食物中的丙烯酰胺

食物中的丙烯酰胺,张玉梅,丙烯酰胺的结构,丙烯酰胺问题的发现,2002年瑞典报道毒性：神经毒性、潜在的致癌性产生：食品加工过程产生,4,容易产生丙烯酰胺的食品,碳水化合物高温产生米饭,面包,有脆皮的面包,炸薯条,油炸马铃薯片,饼干,巧克力,咖啡,儿童食品等.超过3000mg/kg烹调产生:烤,烘烤,油炸,煮，煎对所有食品的研究还在进行中,加工温度对丙烯酰胺产生的影响,油炸薯片时间4分钟,160C27ppb,170C70ppb,180C326ppb,加工时间对丙烯酰胺产生的影响,油炸薯片温度180oC,3.5m12ppb,4m46ppb,4.5m227ppb,5m973ppb,普通消费者烹调时间,(4885ppb),(1326ppb),(11ppb),(0ppb),8,人群的膳食暴露情况,假定的暴露量:平均0.5mg/kg.bw/天成人大约1.1mg/kg.bw/天成人（高消费量）平均0.3mg/kg.bw/天幼儿大约2.9mg/kg.bw/天儿童摄入较高咖啡1/3暴露持续的研究,丙烯酰胺的毒性,10,毒性/致癌性,有关毒性研究及对人体健康的影响正在进行中低剂量时呈现量效关系食物中的致突变剂+致癌剂低剂量时有细胞毒性可造成肠粘膜细胞损伤体外造成DNA损伤引发模型动物结肠癌,丙烯酰胺的毒性,神经毒性对人、大鼠、狗均表现出毒性,12,有关丙烯酰胺的流行病学研究,尚未发现油炸食品与癌症发生的显著相关性(与心血管疾病的关系尚未得出结论),13,AA的分析检测,采用层析法LC、MS/MS,GC-MS已经确认的某些方法检测的定性反应N.B.JointResearchCentrehascollatedtechnicaldetailsforworkshop28-29April,食物中丙烯酰胺的形成,来源：游离的天冬酰胺其他催化因素：还原糖降解或热解成分果糖作用较强葡萄糖作用是果糖的一半乳糖：1/151/10果糖铵盐是最有效的催化剂在25C就可形成丙烯酰胺,容易产生丙烯酰胺的食物,含量较高的天冬酰胺:马铃薯高含量的还原糖:采用蜂蜜或转化糖的面包房高含量的氨类面团发酵时采用碳酸铵(hartshornsalt)面包房,含丙烯酰胺相关食物,每份食物中丙烯酰胺的含量:1杯咖啡2g150g面包(30ppb)5g100g面条(20ppb)2g30g脆面包(500ppb)15g50gmesli(200ppb)10g250g烤土豆(1000ppb)250g200g炸薯片(400ppb)80g75g薯条(500ppb)40g100g粗面包(800ppb)80g,研究薯类食品的重要性,平均本底暴露不包含马铃薯类食品:10g/d(如：瑞士联邦营养研究)适当程度的高消费(较高的暴露必须加以保护),为什么马铃薯首当其冲?,马铃薯含有较高的天冬酰胺:2-4.5g/kg湿重(10-20g/kg干重)比小麦面粉高50倍意味着同样的加热过程可产生100倍的丙烯酰胺暗褐色的面包皮:200ppbacrylamide暗褐色的土豆皮:2000-10,000ppb,丙烯酰胺的产生与美拉德反应,丙烯酰胺的形成是美拉德反应Maillardreaction:的特例果糖及葡萄糖与天冬酰胺反应产生丙烯酰胺的产生“可见”不产生美拉德风味或引起非酶促褐变则不产生丙烯酰胺,降低食品中丙烯酰胺含量马铃薯类食品应用的方法,马铃薯产生少量的丙烯酰胺,天冬酰胺含量变化较小2950mg/kg湿重26%(73个样品)果糖和葡萄糖变化较大10to3000ppm(factorof300!)铵盐改变较小170mg/kg23%(12样品)对马铃薯，使其含少量的还原糖！油炸土豆片的丙烯酰胺，我们已经知道!,控制烘烤食品的还原糖含量,含有较高还原糖成分颜色烤后变暗含较高的丙烯酰胺含有极低的还原糖:弱美拉德反应(没有悦人香味,颜色)干燥食品烤焦、烤黑带苦味的部分含一定量的丙烯酰胺,可使食品中的丙烯酰胺含量降低,烤土豆中还原糖量与丙烯酰胺,采用方法降低烤土豆的丙烯酰胺含量,关于马铃薯有关问题的总结,1g/kg还原糖,可使烤土豆中丙烯酰胺（AA）含量达到500g/kg!烤到中等程度：1000g/kgAA!