丙烯酰胺体内暴露生物标志物解析和风险评估研究进展

丙烯酰胺是一种重要的化工原料,也是美拉德反应的副产物之一,广泛存在于烟草烟雾和经高温加工且富含碳水化合物的食品中。丙烯酰胺可经过消化道、呼吸道、皮肤等多种途径被机体吸收,具有神经毒性、生殖发育毒性、基因毒性及致癌性。丙烯酰胺在体内经细胞色素P450作用转化为环氧丙酰胺,进一步形成主要的4种巯基尿酸加合物、2种血红蛋白加合物和4种DNA加合物,这3类加合物均可作为评价丙烯酰胺体内暴露水平的生物标志物,并可通过进一步测定其含量以评估和关联生物体(人体)在环境或膳食中丙烯酰胺的暴露水平。本研究对丙烯酰胺的危害作用、体内代谢途径、体内暴露生物标志物、生物标志物的检测方法、体内暴露风险评估和体内暴露控制与预防措施进行了概述,以期为丙烯酰胺的风险评估与监控提供参考。     

半胱氨酸消减丙烯酰胺的机理及消减工艺在薯条中的应用

L-半胱氨酸在模拟体系中可显著降低丙烯酰胺的含量,并形成新物质。本研究旨在制备出高纯度的半胱氨酸-丙烯酰胺加合物,阐明半胱氨酸消减丙烯酰胺的机理,并探索该消减工艺在薯片加工中的应用。首先通过优化反应条件,制备目标加合物,使用反相柱层析法分离纯化出高纯度加合物,综合运用质谱、核磁共振和紫外光谱等现代波谱分析技术解析加合物结构,阐析半胱氨酸消减丙烯酰胺的机理;以Caco-2细胞体外实验评估加合物的细胞毒性,通过UPLC-MS检测不同浓度半胱氨酸溶液预处对薯片中丙烯酰胺的消减作用。结果表明:半胱氨酸与丙烯酰胺的物料比为1:3,120 ℃反应3 h,可获得目标加合物最大生成量;色谱分离可得到纯度达95%的加合物,其紫外最大吸收波长为196 nm,相对分子量为192.0641,分子式为C₆H₉NO₃S,是由半胱氨酸的巯基与丙烯酰胺的烯基通过迈克尔加成反应形成;加合物培养Caco-2细胞24和48 h后,其细胞毒性明显低于丙烯酰胺;在油炸前浸泡薯片的半胱氨酸溶液浓度为3和5 g/L时,薯片中丙烯酰胺的消减率均高于83%,并检测出一定量的加合物。可见,半胱氨酸可通过与丙烯酰胺形成加合物显著降低油炸薯片中的丙烯酰胺含量。     

牛磺酸对富含淀粉食品中丙烯酰胺的抑制作用

运用天冬酰胺/葡萄糖模式反应体系研究了牛磺酸对富含淀粉的食品中丙烯酰胺生成的影响及其抑制机理。试验结果显示:牛磺酸能够显著抑制天冬酰胺/葡萄糖反应体系中丙烯酰胺的生成,且抑制率与浓度呈剂量关系。运用LC-QTOF分析得到2种主要的反应产物:丙烯酰胺-牛磺酸加合物和丙烯酰胺二聚体-牛磺酸加合物。此外,牛磺酸与葡萄糖共存于同一体系中加热时,葡萄糖的含量显著下降,说明牛磺酸可与葡萄糖发生反应。通过模式反应体系证明:牛磺酸能够显著降低富含淀粉食品中的丙烯酰胺含量;抑制机理主要是牛磺酸与丙烯酰胺直接发生反应,反应产物为丙烯酰胺-牛磺酸加合物和丙烯酰胺二聚体-牛磺酸加合物,从而除去体系中已经生成的丙烯酰胺。此外,牛磺酸能够与葡萄糖发生美拉德反应,从而与天冬酰胺竞争消耗体系中的葡萄糖,减少了食品中的丙烯酰胺含量。     

UPLC-MS/MS方法评估人对食物中杂环胺的摄入

采用超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）技术,建立了人体摄入吸收后的食物致癌物杂环胺（HAAs）与血清白蛋白（HSA）形成的亚磺酰胺加合物的准确、高灵敏度检测方法,用于评估HAAs的摄取,研究HAAs与相关癌症风险的关系。选取2-氨基-1-甲基-6-苯基咪唑并[4,5-b]吡啶（PhIP）为研究对象,依据PhIP在人体内的代谢途径,体外合成PhIP-HSA亚磺酰胺加合物。使用UPLC-MS/MS检测PhIP-HSA亚磺酰胺加合物的酸水解产物PhIP,对PhIP-HSA亚磺酰胺加合物进行定量。结果表明,HiTrap Blue亲和柱对HSA的回收率高于90%;优化的条件下,PhIP-HSA亚磺酰胺加合物的水解效率高达96%;PhIP-HSA亚磺酰胺加合物的含量与PhIP的信号强度呈良好线性关系;线性回归方程是y=1.011 7x+3.256 3,R²=0.998 7。该方法的检测限和定量限分别低至5×10-3 fmol/mg HAS和1.50×10-3 fmol/mg HSA。该方法对人血浆中PhIP-HSA亚磺酰胺加合物的测定具有较高的灵敏度,在HAAs摄入与相关癌症风险关系的研究中,是用于评估常食用熟肉个体的HAAs摄入的可行方法。     

