食品中5-羟甲基糠醛的控制方法研究进展

2019-11-26 11:14:35 来源：食品安全导刊

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食品中5-羟甲基糠醛的控制方法研究进展

　　摘要：5-羟甲基糠醛又称羟甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural, HMF)，是食品热加工过程中产生的一种内源性污染物。研究报道HMF具有神经毒性、生殖毒性、基因毒性、致癌性等，因此须采取合适的方法控制其含量。本文综述了近年来有关降低食品中HMF方法的研究进展，旨在为加工更安全的食品提供理论指导。

　　关键词：食品；5-羟甲基糠醛；控制；研究进展

　　5-羟甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural, HMF)是一种具有呋喃环结构的糠醛化合物，主要通过食品在加热处理过程中所发生的美拉德反应和焦糖化反应产生，在食品储藏过程中也可能产生，是一种内源性污染物。研究表明，HMF对眼、黏膜、皮肤有刺激性，具有神经毒性、遗传毒性，其代谢产物还有致癌、致突变性[1]。因此，近年来HMF在食品中的安全性成为食品安全问题领域关注的热点。本文综述了近年来有关HMF去除方法的研究进展，为降低食品中HMF 含量提供参考依据。

　　配方调整调整产品配方是一种降低食品中HMF含量的有效方法。食品中糖的种类和含量对HMF的产生影响显著。Han等[2]用乳糖酶水解得到的内源性乳糖代替葡萄糖制作棕色发酵乳，HMF含量降低了65%。沈成蕊等[3]发现，在饼干制作中，果糖对焦糖化形成HMF具有较大影响，选择合适的糖种类可显著降低烘焙过程HMF的产生。在食物加工过程中的氨基酸种类同样对HMF产生具有重要影响。Jiang 等[4]比较了谷氨酸、赖氨酸、甘氨酸、半胱氨酸4种氨基酸与葡萄糖反应生成的HMF含量，结果表明赖氨酸产生的 HMF 最多，其次为谷氨酸、甘氨酸，半胱氨酸最低，其中赖氨酸产生的HMF含量为半胱氨酸的180倍。因此，在不影响食品品质的情况下，半胱氨酸可代替赖氨酸、谷氨酸、甘氨酸，以降低产品中HMF的含量。

　　食品添加剂法在食品加工过程中添加酚类化合物，可以减少HMF形成。例如，豆荚多酚提取物的加入对面包中HMF具有降低作用，且不影响面包的感官特性[5]。在薯片和面包添加黄烷-3-醇或槲皮素，能降低其中50%-86%的HMF，其抑制HMF形成机制可能与它们的羰基捕获活性有关，碳-6和碳-8是黄烷-3-醇或槲皮素的原子亲核位点，它们可以与α,β-不饱和羰基化合物反应形成加合物[6]。此外，Qi等[6]还表明，在葡萄糖+天冬酰胺模型中，添加表儿茶素使HMF降低72%，当提高模型中儿茶素与HMF的比例时，HMF含量也显著降低。

　　微胶囊化微胶囊技术是将微量目的物包裹在聚合物薄膜中的技术，能有效减少外界环境因素对其活性物质的影响。微胶囊产品也可用于食品中HMF的清除。Fiore等[7]发现将微胶囊化的NaCl代替NaCl添加至饼干中HMF 含量降低了18%-61% 。温超等[8]采用喷雾干燥的方式将谷氨酸钠制作成谷氨酸钠微胶囊，发现其胶囊对天冬酰胺和葡萄糖体系美拉德反应的HMF的最大抑制率达到79.87%。

　　非热加工处理超高压均质、高压脉冲电场等非热加工技术已经成功运用于延长食品的保质期，同时这些加工方式也能降低食品中HMF含量。Saldo等 [9]表明，将超高压均质处理代替巴氏杀菌，在保证灭菌效果的的同时，苹果汁中的HMF含量较巴氏杀菌降低了99倍。 Mtaoua 等[10]采用高压脉冲电场处理代替巴氏杀菌法灭菌表明，高压脉冲电场处理不仅可降低枣子汁中的HMF含量，还能使果汁的颜色得以保持。

　　微生物发酵法酵母发酵法降低HMF已被应用于速溶咖啡和麦汁的加工中。其原因可能是酵母发酵使基质中的HMF转化为羟甲基糠醇（HMF醇），并且糖的加入也能加快转化进程[11]。Akıllıoglu等[12]还发现，向20%速溶咖啡溶液中分别添加0、1%、5%、10%的蔗糖，利用面包酵母发酵24h，咖啡中的HMF分别降低了61.2%、75.7%、93.6%、99.2%。

　　紫外线照射法在紫外线（230–330 nm）照射下，HMF会发生降解，因此可以控制其含量。有研究表明紫外线处理果糖玉米糖浆可使其热加工产生的HMF降低62%[13]，当样品中HMF浓度较低时，其降解过程符合一级降低动力学模型；当样品中HMF浓度较高时，其降解过程符合零级降解动力学模型[14]。目前关于紫外照射降低HMF含量的原因主要有两个：一是在紫外灯照射下HMF发生自发降解，另外一个原因为果糖在紫外光照射下形成氧化物致使HMF降解。

