食品中矮壮素与缩节胺的形成及其检测方法研究进展

李雪楠，袁 媛

（吉林大学食品科学与工程学院，吉林长春 130062）

植物生长调节剂（Plant Growth Regulators） 作为农药在农业生产中被广泛使用，其通过外源物质进入植物体，从而改善农作物的品质。通过实施一种或多种植物生长调节剂，可以解决农产品生产中的多种问题，达到提高产量的目的[1]。其中，矮壮素（CHLM） 和缩节胺 （MEP） 是我国普遍使用的 2 种植物生长调节剂。

CHLM和MEP 的基本性质见表1[2]。

缩节胺（N,N - 二甲基哌啶鎓氯化物，MEP），作用于农作物起到植物生长调节的作用。通过有效控制植株茎叶的过度增长，从而获得健康植株。能够对棉花、番茄、花生等作物起到抑制过度生长的目的，提高农产品的产量，增加植物抗逆性，抵抗灾害。矮壮素（2 - 氯乙基三甲基氯化铵，CHLM），常被作为植物生长延缓剂而发挥作用，可以促进光合作用的发生，增加植物抗逆性、抗倒伏。对小麦、水稻、棉花、玉米和番茄等影响较大[3-4]。作为常见的季铵盐类植物生长调节剂，MEP 和CHLM 对人类和动物的不良影响已得到广泛报道和研究[5-7]。针对MEP 和CHLM 等植物生长调节剂在食品中的残留限量标准（MRL） 进行了相应的制定规范[8]，其中日本对番茄中CHLM、MEP 的含量进行了相应的限量，MRL 分别为0.05，0.01 mg/kg[9]。我国国家标准GB 2763—2019 食品中农药最大残留限量对小麦、番茄、棉籽等的CHLM 含量进行了相应的规定，MRL 分别为5，1，0.5 mg/kg，而MEP 在棉籽、小麦、大豆中的 MRL 分别为 1，0.5，0.05 mg/kg[10]。

表1 CHLM 和MEP 的基本性质

1 食品中CHLM 和MEP 的形成

1.1 CHLM和MEP 的发现及其研究现状

2014 年，有研究指出速溶咖啡和烤大麦在经过热处理后会检测到MEP 的生成，检测量为1.4 mg/kg和0.64 mg/kg[11-13]。同时，科学家发现在较低的温度和较短的烘烤时间下，大麦麦芽焙烤过程中有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 是食品热处理过程中由食品原料加工诱导产生的化合物，MEP 和CHLM 已成为新的食品加工污染物。在对其形成机制的研究中发现在典型的焙烤条件下，赖氨酸可以通过美拉德反应形成中间体哌啶，并在烷基化试剂（葫芦巴碱/甜菜碱/胆碱） 作用下促进MEP的生成，在食品中正是由于赖氨酸、果糖及葫芦巴碱、甜菜碱或胆碱等甲基供体的存在，在热处理温度达到一定程度时（＞200 ℃），会促进食品加工污染物MEP 的形成[12，14]。哌啶酸和哌啶酸甜菜碱也被认为是MEP 形成的可能前体物质[15]。同时，有研究表明，在各种肉制品、植物中含有大量的左旋肉碱，也称为L- 肉碱[16-17]，也可以作为甲基供体促进MEP的形成[18]。在存在氯离子的情况下，胆碱在200 ℃时可能被亲核取代而分解为CHLM。此外，磷脂酰胆碱、甘油磷酸胆碱和磷酸胆碱在足够的热条件下是CHLM的有效前体物质[19]。

1.2 不同食品中MEP 和CHLM的形成

研究发现，许多食品在热处理作用下都会生成MEP。据报道，多种种子植物中含有葫芦巴碱，葫芦巴碱在较早的报道中就被确定为甲基转移反应中的活性物质，可以促进MEP 的生成[20-21]。Noestheden M R 等人[22]报道了大麦麦芽中MEP 的检出限达到了0.031 μg/kg，啤酒中 MEP 的含量低于加拿大 （100 ng/g）和欧盟（600 ng/g） 的最大残留限量。Ekielski A 等人[6]研究了温度和时间对大麦麦芽焙烤过程中MEP和CHLM 的形成的影响，数据表明热处理过程中温度对于MEP 和CHLM形成起到至关重要的作用。同时，Yuan Y 等人[15]在烤箱烹饪的西兰花中检测出MEP 的存在，其含量为189 μg/kg 干质量。经烤箱处理的马铃薯薯条中MEP 的含量为20～60 μg/kg，而市售袋装马铃薯片中MEP 含量则低于5 μg/kg。

