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丙烯酰胺是一種白色、透明片狀晶體,可溶于水、乙醇等,遇熱穩(wěn)定,室溫下可升華,易聚合和共聚。在工業(yè)上丙烯酰胺主要用于聚丙烯酰胺的合成制造。
聚丙烯酰胺在建筑、石油開采、造紙、顏料、化妝品制造、環(huán)境保護(hù)行業(yè)中有廣泛地應(yīng)用。自從2002年4月瑞典國家食品管理局(NationalFoodAdministration,NFA)和斯德哥爾摩大學(xué)的科學(xué)家宣布,油炸、高溫烘烤的淀粉類食品中丙烯酰胺的含量比世界衛(wèi)生組織(WHO)規(guī)定的飲水中丙烯酰胺含量(成人每日從飲水中攝入的丙烯酰胺<1Lg)高出500倍以上后,食品中丙烯酰胺的形成引起了人們的廣泛關(guān)注。我國衛(wèi)生部于2005年4月也發(fā)布公告,警惕食品中的丙烯酰胺。本文對丙烯酰胺的形成、毒性以及油炸食品中減少丙烯酰胺含量的措施進(jìn)行了綜述,為讀者進(jìn)一步了解丙烯酰胺提供參考。
1丙烯酰胺的形成
研究表明,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(120e以上)烹調(diào)過程中形成,140~180e為其生成的最佳溫度;當(dāng)加工溫度較低時(shí),食品中丙烯酰胺的水平相當(dāng)?shù)?。瑞典國家食品管理局?bào)道,食物在水中煮沸時(shí)最高溫度不會(huì)超過100e,這時(shí)很少形成丙烯酰胺,或無丙烯酰胺形成。烘烤、油炸食品在最后階段水分減少、表面溫度升高后,其丙烯酰胺形成量更高。食品中形成的丙烯酰胺比較穩(wěn)定;但咖啡除外,隨著儲(chǔ)存時(shí)間延長,丙烯酰胺含量會(huì)降低。
由于丙烯酰胺的毒性,使得人們對丙烯酰胺的形成機(jī)理給予了較多關(guān)注。然而由于食品中丙烯酰胺的發(fā)現(xiàn)較晚,對其形成機(jī)理的研究還不太透徹。根據(jù)已有研究結(jié)果,認(rèn)為食品加工過程中其形成與食物的非酶促褐變)))美拉德反應(yīng)(即食物成分中氨基與羰基的縮合反應(yīng))有關(guān)。一般認(rèn)為其形成的機(jī)理有以下兩種可能[6]:¹丙烯酰胺是由丙烯醛或丙烯酸與氨的反應(yīng)而來。氨主要來自于含氮化合物的高溫分解,而丙烯酰胺的前體化合物丙烯醛和丙烯酸則有以下幾個(gè)來源:首先丙烯醛可能來自于食物中的單糖在加熱過程中的非酶降解;其次它有可能來自油脂在高溫加熱過程中釋放的甘油三酸酯和丙三醇,油脂加熱到冒煙后,分解成丙三醇和脂肪酸,丙三醇的進(jìn)一步脫水或脂肪酸的進(jìn)一步氧化均可產(chǎn)生丙烯醛;再次是食物中蛋白質(zhì)氨基酸如天門冬氨酸的降解;最后是來自于氨基酸或蛋白質(zhì)與糖之間發(fā)生的美拉德反應(yīng),蛋氨酸、丙氨酸等多種氨基酸均可通過此反應(yīng)產(chǎn)生丙烯醛。º丙烯酰胺可通
過食物中含氮化合物自身的反應(yīng),如水解、分子重排等作用形成,而不經(jīng)過丙烯醛過程。一些小分子的有機(jī)酸如蘋果酸、乳酸、檸檬酸等經(jīng)過脫水等作用可形成丙烯酰胺。另外也可直接由氨基酸形成,氨基酸分子的重排也是美拉德反應(yīng)的常見過程。天門冬酰胺脫掉一個(gè)二氧化碳分子和一個(gè)氨分子就可以轉(zhuǎn)化為丙烯酰胺。
2丙烯酰胺毒性
2.1急性毒性
