一、多環芳烴化合物
多環芳烴（polycyclic aromatic hydrocarbons，PAH）是指兩個以上苯環連在一起的一類有機化合物，來源於有機物熱解或不完全燃燒，是重要的環境和食品汙染物，也是最早被發現和研究的致癌類化合物之一。迄今為止已發現的致癌性PAHs及其衍生物達400多種，由於苯並［а］芘{benzo［а］pyrene，B［а］P}致癌性強、分布廣、性質穩定，且與其他PAHs有一定的相關性，故常被作為PAHs的典型代表。
（一）苯並［а］芘的結構及理化性質
苯並［а］芘是由5個苯環構成的多環芳烴，分子式為C20H12，相對分子質量為252。
苯並［а］芘純品為淡黃色結晶，具有高熔點、高沸點、水溶性低、脂溶性高的特點。苯並［а］芘性質較穩定，但陽光及熒光可使之發生光氧化反應，氧也可使其氧化，與NO或NO2作用則可發生硝基化。
（二）食品中苯並［а］芘的來源
1.環境汙染
工業生產產生的“三廢”，如生產炭黑、煉油、煉焦、合成橡膠、燒瀝青等行業的廢水、廢氣和廢渣中含有大量苯並［а］芘；工業鍋爐和家用爐灶燃煤產生的煙氣也可造成空氣中的苯並［а］芘汙染；另外，汽車尾氣、垃圾焚燒、森林大火、烹調食品、香煙煙霧等均能導致苯並［а］芘對環境的汙染。
2.食品加工過程
大多數加工食品（如熏製食品、烘烤食品和煎炸食品等）中的苯並［а］芘主要來源於食品加工過程。
（1）煙熏煙熏是傳統的肉製品加工方法，如熏魚、熏紅腸、熏雞及熏火腿等。煙熏食品含水量低，不易腐敗變質且有特殊香味。但苯並［а］芘是熏煙中的一個重要成分，肉製品在熏製過程中因與熏煙直接接觸而會受到汙染。據報道，熏魚中PAHs的含量為9.3～88.6μg/kg，熏肉中可達到2.6～29.8μg/kg。煙熏對肉製品的汙染程度與發煙量、發煙條件和煙熏時的溫度等因素有關。一般認為發煙溫度在400℃以下時，隻形成極微量的苯並［а］芘，發煙溫度在400～1000℃時，苯並［а］芘的生成量隨溫度的上升幾乎成直線增加。
（2）燒烤燒烤時產品與燃燒產物直接接觸，除煙塵中的苯並［а］芘外，由於燒烤時溫度較高，食品中的有機物質受熱分解，再經環化、聚合而形成苯並［а］芘，使產品中的苯並［а］芘含量增加。燒烤常用的燃料有木柴、炭、煤和電熱等。研究表明，燃料產生的煙氣越多，產品中苯並［а］芘的殘留就越多，電烤的產品中殘留最少。脂肪在高溫條件下熱解可生成苯並［а］芘，因此產品中的脂肪含量也是影響苯並［а］芘殘留的一個重要因素。Doremire發現炭火燒烤牛肉中的脂肪含量由15%增加到40%時，產品中苯並［а］芘的殘留量由16μg/kg增加到了121μg/kg。燒烤對產品的汙染程度還與燒烤溫度、時間以及肉塊與火源的距離等有關。高溫處理的樣品汙染程度大於低溫處理的樣品；燒烤時間過長，特別是產品被烤焦或炭化時，苯並［а］芘的含量會顯著增加；用明火燒烤時，在相同的烤製時間內產品距離火源越近，其苯並［а］芘的殘留量越大。
（3）其他加工環節的汙染有些設備管道和包裝材料中含有苯並［а］芘。如在采用橡膠管道輸送原料或產品時，橡膠的填充料炭黑和加工橡膠時用的重油中均含有苯並［а］芘，當液體食品如醬油、醋、酒、飲料等經過這些管道輸送時，苯並［а］芘有可能轉移到食品中，尤其是將橡膠管長期浸泡在食品中，其危害性更大；包裝糖果、棒冰、麵包等要用蠟紙，所使用的液態石蠟中苯並［а］芘的含量較高；食品加工機械用的潤滑油中苯並［а］芘含量高，若密封不好，潤滑油滴入後也會使食品受到汙染；用融化的瀝青去禽畜毛或將糧食晾曬在柏油路上，也會造成苯並［а］芘的汙染。