2 MEP 和CHLM 检测方法概述

2.1 传统方法

在传统方法中，检测CHLM 常采用化学法、电位滴定法和气相色谱法，并以此计算CHLM 在农产品中的残留量。早期测定MEP 和CHLM的残留量还采用薄层色谱法[4，23]。但这些方法都缺乏特异性、样品回收率低、定量效果不准确。在此基础上Allender W J[24]研究了衍生化- 气相色谱法，采用五氟硫代苯酚钾盐将CHLM 去甲基化，然后与过量的试剂进一步作用生成挥发性衍生物。但是，该方法衍生化时间长、清理步骤复杂，均不适合食品中CHLM 和MEP 的痕量分析。

2.2 毛细管电泳- 质谱方法

作为一种新开发的检测技术，毛细管电泳- 质谱联用技术（Capillary Electrophoresis-Mass Spectrometry，CE-MS） 操作方便、准确性好，同时具有检测灵敏度高、快速高效等优势，在食品检测中具有广泛的应用。Galceran M T 等人[25]采用毛细管电泳方法，搭配紫外检测器对MEP、CHLM 等5 种季铵盐类化合物进行检测，数据显示CHLM和MEP 的检测限良好，检测结果满足要求。Núñez O 等人[26]采用电喷雾离子源（ESI），利用CE-MS 的方法对CHLM、MEP 两种植物生长调节剂进行了检测。数据显示，峰面积和样品浓度的线性关系良好，方法重现性好。

2.3 液相色谱- 质谱（HPLC-MS/MS） 方法

液相色谱法是分离分析手段中常用的一种技术，同时也被应用到CHLM、MEP 的含量的检测中，但由于CHLM和MEP 没有发色基团，在紫外- 可见光区没有吸收峰，紫外检测器不能用于其定性定量分析，在此基础上液相色谱法和质谱法（MS） 联用技术的应用很好地解决了这一问题，从而得到广泛的应用[27]。

Francesquett J Z 等人[28]开发了一种通过中央复合设计优化的改良快速极性农药的方法，使用UHPLC-MS/MS 技术同时测定大麦和小麦中的季铵农药百草枯、敌草快、CHLM 和MEP 的残留量，结果显示该方法具有良好的选择性和精密度。Zhang H 等人[29]描述了一种简单、快速、特异和灵敏的方法的开发和验证，通过多重反应监测以正离子模式配备ESI的三重四极杆质谱仪进行番茄栽培基质中CHLM 和MEP 的检测。Gao J 等人[30]建立了同时测定梨和马铃薯中季铵盐农药CHLM 和MEP 的高效灵敏HPLCMS/MS 方法，CHLM和 MEP 的检出限 （LODs） 分别为0.021 μg/kg 和 0.21 μg/kg，并利用所开发的方法分析了来自中国不同零售网点的实际样品中的CHLM 和 MEP 的含量。Esparza X 等人[31]报道了一种LC-MS/MS 方法，用于测定食品中的CHLM 和MEP，并在新鲜水果、蔬菜、果汁、婴儿食品、面包、咖啡和啤酒7 个样品中发现了CHLM（0.8～126 ng/g），但仅在面包和咖啡样品中检出MEP，含量为0.9～166 ng/g。

3 结语

食品加工过程安全一直是食品安全领域的研究热点，CHLM和MEP 作为新发现的食品加工污染物，也吸引了人们对其危害的日益关注。对CHLM、MEP在不同食品中的形成及检测技术进行详细介绍，将为探究有效的CHLM、MEP 控制方法制定更科学合理的限量标准，奠定坚实的理论基础。

尽管CHLM和MEP 在食品中的形成研究已经取得了部分进展，但其形成机制研究仍不全面，阐明食品中新发现的CHLM和MEP 的形成机制，寻找可能的前体物质，仍是当下的研究热点，其中寻找食品中天然存在的甲基供体、开展基于多反应途径的CHLM 和MEP 的形成机制研究、探究更多食品体系中的形成仍是接下来的研究重点。深入研究食品加工污染物的形成机制将为保障食品安全提供重要的理论和科学基础。