丙烯酰胺的形成機理: 一． 丙烯酰胺形成的道路
至今為止，國際外少量鉆研以為，由天門冬酰胺和復原性糖正在低溫加熱進程中發作美拉德( Maillardreaction) 反響生成丙烯酰胺的道路——天冬酰胺道路，是較為公認的形成道路。鉆研人員采納與水混合的土豆小粉為根底，辨別增添膽固醇酸、復原糖及其余組分，油炸后內定丙烯酰胺含量，后果標明，假如共同增添復原糖或者天冬酰胺( 或者其余膽固醇酸) ，則丙烯酰胺含量均很低，但假如同聲增添復原糖和 天冬酰胺，則丙烯酰胺含量高達9270μg/kg。
然而，有鉆研標明，上述天冬酰胺道路并沒有是形成丙烯酰胺的獨一道路，丙烯酰胺還能夠經過丙烯醛( Acrolein) 或者丙烯酸( Acrylic acid) 而形成。Vattem 等鉆研以為藥品中單糖正在加熱進程中，發生少量的小成員醛( 甲醛、乙醛等) ，正在恰當環境下從新分解丙烯醛，進而生成丙烯酰胺。吳克剛剛等［21］也以為正在脂膏、蛋白胨、碳水復合物的低溫合成反響中，發生少量的小成員醛( 如乙醛、甲醛等) ，它們正在恰當環境下從新分解丙烯醛。一些小成員的無機酸如香蕉蘋果酸、乳酸、有機酸等通過脫發或者去碳酸基的作用可形成丙烯酸，再與氨反響生成丙烯酰胺，內中的氨次要來自含氮復合物的低溫合成，正在加熱環境下，天冬酰胺酸、谷氨酸、半胱氨酸和天冬氨酸都是氨的起源。而丙烯醛和丙烯酸的起源則有多種溝渠: 食物中的單糖正在加熱進程中經過非酶降解可發生丙烯酸; 油脂正在低溫加熱進程中開釋的硝化甘油三酸酯和丙三醇，均可反響發生丙烯醛; 膽固醇酸或者蛋白胨與糖之間發作美拉德反響發生丙烯醛。陰離子聚丙烯酰胺因為藥品中常常同聲含有多種養分因素，如碳水復合物、蛋白胨、脂膏及其余微量因素等，因而丙烯酰胺的形成機制也沒有會僅僅是某一種，有能夠是多種道路并存。
二．藥品中丙烯酰胺形成的反應要素
低溫加工藥品中丙烯酰胺生成受多種要素的反應,如加工量度和工夫、復原糖和調離膽固醇酸品種及含量、調離膽固醇酸與復原糖的摩爾比、褐變水平、pH值、藥品含水量等。
1 量度對于ACR生成的反應
加熱量度會明顯反應ACR的生成。鉆研發覺等摩爾的天冬酰胺和野葡萄糖加熱至120℃之上能力發生ACR,隨著量度降低ACR的發生量增多,反響量度正在170℃內外ACR的生成量最大,然后降落,正在185℃簡直檢測沒有到ACR。這是因為ACR的成員正在低溫下自身并沒有穩固(沸點125℃),它正在藥品中的殘留量起源于形成與合成的靜態失調。
2 加熱工夫對于ACR生成的反應
加熱工夫對于ACR的生成量也有較大反應。ACR的含量隨著加熱工夫而增多,但并沒有總是增多的,并且工夫要素的反應沒有如量度要素的反應明顯。因為高溫短工夫加熱量夠會升高ACR的生成量。
3 pH值對于ACR生成的反應
pH值對于美拉德反響的反應明顯,pH會反應糖和膽固醇酸的活性, ACR形成最佳pH約為7——8。中性環境最有益于ACR生成。
4 潮氣含量對于ACR生成的反應
ACR的形成常常與油炸、焙烤等加熱形式相關,該署加熱形式均可招致藥品脫發或者至多形成硬的殼子。正在“濕”的樣品中(如鮮活土豆或者生面團)ACR含量無比少。
5 加熱介質對于ACR生成的反應
加熱介質(氣氛、油)間接與食物接觸,因而對于藥品中ACR的形成也無比主要。油炸、焙烤有益于ACR的發生,微波加熱藥品中ACR的含量較低,水煮藥品中則檢測沒有到ACR的具有。這是由于油炸、焙烤進程中量度正常都到達100℃之上,而水煮進程量度最高也僅為100℃。并且油炸、焙烤進程國藥品失水較快,因而正在比擬干硬全體簡單發生ACR。