急性毒性試驗(yàn)結(jié)果表明,大鼠、小鼠、豚鼠和兔的丙烯酰胺經(jīng)口LD50為150~180mg/kg,屬中等毒性物質(zhì)。
2.2神經(jīng)毒性、生殖發(fā)育毒性
動(dòng)物試驗(yàn)研究表明,丙烯酰胺主要引起神經(jīng)毒性。神經(jīng)毒性作用主要為周圍神經(jīng)退行性變化和腦中涉及學(xué)習(xí)、記憶和其他認(rèn)知功能部位的退行性變化。孫鳳祥等人的研究表明,丙烯酰胺急性中毒后,可使神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生炎性水腫,最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡,產(chǎn)生不可恢復(fù)的神經(jīng)系統(tǒng)損壞,接觸一定量的丙烯酰胺可有全身性損傷作用。賀錫雯等人利用神經(jīng)行為、生理、病理、生化和代謝方法,研究了丙烯酰胺及其代謝物環(huán)氧丙酰胺對中樞及外周神經(jīng)系統(tǒng)的損害在中毒不同階段中的變化規(guī)律及劑量-反應(yīng)關(guān)系,表明丙烯酰胺是蓄積性神經(jīng)毒素,可引起中樞和周圍神經(jīng)系統(tǒng)的遠(yuǎn)端軸突變;丙烯酰胺影響神經(jīng)系統(tǒng)的糖代謝,其神經(jīng)毒性可歸因于影響能量代謝和細(xì)胞內(nèi)Ca2+的穩(wěn)態(tài)。
丙烯酰胺的生殖毒性作用表現(xiàn)為雄性大鼠精子數(shù)目和活力下降及形態(tài)改變和生育能力下降。有動(dòng)物試驗(yàn)研究表明,以15mg/(kg#d)丙烯酰胺喂養(yǎng)小鼠5d,小鼠出現(xiàn)精子損傷,精子數(shù)量、移動(dòng)距離下降。丙烯酰胺對小鼠、大鼠無明顯致畸胎作用。在胎鼠器官形成時(shí)期,以15mg/(kg#d)丙烯酰胺喂養(yǎng)小鼠、以45mg/(kg#d)喂養(yǎng)大鼠,僅見輕微影響(骨骼改變、體重增加減少的發(fā)生率增加)。崔群等人的研究表明,小鼠經(jīng)口給予50、100、150mg/kg的丙烯酰胺,每周5次,6周后斷頭取血檢測指標(biāo),染毒小鼠體重明顯下降,血清脂質(zhì)過氧化代謝產(chǎn)物(MDA)含量增高,超氧化歧化酶(SOD)及全血谷胱甘肽氧化酶(GSH-Px)活性于150mg/kg染毒組降低非常明顯,150mg/kg染毒組小鼠血中膠體炭粒清除速度明顯降低,胸腺相對質(zhì)量明顯增加,說明丙烯酰胺有抑制機(jī)體抗氧化能力和降低機(jī)體網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)吞噬功能的作用。
2.3遺傳毒性
丙烯酰胺在體內(nèi)和體外試驗(yàn)均表現(xiàn)有致突變作用,可引起哺乳動(dòng)物體細(xì)胞和生殖細(xì)胞的基因突變和染色體異常,如微核形成、姊妹染色單體交換、多倍體、非整倍體和其他有絲分裂異常等,顯性致死試驗(yàn)陽性。并證明丙烯酰胺的代謝產(chǎn)物環(huán)氧丙酰胺是其主要致突變活性物質(zhì)。劉勝學(xué)等人研究了丙烯酰胺對人體白血病細(xì)胞HPRT位點(diǎn)的影響,認(rèn)為丙烯酰胺染毒細(xì)胞的突變頻率在處理劑量范圍內(nèi)具有明顯的劑量-反應(yīng)關(guān)系,在最高劑量組(700Lg/mL)才有明確的致HPRT基因突變作用;同時(shí)發(fā)現(xiàn)AA染毒細(xì)胞的克隆效率隨著劑量增加有輕度升高。