3.飼料汙染
當動物飼料中含有苯並［а］芘時，用其飼喂後可在動物體內蓄積，因而在肉品、乳品及禽蛋中可能含有苯並［а］芘。
4.生物合成
植物和微生物可合成微量多環芳烴。
由於食品種類、生產加工、烹調方法的差異以及距離汙染源的遠近等因素的不同，食品中苯並［а］芘的含量相差很大，其中含量較多者主要是烘烤和熏製食品。
（三）苯並［а］芘的危害
1.致癌性
動物實驗證明，苯並［а］芘對多種動物的局部或全身都有肯定的致癌性。許多國家相繼用9種動物進行實驗，采用多種給藥途徑，均得到了誘發癌症的陽性報告。
苯並［а］芘屬於前致癌物，在體內主要通過動物混合功能氧化酶係中的芳烴羥化酶（aryl hydrocarbon hydroxylase，AHH）的作用，代謝活化為多環芳烴環氧化物。此類環氧化物能與DNA、RNA和蛋白質等生物大分子結合而誘發腫瘤。
2.致突變性
苯並［а］芘常用作短期致突變實驗的陽性對照物，但由於它是間接致突變物，需要S9的代謝活化。它在Ames試驗及其他細菌突變試驗、噬菌體誘發果蠅突變、DNA修複、姊妹染色單體交換、染色體畸變、哺乳類培養細胞基因突變以及哺乳類動物精子畸變等實驗中皆呈陽性反應。此外，在人體組織培養試驗中也發現苯並［а］芘有組織和細胞毒性作用，可導致上皮分化不良、細胞損傷、柱狀上皮細胞變形等。
3.致畸性和生殖毒性
苯並［а］芘具有致畸性和生殖毒性。在小鼠和兔中，苯並［а］芘能通過血—胎盤屏障發揮致癌活性，造成子代肺腺瘤和皮膚乳頭狀瘤，還觀察到有降低生殖能力和對卵母細胞有破壞作用。
此外，苯並［а］芘還可損害中樞神經和血液係統，破壞淋巴細胞，影響肝髒功能和DNA修複能力等。
4.對人類健康的影響
人群流行病學研究表明，苯並［а］芘通過皮膚、呼吸道和消化道等均可被人體吸收，有誘發皮膚癌、肺癌、直腸癌、胃癌、膀胱癌等作用。據報道，長期食用熏製食品與某些癌症發病有一定關係，如海邊居民因長期食用大量鹹魚和熏魚，其胃腸道及呼吸道的癌症發病率較內陸居民高3倍；冰島的胃癌發生率居世界第3位，分析認為與當地居民喜食自己熏製的食品（如熏羊肉）有關；我國雲南省宣威縣由於室內燃煤，空氣中苯並［а］芘汙染嚴重，成為肺癌高發區；許多山區居民經常攏火取暖，室內終日煙霧彌漫，造成了較高的鼻咽癌發生率。
此外，有研究顯示，苯並［а］芘對人體的內分泌係統也有一定的幹擾作用，對人類的生存和繁衍構成嚴重的威脅。
（四）防止苯並［а］芘危害的措施
（1）加強環境治理，減少環境苯並［а］芘的汙染從而減少其對食品的汙染。
（2）改進食品生產、加工和烹調方法。
①改進食品的熏製和烤製技術如改進燃燒過程或選用優質燃料；控製生煙溫度；采用熏煙過濾技術或采用改良的食品煙熏劑（煙熏液）；采用無煙燜爐、電爐或遠紅外線烤爐，避免食品直接接觸炭火熏煙；避免高溫長時間烹調等。
②嚴格控製加工容器、管道、設備、機械運輸材料和包裝材料的衛生，減少食品的汙染。
（3）去毒對已汙染的食品可以通過適當的去毒措施降低苯並［а］芘的含量。如糧穀類可采用碾磨加工，在去除麩皮的同時，使苯並［а］芘含量降低；汙染的植物油用活性炭吸附法可去除一部分苯並［а］芘；煙熏食品揩去表麵的煙油、烤焦的食品刮去表麵的烤焦部分、用日光或紫外線照射食品等均能降低其苯並［а］芘含量。
