大家好，本周分享一篇2017年发表在Journal of Hazardous Materials（IF13.6）的文章，题目为“Effects of cooking method, cooking oil, and food type on aldehydeemissions in cooking oil fumes”。该研究的通讯作者为高雄医学大学公共卫生系，高雄医学大学环境医学研究中心的Chiung-Yu Peng副教授。
背景介绍
一些针对亚洲(中国、香港和新加坡)女性非吸烟者的流行病学研究报道了烹饪油烟(COFs)与肺癌之间的显著正相关。暴露于COFs也与宫颈癌等其他癌症有关。这些研究表明，COFs含有致癌化学物质。细胞毒性研究表明，COFs提取物或COFs中发现的化学物质可增加细胞内过氧化，损伤DNA，诱导细胞增殖，并释放与遗传毒性和肿瘤促进相关的促炎细胞因子。流行病学和细胞研究表明，COFs中的某些成分可能在肿瘤形成中起重要作用。
COFs中所含的化学物质混合物包括酸类、醇类、醛类和多环芳烃。在COFs中发现的一些化合物，包括丙烯醛、苯并(a)芘和t,t-2,4-癸二烯醛(t,t-2,4-DDE)，要么是致癌物，要么是疑似致癌物。国际癌症研究机构(International Agency of Research on Cancer)将高温油炸的排放物归为2A类。COFs也是主要的室内污染物。例如，Wan等人报道，与背景水平相比，烹饪使厨房的颗粒平均浓度增加了20-40倍，客厅的颗粒平均浓度增加了10倍。这些数据表明，COFs在化学毒性、接触频率和浓度水平方面对人类健康有很大影响。
在COFs中的所有化合物中，醛是最常见的一种。由于醛是由脂肪酸降解产生的，因此醛的排放与烹饪温度以及食用油的脂肪酸组成有关。最近的细胞研究表明，t,t-2,4-DDE具有促进肿瘤的作用。值得注意的是，一些调查烹饪温度和食用油对COFs中醛排放影响的研究没有模拟实际的家庭条件。因此，本研究的目的是表征典型厨房中各种烹饪方法、食用油和食物类型产生的COFs中的醛排放，并就最小化醛排放提出最佳烹饪实践建议。
研究内容
作者在模拟厨房的测试了四种植物油（大豆油、葵花籽油、菜籽油和棕榈油）、三种烹饪方式（翻炒、平煎和油炸）对两种食物（土豆和猪里脊）的COFs中醛类化合物的影响。在厨房内的三个地点（抽油烟机下方）和厨房外的两个地点进行环境醛浓度测量。COFs的收集使用一种特殊的采样序列进行。通过泵将颗粒相和气相采样装置连接起来，通过流量调节器调节颗粒相和气相采样装置流速。采样完成后，将样品放入密封的铝袋中，在4°C下保存，直至提取。然后用5 mL乙腈提取样品，用高效液相色谱仪(HPLC)和360 nm紫外检测器(UV)分析了13种醛类化合物的浓度。
Fig. 1. Schematic diagram of the simulated kitchen
Fig. 2. Schematic diagram of the sampling train.
图3给出了烹饪土豆时COFs中的总醛浓度。炒土豆中总醛浓度的均值和标准误分别为736 ± 62 μg/m3、460 ± 71 μg/m3、1053 ± 195 μg/m3和847 ± 94 μg/m3; 平煎土豆分别为1131 ± 235 μg/m3、940 ± 337 μg/m3、2082 ± 446 μg/m3和2081 ± 110 μg/m3; 油炸土豆中分别为1097 ± 47 μg/m3、1323 ± 96 μg/m3、2106 ± 140 μg/m3和2683 ± 288 μg/m3。总醛浓度结果显示，油炸和平煎土豆比翻炒土豆产生更高的浓度; 大豆油和向日葵籽油比菜籽油和棕榈油产生的醛类浓度更高。作者随后给出了烹饪土豆时COFs中13种醛类化合物的浓度。结果显示，己醛占总醛浓度的15.2%~28.5%，t,t-2,4-DDE占总醛浓度的6.7%~42.2%。壬醛和t-2-庚烯醛也很丰富，分别占总浓度的4.2%-24.9%和3.5%-19.0%。其他醛类在部分烹调油和烹调方法组合中零星检出，占总浓度的百分比大多<15%。作者表示烹饪产生的醛类会分散到空气中，附着在食物上，然后分别通过吸入和摄入进入人体。
Fig. 3. Aldehyde concentrations in cooking oil fumes produced by cooking potatoes. (A) Comparison of concentrations produced by different cooking oils. (B) Comparison ofconcentrations produced by different cooking methods. * p < 0.05, ** p < 0.01, *** p < 0.001.
