高温加工食品中丙烯酰胺的减控研究进展

彭依依 眭红卫

摘 要：富含碳水化合物同时含有蛋白质的食品，在烘焙、油炸等高温加工中容易发生美拉德反应而产生丙烯酰胺。因丙烯酰胺对人体健康具有潜在危害性，近年来食品中丙烯酰胺的减控研究成为热门。本文从食材的成分种类与含量、食品加工工艺、食品添加剂的使用等方面综述了高温加工食品中丙烯酰胺的减控措施研究进展，并对丙烯酰胺减控的未来研究方向进行了展望。

关键词：丙烯酰胺;高温加工;减控

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

中图分类号：R155.5

富含碳水化合物同时含有蛋白质的食品在高温油炸或烘焙的过程中极易产生丙烯酰胺。丙烯酰胺对人体健康具有潜在威胁性和可能增加致癌风险，其在食物中的产生与存在成为食物安全性的重大隐患。因此，近年来对高温加工食品中丙烯酰胺的减控研究成为热门，国内外研究者在此领域进行了探索研究。

1 食材种类成分与丙烯酰胺减控

1.1 加工用油脂的种类成分对丙烯酰胺减控的影响

在高温加工食品中，丙烯酰胺含量受到食用油种类的影响。通常来说，含不饱和脂肪酸越多的油脂，在同一加工条件下，产生的丙烯酰胺越少。如棕榈油和大豆油在经过同样高温处理后，丙烯酰胺含量比约是2∶1[1]。张云焕等分别用棕榈油、花生油、大豆油和玉米油进行油炸麻花实验，结果发现棕榈油处理的麻花丙烯酰胺含量明显高于其他油脂[2]。管玉格等在165 ℃的条件下油炸馍片，结果显示，棕榈油加工产生的丙烯酰胺含量大约是其他植物油的的1.94倍[3]。有研究将棉籽油、大豆油、菜籽油和棕榈油这4种植物油按脂肪酸最佳摄入比例，即不饱和脂肪酸∶饱和脂肪酸≈4∶0.6来配比，结果显示经过调和的煎炸油相比三级棉籽油对丙烯酰胺的控制效果更好[4]。

1.2 食材中的氨基酸和糖类对丙烯酰胺减控的影响

王思维用9种面粉做实验，结果显示在高温条件下，糯米粉产生丙烯酰胺含量最低，莜面次之，黑麦面粉最多，由此可见原料中还原糖含量越多，丙烯酰胺的生成量也越多[5]。在氨基酸实验中，异亮氨酸、脯氨酸等13种氨基酸与丙烯酰胺含量呈正相关，精氨酸、丙氨酸、天冬氨酸3种氨基酸抑制丙烯酰胺产生。因此，选择食材时应选择非还原糖、精氨酸、丙氨酸、天冬氨酸较多的进行加工食用。

1.3 食材中的水含量对丙烯酰胺减控的影响

水分含量是美拉德反应中重要的反应物和运输载体，薯条实验中，美拉德反应在含水量为12%～18%时最为迅速，水分不足時，由于反应物的缺乏会抑制美拉德反应，水含量较高时，反应物的浓度被稀释，反应物之间相互作用变得困难从而抑制丙烯酰胺生成[6]。因此在加工过程中，适当提高或降低食材的水分含量也是丙烯酰胺减控的有效办法。

2 食品加工工艺与丙烯酰胺减控

2.1 食材预处理工艺对丙烯酰胺减控的影响

加工前对食材进行预处理，主要是从反应物的角度来预防美拉德反应的发生，如改变反应物还原糖和天门冬酰胺的性质和反应条件，对反应中间产物-丙醛酸进行改性等。原料中的天冬酰胺和还原糖主要与其种植条件、生长环境、贮藏条件等有关。选择原料时通过选择天冬酰胺或还原糖较低的一方即可。

