

本次實驗是對油炸類食物中的丙烯酰胺進(jìn)行測定分析，對此在本地超市采購辣條、江米條作為實驗材料.本次實驗所需的試劑包括魯米諾(北京化工廠)、過氧化氫(天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司，30 g/100 mL)、丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)品(國藥集團(tuán))、氫氧化鉀(國藥集團(tuán))等，其中除了丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)品與魯米諾外，其它試劑均為分析純.實驗中所采用的水為二次去離子蒸餾水.

3.1.2 設(shè)備與儀器

本次實驗主要采用主要儀器與設(shè)備包括由西安瑞邁生產(chǎn)的IFFM-D型流動注射化學(xué)發(fā)光分析儀和IFFS-A型多功能化學(xué)發(fā)光檢測器、BS210S型電子分析天平(北京塞多利斯天平有限公司)、離心機(jī)(德國 Sigma)、旋渦混合儀(上海達(dá)姆)以及電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱本次(浙江海得)等.

3.1.3 實驗溶液配制

實驗溶液主要包括丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)溶液以及魯米諾溶液等，具體的配置方法如下：

丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)溶液：將在55 ℃下烘干的0.0355 g丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)品置于燒杯中，采用去離子蒸餾水溶解于50 mL的容量瓶中作為儲備液.使用時用去離子蒸餾水逐級稀釋至所需的標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度；

魯米諾溶液(2×10-2mol/L)：用天平準(zhǔn)確稱取3.5432 g的魯米諾，并用濃度為0.10 mol/L的氫氧化鉀進(jìn)行溶解于1 L的棕色容量瓶中作為儲備液，遮光常溫保存14 d.

魯米諾溶液(4×10-4mol/L)：用吸量管吸取4 mL的魯米諾儲備液于容量瓶中，利用0.10 mol/L濃度的氫氧化鉀調(diào)節(jié)pH值到定容的200 mL刻度即可.

過氧化氫溶液(0.5 mol/L)：取10.2 mL的過氧化氫定容于棕色的200 mL的容量瓶.

Carrez Ⅰ溶液：將15 g的亞鐵氰化鉀與100 mL去離子蒸餾水混合；

Carrez Ⅱ溶液：將30 g 的硫酸鋅與100 mL去離子蒸餾水混合.

3.1.4 樣品預(yù)處理

將樣品粉碎后放入干燥箱內(nèi)烘干至恒量，稱取5 g置于離心管內(nèi)，依次加入10 mL的去離子蒸餾水、1 mLCarrez Ⅰ溶液、1 mLCarrez Ⅱ溶液和10 mL的正己烷后放置于震蕩儀中震蕩2 min，然后再放置在離心機(jī)上離心15 min后去除正己烷層，再使用0.22 μm濾膜過濾水相.將2 mL濾液用0.1 mol/L的乙二胺四乙酸二鈉溶液定容至25 mL.本次流動注射化學(xué)發(fā)光實驗測定方法流程如圖1所示：

圖1 流動注射化學(xué)發(fā)光實驗測定方法流程

4 結(jié)果與討論

將光電倍增管的負(fù)高壓設(shè)定為400 V，增益為1時，對化學(xué)發(fā)光儀器的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化.化學(xué)發(fā)光反應(yīng)除了與發(fā)光體系的類型相關(guān)外，與反應(yīng)介質(zhì)的pH值、濃度等因素也是緊密相連的.為促使化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到最大，需尋找最佳的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)介質(zhì).堿性環(huán)境下魯米諾溶液的發(fā)光性能較好[9]，對此設(shè)定魯米諾、過氧化氫與丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度分別為6×10-4mol/L、0.5mol/L和1×10-8mol/L條件，使用氫氧化鉀來調(diào)節(jié)魯米諾溶液的pH值，以0.5個pH值為變化測定，測定結(jié)果如圖2所示.從圖2中可以看出在pH=12.5時相對發(fā)光強(qiáng)度值達(dá)到最大.

