烹飪過程中丙烯酰胺產(chǎn)生的機(jī)理及控制方法研究進(jìn)展

隋大鵬

（青島酒店管理職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東 青島 266100）

隨著“環(huán)?！焙汀熬G色”的提出，以及生活質(zhì)量的提升，人們對(duì)安全健康的要求越來越高，其中食品安全是影響健康的一個(gè)重要方面，而食品安全與烹飪制作科學(xué)性有著密切的聯(lián)系［1］。形成科學(xué)營(yíng)養(yǎng)健康化飲食，不僅要求烹飪制作中使用“綠色食品材料”，還要求烹飪加工的科學(xué)性和技巧性。烹飪制作中，油溫控制、烹飪過程控制、色素控制、烘烤控制等，不同的食物要求有不同的掌控標(biāo)準(zhǔn)［2］，若過程稍有閃失，則可能會(huì)混入或產(chǎn)生新的有害物質(zhì)，影響人類身體健康。例如烹飪時(shí)食用油加熱到270℃時(shí)會(huì)產(chǎn)生苯并（a）芘（簡(jiǎn)稱苯并芘），它是強(qiáng)致癌物。苯并芘不僅會(huì)通過消化道進(jìn)人體，也可通過空氣直接進(jìn)人的肺部［3］。因此，烹飪過程中掌握合理的烹飪技巧，控制食品安全是烹飪界和人們極為重視的。文章以烹飪過程中丙烯酞胺的形成和掌控為例，對(duì)烹飪技巧和食品安全的控制相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行綜述，為后期烹飪制作的相關(guān)研究提供借鑒。

1 煎炸過程中丙烯酰胺的產(chǎn)生及控制

丙烯酰胺是一種結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單的小分子化合物，是一種致癌物質(zhì)。目前還未有研究證實(shí)，高溫煎炸富含碳水化合物的物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生丙烯酰胺。丙烯酰胺的形成過程是一種極為復(fù)雜的多級(jí)反應(yīng)過程，該過程包含離子型反應(yīng)和自由基反應(yīng)。例如，丙烯醛、丙烯酸與氨發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，氨基酸分子的重新排列和轉(zhuǎn)化、氨基酸和糖類物質(zhì)發(fā)生Maillandrd化學(xué)反應(yīng)等［4］。

杜金元［5］指出含氮化合物經(jīng)高溫分解后，會(huì)產(chǎn)生丙烯酰胺的前體化合物——氨。而丙烯醛和丙烯酸的產(chǎn)生則有多種方式：① 單糖高溫加熱，產(chǎn)生非酶降解；② 油脂高溫加熱過程中，產(chǎn)生和釋放甘油三酸酯和丙三醇，特別是在油脂加熱到冒煙以后，進(jìn)一步分解成丙三醇和脂肪酸，前者脫水和后者的氧化均會(huì)產(chǎn)生丙烯醛；③ 蛋類食品原料中蛋白質(zhì)和氨基酸的降解，例如丙氨酸和天門冬酰胺的降解等；④ Maillard反應(yīng)，這是一種氨基酸，或者是蛋白質(zhì)和糖相互混合產(chǎn)生的反應(yīng)。

董延波［6］利用麥粉類制品進(jìn)行煎炸試驗(yàn)，經(jīng)過試驗(yàn)證實(shí)：①麥粉類制品經(jīng)過深度煎炸以后，會(huì)產(chǎn)生丙烯酰胺；② 利用素餡餅，進(jìn)行煎炸試驗(yàn)，在煎炸油溫達(dá)到170℃時(shí)，丙烯酰胺含量呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢(shì)；在煎炸油溫達(dá)到210℃時(shí)，丙烯酰胺含量呈現(xiàn)急劇上升的趨勢(shì)；③ 在煎炸過程中，丙烯酰胺最初形成于素餅的外表面，經(jīng)過熱傳導(dǎo)、輻射，以及油溫遷移，逐步滲透到油餅內(nèi)部。

因此，在麥粉類制品煎炸中，丙烯酰胺的安全掌控機(jī)理，主要有：① 控制和消除丙烯酰胺前體物質(zhì)的形成；② 在食品加工過程中，抑制丙烯酰胺的形成；③ 對(duì)已形成的丙烯酰胺的重新反應(yīng)進(jìn)行破壞；④ 烹飪中形成的丙烯酰胺，在食品消費(fèi)之前進(jìn)行去除。

由此在食品煎炸過程中必須做到以下幾點(diǎn)：

（1）選料精細(xì)。要選購新鮮衛(wèi)生、無病毒的原料。只有這樣的烹飪?cè)喜鸥挥袪I(yíng)養(yǎng)，利于人體的消化吸收。

（2）食品原料的預(yù)處理。例如在烹飪以前，將馬鈴薯放入10℃以下的溫度環(huán)境中儲(chǔ)存［7］，切片處理時(shí)，放入60℃的溫水中浸泡15min，可減少馬鈴薯中天門冬酰胺和糖的含量。經(jīng)試驗(yàn)［8］該種原料儲(chǔ)存方法，形成的丙烯酰胺含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于其它儲(chǔ)存方式，后者是前者的5～10倍。一般來說，保持在室溫左右，可以有效抑制丙烯酰胺的前體物質(zhì)含量的增加［8］。