烤土豆中还原糖上限:1g/kg湿重(0.5g/kg较好),瑞士：鲜土豆中Fructose+glucose含量很重要其中含量与湿重密切相关MeasurementsinNov./Dec.2002(Amreinetal.),选择不同的土豆栽培品种,土豆的贮藏,8-10C以下土豆开始释放糖4C以下：达到无法接受的糖度目前瑞士进行的研究：大量堆积贮藏于4C可抑制土豆发芽(代替采用土豆抑制发芽剂)特殊贮藏于8-10C制作土豆片和炸薯条；采用抑制发芽剂,用Erntestolzpotatoes进行的试验,Factorof40!,Coolingto4C,October-March,x7.3,x8.8,x10,2002/2003年冬天购于瑞士市场上的马铃薯,Glucose+fructose(g/kgfreshweight),Nearlyallpotatoeswerefrom4Cstorage!,4C贮藏40小时(Urgenta,September),Threefoldincreasetwodaysaftercooling,再次将其放置于室温,Bintje马铃薯2002年10月，4C冷藏,2003年3月放置于室温放于室温的马铃薯迅速发芽,冷却前:0.62g/kg还原糖,请不要在8C以下冷藏!,埋在地里(晚一点收获)运输前埋在草中冬季的长期贮存分销商低温贮藏使用者低温贮藏家庭贮藏放于冷藏室内,保持合适的糖分,马铃薯片(薯条)：尽可能低0.4g/kg(湿重)炸薯片：颜色尽量浅一些0.1-0.6g/kg烤土豆制品0.2-1g/kg,出售土豆尽量“适用于”,采用色标的口袋反映加工程：A-D(yellow/blue/red/green)附加金色口袋：土豆1g/kg还原糖“适用于烤土豆、炸薯条及煎土豆”B型土豆对消费者进行指导现在对严格应用控制很有限,炸薯片,优化加工步骤,普通含量:200-1000g/kgAA科研单位与加工公司进行有效的合作最适含量40-70g/kgAA影响因子降低5-10，不改变薯片风味,有关参数,含有较低还原糖的土豆预处理除去外皮用温水溶解皮部的还原糖和天冬酰胺;对淀粉的含量没有影响用柠檬酸调味酸化预炸增加干燥度(140C)不要再加入糖！!炸控制油温和锅温控制时间,用温水清洗土豆油炸试验,Optimum,Optimum,除掉一半的AA,用柠檬酸处理:处理时间,noticeablysour,1%citricacid;Charlotte;200g/500ml,15min,boiler-warmwater;200g/500ml,柠檬酸处理:浓度,油炸frozen8x8mmprefabricate,Optimum,Optimum,炸薯片的最佳性质,变褐、变脆低糖分表面溶解颜色、风味俱佳需要某些褐变点非普通褐变,炸油的温度,丙烯酰胺在加工结束时产生末期油温马铃薯可使油温降低10-40C土豆量/油加热功率最适初温:170C最适末期温度:145-150C,炸薯片总结,不要炸过度AA在油炸末期产生(30秒或以上)最初油温170C避免局部过热不要达到油炸的临界点10%原则:100g薯片/l油,100g/kg!,控制措施,未来可能采用GMP控制(200g/kg?),烤土豆,Agria马铃薯,左侧贮存：10C还原糖0.2g/kg丙烯酰胺140g/kg右侧贮存：4C还原糖3.1g/kg丙烯酰胺：1020g/kg,同样马铃薯样品：在一个盘中烘烤,Bintje马铃薯,左侧贮存10C还原糖0.7g/kg丙烯酰胺290g/kg右侧贮存4C还原糖6.9g/kg丙烯酰胺2500g/kg,优化烤土豆条件的有关参数,前处理近量少一些(硬土豆)足够的油脂(用于热能转化)尽量低的温度使达到脆度计算达到合适脆度所需要的时间爽脆,金黄,不带黑点较好,采取计划、措施,直接向家庭宣传烤制马铃薯或其他食品的合适方法采用还原糖分含量较低的马铃薯进行烤制(此问题尚未解决),面包房产品,容易产生丙烯酰胺的产品,脆面包：超高温烘烤褐色饼干,姜汁饼干含有蜂蜜或转化糖(还原糖)发面时采用碳酸铵,2002年6月25日世界卫生组织（WHO）和联合国粮农组织（FAO）联合召开了食品中丙烯酰胺污染专家咨询会议，并对其食用安全性进行了探讨。今年2月，食品添加剂专家委员会（JECFA）在第64次会议上根据近两年来的新资料，再次对食品中的丙烯酰胺进行了系统的危险性评估，并警告公众关注食品中的丙烯酰胺，呼吁采取措施减少其含量，确保食品的安全性。