丙烯酰胺與食品安全
2020-12-11 16:42:51 來(lái)源: 食品安全導(dǎo)刊
評(píng)論0條 我來(lái)說(shuō)兩句
□ 王翠竹 本刊記者
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/(kgbw·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。
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