（3）對(duì)發(fā)酵食品原料進(jìn)行油炸。淀粉類食品原料高溫煎炸烹飪?cè)囼?yàn)［9］表明：發(fā)酵是有效減少丙烯酰胺前體物質(zhì)含量的途徑。淀粉類原材料經(jīng)過發(fā)酵，往往比沒有發(fā)酵的烹飪材料中丙烯酰胺的含量減少數(shù)倍［10］。中式烹飪過程中，例如油煎小饅頭、炸臭干都是經(jīng)過發(fā)酵過程，這是減少丙烯酰胺的含量增加的重要辦法。

（4）油脂質(zhì)量的控制。油脂在高溫下反復(fù)使用，經(jīng)各種復(fù)雜的反應(yīng)后，生成的物質(zhì)對(duì)人和動(dòng)物有相當(dāng)大的毒害。研究［11］表明，以高溫加熱油脂飼養(yǎng)動(dòng)物一段時(shí)間后，其生長(zhǎng)停滯、肝臟腫大。良好的油脂質(zhì)量控制，要求其在烹飪過程中，不能進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間煎炸，或者過油處理時(shí)候，油脂溫度不能過高。如違背上述兩種情況，在烹飪中，油脂的甘油容易發(fā)生脫水，從而形成丙烯酰胺的前體物質(zhì)之一——丙烯醛［12］，因此煎炸過程中，低溫油炸往往能保持綠色烹飪效果。

（5）降低丙烯酰胺含量形成的加工方法和加工設(shè)備的研制。根據(jù)丙烯酰胺形成的機(jī)理，改變丙烯酰胺形成的條件，開發(fā)新的加工方法和加工設(shè)備成為降低其含量的重要途徑之一［13］。例如，丙烯酰胺的沸點(diǎn)是125℃［14］。在真空條件下丙烯酰胺更容易揮發(fā)，因此，選擇低溫真空加工設(shè)備可以大大減少丙烯酰胺的含量。另外，光輻射下，丙烯酰胺可以發(fā)生聚合反應(yīng)，使丙烯酰胺在食品中的含量降低；利用臭氧，可以使丙烯酰胺發(fā)生分解，降低食品中丙烯酰胺的含量；利用真空、真空－光輻射、真空－臭氧等方法對(duì)食品進(jìn)行處理，可以降低食品中丙烯酰胺含量；對(duì)于已經(jīng)形成的丙烯酰胺，如果利用合適的吸附、分解和分離等方式，進(jìn)行丙烯酰胺的消除，這也是未來研究的一個(gè)重要方向。

2 烤制過程中丙烯酰胺的產(chǎn)生及控制

烤制是當(dāng)前一種十分重要的烹飪技術(shù)，然而烤制過程的處理不當(dāng)，也會(huì)產(chǎn)生有毒物質(zhì)。因此，對(duì)烹飪過程中烤制技術(shù)進(jìn)行研究，對(duì)掌控食品安全十分重要。蔣云升等［15］驗(yàn)證了天門冬酰胺、果糖含量和烤制條件等不同，對(duì)丙烯酰胺含量形成的影響。結(jié)果表明，在未加入丙烯酰胺前體物的情況下，烤制的干面包皮中丙烯酰胺的含量為80μg／kg；經(jīng)過發(fā)酵后的烤制面包皮，添加天門冬酰胺，對(duì)丙烯酰胺形成促進(jìn)作用十分顯著，其含量高達(dá)6 000μg／kg；果糖對(duì)烤制烹飪中丙烯酰胺形成的影響并不顯著，即使天門冬酰胺和果糖二者發(fā)生反應(yīng)，也不影響丙烯酰胺的形成量。

陳宜桂等［16］研究發(fā)現(xiàn)添加天門冬酰胺，對(duì)丙烯酰胺形成的促進(jìn)作用十分顯著；而天門冬酰胺和果糖二者發(fā)生反應(yīng)，不影響烹飪中丙烯酰胺的形成含量。根據(jù)文獻(xiàn)［16］的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，烤制面包皮中丙烯酰胺的含量高達(dá)99%，面包心中只占1%，而以往的研究試驗(yàn)［12，14］表明，在溫度低于100℃的情況下，天門冬酰胺與還原糖不會(huì)形成丙烯酰胺，一般面包烤制過程中，面包心的溫度也不會(huì)高于100℃。筆者研究發(fā)現(xiàn)，面包心溫度未超過100℃，也檢測(cè)出了丙烯酰胺，這可能是源于面包皮中丙烯酰胺的不完全剝離。

