咖啡中丙烯酰胺的研究进展

陈苑玲，吴 慧

（广州工商学院，广东佛山 528000）

咖啡作为3大无酒精饮料之一，具有提神醒脑、缓解疲劳的功效，在快节奏的工作生活中，备受上班族和学生党的喜爱。随着人们生活习惯的改变和咖啡加工技术的成熟，咖啡新产品，如在咖啡上添加奶油装饰或加入牛奶等使咖啡口感更丰富、造型更美观，使消费者对咖啡的饮用更普遍。适量饮用咖啡，可缓解大脑和肌肉疲劳、利尿护肝等，但是咖啡是丙烯酰胺的主要来源之一，长期大量摄入将影响机体健康。近期，英国食物标准局对248份食物样品进行检测，发现雀巢咖啡中检测出丙烯酰胺有上升的趋势。有报刊对几款现磨咖啡中丙烯酰胺进行测试，检测结果显示，几款现磨咖啡均检出微量丙烯酰胺，其中星巴克、瑞幸的丙烯酰胺含量较高，分别为234 μg/kg、275 μg/kg；喜茶的丙烯酰胺含量较低，为113 ug/kg[1]。2017年10月27日世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单指出，丙烯酰胺对人体很可能致癌，将丙烯酰胺归属于2A类致癌物。由于咖啡在年轻群体中很受欢迎，且对丙烯酰胺的认知较低，因此对咖啡中丙烯酰胺的来源、危害、控制措施进行阐述具有重要意义。

1 咖啡中丙烯酰胺的形成途径及影响因素

1.1 咖啡中丙烯酰胺的主要形成途径

丙烯酰胺是一种白色晶体，相对分子质量为70.08，易溶于水、甲醇、乙醇、丙醇、二甲醚和丙酮等溶剂[2]。它是一种二类致癌物，即人类可疑致癌物，可引起基因突变，长期接触会造成细胞DNA损伤[3]。从咖啡中检测到的丙烯酰胺并非咖啡本身自带，也并非食品添加剂，而是由于热加工而生成。咖啡中丙烯酰胺形成的主要方式是通过美拉德反应中的天冬酰胺合成途径，即天冬酰胺在基化合物（如羧基还原糖葡萄糖）的存在下通过热脱羧和脱氨而形成羧基糖胺化合物，该化合物在高温下发生C-N单键的断裂而形成丙烯酰胺[4]。

1.2 咖啡加工过程中丙烯酰胺形成的影响因素

对于大部分加工食品而言，丙烯酰胺是否形成主要取决于前体的浓度、加工热处理持续的时间和温度、水分活度和pH等重要因素，通常延长加热时间、提高温度、pH和水含量可能会增加食品中丙烯酰胺的形成[5]。煎、炸、烘烤等是食品最常见的热加工工艺方法，大量文献报道了热加工与丙烯酰胺生成的密切关系，通常焙炒温度超过120 ℃易产生丙烯酰胺，因此大部分食品通常以降低热加工温度减少丙烯酰胺的生成。但咖啡在低温下热加工，丙烯酰胺含量并未减少；烘焙后期水分减少反而使丙烯酰胺含量升高。由丙烯酰胺在咖啡中的主要形成途径可知，其影响因素还包括原材料中游离天冬氨酸和还原糖的含量。原材料咖啡豆种类不同，所含游离天冬氨酸、不溶性多糖等也存在差异，所含天冬氨酸和还原糖的含量高，在加工过程中产生的丙烯酰胺含量也会升高。

2 丙烯酰胺的危害

动物试验研究表明，丙烯酰胺主要有神经毒性，对神经元的生长和发育有毒害作用，导致神经功能缺陷，此外还有生殖毒性与发育毒性[3]。

2.1 丙烯酰胺有急性毒性和慢性毒性

丙烯酰胺对小鼠、大鼠等常表现为急性毒性，但由于咖啡中丙烯酰胺含量并不高，人体通过咖啡摄入的丙烯酰胺含量较少，因此在人体内常不表现急性毒性；而动物通过长期地经口喂养，缓慢给予丙烯酰胺，可以明显观察到腿脚麻木、无力等神经损伤症状。若皮肤长期暴露在丙烯酰胺含量较高的环境中可导致人的皮肤产生红疹[6]。

