食品熱加工中小分子污染物的形成及其控制研究進展

王凱 徐文泱 楊慶懿

摘 要：目前食品熱加工中小分子污染物研究正向分子化、模擬化、全程化方向發展，本文對食品中熱加工過程中小分子污染物的形成及其控制的研究進展進行綜述，以期為抑制其形成提供參考。

關鍵詞：熱加工;小分子污染物;形成;控制

1 污染物在食品中的形成與控制

近幾年來，食品熱加工中產生的污染物/有害物已經引起了世界范圍內科研工作者的高度重視。食品的熱加工是現代食品工藝中不可或缺的加工工序，有提高消化率真、產生良好風味、殺死病蟲細菌等優點。但食品原料成分受熱發生復雜的化學反應，在形成各種獨特風味的同時也會產生一些小分子副產物，如污染物丙烯酰胺、雜環胺、呋喃等，會危害食品安全，威脅人們的健康。它們的生成途徑、控制方法及機理已成為了研究熱點。以丙烯酰胺為例，已有研究表明[1]，丙烯酰胺在熱加工過程中主要通過天冬酰胺途徑和非天冬酰胺途徑兩種方式形成。它主要來源于富含淀粉的熱加工食品，可通過控制原料中天冬酰胺和還原糖的含量，降低熱加工溫度，縮短加工時間，改變加工方式如真空油炸以及添加丙烯酰胺抑制劑等。通過研究，相關科研人員發現含有呋喃的食品幾乎都經過熱加工處理，其含量高的食品大多是罐裝食品[2]。呋喃的主要來源曾被認為是糖類的熱降解和重排。呋喃及其衍生物與食品風味的形成有關，其形成途徑有以下幾種：還原性糖的熱降解或美拉德反應;氨基酸的熱降解;抗壞血酸的熱氧化;多不飽和脂肪酸的熱氧化;類胡蘿卜素的氧化。呋喃的預防性控制技術包括改變加工方式如改變加熱模式、降低加熱溫度以及添加抑制反應的物質或減少反應底物，去除性控制方式包括真空處理和電離輻射。雜環胺的形成和溫度的高低有關。對于雜環胺的控制研究主要集中在以下方面：在生產過程中添加茶多酚、黃酮等抑制雜環胺的生成;研究表明[3]，維生素在化學模擬體系中可抑制雜環胺的生成。維生素C和異維生素C可有效清除吡嗪陽離子自由基，抑制雜環胺的生成。5-羥甲基糠醛廣泛存在于含有糖類物質的植物和食品中，它是美拉德反應、焦糖化反應及抗壞血酸氧化分解反應的共同中間產物。其中對5-羥甲基糠醛的控制可采取改變加熱方式、加工程序，控制溫度及時間、pH值、添加劑的類型及用量等措施。如采用碳酸鈉代替碳酸氫銨能有效減少餅干烘烤過程中5-羥甲基糠醛的形成。微波結合熱空氣烘烤處理可顯著降低5-羥甲基糠醛的生成，在模擬體系及焙烤食品中用非還原糖或多元醇替代還原糖抑制5-羥甲基糠醛的生成。

2 二氧化硫的抑制研究

相比于其他熱加工過程中產生的污染物，食品中二氧化硫的生成及控制研究相對較少，方強[4]發現，蘋果酒發酵中二氧化硫的控制要點是在濃縮蘋果汁稀釋液中添加磷酸氫二銨和硫酸銨，以此來調整氮含量，以利于酒精發酵結束后保持相對較低的結合二氧化硫。在進行蘋果酒乳酸發酵時，選用降解二氧化硫能力、結合乙醛能力較強的酒類酒球菌，并結合乙醛最大降解率的時間（6周降解為37.38 mg/L）和有機酸代謝的時間來控制游離二氧化硫的釋放。方志飛[5]對市場上筍制品的二氧化硫本底含量進行了摸底檢測，但并未闡明二氧化硫本底的來源和控制途徑。

3 污染物的抑制研究方向

對于食品熱加工過程中產生的小分子污染物的控制研究已成為各國食品安全研究的熱點方向。目前的研究趨勢主要包括以下幾個方面：對污染物的形成和代謝機理研究逐漸向分子層面轉變，通過對代謝的干預實現污染物的抑制;將組學技術和感知監測相結合在線檢測危害物的形成，強化食品安全風險預警;采用生化分析、數學模擬和計算機技術對加工過程進行全程監控。

參考文獻

[1]Mottram D S，Wedzicha B L，Dodson A T.Acrylamide is formed in the Maillard reaction.[J].Nature，2002，419（6906）：448-449.

[2]Stich，Hans F，Rosin，Miriam P，Wu，Chiu H，等.Clastogenicity of furans found in food[J].Cancer Letters，13（2）：89-95.

[3]Daniel Wong，Ka-Wing Cheng，Mingfu Wang.Inhibition of heterocyclic amine formation by water-soluble vitamins in Maillard reaction model systems and beef patties[J].Food Chemistry，2012，133（3）：p.760-766.

[4]方強.蘋果酒發酵中SO2的控制及其對蘋果酸乳酸發酵的影響[D].北京：中國農業大學，2005.

[5]方志飛.筍制品中二氧化硫的風險評估[D].海口：海南大學，2010.

基金項目：湖南省市場監督管理局科技計劃項目（2020KJJH05）。

作者簡介：王凱（1976—），男，漢族，湖南常德人，本科，工程師。研究方向：食品質量與安全。