（食品科学专业论文）油炸马铃薯片中丙烯酰胺测定方法及其形成的影响因素研究.pdf

油炸马铃薯片中丙烯酰胺测定方法及其形成的 影响因素研究 中文摘要 丙烯酰胺具有潜在的神经毒性、遗传毒性和致癌性，大量的动物试验研究表明， 丙烯酰胺主要引起神经毒性；此外，为生殖、发育毒性。国际癌症研究机构( i a r c ) 1 9 9 4 年也对丙烯酰胺的致癌性进行了评价，将丙烯酰胺列为2 类致癌物( 2 a ) ，即 人类可能致癌物，因此食品中丙烯酰胺的污染引起了国际社会和各国政府的高度关 注。而薯片作为一种广受欢迎的休闲食品，其中含有的丙烯酰胺对消费者健康的危 害更大，由于现有的食品中丙烯酰胺含量检测方法的不完善、薯片中丙烯酰胺的形 成机理及影响因素研究不够，使降低薯片中丙烯酰胺含量的工作无法顺利进行。本 文的研究目的就是建立一种检测传统油炸马铃薯片中丙烯酰胺含量的高效液相色谱 分析方法，并运用该方法的测定结果分析比较加工原料、鲜薯切片浸泡液的柠檬酸 浓度、油炸前薯片的水分含量、油炸温度及抗氧化剂和油的使用时间6 个因素对产 品中丙烯酰胺含量的影响；最后根据比较结果选取对薯片中丙烯酰胺含量有重要影 响的因素做正交试验，从而确定一个生产低丙烯酰胺含量的油炸马铃薯片的最佳加 工工艺。油炸马铃薯片中丙烯酰胺的测定方法采用高效液相色谱法，油炸马铃薯片 按照传统的油炸方法加工而成。 本文研究的结果：1 本次研究建立的丙烯酰胺测定方法采用0 1 的甲酸水溶液 作提取剂，经高速离心、冷冻、过固相萃取小柱后得以纯化，最后采用a g i l e n t l l o o s e r i e s 高效液相色谱仪进行测定。该方法的色谱条件为流动相：9 8 9 水+ 1 乙 腈+ o 1 的0 1 乙酸水溶液；流速：0 1 5 m l m i n ；进样量：2 0 p l ；保留时问：8 4 r a i n ； 检测波长：2 0 2 n m ；柱温：2 6 c 。该方法的检出限低于l o n g g ，回收率大于7 0 ，相 对标准偏差小于2 0 。 2 对加工原料、鲜薯切片浸泡液的柠檬酸浓度、油炸前薯片的水分含量、油炸 温度及抗氧化剂和油的使用时问等6 个因素对丙烯酰胺含量的影响的研究结果表明： 3 个马铃薯品种中，大西洋品种的马铃薯加工出来的产品中丙烯酰胺含量最低，中薯 三号加工出来的产品中丙烯酰胺含量最高；在1 2 0 、1 4 0 、1 6 0 、1 8 0 和2 0 0 五个温度阶段，油炸温度越高，产品中丙烯酰胺含量也相应越高；在柠檬酸浓度 分别为0 5 9 6 、0 3 、0 1 和0 时，浸泡液柠檬酸浓度越大，产品中丙烯酰胺含量越 低；而随着半成品中含水量的降低，产品中的丙烯酰胺含量也逐渐减少：在油中添 加抗氧化剂b h t 和t b h q 使其在油中的浓度分别为0 o 、0 0 0 5 、0 0 1 和0 0 2 以 及采用根据使用时间长短分成5 个等级的棕榈油加工薯片，加工出来的薯片之问丙 烯酰胺含量没有显著的影响。 3 本研究根据所做的单因素实验结果确定以原料品种( 4 水平分别为品种为大西 洋、费乌瑞特、中薯三号和大西洋的马铃薯) 、浸泡液的柠檬酸浓度( 浓度分别为0 1 、 0 3 、0 4 和0 5 ) 、预干燥时间( 干燥时间分别为2 0 r a i n 、3 0 r a i n 、4 0 r a i n 、和5 0 r a i n ) 以及油炸温度( 4 水平分别为1 6 0 、1 7 0 、1 8 0 、1 9 0 ) 4 个因素来做4 因素4 水 平正交试验，并对试验结果进行数据分析，根据分析结果确定了生产低丙烯酰胺含 量的油炸马铃薯片的最佳加工工艺条件为：以大西洋品种的马铃薯为原料，采用浓 度为0 5 的柠檬酸水溶液浸泡，8 5 。c 鼓风干燥2 0 r a i n ，最后在1 8 0 的油温下恒温油 炸至熟。 关键词：油炸马铃薯片丙烯酰胺高效液相色谱影响因素低含量 s t u d i e so nt h ea n a l y s i so fa c r y l a m i d ea n dt h ee l e m e n t sa f f e c t i n g t h ef o r m a t i o no fa c r y l a m i d ei np o t a t oc h i p s a b s t r a c t a c r y l a m i d eh a sn e a r o t o x i c i t ya n dc a r e i n o g e n i c i t y , a n dc a nb et o x i ct oi n h e r i t a n c e , a st h e r e s u l to f m a n ya n i m a le x p e r i m e n t s , t h ec h i e f a c t i o no f a c r y l a m i d ei sc a u s i n gn e u r o t o x i c i t y , t h e nd oh a r mt or e p r o d u c t i o n i n h e r i t e n c y t h ei a r c 鹤l