　　真空处理法 HMF沸点较低，因此可采用真空处理技术降低食品中的HMF。Quarta等[15]研究表明，真空处理可有效去除含水咖啡粉中的HMF，但样品中的总挥发物质含量降低。Mogol等 [16] 发现，采用真空处理结合传统烘烤工艺制作的饼干中无HMF，其主要原因是在该工艺在不改变处理时间条件下降低了热负荷。

　　微波加热法与传统加热方式相比，微波加热具有加热均匀、减少热量投入的优势，因而能降低被加热食品中HMF含量。Akkarachaneeyakorn等 [17]表明，微波加热可显著降低麦芽产品中HMF的含量，且产品颜色不受影响。

　　结语：

　　在日常生活中，人们可通过不同途径摄入HMF，因此减少食物中HMF的产生对人们的健康具有重要意义。但是不同食品成分及性质差异明显，须分别研究各类食品HMF的产生途径以及控制方法，为生产安全健康的产品提供保障。

　　参考文献

　　[1]阚旭辉, 郭红英, 谭兴和, 等. 食品中 5-羟甲基糠醛的研究进展[J]. 食品工业, 2017 (3): 251-255.

　　[2]Han Z, Gao J, Li J, et al. Mitigation of 3-deoxyglucosone and 5-hydroxymethylfurfural in brown fermented milk via an alternative browning process based on the hydrolysis of endogenous lactose[J]. Food & Function, 2019, 10(4): 2022-2029.

　　[3]沈成蕊.糖类在饼干烘烤过程中生成丙烯酰胺和5-羟甲基糠醛的作用研究[J].广州化工,2019,47(16):105-108.

　　[4]Jiang S S, Ou S Y, Liang E, et al. Effect of chlorogenic acid on hydroxymethylfurfural in different Maillard reaction systems[J]. International Food Research Journal, 2013, 20(3): 1239.

　　[5]Pedreschi F, Saavedra I, Bunger A, et al. Tara pod (Caesalpinia spinosa) extract mitigates neo-contaminant formation in Chilean bread preserving their sensory attributes[J]. LWT-Food Science and Technology, 2018, 95: 116-122.

　　[6]Qi Y, Zhang H, Wu G, et al. Reduction of 5-hydroxymethylfurfural formation by flavan-3-ols in Maillard reaction models and fried potato chips[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2018, 98(14): 5294-5301.

　　[7]Fiore A, Troise A D, Ataç Mogol B, et al. Controlling the Maillard reaction by reactant encapsulation: sodium chloride in cookies[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2012, 60(43): 10808-10814.

　　[8]温超. 多种离子对Maiilard反应体系中丙烯酰胺和5-羟甲基糠醛形成的影响[D].湖南农业大学,2015.

　　[9]Saldo J, Suárez-Jacobo Á, Gervilla R, et al. Use of ultra-high-pressure homogenization to preserve apple juice without heat damage[J]. High Pressure Research, 2009, 29(1): 52-56.

　　[10]Mtaoua H, Sánchez-Vega R, Ferchichi A, et al. Impact of high-intensity pulsed electric fields or thermal treatment on the quality attributes of date juice through storage[J]. Journal of Food Processing and Preservation, 2017, 41(4): e13052.

　　[11]Akıllıoglu H G, Mogol B A, Gökmen V. Degradation of 5-hydroxymethylfurfural during yeast fermentation[J]. Food Additives & Contaminants: Part A, 2011, 28(12): 1629-1635.

　　[12]Akıllıoglu H G, Gökmen V. Mitigation of acrylamide and hydroxymethyl furfural in instant coffee by yeast fermentation[J]. Food Research International, 2014, 61: 252-256.

　　[13]Ros-Polski V, Popović V, Koutchma T. Effect of ultraviolet-C light treatment on Hydroxymethylfurfural (5-HMF) content in high fructose corn syrup (HFCS) and model syrups[J]. Journal of Food Engineering, 2016, 179: 78-87.

　　[14]Aguilar K, Garvín A, Ibarz A. Effect of the concentration on the kinetic model of the photo-degradation of 5-hydroxymethylfurfural by UV irradiation[J]. Journal of Food Engineering, 2016, 191: 67-76.

　　[15]Quarta B, Anese M. Furfurals removal from roasted coffee powder by vacuum treatment[J]. Food Chemistry, 2012, 130(3): 610-614.

　　[16]Mogol B A, Gökmen V. Mitigation of acrylamide and hydroxymethylfurfural in biscuits using a combined partial conventional baking and vacuum post-baking process: preliminary study at the lab scale[J]. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 2014, 26: 265-270.

　　[17]Akkarachaneeyakorn S, Laguerre J C, Tattiyakul J, et al. Optimization of combined microwave–hot air roasting of malt based on energy consumption and neo-formed contaminants content[J]. Journal of Food Science, 2010, 75(4): E201-E207.

　　张晓荣傅志丰

　　1.九江瑾医卫大健康产业有限公司, 江西九江，332000；
2.九江市食品检验检测中心, 江西九江，332000

　　（&这些作者对这项工作作出了同等贡献，被视为共同第一作者）