李秀云等人用丙烯酰胺對小鼠進(jìn)行腹腔注射染毒,在50mg/kg體重劑量下發(fā)現(xiàn)丙烯酰胺可導(dǎo)致骨髓染色體畸變和微核率增加,具有染色體損傷作用。
2.4對動(dòng)物致癌性
Bull等人以6125、1215、25mg/(kg#d)的丙烯酰胺經(jīng)口染毒A/J小鼠,發(fā)現(xiàn)丙烯酰胺可誘發(fā)小鼠皮膚腫瘤,促進(jìn)肺腺瘤的發(fā)展。DarnJanov等在飲用水中加丙烯酰胺,以011、015、210mg/kg的劑量對大鼠進(jìn)行104周慢性染毒,發(fā)現(xiàn)大鼠睪丸鞘膜腫瘤發(fā)生增加。長期動(dòng)物試驗(yàn)研究表明,丙烯酰胺可致大鼠多種器官腫瘤,包括乳腺、甲狀腺、睪丸、腎上腺、中樞神經(jīng)、口腔、子宮、腦下垂體、肺等。丙烯酰胺對動(dòng)物的致癌性已經(jīng)得到了公認(rèn)。
2.5對人體健康的影響
丙烯酰胺對人體健康的影響,主要是基于對接觸丙烯酰胺的職業(yè)人群和因事故偶然暴露于丙烯酰胺人群的流行病學(xué)調(diào)查。王慧蘭等人對108例丙烯酰胺中毒病人及所在的10個(gè)工廠進(jìn)行的勞動(dòng)衛(wèi)生學(xué)調(diào)查表明,皮膚損害是丙烯酰胺直接刺激引起的接觸性皮炎和植物神經(jīng)功能紊亂所致,手、足脫皮是手、足接觸高濃度丙烯酰胺和吸收丙烯酰胺的標(biāo)志,脫皮后表皮薄嫩,又促進(jìn)了對丙烯酰胺的吸收,手部皮膚污染是丙烯酰胺中毒的主要途徑。張壽林等對71名生產(chǎn)丙烯酰胺的作業(yè)工人和51名對照者進(jìn)行了體檢、神經(jīng)肌電圖等多項(xiàng)目測定,發(fā)現(xiàn)丙烯酰胺主要影響神經(jīng)系統(tǒng),多數(shù)表現(xiàn)為周圍神經(jīng)病,以四肢遠(yuǎn)端震動(dòng)感覺障礙及跟腱反射遲鈍較常見,其中少數(shù)重者出現(xiàn)小腦功能障礙。王朝霞等人對兩例丙烯酰胺中毒患者的檢測表明,丙烯酰胺中毒除導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)受損,還可引起周圍神經(jīng)和血管受損。
丙烯酰胺對人的致癌性還存在爭議。斯德哥爾摩的Karolimka研究所的研究人員分析認(rèn)為,丙烯酰胺可增加人體發(fā)生大腸、腎臟和膀胱癌的危險(xiǎn)。有報(bào)道,研究人員收集了l000名左右的癌癥患者和與其年齡匹配的5OO多名未患癌癥的瑞典人的詳細(xì)日常飲食記錄,計(jì)算每位患者可能的丙烯酰胺攝人量,發(fā)現(xiàn)大量攝入脆面包、炸土豆和其他含有高丙烯酰胺食物的人們并未表現(xiàn)出癌癥高發(fā)的可能性。因此,他們不贊同丙烯酰胺對人體有致癌性的推測,而是認(rèn)為飲食中存在的丙烯酰胺,有可能是在體內(nèi)經(jīng)過了有效解毒的緣故。然而也有學(xué)者認(rèn)為,迄今有關(guān)丙烯酰胺對人體致癌性的影響評價(jià)是基于少數(shù)幾種食物得到的數(shù)據(jù),研究規(guī)模太小,因此不能肯定或者推翻丙烯酰胺與人體癌癥的相關(guān)性,人們必須對它進(jìn)行較大規(guī)模與較長時(shí)間的研究方可定論。
3國內(nèi)外關(guān)于食品中丙烯酰胺的一些研究公告2002年4月瑞典國家食品管理局和斯德哥爾摩大學(xué)研究人員率先報(bào)道,在一些油炸和燒烤的淀粉類食品,如炸薯?xiàng)l、炸土豆片、谷物、面包等中檢出丙烯酰胺;之后挪威、英國、瑞士和美國等國家也相繼報(bào)道了類似結(jié)果。由于丙烯酰胺具有潛在的神經(jīng)毒性、遺傳毒性和致癌性,因此食品中丙烯酰胺的污染引起了國際社會(huì)和各國政府的高度關(guān)注。
