《Food Research International》：Mechanism of airflow temperature and heating time in air fryer on the uniformity of heterocyclic amines and 4-methylimidazole distribution in chicken legs
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水分状态的差异导致皮肤和肌肉中的杂环胺（HCAs）和4-甲基咪唑（4-MI）分布不均。
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水分状态的差异导致皮肤和肌肉中的杂环胺（HCAs）和4-甲基咪唑（4-MI）分布不均。
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鸡大腿肉中的4-MI浓度高于皮肤中的浓度。
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在200℃时，鸡皮中的HCAs浓度高于肌肉中的浓度。
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在180℃时，超过50%的HCAs和4-MI在空气炸锅中煎炸的前15分钟内就聚集起来了。
引言
空气炸锅利用空气作为热传递介质来烹饪食物。它不仅能在更方便的条件下模拟传统油炸的风味和口感，还能减少油脂的使用和摄入量（Kwon等人，2023年；Li等人，2026年）。然而，热空气对流场的温度和加热时间会直接影响食物内部的热量分布均匀性，从而改变整体的热量和质量传递情况。这可能导致有害物质的局部积聚（Li等人，2025年）。
鸡腿含有蛋白质、还原糖和肌酸等成分，这些成分在鸡腿的皮肤和肌肉中的含量不同。在热处理过程中，它们可能会发生美拉德反应、脱水、环化等反应，产生多种有害物质（Ding等人，2025年）。近年来，杂环胺（HCAs）和4-甲基咪唑（4-MI）已成为研究热点（Zahir、Ge和Khan，2024年）。HCAs是一类结构多样的化合物，其特征是含有氮原子的杂环结构（Li等人，2026年）。HCAs主要由美拉德反应产生，该反应涉及游离氨基酸、还原糖、肌酸和肌酐等前体在高温条件下的作用，随后会发生复杂的自由基反应和环化过程（Chaoyi等人，2022年）。4-MI主要是由葡萄糖和氨的美拉德反应产生的。甲基乙二醛是形成4-MI的重要前体（Sungmin、Mingi、Hyunbeen、Jooyeon和Kwang-Geun，2021年）。这两种有害物质都具有致癌性和致突变性（Liu等人，2026年）。实际上，HCAs和4-MI的形成途径有很多相似之处（Chaoyi等人，2022年；Costa等人，2026年；Rong等人，2026年）。目前，尽管已有研究报道在肉类产品中同时检测到多种有害物质（Chaoyi等人，2022年），但尚未有关于同时检测鸡腿中HCAs和4-MI的研究。
在空气炸锅中，鸡皮直接暴露在高温气流中，起到保护鸡的作用。这使得鸡腿皮肤和肌肉内的水分环境、温度梯度和热量传递对相同的气流参数反应程度不同（Li、Zhang、Huang等人，2025年）。目前大多数研究都集中在食品中形成的HCAs和4-MI的总含量以及添加剂的抑制效果上（Deng等人，2026年；Qifan等人，2023年）。Solyakov等人（Solyakov & Skog，2002年）发现，在不同的烹饪方法（炖煮、油炸、烘烤）后，皮肤中的HCAs含量高于肌肉中的含量。这表明日常烹饪方法也可能导致鸡腿中有害物质的局部过度积聚。然而，这些研究仅比较了不同烹饪方法的效果差异，并未系统探讨温度和加工过程对HCAs和4-MI的形成和分布均匀性的影响机制。因此，有必要进一步研究空气炸锅对鸡腿中HCAs和4-MI积累和分布的影响机制。
本研究的主要目的是探讨在不同加热温度和工艺条件下，鸡腿皮肤和肌肉中各种HCAs和4-MI的形成机制及其分布均匀性。研究假设，由不同加热条件引起的皮肤和肌肉之间的温度和水分状态差异是导致有害化合物分布不均的核心因素。通过结合使用低场核磁共振、电子顺磁共振和三重四极杆液相色谱质谱技术，确定了不同条件下的鸡腿皮肤和肌肉的温度、水分状态、自由基信号强度、关键羰基产物含量、9种HCAs、4-MI的生成量以及许多前体（肌酸、肌酐、氨基酸、还原糖）的消耗情况。进一步揭示了加热温度和空气炸锅工艺对鸡腿不同部位的影响，以及HCAs和4-MI的形成和分布机制。研究结果可为热处理过程中HCAs和4-MI的形成机制提供理论依据，并有助于减少食品中有害物质的过度积累。
章节片段
化学试剂
鸡腿从陕西圣农集团（中国南平）購买。无水乙醇、正己烷、氢氧化钠、盐酸、氯化钠、乙酸乙酯、甲醇等试剂从上海国尧集团化学品有限公司（中国上海）购买。乙二醛（GO，纯度40%）、丙酮醛（MGO，纯度40%）、2,3-丁二酮（2,3-BD，纯度98%）、3-脱氧葡萄糖酮（3-DG，纯度99%）和苯乙醛（PA，纯度95%）从Sigma-Aldrich购买。
皮肤和肌肉中HCAs和4-MI的形成与分布
由于气流速度可能影响鸡腿中的热量和质量传递，所有结论均基于空气炸锅旋转速度保持恒定的前提。根据表1和表2，在相同的加热条件下，皮肤中检测到的HCAs种类数量略多于肌肉。在加热过程中，不同温度下的肌肉中未检测到MeIQx和PhIP这两种HCAs。而在160–200℃时，这两种HCAs在皮肤中被检测到。
结论
总之，空气炸锅中的气流温度和加热过程通过改变载体的水分状态和温度环境，显著促进了鸡皮和肌肉中HCAs和4-MI的形成。当气流温度达到200℃时，皮肤中的HCAs浓度急剧上升，超过了肌肉中的浓度。在实验设定的温度和时间条件下，鸡大腿肉中的4-MI浓度始终显著高于肌肉。
CRediT作者贡献声明
黄晓天：写作 - 审稿和编辑、撰写初稿、软件使用、方法论设计、实验调查、数据分析、概念化。 李静：资源获取、项目管理、资金筹集、概念化。 包涛：资源获取、项目管理。 赵念思：软件使用。 Khizar Hayat：写作 - 审稿和编辑。 夏淑琴：写作 - 审稿和编辑、监督、资源获取、项目管理、资金筹集、概念化。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本论文的研究结果。
黄晓天 | 李静 | 包涛 | 赵念思 | Khizar Hayat | 夏淑琴