,1丙烯酰胺,丙烯酰胺（CH2=CH-CONH2）别名AM，又称丙毒。纯品为白色结晶，分子量为70.08，易溶于水、甲醇、乙醇、丙酮，稍溶于乙酸乙酯、氯仿，微溶于苯。丙烯酰胺分子具有两个活性中心，兼具弱酸性和弱碱性反应。丙烯酰胺主要用作制造水溶性高分子聚合物，五十多年以来广泛用于生产化工产品聚丙烯酰胺的前体物质，还用于石油开采、洗煤、造纸、纺织、污水处理、冶金、制糖、建筑、医药及农业等部门。,1.2丙烯酰胺的毒性,丙烯酰胺具有潜在的神经毒性、遗传毒性和致癌性，属中等毒性。常人每天允许的最大暴露量不超过0.0005mg/kg，鼠一次口服量LD500.7g/kg。皮肤接触可致中毒，症状为红斑、脱皮、眩晕、动作机能失调、四肢无力等，所以严禁吸入体内或触及皮肤。,1.2丙烯酰胺的毒性,动物试验结果显示，丙烯酰胺可通过消化道、呼吸道、皮肤粘膜等多种途径被人体吸收，其中经消化道吸收最快，在体内各组织广泛分布，进入人体内的丙烯酰胺约90被代谢，仅少量以原型经尿液排出。丙烯酰胺进入体内后，在细胞色素P4502E1的作用下，生成活性环氧丙酰胺。它比丙烯酰胺更容易与DNA上的鸟嘌呤结合形成加合物，导致遗传物质损伤和基因突变；因此，被认为是丙烯酰胺的主要致癌活性代谢产物。,1.2丙烯酰胺的毒性,职业性慢性丙烯酰胺中毒是生产和使用过程中因密切接触丙烯酰胺所导致的以神经系统改变为主的疾病。长期低剂量接触丙烯酰胺会出现嗜睡、情绪和记忆改变、幻觉和震颤等症状，伴随末梢神经病（手套样感觉、出汗和肌肉无力）等中毒症状。为保护接触者的身体健康，有效地防治慢性丙烯酰胺中毒，制定了GBZ50-2002标准。,食品中丙烯酰胺的产生、含量及人群可能的摄入量2.1食品中丙烯酰胺的产生,在食品加工前检测不到丙烯酰胺。丙烯酰胺主要在高碳水化合物、低蛋白质的植物性食物加热(120以上)烹调过程中形成。140-180为生成的最佳温度，它的主要前体物为游离天门冬氨酸（土豆和谷类中的代表性氨基酸）与还原糖，二者发生Maillard反应生成的。食品中形成的丙烯酰胺比较稳定。此外水含量也是影响丙烯酰胺形成的重要因素，在加工温度较低，其水平相当低。但烘烤、油炸食品最后阶段水分减少、表面温度升高后，其丙烯酰胺形成量增加很快；,2.2食品中丙烯酰胺含量,人体可通过消化道、呼吸道(吸烟)、皮肤粘膜等多种途径接触丙烯酰胺。饮水是其中的一种重要接触途径，为此WHO将水中丙烯酰胺的含量限定为1g/L。丙烯酰胺的形成与加工烹调方式、温度、时间、水分等有关，因此不同食品加工方式和条件不同，其形成量有很大不同，即使不同批次生产出的相同食品，其含量也有很大差异。,炸薯条中丙烯酰胺含量较WHO推荐的饮水中允许的最大限量要高出500多倍。平均含量为0.477mg/kg，最高含量为5.312mg/kg。,从24个国家获得的检测数据包含早餐谷物、土豆制品、蔬菜和饮料等主要消费食品，其中含量较高的食品是：高温加工的土豆制品（包括薯片、薯条等），平均含量为0.477mg/kg，最高含量为5.312mg/kg；早餐谷物类食品，平均含量为0.313mg/kg，最高含量为7.834mg/kg；其它种类食品的丙烯酰胺含量基本在0.1mg/kg以下。,谷物类油炸食品平均含量为0.15mg/kg，最高含量为0.66mg/kg；谷物类烘烤食品平均含量为0.13mg/kg，最高含量为0.59mg/kg；,2.3人群丙烯酰胺的可能摄入量,一般人群平均摄入量为0.3-2.0g/kgbw/天，按体重计，儿童丙烯酰胺的摄入量为成人的2-3倍。其中主要来源的食品为炸土豆条16-30%，炸土豆片6-46%，咖啡13-39%，饼干10-20%，面包10-30%，其余均小于10%。JECFA根据各国的摄入量，认为人类的平均摄入量大致为1g/kgbw/天，而高消费者大致为4g/kgbw/天，包括儿童。,我国尚缺少足够数量的各类食品中丙烯酰胺含量数据，以及这些食品的摄入量数据；还不能确定我国人群的暴露水平。但由于食品中以油炸薯类食品、咖啡食品和烘烤谷类食品中的丙烯酰胺含量较高，而这些食品在我国人群中的摄入水平应该不高于其他国家。因此，我国人群丙烯酰胺的摄入水平应不高于JECFA评估的一般人群的摄入水平。,餐饮业如何控制丙烯酰胺的产生？3.1我国餐饮业的