食物中的丙烯酰胺.ppt

1、1,食物中的丙烯酰胺,张玉梅,2,丙烯酰胺的结构,3,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 3000 mg/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,5,加工温度对丙烯酰胺产生的影响,油炸薯片时间4分钟,160 C 27 ppb,170 C 70 ppb,180 C 326 ppb,6,加工时间对丙烯酰胺产生的影响,油炸薯片温度 180 oC,3.5 m

2、12 ppb,4 m 46 ppb,4.5 m 227 ppb,5 m 973 ppb,7,普通消费者烹调时间,(4885 ppb),(1326 ppb),(11 ppb),( 0 ppb),8,人群的膳食暴露情况,假定的暴露量: 平均0.5 mg/kg.bw/天成人 大约 1.1 mg/kg.bw/天成人（高消费量） 平均0.3 mg/kg.bw/天幼儿 大约 2.9 mg/kg.bw/天儿童摄入较高 咖啡 1/3暴露 持续的研究,9,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

3、膜细胞损伤 体外造成DNA损伤 引发模型动物结肠癌,11,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. Joint Research Centre has collated technical details for workshop 28-29 April,14,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

4、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25 C就可形成丙烯酰胺,15,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 (hartshorn salt) 面包房,16,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 2 g 150 g 面包 (30 ppb) 5 g 100 g 面条 (20 ppb) 2 g 30 g 脆面包 (500 ppb) 15 g 50 g mesli (200 ppb) 10 g 250 g 烤土豆 (1000 ppb) 250 g 2

5、00 g 炸薯片 (400 ppb) 80 g 75 g 薯条 (500 ppb) 40 g 100 g 粗面包 (800 ppb) 80 g,17,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: 10 g/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),18,为什么马铃薯首当其冲?,马铃薯含有较高的天冬酰胺: 2-4.5 g/kg 湿重 (10-20 g/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: 200 ppb acrylamide 暗褐色的土豆皮: 2000-10,000 ppb,19,丙烯酰

6、胺的产生与美拉德反应,丙烯酰胺的形成是美拉德反应Maillard reaction: 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,20,降低食品中丙烯酰胺含量 马铃薯类食品应用的方法,21,马铃薯产生少量的丙烯酰胺,天冬酰胺含量变化较小 2950 mg/kg 湿重 26 % (73 个样品) 果糖和葡萄糖变化较大 10 to 3000 ppm (factor of 300!) 铵盐改变较小 170 mg/kg 23 % (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!,22,控制烘烤食

7、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,23,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,24,关于马铃薯有关问题的总结,1 g/kg 还原糖, 可使烤土豆中丙烯酰胺（AA）含量达到 500 g/kg! 烤到中等程度： 1000 g/kg AA! 烤土豆中还原糖上限: 1 g/kg 湿重 (0.5 g/kg 较好),25,瑞士：鲜土豆中Fructose + glucose 含量很重要 其中含量与湿重密切相关

8、Measurements in Nov./Dec. 2002 (Amrein et al.),选择不同的土豆栽培品种,26,土豆的贮藏,8-10 C 以下土豆开始释放糖 4 C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 4 C 可抑制土豆发芽 (代替采用土豆抑制发芽剂) 特殊贮藏于 8-10 C 制作土豆片和炸薯条； 采用抑制发芽剂,27,用 Erntestolz potatoes进行的试验,Factor of 40!,28,Cooling to 4 C, October-March,x 7.3,x 8.8,x 10,29,2002/2003年冬天购于瑞士市场上的马铃薯,

9、Glucose + fructose (g/kg fresh weight),Nearly all potatoes were from 4 C storage!,30,4 C 贮藏 40 小时 (Urgenta, September),Three fold increase two days after cooling,31,再次将其放置于室温,Bintje 马铃薯 2002 年10月，4 C 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: 0.62 g/kg 还原糖,32,请不要在 8 C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

10、贮藏 使用者低温贮藏 家庭贮藏放于冷藏室内,33,保持合适的糖分,马铃薯片 (薯条)： 尽可能低 0.4 g/kg (湿重) 炸薯片： 颜色尽量浅一些 0.1-0.6 g/kg 烤土豆制品 0.2-1 g/kg,34,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 1 g/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,35,炸薯片,36,优化加工步骤,普通含量: 200-1000 g/kg AA 科研单位与加工公司进行有效的合作 最适含量 40-70 g/

11、kg AA 影响因子降低 5-10 ，不改变薯片风味,37,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 (140 C) 不要再加入糖！! 炸 控制油温和锅温 控制时间,38,用温水清洗土豆 油炸试验,Optimum,Optimum,除掉一半的 AA,39,用柠檬酸处理: 处理时间,noticeably sour,1 % citric acid; Charlotte; 200 g/500 ml,40,15 min, boiler-warm water; 200 g/500 ml,柠檬酸处理: 浓度,

12、41,油炸 frozen 8x8 mm prefabricate,Optimum,Optimum,42,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,43,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 10-40 C 土豆量/油 加热功率 最适初温: 170 C 最适末期温度: 145-150 C,44,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 170 C 避免局部过热 不要达到油炸的临界点 10 % 原则: 100 g 薯片/l 油, 100 g/kg!,45,控制措施,未来可能采用 GMP 控

13、制 (200 g/kg?),46,烤土豆,47,Agria 马铃薯,左侧 贮存： 10 C 还原糖 0.2 g/kg 丙烯酰胺 140 g/kg 右侧 贮存： 4 C 还原糖 3.1 g/kg 丙烯酰胺：1020 g/kg,同样马铃薯样品： 在一个盘中烘烤,48,Bintje 马铃薯,左侧 贮存 10 C 还原糖 0.7 g/kg 丙烯酰胺 290 g/kg 右侧 贮存 4 C 还原糖 6.9 g/kg 丙烯酰胺 2500 g/kg,49,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

14、带黑点较好,50,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),51,面包房产品,52,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,53,2002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

15、含量，确保食品的安全性。,54,1 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。,55,1.2 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LD50 0.7

16、g/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。,56,1.2 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。,57,1.2 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

17、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。,58,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

18、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；,59,2.2 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。,60,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0.4

19、77 mg/kg，最高含量为5.312 mg/kg。,61,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0.477 mg/kg，最高含量为5.312 mg/kg；早餐谷物类食品，平均含量为0.313 mg/kg，最高含量为7.834 mg/kg；其它种类食品的丙烯酰胺含量基本在0.1 mg/kg以下。,62,谷物类油炸食品平均含量为0.15 mg/kg，最高含量为0.66 mg/kg； 谷物类烘烤食品平均含量为0.13 mg/kg，最高含量为0.59 mg/kg；,63,64,2.3 人群丙烯酰胺的可能摄入量,一般人群平均摄入量为0.3-2.0 g/kg bw/天，按体重计，儿童丙烯酰胺的