食品熱加工中小分子污染物的形成及其控制研究進(jìn)展

王凱 徐文泱 楊慶懿

摘 要：目前食品熱加工中小分子污染物研究正向分子化、模擬化、全程化方向發(fā)展，本文對(duì)食品中熱加工過(guò)程中小分子污染物的形成及其控制的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為抑制其形成提供參考。

關(guān)鍵詞：熱加工;小分子污染物;形成;控制

1 污染物在食品中的形成與控制

近幾年來(lái)，食品熱加工中產(chǎn)生的污染物/有害物已經(jīng)引起了世界范圍內(nèi)科研工作者的高度重視。食品的熱加工是現(xiàn)代食品工藝中不可或缺的加工工序，有提高消化率真、產(chǎn)生良好風(fēng)味、殺死病蟲(chóng)細(xì)菌等優(yōu)點(diǎn)。但食品原料成分受熱發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，在形成各種獨(dú)特風(fēng)味的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一些小分子副產(chǎn)物，如污染物丙烯酰胺、雜環(huán)胺、呋喃等，會(huì)危害食品安全，威脅人們的健康。它們的生成途徑、控制方法及機(jī)理已成為了研究熱點(diǎn)。以丙烯酰胺為例，已有研究表明[1]，丙烯酰胺在熱加工過(guò)程中主要通過(guò)天冬酰胺途徑和非天冬酰胺途徑兩種方式形成。它主要來(lái)源于富含淀粉的熱加工食品，可通過(guò)控制原料中天冬酰胺和還原糖的含量，降低熱加工溫度，縮短加工時(shí)間，改變加工方式如真空油炸以及添加丙烯酰胺抑制劑等。通過(guò)研究，相關(guān)科研人員發(fā)現(xiàn)含有呋喃的食品幾乎都經(jīng)過(guò)熱加工處理，其含量高的食品大多是罐裝食品[2]。呋喃的主要來(lái)源曾被認(rèn)為是糖類(lèi)的熱降解和重排。呋喃及其衍生物與食品風(fēng)味的形成有關(guān)，其形成途徑有以下幾種：還原性糖的熱降解或美拉德反應(yīng);氨基酸的熱降解;抗壞血酸的熱氧化;多不飽和脂肪酸的熱氧化;類(lèi)胡蘿卜素的氧化。呋喃的預(yù)防性控制技術(shù)包括改變加工方式如改變加熱模式、降低加熱溫度以及添加抑制反應(yīng)的物質(zhì)或減少反應(yīng)底物，去除性控制方式包括真空處理和電離輻射。雜環(huán)胺的形成和溫度的高低有關(guān)。對(duì)于雜環(huán)胺的控制研究主要集中在以下方面：在生產(chǎn)過(guò)程中添加茶多酚、黃酮等抑制雜環(huán)胺的生成;研究表明[3]，維生素在化學(xué)模擬體系中可抑制雜環(huán)胺的生成。維生素C和異維生素C可有效清除吡嗪陽(yáng)離子自由基，抑制雜環(huán)胺的生成。5-羥甲基糠醛廣泛存在于含有糖類(lèi)物質(zhì)的植物和食品中，它是美拉德反應(yīng)、焦糖化反應(yīng)及抗壞血酸氧化分解反應(yīng)的共同中間產(chǎn)物。其中對(duì)5-羥甲基糠醛的控制可采取改變加熱方式、加工程序，控制溫度及時(shí)間、pH值、添加劑的類(lèi)型及用量等措施。如采用碳酸鈉代替碳酸氫銨能有效減少餅干烘烤過(guò)程中5-羥甲基糠醛的形成。微波結(jié)合熱空氣烘烤處理可顯著降低5-羥甲基糠醛的生成，在模擬體系及焙烤食品中用非還原糖或多元醇替代還原糖抑制5-羥甲基糠醛的生成。

2 二氧化硫的抑制研究

相比于其他熱加工過(guò)程中產(chǎn)生的污染物，食品中二氧化硫的生成及控制研究相對(duì)較少，方強(qiáng)[4]發(fā)現(xiàn)，蘋(píng)果酒發(fā)酵中二氧化硫的控制要點(diǎn)是在濃縮蘋(píng)果汁稀釋液中添加磷酸氫二銨和硫酸銨，以此來(lái)調(diào)整氮含量，以利于酒精發(fā)酵結(jié)束后保持相對(duì)較低的結(jié)合二氧化硫。在進(jìn)行蘋(píng)果酒乳酸發(fā)酵時(shí)，選用降解二氧化硫能力、結(jié)合乙醛能力較強(qiáng)的酒類(lèi)酒球菌，并結(jié)合乙醛最大降解率的時(shí)間（6周降解為37.38 mg/L）和有機(jī)酸代謝的時(shí)間來(lái)控制游離二氧化硫的釋放。方志飛[5]對(duì)市場(chǎng)上筍制品的二氧化硫本底含量進(jìn)行了摸底檢測(cè)，但并未闡明二氧化硫本底的來(lái)源和控制途徑。

3 污染物的抑制研究方向

對(duì)于食品熱加工過(guò)程中產(chǎn)生的小分子污染物的控制研究已成為各國(guó)食品安全研究的熱點(diǎn)方向。目前的研究趨勢(shì)主要包括以下幾個(gè)方面：對(duì)污染物的形成和代謝機(jī)理研究逐漸向分子層面轉(zhuǎn)變，通過(guò)對(duì)代謝的干預(yù)實(shí)現(xiàn)污染物的抑制;將組學(xué)技術(shù)和感知監(jiān)測(cè)相結(jié)合在線檢測(cè)危害物的形成，強(qiáng)化食品安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警;采用生化分析、數(shù)學(xué)模擬和計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行全程監(jiān)控。

參考文獻(xiàn)

[1]Mottram D S，Wedzicha B L，Dodson A T.Acrylamide is formed in the Maillard reaction.[J].Nature，2002，419（6906）：448-449.

[2]Stich，Hans F，Rosin，Miriam P，Wu，Chiu H，等.Clastogenicity of furans found in food[J].Cancer Letters，13（2）：89-95.

[3]Daniel Wong，Ka-Wing Cheng，Mingfu Wang.Inhibition of heterocyclic amine formation by water-soluble vitamins in Maillard reaction model systems and beef patties[J].Food Chemistry，2012，133（3）：p.760-766.

[4]方強(qiáng).蘋(píng)果酒發(fā)酵中SO2的控制及其對(duì)蘋(píng)果酸乳酸發(fā)酵的影響[D].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)，2005.

[5]方志飛.筍制品中二氧化硫的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[D].?？冢汉Ｄ洗髮W(xué)，2010.

基金項(xiàng)目：湖南省市場(chǎng)監(jiān)督管理局科技計(jì)劃項(xiàng)目（2020KJJH05）。

作者簡(jiǎn)介：王凱（1976—），男，漢族，湖南常德人，本科，工程師。研究方向：食品質(zhì)量與安全。