第1章 食物主要组分在热加工中的化学变化 食物组分,特别是畜禽肉类蛋白、鱼贝类蛋白、乳蛋白和禽蛋蛋白质, 在加热过程中(如油炸、烧烤、蒸、煮、烟熏),蛋白质中许多化学基团会与氧气、食品中的其他基团发生各种各样的化学反应。这些化学反应的方向和速率受许多因素的影响, 如肉类蛋白质的种类、脂质和糖的种类、加工温度、pH、水分活度、离��类型与离子强度以及各种自由基。 第1节 氨基酸的热变化 肉类烧烤和油炸温度通常为200~300℃,有时局部温度会更高,以致炭化和焦化。在这 样的温度下,肉品表层的氨基酸残基会发生许多化学变化,如氨基酸的高温分解、氨基酸残 基的脱氨基作用。脱氨基作用的速率和程度取决于加热温度的高低和加热时间的长短、反应 介质的pH和蛋白质的性质,如蛋白质构象的局部变化和氨基附近多肽链的游动性。在氧和 还原糖存在时,加热温度越高,热敏氨基酸残基的热降解速度越快。 一、高温分解 氨基酸高温分解机制和分解产物的种类及数量决定于氨基酸的结构、分解温度和作用时间、中间产物的稳定性和挥发性。小分子质量的高温分解产物的形成一般要经过脱羧、环化、脱氨等化学过程。 (一)色氨酸的高温分解 在油炸汉堡包、烤牛肉、牛肉膏香精中,有许多色氨酸的衍生物存在,如氨基咔啉类(amino-carbolines),有些咔啉类混合物具有致突活性。色氨酸对加热温度较为敏感(图1-1)。单独加热色氨酸,100℃加热20min不能形成2-氨基-1-甲基-6-苯基咪唑并[4,5-b]吡啶(PhIP,2-amino-1-methyl-6-phenylimidazo-[4,5-b]pyridine,CAS No:105650-23-5);150℃时,PhIP的形成逐渐增多;在175~200℃时,PhIP的形成急速加剧。 300℃时,色氨酸已有大约60%被炭化,能形成含氮杂环化合物,也能形成含氮多环芳香混合物,如1-甲基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚(Harman)和9H-吡啶并[3,4-b]吲哚(Norharman)及其衍生物。色氨酸的炭化物更易于含氮多环芳香混合物的形成。在625℃条件下色氨酸高温分解形成的含氮多环芳香化合物的产率比在300℃的产率高。色氨酸750℃以上发生焦化,其高温分解过程中易于形成与吲哚环有关的含氮多环芳香化合物(N-PACs),但没有发现多环芳烃(PAHs)。 【后记】 百余年来,世界发生了****的变化。工业化水平**提高所造成的全球性环境污染、生态危机和健康危机,促使人类寄希望于绿色发展,以满足人们对优美生态环境和美好生活的迫切需要。食品在传统加热过程中产生多环芳烃、反式脂肪酸、杂环胺、丙烯酰胺、甲醛等有害物质已经成为全球食品界*大的问题之一。加热方法不当损害了食物及其制品的营养品质,产生了有害物质,降低了市场价值。人们越来越认识到,传统烧烤、油炸、烟熏和老卤煮制等传统加热方法导致食物(特别是富含蛋白质的食物)中有害物质的形成,同时也直接或间接地向环境排放了大量的细颗粒物和温室气体。多年来,心血管病、癌症等慢性病的发病率依然处于高位,引起医学界、食品科学界的高度关注。 病从口入。致癌致突致畸有害物质的长期摄入,无疑增加了罹患乳腺癌、食管癌、胃癌、肺癌、结直肠癌等各种癌症的风险。人体在新陈代谢过程中形成的自由基一旦造成机体氧化状态失衡、免疫力下降,则又使得有害物质趁虚而入。 关于杂环胺类化合物,特别是氨基咔琳类的形成,西方研究一般认为,如2B类的AαC,是蛋白质或谷氨酸和色氨酸在高温下(250~300℃)热解后直接产生的致突剂。而在我们的研究中,鸭肉在100℃条件下煮制1h就有AαC被检出;猪肘在98~100℃煮制2. 5h也有AαC被检出。而在老卤煮制的酱牛肉中,也有2B类的MeIQ、Trp-P-2、Trp-P-1被检出。老卤煮制,是中华大地古老的、普遍的加热方法,需扬弃传承,与时俱进。看来,关于α-咔啉类、γ-咔啉类甚至喹啉类,吾辈尚需探究此类杂环胺的形成及其**机制。关于杂环胺测定方法标准的制定(行业标准),我国也已领先西方。有理由相信,可能致癌的杂环胺、甲醛、PAH4、反式脂肪酸和TBARS残留限量标准的制定,我国也一定会走在世界的前列。 关于非油炸、非烧烤、非烟熏和非卤煮加热,除了热力场加热技术外,还有中红外辐射加热与过热蒸汽加热技术等,均能有效减少产品中有害物质的形成。有理由相信,随着绿色工厂认证、绿色制造产品标准实施以及绿色消费等绿色体系平台的建立、绿色低碳技术的突破与日臻完善、传统加工技术绿色转型升级等绿色化水平的提高,食物加热过程中有害物质的形成一定会得到有效**,甚至被阻断。 在本书第十章引出了食品自由基化学的概念,意在抛砖引玉。与人体内自由基形成相似,食品中自由基不仅关乎人体健康,而且与食品诸属性紧密相关。对食品自由基化学的深刻理解,有助于研究食品各主要组分的自由基形成、自由基性质,探索自由基与自由基、自由基与底物之间的化学反应、自由基链反应产物以及决定这些反应的食品营养属性、感官属性和健康属性的变化,为人类开发更健康的食品。 更有理由相信,革命性、过程创新性技术的涌现和综合应用,能够使一些食品加工和食品制造领域的二氧化碳排放减少四分之一至三分之二,食品业等相关领域的全面绿色转型必将为可持续发展做出积极贡献,为人类命运共同体建设贡献中国智慧。