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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,遇熱穩定,室溫下可升華,易聚合和共聚。在工業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、環境保護行業中有廣泛地應用。自從2002年4月瑞典國家食品管理局(NationalFoodAdministration,NFA)和斯德哥爾摩大學的科學家宣布,油炸、高溫烘烤的淀粉類食品中丙烯酰胺的含量比世界衛生組織(WHO)規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注。我國衛生部于2005年4月也發布公告,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行了綜述,為讀者進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、低蛋白質的植物性食物加熱(120e以上)烹調過程中形成,140~180e為其生成的最佳溫度;當加工溫度較低時,食品中丙烯酰胺的水平相當低。瑞典國家食品管理局報道,食物在水中煮沸時最高溫度不會超過100e,這時很少形成丙烯酰胺,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定;但咖啡除外,隨著儲存時間延長,丙烯酰胺含量會降低。
由于丙烯酰胺的毒性,使得人們對丙烯酰胺的形成機理給予了較多關注。然而由于食品中丙烯酰胺的發現較晚,對其形成機理的研究還不太透徹。根據已有研究結果,認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(即食物成分中氨基與羰基的縮合反應)有關。一般認為其形成的機理有以下兩種可能[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,丙三醇的進一步脫水或脂肪酸的進一步氧化均可產生丙烯醛;再次是食物中蛋白質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與糖之間發生的美拉德反應,蛋氨酸、丙氨酸等多種氨基酸均可通過此反應產生丙烯醛。º丙烯酰胺可通
過食物中含氮化合物自身的反應,如水解、分子重排等作用形成,而不經過丙烯醛過程。一些小分子的有機酸如蘋果酸、乳酸、檸檬酸等經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的常見過程。天門冬酰胺脫掉一個二氧化碳分子和一個氨分子就可以轉化為丙烯酰胺。
2丙烯酰胺毒性
2.1急性毒性
急性毒性試驗結果表明,大鼠、小鼠、豚鼠和兔的丙烯酰胺經口LD50為150~180mg/kg,屬中等毒性物質。
2.2神經毒性、生殖發育毒性
動物試驗研究表明,丙烯酰胺主要引起神經毒性。神經毒性作用主要為周圍神經退行性變化和腦中涉及學習、記憶和其他認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,可使神經細胞產生炎性水腫,最終導致細胞死亡,產生不可恢復的神經系統損壞,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氧丙酰胺對中樞及外周神經系統的損害在中毒不同階段中的變化規律及劑量-反應關系,表明丙烯酰胺是蓄積性神經毒素,可引起中樞和周圍神經系統的遠端軸突變;丙烯酰胺影響神經系統的糖代謝,其神經毒性可歸因于影響能量代謝和細胞內Ca2+的穩態。
丙烯酰胺的生殖毒性作用表現為雄性大鼠精子數目和活力下降及形態改變和生育能力下降。有動物試驗研究表明,以15mg/(kg#d)丙烯酰胺喂養小鼠5d,小鼠出現精子損傷,精子數量、移動距離下降。丙烯酰胺對小鼠、大鼠無明顯致畸胎作用。在胎鼠器官形成時期,以15mg/(kg#d)丙烯酰胺喂養小鼠、以45mg/(kg#d)喂養大鼠,僅見輕微影響(骨骼改變、體重增加減少的發生率增加)。崔群等人的研究表明,小鼠經口給予50、100、150mg/kg的丙烯酰胺,每周5次,6周后斷頭取血檢測指標,染毒小鼠體重明顯下降,血清脂質過氧化代謝產物(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,胸腺相對質量明顯增加,說明丙烯酰胺有抑制機體抗氧化能力和降低機體網狀內皮系統吞噬功能的作用。
2.3遺傳毒性
丙烯酰胺在體內和體外試驗均表現有致突變作用,可引起哺乳動物體細胞和生殖細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,顯性致死試驗陽性。并證明丙烯酰胺的代謝產物環氧丙酰胺是其主要致突變活性物質。劉勝學等人研究了丙烯酰胺對人體白血病細胞HPRT位點的影響,認為丙烯酰胺染毒細胞的突變頻率在處理劑量范圍內具有明顯的劑量-反應關系,在最高劑量組(700Lg/mL)才有明確的致HPRT基因突變作用;同時發現AA染毒細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行腹腔注射染毒,在50mg/kg體重劑量下發現丙烯酰胺可導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對動物致癌性
Bull等人以6125、1215、25mg/(kg#d)的丙烯酰胺經口染毒A/J小鼠,發現丙烯酰胺可誘發小鼠皮膚腫瘤,促進肺腺瘤的發展。DarnJanov等在飲用水中加丙烯酰胺,以011、015、210mg/kg的劑量對大鼠進行104周慢性染毒,發現大鼠睪丸鞘膜腫瘤發生增加。長期動物試驗研究表明,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、口腔、子宮、腦下垂體、肺等。丙烯酰胺對動物的致癌性已經得到了公認。
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人群和因事故偶然暴露于丙烯酰胺人群的流行病學調查。王慧蘭等人對108例丙烯酰胺中毒病人及所在的10個工廠進行的勞動衛生學調查表明,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志,脫皮后表皮薄嫩,又促進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名生產丙烯酰胺的作業工人和51名對照者進行了體檢、神經肌電圖等多項目測定,發現丙烯酰胺主要影響神經系統,多數表現為周圍神經病,以四肢遠端震動感覺障礙及跟腱反射遲鈍較常見,其中少數重者出現小腦功能障礙。王朝霞等人對兩例丙烯酰胺中毒患者的檢測表明,丙烯酰胺中毒除導致神經系統受損,還可引起周圍神經和血管受損。