图4给出了烹饪猪里脊时COFs中的总醛浓度。用棕榈油、菜籽油、葵花籽油和大豆油炒猪里脊，总醛浓度的平均值±SE分别为706±114 μg/m3、1086±150 μg/m3、1334±53 μg/m3和755±141 μg/m3; 平煎猪里脊分别为861±126 μg/m3、1067±157 μg/m3、2115±169 μg/m3、1104±116 μg/m3; 油炸猪里脊肉分别为978±58 μg/m3、1659±280 μg/m3、2482±183 μg/m3、2359±278 μg/m3。总醛浓度结果显示，在三种烹调方法中，油炸的排放量最高，葵花籽油的排放量最高。在醛类化合物中，己醛和t，t-2，4-DDE是最常见的醛类化合物，在所有烹调油和烹调方法组合中均存在，分别占总浓度的15.0%~23.0%和12.2%~34.2%。乙醛、丙醛、戊醛、t-2-庚烯醛和壬醛占总浓度的百分比为低至中等，百分比范围为1.1%至22.3%。其他醛类在部分烹调油和烹调方法组合中零星检出，占总浓度的百分比大多<10%。作者建议COFs中的醛类化合物应包括与健康相关的化合物和脂肪酸相关的化合物，这些化合物可能含有饱和和不饱和的C1-C11醛。
Fig. 4. Aldehyde concentrations in cooking oil fumes produced by cooking meat. (A) Comparison of concentrations produced by different cooking oils. (B) Comparison ofconcentrations produced by different cooking methods. * p < 0.05, ** p < 0.01, *** p < 0.001.
作者随后分析了上诉烹饪处理的每种组合中气相醛和颗粒醛的浓度。结果发现气相醛在每种烹饪组合中很丰富（53%-86%），其浓度因烹饪方法和烹饪油而异。在烹饪方法方面，最高浓度是通过油炸产生的，其次是平煎和翻炒。食用油的浓度水平可以分为两组：高水平组（向日葵和大豆油）和低水平组（菜籽油和棕榈油）。其相应的浓度范围分别为604-1999 μg/m3和327-1272 μg/m3 。颗粒相的浓度在不同的烹调方法中相对相似，但在不同的烹调油中有所不同。烹调油在颗粒相中的浓度水平组也分为高、低浓度组，与气相中的浓度水平组相同。向日葵油和大豆油的颗粒相浓度高于油菜籽油和棕榈油，相应的浓度范围分别为241-931 μg/m3和141-511 μg/m3 。可能的解释是，剧烈的烹饪方法产生更多的气相醛，而不是颗粒相醛。这一发现表明COFs中气相醛的丰度。而对于高分子量的醛，如壬醛和t,t-2,4-DDE，相当多的存在于颗粒相中。在本研究中，这两种醛的颗粒/气相比分别在0.2 ~ 7.9和0.6 ~ 14.5之间。作者表示单纯气相醛的测量只会导致低估COFs的醛排放，特别是对于高MW醛。因此，颗粒相和气相都应在COFs中进行评估。
从烹饪方法、烹饪油和食物类型分别来看，烹饪方法显著不同的醛包括甲醛、乙醛、丙烯醛、己醛、t-2-庚烯醛和t,t-2,4-DDE。翻炒和油炸，或平煎和油炸之间发现显著差异。这表明改变烹饪方法可以显著改变醛的排放。在三种烹饪方法中，油炸具有最高的烹饪温度，这导致了最高的醛排放量。几项研究表明，醛的排放量随着烹饪温度的升高而增加。高温会增加脂肪酸的氧化速率，从而大大增加醛的形成。这可能解释了为什么油炸比翻炒产生更多的醛排放。
