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微波加工对食品安全性的影响

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4842008,VoL29,No.05食品科学※专题论述微波加工对食品安全性的影响刘晓庚,曹崇江,周逸婧(南京财经大学食品科学与工程学院应用化学系,江苏省粮油品质控制及深加工重点实验室,江苏南京210003)摘要:微波技术作为一种新兴技术,已广泛的应用于食品等领域。微波加工对食品安全性已倍受人们关注。本文从微波作用的原理和微波加工对食品成分的影响等几个方面分析了微波对食品安全的影响,得出的结论是:微波加工食品总体是安全的,但对某些敏感性的成分有促使其发生变化和对食品加工过程中的某些化学反应有促进作用,可能存在安全问题。为此,提出了加强微波对食品安全的防范措施。关键词:微波加工;食品;安全性SecurityinApplicationsofMicrowaveTechniquesinFoodProcessingL1UXian-geng,CAOChong-jiaag,ZHOUYi-jing(DeparunemofAppliedChemistry,SchoolofFoodScienceandTechnology,NanjingUniversRyofFinanceandEconomics,KeyL址日mtoryofQuarryControlandFurtherProcessingofCerealandOilsinJiangsuProvince,Nanjing210003,China)Abstract:Microwaveiswidelyappliedintheareasofstc枷.izafion,dryingandhe.垃tinginfoodindusttyforitsoncleanness,rapidtemperatmeelevation,andhighefficiency.AdiscussionsecurityofmicrowaveapplicationinfoodindusⅡyWaSconductedsafeinthe脚ass.safetymeasul亡8suchasprincip|eofmicrowaveandtheeffectsoffoodingredientmicrowaveproc髂8.TheresultsshowedthatitisHowever,foratofew黜dVefoodingredients.themicrowavemaymakesomeinsecurity.Soweputforwards啪cmicrowavefood.Keywords.microwavetechnology:food;security中图分类号:R155.1文献标识码:A文章编号:1002.6630(2008)05-0484-05白1945年美国发明微波炉以来,全世界已有10亿户以上的家庭使用微波炉,微波技术的应用越来越广泛和已深入到人们生活的方方面面。因此微波的安全性日益受到人们的重视,特别是1991年的血液事件【I】和2003年美国麻省理工学院RaymondFrancis教授在网络上发表了家用微波炉有害论的文章后【z】,更加引起人们的关注。本研究就微波技术在食品工业中应用的安全性问题进行了简要的讨论,通过微波对食品中成分的影响,来分析说明微波对食品安全性的影响。1微波致热生物效应和微波非热生物效应。微波加热食品是通过微波的电场和磁场交替周期变化,使食品中的偶极分子(如水、蛋白质、脂肪等)极性取向随着外电磁场的变化而变化,在915±25MHz或2450±50MHz的调频电磁场作用下,使极性分子旋转次数达数十亿次,秒,使分子与分子之间急剧的摩擦、碰撞、振动、挤压等的作用产生热能,使物料内各部分在同一瞬间获得热量而升温【31。