圖2 PH值與相對發(fā)光強(qiáng)度的關(guān)系 圖3 魯米諾溶液濃度與相對發(fā)光強(qiáng)度的關(guān)系

在魯米諾溶液pH為12.5條件下，氧化氫與丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度與上次濃度一樣，考察不同魯米諾濃度下相對發(fā)光強(qiáng)度值的變化，包括1×10-5mol/L、3×10-5mol/L、5×10-5mol/L、7×10-5mol/L、1×10-4mol/L、3×10-4mol/L、4×10-4mol/L、5×10-4mol/L、7×10-4mol/L、1×10-3mol/L濃度，結(jié)果如圖3.從圖3可以明顯得到在魯米諾溶液濃度為4×10-4mol/L時發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到最大.在pH=12.5，魯米諾濃度為4×10-4mol/L，丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)溶液為1×10-8mol/L條件下，分別考察不同濃度下過氧化氫濃度對相對發(fā)光強(qiáng)度產(chǎn)生的影響，如圖4所示，當(dāng)過氧化氫的濃度為0.5 mol/L時相對化學(xué)發(fā)光值達(dá)到最大.

圖4 過氯化氫濃度與相對化學(xué)發(fā)光值關(guān)系

綜合化學(xué)反應(yīng)介質(zhì)選擇實驗來看，應(yīng)選擇pH=12.5、4×10-4mol/L濃度的魯米諾溶液，選擇0.5 mol/L的過氧化氫溶液才能促使化學(xué)發(fā)光效果達(dá)到最佳.

根據(jù)所設(shè)定的實驗參數(shù)，在pH=12.5、4×10-4mol/L濃度的魯米諾溶液和0.5mol/L的過氧化氫溶液的反應(yīng)介質(zhì)條件下對樣品進(jìn)行測定實驗，丙烯酰胺濃度與相對化學(xué)發(fā)光的關(guān)系，實驗結(jié)果顯示，丙烯酰胺濃度在1×10-6～1×10-3mol/L范圍內(nèi)有著良好的線性關(guān)系，相關(guān)度R2超過0.99，相關(guān)性系數(shù)r為0.993.在同等實驗條件下，對丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)溶液(1×10-9mol/L)進(jìn)行11次平行測定，通過3S/N方式計算出得到的方法檢出限為3.99×10-8mol/L.

在最優(yōu)實驗條件環(huán)境下，進(jìn)行了干擾實驗，當(dāng)可容許的相對誤差在±5%范圍內(nèi)時，100倍的K+、Na+、Cl-和50倍的Ca2+、Mg2+、Zn2+、Al3+、Fe3+等離子，以及3倍的酒石酸、檸檬酸、葡萄糖進(jìn)行抗干擾的實驗.經(jīng)過實驗測試表明，這些離子對于丙烯酰胺檢測沒有影響.表明化學(xué)發(fā)光檢測分析方法具有較高的選擇性及抗干擾能力.對辣條、江米條樣品待測液進(jìn)行3次平行測定.進(jìn)行加標(biāo)回收實驗，同樣進(jìn)行3次平行測定，取平均值作為實驗結(jié)果，如下表1所示.

表1 加標(biāo)回收實驗結(jié)果

通過表1可以看出江米條A、B樣品以及辣條A中并未檢測出丙烯酰胺，辣條B樣品中檢測出1.13×10-6mol/L的丙烯酰胺，加標(biāo)回收率在91.5%～98.6%范圍內(nèi).另外，對辣條B進(jìn)行5次平行測定，測定的平均值為2.51 μg/g，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD僅為1.4%.

5 結(jié) 論

構(gòu)建魯米諾—過氧化氫化學(xué)發(fā)光體系，采用流體注射化學(xué)發(fā)光法對辣條、江米條食物中多含的丙烯酰胺進(jìn)行檢測實驗，實驗結(jié)果顯示在1×10-6～1×10-3mol/L丙烯酰胺濃度范圍內(nèi)存在良好的線性關(guān)系，相關(guān)性系數(shù)為0.993，檢出限為3.99×10-8mol/L，加標(biāo)回收率在91.5%～98.6%范圍內(nèi)，RSD為1.4%.測定實驗結(jié)果顯示該方法在檢測油炸食品所含丙烯酰胺效果較為理想，檢測靈敏度高、成本低廉等優(yōu)點，值得被廣泛應(yīng)用于測定食物中的丙烯酰胺含量.