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1、食品中丙烯酰胺的产生及控制途径摘要:食品在加工过程中，特别是富含天门冬氨酸和还原糖的物质在高温(120以上)加工过程中会产生丙烯酰胺。试验表明，丙烯酰胺对动物有致癌性、神经毒性、生殖发育毒性的作用，但还没有足够的证据表明，食品加工过程中产生的丙烯酰胺对人体有致癌性。然而丙烯酰胺作为食品加工过程中产生的不受欢迎的物质，仍应尽量减少摄入。丙烯酰胺主要存在于油炸、高温烘焙的食品中，本文主要阐述子丙烯酰胺在食品加工过程中的形成及其危害，同时找出一些控制措施。关键词:食品;丙烯酰胺;形成;控制措施丙烯酰胺，其英文名为 Acrylamid，是一种白色晶体物质，分子量为70.08，熔点850C，室温下稳定，
2、易溶于水、甲醇、乙醇、二甲醚、丙酮、氯仿等溶剂。很容易经消化道、皮肤、肌肉或其他途径吸收，并能通过胎盘屏障，是一种公认的神经毒素和准致癌物，已被WHO国际癌症研究中心(IRAC)列为可能致癌物质(A类)。动物实验和体外细胞实验都证明丙烯酰胺可导致遗传物质的改变和癌症的发生。自从2002年4月瑞典国家食品管理局( National Food Administration,NFA)和斯德哥尔摩大学的科学家宣布，油炸、高温烘烤的淀粉类食品中丙烯酰胺的含量比世界卫生组织(WHO)规定的饮水中丙烯酰胺含量(成人每日从饮水中摄入的丙烯酰胺10-3)高出500倍以上后，食品中丙烯酰胺的形成引起子人们的广泛关
3、注。我国卫生部于2005年4月也发布公告，警惕食品中的丙烯酰胺。本文对丙烯酰胺的形成、危害以及控制食品中丙烯酰胺的措施进行子综述，为读者进一步子解丙烯酰胺提供参考。1丙烯酰胺的危害1.1危害机理 丙烯酰胺是一种中等毒性的亲神经毒物，可通过未破损的皮肤、粘膜、肺和消化道吸收入人体，分布于体液中。丙烯酰胺的神经毒性已经为许多学者所公认，但丙烯酰胺导致周围神经和中枢神经系统损伤的机制还不十分清楚。贺锡雯等人利用神经行为、生理、病理、生化和代谢方法，研究子丙烯酰胺及其代谢物环氧丙酰胺对中枢及外周神经系统的损害在中毒不同阶段中的变化规律及剂量一反应关系，表明丙烯酰胺是蓄积性神经毒素，可引起中枢和周围神经
4、系统的远端轴突变;丙烯酰胺影响神经系统的糖代谢，其神经毒性可归因于影响能量代谢和细胞内Ca2+的稳态。孙凤祥等人的研究表明，丙烯酰胺急性中毒后，可使神经细胞产生炎性水肿，最终导致细胞死亡，产生不可恢复的神经系统损坏，接触一定量的丙烯酰胺可有全身性损伤作用。1.2危害结果 世界卫生组织(WHO)指出，丙烯酰胺对神经系统有明显的伤害作用。现场劳动卫生学研究和体格检查发现，长期职业接触丙烯酰胺的工人主要表现为四肢麻木、乏力、手足多汗、头痛头晕、远端触觉减退等，累及小脑时还会出现步履瞒姗,肢震颤觉、深反射减退等.职业接触人群的流行病学观察表明，长期低剂量接触丙烯酰胺会出现嗜睡、情绪和记忆改变、幻觉和震
