高溫加工食品中丙烯酰胺的減控研究進(jìn)展

彭依依 眭紅衛(wèi)

摘 要：富含碳水化合物同時(shí)含有蛋白質(zhì)的食品，在烘焙、油炸等高溫加工中容易發(fā)生美拉德反應(yīng)而產(chǎn)生丙烯酰胺。因丙烯酰胺對人體健康具有潛在危害性，近年來食品中丙烯酰胺的減控研究成為熱門。本文從食材的成分種類與含量、食品加工工藝、食品添加劑的使用等方面綜述了高溫加工食品中丙烯酰胺的減控措施研究進(jìn)展，并對丙烯酰胺減控的未來研究方向進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：丙烯酰胺;高溫加工;減控

Abstract：When Foods rich in carbohydrates and containing protein were processed at high temperature cooking methods such as baking and frying， it was easy to produce acrylamide by maillard reaction. Because of the potential harm of acrylamide to human health， the study on reducing and controlling acrylamide in food had been becoming a hot topic in recent years. Literature review of research method was adopted in this paper to summarize the the control measures of acrylamide in high temperature processed foods mainly from the aspects of food ingredients， food processing technology， and the use of food additives. And the development trend of acrylamide reduction and control research was prospected.

Key words：Acrylamide; High temperature processing; Reduce and control

中圖分類號：R155.5

富含碳水化合物同時(shí)含有蛋白質(zhì)的食品在高溫油炸或烘焙的過程中極易產(chǎn)生丙烯酰胺。丙烯酰胺對人體健康具有潛在威脅性和可能增加致癌風(fēng)險(xiǎn)，其在食物中的產(chǎn)生與存在成為食物安全性的重大隱患。因此，近年來對高溫加工食品中丙烯酰胺的減控研究成為熱門，國內(nèi)外研究者在此領(lǐng)域進(jìn)行了探索研究。

1 食材種類成分與丙烯酰胺減控

1.1 加工用油脂的種類成分對丙烯酰胺減控的影響

在高溫加工食品中，丙烯酰胺含量受到食用油種類的影響。通常來說，含不飽和脂肪酸越多的油脂，在同一加工條件下，產(chǎn)生的丙烯酰胺越少。如棕櫚油和大豆油在經(jīng)過同樣高溫處理后，丙烯酰胺含量比約是2∶1[1]。張?jiān)茻ǖ确謩e用棕櫚油、花生油、大豆油和玉米油進(jìn)行油炸麻花實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)棕櫚油處理的麻花丙烯酰胺含量明顯高于其他油脂[2]。管玉格等在165 ℃的條件下油炸饃片，結(jié)果顯示，棕櫚油加工產(chǎn)生的丙烯酰胺含量大約是其他植物油的的1.94倍[3]。有研究將棉籽油、大豆油、菜籽油和棕櫚油這4種植物油按脂肪酸最佳攝入比例，即不飽和脂肪酸∶飽和脂肪酸≈4∶0.6來配比，結(jié)果顯示經(jīng)過調(diào)和的煎炸油相比三級棉籽油對丙烯酰胺的控制效果更好[4]。

1.2 食材中的氨基酸和糖類對丙烯酰胺減控的影響

王思維用9種面粉做實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示在高溫條件下，糯米粉產(chǎn)生丙烯酰胺含量最低，莜面次之，黑麥面粉最多，由此可見原料中還原糖含量越多，丙烯酰胺的生成量也越多[5]。在氨基酸實(shí)驗(yàn)中，異亮氨酸、脯氨酸等13種氨基酸與丙烯酰胺含量呈正相關(guān)，精氨酸、丙氨酸、天冬氨酸3種氨基酸抑制丙烯酰胺產(chǎn)生。因此，選擇食材時(shí)應(yīng)選擇非還原糖、精氨酸、丙氨酸、天冬氨酸較多的進(jìn)行加工食用。

