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烘焙、烧烤和油炸，这些烹饪方式会给食物带来特别的风味和色泽，但也同时带来了一些危害。
焦黄的色泽、诱人的油花和香味，再加上激活味蕾的丰富口感，拥有这些特点的食物时常会让我们感受到生活的美好。不过这里，我可能要让你想起一些被短暂遗忘的事实：这些食物大部分都是烘焙、烧烤和油炸食物，不仅油脂含量高，吃多了还可能导致炎症等问题。
关于这些食物对健康的潜在危害，早在20年前就曾有过一次全球性的讨论。2002年4月，瑞士食品管理局（SNFA）和斯德哥尔摩大学的科学家在一次新闻发布会上，发布了一项关于食物安全的警告。大致的意思是，一些高淀粉的食物经过高温烹饪后（烘焙、烧烤或油炸，烹饪温度超过120℃），会产生很高水平的丙烯酰胺（acrylamide，AA），大约是世界卫生组织（WHO）规定的饮水中丙烯酰胺含量的500倍。
在这次警告之前已有一些研究证实丙烯酰胺的神经毒性，并且与一些癌症的患病风险具有相关性。不过，此次的新闻发布会中还有一个让大众警惕的点，也就是丙烯酰胺在食物中的含量远高于其他已知的食品致癌物，包括多环芳烃和氨基甲酸乙酯。
还原糖+氨基酸=有毒？
SNFA的消息在瑞士国内产生了一波短暂的强力冲击。消息爆出的3天内，瑞士的薯片销量就下降了30%-50%，当地几家销售油炸食品公司的股价也迅速下跌。不过几天之后，薯片的销量开始回升。瑞士的一些科学家和媒体也开始陆续发声，表示SNFA的警告有点夸张了。不过虽然丙烯酰胺对当时民众的冲击逐渐消散，但它的危害开始受到很多国际组织和科学家的重视。
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仅仅2个月之后，WHO和联合国粮食及农业组织（FAO）就一起发布了一篇共23页的报道，详细剖析了丙烯酰胺的形成过程，以及潜在健康危害。他们在这篇报告中指出，通过食物摄入丙烯酰胺是人们暴露在丙烯酰胺中的一个主要原因。
丙烯酰胺并非食物本身的成分，而是来自于食物烹饪过程中的一种非酶褐变反应——美拉德反应（Maillard reaction）。这个反应可以概括为食物在超过120℃的高温下烹饪时，其中的一些还原糖和氨基酸会经过一系列聚合反应过程，最终形成棕色的类黑精。这个过程会形成许多特有的风味物质，赋予了烧烤和油炸食物独特的味道和色泽。而做菜时的“炒糖色”实际上是焦糖化反应（是一种非酶褐变反应），在大约160℃的高温下，糖类物质会脱水和聚合等，随着高温时间延长，颜色逐渐加深，从焦糖色最终变为黑褐色。
丙烯酰胺由还原性糖（包括葡萄糖、果糖等）和一种氨基酸——天冬酰胺——通过美拉德反应形成。很多食物中都含有还原性糖和天冬酰胺，可想而知，经过高温后，这些食物都会含有一定程度的丙烯酰胺。
WHO的调查显示出，在食物中，薯片的丙烯酰胺含量是最高的。随着薯片、薯条油炸的时间延长，丙烯酰胺的含量也会急剧上升，预计增加10~20倍。除了薯片，肉类、牛奶、米饭、饼干、木薯和豆制品等也会含有一定水平的丙烯酰胺。此外，烘焙食物例如面包、咖啡中也会有这种化合物。除了食物来源之外，主动或被动吸入香烟也是摄入丙烯酰胺的一个重要来源。
摄入体内的后果
近十年来，科学家已经充分了解了丙烯酰胺在体内的代谢过程。根据WHO的报告，每人每天丙烯酰胺的平均摄入量是0.3~0.8微克/每千克体重，而儿童的摄入量是成人的2~3倍。此外，一些有特别饮食习惯的消费者的丙烯酰胺摄入量可能会达到平均水平的数倍。
这些丙烯酰胺进入人体后，会被迅速吸收，并分布到许多器官和组织中。在组织中，它们会被细胞色素P4502E1（一种酶）催化形成缩水甘油酰胺（glycidamide，GA）。丙烯酰胺和GA均能结合人体内的血红蛋白、蛋白质、DNA和各种酶等等。
丙烯酰胺进入人体后，经过酶的催化变成缩水甘油酰胺。图片来源：维基百科
不过，我们人体内有一层屏障——谷胱甘肽（在人体内有抗氧化、整合解毒的作用）可以防止这些化合物的毒害作用。谷胱甘肽会结合大部分的丙烯酰胺和GA，从而使这2种化合物可以通过尿液排出，不再继续伤害人体。GA还可以被体内的环氧化物水解酶（EPHX1）裂解，通过尿液排出体内。而剩下没排出的部分，就有可能造成损伤。