（4）製定食品中允許含量標準目前許多國家的科研機構都在探討食物中多環芳烴和苯並［а］芘的限量標準及人體允許攝入量問題，一般認為對機體無害的水中苯並［а］芘水平為0.03μg/L。GB2762—2005《食品中汙染物限量》規定，食品中苯並［а］芘的限量指標為：熏烤肉5μg/kg，植物油10μg/kg，糧食5μg/kg。
二、雜環胺類化合物
20世紀70年代末，人們發現從烤魚或烤牛肉炭化表層中提取的化合物具有致突變性，而且其致突變活性比苯並芘強烈。隨後在魚和肉製品以及其他含氨基酸和蛋白質的食品中也發現了類似的致突變物質。此後經近20多年的研究證明，這類致突變物主要是複雜的雜環胺類化合物，並且其中大多數也被證明可誘發實驗動物多種組織腫瘤。因此，它對食品的汙染及其對人類健康的危害，已經備受關注。
（一）食品中雜環胺的種類和理化性質
到目前為止，已從烹調的食品中分離鑒定了近20種雜環胺。按化學結構不同，雜環胺（Heterocyclic amines）類化合物可以分為兩類，即氨基咪唑氮雜芳烴類（Amino-imidazoaza-arenes，AIAs）和氨基哢啉類雜環胺（Amino-carbolines）。
AIAs含有2-氨基咪唑基團，主要包括喹啉類（IQ）、喹喔啉類（IQx）和吡啶類。最近幾年又發現了苯並嗪類，陸續鑒定出的新的化合物大多數為這類化合物。AIAs結構中的氨基能耐受2mmol/L的亞硝酸鈉的重氮化處理，與最早發現的AIAs類化合物IQ性質類似，因此又被稱為IQ型雜環胺。
氨基哢啉類主要包括α-哢啉、γ-哢啉和δ-哢啉，其吡啶環上的氨基不能耐受2mmol/L的亞硝酸鈉的重氮化處理，易被脫去而喪失活性，因此，又被稱為非IQ型雜環胺。
（二）食品中雜環胺的生成及影響因素
食品中的雜環胺類化合物主要產生於高溫烹調加工過程（如燒烤和油炸），尤其是蛋白質含量豐富的魚、肉類食品在高溫烹調過程中更易產生。因此，高溫烹調的魚和肉類食品是膳食雜環胺的主要來源。
食品中雜環胺的生成與食物成分和烹調方式密切相關。
1.食物成分
（1）蛋白質實驗表明，經過相同的處理，從蛋白質含量豐富的食物中提取的基本組分（包括雜環胺樣本的組分）的致突變水平比從碳水化合物含量豐富的食物中提取的要高，且氨基酸的組成決定著所形成的雜環胺的種類。同時，富含蛋白質的食物種類不同，產生的致突變性也有差別。由於肌酸或肌酐是AIAs的一個基本前體物質，可作為α-氨基-3-甲基咪唑部分的主要來源，故含有肌肉組織的食品如魚和肉類可檢測到較強的致突變性，而在用蔬菜產品製成的食品和以水解植物蛋白為主要成分的食品中卻檢測不到雜環胺。
（2）碳水化合物對碳水化合物含量豐富的食品進行的研究也得出了不同的結論。Taylor認為這種食物不存在致突變作用；而Spingarn卻在煎烤的馬鈴薯和麩質中檢測到了致突變性。但是還沒有很清楚地識別出致突變物。雖然有學者認為致突變物可能是雜環胺，但是其結構卻與從肉類中分離的18種致突變物的雜環胺明顯不同。
另外，也有人認為，美拉德（Maillard）反應可能在雜環胺形成過程中起重要作用，但也有實驗證明在沒有糖存在時也可以形成雜環胺，提示這可能是催化作用。
（3）脂類脂類對於雜環胺的生成可能起著很重要的作用。Spingarn認為食物中適度的脂含量會導致最大的致突變物的生成，可能是因為食物中的油脂有利於熱的傳導。但是，一旦大於這個值，則可以減少致突變物的生成。研究人員發現，高脂肪的肉類比低脂肪的肉類加熱後產生的雜環胺要少，如漢堡包中的肉餅，含油脂5%時煎後其雜環胺的含量差不多是含油脂15%時的5倍。