6 原資料中ACR含量
眼前鉆研的次要原資料是谷物和土豆,這2種原資料的熱加工貨物中ACR的含量最高,部分以至高達500μg/kg。該署原料藥含有少量的小粉、蛋白胨以及低成員量復合物如糖和調離膽固醇酸。試驗鉆研標明,土豆樣品中ACR形成的決議要素次要是復原糖(次要是野葡萄糖和果糖)和調離膽固醇酸天冬酰胺酸。ACR的含量與原資料中糖(野葡萄糖/果糖)含量成反比。 7 糖類對于發生ACR的反應
微堿性pH、高于100℃環境下加熱,蔗糖、乳糖、飴糖等糖類簡單電離。鉆研發覺多種單糖(如野葡萄糖、脫脂野葡萄糖、核糖、硝化甘油醛、乙二醛)能夠與天冬酰胺反響發生ACR。糖的碳鏈越短,發生的ACR量就越大,相符美拉德反響的法則。
8蛋白胨對于ACR生成的反應
烤制、煎制肉魚藥品中的ACR的含量比土豆、谷物制品低。次要緣由能夠是牛肉等肉片中自正在天冬酰胺酸的含量少,況且肉片還是高潮氣含量系統。肉片中還能夠含有能夠抑止ACR生成的反響或者推進合作反響的因素。
9 藥品儲存形式對于ACR生成的反應
土豆塊莖于8——10℃儲存時,小粉可轉化為糖,招致復原糖含量明顯增多,這就是“高溫糖化”(LTS)進程。小粉開釋的復原糖能夠預防馬鈴薯霜凍。但是復原糖含量高能夠推進ACR的生成。高溫儲存后土豆從新貯具有較低溫度下,復原糖的含量可從新升高。但是短工夫高溫儲存馬鈴薯中的復原糖含量是沒有可惡化的。
10 天冬酰胺酶與酰胺酶對于ACR生成的反應
天冬酰胺酶能夠催化天冬酰胺電離成天冬氨酸和氨,那樣可升高貨物中ACR含量。Zyzak等人[23]經過這種辦法對于土豆樣品停止前解決,微波加熱后,樣品中的天冬酰胺酸含量升高了88%,ACR含量縮小99%。這是天冬酰胺生成ACR道路的一度無力證實。
11 增添劑對于ACR生成的反應
鉆研發覺,將抗氧化劑BHT、芝麻酚、VE退出到牛肉中,加熱后ACR的含量增多。但是,Be-calski等人[43]鉆研指出,將丟失香木本動物退出到油中,炸后的土豆條中ACR的含量升高。
12 銨鹽對于ACR生成的反應
正在糕干焙烤中,退出碳酸銨會增多ACR含量。其緣由能夠是碳酸銨的引入為零碎需要了氮源。
油炸系指以熱油為預熱媒人，使藥品原料藥外部的潮氣因急劇沸騰而枯燥的進程。油炸藥品是中國主要的保守藥品，存正在共同的質構和優良的風味，深受眾人的喜歡，如油炸薯片(條)、便當面、油炸落花生米、油炸鬼。然而，近10年來，油炸藥品的保險性遭到了質疑。原因是2002年4月一份來自瑞典國度藥品治理局(NFA) 和斯德哥爾摩大學的鉆研演講，標明油炸薯條、土豆片等含有小粉質碳水復合物的低溫加工食物中含有致癌精神——丙烯酰胺(Ac-rylamide)[1]，內中油炸土豆片被名列丙烯酰胺含量最高的藥品之列。
一、丙烯酰胺的根本本質
丙烯酰胺(CH2=CH-CONH2)是一種沒有飽滿酰胺，絕對于成員品質為71. 09，沸點125. 0℃，熔點85. 5℃，一種紅色結晶體精神。丙烯酰胺能溶于水、酒精、乙醚、鹽酸安非拉酮、氯仿，沒有溶于苯及庚烷中。當丙烯酰胺加熱溶化時，開釋出激烈的侵蝕性氣體和氮的氧化物類復合物。正在堿性條件中可電離成丙烯酸。正在室溫下很穩固，但當在于熔點或者之上量度、氧化環境以及正在紫內線的作用下很簡單發作集合反響而生成聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺正在輕工業上有寬泛的用途，它能夠作為一種絮凝劑對于鄉村供水停止解決，污電離決、巖漿和紙加工進程中也需求聚丙烯酰胺，除此之外，它還可用作化裝品的增添劑、土壤調理劑等。