i m a l o dt h et o x i c i t yo f c a u s i n gc a i 脚o f a c r y l a m i d ei n1 9 9 4a n dr a n k e da c r y l a m i d ea sp o t e n t i a lc a r c i n o g a n i c i t y s ot h ep o l l u t i o nt of o o dc a u s e d b ya c n j l a m i d eh a sa r o l i s e di n t e r n a t i o n a la t t e n t i o na n dm a n yg o v e r n m e n t ss t a r t e dt h es t u d yo f a c r y l a m i d ei nf o o d t h e n 衔e dp o t a t oc r i s p si sv e r yp o p u l a r t om a n yp e o p l e , s ot h e a e r y l a m i d ei n 箭e dp o t a t oc r i s p sc a nd om u c hm o r eh a r m t op e o p l e sh e a l t h w h i l es t u d y 0 1 1t h ea n a l y s i so f a e r y l a m i d e , t h ef o r m a t i o no f a c r y l a m i d ei nf o o d s , t h ef a c t o r sa f f e c t i n g t h ef o r m a t i o na n dt h ec o n t e n to f a e r y l a m i d ei sn o te n o u g hn o w s ot h ea i m so f o u rs t u d y a r e t os e tu pam e t h o df o rd e t e r m i n a t i o no f a c r y l a m i d ei nf h e dp o t a t oc r i s p sb yh i g h p e r f o r m a n c el i q u i dc h r o m a t o g r a p h y ( h p l c ) a n du s et h em e t h o dt od e t e r m i n et h e a c r y l a m i d el e v e li nt r a d i t i o n a lf r i e dp o t a t oc r i s p sp r o c e s s e du n d e rs i xd i f f e r e n tc o n d i t i o n s ， t h e nt oe s t i m a t et h el e v e l so f t h ea f f e c tc a u s e db yt h es i xf a c t o r s , a n da s c e r t a i nt h ef a c t o r s a n dl e v e l st od oo n h o g o n a le x p e r i m e n ts oa st of i n dab e s tc o n d i t i o n su n d e rw h i c hw ec a n p r o c e s sf r i e dp o t a t oc r i s p sw i t hl o w - c o n t e n ta c r y l a m i d e m e t h o d s ：f r i e dp o t a t oc r i s p sw e r ep r o c e s s e db yo u r s e l v e s ；t h ea n a l y s i so f a c r y l a m i d ec o n t e n tw a sc a r r i e do u tb yu s i n gh i g hp e r f o r m a n c el i q u i dc h r o m a t o g r a p h y ( h p l c ) r e s u l t s ：1 t h em e t h o df o rd e t e r m i n a t i o no fa c r y l a m i d ei sg o o da ti t ss t a b i l i t ya n d s e n s i b i i i t y t h ea c r y l a m i d ei np o t a t oc h i p sw a se x t r a c t e db yo 1 f o r m i ea c i di nw a t e r , c l e a n e du pb yc e n t r i f u g i n g , f r o z e