有研究表明，热烫处理能使还原糖和天冬酰胺快速溶解，使其含量迅速降低。研究发现在50 ℃热水中将土豆片热烫10 min左右之后再进行烹制，丙烯酰胺含量相比未处理时明显降低，55 ℃的热水热烫45 min的条件下下降最为显著[7]。徐进川等研究证明85 ℃温水热烫与脱脂鹰嘴豆粉溶液浓度8 g/100 mL联合使用可以使薯片中丙烯酰胺含量明显降低[8]。先用1%的食盐溶液浸泡处理马铃薯再进行油炸，丙烯酰胺的含量仅为原来的38%[9]。浸泡时间也是其中一种影响因素，一般来说浸泡时间越长，反应物前体物质流失越多，美拉德反应越难以进行，导致丙烯酰胺的生成量越少。

其他预处理方式对丙烯酰胺的抑制作用也较为明显。如在高温油炸之前，将土豆浸泡在氯化钙溶液中可以抑制95%的丙烯酰胺的形成[10];油炸前将马铃薯浸泡在0.1 g·mL-1的大蒜粉溶液中可以使丙烯酰胺的抑制率达到37.3%[11];降低PH到酸性条件能减少丙烯酰胺的产生，如马铃薯在油炸前适当用柠檬酸、醋酸和乳酸浸泡可以大大降低在油炸过程中产生的丙烯酰胺的含量[12]。

2.2 加工温度与时间对丙烯酰胺减控的影响

美拉德反应温度对丙烯酰胺生成量来说是很重要的影响因素，在一定范围内控制好烹制温度可以有效减少丙烯酰胺的生成量。美拉德反应在120～180 ℃时达到最佳反应条件，丙烯酰胺生成量会随着温度的升高而增加。但当温度>190 ℃时，丙烯酰胺会发生热降解，一定程度上抑制丙烯酰胺生成[13]。

加工时间也是一个重要的因素，通常来说加工时间越长，丙烯酰胺生成量越多。有学者检测了不同加工时间下薯条中丙烯酰胺的含量变化。结果显示油炸时间在3～9 min时，时间越长，丙烯酰胺含量越高[14]。

2.3 加工中的其他因素对丙烯酰胺减控的影响

食品在加工前的贮藏条件也或多或少的影响着丙烯酰胺的含量，因为含碳水化合物的食品在储藏过程中，淀粉会转变为还原糖，有利于美拉德反应生成丙烯酰胺，在储藏过程中应尽量避免储存在10 ℃以下。将马铃薯在低温条件下冷冻储藏一段时间后再进行高温加工，所产生的丙烯酰胺含量是常温条件下的的10倍[15]。薯片在油炸之前用微波解冻也可以起到一定的抑制作用[16]。

3 食品添加剂使用与丙烯酰胺减控

食品添加剂的使用对高温加工食品中丙烯酰胺的抑制有一定影响，目前国内外研究者主要从添加氨基酸、抗氧化剂以及维生素类添加剂等手段来进行研

究讨论。

3.1 氨基酸类添加剂对丙烯酰胺减控的影响

不同氨基酸对高温加工过程中丙烯酰胺的形成影响不同。有研究证明氨基酸的抑制效果顺序为谷氨酸>半胱氨酸>甘氨酸>赖氨酸，其中半胱氨酸在添加量较低的时候，会促进羟甲基糠醛形成，但随着添加量增大，反而对丙烯酰胺产生抑制作用。半胱氨酸盐类物质抑制效果更高，甘氨酸的抑制效果其次，而且随甘氨酸添加量的增大而增强。

