用于评估食品中热加工污染物的先进传感策略

《Current Opinion in Food Science》：Advanced sensing strategies for the evaluation of thermal processing contaminants in foods

　　

食品的热加工会产生具有毒理学意义的污染物，包括丙烯酰胺、呋喃类化合物、多环芳烃、杂环胺和晚期糖基化终末产物，从而产生了对快速且可部署的分析工具的需求。尽管色谱法仍然是确证分析的黄金标准，但其成本、劳动密集型工作流程以及对集中式仪器的依赖限制了快速筛选和现场使用。本综述总结了热加工污染物传感策略的最新进展，包括比色法、荧光、表面增强拉曼散射、电化学以及集成多模态和数字平台。这些方法在简单光学读取、分子指纹识别、灵敏定量、小型化、智能手机辅助检测和数据解释方面提供了互补的优势。然而，实际应用仍受到复杂食品基质、传感器重现性、校准可转移性以及天然产生和工业加工食品中验证有限的制约。未来的工作应优先考虑标准化验证和用于实际监测的稳健便携式平台。

引言

食品热加工对于微生物灭活、延长保质期、质地开发和感官质量增强至关重要。然而，高温加热也可能促进产生具有毒理学意义的污染物的化学反应，包括丙烯酰胺 (AA)、呋喃类化合物、多环芳烃 (PAHs)、杂环胺 (HCAs) 和晚期糖基化终末产物 (AGEs) 1, 2。由于其潜在的健康影响和日益增长的监管担忧，这些化合物已成为食品安全评估和过程控制的重要目标 [3]。它们的形成强烈依赖于前体可用性、食品成分、加热温度和时间、水分含量、氧气暴露以及表面特性 1, 3。因此，仅依靠传统的终点分析可能不足以进行及时的风险评估，这凸显了支持筛选和面向过程的监测的快速、灵敏且可部署的分析工具的需求。

尽管传统参考方法，包括气相色谱 - 质谱联用 (GC–MS)、液相色谱 - 质谱联用 (LC–MS) 和高性能液相色谱 (HPLC)，提供了高分析准确性和可靠的确证定量，但它们对大量样品制备、漫长分析时间和精密仪器的依赖限制了其适用于快速和现场分析 4••, 5。在此背景下，新兴的传感平台作为检测食品中热加工污染物的互补工具，引起了越来越多的关注。比色法、荧光、表面增强拉曼散射 (SERS)、电化学和集成多模态策略为快速筛选、灵敏定量和便携式分析提供了互补能力 6, 7。图 1 提供了主要传感模式及其应用框架的概述。

尽管有了这些进展，复杂的食品基质、变化的加工历史和批次间差异仍然损害了传感器的稳健性和重现性 8•, 9。本简报综述专门关注传感平台的代表性最新进展，特别强调目标特性和识别策略如何影响模式选择和实际性能。

章节片段

热加工污染物及其形成途径

热加工污染物是通过不同但部分重叠的热诱导途径产生的，包括美拉德反应、碳水化合物降解、脂质氧化、热解和非酶糖基化。其主要前体、形成途径和加工相关驱动因素总结在图 2 中。

比色传感

比色传感提供了一种简单且低成本的方法，用于快速筛选热加工污染物，其信号可以通过视觉解释或使用智能手机成像进行定量 [14]。其在 AA 方面的应用最为先进，由于 AA 固有的显色性较弱，其识别通常与催化显色偶联。使用了两种主要机制：AA 与谷胱甘肽之间的硫醇 - 烯迈克尔加成，该机制调节

结论与展望

针对不同污染物类别，化学结构、反应活性和基质相互作用方面的差异需要针对目标的传感策略。AA 受到了最多的关注，主要通过识别控制和信号放大方法，而某些呋喃类化合物和 PAHs 提供了更可直接利用的化学或光谱特征；HCAs 和化学定义的 AGE 标志物仍然相对较少被研究。总体而言，实用性并不取决于低

CRediT 作者贡献声明

Haiyang Wei：构思、调查、数据整理、撰写 – 初稿。 Dongyu Yang：构思、数据整理、撰写 – 初稿。 Tianxing Wang：数据整理、可视化、调查。 Xinai Zhang：调查、构思、撰写 – 审查与编辑。 Xiaobo Zou：构思、验证、监督、项目管理、资金获取、撰写 – 审查与编辑。

利益冲突声明

作者声明，他们没有任何已知的竞争财务利益或个人关系，这些利益或关系可能会影响本论文中报告的工作。

致谢

本工作得到中国国家重点研发计划 (资助号： 2024YFF1106100) 和安徽热敏材料加工工程技术研究中心 (资助号： 2025RMZX07) 的支持。

Haiyang Wei|Dongyu Yang|Tianxing Wang|Xinai Zhang|Xiaobo Zou

江苏大学食品科学与工程学院，中国 212013 镇江