烹饪过程中丙烯酰胺产生的机理及控制方法研究进展

隋大鹏

（青岛酒店管理职业技术学院，山东 青岛 266100）

随着“环保”和“绿色”的提出，以及生活质量的提升，人们对安全健康的要求越来越高，其中食品安全是影响健康的一个重要方面，而食品安全与烹饪制作科学性有着密切的联系［1］。形成科学营养健康化饮食，不仅要求烹饪制作中使用“绿色食品材料”，还要求烹饪加工的科学性和技巧性。烹饪制作中，油温控制、烹饪过程控制、色素控制、烘烤控制等，不同的食物要求有不同的掌控标准［2］，若过程稍有闪失，则可能会混入或产生新的有害物质，影响人类身体健康。例如烹饪时食用油加热到270℃时会产生苯并（a）芘（简称苯并芘），它是强致癌物。苯并芘不仅会通过消化道进人体，也可通过空气直接进人的肺部［3］。因此，烹饪过程中掌握合理的烹饪技巧，控制食品安全是烹饪界和人们极为重视的。文章以烹饪过程中丙烯酞胺的形成和掌控为例，对烹饪技巧和食品安全的控制相关文献进行综述，为后期烹饪制作的相关研究提供借鉴。

1 煎炸过程中丙烯酰胺的产生及控制

丙烯酰胺是一种结构十分简单的小分子化合物，是一种致癌物质。目前还未有研究证实，高温煎炸富含碳水化合物的物质会产生丙烯酰胺。丙烯酰胺的形成过程是一种极为复杂的多级反应过程，该过程包含离子型反应和自由基反应。例如，丙烯醛、丙烯酸与氨发生化学反应，氨基酸分子的重新排列和转化、氨基酸和糖类物质发生Maillandrd化学反应等［4］。

杜金元［5］指出含氮化合物经高温分解后，会产生丙烯酰胺的前体化合物——氨。而丙烯醛和丙烯酸的产生则有多种方式：① 单糖高温加热，产生非酶降解；② 油脂高温加热过程中，产生和释放甘油三酸酯和丙三醇，特别是在油脂加热到冒烟以后，进一步分解成丙三醇和脂肪酸，前者脱水和后者的氧化均会产生丙烯醛；③ 蛋类食品原料中蛋白质和氨基酸的降解，例如丙氨酸和天门冬酰胺的降解等；④ Maillard反应，这是一种氨基酸，或者是蛋白质和糖相互混合产生的反应。

董延波［6］利用麦粉类制品进行煎炸试验，经过试验证实：①麦粉类制品经过深度煎炸以后，会产生丙烯酰胺；② 利用素馅饼，进行煎炸试验，在煎炸油温达到170℃时，丙烯酰胺含量呈现缓慢上升的趋势；在煎炸油温达到210℃时，丙烯酰胺含量呈现急剧上升的趋势；③ 在煎炸过程中，丙烯酰胺最初形成于素饼的外表面，经过热传导、辐射，以及油温迁移，逐步渗透到油饼内部。

因此，在麦粉类制品煎炸中，丙烯酰胺的安全掌控机理，主要有：① 控制和消除丙烯酰胺前体物质的形成；② 在食品加工过程中，抑制丙烯酰胺的形成；③ 对已形成的丙烯酰胺的重新反应进行破坏；④ 烹饪中形成的丙烯酰胺，在食品消费之前进行去除。

由此在食品煎炸过程中必须做到以下几点：

（1）选料精细。要选购新鲜卫生、无病毒的原料。只有这样的烹饪原料才富有营养，利于人体的消化吸收。

（2）食品原料的预处理。例如在烹饪以前，将马铃薯放入10℃以下的温度环境中储存［7］，切片处理时，放入60℃的温水中浸泡15min，可减少马铃薯中天门冬酰胺和糖的含量。经试验［8］该种原料储存方法，形成的丙烯酰胺含量远远少于其它储存方式，后者是前者的5～10倍。一般来说，保持在室温左右，可以有效抑制丙烯酰胺的前体物质含量的增加［8］。

（3）对发酵食品原料进行油炸。淀粉类食品原料高温煎炸烹饪试验［9］表明：发酵是有效减少丙烯酰胺前体物质含量的途径。淀粉类原材料经过发酵，往往比没有发酵的烹饪材料中丙烯酰胺的含量减少数倍［10］。中式烹饪过程中，例如油煎小馒头、炸臭干都是经过发酵过程，这是减少丙烯酰胺的含量增加的重要办法。

（4）油脂质量的控制。油脂在高温下反复使用，经各种复杂的反应后，生成的物质对人和动物有相当大的毒害。研究［11］表明，以高温加热油脂饲养动物一段时间后，其生长停滞、肝脏肿大。良好的油脂质量控制，要求其在烹饪过程中，不能进行长时间煎炸，或者过油处理时候，油脂温度不能过高。如违背上述两种情况，在烹饪中，油脂的甘油容易发生脱水，从而形成丙烯酰胺的前体物质之一——丙烯醛［12］，因此煎炸过程中，低温油炸往往能保持绿色烹饪效果。

（5）降低丙烯酰胺含量形成的加工方法和加工设备的研制。根据丙烯酰胺形成的机理，改变丙烯酰胺形成的条件，开发新的加工方法和加工设备成为降低其含量的重要途径之一［13］。例如，丙烯酰胺的沸点是125℃［14］。在真空条件下丙烯酰胺更容易挥发，因此，选择低温真空加工设备可以大大减少丙烯酰胺的含量。另外，光辐射下，丙烯酰胺可以发生聚合反应，使丙烯酰胺在食品中的含量降低；利用臭氧，可以使丙烯酰胺发生分解，降低食品中丙烯酰胺的含量；利用真空、真空－光辐射、真空－臭氧等方法对食品进行处理，可以降低食品中丙烯酰胺含量；对于已经形成的丙烯酰胺，如果利用合适的吸附、分解和分离等方式，进行丙烯酰胺的消除，这也是未来研究的一个重要方向。