微波的能量虽不能使牢固的共价键解离,但对氢键、范德华力、疏水键、盐键等次级键具有一定的破坏作用,可使其松弛、断裂和重组。也对Maillard反应、自由基的生成等反应有促进效应14-5】,因其加热的形式、加热速度与常规加热方式不同,所以,微波加热具有选择性和即时性,加热速度比常规加热快2~4倍,高效节能,穿透性好等特点【6】。2微波作用于食品的原理及特性微波是指频率在300MHz~300GHz范围内的电磁波,波长lmm~lm。微波具有电磁波的诸多特性,如反射、透射、干涉、衍射、偏振以及伴随着电磁波进行能量传输等波动特性。由于微波广泛地运用于工业、军事、医学和科研等领域,为避免相互干扰,规定915±25MHz和2450±50MHz可用于工业领域【3】。微波加热对食品成分的影响食品中各组分的分子极性不同,介电常数不同,在半个多世纪的研究中.微波对食品作用的方式是收稿日期:2007.03.19它们对微波的吸收就会产生差异,从而导致微波对食品作者简介:刘晓庚(1962一),男,教授,研究方向为食品化学。E—mail:Ixg一6211@sina.com ※专题论述食品科孛2DD&砌正29,No.05485物料各部分的影响有所不同。量为30ug/kg,而微波烹制的较常规的高2"9倍。这2.1微波加工对碳水化合物的影响是由微波的加热特性及微波的非热效应所致。因此,微蔗糖、葡萄糖等小分子糖可吸收微波而融化,但波炉烹制米饭增加AAM含量的现象应引起重视。是大剂量的微波辐射却能使它们发生美拉德反应、脱水由于天门冬酰胺、还原糖、脂肪酸和高温是食品变为焦糖等一系列的变化【,】,而失去营养价值。因此,中形成AAm的关键因素【12】。用微波进行焙烤或煎炸食加工高糖量食品时,要注意这类问题。品时产生致癌物AAm的可能性很大。因此,建议不要淀粉是谷类食品的主要成分。谷类食品的品质与其用微波炉焙烤或煎炸食品。淀粉的含量、种类及存在状态密切相关。完全干燥的2.2微波加工对油脂的影响淀粉很少吸收微波,但是,在正常条件下,淀粉都含油脂的主要成分是甘油酯。油脂对微波敏感,它有水分,且与粮食的其他组分共存,这时微波对淀粉可以吸收微波,在微波辐射下可被加热到210℃以上(常的a化度和结晶度都是有一定破坏【引。因此,微波处理压)。当油脂在微波加热下开始冒烟时,油温已在160℃粮食谷物时应加以注意。以上,会使甘油或甘油酯氧化生成强毒性物丙烯醛001;熊键等【9J用微波处理木薯淀粉后得出:无论以何种在三酰基甘油分子中,微波辐射断裂优先发生在邻近羰方式进行微波辐射,不同含水量的木薯淀粉经微波辐射基的5个部位(如图2中的a、b、c、d、e),而脂肪后的红外光谱中并未出现新峰。所以认为微波不会引起酸其余的碳一碳键的,裂解则是困难的【13】。这种辐射断裂一木薯淀粉的化学结构变化,微波加热淀粉油食品是安全般为均裂,所以产生自由基,形成过氧化物等,诱发一性的。王艳等[101在考察微波对稻米淀粉的影响时,得到系列的破坏性反应发生,从而导致油脂品质品质恶化。微波对水溶性直链及支链淀粉影响不大,而对不溶性直链淀粉则有一定的影响。但是黄伟等C111考察家用微波炉烹制米饭对生成致癌物质丙烯酰胺(AAm)的影响时,采用常规加热、常规加R芒一。一clb一七H{c弛÷o÷芒—洳÷{嘞÷c弛Roh—R囊H{m戳星;《C1-h采嘞÷m热+微波复热、微波加热、微波加热+微波复热4种模图2甘油酯的微波辐射断裂部位Fig.2Fractureofglyceddeinmicrowaveradiation式实验得到如图1所示结果。