食品中矮壯素與縮節胺的形成及其檢測方法研究進展

李雪楠，袁 媛

（吉林大學食品科學與工程學院，吉林長春 130062）

植物生長調節劑（Plant Growth Regulators） 作為農藥在農業生產中被廣泛使用，其通過外源物質進入植物體，從而改善農作物的品質。通過實施一種或多種植物生長調節劑，可以解決農產品生產中的多種問題，達到提高產量的目的[1]。其中，矮壯素（CHLM） 和縮節胺 （MEP） 是我國普遍使用的 2 種植物生長調節劑。

CHLM和MEP 的基本性質見表1[2]。

縮節胺（N,N - 二甲基哌啶鎓氯化物，MEP），作用于農作物起到植物生長調節的作用。通過有效控制植株莖葉的過度增長，從而獲得健康植株。能夠對棉花、番茄、花生等作物起到抑制過度生長的目的，提高農產品的產量，增加植物抗逆性，抵抗災害。矮壯素（2 - 氯乙基三甲基氯化銨，CHLM），常被作為植物生長延緩劑而發揮作用，可以促進光合作用的發生，增加植物抗逆性、抗倒伏。對小麥、水稻、棉花、玉米和番茄等影響較大[3-4]。作為常見的季銨鹽類植物生長調節劑，MEP 和CHLM 對人類和動物的不良影響已得到廣泛報道和研究[5-7]。針對MEP 和CHLM 等植物生長調節劑在食品中的殘留限量標準（MRL） 進行了相應的制定規范[8]，其中日本對番茄中CHLM、MEP 的含量進行了相應的限量，MRL 分別為0.05，0.01 mg/kg[9]。我國國家標準GB 2763—2019 食品中農藥最大殘留限量對小麥、番茄、棉籽等的CHLM 含量進行了相應的規定，MRL 分別為5，1，0.5 mg/kg，而MEP 在棉籽、小麥、大豆中的 MRL 分別為 1，0.5，0.05 mg/kg[10]。

表1 CHLM 和MEP 的基本性質

1 食品中CHLM 和MEP 的形成

1.1 CHLM和MEP 的發現及其研究現狀

2014 年，有研究指出速溶咖啡和烤大麥在經過熱處理后會檢測到MEP 的生成，檢測量為1.4 mg/kg和0.64 mg/kg[11-13]。同時，科學家發現在較低的溫度和較短的烘烤時間下，大麥麥芽焙烤過程中有CHLM的生成[6]，而上述食品在加工前的原料中并不含有MEP 和CHLM。因此，CHLM和MEP 是食品熱處理過程中由食品原料加工誘導產生的化合物，MEP 和CHLM 已成為新的食品加工污染物。在對其形成機制的研究中發現在典型的焙烤條件下，賴氨酸可以通過美拉德反應形成中間體哌啶，并在烷基化試劑（葫蘆巴堿/甜菜堿/膽堿） 作用下促進MEP的生成，在食品中正是由于賴氨酸、果糖及葫蘆巴堿、甜菜堿或膽堿等甲基供體的存在，在熱處理溫度達到一定程度時（＞200 ℃），會促進食品加工污染物MEP 的形成[12，14]。哌啶酸和哌啶酸甜菜堿也被認為是MEP 形成的可能前體物質[15]。同時，有研究表明，在各種肉制品、植物中含有大量的左旋肉堿，也稱為L- 肉堿[16-17]，也可以作為甲基供體促進MEP的形成[18]。在存在氯離子的情況下，膽堿在200 ℃時可能被親核取代而分解為CHLM。此外，磷脂酰膽堿、甘油磷酸膽堿和磷酸膽堿在足夠的熱條件下是CHLM的有效前體物質[19]。

1.2 不同食品中MEP 和CHLM的形成

研究發現，許多食品在熱處理作用下都會生成MEP。據報道，多種種子植物中含有葫蘆巴堿，葫蘆巴堿在較早的報道中就被確定為甲基轉移反應中的活性物質，可以促進MEP 的生成[20-21]。Noestheden M R 等人[22]報道了大麥麥芽中MEP 的檢出限達到了0.031 μg/kg，啤酒中 MEP 的含量低于加拿大 （100 ng/g）和歐盟（600 ng/g） 的最大殘留限量。Ekielski A 等人[6]研究了溫度和時間對大麥麥芽焙烤過程中MEP和CHLM 的形成的影響，數據表明熱處理過程中溫度對于MEP 和CHLM形成起到至關重要的作用。同時，Yuan Y 等人[15]在烤箱烹飪的西蘭花中檢測出MEP 的存在，其含量為189 μg/kg 干質量。經烤箱處理的馬鈴薯薯條中MEP 的含量為20～60 μg/kg，而市售袋裝馬鈴薯片中MEP 含量則低于5 μg/kg。