2002年6月25日世界衛(wèi)生組織(WHO)和聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)聯(lián)合緊急召開了食品中丙烯酰胺污染專家咨詢會(huì)議,對食品中丙烯酰胺的食用安全性進(jìn)行了探討。會(huì)后WHO和FAO計(jì)劃建立一個(gè)研究丙烯酰胺的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),以便更好地認(rèn)識(shí)丙烯酰胺及其可能對人體健康的影響。丙烯酰胺將作為主要的項(xiàng)目,增加到隨后召開的FAO/WHO食品添加劑聯(lián)合專家委員會(huì)會(huì)議的日程,進(jìn)行更加詳細(xì)地評估。
2005年2月,聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)和世界衛(wèi)生組織(WHO)聯(lián)合食品添加劑專家委員會(huì)(JECFA)根據(jù)近兩年來的新資料,對食品中的丙烯酰胺進(jìn)行了系統(tǒng)地危險(xiǎn)性評估,討論與丙烯酰胺及其他5種食品污染物有關(guān)的潛在健康危害問題。專家們斷定,根據(jù)動(dòng)物試驗(yàn),丙烯酰胺導(dǎo)致的最嚴(yán)重毒性作用是致癌,而且按目前食品中丙烯酰胺的含量,消費(fèi)具有這種污染物的食品可能會(huì)引起公共衛(wèi)生問題。
2005年3月2日,由聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織組成的一個(gè)聯(lián)合專家委員會(huì)發(fā)布了一份簡要報(bào)告,警告某些食品中非故意性生成的丙烯酰胺污染物可能引起公共衛(wèi)生問題,因?yàn)橐呀?jīng)表明丙烯酰胺能夠使動(dòng)物患上癌癥,,對動(dòng)物的研究表明,丙烯酰胺能夠引起生殖問題和癌癥。
2005年4月13日,國家衛(wèi)生部發(fā)布2005年第4號(hào)公告稱,高溫加工的淀粉類食品(如油炸薯片和油炸薯?xiàng)l等)中丙烯酰胺含量較高,衛(wèi)生部建議盡可能避免連續(xù)長時(shí)間或高溫烹飪淀粉類食品;提倡合理營養(yǎng),平衡膳食,改變油炸和高脂肪食品為主的飲食習(xí)慣,減少因丙烯酰胺可能導(dǎo)致的健康危害。
4防止油炸類食品產(chǎn)生丙烯酰胺的措施
雖然還沒有確切證據(jù)表明,食品中丙烯酰胺的攝入對人體的危害,然而作為人體不需要的物質(zhì),其在食品中的存在仍然是不受歡迎的。丙烯酰胺主要在高碳水化合物、低蛋白質(zhì)的植物性食物加熱過程中形成,如油炸薯?xiàng)l、薯等,油炸類食品中丙烯酰胺含量相對較高。
對世界上17個(gè)國家丙烯酰胺攝入量的評估結(jié)果顯示,按體重計(jì),兒童丙烯酰胺的攝入量為成人的2~3倍。其中丙烯酰胺主要來源的食品為炸薯?xiàng)l16%~30%,炸薯片6%~46%,咖啡13%~39%,餅干10%~20%,面包10%~30%,其余均小于10%。
丙烯酰胺的形成與加工及烹調(diào)方式、溫度、時(shí)間、水分等有關(guān),不同食品加工方式和條件不同,其形成丙烯酰胺的量有很大不同,即使不同批次生產(chǎn)出的相同食品,其丙烯酰胺含量也有很大差異。針對如何降低食品中丙烯酰胺的含量,研究成果較多。
