烹飪過程中丙烯酰胺產生的機理及控制方法研究進展

隋大鵬

（青島酒店管理職業技術學院，山東 青島 266100）

隨著“環保”和“綠色”的提出，以及生活質量的提升，人們對安全健康的要求越來越高，其中食品安全是影響健康的一個重要方面，而食品安全與烹飪制作科學性有著密切的聯系［1］。形成科學營養健康化飲食，不僅要求烹飪制作中使用“綠色食品材料”，還要求烹飪加工的科學性和技巧性。烹飪制作中，油溫控制、烹飪過程控制、色素控制、烘烤控制等，不同的食物要求有不同的掌控標準［2］，若過程稍有閃失，則可能會混入或產生新的有害物質，影響人類身體健康。例如烹飪時食用油加熱到270℃時會產生苯并（a）芘（簡稱苯并芘），它是強致癌物。苯并芘不僅會通過消化道進人體，也可通過空氣直接進人的肺部［3］。因此，烹飪過程中掌握合理的烹飪技巧，控制食品安全是烹飪界和人們極為重視的。文章以烹飪過程中丙烯酞胺的形成和掌控為例，對烹飪技巧和食品安全的控制相關文獻進行綜述，為后期烹飪制作的相關研究提供借鑒。

1 煎炸過程中丙烯酰胺的產生及控制

丙烯酰胺是一種結構十分簡單的小分子化合物，是一種致癌物質。目前還未有研究證實，高溫煎炸富含碳水化合物的物質會產生丙烯酰胺。丙烯酰胺的形成過程是一種極為復雜的多級反應過程，該過程包含離子型反應和自由基反應。例如，丙烯醛、丙烯酸與氨發生化學反應，氨基酸分子的重新排列和轉化、氨基酸和糖類物質發生Maillandrd化學反應等［4］。

杜金元［5］指出含氮化合物經高溫分解后，會產生丙烯酰胺的前體化合物——氨。而丙烯醛和丙烯酸的產生則有多種方式：① 單糖高溫加熱，產生非酶降解；② 油脂高溫加熱過程中，產生和釋放甘油三酸酯和丙三醇，特別是在油脂加熱到冒煙以后，進一步分解成丙三醇和脂肪酸，前者脫水和后者的氧化均會產生丙烯醛；③ 蛋類食品原料中蛋白質和氨基酸的降解，例如丙氨酸和天門冬酰胺的降解等；④ Maillard反應，這是一種氨基酸，或者是蛋白質和糖相互混合產生的反應。

董延波［6］利用麥粉類制品進行煎炸試驗，經過試驗證實：①麥粉類制品經過深度煎炸以后，會產生丙烯酰胺；② 利用素餡餅，進行煎炸試驗，在煎炸油溫達到170℃時，丙烯酰胺含量呈現緩慢上升的趨勢；在煎炸油溫達到210℃時，丙烯酰胺含量呈現急劇上升的趨勢；③ 在煎炸過程中，丙烯酰胺最初形成于素餅的外表面，經過熱傳導、輻射，以及油溫遷移，逐步滲透到油餅內部。

因此，在麥粉類制品煎炸中，丙烯酰胺的安全掌控機理，主要有：① 控制和消除丙烯酰胺前體物質的形成；② 在食品加工過程中，抑制丙烯酰胺的形成；③ 對已形成的丙烯酰胺的重新反應進行破壞；④ 烹飪中形成的丙烯酰胺，在食品消費之前進行去除。

由此在食品煎炸過程中必須做到以下幾點：

（1）選料精細。要選購新鮮衛生、無病毒的原料。只有這樣的烹飪原料才富有營養，利于人體的消化吸收。

（2）食品原料的預處理。例如在烹飪以前，將馬鈴薯放入10℃以下的溫度環境中儲存［7］，切片處理時，放入60℃的溫水中浸泡15min，可減少馬鈴薯中天門冬酰胺和糖的含量。經試驗［8］該種原料儲存方法，形成的丙烯酰胺含量遠遠少于其它儲存方式，后者是前者的5～10倍。一般來說，保持在室溫左右，可以有效抑制丙烯酰胺的前體物質含量的增加［8］。

（3）對發酵食品原料進行油炸。淀粉類食品原料高溫煎炸烹飪試驗［9］表明：發酵是有效減少丙烯酰胺前體物質含量的途徑。淀粉類原材料經過發酵，往往比沒有發酵的烹飪材料中丙烯酰胺的含量減少數倍［10］。中式烹飪過程中，例如油煎小饅頭、炸臭干都是經過發酵過程，這是減少丙烯酰胺的含量增加的重要辦法。

（4）油脂質量的控制。油脂在高溫下反復使用，經各種復雜的反應后，生成的物質對人和動物有相當大的毒害。研究［11］表明，以高溫加熱油脂飼養動物一段時間后，其生長停滯、肝臟腫大。良好的油脂質量控制，要求其在烹飪過程中，不能進行長時間煎炸，或者過油處理時候，油脂溫度不能過高。如違背上述兩種情況，在烹飪中，油脂的甘油容易發生脫水，從而形成丙烯酰胺的前體物質之一——丙烯醛［12］，因此煎炸過程中，低溫油炸往往能保持綠色烹飪效果。

（5）降低丙烯酰胺含量形成的加工方法和加工設備的研制。根據丙烯酰胺形成的機理，改變丙烯酰胺形成的條件，開發新的加工方法和加工設備成為降低其含量的重要途徑之一［13］。例如，丙烯酰胺的沸點是125℃［14］。在真空條件下丙烯酰胺更容易揮發，因此，選擇低溫真空加工設備可以大大減少丙烯酰胺的含量。另外，光輻射下，丙烯酰胺可以發生聚合反應，使丙烯酰胺在食品中的含量降低；利用臭氧，可以使丙烯酰胺發生分解，降低食品中丙烯酰胺的含量；利用真空、真空－光輻射、真空－臭氧等方法對食品進行處理，可以降低食品中丙烯酰胺含量；對于已經形成的丙烯酰胺，如果利用合適的吸附、分解和分離等方式，進行丙烯酰胺的消除，這也是未來研究的一個重要方向。

