趙鑫，王振，韓彥龍，曹盛，陳少鋒，孟晶巖*

1. 山西省農業(yè)科學院農產品加工研究所（太原 030031）；2. 山西省畜牧獸醫(yī)學校（太原 030024）；3. 西藏自治區(qū)農牧科學院草業(yè)科學研究所（拉薩 850000）

近幾年，由微生物及化學成分造成的食品污染問題引起了消費者的高度關注。因此，很有必要對食品污染的來源和防控進行深入的研究。對于食品污染物的探測和分析，很多專家與學者已經進行了大量研究。微萃取技術能夠排除基體干擾，高效分析污染成分，在食品分析領域被廣泛應用。但是，在原材料生產、食品加工及包裝過程中會產生各種不同的污染物，對于這些污染物的探測分析任務仍然相當艱巨。多種分析工具已被用來進行污染物的檢測工作，但依然存在一些難以解決的問題。當潛在的污染物被查明后，針對性地分析是能起到作用的，但是有些污染物的成分未知，對于這些成分的識別和防控是一大難點。高精度質譜分析法的應用可以有效識別污染物中的未知成分。因此，有必要對食品生產環(huán)節(jié)（食品生產過程）中存在的各種潛在污染進行探討分析。對各主要食品生產環(huán)節(jié)中污染物的產生及防控進行闡述，對于食品安全理論的進一步完善有一定的借鑒意義。

原材料的生產→原材料的運輸→食品加工→食品包裝→食品包裝的運輸→食品的貯藏→食品的烹飪

1 食品生產過程

1.1 食品原料生產的污染

由于環(huán)境污染及生產模式等方面存在的問題，農作物作為食品生產的原料，可能在食品生產的最初階段已經遭到污染 。隨著化工工業(yè)的發(fā)展，農用化學品被大量使用，因此造成了食品原料的污染。造成食品污染的主要農用化學品為肥料和農藥，其有效成分被人體吸收后會嚴重影響身體健康。噴灑農藥后，在水果和蔬菜存在著一定量對人體有較大副作用的農藥殘留及其衍生物質，在一些油脂食品中存在有機氯殺蟲劑的代謝物[1-3]。化工肥料及農藥的應用同時也是重金屬污染的主要原因[4]。鎘、鉛、汞、砷等有毒重金屬，可以在空氣、土壤和水體中傳播[5]，因此很有可能傳遞至食品原料。農產品重金屬檢測研究已經在蜂蜜、菠菜、土豆、魚和茶葉等領域廣泛研究。重金屬研究的主要技術有火焰原子吸收光譜法（FAAS）、石墨爐原子吸收光譜法（GFAAS）、冷蒸氣原子吸收光譜法（CVAAS）、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）、電感耦合等離子體質譜法（ICPMS）[6]。

抗生素殘留是畜產品研究開發(fā)的一個重點問題?？股刂饕獞糜趧游锏娘暳?，不加限度地使用會導致嚴重的畜產品抗生素殘留問題。畜產品抗生素殘留超過一定限度會危害人體健康。畜產品抗生素的檢測方法主要有微生物顯影法和液相色譜法[7-10]。

1.2 食品原料運輸過程中的污染

食品污染也可能發(fā)生在物流運輸過程中。在長途運輸的貨車上可能會發(fā)生食品原料的交叉污染，帶來一定的食品安全問題。比如，運輸儲藏食品原料的貨板如果被化工試劑污染，在長距離運輸過程中，食品原料極有可能會被貨板交叉污染，因此食品原料在運輸過程中的污染會對人體健康帶來潛在危害。目前，對于包裝和保護食品原料的隔離材料，主要考慮的是通氣性和透水性，而對其是否能夠隔離有機化合物考慮較少，而目前存在的高阻隔材料也不能阻隔所有的有機化合物。Nerin等[11]研究表明，即使是使用理論上的高阻隔材料進行包裝運輸，食品依然會被衛(wèi)生球、溴甲烷、甲苯、乙苯等有機化合物污染。