1.3 食材中的水含量對丙烯酰胺減控的影響

水分含量是美拉德反應(yīng)中重要的反應(yīng)物和運(yùn)輸載體，薯?xiàng)l實(shí)驗(yàn)中，美拉德反應(yīng)在含水量為12%～18%時(shí)最為迅速，水分不足時(shí)，由于反應(yīng)物的缺乏會抑制美拉德反應(yīng)，水含量較高時(shí)，反應(yīng)物的濃度被稀釋，反應(yīng)物之間相互作用變得困難從而抑制丙烯酰胺生成[6]。因此在加工過程中，適當(dāng)提高或降低食材的水分含量也是丙烯酰胺減控的有效辦法。

2 食品加工工藝與丙烯酰胺減控

2.1 食材預(yù)處理工藝對丙烯酰胺減控的影響

加工前對食材進(jìn)行預(yù)處理，主要是從反應(yīng)物的角度來預(yù)防美拉德反應(yīng)的發(fā)生，如改變反應(yīng)物還原糖和天門冬酰胺的性質(zhì)和反應(yīng)條件，對反應(yīng)中間產(chǎn)物-丙醛酸進(jìn)行改性等。原料中的天冬酰胺和還原糖主要與其種植條件、生長環(huán)境、貯藏條件等有關(guān)。選擇原料時(shí)通過選擇天冬酰胺或還原糖較低的一方即可。

有研究表明，熱燙處理能使還原糖和天冬酰胺快速溶解，使其含量迅速降低。研究發(fā)現(xiàn)在50 ℃熱水中將土豆片熱燙10 min左右之后再進(jìn)行烹制，丙烯酰胺含量相比未處理時(shí)明顯降低，55 ℃的熱水熱燙45 min的條件下下降最為顯著[7]。徐進(jìn)川等研究證明85 ℃溫水熱燙與脫脂鷹嘴豆粉溶液濃度8 g/100 mL聯(lián)合使用可以使薯片中丙烯酰胺含量明顯降低[8]。先用1%的食鹽溶液浸泡處理馬鈴薯再進(jìn)行油炸，丙烯酰胺的含量僅為原來的38%[9]。浸泡時(shí)間也是其中一種影響因素，一般來說浸泡時(shí)間越長，反應(yīng)物前體物質(zhì)流失越多，美拉德反應(yīng)越難以進(jìn)行，導(dǎo)致丙烯酰胺的生成量越少。

其他預(yù)處理方式對丙烯酰胺的抑制作用也較為明顯。如在高溫油炸之前，將土豆浸泡在氯化鈣溶液中可以抑制95%的丙烯酰胺的形成[10];油炸前將馬鈴薯浸泡在0.1 g·mL-1的大蒜粉溶液中可以使丙烯酰胺的抑制率達(dá)到37.3%[11];降低PH到酸性條件能減少丙烯酰胺的產(chǎn)生，如馬鈴薯在油炸前適當(dāng)用檸檬酸、醋酸和乳酸浸泡可以大大降低在油炸過程中產(chǎn)生的丙烯酰胺的含量[12]。

2.2 加工溫度與時(shí)間對丙烯酰胺減控的影響

美拉德反應(yīng)溫度對丙烯酰胺生成量來說是很重要的影響因素，在一定范圍內(nèi)控制好烹制溫度可以有效減少丙烯酰胺的生成量。美拉德反應(yīng)在120～180 ℃時(shí)達(dá)到最佳反應(yīng)條件，丙烯酰胺生成量會隨著溫度的升高而增加。但當(dāng)溫度>190 ℃時(shí)，丙烯酰胺會發(fā)生熱降解，一定程度上抑制丙烯酰胺生成[13]。

加工時(shí)間也是一個(gè)重要的因素，通常來說加工時(shí)間越長，丙烯酰胺生成量越多。有學(xué)者檢測了不同加工時(shí)間下薯?xiàng)l中丙烯酰胺的含量變化。結(jié)果顯示油炸時(shí)間在3～9 min時(shí)，時(shí)間越長，丙烯酰胺含量越高[14]。