7种氨基酸对丙烯酰胺的消除作用

研究加热条件下7种氨基酸对丙烯酰胺的消除作用,发现半胱氨酸、赖氨酸和甘氨酸对丙烯酰胺有较好的消除效果,且其消除率随氨基酸添加量的增加而提高。半胱氨酸与丙烯酰胺物质的量比为1.5:1、在160℃条件下反应30min后,丙烯酰胺消除率达99.4%;赖氨酸、甘氨酸与丙烯酰胺的物质的量比为5:1、在160℃条件下反应30min后,丙烯酰胺消除率分别为66.7%和70.4%。同时,采用ESI-MS法检测到以上3种氨基酸与丙烯酰胺反应形成的加合物,并发现半胱氨酸可能通过不同途径消除丙烯酰胺。     

生物抗氧化剂抑制丙烯酰胺形成的研究进展

丙烯酰胺(acrylamide,AA)是富含碳水化合物的食物经高温加热后产生的对人类具有潜在致癌性的化合物。目前,基于生物抗氧化剂天然、高效、低毒等特点,采用生物抗氧化剂抑制食品中AA的形成已成为新的研究热点。本文主要综述了近年来生物抗氧化剂在加热过程中对美拉德模拟体系或食物中AA形成和消除的影响和机制。目前已经证实了多种生物抗氧化剂的可能作用机制,包括防止脂质氧化、捕获羰基化合物、消除自由基、减少3-氨基丙酰胺(3-APA)转化为AA、与AA前体或其本身反应等。本文同时提出了展望,希望将对于美拉德模拟系统的研究转化为对真正食品基质的研究,尽快将生物抗氧化剂有效、经济、广泛地应用于食品工业,以减少膳食AA对人类健康的危害。     

食品包装材料中丙烯酰胺在大鼠肝微粒和S9中的体外代谢研究

目的研究食品包装材料中丙烯酰胺(acrylamide)的体外代谢情况,并确证其代谢产物。方法采用肝微粒体及肝S9体外温孵法,优化代谢条件,对丙烯酰胺进行了体外代谢研究,并用液相色谱-串联质谱法(liquid chromatography-tandem mass spectrometry,LC-MS/MS)检测并确证丙烯酰胺的代谢物。结果通过检测结果发现,丙烯酰胺分别在肝S9和肝微粒体作用下发生显著的代谢反应,其代谢产物之一为环氧丙酰胺。结论丙烯酰胺能通过代谢转化成毒性更强的环氧丙酰胺,因此,监控食品、饮水和周围环境中的丙烯酰胺的含量对于维护人们的健康具有重要的意义。     

丙烯醛-丙氨酸加合物制备与细胞毒性

丙烯醛是热加工食品中存在的有害物质,形成后易与氨基酸反应生成加合物,但目前对其加合物的毒性研究较少。本研究设置不同丙烯醛与丙氨酸浓度比（2∶1、1∶1、1∶2、1∶3、1∶4）,于37 ℃和50 ℃下分别水浴反应0.5、3、5、6 h,发现丙烯醛与丙氨酸浓度比1∶2在50 ℃反应5 h所获得目标加合物产率最高。通过反相硅胶柱层析进行分离纯化后,经高效液相和液相色谱-质谱联用分析,结果显示该加合物最大吸收波长为220 nm,纯度达95%以上。高分辨质谱和核磁共振鉴定结果表明,该加合物相对分子质量为183.082 3,是由一分子丙氨酸与两分子丙烯醛发生迈克尔加成反应后,经羟醛缩合形成的含氮六元环化合物。采用加合物培养人正常胃黏膜细胞（GES-1）24 h和48 h后发现,加合物半抑制浓度（half maximal inhibitory concentration,IC50）分别为3.286、0.869 mmol/L,显著降低了丙烯醛（IC50分别为0.058、0.067 mmol/L）的细胞毒性,说明丙氨酸可作为食品中丙烯醛的潜在清除剂。     

竹叶黄酮最新研究进展之二——竹叶酚性化学素抑制食品中丙烯酰胺形成及化解人体丙毒危害的作用和机制研究

丙烯酰胺俗称丙毒,是富含淀粉的食品在热加工过程中伴随美拉德反应形成的化学污染物,是一种公认的神经毒素和准致癌物,环氧丙酰胺是丙烯酰胺的强致癌形态.竹叶抗氧化物(AOB)和竹叶黄酮(BLF)均来源于竹叶的酚性部位,主要含黄酮和酚酸等酚性植物化学素.前者自2004年起被批准作为食品添加剂使用,后者则主要用作膳食补充剂、保健食品原料以及食品和饮品的功能性成分,二者均具有优良的生物抗氧化活性和卓越的丙烯酰胺抑制能力.本文就AOB和BLF抑制食品中丙烯酰胺形成以及防护环氧丙酰胺在体内的毒害及其作用机制进行了阐述,并展望了竹叶酚性化学素在保障食物安全和化解人类丙毒危害领域的应用前景.     

热加工食品中丙烯酰胺的形成机理和风险分析

阐述了食品中丙烯酰胺产生的机理.丙烯酰胺是一种具有神经毒性的小分子化合物,它主要由游离的天门冬酰胺在食品加工过程中通过美拉德反应形成.天门冬酰胺和碳水化合物是形成丙烯酰胺必需的物质基础,高温(高于120 ℃)则是丙烯酰胺形成的关键条件,加工方式、水活度、pH值等因素也影响其形成.目前食品中丙烯酰胺的分析主要采用气相色谱-质谱法(GC-MS)与液相色谱-串联质谱联用技术(LC-MS/MS).作者对丙烯酰胺的分析方法进行了研讨并对丙烯酰胺的毒理学和食用含有丙烯酰胺食品的风险进行了讨论.