丙烯醯胺

丙烯醯胺

丙烯醯胺是生產聚丙烯醯胺的原料。聚丙烯醯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醯胺。丙烯醯胺可見於吸菸、經高溫加工處理的澱粉食品及飲用水中。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導,在一些油炸和燒烤的澱粉類食品中檢出丙烯醯胺,而且含量超過飲水中允許最大限量的500多倍。之後多國家也相繼報導了類似結果。

基本信息

性質

丙烯醯胺的分子結構示意圖丙烯醯胺的分子結構示意圖

丙烯醯胺是一種不飽和醯胺,能溶於水、乙醇乙醚丙酮氯仿,不溶於庚烷,在酸鹼環境中可水解成丙烯酸

丙烯醯胺在室溫下很穩定,但當處於熔點或以上溫度、在氧化條件下以及在紫外線的作用下很容易發生聚合反應,生成聚丙烯醯胺。當加熱使其溶解時,丙烯醯胺釋放出強烈的腐蝕性氣體和的氧化物類化合物。但熔融時則驟然聚合。易燃,受高熱分解放出腐蝕性氣體。毒性很大,LD50 126mg/kg。對中樞神經系統有危害,且可能致癌,對眼睛和皮膚亦有強烈的刺激作用。

丙烯醯胺是一種用來製造聚丙烯醯胺的工業化學物。近年研究發現,經高溫處理或烹煮後,食物內的游離天門冬醯胺與還原糖產生反應,形成丙烯醯胺。這種化學物是基因致癌物質,被認為對實驗動物可產生神經系統毒性作用,並且會影響生殖和發育。然而,流行病學研究未能提供一致的證據,證明人體從膳食中攝入丙烯醯胺的水準與癌症發病率相關。

研究歷史

19世紀末,科學家用丙烯醯氯首次合成了丙烯醯胺。

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催化丙烯腈,水合制丙烯醯胺的工業裝置,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。

20世紀80年代,日本日東化學工業公司實現了用生物催化劑丙烯腈制丙烯醯胺的工業生產。

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導,在一些油炸和燒烤的澱粉類食品,如炸薯條、炸土豆片、穀物、麵包等中檢出丙烯醯胺;之後挪威、英國、瑞士和美國等國家也相繼報導了類似結果。由於丙烯醯胺具有潛在的神經毒性、遺傳毒性和致癌性,因此食品中丙烯醯胺的污染引起了國際社會和各國政府的高度關注。

2002年6月25日,世界衛生組織聯合國糧農組織(FAO)聯合緊急召開了食品中丙烯醯胺污染專家諮詢會議,對食品中丙烯醯胺的食用安全性進行了探討。

2005年2月,聯合國糧農組織(FAO)和世界衛生組織(WHO)聯合食品添加劑專家委員會(JECFA)第64次會議根據相關資料,對食品中的丙烯醯胺進行了系統的危險性評估。

製備方法

硫酸水合法

丙烯腈和水在硫酸存在條件下水解成丙烯醯胺的硫酸鹽,然後用液氨中和生成丙烯醯胺和硫酸銨

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=CHCN+H2O─→CH2=CHCONH2反應後濾去催化劑,回收未反應的丙烯腈,丙烯醯胺水溶液經濃縮、冷卻得丙烯醯胺結晶。

該法工藝流程簡單,丙烯醯胺的選擇性和收率可達98%以上。

生化法

生化法製取丙烯醯胺。將丙烯腈、原料水和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醯胺產品。

該方法的特點是:在常溫常壓下反應,設備簡單,操作安全;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%,丙烯醯胺選擇性為99.98%,反應器出口丙烯醯胺質量分數接近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。

用途

丙烯醯胺主要用來製取能溶於水的聚合物,而這種聚丙烯醯胺可作為添加劑用以提高石油的回收率;用作絮凝劑、增厚劑和造紙助劑。

少量丙烯醯胺被用來將親水中心引入親油的聚合物中以改善粘度,提高軟化點和提高樹脂的抗溶劑性,並且可以為染料的受色性引入一個中心。

丙烯醯胺還常常被用作感光聚合物的一個組分。

此外丙烯醯胺還可以用在生產醫藥、染料、塗料的中間體。

危害

丙烯醯胺屬中等毒類,對眼睛和皮膚有一定的刺激作用,可通過皮膚黏膜、呼吸道和消化道等多種途徑被人體吸收,其中經消化道吸收最快,在體內各組織廣泛分布,包括母乳。丙烯醯胺一旦進入人體,將迅速被消化器官吸收,幾小時後有一半左右通過尿液排出體外,而剩餘的則在體內蓄積,主要影響神經系統,但急性中毒十分罕見。