na n ds o l i dp h a s ee x t r a c t i o n , t h e na n a l y z e db ya g i l e n t 11 0 0 s y s t e m h p l c t h ea n a l y s i sc o n d i t i o n sa r e ：m o b i l ep h a s e ：9 8 9 w a t e r + 1 a e e t o n i t r i l e + o 1 a c e t i cl i q u o r ( 0 1 a e e t i ci nw a t e 0 ；f l o wr a t e ：0 1 5 m l m i n ：i n j e c t i o n v o l u m e ：2 0 p l ；r e t e n t i o nt i m e ：8 4 m i n ；w a v e l e n g t h ：2 0 2 r i m ；c o l u m no v e n ：2 6 。 t h el o w e rl i m i to fq u a n t i t a t i o no ft h i sm e t h o dw a sl o w e rt h a n1 0 n g g , t h er e c o v e r i e sw a s h i g h e rt h a n7 0 a n dt h er e l a t i v es t a n d a r dd e v i a t i o nw a sl o w e r t h a n2 0 2 p r o c e s s i n gu n d e rt h es a m ec o n d i t i o n s , t h ea c r y l a m i d ec o n t e n to ft h ep o t a t oc h i p s p r o c e s s e df r o ma t l a n t i cs p e c i e sp o t a t o e si st h el o w e s t ，w h i l ep r o c e s s e df r o mz h o n g s h u3s p e c i e s p o t a t o e si st h eh i g h e s t ； w i t hs a m em a t e r i a la n dp o s tp r o c e s s i n g a c r y l a m i d ec o n t e n to f t h e p o t a t oc h i p s f l i e du n d e rd i f f e r e n t t e m p e r a t u r e s a r e 1 0 8 4 l m g k g ( 1 2 0 。c ) 、 1 1 3 1 9 m g k g ( 1 4 0 c ) 、1 3 1 9 9 m g k g ( 1 6 0 c ) 、1 7 1 0 2 m g k g ( 1 8 0 c ) a n d2 6 2 6 8 m g k g ( 2 0 0 ) ，t h ec o n t e n to fa c r y l a m i d ei n c r e a s e d w i t ht h ei n c r e a s i n gt e m p e r a t u r ea n d p r o c e s s i n gt i m e s ；w h e nd i p p e di nd i f f e r e n tl e m o nj u i c e , t h ea c r y l a m i d ec o n t e n to ft h e p r o d u c tu n d e rd i f f e r e n tc o n s i s t e n c yl e m o nj u i c ea r e1 8 8 1 5 m g k g ( 0 ) ，1 7 0 4 8m g k g ( o 1 ) ，1 5 7 4 4 m g k g ( 0 3 ) a n d1 3 6 3 2 m g k g ( o 5 ) ；l o w e rp r iv a l u eo fp o t a t o j u i c e c a u s e da d e c r e a s i n g o f a c r y l a m i d el e v e l ；w h e n t h e p o s t d r y i n g t i m ea r e 2 0 m i n , 3 0 m i n ，4 0 m i n , 5 0 m i na n d6 0 r a i n , t h ea c r y l a m i d ec o n t e n to fc o r r e s p o n d i n gp r o d u c t s a r e3 2 8 2 1 m g k g , 2 9 9 1 7 m g k g , 2 9 3 9 7 m g k g , 2 0 5 8 6 m g k ga n d1 8 8 9 6 m g k g ；t h e a c