2.2 丙烯酰胺有神经毒素

动物暴露于大剂量丙烯酰胺中导致神经系统改变的实验研究表明，其两者有明显的直接关系；在短期内暴露于大量丙烯酰胺环境中会严重损伤人和动物的中枢系统并可能会引起中枢系统一系列的不良症状，直接导致中枢神经系统浦肯野细胞死亡，但不引起神经元病变[7]。皮肤长期暴露于低水平丙烯酰胺环境中可能会导致周围神经系统的严重病变，并伴有中枢神经系统的严重损害。1956年，就发现职业接触丙烯酰胺人群中有因直接刺激工人身体裸露皮肤部位而引起接触继发性皮炎，出现皮肤红斑、脱皮和其他植物神经功能紊乱，并出现周围神经系统损害[8]。

2.3 丙烯酰胺有遗传毒性和致癌性

大量的动物体内与体外实验研究表明，丙烯酰胺有明显的致突变作用。丙烯酰胺在基因和染色体水平均有潜在的引起遗传损伤的危险，可引起哺乳动物基因突变、染色体异常，还可引起实验动物多种器官的肿瘤生长，如导致大鼠乳腺、甲状腺、肾上腺等多组织器官的肿瘤生长。目前无直接证据能证明丙烯酰胺对人致癌，但动物实验证明丙烯酰胺能使大鼠染色体畸变，因此丙烯酰胺被列为“可能对人致癌”物质。

3 咖啡中丙烯酰胺的控制措施

3.1 改进咖啡的加工方法

高温油炸烘焙能促进食品发生美拉德反应生成丙烯酰胺。加工温度越高，加热时间越长，水分含量越少，丙烯酰胺生成越多。但对于咖啡而言，有研究表明在高温下延长加热时间，丙烯酰胺的含量会减少；在低温下延长加热时间，丙烯酰胺含量并未减少，烘焙后期水分减少，丙烯酰胺含量反而升高[9]。因此，应改进咖啡烘焙技术，严格控制咖啡豆的烘焙温度和时间，在保证其感官性质不变化的同时减少丙烯酰胺的生成。

3.2 研发新品种

研发天冬氨酸、还原糖含量低的咖啡豆品种。对新品种的研发可通过减少天冬氨酸和还原糖的含量从而减弱美拉德反应，控制丙烯酰胺的生成。

3.3 添加外源添加剂

在生产过程中通过添加外源添加剂（如抗氧化剂、氨基酸、有机酸等）抑制丙烯酰胺的生成。在不影响其感官性质的同时，利用添加物质降低其pH或促进丙烯酰胺降解以达到减少丙烯酰胺含量的目的。在咖啡中添加物质减少丙烯酰胺含量还需进一步探索，在生产过程中应用需考虑其安全性，在保证不影响其感官性质的前提下寻找可促进丙烯酰胺降解的氨基酸等。

3.4 丙烯酰胺限量标准

出台关于咖啡烘焙、咖啡粉末、速溶咖啡中丙烯酰胺标准限量政策。目前我国还未出台关于咖啡中丙烯酰胺的相关政策，我国应建立咖啡中丙烯酰胺的限量标准，对相关企业进行督查、检测和管理，加强对人群暴露水平的评估。

4 结语

目前，年轻群体对咖啡的需求量大，未出台咖啡中丙烯酰胺限量标准政策以及消费者对丙烯酰胺的危害认知较低等，会导致长期摄入丙烯酰胺量过高，危害人体健康。因此，可通过加强对新品种的研发、改进加工方法和添加外源添加剂，有效降低咖啡中丙烯酰胺的含量，同时也需要国家加强对丙烯酰胺的检测及制定丙烯酰胺限量标准，加强消费者对丙烯酰胺的认识。