基于FaUMEx-UHPLC-MS/MS技术的食品致癌物丙烯酰胺及其代谢物快速同步生物监测方法研究

为解决食品致癌物丙烯酰胺(AA)及其代谢物(GA、AAMA、GAMA)生物监测中样本前处理步骤繁琐、基质干扰大等问题，研究人员开发了"快速尿液代谢物提取技术"(FaUMEx)结合超高效液相色谱-串联质谱(UHPLC-MS/MS)分析方法。该技术通过双注射器液液微萃取和固相净化步骤，实现0.01-0.2 ng/mL的检测限，回收率达82.9-116.8%，为食品暴露风险评估提供了高效灵敏的检测方案。

　　

研究背景
2002年瑞典科学家在高温加工食品中发现丙烯酰胺(AA)的存在，这个看似普通的化学物质实则是国际癌症研究机构(IARC)认定的2A类致癌物。随着薯片、咖啡、饼干等日常食品中不断检出AA，全球食品安全领域拉响警报。更令人担忧的是，AA在体内代谢生成的环氧代谢物——缩水甘油酰胺(GA)，其毒性远超母体化合物。尽管科学家已建立多种检测方法，但传统技术如固相萃取(SPE)步骤繁琐，"稀释进样"法又易受尿液基质干扰，难以实现AA及其关键代谢物的同步精准监测。

为突破这一技术瓶颈，来自国家科学及技术委员会的研究团队在《Food and Chemical Toxicology》发表创新成果。他们开发的FaUMEx-UHPLC-MS/MS技术，首次实现AA、GA及其巯基尿酸加合物(AAMA、GAMA)的同步检测，检测灵敏度达到0.01 ng/mL，较传统方法提升10倍以上。这项研究不仅为食品暴露风险评估提供利器，更开创了环境污染物生物监测的新范式。

关键技术方法
研究采用双注射器集成系统实现自动化液液微萃取(LLME)，结合可控流速固相净化(SPC)技术，大幅简化前处理流程。以同位素标记物(AA-D₃、GA-¹³C₃等)作为内标，通过ACQUITY UPLC BEH C18色谱柱分离，电喷雾电离源(ESI)正负离子切换模式检测，建立四组分同步分析方法。方法验证采用健康志愿者尿液样本，全面考察基质效应(-8.9%至+7.7%)和精密度(<12% RSD)。

研究结果

提取溶剂优化
比较丙酮、乙腈、异丙醇和甲醇的提取效率，发现乙腈(MeCN)对极性代谢物GAMA的回收率最优(>95%)，且能有效沉淀尿蛋白。添加5%甲酸可提升AA和GA的稳定性，最终选择乙腈-甲酸(95:5)作为最佳提取体系。

盐析效应研究
考察MgSO₄、NaCl、(NH₄)₂SO₄等盐类对相分离的影响，发现0.5 g/mL MgSO₄可使有机相回收率提高20%，同时降低水溶性杂质共萃取。

固相净化条件
比较C18、HLB、MCX三种吸附剂，HLB柱在pH 6.0条件下对AAMA和GAMA的保留最强。采用2 mL/min的洗脱流速可平衡净化效率与操作时间。

方法验证数据
线性范围0.05-50 ng/mL(R²>0.998)，LOD低至0.01 ng/mL(GA)。加标回收实验显示，日内精密度3.2-9.8%，日间精密度5.1-11.7%，显著优于文献报道的SPE方法。

结论与意义
该研究建立的FaUMEx技术通过创新性整合LLME和SPC，将传统8小时的前处理流程缩短至30分钟，溶剂消耗降低80%。特别值得注意的是，方法成功克服GA在酸性条件下易开环的难题，首次实现AA所有关键代谢产物的稳定检测。Vinoth Kumar Ponnusamy团队指出，该方法监测到的AAMA/GAMA比值可作为AA代谢活化程度的生物标志物，为评估个体癌症风险提供新维度。

从公共卫生视角看，这项技术使大规模人群队列研究成为可能，为制定食品加工标准和暴露限值提供数据支撑。正如研究者强调的，当检测灵敏度突破0.1 ng/mL阈值时，能更早发现低剂量长期暴露的累积效应——这正是预防医学最关注的"剂量-反应关系"盲区。该成果不仅推动食品安全领域进步，其模块化设计思路更为其他环境污染物生物监测提供技术蓝本。