万忠民等【141用大豆油、麻油和花生油的对比实验结露果表明,植物油的酸值随微波作用时间延长或辐射强度*的增大而增大,随麻油(△pH高档.o..岫=0.32mgKOH/g墨油)、花生油(△pH高挡.o一9mi庐0.19mgKOH/g油)、大i钿豆油(ApH高挡.o.,山=0.0078mgKOWg油)三种油脂中不墨饱和度的降低其酸值变化也随之有所下降。李朝霞等1151用不饱和度不同的大豆油、菜籽油和猪油进行微波辐射的稳定性实验,结果过氧化值的变化(APOV)随油脂的不饱和度的增大而升高。其原因是不饱和度大、共轭程度高进行自由基反应时所需要的能量低,更易受微波辐射影响发生裂解反应。烹制方式马传国等[161在经过微波对比处理后的结果见表l。图1不同烹制方式下米饭中^^III的含量可见微波处理会使大豆毛油的出油率、过氧化值、硫Fig.1Contentsofacrylamideindlffemntcookingrices代巴比妥酸值(TBA)、羰基值和密度升高,而酸值、碘值下降、色泽变浅,而其油脂中脂肪酸组成并没有大…结果表明,家用微波炉烹制米饭时会明显促成的变化,尤其是最主要的油酸和亚油酸含量基本上没有AAm(acrylamide)的生成,常规烹制米饭中AAm含多大变化,但多不饱和脂肪的含量略有降低[16.-,1;实裹1两种处理后油脂的情况比较Table1Comparisonoftwotreetingmethods指标出油率(%.3h)色泽密度(g/cm')酸值(mgKOW¥)过氧化值(meoAg)碘值(gin008)硫代巴比妥酸值(TBA)羰基值(mirA8)微波处理91.4Y70R3.40.91370.604.612516.7538未处理75.7Y70R3.70.91230.953.51375.43髂 4862008,V01.29,No.05食晶科学※专题论述l验还表明微波对高水分的大豆影响更为明显。刘国琴等【-8】用微波处理葵花油后出现:大部分脂肪酸的相对含量减少、十八碳三烯酸消失,微波对油脂的辐射使其脂肪酸组成发生变化的原因可能是由于微波诱发了各种反应所需自由基,导致油脂发生反应,但影响不显著。而经微波处理后的菜籽油进行脂肪酸测定表明芥酸含量降低,其他成分的相对含量几乎不变,可提高其营养价值【6l。米糠经微波(2450MHz)处理3min后,有利于富含不饱和脂肪酸的米糠的储存[191。另外,胡小泓等【n1用红外光谱测定微波处理前后菜籽油中脂肪酸的结构表明,在微波处理前后及微波处理不同时间段中,IR图谱形状几乎一致,未出现反式酸,因此,微波处理不致使油脂中的脂肪酸顺反异构化。刘国琴等【18捌在实验中用GC法或GC.MS法测定得到了正辛烷在微波处理的葵花籽油、花生油中变成了正辛烷和它的异构体异辛烷的混合物,花生油经微波处理后出现了肉豆寇酸和两种不同的十六碳一烯酸、并将十八碳酸变成了十八碳一烯酸、而二十一碳酸却消失的现象。这表明微波能使油脂异构化。两实验出现矛盾的原因可能是测定方法的不同和异构的类型不同的缘故,详情有待进一步研究。2.3微波加工对维生素的影响在食品加工中,维生素是人们需要重点保护的成分,因为任何的加工都会对维生素的含量有一定的影响。但是,微波对维生素(VA、VB、VC、VD等)和黄酮及黄酮类化合物的破坏比常规加工要小得多【,】。所以,从维生素营养价值方面来衡量,微波对维生素的加热是高质量的。研究表明,适宜的微波辐射强度能较好地保留食品中的VE,但是,一旦辐射过量,植物油中VE的含量会显著变化【"。另外,微波对VE抗氧化性有抑制作用[211。张桂英等[221证实大豆油中的Q.生育酚含量随微波平均辐射强度的增大而下降,且辐射时间越长,下降幅度越大。在微波环境中,油脂中生育酚的稳定性次序为6>13>Y>Q,且不因脂肪酸乙酯基团类型的不同而变化。