密切大量接觸可出現亞急性中毒,表現為嗜睡、小腦功能障礙以及感覺運動型多發性周圍神經病。長期低濃度接觸可引起慢性中毒,出現頭痛、頭暈、疲勞、嗜睡、手指刺痛、麻木感,還可伴有兩手掌發紅、脫屑,手掌、足心多汗,進一步發展可出現四肢無力、肌肉疼痛以及小腦功能障礙等。

早在1994年,國際癌症研究機構就將丙烯醯胺列為人類可能致癌源。動物實驗證明,丙烯醯胺具有致突變作用,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,可致大鼠多種器官腫瘤,如乳腺、甲狀腺、睪丸、腎上腺腫瘤等。

控制與預防

薯條中含有丙烯醯胺
薯條中含有丙烯醯胺

1、職業性接觸者要通過改革工藝、採取工程技術措施等手段,降低工作場所空氣中丙烯醯胺的濃度;同時通過加強個人防護,如戴口罩、手套,穿防護服和鞋等,以防止或減少丙烯醯胺進入體內。

2、日常生活中儘量避免過度烹飪食品,如溫度過高或加熱時間太長。提倡平衡膳食,減少油炸和高脂肪食品的攝入,多吃水果和蔬菜,不要吸菸。

3、由於煎炸食品是中國居民常吃的食物,國家應加強膳食中丙烯醯胺的監測與控制,開展中國人群丙烯醯胺的暴露評估,並研究探索減少加工食品中丙烯醯胺含量的方法。

致癌說

油炸食物會致癌

2012年8月,美國《國家癌症研究雜誌》報導,炸薯條等油炸澱粉類食物會產生一種稱為丙烯醯胺的成分,可能會致癌。瑞典科學家也證實,炸薯條、炸洋芋片等高溫油炸或烘烤的澱粉類食物,含有大量丙烯醯胺,會增加多種癌症發病的風險。

根據目前各國提供的數據,富含丙烯醯胺的食品主要有炸薯條、炸薯片、爆玉米花、咖啡、餅乾、麵包、蛋糕、炸雞等等。另外,世界衛生組織對17個國家的調查發現,人體攝入的丙烯醯胺主要來源的食品為炸薯條16%~30%,炸薯片6%~46%,咖啡13%~39%,餅乾10%~20%,麵包10%~30%,其餘均小於10%。

熱鍋滾油炒蔬菜會致癌

高溫炒蔬菜致癌高溫炒蔬菜致癌

2013年8月,香港食物安全中心發布的一份研究報告稱,在對肉類、蔬菜、豆類及麥製品等共133種食物進行檢測後發現,樣本中47%的食物含有可能令人致癌的丙烯醯胺,其中讓人大跌眼鏡的是蔬菜及其製品的丙烯醯胺含量排第二位,僅次於零食類食品。該中心又對22種蔬菜樣本進行測試,發現炒菜時間越長、溫度越高,蔬菜釋放出的丙烯醯胺就越多,加入食用油炒和乾炒的檢測結果無異。

在送檢的蔬菜中,西葫蘆高溫加熱後釋放出的丙烯醯胺最多,其次為大蒜、洋蔥,緊隨其後的是通菜、燈籠椒、茄子、芥藍、絲瓜、西芹、芥菜,而生菜、菠菜、莧菜在炒制後釋放出的丙烯醯胺較少。

儲運特性

儲存注意事項

儲存於陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。包裝要求密封,不可與空氣接觸。應與氧化劑、酸類、鹼類、食用化學品分開存放,切忌混儲。不宜大量儲存或久存。配備相應品種和數量的消防器材。儲區應備有合適的材料收容泄漏物。

運輸注意事項

鐵路運輸時應嚴格按照鐵道部《危險貨物運輸規則》中的危險貨物配裝表進行配裝。運輸前應先檢查包裝容器是否完整、密封,運輸過程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞。嚴禁與酸類、氧化劑、食品及食品添加劑混運。運輸途中應防曝曬、雨淋,防高溫。

羧酸及其衍生物

羧酸及其衍生物是有機化學的一大類,也是化學界重要研究之一。羧酸及其衍生物在化工行業套用特別廣泛。

飲用水地表水源地的特定監測項目

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