食品中丙烯酰胺的产生及控制途径

食品中丙烯酰胺的产生及控制途径

摘要：丙烯酰胺是一种对人体有神经毒性和潜在致癌性的物质，2002年首次发现在高温油炸后的富含碳水化合物食品中存在，并引起了世界各国研究者的广泛关注。本文就丙烯酰胺的性质、食品中丙烯酰胺的形成机制以及控制途径等方面的研究进展进行了综述。

关键词：丙烯酰胺、食品加工、形成机理、控制途径

Formation and control methods of acrylamide in food

Abstract: Acrylamide is a potential carcinogenicity to human body and neurotoxic substances, first discovered in 2002 in the high temperature frying carbohydrate rich foods, and has caused the extensive concern of researchers all over the world. This paper has summarized the research progress of acrylamide acrylamide in food properties, formation mechanism and control method etc..

Keywords: acrylamide、food processing、formation mechanism、control method 油炸系指以热油为传热媒介，使食品原料内部的水分因急剧蒸发而干燥的过程。油炸食品是中国重要的传统食品，具有独特的质构和良好的风味，深受人们的喜爱，如油炸薯片(条)、方便面、油炸花生米、油条。但是，近10年来，油炸食品的安全性受到了质疑。起因是2002年4月一份来自瑞典国家食品管理局(NFA) 和斯德哥尔摩大学的研究报告，表明油炸薯条、马铃薯片等含有淀粉质碳水化合物的高温加工食物中含有致癌物质——丙烯酰胺(Ac-rylamide)[1]，其中油炸马铃薯片被列为丙烯酰胺含量最高的食品之列。

一、丙烯酰胺的基本性质

丙烯酰胺(CH2=CH-CONH2)是一种不饱和酰胺，相对分子质量为71. 09，沸点125. 0℃，熔点85. 5℃，一种白色晶体物质。丙烯酰胺能溶于水、乙醇、乙醚、丙酮、氯仿，不溶于苯及庚烷中。当丙烯酰胺加热溶解时，释放出强烈的腐蚀性气体和氮的氧化物类化合物。在酸性环境中可水解成丙烯酸。在室温下很稳定，但当处于熔点或以上温度、氧化条件以及在紫外线的作用下很容易发生聚合反应而生成聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺在工业上有广泛的用处，它可以作为一种絮凝剂对城市供水进行处理，污水处理、纸浆和纸加工过程中也需要聚丙烯酰胺，除此之外，它还可用作化妆品的添加剂、土壤调节剂等。

食品中丙烯酰胺之所以受到关注是因为它的毒性。丙烯酰胺凝聚后生成的聚丙烯酰胺是无毒的，但丙烯酰胺单体却是一种公认的神经毒素和准致癌物。已被WHO国际癌症研究中心（IRAC）列为可能致癌物质（ⅡA类）。研究表明，丙烯酰胺具有较强的渗透性，可经消化道、呼吸道、皮肤、黏膜快速进入体内[2]，引起人体神经损害并造成生殖毒性，动物试验结果证明它可引起动物畸形、癌症，是潜在致癌物质[3]。

二、食品中丙烯酰胺形成机理

随着研究的深入，发现多种食品及饮料在热加工过程中通过以下几种途径形

成丙烯酰胺[2、3]：

1、天冬酰胺与还原糖在高温条件下发生的美拉德反应是食品中丙烯酰胺产生的重要途径之一，被称为天冬酰胺途径。

由含羟基的化合物（尤其是α-羟基）与天冬酰胺的氨基反应，在高温下脱水缩合生成Schiff碱，Schiff碱具有很高的反应活性，在加热条件下脱除羧基，随后发生分子内重排，通过以下两种形式生成丙烯酰胺：

（1）直接分解生成丙烯酰胺和亚胺；

（2）先脱水生成3-氨基丙酰胺（3-APA），后者再经脱氨生成丙烯酰胺。

同时，Stadler和Varoujan还发现，如果用水合天冬酰胺酸代替天冬酰胺酸或者是往天冬酰胺酸/还原糖无水反应体系加入少量的水，则丙烯酰胺的量得到显著的提高，是无水反应体系生成量的三倍多。

2、氨与丙烯醛或丙烯酸在加热条件下也能产生大量的丙烯酰胺。

氨主要来自于含氮化合物的高温分解，而丙烯酰胺的前体化合物丙烯醛和丙烯酸则有以下几个来源:

①丙烯醛可能来自于食物中的单糖在加热过程中的非酶降解；

②它有可能来自油脂在高温加热过程中释放的甘油三酸酯和丙三醇，油脂加热到冒烟后，分解成丙三醇和脂肪酸，丙三醇的进一步脱水或脂肪酸的进一步氧化均可产生丙烯醛；

③是食物中蛋白质氨基酸如天门冬氨酸的降解；

④在脂肪、蛋白质、碳水化合物的高温分解反应中，会产生大量的小分子醛（如乙醛、甲醛等），它们在适当的条件，重新化合生成丙烯醛；

⑤最后是来自于氨基酸或蛋白质与糖之间发生的美拉德反应，蛋氨酸、丙氨酸等多种氨基酸均可通过此反应产生丙烯醛。

丙烯醛经由直接氧化反应生成丙烯酸，丙烯酸再与氨水作用，最终生成丙烯酰胺。

3、食物中含氮化合物自身的反应

丙烯酰胺可通过食物中含氮化合物自身的反应，如水解、分子重排等作用形成，而不经过丙烯醛过程。一些小分子的有机酸如苹果酸、乳酸、柠檬酸等经过脱水等作用可形成丙烯酰胺。

4、直接由氨基酸形成

天冬酰胺在180 ℃下热解，可生成少量的丙烯酰胺。氨基酸分子的重排也是美拉德反应的常见过程。天门冬酰胺脱掉一个二氧化碳分子和一个氨分子就可以转化为丙烯酰胺。

三、食品中丙烯酰胺的控制方法

目前，国内外关于食品中丙烯酰胺的抑制方法已有较多研究，且主要集中于控制原料中天门冬酰胺和还原糖含量、加工工艺[4]、抑制剂和生产设备四个方面。

1、控制原料中天门冬酰胺和还原糖含量[6]

天门冬酰胺和还原糖是形成丙烯酰胺的重要底物，控制原料中游离天门冬酰胺和还原糖含量是控制食品中丙烯酰胺的最根本途径。目前主要有以下途径可供