張曉榮 傅志豐

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(chǎn)生的一種內(nèi)源性污染物。研究報(bào)道HMF具有神經(jīng)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(guān)降低食品中HMF方法的研究進(jìn)展，旨在為加工更安全的食品提供理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞： 食品;5-羥甲基糠醛;控制;研究進(jìn)展

5-羥甲基糠醛（5-hydroxymethylfurfural， HMF）是一種具有呋喃環(huán)結(jié)構(gòu)的糠醛化合物，主要通過食品在加熱處理過程中所發(fā)生的美拉德反應(yīng)和焦糖化反應(yīng)產(chǎn)生，在食品儲藏過程中也可能產(chǎn)生，是一種內(nèi)源性污染物。研究表明，HMF對眼、黏膜、皮膚有刺激性，具有神經(jīng)毒性、遺傳毒性，其代謝產(chǎn)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(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)。本文綜述了近年來有關(guān)HMF去除方法的研究進(jìn)展，為降低食品中HMF 含量提供參考依據(jù)。

配方調(diào)整 調(diào)整產(chǎn)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(chǎn)生影響顯著。Han等[2]用乳糖酶水解得到的內(nèi)源性乳糖代替葡萄糖制作棕色發(fā)酵乳，HMF含量降低了65%。沈成蕊等[3]發(fā)現(xiàn)，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(chǎn)生。在食物加工過程中的氨基酸種類同樣對HMF產(chǎn)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(yīng)生成的HMF含量，結(jié)果表明賴氨酸產(chǎn)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(chǎn)生的HMF含量為半胱氨酸的180倍。因此，在不影響食品品質(zhì)的情況下，半胱氨酸可代替賴氨酸、谷氨酸、甘氨酸，以降低產(chǎn)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(jī)制可能與它們的羰基捕獲活性有關(guān)，碳-6和碳-8是黃烷-3-醇或槲皮素的原子親核位點(diǎn)，它們可以與α，β-不飽和羰基化合物反應(yīng)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(dāng)提高模型中兒茶素與HMF的比例時(shí)，HMF含量也顯著降低。

微膠囊化 ?微膠囊技術(shù)是將微量目的物包裹在聚合物薄膜中的技術(shù)，能有效減少外界環(huán)境因素對其活性物質(zhì)的影響。微膠囊產(chǎn)品也可用于食品中HMF的清除。Fiore等[7]發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)其膠囊對天冬酰胺和葡萄糖體系美拉德反應(yīng)的HMF的最大抑制率達(dá)到79.87%。

非熱加工處理 超高壓均質(zhì)、高壓脈沖電場等非熱加工技術(shù)已經(jīng)成功運(yùn)用于延長食品的保質(zhì)期，同時(shí)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(zhì)處理代替巴氏殺菌，在保證滅菌效果的的同時(shí)，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(fā)酵法 酵母發(fā)酵法降低HMF已被應(yīng)用于速溶咖啡和麥汁的加工中。其原因可能是酵母發(fā)酵使基質(zhì)中的HMF轉(zhuǎn)化為羥甲基糠醇（HMF醇），并且糖的加入也能加快轉(zhuǎn)化進(jìn)程[11]。Ak?ll?oglu等[12]還發(fā)現(xiàn)，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(fā)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(fā)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(chǎn)生的HMF降低62%[13]，當(dāng)樣品中HMF濃度較低時(shí)，其降解過程符合一級降低動力學(xué)模型 ;當(dāng)樣品中HMF濃度較高時(shí)，其降解過程符合零級降解動力學(xué)模型[14]。目前關(guān)于紫外照射降低HMF含量的原因主要有兩個(gè)：一是在紫外燈照射下HMF發(fā)生自發(fā)降解，另外一個(gè)原因?yàn)楣窃谧贤夤庹丈湎滦纬裳趸镏率笻MF降解。

真空處理法 ?HMF沸點(diǎn)較低，因此可采用真空處理技術(shù)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(fā)物質(zhì)含量降低。Mogol等 [16] 發(fā)現(xiàn)，采用真空處理結(jié)合傳統(tǒng)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(shí)間條件下降低了熱負(fù)荷。

微波加熱法 ?與傳統(tǒng)加熱方式相比，微波加熱具有加熱均勻、減少熱量投入的優(yōu)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(chǎn)品中HMF的含量，且產(chǎn)品顏色不受影響。

結(jié)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(chǎn)生對人們的健康具有重要意義。但是不同食品成分及性質(zhì)差異明顯，須分別研究各類食品HMF的產(chǎn)生途徑以及控制方法，為生產(chǎn)安全健康的產(chǎn)品提供保障。

參考文獻(xiàn)

[1]闞旭輝， 郭紅英， 譚興和， 等. 食品中 5-羥甲基糠醛的研究進(jìn)展[J]. 食品工業(yè)， 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.糖類在餅干烘烤過程中生成丙烯酰胺和5-羥甲基糠醛的作用研究[J].廣州化工，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， Atac? 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]溫超. 多種離子對Maiilard反應(yīng)體系中丙烯酰胺和5-羥甲基糠醛形成的影響[D].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，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]Ak?ll?oglu H G， Mogol B A， G?kmen V. Degradation of 5-hydroxymethylfurfural during yeast fermentation[J]. Food Additives & Contaminants： Part A， 2011， 28（12）： 1629-1635.

[12]Ak?ll?oglu H G， G?kmen 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， Popovi? 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， G?kmen 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.