丙烯酰胺
丙烯酰胺，是一種白色晶體化學物質，是生產聚丙烯酰胺的原料。聚丙烯酰胺主要用於水的淨化處理、紙漿的加工及管道的內塗層等。澱粉類食品在高溫(>120℃)烹調下容易產生丙烯酰胺。 [1]
| 丙烯酰胺 | |
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研究表明，人體可通過消化道、呼吸道、皮膚黏膜等多種途徑接觸丙烯酰胺，飲水是其中的一條重要接觸途徑。2002年4月瑞典國家食品管理局和斯德哥爾摩大學研究人員率先報道，在一些油炸和燒烤的澱粉類食品，如炸薯條、炸土豆片等中檢出丙烯酰胺，而且含量超過飲水中允許最大限量的500多倍。之後挪威、英國、瑞士和美國等國家也相繼報道了類似結果。
根據香港消費者委員會的研究，含碳水化合物的食物在經油炸之後，都會產生丙烯酰胺。研究已知丙烯酰胺可致癌。但世界衛生組織表示，由於難以統計丙烯酰胺要到哪一個濃度才會致癌。
目錄
用途
用於相對分子質量的測定 [2]
用於油田注水井調整吸水剖面，將本品與引發劑等混合注入注水井高滲透層帶，聚合成高粘度的聚合物。
合成
19世紀末，從丙烯酰氯與氨首次合成了丙烯酰胺。1954年，美國氰氨公司採用丙烯腈硫酸水解工藝進行工業生產。1972年，日本三井東壓化學公司首先建立了骨架銅(見金屬催化劑)催化丙烯腈水合制丙烯酰胺的工業裝置，此後各國相繼開發了不同類型的催化劑，採用此項工藝進行工業生產。80年代，日本日東化學工業公司實現了用生物催化劑由丙烯腈制丙烯酰胺的工業生產。
硫酸水合法
丙烯腈和水在硫酸存在下水解成丙烯酰胺的硫酸鹽，然後用液氨中和生成丙烯酰胺和硫酸銨:
CH2=CHCN+H2O+H2SO4
─→CH2=CHCONH2·H2SO4
CH2=CHCONH2·H2SO4+2NH3
─→CH2=CHCONH2+(NH4)2SO4
此法的缺點是副產大量價值低廉、肥效不高的硫酸銨，又存在嚴重的硫酸腐蝕和污染等問題。
催化水合法 丙烯腈與水在銅系催化劑的作用下，於70~120℃、0.4MPa壓力下進行液相水合反應。
CH2=CH-CN+H2O─→CH2=CHCONH2反應後濾去催化劑，回收未反應的丙烯腈，丙烯酰胺水溶液經濃縮、冷卻得丙烯酰胺結晶。該法工藝流程簡單，丙烯酰胺的選擇性和收率可高達98%以上。
生化法
生物法製取丙烯酰胺。系將丙烯腈、原料水和固定化生物催化劑調配成水合溶液.催化反應後分離出廢催化劑就可得到丙烯酰胺產品 其特點是:在常溫常壓下反應.設備簡單，操作安全;酶的特異性能使選擇性極高.無副反應。採用J-1菌種時.反應溫度為5~15℃，pH為7~8，反應區丙烯腈質量分數為1%~ 2%，丙烯腈轉化率為99.99%，丙烯酰胺選擇性為99.98%.反應器出口丙烯酰胺質量分數接近50%:失活的酶催化劑排出系統外的量小於產品的0.1% :無需離子交換處理，使分離精製操作大為簡化:產品濃度高.無需提濃操作:整個過程操作簡便，利於小規模生產。
生化法技術最早由日本日東化學公司於1985年實現工業化生產。規模為4 000 t/a 1991年已達1.4萬t/a規模。
微生物法丙烯酰胺開創了國內生物法生產大宗化工產品、材料的先河，突破了國內高相對分子質量、超高相對分子質量聚丙烯酰胺的生產技術，並拓寬了其應用領域。從產品純度上看，化學法丙烯酰胺中含有微量銅離子和其他金屬離子.反應活性受到一定的影響 而微生物法丙烯酰胺則不存在這個問題.反應活性非常高.而反應活性決定了用丙烯酰胺做衍生物的反應速度和產率由於產品純度高.因而聚合度高.特別適合於生產"三次採油"用聚丙烯酰胺 另外.從成本上看。僅原料消耗一項。微生物法就具有很大優勢.丙烯腈單耗為0.76 t/t。而化學法為0.82 t/t。特別是萬噸級以上規模，其成本優勢將更加明顯。可以說，微生物法從根本上"打倒" 了化學法從長遠來看.微生物法肯定會取代化學法.這只是時間的問題。
