丙烯酰胺與食品安全

□ 王翠竹 本刊記者

近日，深圳市消費者委員會發(fā)布了《2020年薯片中外對比試驗報告》—其委托專業(yè)質(zhì)檢公司對從線上線下挑選的15 款國內(nèi)外知名品牌薯片開展比較試驗。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有7 款薯片產(chǎn)品的丙烯酰胺含量高于歐盟設(shè)定 的 基 準 水 平 值（750μg/kg）；其中，3 款薯片樣品的丙烯酰胺含量超過2000μg/kg。此外，該報告得出以下幾點結(jié)論：烘焙型薯片的丙烯酰胺含量是油炸型薯片的近6 倍；進口油炸型薯片中的鈉含量更高，是同類型國產(chǎn)薯片的1.7 倍；油炸型薯片的脂肪含量是焙烤型薯片的1.5 倍。

在引起社會各界的廣泛關(guān)注后，深圳市消費者委員會發(fā)布聲明指出，網(wǎng)上報道的“丙烯酰胺超標”等話題對比較試驗報告的原意存在重大誤解。其解釋，高淀粉食品在經(jīng)高溫處理時就有可能形成丙烯酰胺。目前，我國并沒有制定食物中丙烯酰胺限量的法規(guī)或標準，故不存在“超標”一說。

什么食物容易產(chǎn)生丙烯酰胺？丙烯酰胺對人體具有怎樣的危害？控制食品中丙烯酰胺含量的方法有哪些？在由食安中國網(wǎng)和《食品安全導(dǎo)刊》聯(lián)合舉辦的《食安大講堂》之“食品中丙烯酰胺的解讀及含量控制措施”線上研討會中，中國人民大學(xué)農(nóng)業(yè)與農(nóng)村發(fā)展學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師生吉萍對這一熱門話題進行了相關(guān)介紹。

丙烯酰胺在食品中的生成及危害

生活水平的提高促使人們愈發(fā)關(guān)注食品安全，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展讓人們對食品中的物質(zhì)有了新的發(fā)現(xiàn)，其中不乏影響食品安全的存在。丙烯酰胺（Acrylamide）便是在油炸食品、焙烤食品等中發(fā)現(xiàn)的一種能夠破壞食品安全的物質(zhì)，世界衛(wèi)生組織將其列為2A 類致癌物。

丙烯酰胺是分子量為71.08 的無色透明片狀晶體， 化學(xué)式為C3H5NO，無臭，有毒；相對密度為1.122，熔點為84～85 ℃；溶于水、乙醇，微溶于苯、甲苯；極易升華，易聚合；固體在室溫下性質(zhì)穩(wěn)定，在熔融時可發(fā)生猛烈聚合。作為人工合成的物質(zhì)，丙烯酰胺在部分工業(yè)生產(chǎn)中被普遍使用，如石油工業(yè)中用作增粘劑、印刷工業(yè)中是光敏樹脂的重要物質(zhì)等。然而，其于1994年被國際癌癥研究機 構(gòu)（International Agency for Research on Cancer，IARC）列為2A 類致癌物，即“人類可能致癌物”。

表1 不同烹飪方式的馬鈴薯加工食品中丙烯酰胺的含量

2002年，瑞典科學(xué)家在油炸馬鈴薯中首次發(fā)現(xiàn)丙烯酰胺的存在。隨后，英國等一些國家的相關(guān)機構(gòu)對食品中丙烯酰胺的含量進行了測定，證實了瑞典科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)。丙烯酰胺主要在高碳水化合物、低蛋白質(zhì)的植物性食物加熱(120℃以上)烹調(diào)過程中形成，且140～180 ℃為生成的最佳溫度。日常生活中，油炸和燒烤烹飪的方式溫度較高，表1 以馬鈴薯加工食品為例，列舉出其在經(jīng)過不同烹飪方式后丙烯酰胺的含量變化；表2 則列舉了部分常見食品中丙烯酰胺的含量。通過表1、表2 不難發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過焙烤、燒烤、烤炙、油炸的食品中丙烯酰胺含量較高。因此，應(yīng)適當(dāng)減少此類烹飪方法的使用。

事實上，丙烯酰胺之所以能引起各方的重視，是因為其具有顯著的生物毒性，包括神經(jīng)毒性、生殖毒性、遺傳毒性、免疫毒性及潛在致癌性。目前，丙烯酰胺在人體中得到證實的是神經(jīng)毒性。