因此，鑒于發(fā)酵面團(tuán)烤制的面包中丙烯酰胺形成與添加的天門冬酰胺有關(guān)而與還原糖無關(guān)的結(jié)果，要使成品面包丙烯酰胺較低，應(yīng)確保面團(tuán)及其配料中天門冬酰胺較低，或者在天門冬酰胺轉(zhuǎn)化為丙烯酰胺之前，應(yīng)增加一道減少游離天門冬酰胺的工序?？局茥l件對(duì)丙烯酰胺在發(fā)酵面包中的影響極為重要，降低烤制溫度、縮短烤制時(shí)間，均可以降低面包中的丙烯酰胺含量。但更應(yīng)優(yōu)先考慮選用較低溫度的烤制工藝［17］。

3 微波烹飪過程中丙烯酰胺的產(chǎn)生及控制

微波加熱具有良好的優(yōu)勢(shì)，表現(xiàn)在其加熱時(shí)間短、加熱均勻等。目前微波技術(shù)的運(yùn)用在中式餐飲中主要是利用微波爐對(duì)米飯進(jìn)行復(fù)熱，該復(fù)熱過程中，存在微波加熱特點(diǎn)，以及微波針對(duì)蛋白質(zhì)和有機(jī)大分子的過熱點(diǎn)特征［18］。為了研究微波爐在谷類烹飪制作過程中，是否會(huì)產(chǎn)生丙烯酰胺。武麗榮等［19］研究了烹飪方法對(duì)丙烯酰胺生成量的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：常規(guī)加熱情況下，丙烯酰胺的產(chǎn)生量?jī)H為30μg／kg；常規(guī)加熱后再用微波爐進(jìn)行復(fù)熱，丙烯酰胺的產(chǎn)生量達(dá)到了80μg／kg，是常規(guī)加熱方式下的2倍多；而微波爐加熱丙烯酰胺的產(chǎn)生量為260～276μg／kg，是常規(guī)加熱的8～9倍；微波爐加熱后再采用微波爐復(fù)熱，丙烯酰胺的產(chǎn)生量依然為260～276μg／kg。

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果分析，可以得出3個(gè)主要結(jié)論：① 微波烹飪中會(huì)產(chǎn)生丙烯酰胺，不同的烹飪方式對(duì)其產(chǎn)生的數(shù)量影響不一致；② 丙烯酰胺主要產(chǎn)生于微波烹飪過程中，微波復(fù)熱不會(huì)造成丙烯酰胺數(shù)量的進(jìn)一步提升；③ 不論是常規(guī)加熱后微波復(fù)熱，還是微波爐烹飪，加熱過程都會(huì)促進(jìn)丙烯酰胺的產(chǎn)生。

丙烯酰胺一般都在高溫（大于120℃）情況下產(chǎn)生［20］，因此，在常規(guī)加熱中一般很難達(dá)到較高的溫度，而微波具有過熱點(diǎn)的特征，可以在很短的時(shí)間里形成超過120℃的高溫，在此烹飪過程易產(chǎn)生丙烯酰胺，這一點(diǎn)在文獻(xiàn)［21］和［22］中得到了證實(shí)。另外，微波非熱效應(yīng)中促進(jìn)丙烯酰胺產(chǎn)生，該結(jié)論也與文獻(xiàn)［23］和［24］的研究結(jié)果相符。因此，為了避免丙烯酰胺產(chǎn)生，掌握合理的烹飪方式，避免使用微波烹飪，有利于促進(jìn)人體健康發(fā)展，當(dāng)然該試驗(yàn)僅僅是驗(yàn)證了米飯烹飪技巧，對(duì)于其它豆類、肉類、蔬菜類食材能否使用微波烹飪，還需要進(jìn)一步的研究。

4 結(jié)論

世界各國(guó)食品衛(wèi)生法律法規(guī)明確規(guī)定，在烹飪過程中，嚴(yán)禁有毒、致癌、遺傳毒性物質(zhì)的生產(chǎn)［25－28］。當(dāng)前，烹飪界食品衛(wèi)生法依然執(zhí)行不到位，各種錯(cuò)誤的烹飪方式極可能導(dǎo)致致癌物質(zhì)的生成，通過飲食不斷侵害人體健康，丙烯酰胺僅僅是其中的一類致癌物質(zhì)。

文章僅以丙烯酰胺為例，指出在煎炸、烘烤、微波等烹飪方式中的合理烹飪技能掌控，但是飲食材料來源極為豐富，烹飪方式也具有多樣性，只有將這類研究理論不斷擴(kuò)充和推廣，才是該研究的真正價(jià)值所在。從農(nóng)田原材料到餐桌實(shí)現(xiàn)全過程質(zhì)量監(jiān)控是一個(gè)長(zhǎng)久的過程，也是當(dāng)前中國(guó)食品安全領(lǐng)域努力的目標(biāo)，烹飪方式不科學(xué)導(dǎo)致有毒物質(zhì)產(chǎn)生，對(duì)當(dāng)前人類飲食健康提出了極為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，只有仔細(xì)的研究各種烹飪技巧，改進(jìn)烹飪工藝，研究有毒物質(zhì)形成機(jī)理，才能不斷完善和提高食品安全技術(shù)水平，促進(jìn)人類健康的發(fā)展。

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