咖啡中丙烯酰胺的研究進展

陳苑玲，吳 慧

（廣州工商學院，廣東佛山 528000）

咖啡作為3大無酒精飲料之一，具有提神醒腦、緩解疲勞的功效，在快節奏的工作生活中，備受上班族和學生黨的喜愛。隨著人們生活習慣的改變和咖啡加工技術的成熟，咖啡新產品，如在咖啡上添加奶油裝飾或加入牛奶等使咖啡口感更豐富、造型更美觀，使消費者對咖啡的飲用更普遍。適量飲用咖啡，可緩解大腦和肌肉疲勞、利尿護肝等，但是咖啡是丙烯酰胺的主要來源之一，長期大量攝入將影響機體健康。近期，英國食物標準局對248份食物樣品進行檢測，發現雀巢咖啡中檢測出丙烯酰胺有上升的趨勢。有報刊對幾款現磨咖啡中丙烯酰胺進行測試，檢測結果顯示，幾款現磨咖啡均檢出微量丙烯酰胺，其中星巴克、瑞幸的丙烯酰胺含量較高，分別為234 μg/kg、275 μg/kg；喜茶的丙烯酰胺含量較低，為113 ug/kg[1]。2017年10月27日世界衛生組織國際癌癥研究機構公布的致癌物清單指出，丙烯酰胺對人體很可能致癌，將丙烯酰胺歸屬于2A類致癌物。由于咖啡在年輕群體中很受歡迎，且對丙烯酰胺的認知較低，因此對咖啡中丙烯酰胺的來源、危害、控制措施進行闡述具有重要意義。

1 咖啡中丙烯酰胺的形成途徑及影響因素

1.1 咖啡中丙烯酰胺的主要形成途徑

丙烯酰胺是一種白色晶體，相對分子質量為70.08，易溶于水、甲醇、乙醇、丙醇、二甲醚和丙酮等溶劑[2]。它是一種二類致癌物，即人類可疑致癌物，可引起基因突變，長期接觸會造成細胞DNA損傷[3]。從咖啡中檢測到的丙烯酰胺并非咖啡本身自帶，也并非食品添加劑，而是由于熱加工而生成。咖啡中丙烯酰胺形成的主要方式是通過美拉德反應中的天冬酰胺合成途徑，即天冬酰胺在基化合物（如羧基還原糖葡萄糖）的存在下通過熱脫羧和脫氨而形成羧基糖胺化合物，該化合物在高溫下發生C-N單鍵的斷裂而形成丙烯酰胺[4]。

1.2 咖啡加工過程中丙烯酰胺形成的影響因素

對于大部分加工食品而言，丙烯酰胺是否形成主要取決于前體的濃度、加工熱處理持續的時間和溫度、水分活度和pH等重要因素，通常延長加熱時間、提高溫度、pH和水含量可能會增加食品中丙烯酰胺的形成[5]。煎、炸、烘烤等是食品最常見的熱加工工藝方法，大量文獻報道了熱加工與丙烯酰胺生成的密切關系，通常焙炒溫度超過120 ℃易產生丙烯酰胺，因此大部分食品通常以降低熱加工溫度減少丙烯酰胺的生成。但咖啡在低溫下熱加工，丙烯酰胺含量并未減少；烘焙后期水分減少反而使丙烯酰胺含量升高。由丙烯酰胺在咖啡中的主要形成途徑可知，其影響因素還包括原材料中游離天冬氨酸和還原糖的含量。原材料咖啡豆種類不同，所含游離天冬氨酸、不溶性多糖等也存在差異，所含天冬氨酸和還原糖的含量高，在加工過程中產生的丙烯酰胺含量也會升高。

2 丙烯酰胺的危害

動物試驗研究表明，丙烯酰胺主要有神經毒性，對神經元的生長和發育有毒害作用，導致神經功能缺陷，此外還有生殖毒性與發育毒性[3]。

2.1 丙烯酰胺有急性毒性和慢性毒性

丙烯酰胺對小鼠、大鼠等常表現為急性毒性，但由于咖啡中丙烯酰胺含量并不高，人體通過咖啡攝入的丙烯酰胺含量較少，因此在人體內常不表現急性毒性；而動物通過長期地經口喂養，緩慢給予丙烯酰胺，可以明顯觀察到腿腳麻木、無力等神經損傷癥狀。若皮膚長期暴露在丙烯酰胺含量較高的環境中可導致人的皮膚產生紅疹[6]。

