食品中5-羥甲基糠醛的控制方法研究進展
食品中5-羥甲基糠醛的控制方法研究進展
摘要：5-羥甲基糠醛又稱羥甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural, HMF)，是食品熱加工過程中產生的一種內源性污染物。研究報道HMF具有神經毒性、生殖毒性、基因毒性、致癌性等，因此須采取合適的方法控制其含量。本文綜述了近年來有關降低食品中HMF方法的研究進展，旨在為加工更安全的食品提供理論指導。
關鍵詞： 食品；5-羥甲基糠醛；控制；研究進展
5-羥甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural, HMF)是一種具有呋喃環結構的糠醛化合物，主要通過食品在加熱處理過程中所發生的美拉德反應和焦糖化反應產生，在食品儲藏過程中也可能產生，是一種內源性污染物。研究表明，HMF對眼、黏膜、皮膚有刺激性，具有神經毒性、遺傳毒性，其代謝產物還有致癌、致突變性[1]。因此，近年來HMF在食品中的安全性成為食品安全問題領域關注的熱點。本文綜述了近年來有關HMF去除方法的研究進展，為降低食品中HMF 含量提供參考依據。
配方調整 調整產品配方是一種降低食品中HMF含量的有效方法。食品中糖的種類和含量對HMF的產生影響顯著。Han等[2]用乳糖酶水解得到的內源性乳糖代替葡萄糖制作棕色發酵乳，HMF含量降低了65%。沈成蕊等[3]發現，在餅干制作中，果糖對焦糖化形成HMF具有較大影響，選擇合適的糖種類可顯著降低烘焙過程HMF的產生。在食物加工過程中的氨基酸種類同樣對HMF產生具有重要影響。Jiang 等[4]比較了谷氨酸、賴氨酸、甘氨酸、半胱氨酸4種氨基酸與葡萄糖反應生成的HMF含量，結果表明賴氨酸產生的 HMF 最多，其次為谷氨酸、甘氨酸，半胱氨酸最低，其中賴氨酸產生的HMF含量為半胱氨酸的180倍。因此，在不影響食品品質的情況下，半胱氨酸可代替賴氨酸、谷氨酸、甘氨酸，以降低產品中HMF的含量。
食品添加劑法 在食品加工過程中添加酚類化合物，可以減少HMF形成。例如，豆莢多酚提取物的加入對面包中HMF具有降低作用，且不影響面包的感官特性[5]。在薯片和面包添加黃烷-3-醇或槲皮素，能降低其中50%-86%的HMF，其抑制HMF形成機制可能與它們的羰基捕獲活性有關，碳-6和碳-8是黃烷-3-醇或槲皮素的原子親核位點，它們可以與α,β-不飽和羰基化合物反應形成加合物[6]。此外，Qi等[6]還表明，在葡萄糖+天冬酰胺模型中，添加表兒茶素使HMF降低72%，當提高模型中兒茶素與HMF的比例時，HMF含量也顯著降低。
微膠囊化 微膠囊技術是將微量目的物包裹在聚合物薄膜中的技術，能有效減少外界環境因素對其活性物質的影響。微膠囊產品也可用于食品中HMF的清除。Fiore等[7]發現將微膠囊化的NaCl代替NaCl添加至餅干中HMF 含量降低了18%-61% 。溫超等[8]采用噴霧干燥的方式將谷氨酸鈉制作成谷氨酸鈉微膠囊，發現其膠囊對天冬酰胺和葡萄糖體系美拉德反應的HMF的最大抑制率達到79.87%。
非熱加工處理 超高壓均質、高壓脈沖電場等非熱加工技術已經成功運用于延長食品的保質期，同時這些加工方式也能降低食品中HMF含量。Saldo等 [9]表明，將超高壓均質處理代替巴氏殺菌，在保證滅菌效果的的同時，蘋果汁中的HMF含量較巴氏殺菌降低了99倍。 Mtaoua 等[10]采用高壓脈沖電場處理代替巴氏殺菌法滅菌表明，高壓脈沖電場處理不僅可降低棗子汁中的HMF含量，還能使果汁的顏色得以保持。
微生物發酵法 酵母發酵法降低HMF已被應用于速溶咖啡和麥汁的加工中。其原因可能是酵母發酵使基質中的HMF轉化為羥甲基糠醇（HMF醇），并且糖的加入也能加快轉化進程[11]。Ak?ll?oglu等[12]還發現，向20%速溶咖啡溶液中分別添加0、1%、5%、10%的蔗糖，利用面包酵母發酵24h，咖啡中的HMF分別降低了61.2%、75.7%、93.6%、99.2%。
紫外線照射法 在紫外線（230–330 nm）照射下，HMF會發生降解，因此可以控制其含量。有研究表明紫外線處理果糖玉米糖漿可使其熱加工產生的HMF降低62%[13]，當樣品中HMF濃度較低時，其降解過程符合一級降低動力學模型 ；當樣品中HMF濃度較高時，其降解過程符合零級降解動力學模型[14]。目前關于紫外照射降低HMF含量的原因主要有兩個：一是在紫外燈照射下HMF發生自發降解，另外一個原因為果糖在紫外光照射下形成氧化物致使HMF降解。
真空處理法 HMF沸點較低，因此可采用真空處理技術降低食品中的HMF。Quarta等[15]研究表明，真空處理可有效去除含水咖啡粉中的HMF，但樣品中的總揮發物質含量降低。Mogol等 [16] 發現，采用真空處理結合傳統烘烤工藝制作的餅干中無HMF，其主要原因是在該工藝在不改變處理時間條件下降低了熱負荷。
微波加熱法 與傳統加熱方式相比，微波加熱具有加熱均勻、減少熱量投入的優勢，因而能降低被加熱食品中HMF含量。Akkarachaneeyakorn等 [17]表明，微波加熱可顯著降低麥芽產品中HMF的含量，且產品顏色不受影響。
結語：
在日常生活中，人們可通過不同途徑攝入HMF，因此減少食物中HMF的產生對人們的健康具有重要意義。但是不同食品成分及性質差異明顯，須分別研究各類食品HMF的產生途徑以及控制方法，為生產安全健康的產品提供保障。
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張曉榮 傅志豐
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