藥品中丙烯酰胺之因為遭到關心是由于它的毒性。丙烯酰胺凝結后生成的聚丙烯酰胺是無毒的，但丙烯酰胺單體卻是一種公認的神經毒素和準致癌物。已被WHO國內隱疾鉆研核心（IRAC）名列能夠致癌精神（ⅡA類）。鉆研標明，丙烯酰胺存正在較強的浸透性，可經消化道、深呼吸道、肌肉、黏膜快捷進入體內[2]，惹起人體神經危害并形成繁殖毒性，植物實驗后果證實它可惹起植物正常、隱疾，是潛正在致癌精神[3]。
二、藥品中丙烯酰胺形成機理
隨著鉆研的深化，發覺多種藥品及乳酪正在熱加工進程中經過以次多少種道路形成丙烯酰胺[2、3]：
1、天冬酰胺與復原糖正在低溫環境下發作的美拉德反響是藥品中丙烯酰胺發生的主要道路之一，被稱為天冬酰胺道路。
由含羥基的復合物（特別是α-羥基）與天冬酰胺的膽固醇反響，正在低溫下脫發縮合生成Schiff堿，Schiff堿存正在很高的反響活性，正在加熱環境下脫除羧基，隨即發作成員內重排，經過以次兩種方式生成丙烯酰胺： （1）間接合成生成丙烯酰胺和亞胺； （2）先脫發生成3-膽固醇丙酰胺（3-APA），后者再經脫氨生成丙烯酰胺。 同聲，Stadler和Varoujan還發覺，假如用電合天冬酰胺酸接替天冬酰胺酸或者許是往天冬酰胺酸/復原糖無水反響系統退出大批的水，則丙烯酰胺的量失去明顯的進步，是無水反響系統生成量的三倍多。
2、氨與丙烯醛或者丙烯酸正在加熱環境下也能發生少量的丙烯酰胺。
氨次要來自于含氮復合物的低溫合成，而丙烯酰胺的前體復合物丙烯醛和丙烯酸則有以次多少個起源:
①丙烯醛能夠來自于食物中的單糖正在加熱進程中的非酶降解；
②它有能夠來自油脂正在低溫加熱進程中開釋的硝化甘油三酸酯和丙三醇，油脂加熱到起霧后，合成成丙三清醇脂膏酸，丙三醇的進一步脫發或者脂膏酸的進一步氧化均可發生丙烯醛；
③是食物中蛋白胨膽固醇酸如天門冬氨酸的降解；
④正在脂膏、蛋白胨、碳水復合物的低溫合成反響中，會發生少量的小成員醛（如乙醛、甲醛等），它們正在恰當的環境，從新復合生成丙烯醛；
⑤最初是來自于膽固醇酸或者蛋白胨與糖之間發作的美拉德反響，蛋氨酸、丙氨酸等多種膽固醇酸均可經過此反響發生丙烯醛。 丙烯醛經由間接氧化反響生成丙烯酸，丙烯酸再與氫氧化銨作用，最一生成丙烯酰胺。 3、食物中含氮復合物本身的反響
丙烯酰胺可經過食物中含氮復合物本身的反響，如電離、成員重排等作用形成，而沒有通過丙烯醛進程。一些小成員的無機酸如香蕉蘋果酸、乳酸、有機酸等通過脫發等作用可形成丙烯酰胺。 4、間接由膽固醇酸形成。
天冬酰胺正在180 ℃下熱解，可生成大批的丙烯酰胺。膽固醇酸成員的重排也是美拉德反響的罕見進程。天門冬酰胺脫掉一度二氧化碳成員和一度氨成員就能夠轉化為丙烯酰胺。
三、藥品中丙烯酰胺的掌握辦法
眼前，國際外對于于藥品中丙烯酰胺的抑止辦法已有較多鉆研，且次要集合于掌握原料藥中天門冬酰胺和復原糖含量、加工工藝[4]、抑止劑和消費設施四個范圍。 1、掌握原料藥中天門冬酰胺和復原糖含量[6]
天門冬酰胺和復原糖是形成丙烯酰胺的主要底物，掌握原料藥中流離天門冬酰胺和復原糖含量是掌握藥品中丙烯酰胺的最基本道路。眼前次要有以次道路可供取舍：
①經過種類選育和改觀栽培環境升高原料藥中天冬酰胺和復原糖含量；