r y l a m i d ec o n t e n td e c r e a s e da st h em o i s t u r eo f p o t a t us l i c e sd e c r e a s e dg r a d u a l l y ；w h i l e a d d i n ga n t i o x i d a n t ss u c ha sb h t a n dt b h qt ot h ef r y i n go i la n dt h ec o n s i s t e n c yi no i lo f e a c ha n t i o x i d a n ta r e0 0 0 ，0 0 0 5 ，0 0 1 a n d0 0 2 ，w h i l et h ea n t i o x i d a n ti sb h t , t h e c o r r e s p o n d i n ga c r y l a m i d ec o n t e n ta r e2 3 7 7 8 m g k g , 1 9 7 7 1m g k g , 2 3 1 4 1 m g k g , 2 3 9 9 4 m g & g , w h e nt h ea n t i o x i d a n t i s t b h q ，t h ec o r r e s p o n d i n ga c r y l a m i d e c o n t e n ta r e 2 3 7 7 8 m g k g 2 6 2 5 9 m g k g 2 9 1 2 0 m g k g , 2 8 8 7 3 m g i k g ；a e c o r d i n gt h eu s et i m e w ec h o s e 5d i f f e r e n tp a l mo i lt op r o c e s sp o t a t oc h i p s ，a st h et i m ep r o l o n g e d ，t h ea c r y l a m i d ec o n t e n t o ft h ep r o d u c t sa r e 1 8 1 4 8 m g k g , 1 6 5 9 0 m g k g , 1 5 7 4 9 m g k g , 1 6 0 6 2 m g k g 1 6 1 0 5 m g k g ；u s i n gd i f f e r e n to i ld i dn o tm a r k e d l yi n f l u e n c et h ea c r y l a m i d ec o n t e n to ft h e p r o d u c tp o t a t oc h i p s 3 o nt h eb a s i so f t h er e s u l to f t h es i n g l ee l e m e n ts t u d yd o n eb e f o r e , t h em a t e r i a lp o t a t o e s w eu s e d 【( 4 l e v e l sa r ea t l a n t i c ，f a v o r i t e , z h o n g s h u3a n da t l a n t i c ) , t h ec i t r i ca c i dj u i c eu s e d f o rd i p p i n gt h ep o t a t oe r i s p s ( 4 1 e v e l so f t h ec o n s i s t e n c ya r e0 1 ，0 - 3 ，0 4 a n d o 5 ) t h e p o s td r y i n gt i m e ( 4l e v e l sa r e2 0 m i n , 3 0 m i n , 4 0 m i na n d5 0 m i n ) a n dt h ef r y i n gt e m p e r a t u r e ( 4 l e v e l sa r e1 6 0 c ，1 7 0 c ，1 8 0 a n d1 9 0 c ，t h i sf o u re l e m e n t sd i di m p o r t a n te f f e c to nt h e a e r y l a m i d ec o n t e n to f t h ep r o d u c t s ow eu s e dt h ef o u re l e m e n t st od e s i g nt h eo r t h o g o u a l e x p e r i m e n t ，a n de v e r ye l e m e n th a df o u rl e v e l s t h r o u g ht h ea n a l y s i so ft h er e s u l tc a m e f r o mt h eo r t h o g o n a ie x p e r i m e n t ，w ec 盈t m et ot h ec o n c l u s i o