神經(jīng)毒性

丙烯酰胺具有顯著的神經(jīng)毒性，且在人類的職業(yè)暴露及動物實驗中均有明確證據(jù)。自20 世紀70年代開始，我國便有關(guān)于丙烯酰胺中毒病例的報道，主要以職業(yè)暴露案例居多，中毒者主要的癥狀體征為：皮膚脫皮紅斑、四肢麻木、手足多汗、體重減輕及遠端觸痛覺減退、深反射減退等神經(jīng)功能受損癥狀。實驗動物暴露的情況為：貓、大鼠、小鼠、豚鼠、兔和猴等表現(xiàn)出共濟失調(diào)、后肢足呈八字、骨骼肌無力，并最終導(dǎo)致運動障礙。因此，可以從4 個方面來解釋丙烯酰胺的神經(jīng)毒性致病機理，即氧化損傷與神經(jīng)細胞凋亡調(diào)控、血腦屏障功能損害、能量代謝障礙、神經(jīng)遞質(zhì)的改變與抑制。

生殖毒性

在動物實驗中發(fā)現(xiàn)，對雄性成年大鼠和新生大鼠進行高劑量丙烯酰胺攝入，會導(dǎo)致大鼠生長遲緩，進食量和生殖器官指數(shù)降低，附睪中精子數(shù)目減少并發(fā)生形態(tài)異常，且睪丸組織也會發(fā)生病變。

免疫毒性

就免疫毒性而言，丙烯酰胺會損傷胸腺和脾臟等免疫器官，從而抑制細胞免疫功能。研究發(fā)現(xiàn)，丙烯酰胺會導(dǎo)致雌性Blb/c 小鼠的體重、脾臟、胸腺及腸系膜淋巴結(jié)質(zhì)量顯著下降，淋巴細胞數(shù)減少，脾細胞增殖受到抑制，且淋巴結(jié)、胸腺、脾臟等組織病理學(xué)也有所改變。有學(xué)者在美國人群中觀察到丙烯酰胺會誘導(dǎo)類似過敏的反應(yīng)（如哮喘、發(fā)燒、打噴嚏、哮喘和濕疹等），并猜測這可能與丙烯酰胺導(dǎo)致的免疫缺陷相關(guān)。

潛在致癌性

雖然眾多學(xué)者已從多角度探索丙烯酰胺的致癌性，但被公認的資料絕大多數(shù)來源于嚙齒類動物模型。有學(xué)者用低劑量丙烯酰胺處理大鼠2年后，發(fā)現(xiàn)雄性大鼠睪丸間皮瘤、腎上腺皮瘤、星形細胞瘤及口腔腫瘤的發(fā)病率均有不同程度的增加，雌性大鼠的乳腺纖維瘤和甲狀腺瘤增多，這一結(jié)果證實了丙烯酰胺與腫瘤的相關(guān)性。

食品中丙烯酰胺含量控制方法

目前，經(jīng)口攝入被認為是人體吸收丙烯酰胺最迅速、完整的途徑之一，一些研究也根據(jù)不同地區(qū)食品中丙烯酰胺的含量來評估該地區(qū)普通人群對丙烯酰胺的攝入量。

2011年，F(xiàn)AO/WHO食品添加劑聯(lián)合專家委員會（Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives，JECFA）對除非洲以外的世界范圍內(nèi)的8 個代表國家人群中丙烯酰胺膳食攝入量進行評估。結(jié)果表明，普通人群的日攝入量平均約為1μg/（kg bw·d），最高攝入量約為4μg/（kg bw·d）。有學(xué)者基于生理學(xué)的毒素代謝動力學(xué)模式和非線性劑量反應(yīng)法，確定了丙烯酰胺的神經(jīng)毒性日攝入邊際劑量為40μg/（kg bw·d），日致癌邊際劑量為2.6μg/（kg bw·d）。

表2 部分常見食品中丙烯酰胺的含量

此外，由于不同國家的烹飪與飲食習(xí)慣不盡相同，各國人群的攝入量有所差異。英國最新公布的日攝入量為0.61μg/（kg bw·d）、 法國為0.43μg/（kg bw·d），而 中國 在 最新膳食研究中得出的攝入量為0.319μg/（kg bw·d），顯著低于世界平均水平，這與我國傳統(tǒng)食品加工工藝（低于100℃的蒸煮加工）及近年來飲食習(xí)慣的改善有很大關(guān)系。通過哪些方法可以盡量減少丙烯酰胺的攝入？不妨從日常生活中的膳食層面來進行控制。