2 烤制過程中丙烯酰胺的產生及控制

烤制是當前一種十分重要的烹飪技術，然而烤制過程的處理不當，也會產生有毒物質。因此，對烹飪過程中烤制技術進行研究，對掌控食品安全十分重要。蔣云升等［15］驗證了天門冬酰胺、果糖含量和烤制條件等不同，對丙烯酰胺含量形成的影響。結果表明，在未加入丙烯酰胺前體物的情況下，烤制的干面包皮中丙烯酰胺的含量為80μg／kg；經過發酵后的烤制面包皮，添加天門冬酰胺，對丙烯酰胺形成促進作用十分顯著，其含量高達6 000μg／kg；果糖對烤制烹飪中丙烯酰胺形成的影響并不顯著，即使天門冬酰胺和果糖二者發生反應，也不影響丙烯酰胺的形成量。

陳宜桂等［16］研究發現添加天門冬酰胺，對丙烯酰胺形成的促進作用十分顯著；而天門冬酰胺和果糖二者發生反應，不影響烹飪中丙烯酰胺的形成含量。根據文獻［16］的試驗數據，烤制面包皮中丙烯酰胺的含量高達99%，面包心中只占1%，而以往的研究試驗［12，14］表明，在溫度低于100℃的情況下，天門冬酰胺與還原糖不會形成丙烯酰胺，一般面包烤制過程中，面包心的溫度也不會高于100℃。筆者研究發現，面包心溫度未超過100℃，也檢測出了丙烯酰胺，這可能是源于面包皮中丙烯酰胺的不完全剝離。

因此，鑒于發酵面團烤制的面包中丙烯酰胺形成與添加的天門冬酰胺有關而與還原糖無關的結果，要使成品面包丙烯酰胺較低，應確保面團及其配料中天門冬酰胺較低，或者在天門冬酰胺轉化為丙烯酰胺之前，應增加一道減少游離天門冬酰胺的工序。烤制條件對丙烯酰胺在發酵面包中的影響極為重要，降低烤制溫度、縮短烤制時間，均可以降低面包中的丙烯酰胺含量。但更應優先考慮選用較低溫度的烤制工藝［17］。

3 微波烹飪過程中丙烯酰胺的產生及控制

微波加熱具有良好的優勢，表現在其加熱時間短、加熱均勻等。目前微波技術的運用在中式餐飲中主要是利用微波爐對米飯進行復熱，該復熱過程中，存在微波加熱特點，以及微波針對蛋白質和有機大分子的過熱點特征［18］。為了研究微波爐在谷類烹飪制作過程中，是否會產生丙烯酰胺。武麗榮等［19］研究了烹飪方法對丙烯酰胺生成量的影響。結果發現：常規加熱情況下，丙烯酰胺的產生量僅為30μg／kg；常規加熱后再用微波爐進行復熱，丙烯酰胺的產生量達到了80μg／kg，是常規加熱方式下的2倍多；而微波爐加熱丙烯酰胺的產生量為260～276μg／kg，是常規加熱的8～9倍；微波爐加熱后再采用微波爐復熱，丙烯酰胺的產生量依然為260～276μg／kg。

根據上述試驗結果分析，可以得出3個主要結論：① 微波烹飪中會產生丙烯酰胺，不同的烹飪方式對其產生的數量影響不一致；② 丙烯酰胺主要產生于微波烹飪過程中，微波復熱不會造成丙烯酰胺數量的進一步提升；③ 不論是常規加熱后微波復熱，還是微波爐烹飪，加熱過程都會促進丙烯酰胺的產生。

丙烯酰胺一般都在高溫（大于120℃）情況下產生［20］，因此，在常規加熱中一般很難達到較高的溫度，而微波具有過熱點的特征，可以在很短的時間里形成超過120℃的高溫，在此烹飪過程易產生丙烯酰胺，這一點在文獻［21］和［22］中得到了證實。另外，微波非熱效應中促進丙烯酰胺產生，該結論也與文獻［23］和［24］的研究結果相符。因此，為了避免丙烯酰胺產生，掌握合理的烹飪方式，避免使用微波烹飪，有利于促進人體健康發展，當然該試驗僅僅是驗證了米飯烹飪技巧，對于其它豆類、肉類、蔬菜類食材能否使用微波烹飪，還需要進一步的研究。

4 結論

世界各國食品衛生法律法規明確規定，在烹飪過程中，嚴禁有毒、致癌、遺傳毒性物質的生產［25－28］。當前，烹飪界食品衛生法依然執行不到位，各種錯誤的烹飪方式極可能導致致癌物質的生成，通過飲食不斷侵害人體健康，丙烯酰胺僅僅是其中的一類致癌物質。

文章僅以丙烯酰胺為例，指出在煎炸、烘烤、微波等烹飪方式中的合理烹飪技能掌控，但是飲食材料來源極為豐富，烹飪方式也具有多樣性，只有將這類研究理論不斷擴充和推廣，才是該研究的真正價值所在。從農田原材料到餐桌實現全過程質量監控是一個長久的過程，也是當前中國食品安全領域努力的目標，烹飪方式不科學導致有毒物質產生，對當前人類飲食健康提出了極為嚴峻的挑戰，只有仔細的研究各種烹飪技巧，改進烹飪工藝，研究有毒物質形成機理，才能不斷完善和提高食品安全技術水平，促進人類健康的發展。

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