nt h a tw h e nw eu s e dt h ep a c i f i c p o t a t oa st h em a t e r i a l ，a n dt h ec o n t e n to fc i t r i ca c i di nw a t e ru s e df o rs o a k i n gt h ep o t a t o c r i s pw a s0 5 a n dt h ep o t a t oc r i s p sw a s d r i e df o r2 0m i n u t e sb e f o r ef r y i n ga n dw a sf r i e d a tt h et e m p e r a t u r eo f1 8 0 。c ，t h ea c r y l a m i d ec o n t e n to f t h ep r o d u c t sw a st h el o w e s t k e y w o r d s ：矾e dp o t a t oc r i s p s ；a e r y l a m i d e ；h i g hp e r f o r m a n c el i q u i dc h r o m a t o g r a p h y ； a f f e c t i n ge l e m e n t s ；l o w - c o n t e n t 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经 发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得湖南农业大学或其它教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：百弓灸确时间：钟f 月垆日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解湖南农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保 留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。同意湖南农业大学可以用不同方式在不同媒体上 发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名：l 弓天确时间：御年6 月伸 导师躲谮弓如 时间：步t 习串占月，p 日 第一章绪论 0 引言 丙烯酰胺( a c r y l a m i d e ，从) 是一种水溶性的塑胶单体化合物，可溶于水、醇、丙 酮、醚和三氯甲烷，微溶于甲苯，不溶于苯和庚烷；主要用于合成聚合物。这些聚 合物常用作污水处理的絮凝剂、工业粘结剂、土壤改良剂、造纸中的增强剂，并在 染料、化妆品行业及实验凝胶的制备、下水管道的修理等方面得到广泛应用。丙烯 酰胺是一种公认的神经毒素和准致癌物，动物实验和体外细胞实验都证明丙烯酰胺 还可导致遗传物质的改变和发生“。，现已经被w h o 国际癌症研究中心( i r a c ) 列 为可能致癌物质( i i a 类) 。2 0 0 2 年4 月，瑞典国家食品管理局发现许多含淀粉的 食品经高温烹调后会产生丙烯酰胺，在薯片、烤菜、饼干、面包等多种食品中均发 现了较高含量的丙烯酰胺嘲。因此有关丙烯酰胺的研究已经引起许多国家及国际组织 的广泛关注，f d a 已经启动食品中丙烯酰胺的行动计划草案。丙烯酰胺对人体的毒害 作用、食品中丙烯酰胺的形成机制和丙烯酰胺形成的影响因素、食品中丙烯酰胺的 分析检测方法以及如何降低食品中丙烯酰胺的含量等方面都成为研究热点，到目前 为止各方面都已经取得了很大的成绩。而在我国，有关食品中丙烯酰胺的研究报道 还比较少，实验性的研究报告更少。现将到目前为止世界各国针对丙烯酰胺各方面 的研究综述如下： 1 丙烯酰胺的毒理学研究 有关丙烯酰胺的毒性研究在发现食品中含有丙烯酰胺之前就有了，主要是针对 工人的职业性接触引起的毒害作用所做的研究“1 ”。丙烯酰胺具有较强的渗透性，能 通过消化系统、呼吸系统和皮肤以及胎盘进入人体，并立即分布全身。一定剂量的 丙烯酰胺对人体或动物都有毒害作用。早在1 9 5 6 年动物实验就发现丙烯酰胺能经过 皮肤吸收引起接触性皮炎和植物神经功能紊乱嘲；丙烯酰胺还会促进良性或者恶性肿 瘤的形成“”。对小鼠的研究显示：丙烯酰胺的主要代谢途径是直接与谷胱甘肽结合， 通过细胞色素氧化酶p 4 5 02 e l 氧化，形成环氧化物也是其代谢的重要途径“”；在 小鼠及大鼠体内丙烯酰胺和其环氧化物均能与血红蛋白结合形成复合物，该复合物 与丙烯酰胺一样均匀分布于各组织“”。 丙烯酰胺对各类动物均有不同程度的神经毒性，韩漫夫等发现丙烯酰胺能抑制 脑能量代谢，并认为该环节是丙烯酰胺产生神经元损伤的生化基础“：邓海等发现 大鼠神经组织更易受到丙烯酰胺的损害，他们认为丙烯酰胺的神经毒性是其本身的 毒性作用“1 ；丙烯酰胺具有一定的全身损伤作用，孙风祥等研究认为丙烯酰胺对心、 肝、肾及脾具有一定的损伤作用，同时他们还认为丙烯酰胺具有氧化损伤作用。 