2 MEP 和CHLM 檢測方法概述

2.1 傳統方法

在傳統方法中，檢測CHLM 常采用化學法、電位滴定法和氣相色譜法，并以此計算CHLM 在農產品中的殘留量。早期測定MEP 和CHLM的殘留量還采用薄層色譜法[4，23]。但這些方法都缺乏特異性、樣品回收率低、定量效果不準確。在此基礎上Allender W J[24]研究了衍生化- 氣相色譜法，采用五氟硫代苯酚鉀鹽將CHLM 去甲基化，然后與過量的試劑進一步作用生成揮發性衍生物。但是，該方法衍生化時間長、清理步驟復雜，均不適合食品中CHLM 和MEP 的痕量分析。

2.2 毛細管電泳- 質譜方法

作為一種新開發的檢測技術，毛細管電泳- 質譜聯用技術（Capillary Electrophoresis-Mass Spectrometry，CE-MS） 操作方便、準確性好，同時具有檢測靈敏度高、快速高效等優勢，在食品檢測中具有廣泛的應用。Galceran M T 等人[25]采用毛細管電泳方法，搭配紫外檢測器對MEP、CHLM 等5 種季銨鹽類化合物進行檢測，數據顯示CHLM和MEP 的檢測限良好，檢測結果滿足要求。Nú?ez O 等人[26]采用電噴霧離子源（ESI），利用CE-MS 的方法對CHLM、MEP 兩種植物生長調節劑進行了檢測。數據顯示，峰面積和樣品濃度的線性關系良好，方法重現性好。

2.3 液相色譜- 質譜（HPLC-MS/MS） 方法

液相色譜法是分離分析手段中常用的一種技術，同時也被應用到CHLM、MEP 的含量的檢測中，但由于CHLM和MEP 沒有發色基團，在紫外- 可見光區沒有吸收峰，紫外檢測器不能用于其定性定量分析，在此基礎上液相色譜法和質譜法（MS） 聯用技術的應用很好地解決了這一問題，從而得到廣泛的應用[27]。

Francesquett J Z 等人[28]開發了一種通過中央復合設計優化的改良快速極性農藥的方法，使用UHPLC-MS/MS 技術同時測定大麥和小麥中的季銨農藥百草枯、敵草快、CHLM 和MEP 的殘留量，結果顯示該方法具有良好的選擇性和精密度。Zhang H 等人[29]描述了一種簡單、快速、特異和靈敏的方法的開發和驗證，通過多重反應監測以正離子模式配備ESI的三重四極桿質譜儀進行番茄栽培基質中CHLM 和MEP 的檢測。Gao J 等人[30]建立了同時測定梨和馬鈴薯中季銨鹽農藥CHLM 和MEP 的高效靈敏HPLCMS/MS 方法，CHLM和 MEP 的檢出限 （LODs） 分別為0.021 μg/kg 和 0.21 μg/kg，并利用所開發的方法分析了來自中國不同零售網點的實際樣品中的CHLM 和 MEP 的含量。Esparza X 等人[31]報道了一種LC-MS/MS 方法，用于測定食品中的CHLM 和MEP，并在新鮮水果、蔬菜、果汁、嬰兒食品、面包、咖啡和啤酒7 個樣品中發現了CHLM（0.8～126 ng/g），但僅在面包和咖啡樣品中檢出MEP，含量為0.9～166 ng/g。

3 結語

食品加工過程安全一直是食品安全領域的研究熱點，CHLM和MEP 作為新發現的食品加工污染物，也吸引了人們對其危害的日益關注。對CHLM、MEP在不同食品中的形成及檢測技術進行詳細介紹，將為探究有效的CHLM、MEP 控制方法制定更科學合理的限量標準，奠定堅實的理論基礎。

盡管CHLM和MEP 在食品中的形成研究已經取得了部分進展，但其形成機制研究仍不全面，闡明食品中新發現的CHLM和MEP 的形成機制，尋找可能的前體物質，仍是當下的研究熱點，其中尋找食品中天然存在的甲基供體、開展基于多反應途徑的CHLM 和MEP 的形成機制研究、探究更多食品體系中的形成仍是接下來的研究重點。深入研究食品加工污染物的形成機制將為保障食品安全提供重要的理論和科學基礎。