鑒于大多數食品的所需特性僅在烹飪，烘烤，烘烤或其他加工步驟之后才能獲得，因此我們的大部分食品在食用前都以這種方式進行加工。在這些過程中會發生復雜的化學反應。其中一些會導致形成所需的色素或香氣成分，而另一些會產生有害物質，例如丙烯酰胺。

由于食品加工的高度復雜性，對食品中此類化學反應的闡明通常需要數年的研究，否則根本就沒有解決。 Fraunhofer IME的一個特殊的實驗室廚房-放射性廚房現在可以使用放射性同位素標記的物質執行復雜而現實的食品加工程序。主要關注領域包括：

餐廳和家庭烹飪

水果加工/飲料技術

谷類作物加工/制粉/烘焙技術

肉類加工技術。

放射性核素(在這種情況下為核素碳14(14C))可用于標記感興趣的化合物，以便可以通過適當的分析確定和定量其命運。它是一個高度特定的參數，可以很容易地通過復雜的處理步驟進行追蹤，并且可以用于區分感興趣的分子與無數其他分子。然后可以理解標記物質的命運，無論是降解，與其他成分的反應還是整個反應。

有關反應級聯的詳細知識可以評估對消費者的風險以及開發優化的產品和工藝。與當前方法相比，使用標記物質及其降解產物的放射性高特異性追蹤可以大大加快此類研究的速度。盡管必須在特殊的設備中進行14C標記物質的工作，但是14C是一種安全且易于操作的示蹤工具。

以農藥為例

在一項初步研究中，我們選擇了農藥作為一組對食品安全高度關注的物質，并在不同的食品加工步驟中密切關注其命運。

如今，幾乎所有常規種植的農產品都經過植物保護產品的處理。這些農用化學品是現代農業的組成部分。即使正確使用，也無法避免農產品原料中植物保護產品的殘留。為了評估活性物質及其降解產物對人類，動物和環境的潛在風險，已標記物質經過了廣泛的注冊和批準程序。這包括復雜的研究，以闡明這類物質在植物，動物和環境中的命運和作用。

由于許多食品是在食用前加工的，因此食品加工過程中植物保護產品的命運對于食品安全性非常重要。為了調查這種命運，當前的注冊程序僅要求在水中將活性物質加熱到最高120°C的溫度。迄今為止，尚未考慮到較高的溫度，例如在烘烤或煎炸過程中或與食品成分發生化學反應時獲得的較高溫度。

在我們的試驗研究中，我們研究了這些模擬研究如何反映現實的處理步驟。因此，我們選擇了三種活性物質，并在選定的過程中遵循了它們的命運。

模擬與現實之間的巨大差距

在我們的初步測試中，當在菜籽油中加熱殺菌劑原花青素時，會發生活性物質的大量降解。放射性標記可以深入了解降解過程的復雜性。1首次證明了活性成分與食品成分(例如脂肪酸和甘油)之間的加工誘導化學反應。總共觀察到11種降解產物的形成(見圖1)，這在許多情況下也是第一次。

在番茄制品的高溫加熱過程中，殺蟲劑溴氰菊酯的模擬試驗結果也顯示出很大的差異。在標準的模擬試驗中，描述了活性物質的廣泛降解。然而實際上，盡管溫度高達250°C，但溴氰菊酯在加熱番茄醬過程中仍然穩定。

在第三次試驗中，土豆用發芽抑制劑氯丙胺處理，并保存了六個月。在不同的儲存點，取出各個塊莖并煮沸(100℃)，油炸(170℃)并烘烤(200℃)。與歐洲食品安全局(EFSA)的觀點相反，在任何馬鈴薯加工過程中均未觀察到毒理學上至關重要的化合物3-氯苯胺的形成。在不同的處理步驟中，食用產品中氯丙胺的殘留量減少了73%至83%。這是由于殘留物分別轉移到沸水或煎炸油中以及殘留物的揮發引起的。2

結果表明，食品加工過程中復雜的食品化學反應不能簡化為水中物質的簡單加熱實驗。在加熱的油中用原花青素進行的試驗表明，反應可能更加復雜。

同時，用溴氰菊酯和氯丙胺進行的試驗表明，溫度升高和基質的存在并不一定構成最壞的情況。

計劃進行進一步的測試，以調查如何將用于植物保護產品授權的食品加工的復雜性簡化為一組有限的模型測試。確定最壞情況可以進一步提高食品安全性和消費者保護。

追蹤放射性是捷徑

結果表明，與常規技術相比，使用放射分析方法具有巨大優勢。放射性的追蹤使我們能夠全面了解活性物質的殘留及其降解產物。而且，該技術有助于并加速對潛在相關的新降解產物的鑒定。放射分析方法將進一步用于更好地了解食品加工過程中的化學反應。

這些知識可用于優化工業食品加工步驟并生產更好，更安全的食品。例如，在與澳大利亞莫納什大學合作的當前項目中，我們旨在闡明食品加工和消化過程中營養物質的命運。在該項目中，研究了加工引起的降解產物對人體健康的潛在影響。

在豬中進行了模擬人體體內新陳代謝的研究，豬是人類消化過程中最接近的動物模型。目前正在對14C代謝物和降解產物進行化學分析，以闡明選定營養素的命運。結果代表了重要的知識，可以更好地理解食品加工過程中以及隨后食用后物質的命運。