原料的預(yù)處理

在加工食物的過程中，對于易產(chǎn)生美拉德反應(yīng)而生成丙烯酰胺的原材料可以選擇適當(dāng)?shù)姆绞竭M行處理。以淀粉含量較高的馬鈴薯為例，在制作油炸薯條時，原料應(yīng)避免低于10℃保存。因為當(dāng)溫度較低時，馬鈴薯中的部分淀粉會轉(zhuǎn)化為還原糖，經(jīng)油炸加工后，丙烯酰胺的含量會明顯上升。

實驗證明，將馬鈴薯切片后在60℃的溫水中浸泡15min 后再進行油炸加工，以此制成的油炸薯條中丙烯酰胺含量會降低5～10 倍，至40～70μg/kg，但同時保留了原有的烹調(diào)效果；用70℃熱水浸泡馬鈴薯40min 后，油炸成品中丙烯酰胺的含量降低約91%；用50℃熱水浸泡馬鈴薯70min 后，在190℃高溫下進行油炸加工，丙烯酰胺含量僅為28μg/kg；用檸檬酸溶液浸泡馬鈴薯后，油炸成品中的丙烯酰胺可以降低70%左右。由此可見，采用適當(dāng)?shù)脑项A(yù)處理方式有助于降低成品中丙烯酰胺的含量。

溫度與時間

在高溫條件下加工含有碳水化合物（淀粉、小分子糖類）和蛋白質(zhì)的食物容易產(chǎn)生丙烯酰胺，且主要存在于煎炸、焙烤等經(jīng)高溫加工的食品中。有研究指出，油炸溫度和時間是影響油炸薯條中丙烯酰胺含量的主要因素—隨著油炸溫度的升高和油炸時間的延長，產(chǎn)品中丙烯酰胺含量明顯上升。加工過程中，將溫度控制在120℃以下，丙烯酰胺的生成量則較少；當(dāng)油溫從120℃升高到180℃時，產(chǎn)品中丙烯酰胺含量增加了58 倍。此外，當(dāng)焙炒溫度在120～180℃時，控制加工溫度并減少加熱時間可以有效降低咖啡中丙烯酰胺的生成量；當(dāng)焙炒溫度在200℃以上時，隨著溫度和時間的增加，丙烯酰胺的最終生成量會相應(yīng)減少。因此，在食品加工過程中，溫度和時間對丙烯酰胺的生成具有較為顯著的影響。

天冬酰胺酶

很多食物中天然含有大量的天冬酰胺，其在高溫煎炸后容易產(chǎn)成丙烯酰胺。此時，食品原料中含有的天冬酰胺酶活性是影響丙烯酰胺生成的一個非常重要的因素。天冬酰胺酶可以使丙烯酰胺的前體物質(zhì)（天冬酰胺）水解生成天冬氨酸和氨，從而在一定程度上抑制丙烯酰胺的生成。有學(xué)者利用天冬酰胺酶對馬鈴薯樣品進行前處理，發(fā)現(xiàn)樣品中天冬酰胺的含量下降明顯，降幅約達88%。通過將馬鈴薯條和馬鈴薯片在天冬酰胺酶溶液中浸泡處理后發(fā)現(xiàn)，在相同的油炸條件下，馬鈴薯條和馬鈴薯片中丙烯酰胺的含量分別下降約30%和15%。

鹽類

食物烹飪的過程通常都會加入一定的食鹽，而不同鹽類對食品中丙烯酰胺的生成具有不同影響。目前，人們研究較多的鹽類包括氯化鈉（NaCl）、氯化鎂（MgCl2）和氯化鈣（CaCl2）等。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，薯片在熱燙處理前浸泡于1%的食鹽溶液中可以使成品中丙烯酰胺的含量降低約62%。另有研究通過構(gòu)建不同的模型發(fā)現(xiàn)，NaCl 在天冬酰胺—葡萄糖模型和天冬酰胺—果糖模型中對丙烯酰胺的生成均有一定的抑制作用。然而，在所構(gòu)建的模型中，并未發(fā)現(xiàn)NaCl 對丙烯酰胺的減少有明顯影響。因此，NaCl 對于丙烯酰胺的抑制作用有待做進一步的研究。