向日葵籽油和大豆油在所有烹饪方法中产生显著不同的醛排放，这表明烹饪油类型在醛排放中的重要作用。这四种食用油可分为三类：富含亚油酸的油（大豆油和向日葵籽油）、富含油酸的油（菜籽油）和富含饱和脂肪酸的油（棕榈油）。与饱和脂肪酸相比，亚油酸和亚麻酸等不饱和脂肪酸由于存在多个双键而更容易被氧化。向日葵籽油的总醛排放量均高于菜籽油和棕榈油。个别醛的分析表明，向日葵和大豆油的浓度高于菜籽油和棕榈油。对于大多数烹饪方法和食物类型组合，发现烹饪油中的总醛浓度存在显着差异。食用油中显著不同的醛包括甲醛、乙醛、丁醛、己醛、t-2-庚烯醛、t，t-2，4-壬二烯醛和t,t-2,4-DDE。事后分析显示，大豆油和棕榈油之间或向日葵籽油和棕榈油之间存在最显著的差异。一些研究表明，COFs中醛的种类和浓度与食用油的脂肪酸组成有关。例如，亚油酸与戊醛、己醛、2-庚烯醛、2-壬醛、2，4-壬二醛和t,t-2,4-DDE相关; 亚麻酸与丙烯醛和丙醛生成相关; 油酸与壬醛生成相关。目前的研究表明，在用富含亚油酸的大豆油和葵花籽油烹饪产生的COFs中，含有高浓度的t-2-庚烯醛、t,t-2,4-壬二烯醛和t,t-2,4-DDE。其次，该研究揭示了使用大豆油、向日葵籽油和菜籽油生产的COFs中的高浓度丙醛，这些油具有中等水平的亚麻酸或油酸。第三，这项研究揭示了使用油菜籽和棕榈油生产的COF中高浓度的乙醛和壬醛，这些油具有中等水平的油酸或棕榈酸。本研究还揭示了一些特殊的脂肪酸和醛之间的关联，这是从来没有报道过的。具体而言，亚麻酸与乙醛的产生相关，油酸与乙醛和丙醛的产生相关，棕榈酸与壬醛的产生相关。这些关联是选择最大限度地减少COFs中醛排放的食用油时的重要参考。在目前的研究中，菜籽油生产的COFs中的醛浓度并不高于大豆油和向日葵籽油。一个可能的原因是菜籽油中的亚油酸和亚麻酸含量低于大豆油和向日葵籽油。就醛浓度而言，使用菜籽油生产的COFs不太可能比大豆油和向日葵籽油具有更大的致癌潜力。尽管如此，仍需要进一步的研究来澄清暴露与结果之间的关系。目前的研究表明，与来自菜籽油和棕榈油的COF相比，来自大豆油和向日葵油的COF中的醛浓度更高。这种差异表明食用油显著影响醛浓度。通常，具有低不饱和脂肪酸的烹饪油产生较少的醛和较少的毒性物质。
最后，从食物类型来看，不同食物类型的总醛释放量差异不显著。当这两种食物在菜籽油中翻炒和在大豆油中平煎时发现了这些差异。个别醛的分析表明，只有四个醛表现出显著差异。对于大多数食用油和烹饪方法的组合，乙醛排放量显著不同。丁醛、己醛和t,t-2,4-DDE仅在某些组合中存在显著差异。其他醛只显示出一两个显著的差异，并归因于偶然。在差异显著的对中，更多的对在烹饪猪里脊时表现出比烹饪土豆时更高的醛浓度。这些现象在乙醛、己醛和t,t-2,4-DDE中被清楚地观察到。这些醛可能与本研究中两种食物的脂肪含量有关。也就是说，猪里脊肉的脂肪含量比土豆高，会产生更高浓度的醛。
研究结论
这项研究比较了在典型厨房中使用不同烹饪油、烹饪方法和食物类型生产的COFs中的醛排放。
（1）在大多数烹饪组合中，油炸产生的醛排放量最大，而煎炸产生的醛含量适中，因为这两种烹饪方法的较高烹饪温度会增加脂肪酸的氧化速率，从而导致大量醛的形成。
（2）关于食用油，大豆油和向日葵籽油产生的醛浓度高于菜籽油和棕榈油，因为大豆油和葵花籽油富含亚油酸，亚油酸由于其两个双键而易于氧化。对于单个醛获得了类似的结果。
（3）结果表明，在此条件下，COFs中含量最高的醛类为己醛和t,t-2,4-DDE。具有中等浓度的醛包括乙醛、丙醛、丁醛、t-2-庚烯醛和壬醛。醛的种类和浓度与食用油中的亚油酸、亚麻酸和油酸等脂肪酸有关。
（4）这项研究的结果表明，使用温和的烹饪方法（例如，翻炒）和使用不饱和脂肪酸含量低的油（例如，棕榈油或菜籽油）可以减少COFs中醛类的排放，特别是长链醛类如己醛和t,t-2,4-DDE的排放。
编辑：李文婷
责任编辑：王丹
文章引用：http://dx.doi.org/10.1016/j.jhazmat.2016.10.045
文章信息：Chiung-Yu Peng (Dr. P.H.) ∗, Cheng-Hang Lanc, Pei-Chen Lind, Yi-Chun Kuo. Effects of cooking method, cooking oil, and food type on aldehyde emissions in cooking oil fumes. Journal of Hazardous Materials, 2017, 324: 160-7.
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