2.3 加工中的其他因素對丙烯酰胺減控的影響

食品在加工前的貯藏條件也或多或少的影響著丙烯酰胺的含量，因?yàn)楹妓衔锏氖称吩趦Σ剡^程中，淀粉會轉(zhuǎn)變?yōu)檫€原糖，有利于美拉德反應(yīng)生成丙烯酰胺，在儲藏過程中應(yīng)盡量避免儲存在10 ℃以下。將馬鈴薯在低溫條件下冷凍儲藏一段時(shí)間后再進(jìn)行高溫加工，所產(chǎn)生的丙烯酰胺含量是常溫條件下的的10倍[15]。薯片在油炸之前用微波解凍也可以起到一定的抑制作用[16]。

3 食品添加劑使用與丙烯酰胺減控

食品添加劑的使用對高溫加工食品中丙烯酰胺的抑制有一定影響，目前國內(nèi)外研究者主要從添加氨基酸、抗氧化劑以及維生素類添加劑等手段來進(jìn)行研

究討論。

3.1 氨基酸類添加劑對丙烯酰胺減控的影響

不同氨基酸對高溫加工過程中丙烯酰胺的形成影響不同。有研究證明氨基酸的抑制效果順序?yàn)楣劝彼?半胱氨酸>甘氨酸>賴氨酸，其中半胱氨酸在添加量較低的時(shí)候，會促進(jìn)羥甲基糠醛形成，但隨著添加量增大，反而對丙烯酰胺產(chǎn)生抑制作用。半胱氨酸鹽類物質(zhì)抑制效果更高，甘氨酸的抑制效果其次，而且隨甘氨酸添加量的增大而增強(qiáng)。

3.2 抗氧化劑對丙烯酰胺減控的影響

張英等提出抑制丙烯酰胺的產(chǎn)生可以采取在食品加工中添加抗氧化劑，如竹葉抗氧化物、茶多酚等來抑制美拉德反應(yīng)[17]。張?jiān)茻ǖ茸C明了在酚類抗氧化劑中，酸性條件相比中性條件對丙烯酰胺的抑制效果更強(qiáng)，且添加量在0.5%以內(nèi)時(shí)，阿魏酸和維生素C對丙烯酰胺抑制效果逐漸增強(qiáng)，增加到0.5%時(shí)抑制率最大[2]。有研究也采用阿魏酸和咖啡酸這兩種酚類抗氧化劑作為添加劑討論[18]，結(jié)果顯示它們對丙烯酰胺均含有促進(jìn)和抑制的雙重作用，濃度低于2.5 mmol·L-1時(shí)起促進(jìn)作用，高濃度下起抑制作用。齊雅靜在天冬酰胺/葡萄糖模型體系加入原花青素，發(fā)現(xiàn)對丙烯酰胺也有一定抑制作用，且此抑制活性在50～200 ?g·mL-1范圍內(nèi)隨濃度增高而上升[19]。

黃酮類抗氧化劑可以通過防止脂質(zhì)氧化來減少丙烯酰胺的形成，樊星等選取竹葉黃酮提取物和葛根黃酮提取物進(jìn)行研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，丙烯酰胺抑制率與兩種提取物的濃度范圍有關(guān)，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%～0.4%時(shí)，丙烯酰胺抑制率與濃度呈正相關(guān)，但相比維生素和酚類抗氧化劑，這兩種黃酮類物質(zhì)的抑制效果稍顯弱[20。

