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热加工碳水化合物和脂类食品产生有害物质，形成机制复杂且存在α-DCs核心关联，需通过多组分交互作用分析、协同抑制策略及多目标检测技术实现综合控制。
容耀文|孔飞|方韶莉|余晓萍|黄军|陈全胜
浙江科技大学生物与化学工程学院，中国杭州310023
摘要
对富含碳水化合物和脂质的食品进行热加工会产生一系列有害化合物，包括丙烯酰胺、晚期糖基化终产物、呋喃化合物、α-二羰基化合物（α-DCs）、杂环胺和反式脂肪酸。本文从多危害的角度系统地总结了这些化合物的形成机制、代谢过程、监管框架、缓解策略和分析方法。一个核心发现是，α-DCs作为连接各种反应途径的中心纽带。在此基础分析的基础上，本文进一步探讨了这些共存化合物之间的相互作用，分析了它们在复杂食品基质中的协同或拮抗效应。这一综合研究最终提出了一个前瞻性的观点，指出了关键的知识空白，并确定了未来研究的方向，旨在开发出综合性的多目标方法，以确保热加工食品的安全性。
引言
热加工是现代食品生产的基石，通过消除病原体、延长保质期以及提升感官和营养价值来满足全球消费需求（Xiong等人，2024年）。油炸、烘焙和烘烤等方法广泛应用于富含碳水化合物和脂质的食品中，这些食品占全球每日膳食摄入量的62.3%以上（Liu等人，2025年）。这些加工过程依赖于美拉德反应、焦糖化和脂质氧化等复杂反应，以产生理想的风味和质地。然而，这些反应不可避免地会产生内源性有害化合物，如丙烯酰胺（AAm）、晚期糖基化终产物（AGEs）、呋喃化合物（FCs）、α-二羰基化合物（α-DCs）、反式脂肪酸（TFAs）、杂环胺（HAs）等（Dippong等人，2025年）。
长期暴露于这些有害物质会对公共健康构成严重风险。儿童摄入的丙烯酰胺量是成人的两倍（IARC第2A组致癌物）（JECFA，2005年）。AGEs的积累与糖尿病微血管病变和衰老有关（Oliveira等人，2022年）。TFAs会干扰脂质代谢并增加心血管疾病的风险（Chen，2024年）。FCs和HAs具有基因毒性和神经毒性。随着全球热加工食品消费量的增加以及食品安全监管的加强，明确这些危害之间的相互作用并制定综合控制策略对于保护公共健康和促进食品行业的可持续发展至关重要。
含有碳水化合物和脂质的食品占我们日常饮食的很大比例。一些含有碳水化合物和脂质的油炸和烘焙食品，如饼干、薯片、炸薯条、蛋糕、面包、咖啡等，在加工过程中更容易产生大量有害化合物。这些食品主要在高温和高油条件下经历美拉德反应（MR）。美拉德反应是还原糖的羰基与氨基酸、肽或蛋白质的氨基之间的非酶促反应，在食品化学中起着关键作用（El Hosry等人，2025年）。虽然美拉德反应有助于提升许多食品的风味、香气和颜色，但还原糖与氨基酸之间的反应会降低营养价值，并增加潜在不健康产物的摄入量。此外，还有其他相关反应，如焦糖化、脂肪氧化和基于氨基酸的反应，这些反应很大程度上取决于食品的成分。
在本综述中，我们研究了高温油炸或烘焙时含有碳水化合物和脂质的食品可能产生的有害化合物。尽管单个热加工危害的形成和控制已经得到了广泛研究，但实际食品中同时含有碳水化合物和脂质时的复杂相互作用仍知之甚少。如图1所示，这些有害化合物（AAm、AGEs、FCs、α-DCs、HAs、TFAs）来源于多组分食品基质中的相互关联的反应（美拉德反应、脂质氧化、焦糖化），其前体和反应途径有显著重叠。本综述特别强调了在共同加工条件下的综合形成机制、这些有害化合物生成过程中的相互作用及其潜在的协同或拮抗效应，以及能够同时减少多种危害的综合缓解方法，并对分析方法进行了关键评估。其核心目的是提供一个更全面的框架，以理解和管理热加工食品的复杂安全问题，从而填补现有文献中的重要空白。
本综述的创新之处在于三个方面：首先，它采用了一种系统性的多危害视角，揭示了共存有害化合物之间的竞争和相互依赖关系，而不是分别讨论它们；其次，强调了α-DCs作为跨途径相互作用中心的作用，为综合危害控制提供了新的理论基础；最后，总结了能够同时减少多种危害的综合缓解策略和多模态检测技术，为工业应用提供了实用指导。这种综合分析使我们的工作区别于现有的碎片化综述，并推动了食品安全管理的进步。
本综述重点关注在热加工（油炸、烘焙、烘烤）过程中产生的内源性有害化合物。文献检索涵盖了2018年至2025年的原始研究文章、综述论文和权威报告，数据库包括Web of Science Core Collection、Scopus、PubMed等。关键词包括“热加工”、“丙烯酰胺”、“晚期糖基化终产物”、“呋喃化合物”、“α-二羰基化合物”、“杂环胺”、“反式脂肪酸”、“形成机制”、“缓解策略”和“食品安全”。检索到的文献被系统地综合起来，以探讨这六种有害化合物的形成机制、代谢过程、监管框架、缓解策略和分析方法，特别关注跨途径相互作用和综合控制方法。
部分摘录
丙烯酰胺
丙烯酰胺（AAm）是由于其在饮食中的高摄入量（儿童摄入量是成人的两倍）及其IARC第2A组致癌性而被广泛研究的熱加工危害之一，关于其形成、缓解和检测的研究已经形成了成熟的理论体系。它是一种有机化合物，呈白色结晶粉末状，可溶于水、乙醇、乙醚和丙酮，但不溶于苯和己烷（Yashwanth等人，2024年）。AAm通常...
多种有害化合物的相互作用与综合缓解策略
热加工食品中多种有害化合物的同时存在不仅仅是平行形成的结果；它们的生成途径往往相互关联，导致复杂的相互依赖性。理解这些相互作用对于制定有效的综合缓解策略至关重要。
结论
本综述的一个关键创新之处在于系统地整合了含有碳水化合物和脂质的食品在热加工过程中产生的六种主要有害化合物，突破了以往单一危害研究的局限性。通过阐明以α-DCs为中心的相互关联的形成途径，探讨了缓解策略的协同/拮抗效应，并总结了多目标控制和检测技术。这项工作建立了一个全面的理论框架...
CRediT作者贡献声明
容耀文：撰写——综述与编辑、初稿撰写、可视化、方法论、概念化。孔飞：初稿撰写、验证、方法论、研究。方韶莉：综述与编辑、初稿撰写、方法论、研究。余晓萍：初稿撰写、方法论。黄军：综述与编辑、研究。陈全胜：监督。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢
本工作得到了浙江省重点研发计划（2023C02037）、浙江科技大学基础研究基金（2025QN039）以及中国国家留学基金委在新加坡国立大学访问期间的支持。