5、颤等症状，伴随末梢神经病。2食品加工过程丙烯酰胺的形成途径 根据已有研究结果，认为丙烯酰胺的形成途径有以下儿种:(1)氨基酸和还原糖通过美拉德反应产生丙烯酰胺 根据已有研究结果，认为食品加工过程中丙烯酰胺的形成与食物的非酶促褐变一美拉德反应有关。Mottram等提出子以下反应机制: 氨基酸+还原糖二羰基化合物; 二羰基化合物+氨基酸丙烯醛; 丙烯醛+O2丙烯酸; 丙烯酸+NH3/氨基酸丙烯酰胺 这一反应机理是丙烯酰生成的主要途径，丙烯醛或丙烯酸是丙烯酰胺生成的直接反应物，反应过程中的NH3主要来白于含氮化合物的高温分解。其中可以发生此反应的氨基酸包括天冬氨酸、蛋氨酸、谷氨酸、丙氨酸、半胱氨酸等
6、。游离天冬酰胺的量和最终可能生成的丙烯酰胺的量关系密切。研究显示，在还原糖与天冬酰胺以外的氨基酸加热的情况下，仅有极微量丙烯酰胺生成。因此可以证明，油炸土豆会产生大量的此类有害物质是土豆中富含天冬氨酸的缘故。同时，Stadler和Varoujan还发现，如果用水合天冬酰胺酸代替天冬酰胺酸或者是往天冬酰胺酸/还原糖无水反应体系加入少量的水，则丙烯酰胺的量会显著提高，是无水反应体系生成量的三倍多。(2)油脂类物质反应生成丙烯酰胺 Friedman 提出，油脂在高温加热过程中分解生成甘油三酸酷和丙三醇，目一油三酸酷的进一步氧化或丙三醇的进一步脱水均可产生小分子物质丙烯醛，而丙烯醛经由直接氧化反应生成
7、丙烯酸，丙烯酸再与氨水作用，最终生成丙烯酰胺。(3)食物中含氮化合物白身的反应 丙烯酰胺可通过食物中含氮化合物白身的反应，如水解、分子重排等作用形成，而不经过丙烯醛过程。一些小分子的有机酸如苹果酸、乳酸、柠檬酸等经过脱水等作用可形成丙烯酰胺。(4)在脂肪、蛋白质、碳水化合物的高温分解反应中，会产生大量的小分子醛(如乙醛、甲醛等)，它们在适当的条件，重新化合生成丙烯醛，进而生成丙烯酰胺。(5)直接由氨基酸形成 氨基酸分子的重排也是美拉德反应的常见过程。天门冬酰胺脱掉一个二氧化碳分子和一个氨分子就可以转化为丙烯酰胺。3 控制食品中丙烯酰胺的方法3.1 减少食品中丙烯酰胺的产生(1) 减少或消除形成
8、丙烯酰胺的前体物质控制原料中游离氨基酸和还原糖含量。美拉德反应是食品中丙烯酰胺产生的重要途径,控制原料中游离氨基酸(尤其是天冬酰胺) 和还原糖的含量对减少食品中丙烯酰胺含量显得尤为重要,且其对食物的色泽和风味的影响较小。天门冬酰胺和还原糖的含量因作物的种类、种植及储藏条件不同而不同:谷类食品中的决定因素是天冬酰胺,而马铃薯中还原糖对丙烯酰胺形成的影响更大,玉米中天冬酰胺含量少,控制玉米中天冬酰胺的含量比控制还原糖的效果更好。Kuilman 等对食物中添加天冬酰胺酶安全性进行子探讨,实验动物病理和毒理学测试显示,冬酰胺酶是减少食物中丙烯酰胺的安全方式。对于面制品,加工前采用酵母发酵也是降低丙烯酰
