丙烯酰胺與食品安全

王翠竹

近日，深圳市消費(fèi)者委員會(huì)發(fā)布了《2020年薯片中外對(duì)比試驗(yàn)報(bào)告》——其委托專業(yè)質(zhì)檢公司對(duì)從線上線下挑選的15款國(guó)內(nèi)外知名品牌薯片開(kāi)展比較試驗(yàn)。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(zhǔn)水平值（750μg/kg）;其中，3款薯片樣品的丙烯酰胺含量超過(guò)2000μg/kg。此外，該報(bào)告得出以下幾點(diǎn)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(jìn)口油炸型薯片中的鈉含量更高，是同類型國(guó)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(huì)各界的廣泛關(guān)注后，深圳市消費(fèi)者委員會(huì)發(fā)布聲明指出，網(wǎng)上報(bào)道的“丙烯酰胺超標(biāo)”等話題對(duì)比較試驗(yàn)報(bào)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(shí)就有可能形成丙烯酰胺。目前，我國(guó)并沒(méi)有制定食物中丙烯酰胺限量的法規(guī)或標(biāo)準(zhǔn)，故不存在“超標(biāo)”一說(shuō)。

什么食物容易產(chǎn)生丙烯酰胺？丙烯酰胺對(duì)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(guó)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(huì)中，中國(guó)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(duì)這一熱門話題進(jìn)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(duì)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(wú)色透明片狀晶體，化學(xué)式為C3H5NO，無(wú)臭，有毒;相對(duì)密度為1.122，熔點(diǎn)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(shí)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(shù)脂的重要物質(zhì)等。然而，其于1994年被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)（International Agency for Research on Cancer，IARC）列為2A類致癌物，即“人類可能致癌物”。

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(guó)等一些國(guó)家的相關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)食品中丙烯酰胺的含量進(jìn)行了測(cè)定，證實(shí)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(guò)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(guò)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(jiàn)食品中丙烯酰胺的含量。通過(guò)表1、表2不難發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)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(shí)上，丙烯酰胺之所以能引起各方的重視，是因?yàn)槠渚哂酗@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(shí)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(dòng)物實(shí)驗(yàn)中均有明確證據(jù)。自20世紀(jì)70年代開(kāi)始，我國(guó)便有關(guān)于丙烯酰胺中毒病例的報(bào)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(yuǎn)端觸痛覺(jué)減退、深反射減退等神經(jīng)功能受損癥狀。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物暴露的情況為：貓、大鼠、小鼠、豚鼠、兔和猴等表現(xiàn)出共濟(jì)失調(diào)、后肢足呈八字、骨骼肌無(wú)力，并最終導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)障礙。因此，可以從4個(gè)方面來(lái)解釋丙烯酰胺的神經(jīng)毒性致病機(jī)理，即氧化損傷與神經(jīng)細(xì)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(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，對(duì)雄性成年大鼠和新生大鼠進(jìn)行高劑量丙烯酰胺攝入，會(huì)導(dǎo)致大鼠生長(zhǎng)遲緩，進(jìn)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(huì)發(fā)生病變。

免疫毒性

就免疫毒性而言，丙烯酰胺會(huì)損傷胸腺和脾臟等免疫器官，從而抑制細(xì)胞免疫功能。研究發(fā)現(xiàn)，丙烯酰胺會(huì)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(xì)胞數(shù)減少，脾細(xì)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(guó)人群中觀察到丙烯酰胺會(huì)誘導(dǎo)類似過(guò)敏的反應(yīng)（如哮喘、發(fā)燒、打噴嚏、哮喘和濕疹等），并猜測(cè)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(rèn)的資料絕大多數(shù)來(lái)源于嚙齒類動(dòng)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(xì)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(shí)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(rèn)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(lái)評(píng)估該地區(qū)普通人群對(duì)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(huì)（Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives，JECFA）對(duì)除非洲以外的世界范圍內(nèi)的8個(gè)代表國(guó)家人群中丙烯酰胺膳食攝入量進(jìn)行評(píng)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(dòng)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）。