2.4微波加工对蛋白质和酶的影响实验证实,微波对蛋白质含量影响不大,如对牛奶中蛋白质含量几乎无影响,对酱油中氨基酸也无分解破坏作用,而且,适当的微波处理对提高大豆蛋白的营养价值有促进作用。另外,相对于传统焙烤方法,微波可提高其蛋白质的营养价值【i,l。但是微波(2450MHz)的热力作用能使极性分子1s旋转次数达24.5亿次,温度迅速升高,蛋白质受热变性凝固,破坏其活性;加上微波的非热力作用能使活性大分子在微波交变电磁场作用下改变了其生物性排列组合状态及运动规 律,电容性结构被电击穿破裂,大分子的氢键松弛、破坏,使其的生命化学活动过程中所必需的物质、能量和信息交换的正常条件和环境遭受破坏,以致完全失活,所以血液或希望保持活性的其他蛋白质制品等不能用微波加热123]。据报道微波烹调鱼肉能使可溶性蛋白通过二硫键构成二聚体或多聚体,出现了两种高分子量的可溶性蛋白[241;而微波加热会使鹰嘴豆中的赖氨酸、色氨酸、芳香族氨基酸和含硫氨基酸的浓度降低【:sl。虽都没有它们的毒性报道,但值得注意。Mosha考察了微波处理与传统热烫对10种叶类蔬菜中胰蛋白酶抑制物活性和糜蛋白酶抑制物活性的影响,发现短时微波作用对两种蛋白酶抑制物活性的灭活作用均比传统热烫法低;同时也发现微波处理能显著降低蔬菜中丹宁酸(鞣酸)、肌醇六磷酸(植酸)含量,但草酸含量未见明显降低【26.27】。KunSong争勰】发现微波烹调30s就能使90%蒜氨酸酶活性受抑制,加热60s或用传统方法加热45min,就完全破坏了大蒜中具有抗癌活性的蒜氨酸酶活化烯丙基,从而阻断大蒜对乳腺癌致癌物质7。12.二甲苯蒽(DMBA)的抑制作用。2.5微波加工对结合水的影响微波对许多食品的脱水是快速安全的,但微波加热淀粉类食品(如面包、糯米团、馒头等)时,会使与淀粉相结合的结合水游离出来,引起整个食品组织的软化,但由于自由水的增加,引起蒸发加大,当出炉后温度下降又出现吸湿,自由水的一部分又成为结合水,使食品组织急速失水而硬化。另外,长时间或反复微波作用不仅会引起食品硬化、不可复水,有时造成内部局部硬化而严重影响食用【6】,还可能出现AAm类致癌物超标。2.6微波加工对其他成分的影响N.亚硝基化合物具有致癌、致畸、致突变作用,微波处理咸肉中的N.亚硝胺水平较传统烹调方式低[291。二嗯英及其类似物不仅有致癌性,有免疫毒性和生殖毒性,而且还是内分泌干扰物会造成雄性雌性化,是重点监测物质。微波烹调可通过水分和脂肪的损失,减少肉类食品中的二嗯英的含量[sol。杂环胺是在食品烹调过程中由于蛋白质、氨基酸热解产生的具有致突变性、致癌性和心肌毒性的化合物。反应温度和时间是其形成的关键因素,由于食品中水溶性前体的完全转移,一定时间后杂环胺便不再增加,因此烹调温度比时间更显重要1311。微波烹调时间短,又避免了传统烹调中食物表面温度过高,因而产生的杂环胺较少。在油煎牛肉馅饼前进行微波预处理,可减少杂环胺前体(肌氨酸、肌酐、氨基酸、葡萄糖等)、水和脂肪含量,显著降※专题论述食品科学2008,V01.29,No.05487低2.氨基.8.甲基咪唑并【4,5.f】喹嚅啉、2.氨基.1.甲基咪唑并【4,5.f】喹啉、2.氨基一3,4,8.甲基咪唑并【4,5.f】喹嗯啉、2.氨基一1.甲基.6.苯基.咪唑并【4,5,6]PE啶4种杂环胺的含量,降低了油煎牛肉饼的诱变活性132]。以传统方式烤牛肉片可发现牛肉表层提取物的诱变活性随烹调时间增加,而用微波(2450MHz)即使烹调时间延长至一般烹调时间的3倍,也未见诱变活性133]。Usmani等【341分析经提取的棉籽粉中含棉酚0.54%,经溶剂提取、水处理后可去除98%~99%,用高功率微波焙烤2min,仅能去除5%~8%,用高压锅或烤箱加热的去除效果也不理想。