Dhiraj等研究發(fā)現(xiàn),生薯?xiàng)l上涂抹鷹嘴豆粉糊(chickpeabatter)后其成品中丙烯酰胺含量由1490Lg/kg降至580Lg/kg。Koni等認(rèn)為馬鈴薯應(yīng)避免低于10e保存,切片后浸在約60e溫水中l(wèi)5min,可減少其中的天門冬酰胺和糖,用此制成的炸薯?xiàng)l丙烯酰胺含量比未處理的丙烯酰胺含量減少5~l0倍,同時(shí)還保留了原有的烹調(diào)效果。Awad等對減少高溫烹調(diào)的淀粉類食品中加工過程中的丙烯酰胺進(jìn)行了研究,通過發(fā)酵減少淀粉類物質(zhì),如炸薯?xiàng)l、炸土豆片、加工的谷類食品、油炸面包等產(chǎn)品中的丙烯酰胺前體物質(zhì),達(dá)到減少丙烯酰胺生成的目的。淀粉類物質(zhì)在煎炸前置于添加了糖、氨基酸、溫度為10~40e,pH為4~8的水介質(zhì)中,用能產(chǎn)生乳酸的食品級酵母、細(xì)菌進(jìn)行發(fā)酵,發(fā)酵后進(jìn)行干燥,再進(jìn)行煎炸等加工可顯著降低產(chǎn)品中丙烯酰胺的含量。Li發(fā)明了減少食品中丙烯酰胺
含量的加工方法和設(shè)備,丙烯酰胺的沸點(diǎn)為125e,熱加工食品在真空條件下可使其中的丙烯酰胺揮發(fā);通過光輻射,如紅外線、可見光,紫外線,X-射線,C-射線等可使丙烯酰胺發(fā)生聚合反應(yīng),從而減少其在食品中的含量;利用臭氧使丙烯酰胺發(fā)生分解反應(yīng),生成小分子物質(zhì),也可減少其在食品中的含量。
Li通過對食品進(jìn)行真空、真空-光輻射,真空-臭氧等處理的研究表明,可以降低食品中丙烯酰胺含量。Corrigan通過在食品原料中加入多價(jià)未螯合的金屬離子,如鈣、鎂、鋅、銅、鋁等金屬離子,可以顯著降低食品中的丙烯酰胺(減少10%~90%)。
總之,根據(jù)食品中丙烯酰胺的形成機(jī)理,減少油炸食品中丙烯酰胺的途徑主要有:減少或消除形成丙烯酰胺的前體物質(zhì)；抑制加工過程丙烯酰胺的生成；破壞或使食物中形成的丙烯酰胺重新反應(yīng)；在食品消費(fèi)前將形成的丙烯酰胺去除?？刂剖称分斜０返暮?最根本的途徑是控制原料中游離天門冬氨酸和還原糖的含量。
5結(jié)束語
丙烯酰胺動(dòng)物致癌性已經(jīng)確認(rèn)無疑,但其對人體的致癌性還存在爭議。還需加大食品中丙烯酰胺的形成機(jī)制、減少措施以及對人體毒性的研究,以便更好地了解丙烯酰胺對人體健康的負(fù)面作用,從而減少來自于食物的丙烯酰胺對人體健康的影響。人們從食物中攝入的丙烯酰胺隨著飲食習(xí)慣的不同而不同。丙烯酰胺作為在高溫烹調(diào)食品中存在的不受歡迎物質(zhì),既不能談之色變,也不能等閑視之。作為普通消費(fèi)者應(yīng)盡量減少油炸食品、洋快餐食品的攝入,改變以油炸和高脂肪食品為主的飲食習(xí)慣;盡量避免連續(xù)長時(shí)間或高溫烹飪淀粉類食品,以減少因丙烯酰胺可能導(dǎo)致的健康危害
機(jī)械大類
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油炸食品中丙烯酰胺的形成及減少措施
來源：環(huán)球糧機(jī)網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2015-04-29 21:59:25
