[發(fā)明專利]基于量子點的熒光法檢測熱加工食品中丙烯酰胺的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310383303.1
• 申請日: 2013-08-29
• 公開（公告）號: CN103439306A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐霞紅;胡沁沁;張英;李延斌
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司 33212
• 代理人: 金祺

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于食品快速檢測領(lǐng)域，涉及對熱加工食品中丙烯酰胺的檢測，尤其涉及一種基于納米材料的熒光定量檢測食品中的丙烯酰胺的檢測方法。

背景技術(shù)

丙烯酰胺（Acrylamide，AM）是一種白色無味的晶狀固體，分子量71.09，分子式為CH₂CHCONH₂，沸點125℃，熔點84.8℃，易溶于水、乙醇、甲醇、丙酮、二甲醚和三氯甲烷等極性溶劑，在酸中穩(wěn)定，而在堿中易分解，對光線敏感，暴露于紫外線時較易發(fā)生聚合。丙烯酰胺是中等毒性物質(zhì)，動物實驗表明，小鼠、兔、大鼠等的丙烯酰胺經(jīng)口半數(shù)致死量LD₅₀為100-150mg/kg。丙烯酰胺具有神經(jīng)毒性，與DNA結(jié)合導(dǎo)致染色體異常，同時還具有潛在的致癌性。1994年，國際癌癥機構(gòu)（IARC）將丙烯酰胺列為“人類可能致癌物”，即2A類物質(zhì)。

2002年4月，瑞典國家食品管理局（NFA）和斯德哥爾摩大學(xué)的科學(xué)家經(jīng)研究首次發(fā)現(xiàn)富含淀粉的食物在經(jīng)高溫油炸或燒烤時能生成具有神經(jīng)毒性作用的潛在致癌物——丙烯酰胺，且含量遠遠大于飲水中規(guī)定限量10μg/kg（美國環(huán)保局，EPA）。2005年2月，食品添加劑聯(lián)合委員會（JECAFA）第64次會議對食品中的丙烯酰胺進行了第一次評估。通過對24個國家提供的食品中丙烯酰胺污染數(shù)據(jù)分析，人的平均每天攝入量為1.0μg/kg?bw，最高攝入量為4.0μg/kg?bw；兒童攝入量是成人的2-3倍。在所調(diào)查的食品中，丙烯酰胺含量較高的三類食品是土豆制品、咖啡及其類似制品和早餐谷物類食品。根據(jù)丙烯酰胺平均攝入暴露邊界（margin?of?exposure，MOE）和高攝入的暴露邊界，JECFA發(fā)出其可能造成人類健康損害的警告，并提出應(yīng)盡快采取適當(dāng)措施以降低食品中丙烯酰胺的含量。

研究表明，由天冬酰胺和還原糖在高溫加熱過程中經(jīng)美拉德（Maillard?reaction）反應(yīng)是丙烯酰胺的主要形成途徑。目前，研究人員主要通過以下幾個方面控制食品中丙烯酰胺：第一，改變反應(yīng)條件抑制一些關(guān)鍵中間產(chǎn)物的形成或轉(zhuǎn)化；第二，在反應(yīng)的最后階段控制條件，使其向有利于其它小分子物質(zhì)形成的方向轉(zhuǎn)化；第三，控制美拉德反應(yīng)中的關(guān)鍵步驟。丙烯酰胺檢測的金標(biāo)方法包括氣相色譜、高效液相色譜、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用以及液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用。這些傳統(tǒng)的檢測方法靈敏度高、特異性好，但同時檢測成本高、需要昂貴的精密儀器和專業(yè)的操作，從而限制了這些方法的應(yīng)用范圍。

隨著技術(shù)的發(fā)展，一些快速檢測方法被陸續(xù)提出用于熱加工食品中丙烯酰胺的快速檢測，具體如下：

(1)酶聯(lián)免疫吸附法（enzyme-linked?immunosorbent?assay，ELISA）

依靠抗原抗體特異性反應(yīng)以及高效的酶催化反應(yīng)，特異性好、靈敏度高。但是由于丙烯酰胺是小分子物質(zhì)，缺少強的抗原決定簇及免疫原性，需要與蛋白質(zhì)偶聯(lián)制備成完全抗原后，才能進行免疫反應(yīng)，增加了抗體篩選的成本及周期。

(2)電化學(xué)生物傳感器（electrochemical?biosensers）

丙烯酰胺可以和血紅蛋白（Hb）N-末端纈氨酸的α-NH₂反應(yīng)生成加成物，改變Hb構(gòu)型，增加了氧化還原中心到電極表面的空間位阻，從而改變固定在電極表面上Hb的電化學(xué)特性。加入納米材料增敏后，根據(jù)電流變化，檢測丙烯酰胺含量。此方法檢測線性范圍廣，檢測限低；但是該方法的缺點是所用工作電極不可重復(fù)利用。

(3)機器視覺法（computer?vision）

依據(jù)食品樣品（如薯片）表面顏色與丙烯酰胺含量之間的關(guān)系，預(yù)測食品中丙烯酰胺的含量。此方法簡單易行，可實現(xiàn)在線檢測，但是準(zhǔn)確性較差。

量子點：英文名為quantum?dots（QDs），亦稱半導(dǎo)體納米晶（semiconductor?nanocrystals）,是一種零維納米材料，尺寸在1-10nm，主要由Ⅱ-Ⅵ族元素（如CdSe，CdTe，ZnSe等）或Ⅲ-Ⅴ族元素（如InP，InAs等）組成。

量子點具有量子尺寸效應(yīng)，不同大小或不同材料的量子點可以產(chǎn)生不同顏色的熒光，多種顏色不同的量子點可以被單一波長的光激發(fā)。與傳統(tǒng)的有機熒光染料相比，量子點熒光產(chǎn)率高，熒光壽命長，具有較強的抗光漂白的性能，吸收光譜范圍寬，發(fā)射光譜窄而對稱，斯托克斯位移大，能夠有效避免由于光譜重疊而產(chǎn)生的信號干擾。將量子點表面進行功能化修飾后，可用于無機離子、小分子，生物大分子檢測以及活體細胞成像中。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)量子點之間的距離拉近時，其會發(fā)生自淬滅而導(dǎo)致熒光強度下降；而將量子點之間的距離拉遠后，起熒光強度恢復(fù)。