1.3 清洗工藝帶來的污染

清洗和消毒可以減少食品原料表面的微生物，對于降低食品污染非常重要。用于生產清潔劑和消毒劑的化學試劑必須是合法的，可接觸食品表面的。玻璃清潔劑和金屬清潔劑因為化學殘留問題，被禁止用來清洗食品原料。消毒殺菌劑的用量超過閾值可能會導致水果或蔬菜表面的殘留量偏大，因此，定量監(jiān)測食品表面的化學洗劑殘留量，確保食品被清洗干凈對于食品安全非常重要。

用于清洗食品原料的表面活性劑一般為季胺類化合物（如十二烷基三甲基氯化銨）和非離子型表明活性劑（十八烷醇乙氧基化物）[12]。很多因素會影響表面活性劑的排除，比如沖洗的時間和水溫[13]。這些物質的檢測分析通常采用液相色譜質譜法[14]。研發(fā)安全高效且環(huán)保的清潔劑配方已成為食品工業(yè)發(fā)展的一個重要課題。對于普通大眾而言，使用FDA（食品藥品監(jiān)督管理局）推薦的高品質可食用的表面活性劑是一個很好的選擇。同時，也可適當使用氧化性很強的臭氧進行殺毒滅菌，但為了保證食品的安全品質，其用量也必須保證在一定閾值[15]。最近，無機過氧化物也被作為重要組分對清洗劑進行改進[16]。然而，食品原料同消毒劑可能發(fā)生一定的化學反應而產生新的化合物，造成難以清除的污染物。近些年，新興的技術如電脈沖、高壓或β-射線、γ-射線，在食品安全監(jiān)測方面成了新的研究領域，通過這些新技術，可以進一步深層次地研究清洗劑對食品營養(yǎng)及成分的影響。

1.4 加熱處理產生的污染

加熱處理是食品行業(yè)最常用的一種加工方法，80%～90%被人類消耗的食物均被加熱。較高的烹調溫度結合外部其他因素，可能會導致毒性化合物的產生，對于食品的品質和安全有負面影響[17]。很多毒性化合物（如丙烯酰胺、亞硝胺、氯丙醇、呋喃、多環(huán)芳烴等）在食品的加熱過程中產生[18]。

在食品烹飪過程中，油炸會產生大量的有毒化合物。油炸是食品熟制和干制的一種加工方法，即將食品置于較高溫度的油脂中，使其加熱快速熟化的過程[19]。在油炸過程中，由于脂肪和蛋白質的共同作用會產生多環(huán)芳烴（如HAA和PAH）。該氧化產物將會同蛋白質及其它成分結合，通過氧化油脂同蛋白質及食品中其它含硫含氮物質的進一步反應，產生風味物質。油炸會產生各種化合物使食物變色變味，食用油中的色素會被油炸食品所吸收。當腌制食品與高溫的油接觸時，會產生另外一類熱致污染物——3-MCPD（3-氯-1, 2-丙二醇），3-MCPD的最高含量可達到14.7 mg/kg，遠高于歐盟食品中3-MCPD最大限量要求（20 μg/kg）[20-21]。3-MCPD因為其較高的含量和內在毒性，其風險評估需要進一步被研究。3-MCPD的分析方法大部分采用氣相色譜質譜法（GC-MS），也可采用高效液相色譜法（HPLC）[22]。

丙烯酰胺也是油炸過程中產生的重要污染物。通過動物試驗證明，丙烯酰胺具有生殖發(fā)育毒性和致癌性[23]。淀粉類食品在高溫（＞120 ℃）烹調下容易產生丙烯酰胺，如在炸薯條、炸土豆片等中檢出的丙烯酰胺含量超過飲水中允許最大限量的500多倍。丙烯酰胺形成是多因素的（如溫度、pH、反應物濃度等），但最重要的因素是溫度。因此，降低聚丙烯胺濃度最有效的方法就是降低烹調溫度，因為不僅是油炸，通過微波爐加熱也可增高丙烯酰胺的濃度[24]。丙烯酰胺的分析方法大致過程如下：先采用固相萃取，溴化后采取氣相色譜質譜法（GS-MS）或者直接采用液相色譜質譜聯(lián)用法（LC/MS）。以上方法在定量限和檢測限上均表現(xiàn)出一定的準確性[25]。