抗氧化剂是通过破坏活性化学物质来保护营养细胞的一种混合物,是如今食品中的一种主要添加剂。西班牙国家科学研究委员会的研究人员分别用蒸、高压锅、煮或微波炉烹煮的椰菜,通过对比其中抗氧化剂含量发现:在蒸的过程中,蔬菜中的抗氧化剂几乎没有被破坏,但微波炉烹煮的椰菜中的抗氧化剂几乎消失殆尽,而其他烹煮方法对抗氧化剂的破坏程度介于两者之间【1】。微波加工食品的包装材料是影响食品安全的重要因素,Anastasia等Ⅲ】发现聚二氯乙烯/聚氯乙烯(PVDC/PVC)薄膜中的增塑剂邻苯二甲酸二壬酯(DOA)、乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)可在微波烹调过程中转移到绞肉中,转移率与加热时间、肉类的脂肪含量以及薄膜中的增塑剂的初始浓度相关;以700W微波加热4min后,含脂肪55%的绞肉里的DOA和ATBC转移仍未达到平衡,转移到肉中的DOA和ATBC分别是275.35mg/kgN(14.62rag/dm2PVC)、17.24mg/kgN(0.92mg/dm2PVC),超过了欧共体所制定的最高值,故PVDC、PVC只能用于低脂含量食品的微波烹调,高脂食品烹调只可使用赛伦薄膜。3结论微波加热食品时,它既是加热源,又是辐射源,会使食品品质产生一定变化。对微波敏感的食品,如油脂、谷物和某些酶,会产生某些不利影响,但不显著;而在食品中营养物的保留、微生物的抑制或杀灭和某些有毒有害物消除等方面,微波加工比传统方式更安全和品质更高。只要正确掌握微波技术,科学使用,合理选材,避免对食品进行长时间微波加工、反复微波辐射或微波高温,能有效地减少或防止微波加工带来的危害。至于网络上流传的用微波炉加热肉类、牛奶、水果、麦片和果蔬后,会使它们当中氨基酸、生物碱等转化为致癌物质,缺乏事实依据,有待进一步研究。针对微波对食品的影响,应加强的防范措施还有:(1)借鉴别国的经验,加快微波食品的法律法规和标准的建设和修订;(2)结合我国实际积极开展微波食品安 全性研究,特别是对微波食品中化学性、生物性危害的暴露评估和定量危险性评估研究;(3)运用HACCP、LISA方法等先进的食品安全控制技术,制定食品加工用微波设备的安全规范和使用规范,并严格要求生产企业按良好生产操作规范(GMP)执行;杜绝微波对食品的负面效应,让广大消费者放心地使用。参考文献:【l】侯海涛.警惕微波食品影响健康【J】.山东食品科技,2004(3):22.【2】微波炉加热食品是否健康【N】.环球时报.2003—10-22.【3】郝亚勤,高愿军.微波技术在食品加工中的应用及前景【J】.山西食品工业。2005(1):28.31.【4】金钦汉.微波化学【M】.北京:科学出版社.1999.嘲VILLAMIELM.CORZON,MARTINEZLeta1.Chemicalchangesduringmicrowavetreatmeatofmilk们.FoodChemistry,1996.56:385.啕舒彩霞,廖庆喜.微波加热对食品物性的影响阴.现代化农业.2001(12):31-32.叨王红梅.钱建亚.微波技术在食品工业中的应用【J】.扬州大学烹饪学报,2005(3):61捌.嘲赖健。张渭,吴冰.搅拌预热对马铃薯淀粉体微波糊化效果的影响阴.粮油加工与食品机械,2005(1):81.85.【9】熊键,叶君,王茜.微波辐射对木薯淀粉结构的影响【J】.化工学报,2006(5):1204-1208.【10]王艳.浅析微波加工对食品营养成分的影响【J】.江苏食品与发酵,2003(3):13—15.【ll】黄伟.邓勤。刘雪锋,等.家用微波炉烹制米饭对生成致癌物质丙烯酰胺的影响m.食品科技,2005(2):92-95.