3.2 抗氧化剂对丙烯酰胺减控的影响

张英等提出抑制丙烯酰胺的产生可以采取在食品加工中添加抗氧化剂，如竹叶抗氧化物、茶多酚等来抑制美拉德反应[17]。张云焕等证明了在酚类抗氧化剂中，酸性条件相比中性条件对丙烯酰胺的抑制效果更强，且添加量在0.5%以内时，阿魏酸和维生素C对丙烯酰胺抑制效果逐渐增强，增加到0.5%时抑制率最大[2]。有研究也采用阿魏酸和咖啡酸这两种酚类抗氧化剂作为添加剂讨论[18]，结果显示它们对丙烯酰胺均含有促进和抑制的双重作用，浓度低于2.5 mmol·L-1时起促进作用，高浓度下起抑制作用。齐雅静在天冬酰胺/葡萄糖模型体系加入原花青素，发现对丙烯酰胺也有一定抑制作用，且此抑制活性在50～200 ?g·mL-1范围内随浓度增高而上升[19]。

黄酮类抗氧化剂可以通过防止脂质氧化来减少丙烯酰胺的形成，樊星等选取竹叶黄酮提取物和葛根黄酮提取物进行研究，实验结果表明，丙烯酰胺抑制率与两种提取物的浓度范围有关，在质量分数为0.1%～0.4%时，丙烯酰胺抑制率与浓度呈正相关，但相比维生素和酚类抗氧化剂，这两种黄酮类物质的抑制效果稍显弱[20。

3.3 维生素类添加剂对丙烯酰胺减控的影响

Zeng等研究采用15种不同的维生素，在油炸食品的食品模型中测试维生素对丙烯酰胺的抑制作用[21]。结果发现B族维生素的抑制效果相对较强，其中维生素B6、生物素、L-抗坏血酸和吡哆胺等抑制丙烯酰胺形成的效果都比较好，抑制率均大于50%。总的来说抑制效果相对较强的为水溶性维生素，脂溶性维生素稍差，加入0.02～0.08 mol·L-1的抗坏血酸能明显减少丙烯酰胺的形成，因此一定浓度的维生素可以抑制丙烯酰胺的形成[22]。

3.4 复合添加剂对丙烯酰胺减控的影响

生物中的天然活性成分不仅可以减少高温加工过程中产生的丙烯酰胺，也对丙烯酰胺体内的毒性具有抑制作用，而复合的抑制剂相比单一的抑制剂效果更好。周婷将原花青素与儿茶素以不同比例搭配，在天冬酰胺/葡萄糖模拟体系中对丙烯酰胺的抑制作用效果进行测量，结果显示按1∶3的比例进行配比时，儿茶素因为具有协同原花青素抑制丙烯酰胺的作用，对丙烯酰胺的抑制效果最大，抑制率约为70%[23]。

4 其他减控措施

将加工食品进行辐照处理，是减控丙烯酰胺的另一种有效尝试。在辐照条件下通过共聚反應将已生成的小分子丙烯酰胺转化为大分子无毒的聚丙烯酰胺，通过增大分子量方便去除丙烯酰胺，还能降低体系中丙烯酰胺带来的毒性，实现对已生成丙烯酰胺的减控。王倩倩实验采用辐照处理技术对薯片中丙烯酰胺溶液进行处理，经过辐照条件为3 kGy剂量的辐射照射后，丙烯酰胺的抑制率约为56%[24]。

用物理方法来直接针对丙烯酰胺进行处理是一个比较新的研究方向，目前已知的有效方法为辐射法，未来还会有什么新的物理减控法也值得期待。

5 结语

综上所述，国内外的丙烯酰胺减控研究大多针对马铃薯类高温加工产品，集中于前期如何避免美拉德反应来进行，即主要从美拉德反应中的反应物和反应条件着手抑制丙烯酰胺的生成。对于马铃薯以外的高温加工碳水化合物类食品的研究，以及对于已经形成丙烯酰胺的食物如何降低其含量的研究目前比较鲜见，值得后续研究者加以关注和探究。

丙烯酰胺存在范围非常广，且对人体的潜在危害性较大，从基于人类身体健康的角度来看，开展食物中丙烯酰胺减控的课题研究，理论上有助于加深对丙烯酰胺的认识并实现对其进行合理控制，现实中有利于增强大众对丙烯酰胺的认知从而在日常生活中保持良好的饮食习惯和食物烹饪习惯，具有重要的理论与实践意义和学术价值。

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