另有研究發(fā)現(xiàn)，在煎炸之前將馬鈴薯浸于CaCl2溶液中，成品中丙烯酰胺的合成量可減少約95%，且處理方式對油炸薯條的色澤與口感無明顯影響。當(dāng)CaCl2質(zhì)量濃度較低時，對丙烯酰胺具有抑制作用；而當(dāng)CaCl2濃度較高時，反而對丙烯酰胺的生成產(chǎn)生促進作用。此外，MgCl2的抑制作用和CaCl2類似，其也可抑制餅干中丙烯酰胺的形成，但是效果不如CaCl2。

氨基酸和蛋白質(zhì)

食物中的氨基酸和蛋白質(zhì)也可能影響丙烯酰胺的生成。有學(xué)者通過構(gòu)建化學(xué)模型發(fā)現(xiàn)，半胱氨酸、賴氨酸和精氨酸對食品中丙烯酰胺的產(chǎn)生具有較好的抑制作用，對丙烯酰胺的抑制率最高可達90%。因此，向馬鈴薯樣品中加入游離甘氨酸、半胱氨酸、谷氨酸和高蛋白物質(zhì)后發(fā)現(xiàn)，成品中丙烯酰胺的含量顯著降低。有學(xué)者在油炸薯條配方中加入2%的鷹嘴豆蛋白，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中的丙烯酰胺含量有所下降。從反應(yīng)機理來說，游離氨基酸和天冬酰胺的競爭導(dǎo)致美拉德反應(yīng)受阻以及蛋白質(zhì)和丙烯酰胺的共價結(jié)合可能是食品中丙烯酰胺含量下降的主要原因。

黃酮類物質(zhì)

黃酮類物質(zhì)具有多種生物活性，有助于抑制丙烯酰胺的生成。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，從番茄皮中提取的柚皮素可以顯著降低食品中丙烯酰胺的含量，并且抑制效果隨著柚皮素用量的增加而提高。通過建立甘氨酸—葡萄糖模型發(fā)現(xiàn)，來自橄欖、橘子等植物的黃酮類提取物對丙烯酰胺的抑制率可達30%～85%。

同時，黃酮添加量與對丙烯酰胺的抑制呈非線性關(guān)系；定量結(jié)構(gòu)—活性關(guān)系（QSAR）試驗證明了生物黃酮芳環(huán)羥基的數(shù)目和位置、糖基取代的方式（碳苷或氧苷）、B 環(huán)連接的形式（2 或3 位）以及黃酮環(huán)的拓撲結(jié)構(gòu)對丙烯酰胺抑制活性的重要影響。

丙烯酰胺的暴露來源及控制途徑

當(dāng)前，人們主要通過兩種途徑接觸丙烯酰胺，即環(huán)境暴露與經(jīng)口攝入。作為人造化合物，丙烯酰胺在自然環(huán)境中并不存在。但由于丙烯酰胺廣泛用于多種行業(yè)，其生產(chǎn)線和聚丙烯酰胺等聚合物生產(chǎn)線等會使殘余的丙烯酰胺單體通過工業(yè)廢水、廢渣進入水體、土壤和大氣等環(huán)境介質(zhì)。因此，應(yīng)該注意丙烯酰胺的環(huán)境暴露和環(huán)境來源，防止環(huán)境中的丙烯酰胺對人體健康產(chǎn)生影響。

許多食物在高溫烹制過程中會產(chǎn)生丙烯酰胺，尤其是油炸、烘烤類的高淀粉食物，其形成機制為高溫下氨基酸（主要是天冬酰胺）和羰基化合物（主要是還原糖，如葡萄糖）的美拉德反應(yīng)（Maillard reaction）。我國的《食品安全法》對“食品安全”進行了如下定義：食品安全指食品無毒、無害，符合應(yīng)當(dāng)有的營養(yǎng)要求，對人體健康不造成任何急性、亞急性或者慢性危害。因為任何危害因素產(chǎn)生危害作用需要達到一定的量，所以只要將危害因素控制在最小劑量之下就有助于降低產(chǎn)生危害的可能。此外，注意減少危害因素的攝入途徑，如減少或防止污染、控制污染物增加、降低或消除污染物等也能有效避免丙烯酰胺對人體產(chǎn)生影響。