食品中5-羥甲基糠醛的控制方法研究進展

5-羥甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural, HMF)是一種具有呋喃環(huán)結(jié)構(gòu)的糠醛化合物，主要通過食品在加熱處理過程中所發(fā)生的美拉德反應(yīng)和焦糖化反應(yīng)產(chǎn)生，在食品儲藏過程中也可能產(chǎn)生，是一種內(nèi)源性污染物。研究表明，HMF對眼、黏膜、皮膚有刺激性，具有神經(jīng)毒性、遺傳毒性，其代謝產(chǎn)物還有致癌、致突變性[1]。因此，近年來HMF在食品中的安全性成為食品安全問題領(lǐng)域關(guān)注的熱點。本文綜述了近年來有關(guān)HMF去除方法的研究進展，為降低食品中HMF 含量提供參考依據(jù)。

配方調(diào)整調(diào)整產(chǎn)品配方是一種降低食品中HMF含量的有效方法。食品中糖的種類和含量對HMF的產(chǎn)生影響顯著。Han等[2]用乳糖酶水解得到的內(nèi)源性乳糖代替葡萄糖制作棕色發(fā)酵乳，HMF含量降低了65%。沈成蕊等[3]發(fā)現(xiàn)，在餅干制作中，果糖對焦糖化形成HMF具有較大影響，選擇合適的糖種類可顯著降低烘焙過程HMF的產(chǎn)生。在食物加工過程中的氨基酸種類同樣對HMF產(chǎn)生具有重要影響。Jiang 等[4]比較了谷氨酸、賴氨酸、甘氨酸、半胱氨酸4種氨基酸與葡萄糖反應(yīng)生成的HMF含量，結(jié)果表明賴氨酸產(chǎn)生的 HMF 最多，其次為谷氨酸、甘氨酸，半胱氨酸最低，其中賴氨酸產(chǎn)生的HMF含量為半胱氨酸的180倍。因此，在不影響食品品質(zhì)的情況下，半胱氨酸可代替賴氨酸、谷氨酸、甘氨酸，以降低產(chǎn)品中HMF的含量。

食品添加劑法在食品加工過程中添加酚類化合物，可以減少HMF形成。例如，豆莢多酚提取物的加入對面包中HMF具有降低作用，且不影響面包的感官特性[5]。在薯片和面包添加黃烷-3-醇或槲皮素，能降低其中50%-86%的HMF，其抑制HMF形成機制可能與它們的羰基捕獲活性有關(guān)，碳-6和碳-8是黃烷-3-醇或槲皮素的原子親核位點，它們可以與α,β-不飽和羰基化合物反應(yīng)形成加合物[6]。此外，Qi等[6]還表明，在葡萄糖+天冬酰胺模型中，添加表兒茶素使HMF降低72%，當(dāng)提高模型中兒茶素與HMF的比例時，HMF含量也顯著降低。

微膠囊化微膠囊技術(shù)是將微量目的物包裹在聚合物薄膜中的技術(shù)，能有效減少外界環(huán)境因素對其活性物質(zhì)的影響。微膠囊產(chǎn)品也可用于食品中HMF的清除。Fiore等[7]發(fā)現(xiàn)將微膠囊化的NaCl代替NaCl添加至餅干中HMF 含量降低了18%-61% 。溫超等[8]采用噴霧干燥的方式將谷氨酸鈉制作成谷氨酸鈉微膠囊，發(fā)現(xiàn)其膠囊對天冬酰胺和葡萄糖體系美拉德反應(yīng)的HMF的最大抑制率達到79.87%。

非熱加工處理超高壓均質(zhì)、高壓脈沖電場等非熱加工技術(shù)已經(jīng)成功運用于延長食品的保質(zhì)期，同時這些加工方式也能降低食品中HMF含量。Saldo等 [9]表明，將超高壓均質(zhì)處理代替巴氏殺菌，在保證滅菌效果的的同時，蘋果汁中的HMF含量較巴氏殺菌降低了99倍。 Mtaoua 等[10]采用高壓脈沖電場處理代替巴氏殺菌法滅菌表明，高壓脈沖電場處理不僅可降低棗子汁中的HMF含量，還能使果汁的顏色得以保持。

微生物發(fā)酵法酵母發(fā)酵法降低HMF已被應(yīng)用于速溶咖啡和麥汁的加工中。其原因可能是酵母發(fā)酵使基質(zhì)中的HMF轉(zhuǎn)化為羥甲基糠醇（HMF醇），并且糖的加入也能加快轉(zhuǎn)化進程[11]。Ak?ll?oglu等[12]還發(fā)現(xiàn)，向20%速溶咖啡溶液中分別添加0、1%、5%、10%的蔗糖，利用面包酵母發(fā)酵24h，咖啡中的HMF分別降低了61.2%、75.7%、93.6%、99.2%。

紫外線照射法在紫外線（230—330 nm）照射下，HMF會發(fā)生降解，因此可以控制其含量。有研究表明紫外線處理果糖玉米糖漿可使其熱加工產(chǎn)生的HMF降低62%[13]，當(dāng)樣品中HMF濃度較低時，其降解過程符合一級降低動力學(xué)模型 ；當(dāng)樣品中HMF濃度較高時，其降解過程符合零級降解動力學(xué)模型[14]。目前關(guān)于紫外照射降低HMF含量的原因主要有兩個：一是在紫外燈照射下HMF發(fā)生自發(fā)降解，另外一個原因為果糖在紫外光照射下形成氧化物致使HMF降解。

真空處理法HMF沸點較低，因此可采用真空處理技術(shù)降低食品中的HMF。Quarta等[15]研究表明，真空處理可有效去除含水咖啡粉中的HMF，但樣品中的總揮發(fā)物質(zhì)含量降低。Mogol等 [16] 發(fā)現(xiàn)，采用真空處理結(jié)合傳統(tǒng)烘烤工藝制作的餅干中無HMF，其主要原因是在該工藝在不改變處理時間條件下降低了熱負荷。

微波加熱法與傳統(tǒng)加熱方式相比，微波加熱具有加熱均勻、減少熱量投入的優(yōu)勢，因而能降低被加熱食品中HMF含量。Akkarachaneeyakorn等 [17]表明，微波加熱可顯著降低麥芽產(chǎn)品中HMF的含量，且產(chǎn)品顏色不受影響。

結(jié)語：

在日常生活中，人們可通過不同途徑攝入HMF，因此減少食物中HMF的產(chǎn)生對人們的健康具有重要意義。但是不同食品成分及性質(zhì)差異明顯，須分別研究各類食品HMF的產(chǎn)生途徑以及控制方法，為生產(chǎn)安全健康的產(chǎn)品提供保障。