目前关于啮齿动物的研究显示，丙烯酰胺和GA都会导致神经毒性、生殖毒性、遗传毒性和致癌性。一些科学家已经发现无论是丙烯酰胺还是GA，都能通过母亲的胎盘传递给胎儿，给胎儿带来危害。GA的致癌性高于丙烯酰胺，它更容易和遗传物质DNA上的鸟嘌呤和腺嘌呤结合，导致这2种碱基突变，进而产生致癌作用。根据2011年的一项荟萃型研究，目前人们每天的丙烯酰胺摄入量并不会达到有致癌影响的剂量， 无法导致患多种癌症的风险增加，却会导致患肾癌的风险增加——这可能常年累积的结果。
而在生殖毒性方面，一些基于啮齿动物中的研究发现，GA是导致小鼠生殖能力降低、精子突变和死亡的重要原因。值得关注的一点是，这些小鼠研究结果显示，喂食大剂量的丙烯酰胺——每天摄入量超过7毫克/千克体重，才会明显危害生殖能力。这大约是人类每天从食物中摄入丙烯酰胺数量的1万倍。显然在平常生活中，我们几乎不可能接触如此多的丙烯酰胺。
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我们更需要警惕的是丙烯酰胺可能产生的神经毒性，产生这种情况的暴露剂量只需要生殖毒性的1/10。当意外摄入比较多的丙烯酰胺或者长期暴露于丙烯酰胺的环境中时，都会容易出现神经中毒。在这种情况下，人的周围神经和神经末梢会发生病变，随之而来的则是认知功能障碍，以及大脑皮层、丘脑和海马体的损伤。
减少丙烯酰胺的形成
有时候，人们对丙烯酰胺可能防不胜防，因为一些不易察觉、但长期坚持的饮食习惯而中招。荷兰食品管理局的研究人员就曾在一项问卷性研究中，发现了类似的情况。他们共跟踪调查了6万多名中老年女性长达11.3年的时间，发现饮食中的丙烯酰胺含量与女性患子宫内膜癌和卵巢癌的风险呈正相关。而这些人和其他人的饮食差异，最明显的地方在于很喜欢吃荷兰一种很受欢迎的“早餐蛋糕”——onbijtkoek。除此之外，更喜欢咖啡、薯条、薯片和饼干也是她们丙烯酰胺摄入量更高的原因。
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研究人员发现onbijtkoek蛋糕在制作过程中会添加更多的还原糖——葡萄糖和果糖，且会用到小苏打（碳酸氢钠，可以使蛋糕更轻盈、蓬松）。在烘焙时，弱碱性的碳酸氢钠创造了一种碱性环境，促使氨基酸中的氨基更容易失去质子，与还原糖的反应活性增强。这会导致美拉德反应更易发生，丙烯酰胺更容易形成。
很多国家的官方机构就已经通过限制一些销售食物中的丙烯酰胺水平，来保证饮食安全。目前，我国主要是基于欧盟设定的基准水平值（750μg/kg）来对食品中的丙烯酰胺进行检测，但不少薯片商品会超过这一基准线。而美国食品和药品管理局（FDA）进行的一项持续性的调查显示，薯片和饼干中丙烯酰胺含量正在降低，但其他的食品并没有明显的变化。
其实，在丙烯酰胺研究中还一直存在一个难点，也就是无法确定我们每个人消耗了多少丙烯酰胺，目前并没有可以参考的尿液和血液生物标志物。这些限制了在人体详细研究丙烯酰胺的毒理作用。例如，目前的研究能证实丙烯酰胺会导致女性患子宫内膜癌和卵巢癌的风险增加，但没有发现确切的原因。一些理论认为，可能是因为丙烯酰胺对女性体内的激素产生了影响。
即便如此，在日常生活中，我们也可以通过切实改变一些烹饪方法来降低丙烯酰胺摄入量。例如在制作薯条时，将切好的土豆浸泡在热水中10分钟，通过降低还原糖的含量，来减少丙烯酰胺的形成——这甚至可以将丙烯酰胺的生成量降低约90%。我们也可以通过降低食物的烹饪温度来减少丙烯酰胺的形成。此外在烘焙时，我们可以提前添加天冬酰胺酶来去除其中的天冬酰胺。
一些科学家也在尝试一些更高科技的方法，例如用CRISPR基因编辑技术来去除小麦中的天冬酰胺。可能真的有一天，丙烯酰胺就从烧烤、烘焙和油炸的食物中消失了，到那时，我们会感觉这些食物的口感发生变化，而缺少了一些感觉吗？
参考链接：
https://apps.who.int/iris/handle/10665/39596
https://www.bbc.com/future/article/20230224-should-you-avoid-eating-burnt-food
https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry/dominant-lethal
https://www.annalsofoncology.org/article/S0923-7534(19)38426-1/fulltext
https://www.annalsofoncology.org/article/S0923-7534(19)38426-1/fulltext