3.3 維生素類添加劑對丙烯酰胺減控的影響

Zeng等研究采用15種不同的維生素，在油炸食品的食品模型中測試維生素對丙烯酰胺的抑制作用[21]。結(jié)果發(fā)現(xiàn)B族維生素的抑制效果相對較強(qiáng)，其中維生素B6、生物素、L-抗壞血酸和吡哆胺等抑制丙烯酰胺形成的效果都比較好，抑制率均大于50%?？偟膩碚f抑制效果相對較強(qiáng)的為水溶性維生素，脂溶性維生素稍差，加入0.02～0.08 mol·L-1的抗壞血酸能明顯減少丙烯酰胺的形成，因此一定濃度的維生素可以抑制丙烯酰胺的形成[22]。

3.4 復(fù)合添加劑對丙烯酰胺減控的影響

生物中的天然活性成分不僅可以減少高溫加工過程中產(chǎn)生的丙烯酰胺，也對丙烯酰胺體內(nèi)的毒性具有抑制作用，而復(fù)合的抑制劑相比單一的抑制劑效果更好。周婷將原花青素與兒茶素以不同比例搭配，在天冬酰胺/葡萄糖模擬體系中對丙烯酰胺的抑制作用效果進(jìn)行測量，結(jié)果顯示按1∶3的比例進(jìn)行配比時(shí)，兒茶素因?yàn)榫哂袇f(xié)同原花青素抑制丙烯酰胺的作用，對丙烯酰胺的抑制效果最大，抑制率約為70%[23]。

4 其他減控措施

將加工食品進(jìn)行輻照處理，是減控丙烯酰胺的另一種有效嘗試。在輻照條件下通過共聚反應(yīng)將已生成的小分子丙烯酰胺轉(zhuǎn)化為大分子無毒的聚丙烯酰胺，通過增大分子量方便去除丙烯酰胺，還能降低體系中丙烯酰胺帶來的毒性，實(shí)現(xiàn)對已生成丙烯酰胺的減控。王倩倩實(shí)驗(yàn)采用輻照處理技術(shù)對薯片中丙烯酰胺溶液進(jìn)行處理，經(jīng)過輻照條件為3 kGy劑量的輻射照射后，丙烯酰胺的抑制率約為56%[24]。

用物理方法來直接針對丙烯酰胺進(jìn)行處理是一個(gè)比較新的研究方向，目前已知的有效方法為輻射法，未來還會有什么新的物理減控法也值得期待。

5 結(jié)語

綜上所述，國內(nèi)外的丙烯酰胺減控研究大多針對馬鈴薯類高溫加工產(chǎn)品，集中于前期如何避免美拉德反應(yīng)來進(jìn)行，即主要從美拉德反應(yīng)中的反應(yīng)物和反應(yīng)條件著手抑制丙烯酰胺的生成。對于馬鈴薯以外的高溫加工碳水化合物類食品的研究，以及對于已經(jīng)形成丙烯酰胺的食物如何降低其含量的研究目前比較鮮見，值得后續(xù)研究者加以關(guān)注和探究。

丙烯酰胺存在范圍非常廣，且對人體的潛在危害性較大，從基于人類身體健康的角度來看，開展食物中丙烯酰胺減控的課題研究，理論上有助于加深對丙烯酰胺的認(rèn)識并實(shí)現(xiàn)對其進(jìn)行合理控制，現(xiàn)實(shí)中有利于增強(qiáng)大眾對丙烯酰胺的認(rèn)知從而在日常生活中保持良好的飲食習(xí)慣和食物烹飪習(xí)慣，具有重要的理論與實(shí)踐意義和學(xué)術(shù)價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]Daniali G，Jinap S，Sanny M.Effect of amino acidsand frequency of reuse frying oils at different temperatureon acrylamide formation in palm olein and soy bean oilsvia modeling system[J].Food Chemistry，2018，245：1-6.

[2]張?jiān)茻ǎT亞凈，李書國.減控油炸麻花中丙烯酰胺生成方法[J].食品科學(xué)，

2018，39（7）：113-118.

[3]管玉格，孫浩，肖亞慶，等.面包中丙烯酰胺調(diào)控方法研究[J].中國食品學(xué)報(bào)，2016，16（11）：168-173.