【12]MOTrRAMDS,WEDZICHABL,DODSONAT.Acrylamideisformedinthemalllardre,action们.JNamre,2002,419:448-449.【13】韩雅珊.食品化学【M】.北京:中国农业大学出版社,1996.【14]万忠民,郑刚.张红萍.微波辐射下植物油脂酸值的变化田.中国油脂;2003,28(2):37.39.【15]李朝霞,丁成.微波辐射对油脂稳定性影响的研究【J】.盐城工学院学报.2000。13(2):22.24.【16】马传国.王敏.李中华.等.微波处理大豆对油脂品质的影响们.中国油脂,2001,26(6):16.19.【17】胡小泓,梅亚莉,李丹.微波处理油菜籽对油脂品质影响的研究田.食品科学。2006(11):372-374.【IS]刘国琴,陈洁,韩丽华.等.物理场处理对葵花油脂肪酸组成影响的研究m.河南工业大学学报.2005.26(4):9-12.【19]TAOJ,RAORLIUZ7_DJ.MicIuwaVChea血gforricebranstabilizm'on们.JMicrowavePowerElearo-magneticEnergy,1993.28(3):156-164.[201刘国琴.李琳.功率超声和微波处理对花生油脂肪酸组成的影响们.中国油脂.2005,30(7):46-49.[211鲁志成.谷克仁.邓芳.天然维生素E的抗氧化性及其影响因素的分析与探讨【J】.中国油脂.2003.28(8):59-62.圈张桂英,李琳,蔡妙颜,等.不同微波时间下植物油品质的变化情况lJ】.食品科学。2000.21(8):10-13.【23】殷涌光.刘静波,林松毅.食品无菌加工技术与设备[M1.北京:化学工业出版社.2006:80-92.[241哀尔东.郑建仙.微波技术影响食品营养成分的研究进展【J】.食品工业。1999(6):38-40.圆EL-ADAWYT九Nutritionalcompositiontadaafinutritionalfactorsofcaickpea*(CicerarietinumL)u血唱曲啤differentcoot血gmethodssad群mIin蚯∞【J1.namFoodsHumVutr.2002.57(1):83—97.M∞HATCG^0AHBNuuitivevahtesadeffectofhk叫蚯雌m幢奶,p血and曲”∞q岫inhibitor世ividesofselectedl船母w学嘲蝴曩们.PlantFood,HumNutr,19叻.54(3):27l-勰3.MOS卧TCGAGAH咖tofaadauuit/oaalfactorsin冀她ctedvegoables们.PlantFoodsE.PACERD’矗itEffectofM蛐她OatheIhmNutl',l钾晚47(4):361-367.SONGl【.Jm州^mlaflu印ceofhesdng011the皿血衄。靠牟呷叭bofgarlicI-IOFFMANCJ,ZABIKMBEffectsofllDicIPOWave∞曲g,m蜥ngmiiner田.JNutr,2001.131:l晒45-10575.∞mm证m5andfood毋哪锄:_庀叫妇ofrecentstlldics们.JAmDietA∞oct1985.SS(∞:922-9拍.ROSEM’THORPES。Ⅺ豇J.YM,etaLCl逝csincoacenm吐ioaoffivePCDD/Fcongenersaftercookingbeeffromtreatedcattle【J】.a霸嘣搠,kle.加01.43(4-7):86l-8醴. 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