加熱過程中產生的其它主要污染物還有：1）多環(huán)芳烴（PAHs），主要產生于燒烤和煙熏食品；2）亞硝胺，食物的成分與食品添加劑在高溫狀態(tài)下發(fā)生化學反應產生的污染物；3）氨基甲酸乙酯及呋喃衍生物，在各類熱處理食品中均有發(fā)現(xiàn)，尤其是咖啡及罐裝食品。呋喃會使食品產生異味，主要由以下化學成分及途徑形成：維生素C、碳水化合物降解、氨基酸降解及脂肪酸的氧化[26]；4）咪唑喹喔啉類突變物，該致突變物在沒有脂肪參與的情況下發(fā)生率很低，但在加熱過程中，金屬鹽離子和油脂的參與會促進美拉德反應，使無氮脂質發(fā)生過氧化分解[27]。

微波爐加熱食物在家庭和工業(yè)部門的使用越來越普遍?？捎梦⒉t進行加熱的食品光譜不斷發(fā)生改變和擴展。微波烹飪的主要特點是將食品放入適當的包裝材料再置入微波爐中。微波烹飪用的包裝材料包括塑料、紙袋及混合材料，在微波加熱過程中，這些包裝材料的成分（如塑化劑、穩(wěn)定劑等）可能會傳遞至食物，這就會導致食品品質及安全性的下降[28-29]。微波爐加熱會導致瞬時高溫，在包裝袋上形成熱點，從而會加速包裝材料化學成分向食物的轉移[30]?；瘜W成分的轉移取決于加熱時間、加熱強度、食物特性及包裝材料特性。

1.5 食品包裝的污染

生產的食品一般均需要用合適的材料包裝起來，通過物理保護和隔離保護能更好地延長食物保質期。在食品包裝過程中，不同的添加劑（比如抗氧化劑、穩(wěn)定劑、增滑劑或者增塑劑）被廣泛地應用到包裝材料來維持食物品質。包裝材料與食品直接或間接地接觸會讓一些有害成分進入食品，有毒物質的轉移可能會對食用者產生毒害作用[31]。為了保護消費者，美國、歐洲、摩蘇爾、奧地利和亞太等許多其他國家和地區(qū)都有嚴格的立法來避免在包裝過程中讓有毒物質或顆粒進入食品。這個條款被廣泛地應用于從消費者到生產商的各個環(huán)節(jié)。在歐洲，包裝食品的材料必須符合材料平臺管理、接觸食品材料條款和安全生產規(guī)范管理的相關規(guī)定。而且，生產商除了遵守包裝材料的規(guī)定外，還必須符合更加具體的管理規(guī)定。例如，任何分子量小于1 000原子量的化合物均可能透過聚合物包裝或紙質包裝進而進入食品，這一過程取決于包裝材料成分，同時與食品特點和儲藏條件也密切相關。當使用金屬罐包裝時，金屬表面的腐蝕會讓金屬離子進入食品，比如鐵離子和錫離子[32]。因此，金屬管內壁經常用環(huán)氧樹脂來抗腐蝕，環(huán)氧樹脂材料可能會含有微量的雙酚A及其衍生物，這類物質轉移到食品中會導致食用者內分泌紊亂[33]。用來包裝果醬、蔬菜、豆類或者醬汁的常用材料是玻璃瓶。在這種情況下，有毒物質常常來自封口的金屬瓶蓋。瓶蓋中的PVC材料襯墊可以起到很好的密封性。環(huán)氧大豆油是常被用作為生產PVC的塑化劑，有研究表明其通過轉移也可進入食品[34]。紙質材料，常作脫水食品的包裝材料。有毒物質的轉移會發(fā)生在紙質內部物質或者油墨標簽與食物的接觸。人們已經注意到紙是一個高度可循環(huán)的包裝材料，而使用可循環(huán)材料可能造成食品污染，比如來自打印油或者黏合劑的礦物油或者可塑劑[35-36]。