②采納恰當量度儲存土豆，抑止其小粉轉化成野葡萄糖以升高復原糖深淺； ③采納生物、化學辦法去除原料藥中的天門冬酰胺，內中鉆研的至多的是采納天門冬酰胺酶和其它酰胺酶。由于它們可正在熱加工前取舍性地除了天門冬酰胺，使丙烯酰胺的生成量大大縮小，這正在糕干和油炸薯條中都失去證明。關于面制品，加工前采納酵母菌發酵也是升高丙烯酰胺發生的無效道路之一，由于原料藥中的天門冬酰胺正在酵母菌發酵后簡直可被全副應用。沒有過，關于一些由液態或者漿狀原料藥消費進去的藥品，天門冬酰胺酶的應器具有局限性，且保險性有待于評價； ④經過加工辦法除了全體天門冬酰胺，如進步白面精密度可大寬度升高白面中天門冬酰胺含量。 2、 優化加工工藝 ① 熱燙和升高pH值
熱燙可縮小原料藥名義和外部的復原糖和調離天門冬酰胺含量，使名義小粉凝膠化，縮小油炸進程中吸油量。
鉆研發覺，中性環境下最有益于丙烯酰胺的發生，而堿性環境下則對于其有利。有鉆研發覺焦鹽酸二氫二鈉，有機酸，乙酸和乳酸的增添升高了系統的pH值，抑止美拉德反響中Schiff 堿的形成，從而明顯升高了丙烯酰胺的含量。 ② 掌握加熱量度和工夫
反應低溫加工藥品中丙烯酰胺含量的兩個主要要素是量度和工夫。超越100 ℃時，丙烯酰胺深淺會隨加熱工夫的延伸而增多，并正在一段工夫后趨向陡峭。因而，升高熱加工量度和延長加工工夫可無效升高丙烯酰胺發生，但要思忖到對于藥品感覺器官的反應。 3、丙烯酰胺抑止劑 ①膽固醇酸和蛋白胨
調離甘氨酸、半胱氨酸、L-賴氨酸和膽固醇醋酸、丙氨酸、谷氨酸和高卵白精神退出土豆樣品中都能夠無效地升高丙烯酰胺的含量，這能夠是兩范圍緣由惹起的：增添的膽固醇酸和天冬酰胺形成了定然的合作，阻遏了美拉德反響，抑止了丙烯酰胺的形成；或者許是該署蛋白胨和已發生的丙烯酰胺發作共價聯合，從而升高了貨物中丙烯酰胺的含量。
Dhiraj等人[7]試驗發覺用2%（m/V）的鷹嘴豆卵白劃拉正在馬鈴薯片上，油炸后可抑止丙烯酰胺的形成。筆者揣測蛋白胨的退出對于丙烯酰胺的形成有抑止造用，并由此注釋了高卵白藥品如面包、肉品中丙烯酰胺含量較低的緣由。這也注明美拉德反響沒有是藥品中丙烯酰胺形成的獨一道路，要不蛋白胨含量高的藥品低溫加熱后所生成的丙烯酰胺也更多，由于高卵白愈加有益于美拉德反響。 ②抗氧化劑
Yu Zhang等[8]鉆研了竹葉中的自然抗氧化物（AOB）和瓜片提取物（EGT）對于油炸鬼中丙烯酰胺的反應，發覺當它們的深淺辨別為1和0.1 g/kg時，可使油炸鬼中的丙烯酰胺縮小82.9%和72.5%，且沒有會對于貨物的風味和脆性發生顯然反應，揣測其緣由能夠是抗氧化物正在定然水平上阻遏了丙烯醛的氧化。
③鉆研標明，經過正在藥品原料藥中退出多價未螯合的非金屬離子，如鈣、鎂、鋅、銅、鋁等非金屬離子，能夠明顯升高藥品中的丙烯酰胺縮小（10%——90%）。 4、改良加工辦法和設施
Granda早正在2004年便鉆研過真空環境下油炸土豆片，后果標明真空收操作可使貨物中的丙烯酰胺升高94%；經過光輻照，如紅內線、可見光、紫內線、 χ-射線、γ-射線等可使丙烯酰胺發作集合反響，從而縮小其正在藥品中的含量；應用臭氧使丙烯酰胺發作合成反響，生成小成員精神，也可縮小其正在藥品中的含量。
四、終了語
丙烯酰胺是低溫加工藥品中發生的一種無害精神，咱們理解了它正在藥品中的形成機制和掌握道路后，必需采取措施。作為一般消耗者，加強藥品保險的認識，關于維持本人的身材衰弱無比主要。就升高丙烯酰胺的攝入量而言，咱們能夠攝入多種食物，平衡膳食，縮小油炸藥品的攝入量，少吃炸馬鈴薯條等等的中式快餐，少吃含糖量高的藥品，多吃蔬菜和水果。藥品加工解決時應盡能夠防止無須要的短工夫低溫加熱，過分縮小丙烯酰胺的發生。