Chất gây ô nhiễm trong quá trình chế biến: Sự hình thành và giảm thiểu

Các chất gây ô nhiễm trong quá trình chế biến là những hợp chất không mong muốn không có trong nguyên liệu thô nhưng hình thành trong quá trình chế biến thực phẩm, đặc biệt là dưới tác động của nhiệt. Chủ đề này xem xét cách các chất gây ô nhiễm đó phát sinh, sử dụng acrylamide và phản ứng Maillard làm ví dụ trung tâm, và các nguyên tắc mà theo đó sự hình thành của chúng có thể được giảm bớt.

Definition

Các chất gây ô nhiễm trong quá trình chế biến là các hợp chất có hại không có trong nguyên liệu thô mà được tạo ra trong quá trình chế biến thực phẩm, đặc biệt là xử lý nhiệt, như các sản phẩm phụ của phản ứng giữa các thành phần của chính thực phẩm.

Scope

Mục này bao gồm khái niệm về các chất gây ô nhiễm do quá trình chế biến, hóa học của sự hình thành do nhiệt (đáng chú ý là phản ứng Maillard giữa đường khử và axit amin asparagine), các tiền chất chính và điều kiện chế biến liên quan, và các nguyên tắc giảm thiểu chung. Đây là tài liệu tham khảo về an toàn thực phẩm và không đưa ra lời khuyên về chế độ ăn uống hoặc đánh giá rủi ro cho cá nhân.

Core questions

• Điều gì phân biệt chất gây ô nhiễm trong quá trình chế biến với chất gây ô nhiễm môi trường hoặc chất gây ô nhiễm được thêm vào?
• Làm thế nào việc đun nóng tạo ra các hợp chất như acrylamide thông qua phản ứng Maillard?
• Những tiền chất và điều kiện chế biến nào thúc đẩy sự hình thành chất gây ô nhiễm?
• Những chiến lược chung nào làm giảm sự hình thành chất gây ô nhiễm mà không làm hỏng thực phẩm?

Key concepts

• Chất gây ô nhiễm do quá trình chế biến
• Phản ứng Maillard
• Acrylamide
• Đường khử và asparagine làm tiền chất
• Sự phụ thuộc vào thời gian-nhiệt độ
• Giảm thiểu (giảm tiền chất, kiểm soát quá trình)

Mechanisms

Các chất gây ô nhiễm trong quá trình chế biến hình thành khi các thành phần của chính thực phẩm phản ứng dưới điều kiện chế biến. Acrylamide là một ví dụ điển hình: trong quá trình nấu ở nhiệt độ cao như chiên, nướng và quay, axit amin asparagine phản ứng với đường khử (glucose và fructose) thông qua phản ứng Maillard, cùng một phản ứng hóa học tạo màu nâu tạo ra màu sắc và hương vị mong muốn. Sự hình thành tăng mạnh trên khoảng 120 độ C và tăng theo thời gian và độ ẩm thấp hơn, vì vậy các điều kiện làm nâu thực phẩm cũng tạo ra chất gây ô nhiễm. Bởi vì sự hình thành phụ thuộc vào mức độ tiền chất và chế độ thời gian-nhiệt độ, việc giảm thiểu hoạt động bằng cách giảm tiền chất (ví dụ giảm asparagine tự do hoặc đường khử) hoặc bằng cách điều hòa nhiệt độ áp dụng trong khi vẫn duy trì chất lượng sản phẩm chấp nhận được.

Clinical relevance

Việc hiểu biết về sự hình thành chất gây ô nhiễm là cơ sở cho các biện pháp kiểm soát an toàn thực phẩm và các lựa chọn chế biến nhằm giữ mức độ phơi nhiễm trong chế độ ăn uống ở mức thấp nhất có thể đạt được một cách hợp lý. Mục này mô tả khoa học về sự hình thành và giảm thiểu và không phải là cơ sở cho các quyết định về chế độ ăn uống, chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân, cũng như không cấu thành đánh giá rủi ro cá nhân.

Evidence & guidelines

Lĩnh vực này dựa trên hóa học phân tích và các nghiên cứu hình thành có kiểm soát; việc xác định acrylamide trong thực phẩm được làm nóng vào năm 2002 và chứng minh rằng nó hình thành thông qua phản ứng Maillard từ asparagine đã thúc đẩy nghiên cứu sâu rộng và phát triển các phương pháp giảm thiểu trong ngành. Các hướng dẫn quy định và ngành sau đó đã chuyển đổi sự hiểu biết cơ học này thành các biện pháp kiểm soát quá trình nhằm giảm thiểu sự hình thành.

History

Sự công nhận các chất gây ô nhiễm trong quá trình chế biến như một mối quan tâm riêng biệt về an toàn thực phẩm đã tăng tốc vào năm 2002, khi các nhà nghiên cứu Thụy Điển báo cáo rằng acrylamide hình thành trong thực phẩm giàu carbohydrate được nấu ở nhiệt độ cao, và các nhóm ở Vương quốc Anh và các nơi khác đã chỉ ra rằng phản ứng Maillard giữa asparagine và đường khử là con đường. Những phát hiện này đã thúc đẩy các nỗ lực giám sát và giảm thiểu trên toàn thế giới và mở rộng sự chú ý đến các chất gây ô nhiễm khác do nhiệt gây ra.

Debates

Cân bằng giữa việc giảm chất gây ô nhiễm và chất lượng thực phẩm

Bởi vì phản ứng Maillard tạo ra acrylamide cũng tạo ra màu nâu, màu sắc và hương vị mong muốn, các chiến lược giảm thiểu phải đánh đổi giữa việc giảm chất gây ô nhiễm với chất lượng cảm quan và các cân nhắc an toàn khác, và sự cân bằng tối ưu đang được tranh luận.

Key figures

• Eden Tareke
• Margareta Tornqvist
• Donald Mottram
• Bronislaw Wedzicha

Seminal works

• tareke-2002
• mottram-2002

Frequently asked questions

Tại sao acrylamide hình thành khi thực phẩm giàu tinh bột được chiên hoặc nướng?

Việc nấu ở nhiệt độ cao thúc đẩy phản ứng Maillard giữa axit amin asparagine và đường khử tự nhiên có trong thực phẩm, tạo ra acrylamide như một sản phẩm phụ; phản ứng hóa học tương tự cũng tạo ra màu nâu và hương vị của thực phẩm đã nấu chín.

Các chất gây ô nhiễm trong quá trình chế biến có thể được loại bỏ hoàn toàn không?

Chúng thường không thể loại bỏ hoàn toàn nếu không loại bỏ quá trình chế biến tạo ra chúng, nhưng sự hình thành có thể được giảm bớt bằng cách giảm mức độ tiền chất và kiểm soát thời gian và nhiệt độ nấu trong khi vẫn giữ thực phẩm ở mức chấp nhận được.