典型的聚合物包裝材料有聚乙烯（PE）、高密度聚乙烯（HDPE）、聚對苯二甲酸亞甲基酯（PET）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）和聚碳酸酯（PC）。為了提高包裝質量，生產商會摻加一些其它材料，通過添加UV過濾材料、抗氧化劑、可塑劑或者著色劑可以改善包裝材料屬性，而這些添加劑也會轉移到食品中[37]。復合材料會包含不同的聚合物、黏合劑、油墨或者油漆。由于有毒物質的揮發(fā)擴散，即使沒有直接接觸食品，食品也會被污染。有學者對丙烯酸塑料、熱熔塑料、橡膠和聚亞安酯粘合劑等材料進行的有毒物質轉運研究證實了這一點。包裝材料的油墨轉運也是被廣泛研究的內容，尤其是感光材料比如UV，常用油墨的苯甲酮（BP）和2-異丙基硫雜蒽（ITX）等油墨成分轉運的情況[38]。由于化學添加劑的錯誤使用造成塑料在循環(huán)利用過程中產生有毒化學物質污染常有發(fā)生[39]。因此，歐洲EFSA組織發(fā)起了接觸食品可循環(huán)利用塑料的嚴格評估程序。

除了食品包裝材料的添加劑，還有一些非有意添加物（NIAS）也可能造成食品污染[40]，這類物質來源很廣，主要來自包裝材料因高溫高輻射能發(fā)生的分解過程及聚合物添加劑的分解過程[41]。另一類非有意添加物的來源是未成形的化合物，比如當聚亞安酯聚合劑生產過程中與食物中的水反應會產生初級芳香胺（懷疑有致癌作用），進而造成食品污染[42]。非惡意添加的物質還有可能來自于純度不高的原材料[43]。由于食品中非有意添加物的種類多樣和其危害性，對其定義就顯得非常重要。因為非有意添加物在食物中的含量及其微小，給非惡意添加物質下定義是一大難點。檢測各種非有意添加物質，最有效的方法是氣相色譜質譜法（GC-MS）。已有的大廣譜實驗室，如Wiley和NIST已經能夠檢測和定義復雜的非有意添加物。一些固相微提取技術等預濃縮步驟也被用來提高方法的靈敏度。同時還需要液相色譜搭配高分辨率的Q-TOF、IT-TOF質譜，這些儀器能夠獲得被檢物質的精確分子量[44]，通過綜合運用軟件和化學數據庫，我們就能研究和定義這類化合物。

1.6 食品儲存的污染

食品儲存條件是保障食品品質和安全的關鍵。適宜的貯存條件（尤其是溫度和濕度），會延長食品保質期。在貯存期內包裝材料會受到高溫潮濕環(huán)境的影響，包裝材料內外的物質會通過轉移和吸附進入食品。用于長期儲存的包裝材料應該具有很好的密封性，這些密封材料的性質決定了包裝內部的氧氣、二氧化碳甚至是水汽的情況，將會促使食品發(fā)生化學反應，從而影響口感和品質[45]。溫度和濕度是影響這種化學反應重要的外界條件。為了降低這種現(xiàn)象的發(fā)生，我們要設法降低儲存條件中的濕度，以避免一些包裝材料降解（比如紙的降解和金屬的生銹）。最適宜的溫度范圍一般在4～21 ℃之間，避免陽光直射[46-47]。陽光直射會引起食品和包裝材料的加速腐爛。食品儲存中異味的吸附也是一個常見問題，含脂肪偏多的食品容易出現(xiàn)氣味的變化。此外，食品污染也取決于食品種類，罐頭食品保質期長，但是其色澤、風味和營養(yǎng)物質均不理想。肉蛋奶和魚一般需要冷凍保存，因為在低溫條件下會降低食物的理化反應[48]。

2 結語

重點闡述了污染物在食品生產過程中產生的幾個關鍵階段，對保障食品安全和消費者健康有一定的借鑒意義。有些污染物已經存在于食品的原材料中，但在原材料的運輸、原材料的清洗、食品加熱等過程中均會帶來新的污染物。食品的包裝過程也是污染物的一個重要來源，因為包裝材料的成分可能轉移至食品。因此，為了保障食品安全，在食品生產的各個階段均有必要對食品進行化學分析檢驗。