此外，由于不同國(guó)家的烹飪與飲食習(xí)慣不盡相同，各國(guó)人群的攝入量有所差異。英國(guó)最新公布的日攝入量為0.61μg/（kg bw·d）、法國(guó)為0.43μg/（kg bw·d），而中國(guó)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(guó)傳統(tǒng)食品加工工藝（低于100℃的蒸煮加工）及近年來(lái)飲食習(xí)慣的改善有很大關(guān)系。通過(guò)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(lái)進(jìn)行控制。

原料的預(yù)處理

在加工食物的過(guò)程中，對(duì)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(jìn)行處理。以淀粉含量較高的馬鈴薯為例，在制作油炸薯?xiàng)l時(shí)，原料應(yīng)避免低于10℃保存。因?yàn)楫?dāng)溫度較低時(shí)，馬鈴薯中的部分淀粉會(huì)轉(zhuǎn)化為還原糖，經(jīng)油炸加工后，丙烯酰胺的含量會(huì)明顯上升。

實(shí)驗(yàn)證明，將馬鈴薯切片后在60℃的溫水中浸泡15min后再進(jìn)行油炸加工，以此制成的油炸薯?xiàng)l中丙烯酰胺含量會(huì)降低5～10倍，至40～70μg/kg，但同時(shí)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(jìn)行油炸加工，丙烯酰胺含量?jī)H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(jiàn)，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(shí)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(shí)間是影響油炸薯?xiàng)l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(shí)間的延長(zhǎng)，產(chǎn)品中丙烯酰胺含量明顯上升。加工過(guò)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(shí)，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(shí)，控制加工溫度并減少加熱時(shí)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(shí)，隨著溫度和時(shí)間的增加，丙烯酰胺的最終生成量會(huì)相應(yīng)減少。因此，在食品加工過(guò)程中，溫度和時(shí)間對(duì)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(shí)，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(gè)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(duì)馬鈴薯樣品進(jìn)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(dá)88%。通過(guò)將馬鈴薯?xiàng)l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?xiàng)l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(guò)程通常都會(huì)加入一定的食鹽，而不同鹽類對(duì)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(guò)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(duì)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(duì)丙烯酰胺的減少有明顯影響。因此，NaCl對(duì)于丙烯酰胺的抑制作用有待做進(jìn)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(duì)油炸薯?xiàng)l的色澤與口感無(wú)明顯影響。當(dāng)CaCl2質(zhì)量濃度較低時(shí)，對(duì)丙烯酰胺具有抑制作用;而當(dāng)CaCl2濃度較高時(shí)，反而對(duì)丙烯酰胺的生成產(chǎn)生促進(jìn)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(guò)構(gòu)建化學(xué)模型發(fā)現(xiàn)，半胱氨酸、賴氨酸和精氨酸對(duì)食品中丙烯酰胺的產(chǎn)生具有較好的抑制作用，對(duì)丙烯酰胺的抑制率最高可達(dá)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?xiàng)l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(jī)理來(lái)說(shuō)，游離氨基酸和天冬酰胺的競(jìng)爭(zhēng)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(jià)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(guò)建立甘氨酸–葡萄糖模型發(fā)現(xiàn)，來(lái)自橄欖、橘子等植物的黃酮類提取物對(duì)丙烯酰胺的抑制率可達(dá)30%～85%。

同時(shí)，黃酮添加量與對(duì)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(yàn)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)丙烯酰胺抑制活性的重要影響。

丙烯酰胺的暴露來(lái)源及控制途徑

當(dāng)前，人們主要通過(guò)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(huì)使殘余的丙烯酰胺單體通過(guò)工業(yè)廢水、廢渣進(jìn)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(lái)源，防止環(huán)境中的丙烯酰胺對(duì)人體健康產(chǎn)生影響。

許多食物在高溫烹制過(guò)程中會(huì)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(jī)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(guó)的《食品安全法》對(duì)“食品安全”進(jìn)行了如下定義：食品安全指食品無(wú)毒、無(wú)害，符合應(yīng)當(dāng)有的營(yíng)養(yǎng)要求，對(duì)人體健康不造成任何急性、亞急性或者慢性危害。因?yàn)槿魏挝：σ蛩禺a(chǎn)生危害作用需要達(dá)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(duì)人體產(chǎn)生影響。