9、胺产生的有效途径之一,热水浸泡可显著降低土豆中的天冬酰胺和还原性糖含量,而且相比浸泡时间,浸泡温度对减少食品中还原糖含量、降低丙烯酰胺最终生成量的影响更大。(2) 改变加工条件和加工方式温度是影响丙烯酰胺产生的最主要因素之一。加工过程中,在一定温度范围内,随着加热温度的升高,产品中丙烯酰胺含量急剧上升,超过一定值则反而生成减少,适当降低油炸温度可减少食品中丙烯酰胺的产生。加热时间是影响丙烯酰胺产生的另一个主要因素,随着高温处理持续时间的延长,丙烯酰胺的生成增加,在保证食品做熟的前提下,适当减少加热时间可减少丙烯酰胺最终生成量。控制食品含水量。水在美拉德反应中既是反应物,又充当着反应物的溶剂及其
10、迁移载体,过于干燥和过于潮湿均不利于反应的进行。含水量较低,则不利于反应物和产物的流动,也会缩短油炸至熟的时间,减少薯片中丙烯酰胺的含量。含水量较高,则会妨碍热量在食物中的传导和渗透,较高水分含量可明显降低丙烯酰胺最终生成量。因此,干燥和浸泡处理有助于降低食品中丙烯酰胺含量。调整合适pH值。如果降低马铃薯的pH值,则可减少丙烯酰胺的含量,目前大都使用柠檬酸,也可采用富马酸、苹果酸、琥珀酸、乳酸等。控制薯片厚度,在短时间的烹制中,食品中丙烯酰胺含量还与食物样本的形态有关。例如薯条中丙烯酰胺的含量就低于薯片。薄薯片能在较短的时间内迅速失水干燥,具有较大的受热面积,从而会生成更多的丙烯酰胺。选择合适
11、添加剂,当添加碳酸氢铵时,丙烯酰胺生成量增加数十倍,用碳酸氢钠代替碳酸氢铵作膨松剂可减少70 % 。避免微波加热,Yuan 等比较子微波与传统加热方法,发现采用微波加热产生的丙烯酰胺明显增加,可能是微波有更强的热渗透作用,升高食物内部温度,而且在一定范围内,微波能量越高,丙烯酰胺生成越多 。3. 2 减少或消除食品中已生成的丙烯酰胺欧仕益等研究探讨子添加剂阿魏酸、H2O2 、阿魏酸+H2O2 、儿茶素、NaHCO3 和NaHSO3 在不同温度下对丙烯酰胺的脱除作用。结果表明,在160下短时间加热,以阿魏酸和H2O2 联合处理效果最好,其机理是自由基反应;在100和121加热,仅阿魏酸和H2O2
12、 联合处理效果明显;增加阿魏酸的浓度至10mmol/L ,可使反应体系中丙烯酰胺浓度下降94%以上。通过对食品进行真空、真空-光辐射、真空-臭氧等处理的研究表明,在真空条件下加热食品可使生成的丙烯酰胺挥发,从而降低食品中丙烯酰胺含量;光辐射,如红外线、可见光、紫外线、X 射线、射线等可使丙烯酰胺发生聚合反应,从而减少其在食品中的含量;臭氧可使丙烯酰胺发生分解反应,生成小分子物质,也可减少其在食品中的含量。添加半胱氨酸、同型半胱氨酸、谷胱甘肽等含巯基物质,与丙烯酰胺反应,有清除丙烯酰胺的作用,欧仕益等用0.3% 的半胱氨酸在油炸前浸泡土豆片,发现油炸薯片中几乎检测不到丙烯酰胺。综上所述,现阶段对于丙烯酰胺的研究非常多,也非常深入。但下列问题,如我国人群丙烯酰胺暴露评估,丙烯酰胺对人体危害及作用机制,丙烯酰胺生成的其他途径,其他降低丙烯酰胺安全有效、工艺简单、成本低廉的方法等尚需继续研究。为减少丙烯酰胺对健康的危害,应加强膳食中丙烯酰胺的监测与控制。在日常生活中,应尽量减少丙烯酰胺的摄入量。平衡膳食,少吃煎炸和烘烤食品,多吃新鲜蔬菜和水果。保证食物做熟的前提下,降低烹调的温度和适当缩短烹调时间,以减少食品中丙烯酰胺含量。
