丙烯酰胺与食品安全

□ 王翠竹 本刊记者

近日，深圳市消费者委员会发布了《2020年薯片中外对比试验报告》——其委托专业质检公司对从线上线下挑选的15款国内外知名品牌薯片开展比较试验。结果发现，有7款薯片产品的丙烯酰胺含量高于欧盟设定的基准水平值(750μg/kg);其中，3款薯片样品的丙烯酰胺含量超过2000μg/kg。此外，该报告得出以下几点结论：烘焙型薯片的丙烯酰胺含量是油炸型薯片的近6倍;进口油炸型薯片中的钠含量更高，是同类型国产薯片的1.7倍;油炸型薯片的脂肪含量是焙烤型薯片的1.5倍。

在引起社会各界的广泛关注后，深圳市消费者委员会发布声明指出，网上报道的“丙烯酰胺超标”等话题对比较试验报告的原意存在重大误解。其解释，高淀粉食品在经高温处理时就有可能形成丙烯酰胺。目前，我国并没有制定食物中丙烯酰胺限量的法规或标准，故不存在“超标”一说。

什么食物容易产生丙烯酰胺?丙烯酰胺对人体具有怎样的危害?控制食品中丙烯酰胺含量的方法有哪些?在由食安中国网和《食品安全导刊》联合举办的《食安大讲堂》之“食品中丙烯酰胺的解读及含量控制措施”线上研讨会中，中国人民大学农业与农村发展学院教授、博士生导师生吉萍对这一热门话题进行了相关介绍。

丙烯酰胺在食品中的生成及危害

生活水平的提高促使人们愈发关注食品安全，科学技术的飞速发展让人们对食品中的物质有了新的发现，其中不乏影响食品安全的存在。丙烯酰胺(Acrylamide)便是在油炸食品、焙烤食品等中发现的一种能够破坏食品安全的物质，世界卫生组织将其列为2A类致癌物。

丙烯酰胺是分子量为71.08的无色透明片状晶体，化学式为C3H5NO，无臭，有毒;相对密度为1.122，熔点为84~85℃;溶于水、乙醇，微溶于苯、甲苯;极易升华，易聚合;固体在室温下性质稳定，在熔融时可发生猛烈聚合。作为人工合成的物质，丙烯酰胺在部分工业生产中被普遍使用，如石油工业中用作增粘剂、印刷工业中是光敏树脂的重要物质等。然而，其于1994年被国际癌症研究机构(International Agency for Research on Cancer，IARC)列为2A类致癌物，即“人类可能致癌物”。

2002年，瑞典科学家在油炸马铃薯中首次发现丙烯酰胺的存在。随后，英国等一些国家的相关机构对食品中丙烯酰胺的含量进行了测定，证实了瑞典科学家的发现。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，且140~180℃为生成的最佳温度。日常生活中，油炸和烧烤烹饪的方式温度较高，表1以马铃薯加工食品为例，列举出其在经过不同烹饪方式后丙烯酰胺的含量变化;表2则列举了部分常见食品中丙烯酰胺的含量。通过表1、表2不难发现，经过焙烤、烧烤、烤炙、油炸的食品中丙烯酰胺含量较高。因此，应适当减少此类烹饪方法的使用。

事实上，丙烯酰胺之所以能引起各方的重视，是因为其具有显著的生物毒性，包括神经毒性、生殖毒性、遗传毒性、免疫毒性及潜在致癌性。目前，丙烯酰胺在人体中得到证实的是神经毒性。

神经毒性

丙烯酰胺具有显著的神经毒性，且在人类的职业暴露及动物实验中均有明确证据。自20世纪70年代开始，我国便有关于丙烯酰胺中毒病例的报道，主要以职业暴露案例居多，中毒者主要的症状体征为：皮肤脱皮红斑、四肢麻木、手足多汗、体重减轻及远端触痛觉减退、深反射减退等神经功能受损症状。实验动物暴露的情况为：猫、大鼠、小鼠、豚鼠、兔和猴等表现出共济失调、后肢足呈八字、骨骼肌无力，并最终导致运动障碍。因此，可以从4个方面来解释丙烯酰胺的神经毒性致病机理，即氧化损伤与神经细胞凋亡调控、血脑屏障功能损害、能量代谢障碍、神经递质的改变与抑制。

生殖毒性

在动物实验中发现，对雄性成年大鼠和新生大鼠进行高剂量丙烯酰胺摄入，会导致大鼠生长迟缓，进食量和生殖器官指数降低，附睾中精子数目减少并发生形态异常，且睾丸组织也会发生病变。