2 烤制过程中丙烯酰胺的产生及控制

烤制是当前一种十分重要的烹饪技术，然而烤制过程的处理不当，也会产生有毒物质。因此，对烹饪过程中烤制技术进行研究，对掌控食品安全十分重要。蒋云升等［15］验证了天门冬酰胺、果糖含量和烤制条件等不同，对丙烯酰胺含量形成的影响。结果表明，在未加入丙烯酰胺前体物的情况下，烤制的干面包皮中丙烯酰胺的含量为80μg／kg；经过发酵后的烤制面包皮，添加天门冬酰胺，对丙烯酰胺形成促进作用十分显著，其含量高达6 000μg／kg；果糖对烤制烹饪中丙烯酰胺形成的影响并不显著，即使天门冬酰胺和果糖二者发生反应，也不影响丙烯酰胺的形成量。

陈宜桂等［16］研究发现添加天门冬酰胺，对丙烯酰胺形成的促进作用十分显著；而天门冬酰胺和果糖二者发生反应，不影响烹饪中丙烯酰胺的形成含量。根据文献［16］的试验数据，烤制面包皮中丙烯酰胺的含量高达99%，面包心中只占1%，而以往的研究试验［12，14］表明，在温度低于100℃的情况下，天门冬酰胺与还原糖不会形成丙烯酰胺，一般面包烤制过程中，面包心的温度也不会高于100℃。笔者研究发现，面包心温度未超过100℃，也检测出了丙烯酰胺，这可能是源于面包皮中丙烯酰胺的不完全剥离。

因此，鉴于发酵面团烤制的面包中丙烯酰胺形成与添加的天门冬酰胺有关而与还原糖无关的结果，要使成品面包丙烯酰胺较低，应确保面团及其配料中天门冬酰胺较低，或者在天门冬酰胺转化为丙烯酰胺之前，应增加一道减少游离天门冬酰胺的工序。烤制条件对丙烯酰胺在发酵面包中的影响极为重要，降低烤制温度、缩短烤制时间，均可以降低面包中的丙烯酰胺含量。但更应优先考虑选用较低温度的烤制工艺［17］。

3 微波烹饪过程中丙烯酰胺的产生及控制

微波加热具有良好的优势，表现在其加热时间短、加热均匀等。目前微波技术的运用在中式餐饮中主要是利用微波炉对米饭进行复热，该复热过程中，存在微波加热特点，以及微波针对蛋白质和有机大分子的过热点特征［18］。为了研究微波炉在谷类烹饪制作过程中，是否会产生丙烯酰胺。武丽荣等［19］研究了烹饪方法对丙烯酰胺生成量的影响。结果发现：常规加热情况下，丙烯酰胺的产生量仅为30μg／kg；常规加热后再用微波炉进行复热，丙烯酰胺的产生量达到了80μg／kg，是常规加热方式下的2倍多；而微波炉加热丙烯酰胺的产生量为260～276μg／kg，是常规加热的8～9倍；微波炉加热后再采用微波炉复热，丙烯酰胺的产生量依然为260～276μg／kg。

根据上述试验结果分析，可以得出3个主要结论：① 微波烹饪中会产生丙烯酰胺，不同的烹饪方式对其产生的数量影响不一致；② 丙烯酰胺主要产生于微波烹饪过程中，微波复热不会造成丙烯酰胺数量的进一步提升；③ 不论是常规加热后微波复热，还是微波炉烹饪，加热过程都会促进丙烯酰胺的产生。

丙烯酰胺一般都在高温（大于120℃）情况下产生［20］，因此，在常规加热中一般很难达到较高的温度，而微波具有过热点的特征，可以在很短的时间里形成超过120℃的高温，在此烹饪过程易产生丙烯酰胺，这一点在文献［21］和［22］中得到了证实。另外，微波非热效应中促进丙烯酰胺产生，该结论也与文献［23］和［24］的研究结果相符。因此，为了避免丙烯酰胺产生，掌握合理的烹饪方式，避免使用微波烹饪，有利于促进人体健康发展，当然该试验仅仅是验证了米饭烹饪技巧，对于其它豆类、肉类、蔬菜类食材能否使用微波烹饪，还需要进一步的研究。

4 结论

世界各国食品卫生法律法规明确规定，在烹饪过程中，严禁有毒、致癌、遗传毒性物质的生产［25－28］。当前，烹饪界食品卫生法依然执行不到位，各种错误的烹饪方式极可能导致致癌物质的生成，通过饮食不断侵害人体健康，丙烯酰胺仅仅是其中的一类致癌物质。

文章仅以丙烯酰胺为例，指出在煎炸、烘烤、微波等烹饪方式中的合理烹饪技能掌控，但是饮食材料来源极为丰富，烹饪方式也具有多样性，只有将这类研究理论不断扩充和推广，才是该研究的真正价值所在。从农田原材料到餐桌实现全过程质量监控是一个长久的过程，也是当前中国食品安全领域努力的目标，烹饪方式不科学导致有毒物质产生，对当前人类饮食健康提出了极为严峻的挑战，只有仔细的研究各种烹饪技巧，改进烹饪工艺，研究有毒物质形成机理，才能不断完善和提高食品安全技术水平，促进人类健康的发展。

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