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為,丙烯酰胺可增加人體發生大腸、腎臟和膀胱癌的危險。有報道,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日常飲食記錄,計算每位患者可能的丙烯酰胺攝人量,發現大量攝入脆面包、炸土豆和其他含有高丙烯酰胺食物的人們并未表現出癌癥高發的可能性。因此,他們不贊同丙烯酰胺對人體有致癌性的推測,而是認為飲食中存在的丙烯酰胺,有可能是在體內經過了有效解毒的緣故。然而也有學者認為,迄今有關丙烯酰胺對人體致癌性的影響評價是基于少數幾種食物得到的數據,研究規模太小,因此不能肯定或者推翻丙烯酰胺與人體癌癥的相關性,人們必須對它進行較大規模與較長時間的研究方可定論。
3國內外關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研究人員率先報道,在一些油炸和燒烤的淀粉類食品,如炸薯條、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道了類似結果。由于丙烯酰胺具有潛在的神經毒性、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和各國政府的高度關注。
2002年6月25日世界衛生組織(WHO)和聯合國糧農組織(FAO)聯合緊急召開了食品中丙烯酰胺污染專家咨詢會議,對食品中丙烯酰胺的食用安全性進行了探討。會后WHO和FAO計劃建立一個研究丙烯酰胺的網絡系統,以便更好地認識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目,增加到隨后召開的FAO/WHO食品添加劑聯合專家委員會會議的日程,進行更加詳細地評估。
2005年2月,聯合國糧農組織(FAO)和世界衛生組織(WHO)聯合食品添加劑專家委員會(JECFA)根據近兩年來的新資料,對食品中的丙烯酰胺進行了系統地危險性評估,討論與丙烯酰胺及其他5種食品污染物有關的潛在健康危害問題。專家們斷定,根據動物試驗,丙烯酰胺導致的最嚴重毒性作用是致癌,而且按目前食品中丙烯酰胺的含量,消費具有這種污染物的食品可能會引起公共衛生問題。
2005年3月2日,由聯合國糧農組織和世界衛生組織組成的一個聯合專家委員會發布了一份簡要報告,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生問題,因為已經表明丙烯酰胺能夠使動物患上癌癥,,對動物的研究表明,丙烯酰胺能夠引起生殖問題和癌癥。
2005年4月13日,國家衛生部發布2005年第4號公告稱,高溫加工的淀粉類食品(如油炸薯片和油炸薯條等)中丙烯酰胺含量較高,衛生部建議盡可能避免連續長時間或高溫烹飪淀粉類食品;提倡合理營養,平衡膳食,改變油炸和高脂肪食品為主的飲食習慣,減少因丙烯酰胺可能導致的健康危害。
4防止油炸類食品產生丙烯酰胺的措施
雖然還沒有確切證據表明,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,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、低蛋白質的植物性食物加熱過程中形成,如油炸薯條、薯等,油炸類食品中丙烯酰胺含量相對較高。
對世界上17個國家丙烯酰胺攝入量的評估結果顯示,按體重計,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條16%~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方式、溫度、時間、水分等有關,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等研究發現,生薯條上涂抹鷹嘴豆粉糊(chickpeabatter)后其成品中丙烯酰胺含量由1490Lg/kg降至580Lg/kg。Koni等認為馬鈴薯應避免低于10e保存,切片后浸在約60e溫水中l5min,可減少其中的天門冬酰胺和糖,用此制成的炸薯條丙烯酰胺含量比未處理的丙烯酰胺含量減少5~l0倍,同時還保留了原有的烹調效果。Awad等對減少高溫烹調的淀粉類食品中加工過程中的丙烯酰胺進行了研究,通過發酵減少淀粉類物質,如炸薯條、炸土豆片、加工的谷類食品、油炸面包等產品中的丙烯酰胺前體物質,達到減少丙烯酰胺生成的目的。淀粉類物質在煎炸前置于添加了糖、氨基酸、溫度為10~40e,pH為4~8的水介質中,用能產生乳酸的食品級酵母、細菌進行發酵,發酵后進行干燥,再進行煎炸等加工可顯著降低產品中丙烯酰胺的含量。Li發明了減少食品中丙烯酰胺
含量的加工方法和設備,丙烯酰胺的沸點為125e,熱加工食品在真空條件下可使其中的丙烯酰胺揮發;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生聚合反應,從而減少其在食品中的含量;利用臭氧使丙烯酰胺發生分解反應,生成小分子物質,也可減少其在食品中的含量。
Li通過對食品進行真空、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,根據食品中丙烯酰胺的形成機理,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；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；在食品消費前將形成的丙烯酰胺去除。控制食品中丙烯酰胺的含量,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結束語
丙烯酰胺動物致癌性已經確認無疑,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慣的不同而不同。丙烯酰胺作為在高溫烹調食品中存在的不受歡迎物質,既不能談之色變,也不能等閑視之。作為普通消費者應盡量減少油炸食品、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慣;盡量避免連續長時間或高溫烹飪淀粉類食品,以減少因丙烯酰胺可能導致的健康危害
油炸食品中丙烯酰胺的形成及減少措施
來源：環球糧機網發布時間：2015-04-29 21:59:25