免疫毒性

就免疫毒性而言，丙烯酰胺会损伤胸腺和脾脏等免疫器官，从而抑制细胞免疫功能。研究发现，丙烯酰胺会导致雌性Blb/c小鼠的体重、脾脏、胸腺及肠系膜淋巴结质量显著下降，淋巴细胞数减少，脾细胞增殖受到抑制，且淋巴结、胸腺、脾脏等组织病理学也有所改变。有学者在美国人群中观察到丙烯酰胺会诱导类似过敏的反应(如哮喘、发烧、打喷嚏、哮喘和湿疹等)，并猜测这可能与丙烯酰胺导致的免疫缺陷相关。

潜在致癌性

虽然众多学者已从多角度探索丙烯酰胺的致癌性，但被公认的资料绝大多数来源于啮齿类动物模型。有学者用低剂量丙烯酰胺处理大鼠2年后，发现雄性大鼠睾丸间皮瘤、肾上腺皮瘤、星形细胞瘤及口腔肿瘤的发病率均有不同程度的增加，雌性大鼠的乳腺纤维瘤和甲状腺瘤增多，这一结果证实了丙烯酰胺与肿瘤的相关性。

食品中丙烯酰胺含量控制方法

目前，经口摄入被认为是人体吸收丙烯酰胺最迅速、完整的途径之一，一些研究也根据不同地区食品中丙烯酰胺的含量来评估该地区普通人群对丙烯酰胺的摄入量。

2011年，FAO/WHO食品添加剂联合专家委员会(Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives，JECFA)对除非洲以外的世界范围内的8个代表国家人群中丙烯酰胺膳食摄入量进行评估。结果表明，普通人群的日摄入量平均约为1μg/(kg bw·d)，最高摄入量约为4μg/(kg bw·d)。有学者基于生理学的毒素代谢动力学模式和非线性剂量反应法，确定了丙烯酰胺的神经毒性日摄入边际剂量为40μg/(kgbw·d)，日致癌边际剂量为2.6μg/(kg bw·d)。

此外，由于不同国家的烹饪与饮食习惯不尽相同，各国人群的摄入量有所差异。英国最新公布的日摄入量为0.61μg/(kg bw·d)、法国为0.43μg/(kg bw·d)，而中国在最新膳食研究中得出的摄入量为0.319μg/(kg bw·d)，显著低于世界平均水平，这与我国传统食品加工工艺(低于100℃的蒸煮加工)及近年来饮食习惯的改善有很大关系。通过哪些方法可以尽量减少丙烯酰胺的摄入?不妨从日常生活中的膳食层面来进行控制。

原料的预处理

在加工食物的过程中，对于易产生美拉德反应而生成丙烯酰胺的原材料可以选择适当的方式进行处理。以淀粉含量较高的马铃薯为例，在制作油炸薯条时，原料应避免低于10℃保存。因为当温度较低时，马铃薯中的部分淀粉会转化为还原糖，经油炸加工后，丙烯酰胺的含量会明显上升。

实验证明，将马铃薯切片后在60℃的温水中浸泡15min后再进行油炸加工，以此制成的油炸薯条中丙烯酰胺含量会降低5~10倍，至40~70μg/kg，但同时保留了原有的烹调效果;用70℃热水浸泡马铃薯40min后，油炸成品中丙烯酰胺的含量降低约91%;用50℃热水浸泡马铃薯70min后，在190℃高温下进行油炸加工，丙烯酰胺含量仅为28μg/kg;用柠檬酸溶液浸泡马铃薯后，油炸成品中的丙烯酰胺可以降低70%左右。由此可见，采用适当的原料预处理方式有助于降低成品中丙烯酰胺的含量。

温度与时间

在高温条件下加工含有碳水化合物(淀粉、小分子糖类)和蛋白质的食物容易产生丙烯酰胺，且主要存在于煎炸、焙烤等经高温加工的食品中。有研究指出，油炸温度和时间是影响油炸薯条中丙烯酰胺含量的主要因素——随着油炸温度的升高和油炸时间的延长，产品中丙烯酰胺含量明显上升。加工过程中，将温度控制在120℃以下，丙烯酰胺的生成量则较少;当油温从120℃升高到180℃时，产品中丙烯酰胺含量增加了58倍。此外，当焙炒温度在120~180℃时，控制加工温度并减少加热时间可以有效降低咖啡中丙烯酰胺的生成量;当焙炒温度在200℃以上时，随着温度和时间的增加，丙烯酰胺的最终生成量会相应减少。因此，在食品加工过程中，温度和时间对丙烯酰胺的生成具有较为显著的影响。

