食品热加工中小分子污染物的形成及其控制研究进展

王凯 徐文泱 杨庆懿

摘 要：目前食品热加工中小分子污染物研究正向分子化、模拟化、全程化方向发展，本文对食品中热加工过程中小分子污染物的形成及其控制的研究进展进行综述，以期为抑制其形成提供参考。

关键词：热加工;小分子污染物;形成;控制

1 污染物在食品中的形成与控制

近几年来，食品热加工中产生的污染物/有害物已经引起了世界范围内科研工作者的高度重视。食品的热加工是现代食品工艺中不可或缺的加工工序，有提高消化率真、产生良好风味、杀死病虫细菌等优点。但食品原料成分受热发生复杂的化学反应，在形成各种独特风味的同时也会产生一些小分子副产物，如污染物丙烯酰胺、杂环胺、呋喃等，会危害食品安全，威胁人们的健康。它们的生成途径、控制方法及机理已成为了研究热点。以丙烯酰胺为例，已有研究表明[1]，丙烯酰胺在热加工过程中主要通过天冬酰胺途径和非天冬酰胺途径两种方式形成。它主要来源于富含淀粉的热加工食品，可通过控制原料中天冬酰胺和还原糖的含量，降低热加工温度，缩短加工时间，改变加工方式如真空油炸以及添加丙烯酰胺抑制剂等。通过研究，相关科研人员发现含有呋喃的食品几乎都经过热加工处理，其含量高的食品大多是罐装食品[2]。呋喃的主要来源曾被认为是糖类的热降解和重排。呋喃及其衍生物与食品风味的形成有关，其形成途径有以下几种：还原性糖的热降解或美拉德反应;氨基酸的热降解;抗坏血酸的热氧化;多不饱和脂肪酸的热氧化;类胡萝卜素的氧化。呋喃的预防性控制技术包括改变加工方式如改变加热模式、降低加热温度以及添加抑制反应的物质或减少反应底物，去除性控制方式包括真空处理和电离辐射。杂环胺的形成和温度的高低有关。对于杂环胺的控制研究主要集中在以下方面：在生产过程中添加茶多酚、黄酮等抑制杂环胺的生成;研究表明[3]，维生素在化学模拟体系中可抑制杂环胺的生成。维生素C和异维生素C可有效清除吡嗪阳离子自由基，抑制杂环胺的生成。5-羟甲基糠醛广泛存在于含有糖类物质的植物和食品中，它是美拉德反应、焦糖化反应及抗坏血酸氧化分解反应的共同中间产物。其中对5-羟甲基糠醛的控制可采取改变加热方式、加工程序，控制温度及时间、pH值、添加剂的类型及用量等措施。如采用碳酸钠代替碳酸氢铵能有效减少饼干烘烤过程中5-羟甲基糠醛的形成。微波结合热空气烘烤处理可显著降低5-羟甲基糠醛的生成，在模拟体系及焙烤食品中用非还原糖或多元醇替代还原糖抑制5-羟甲基糠醛的生成。

2 二氧化硫的抑制研究

相比于其他热加工过程中产生的污染物，食品中二氧化硫的生成及控制研究相对较少，方强[4]发现，苹果酒发酵中二氧化硫的控制要点是在浓缩苹果汁稀释液中添加磷酸氢二铵和硫酸铵，以此来调整氮含量，以利于酒精发酵结束后保持相对较低的结合二氧化硫。在进行苹果酒乳酸发酵时，选用降解二氧化硫能力、结合乙醛能力较强的酒类酒球菌，并结合乙醛最大降解率的时间（6周降解为37.38 mg/L）和有机酸代谢的时间来控制游离二氧化硫的釋放。方志飞[5]对市场上笋制品的二氧化硫本底含量进行了摸底检测，但并未阐明二氧化硫本底的来源和控制途径。

3 污染物的抑制研究方向

对于食品热加工过程中产生的小分子污染物的控制研究已成为各国食品安全研究的热点方向。目前的研究趋势主要包括以下几个方面：对污染物的形成和代谢机理研究逐渐向分子层面转变，通过对代谢的干预实现污染物的抑制;将组学技术和感知监测相结合在线检测危害物的形成，强化食品安全风险预警;采用生化分析、数学模拟和计算机技术对加工过程进行全程监控。

参考文献

[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]方强.苹果酒发酵中SO2的控制及其对苹果酸乳酸发酵的影响[D].北京：中国农业大学，2005.

[5]方志飞.笋制品中二氧化硫的风险评估[D].海口：海南大学，2010.

基金项目：湖南省市场监督管理局科技计划项目（2020KJJH05）。

作者简介：王凯（1976—），男，汉族，湖南常德人，本科，工程师。研究方向：食品质量与安全。