毒性
急性毒性
急性毒性試驗結果表明，大鼠、小鼠、豚鼠和兔的丙烯酰胺經口LD50為150-180 mg/kg，屬中等毒性物質。
生殖發育毒性
大量的動物試驗研究表明丙烯酰胺主要引起神經毒性;此外，為生殖、發育毒性。神經毒性作用主要為周圍神經退行性變化和腦中涉及學習、記憶和其他認知功能部位的退行性變;生殖毒性作用表現為雄性大鼠精子數目和活力下降及形態改變和生育能力下降。大鼠90天餵養試驗，以神經系統形態改變為終點，最大未觀察到有害作用的劑量(NOAEL)為0.2 mg/kg bw/天。大鼠生殖和發育毒性試驗的NOAEL為2 mg/kg bw/天。
遺傳毒性
丙烯酰胺在體內和體外試驗均表現有致突變作用，可引起哺乳動物體細胞和生殖細胞的基因突變和染色體異常，如微核形成、姐妹染色單體交換、多倍體、非整倍體和其他有絲分裂異常等，顯性致死試驗陽性。並證明丙烯酰胺的代謝產物環氧丙酰胺是其主要致突變活性物質。
致癌性
動物試驗研究發現，丙烯酰胺可致大鼠多種器官腫瘤，包括乳腺、甲狀腺、睾丸、腎上腺、中樞神經、口腔、子宮、腦下垂體等。國際癌症研究機構(IARC) 1994年對其致癌性進行了評價，將丙烯酰胺列為2類致癌物(2A)即人類可能致癌物，其主要依據為丙烯酰胺在動物和人體均可代謝轉化為其致癌活性代謝產物環氧丙酰胺。
實際資料
對接觸丙烯酰胺的職業人群和因事故偶然暴露於丙烯酰胺的人群的流行病學調查，均表明丙烯酰胺具有神經毒性作用，但還沒有充足的人群流行病學證據表明通過食物攝入丙烯酰胺與人類某種腫瘤的發生有明顯相關性。
形成
丙烯酰胺主要在高碳水化合物、低蛋白質的植物性食物加熱(120°C 以上)烹調過程中形成。140-180℃為生成的最佳溫度，而在食品加工前檢測不到丙烯酰胺;在加工溫度較低，如用水煮時，丙烯酰胺的水平相當低。水含量也是影響其形成的重要因素，特別是烘烤、油炸食品最後階段水分減少、表面溫度升高後，其丙烯酰胺形成量更高;但咖啡除外，在焙烤後期反而下降。丙烯酰胺的主要前體物為游離天門冬氨酸(土豆和穀類中的代表性氨基酸)與還原糖，二者發生Maillard反應生成丙烯酰胺。食品中形成的丙烯酰胺比較穩定;但咖啡除外，隨着儲存時間延長，丙烯酰胺含量會降低。
含量
既然丙烯酰胺的形成與加工烹調方式、溫度、時間、水分等有關，因此不同食品加工方式和條件不同，其形成丙烯酰胺的量有很大不同，即使不同批次生產出的相同食品，其丙烯酰胺含量也有很大差異。在JECFA 64次會議上，從24個國家獲得的2002-2004年間食品中丙烯酰胺的檢測數據共6,752個，其中67.6%的數據來源於歐洲，21.9%來源於南美，8.9%的數據來源於亞洲，1.6%的數據來源於太平洋。
檢測的數據包含早餐穀物、土豆製品、咖啡及其類似製品、奶類、糖和蜂蜜製品、蔬菜和飲料等主要消費食品，其中含量較高的三類食品是:高溫加工的土豆製品(包括薯片、薯條等)，平均含量為0.477 mg/kg，最高含量為5.312 mg/kg;咖啡及其類似製品，平均含量為0.509 mg/kg，最高含量為7.3 mg/kg;早餐穀物類食品，平均含量為0.313 mg/kg，最高含量為7.834 mg/kg;其它種類食品的丙烯酰胺含量基本在0.1 mg/kg以下，結果見表1。
由中國疾病預防控制中心營養與食品安全研究所提供的資料顯示，在監測的100餘份樣品中，丙烯酰胺含量為:薯類油炸食品，平均含量為0.78 mg/kg，最高含量為3.21 mg/kg;穀物類油炸食品平均含量為0.15 mg/kg，最高含量為0.66 mg/kg;穀物類烘烤食品平均含量為0.13 mg/kg，最高含量為0.59 mg/kg;其它食品，如速溶咖啡為0.36 mg/kg、大麥茶為0.51 mg/kg、玉米茶為0.27 mg/kg。就這些少數樣品的結果來看，我國的食品中的丙烯酰胺含量與其他國家的相近。