天冬酰胺酶

很多食物中天然含有大量的天冬酰胺，其在高温煎炸后容易产成丙烯酰胺。此时，食品原料中含有的天冬酰胺酶活性是影响丙烯酰胺生成的一个非常重要的因素。天冬酰胺酶可以使丙烯酰胺的前体物质(天冬酰胺)水解生成天冬氨酸和氨，从而在一定程度上抑制丙烯酰胺的生成。有学者利用天冬酰胺酶对马铃薯样品进行前处理，发现样品中天冬酰胺的含量下降明显，降幅约达88%。通过将马铃薯条和马铃薯片在天冬酰胺酶溶液中浸泡处理后发现，在相同的油炸条件下，马铃薯条和马铃薯片中丙烯酰胺的含量分别下降约30%和15%。

盐类

食物烹饪的过程通常都会加入一定的食盐，而不同盐类对食品中丙烯酰胺的生成具有不同影响。目前，人们研究较多的盐类包括氯化钠(NaCl)、氯化镁(MgCl2)和氯化钙(CaCl2)等。有学者发现，薯片在热烫处理前浸泡于1%的食盐溶液中可以使成品中丙烯酰胺的含量降低约62%。另有研究通过构建不同的模型发现，NaCl在天冬酰胺-葡萄糖模型和天冬酰胺-果糖模型中对丙烯酰胺的生成均有一定的抑制作用。然而，在所构建的模型中，并未发现NaCl对丙烯酰胺的减少有明显影响。因此，NaCl对于丙烯酰胺的抑制作用有待做进一步的研究。

另有研究发现，在煎炸之前将马铃薯浸于CaCl2溶液中，成品中丙烯酰胺的合成量可减少约95%，且处理方式对油炸薯条的色泽与口感无明显影响。当CaCl2质量浓度较低时，对丙烯酰胺具有抑制作用;而当CaCl2浓度较高时，反而对丙烯酰胺的生成产生促进作用。此外，MgCl2的抑制作用和CaCl2类似，其也可抑制饼干中丙烯酰胺的形成，但是效果不如CaCl2。

氨基酸和蛋白质

食物中的氨基酸和蛋白质也可能影响丙烯酰胺的生成。有学者通过构建化学模型发现，半胱氨酸、赖氨酸和精氨酸对食品中丙烯酰胺的产生具有较好的抑制作用，对丙烯酰胺的抑制率最高可达90%。因此，向马铃薯样品中加入游离甘氨酸、半胱氨酸、谷氨酸和高蛋白物质后发现，成品中丙烯酰胺的含量显著降低。有学者在油炸薯条配方中加入2%的鹰嘴豆蛋白，发现产品中的丙烯酰胺含量有所下降。从反应机理来说，游离氨基酸和天冬酰胺的竞争导致美拉德反应受阻以及蛋白质和丙烯酰胺的共价结合可能是食品中丙烯酰胺含量下降的主要原因。

黄酮类物质

黄酮类物质具有多种生物活性，有助于抑制丙烯酰胺的生成。有学者发现，从番茄皮中提取的柚皮素可以显著降低食品中丙烯酰胺的含量，并且抑制效果随着柚皮素用量的增加而提高。通过建立甘氨酸–葡萄糖模型发现，来自橄榄、橘子等植物的黄酮类提取物对丙烯酰胺的抑制率可达30%~85%。

同时，黄酮添加量与对丙烯酰胺的抑制呈非线性关系;定量结构–活性关系(QSAR)试验证明了生物黄酮芳环羟基的数目和位置、糖基取代的方式(碳苷或氧苷)、B环连接的形式(2或3位)以及黄酮环的拓扑结构对丙烯酰胺抑制活性的重要影响。

丙烯酰胺的暴露来源及控制途径

当前，人们主要通过两种途径接触丙烯酰胺，即环境暴露与经口摄入。作为人造化合物，丙烯酰胺在自然环境中并不存在。但由于丙烯酰胺广泛用于多种行业，其生产线和聚丙烯酰胺等聚合物生产线等会使残余的丙烯酰胺单体通过工业废水、废渣进入水体、土壤和大气等环境介质。因此，应该注意丙烯酰胺的环境暴露和环境来源，防止环境中的丙烯酰胺对人体健康产生影响。

许多食物在高温烹制过程中会产生丙烯酰胺，尤其是油炸、烘烤类的高淀粉食物，其形成机制为高温下氨基酸(主要是天冬酰胺)和羰基化合物(主要是还原糖，如葡萄糖)的美拉德反应(Maillard reaction)。我国的《食品安全法》对“食品安全”进行了如下定义：食品安全指食品无毒、无害，符合应当有的营养要求，对人体健康不造成任何急性、亚急性或者慢性危害。因为任何危害因素产生危害作用需要达到一定的量，所以只要将危害因素控制在最小剂量之下就有助于降低产生危害的可能。此外，注意减少危害因素的摄入途径，如减少或防止污染、控制污染物增加、降低或消除污染物等也能有效避免丙烯酰胺对人体产生影响。