[4]楊佳寧，陳海濤，田文秀，等.以棉籽油為基料油的煎炸專用調(diào)和油煎炸品質(zhì)的研究[J].食品工業(yè)科技，2019，40（16）：71-75.

[5]王思維.油炸食品丙烯酰胺生成及其感官評價(jià)方法研究[D].大連：大連工業(yè)大學(xué)，2017.

[6]付苗苗.食品中丙烯酰胺抑制方法研究進(jìn)展[J].中國食物與營養(yǎng)，2015，21（4）：39-41.

[7]樊振江，孟楠.油炸食品中丙烯酰胺的形成及減少措施[J].現(xiàn)代食品，2017（6）：27-29.

[8]徐進(jìn)川，鄺國鵬，楊繼承，等.減少薯片中丙烯酰胺含量的方法探究[J].現(xiàn)代預(yù)防醫(yī)學(xué)，2019，46（21）：3886-3891.

[9]Pedreschi F，Granby K，Risum J.Acrylamide mitigation in potato chips by using NaCl[J].Food and Bioprocess Technology，2010，3（6）：917-921.

[10]G?kmen V，?enyuva H Z.Acrylamide formation is prevented by divalent cations during the Maillard reaction[J].Food Chemistry，2007，103（1）：196-203.

[11]李金旺.大蒜粉抑制丙烯酰胺的作用機(jī)理研究[D].泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016.

[12]Godin A C，Bengtsson B，Nishnaen R，et al.Acrylamide and N-mehtylolacrylamide poisoning in a herd of charolais crossbreed cattle[J].The Veterinary Record，2002，151（24）：2002.

[13]丁曉雯，趙丹霞，侯大軍.加工條件對油條中丙烯酰胺含量的影響[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2008，34（12）：75-78.

[14]王思維，張彧，馬毓.基于色度的油炸薯?xiàng)l丙烯酰胺含量預(yù)測模型研究[J].食品工業(yè)，

2017，38（11）：187-190.

[15]陳楠楠，林琳，曹源蓮，等.油炸食品中丙烯酰胺的研究進(jìn)展[J].糧食加工，2010，35（4）：55-58.

[16]袁媛，張卓丹，趙蓉，等.微波對馬鈴薯片中丙烯酰胺形成的影響[J].食品科技，2009，34（11）：190-193.

[17]張英，龔金炎，李棟，等.竹葉黃酮最新研究進(jìn)展之二：竹葉酚性化學(xué)素抑制食品中丙烯酰胺形成及化解人體丙毒危害的作用和機(jī)制研究[J].中國食品添加劑，2009（5）：56-62，145.

[18]吳豪杰，于淼，黃才歡，等.阿魏酸與咖啡酸對丙烯酰胺形成及消減的影響[J].食品與機(jī)械，2017，33（8）：1-5.

[19]齊雅靜.不同結(jié)構(gòu)原花青素的制備及對食品中丙烯酰胺生成的影響[D].無錫：江南大學(xué)，2019.

[20]樊星，江秀霞，邵美麗，等.天然抗氧化劑對丙烯酰胺的抑制及與抗氧化的關(guān)系[J].食品工業(yè)，2013，34（11）：176-179.

[21]Zeng X H，Cheng KW，Jiang Y，et al.Inhibition of acrylamide formation by vitamins in model reactions and fried potato strips[J].Food Chem，2009，116（1）：34-39.

[22]Chen H X，Gu Z B.Effect of ascorbic acid on the properties of ammonia caramel colorant additives and acrylamide formation[J].J Food Sci，2014，79（9）：C1678-C1682.

[23]周婷.花生紅衣低聚體原花青素對丙烯酰胺的抑制作用和協(xié)同效應(yīng)研究[D].武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016.

[24]王倩倩.食品中丙烯酰胺輻照消解技術(shù)研究[D].鄭州：鄭州大學(xué)，2019.