目前，关于丙烯酰胺对人的潜在致癌性还没有深入的研究，有两项研究对暴露 于丙烯酰胺的职业人群死亡率进行调查。该研究表明：在潜在暴露的工人中未显示 任何原因所致的死亡率明显增加，包括癌症“”。1 9 9 9 年、2 0 0 0 年意大利及瑞士对一 组医院进行了病例对照研究，以分析摄入煎、炸马铃薯食品和患癌症危险性的关系， 研究结果表明摄入煎炸马铃薯制品与患癌症的危险性没有重要联系o ”。 b u l l 等人研究发现丙烯酰胺可诱发小鼠皮肤肿瘤，促进肺腺瘤的发展嘲； d a m j a n o v 等人认为丙烯酰胺具有一定的多巴胺拮抗作用，从而具有引发癌症的可能 性嘲；j o h n s o n 和f r i e d m a n 等研究了摄入低剂量丙烯酰胺对小鼠的致癌性，研究结 果表明，丙烯酰胺可以增加乳腺、甲状腺良性或恶性肿瘤以及间皮瘤的发生率阱。目， 而以往的毒理学研究证实丙烯酰胺是蓄积性神经毒素，研究结果还提示了高剂量丙 烯酰胺暴露的致癌危险性。目前已经有足够的证据证明丙烯酰胺是一种动物致癌 剂，但仍缺乏人群致癌的证据。 另外，李秀云等研究发现丙烯酰胺能导致骨髓染色体畸变和微核率增加，具有 染色体损伤作用1 。但丙烯酰胺对小鼠和大鼠无明显致畸胎作用。在胎鼠器官形成 时期，以每日每公斤体重1 5 m g 丙烯酰胺喂养小鼠，以每日每公斤体重4 a g 丙烯酰胺 喂养大鼠，仅发现轻微影响啮1 。a l d e r 等发现丙烯酰胺的代谢产物环氧丙酰胺具有 精子细胞裂变作用，在精子损伤和显性致死作用中起着重要作用矧；有学者认为丙 烯酰胺的生殖毒性机制与其神经毒性机制相似。丙烯酰胺可抑制驱动蛋白样物质的 活性，从而引起生殖损伤d 町。 2 丙烯酰胺的形成机制及其影响因素 瑞典、瑞士、挪威、英国和美国对多种市售和实验室模拟烹饪的食品进行调查 分析，结果表明富含碳水化合物的食品如谷物、马铃薯等经过高温的煎、炸、烘烤 等烹制过程后均会生成较高含量的丙烯酰胺，而原料本身和煮制此类原料却不会产 生丙烯酰胺。富含蛋白质的禽、鱼、肉、蛋等食品本身也不含丙烯酰胺，经同样的 2 高温烹制后也无明显的丙烯酰胺含量的增加3 。根据已有的研究结果，一般认为丙 烯酰胺的形成机制有两种，一是由丙烯醛或丙烯酸与氨反应，生成丙烯酰胺；二是 食物中的含氮化合物自身反应形成丙烯酰胺。2 。1 。 b t e d e r m a n n 等人利用同位素标记的d 3 一丙烯酰胺标准品加入到碳水化合物食品 中进行研究，证明了丙烯酰胺在食品烹制中同时存在着生成和消除两个过程，从而 对食品进行检测得到的丙烯酰胺浓度是丙烯酰胺生成过程和发生进一步反应之间达 到平衡的结果蚓。加拿大科学家首先提出天门冬酰胺与还原糖在高温条件下反应 可以生成丙烯酰胺，随后m o t t r a m 和s t a d l e r 等在同一期n a t u r e 杂志上分别详 细阐述了通过美拉德反应形成丙烯酰胺的机制汹州。m o t t r a m 指出美拉德反应的中 间产物希夫碱经过a m a d o r i 重排生成h m a d o r i 产物，继而脱水脱氨生成含有羰基的 产物，天门冬酰胺在这些含羰基的分子存在的条件下通过s t r e c k e r 降解机制脱羧脱 氨后生成丙烯酰胺；也有人指出希夫碱经过分子内环化反应生成唑烷酮后脱羧形成 脱羧a m a d o r i 产物，该产物的c _ n 键在高温下断裂也可以生成丙烯酰胺。z y z a k 更 迸一步指出游离的天门冬酰胺和游离的还原糖是丙烯酰胺形成的基础；也有学者研 究发现炸薯条中的丙烯酰胺在其形成过程中无氧化现象，认为单独的美拉德反应并 不是形成丙烯酰胺的唯一途径姗。 对生成丙烯酰胺的可能反应底物的研究发现，虽然淀粉性食品经过高温烹制产 生了大量的丙烯酰胺，但淀粉却与丙烯酰胺的生成无关，因为单纯的淀粉经过同样 的高温过程并未生成丙烯酰胺，所以推测淀粉只是提供了一种内部环境，相对蛋白 质介质，使丙烯酰胺的消除速率大为降低，而在淀粉中添加各种可能的反应前体化 合物，如果糖及其热降解产物羟基丙酮、葡萄糖、小分子有机酸、天门冬酰胺酸和 无机盐等，经过高温加工则会产生大量的丙烯酰胺，用其他的酰胺类化合物取代天 门冬酰胺则只有很少量的丙烯酰胺生成。因此证明天门冬酰胺极可能是生成丙烯酰 胺的前体化合物，提供碳源的主要是还原单糖。研究发现，食品中丙烯酰胺含量 会受到加工温度、p h 值、加工方式、氨基酸组成、还原糖含量、氨基酸与还原糖摩 尔比等多种因素影响”1 ： 首先是加工温度。所有的研究表明：只有当烹制温度高于1 0 0 时才会生成丙烯 酰胺。一般的研究范围为1 0 0 到2 0 0 之间，大量研究表明在此范围内，随着加工 温度的升高，丙烯酰胺的生成速率和消除速率同时增加，当生成速率在全过程中占 优势时，煎、烤、烘制的食物中丙烯酰胺的含量就会不断增加。但对有些样品，由 于消除速率不断增加并占优势，致使丙烯酰胺浓度出现先增加后降低的趋势。 其次是烹制前食物原料中的水分含量。水分的存在既可以促进也可以抑制丙烯 酰胺的生成，过于干燥和过于潮湿都不利于反应的进行1 。含有一定水分的面粉在 1 6 0 加热3 0 m i n 生成的丙烯酰胺含量是干燥面粉生成的1 0 倍，含有1 0 水分的马铃 薯在高温烘制时生成的丙烯酰胺含量也高于干燥样品。