2.2 丙烯酰胺有神經毒素

動物暴露于大劑量丙烯酰胺中導致神經系統改變的實驗研究表明，其兩者有明顯的直接關系；在短期內暴露于大量丙烯酰胺環境中會嚴重損傷人和動物的中樞系統并可能會引起中樞系統一系列的不良癥狀，直接導致中樞神經系統浦肯野細胞死亡，但不引起神經元病變[7]。皮膚長期暴露于低水平丙烯酰胺環境中可能會導致周圍神經系統的嚴重病變，并伴有中樞神經系統的嚴重損害。1956年，就發現職業接觸丙烯酰胺人群中有因直接刺激工人身體裸露皮膚部位而引起接觸繼發性皮炎，出現皮膚紅斑、脫皮和其他植物神經功能紊亂，并出現周圍神經系統損害[8]。

2.3 丙烯酰胺有遺傳毒性和致癌性

大量的動物體內與體外實驗研究表明，丙烯酰胺有明顯的致突變作用。丙烯酰胺在基因和染色體水平均有潛在的引起遺傳損傷的危險，可引起哺乳動物基因突變、染色體異常，還可引起實驗動物多種器官的腫瘤生長，如導致大鼠乳腺、甲狀腺、腎上腺等多組織器官的腫瘤生長。目前無直接證據能證明丙烯酰胺對人致癌，但動物實驗證明丙烯酰胺能使大鼠染色體畸變，因此丙烯酰胺被列為“可能對人致癌”物質。

3 咖啡中丙烯酰胺的控制措施

3.1 改進咖啡的加工方法

高溫油炸烘焙能促進食品發生美拉德反應生成丙烯酰胺。加工溫度越高，加熱時間越長，水分含量越少，丙烯酰胺生成越多。但對于咖啡而言，有研究表明在高溫下延長加熱時間，丙烯酰胺的含量會減少；在低溫下延長加熱時間，丙烯酰胺含量并未減少，烘焙后期水分減少，丙烯酰胺含量反而升高[9]。因此，應改進咖啡烘焙技術，嚴格控制咖啡豆的烘焙溫度和時間，在保證其感官性質不變化的同時減少丙烯酰胺的生成。

3.2 研發新品種

研發天冬氨酸、還原糖含量低的咖啡豆品種。對新品種的研發可通過減少天冬氨酸和還原糖的含量從而減弱美拉德反應，控制丙烯酰胺的生成。

3.3 添加外源添加劑

在生產過程中通過添加外源添加劑（如抗氧化劑、氨基酸、有機酸等）抑制丙烯酰胺的生成。在不影響其感官性質的同時，利用添加物質降低其pH或促進丙烯酰胺降解以達到減少丙烯酰胺含量的目的。在咖啡中添加物質減少丙烯酰胺含量還需進一步探索，在生產過程中應用需考慮其安全性，在保證不影響其感官性質的前提下尋找可促進丙烯酰胺降解的氨基酸等。

3.4 丙烯酰胺限量標準

出臺關于咖啡烘焙、咖啡粉末、速溶咖啡中丙烯酰胺標準限量政策。目前我國還未出臺關于咖啡中丙烯酰胺的相關政策，我國應建立咖啡中丙烯酰胺的限量標準，對相關企業進行督查、檢測和管理，加強對人群暴露水平的評估。

4 結語

目前，年輕群體對咖啡的需求量大，未出臺咖啡中丙烯酰胺限量標準政策以及消費者對丙烯酰胺的危害認知較低等，會導致長期攝入丙烯酰胺量過高，危害人體健康。因此，可通過加強對新品種的研發、改進加工方法和添加外源添加劑，有效降低咖啡中丙烯酰胺的含量，同時也需要國家加強對丙烯酰胺的檢測及制定丙烯酰胺限量標準，加強消費者對丙烯酰胺的認識。