在通常的煎、炸、烘烤过程 中，食物中的水分会很快丢失，因此丙烯酰胺的生成多发生在食物的表面。 再次是加工时间。在实验室模拟烹制马铃薯的研究中发现，超过1 0 0 时，丙烯 酰胺的浓度随加热时间的延长而增加，并在一段时间后趋于平缓，此时丙烯酰胺的 生成和消除速率均有下降的趋势，这可能是由于食品中丙烯酰胺的量还与食物样品 的形态有关，如薯条中丙烯酰胺含量要低于薯片中的丙烯酰胺含量，切片薄的薯片 比切片厚的薯片中丙烯酰胺含量高。“。这是因为质量相同时，薄薄的薯片能在很短 的时间内迅速失水干燥，并具有大量的表面积受热，从而生成更多的丙烯酰胺。但 加工时间延长，足够生成反应达到完全时，生成丙烯酰胺的量就与样品形态无关了。 第四是加工原料。从反应底物的研究中不难发现，不同种类的食物原料，由于 种植方法、生长条件及收获后的贮存方法不同，其各种化学成分的含量也不同，致 使加工所得的产品中丙烯酰胺含量差异很大。比利时科学家w i l d e 对不同品种马铃 薯及相同品种马铃薯之间差异造成丙烯酰胺含量差异进行研究。结果表明马铃薯在 种植过程中的操作及储藏条件是造成同种马铃薯制品丙烯酰胺含量差异重要原因 叫。瑞典专家o l s s o n 等研究八种马铃薯在3 1 0 条件下长期储藏过程中天门冬酰 胺、葡萄糖、谷氨酸盐、果糖和蔗糖含量变化，结果表明，不同品种马铃薯以上几 种物质含量差异显著。含有较低天门冬酰胺和还原糖含量的马铃薯可保证在油炸过 程中产生较少丙烯酰胺，在较低温度下储藏马铃薯不会导致天门冬酰胺含量升高， 但较低温度储藏过程中还原糖水平会提高，这可能会导致丙烯酰胺含量的提高1 。 瑞士专家n o t ie “1 等研究发现，将低温储藏后的马铃薯再放在1 0 1 5 室温下储存两 周可降低还原糖含量，但残留还原糖仍比储藏前高5 倍。马铃薯发芽过程对丙烯酰 胺含量没有显著影响。 最后是加工用油。人们经常使用的各种食用油或加工用油具有不同的烟点温度， 所以使用不同的油进行烹制、煎炸时，各加工温度存在差异，导致达到食品可以食 4 用的加工时间不同，从而加工产品中丙烯酰胺含量不同。 对丙烯酰胺形成和消除机制的研究可以指导食品生产厂家及各家庭选取适当的 原材料，采用最适宜的烹饪方式以降低人们对丙烯酰胺的日摄入量。尽管目前对丙 烯酰胺的形成机制有了初步的认识，但其形成与温度、时间、含水量、原料及加工 用油等因素之间存在复杂的关系，有必要做进一步研究。 3 食品中丙烯酰胺含量的分析方法 测定丙烯酰胺有多种方法可供选择，经典方法是在样品中加入亚硝酸钠和适量 的酸，丙烯酰胺即与原位产生的亚硝酸反应，生成丙烯酸和氮气，对反应产生的丙 烯酸进行滴定以达到定量的目的：此方法适用于聚丙烯酰胺中丙烯酰胺单体的测定。 比色法是利用丙烯酰胺与重氮甲烷在甲醇一乙醚溶液中的反应产物与4 一二甲基肉桂 醛反应生成亮紫色整合物。极谱法分为直流极谱和差值脉冲极谱，两种方法都可用 于直接测定塑料、尘土和大气中的丙烯酰胺单体。色谱法分为气相色谱和高效液相 色谱两种，是测定个中环境样品、生物样品和食品中丙烯酰胺的最常用方法，既可 以检测丙烯酰胺单体，也可以检测丙烯酰胺溴化衍生产物。气相色谱一般与质谱、 串联质谱、电子捕获检测器或火焰离子化检测器联用；卫生部在1 9 8 9 年提出了水源 水中丙烯酰胺卫生检验的标准方法，主要采用气相色谱法。其原理是在较低p h 条件 下( 1 2 ) ，丙烯酰胺与新生态的溴发生加成反应，生成o ，82 - - 溴丙酰胺，用乙酸乙 酯萃取，以气相色谱2 电子捕获检测器测定。”。高效液相色谱则可以应用紫外检测 器、荧光检测器或串联质谱进行检测瞄8 8 1 。由于每种方法都有其相应的适用范围，可 以根据被测样品的性质和特点选择合适的仪器和方法进行检测，以达到最佳分析效 果。 由于食品的成分复杂，而且丙烯酰胺的含量很低，所以采用一般方法难以进行测 定。因此，世界各国都在集中科技力量对食品中丙烯酰含量的分析方法进行研究，并 发表了大量的文章。目前，国外普遍采用的食品中丙烯酰胺的分析方法主要有液相色 谱一质谱法( l c - s ) 、气相色谱一质谱法( c - c m s ) 和液相色谱一串联质谱法( l c 叫s m s ) ， 特别是l c - m 8 m s 的检测方法，准确性和灵敏性均相应提高，是很有发展前景的检测 方法侧。瑞典国家食品管理局建立了一种新的能有效检测食物中丙烯酰胺的方法一 液相色谱一串联质谱分析法。运用此法，瑞典国家食品管理局对1 0 0 多种食物样品进 行分析，随后，英国、挪威、瑞士和美国也对不同食物及其制品进行了检测，结果 5 证实了瑞典的发现”“。s o n j a 等指出，运用液相色谱一电喷电离一串联质谱法 ( 1 i q u i d c h r o a t o g r a p h yc o u p l e dw i t he l e c t r o s p r a yi o n i z a t i o nt a n d e mm a s s s p e c t r o m e t r y ，l c e s i m s m s ) 对早餐谷类食品和薄脆饼干的检测精密度较高，检 测限分别为2 0pg k g 和1 5pg k g ，内部和批间分析变异低于1 0 ，强化样品回收 率在5 8 - 7 6 问，适用于饼干、威化饼、糕点糖果、坚果、脆面包等食品的检测， 该方法通过实验室间对比实验得到了证实。色谱方法对被测物质的纯度要求比较 高，因此在分析前还需要把丙烯酰胺从食物样品中提取出来并加以纯化。 丙烯酰胺具有极强的水溶性，因此丙烯酰胺的提取一般利用水进行液相萃取。 食品中的丙烯酰胺单体在样品匀浆后可直接用去离子水进行完全萃取；另外也可以 采用加速溶剂萃取技术( a s e ) 进行萃取。s i l v a n oc a v a l l i 等人以水或l o m o l l 甲 酸水溶液作提取剂“蚓。瑞士公共安全部门也提出了利用a s e 提取食品中丙烯酰胺的方 法嘲。食品体系中丙烯酰胺的纯化和富集可采用固相萃取小柱( s p e ) 和化学方法两 种方法，或者将两者结合应用，以达到较好的纯化效果。s p e 纯化方法是应用最多的 一种纯化方法，m i c h a e l 等人将w a t e r s 公司得到两种固相萃取小柱( o a s i sh l b 和m c x ) 联合应用分析食品中的丙烯酰胺。林奇龄等人采用活性炭固相萃取一高效液相色谱联 用分析食品中的丙烯酰胺1 。化学方法纯化主要是研究不同食品体系中可能存在的 干扰物质，根据干扰物质的特性，选择合适的化学物质作沉淀剂，以除去相应的干 扰物质。目前比较常用的是c a r r e z 试剂。h o e n i c k 等提供了一种采用c a r r e z 试剂进 行纯化的简便方法。t h i e r r yd e l a t o u r 等利用c a r r e z 试剂和其他化学物质成功 地进行了丙烯酰胺的分析”1 。 食品的多样化以及食品中各成分物质种类和含量的不同都导致食品中丙烯酰胺 含量测定的困难化。不同的食品中丙烯酰胺含量的测定适合于不同的测定方法，而 不同的萃取和纯化方法也都有其相适应的分析测定方法，因此有必要建立一种系统 的、针对性强、适用于某一种食品中丙烯酰胺含量的分析测定的方法。 4 降低食品中丙烯酰胺含量方法的研究 丙烯酰胺作为一种对人体有毒害作用的物质，不应该存在于食品中，因此针对 如何减少食品中丙烯酰胺产生的研究也是比较重要的。科学实验己证明，天门冬酰 胺和还原糖是形成丙烯酰胺底物，而还原糖中果糖反应活性最高，原料中这两种物 质含量对产品中丙烯酰胺含量起着至关重要的作用。只有当原料中两种底物含量都 6 较高且比例适当时产品中丙烯酰胺含量才会高，当其中任何一种物质含量很少时， 丙烯酰胺含量会受其制约。这就提示我们只要能降低食品原料中天门冬酰胺或还原 糖两种底物中一种的含量，产品中丙烯酰胺含量就会大幅降低。另外，酸性或中性 p h 值等不利于美拉德反应进行的化学条件都会使丙烯酰胺产量降低。含水体系高温 加热后比无水体系更易生成丙烯酰胺；但赖氨酸存在可降低丙烯酰胺含量m 1 。含有 巯基物质可以与丙烯酰胺反应，具有消除丙烯酰胺作用，所以在己加工好的产品中 加入半胱氨酸、同型半胱氨酸、谷胱甘肽等含有巯基化合物也是能降低食品中丙烯 酰胺含量。通过降低原料中天门冬酰胺和还原糖含量，改进原料预处理方式，控制 焙烤或油炸温度等措施，可达到降低或消除产品中丙烯酰胺含量的目的，若将多种 措施综合运用效果将更好。 k a t e l l 等人的研究结果表明，防止加工原料在贮存过程中形成还原糖，可以降 低产品中的丙烯酰胺含量嗍。d h i r a j 等发现在生薯条上涂抹鹰嘴豆粉糊后其加工产 品中丙烯酰胺含量可大大减少“删。赫尔辛基大学的研究人员发现，在制作薯条过程 中添加少量类黄酮可使丙烯酰胺生成量减少一半。k o n i 等认为马铃薯应低于1 0 保 存，切片后浸泡在温水中一定时间可以提取出糖和氨基酸，使油炸而得的薯条中丙 烯酰胺含量可降至4 0 一7 0 1 “g k g “1 。s a n d r a 等从色泽、口味和丙烯酰胺含量三个方面 进行研究得出，马铃薯应储存在4 c 以上的环境中，其还原糖含量在0 1 _ 0 2 之间 最适合烘烤和煎炸“嘲。另外瑞士f i s e l i e r 等研究由捣碎的马铃薯或马铃薯粉加入奶 粉或鸡蛋为原料，通过烘烤或油炸制成马铃薯丸子中丙烯酰胺含量，产品都被加工 成一致的深棕色。结果表明，加入脱脂牛奶粉能增加产品在1 2 0 时丙烯酰胺含量， 而鸡蛋几乎无影响。当在产品表面覆盖鸡蛋面糊后，可在达到深棕色外观同时显著 降低丙烯酰胺含量，这是由于鸡蛋面糊降低马铃薯丸子在油炸过程中受热强度，且 在形成棕色物质时不会导致丙烯酰胺形成。“唧。j u n g 等人研究出了一种限制油炸或 焙烤玉米片及法式炸薯片和薯条中丙烯酰胺生成的加工工艺，将马铃薯切片分别放 入1 和2 柠檬酸溶液中浸泡l 小时，对法式炸薯条中丙烯酰胺抑制率分别可达 7 3 i 和7 9 7 。删。瑞士科学家c , a m a b a u m g a r t n e rc g 等通过柠檬酸处理方法 降低一种在瑞士称为r o s t i 烤马铃薯制品和法式炸薯条中丙烯酰胺含量。实验结果表 明，用酸喷洒马铃薯蛋糕表面对丙烯酰胺含量没有明显影响效果；对于法式炸薯条 来说，当原料放入浓度为0 7 5 柠檬酸水溶液中浸泡后，丙烯酰胺含量会显著降 7 低；当柠檬酸浓度降n o 2 5 时就几乎