空气炸锅是迄今为止污染最少的烹饪方法，而煎炸最多！
人们平均有超过80%的时间在室内度过，烹饪排放显著引起了室内空气污染，包括颗粒物和气态污染物。颗粒物（PM）由固体和液体颗粒组成，其对人类健康的毒性效应取决于颗粒的大小、表面积和化学组成。挥发性有机化合物（VOCs）包括脂肪酸、烷烃、烯烃、酮、醛、醇酯、芳香烃和杂环化合物。它们是关键的室内污染物，也是包括气溶胶和臭氧（O3）在内的二次污染物的形成前体。室内污染物的暴露可能导致各种健康效应，包括急性症状和慢性疾病，如心力衰竭、心血管疾病、脑血管疾病、神经退行性疾病、包括肺气肿和支气管炎在内的肺部疾病、呼吸系统和眼睛的刺激、呼吸系统感染和哮喘发作，以及癌症和死亡风险的增加，特别是在易感人群中。近期，伯明翰大学Christian Pfrang团队研究了不同烹饪方法对室内空气质量的影响，重点分析了颗粒物（PM）和挥发性有机化合物（VOCs）这两种关键的室内空气污染物的排放量。研究发现，PM2.5的峰值浓度按以下顺序排列（μg m-3]）：煎（92.9）、炒（26.7）、炸（7.7）、煮（0.7）和空气炸（0.6）。VOCs的峰值浓度按以下顺序排列（ppb）：煎（260）、炸（230）、炒（110）、煮（30）和空气炸（20）。通过详细的主成分分析（PCA）确定了不同煎炸方法中的关键VOCs，包括醛、酮、呋喃、芳香烃、烯烃、吡嗪和烷烃。研究发现，烹饪温度是与PM和VOC排放强度正相关的关键因素，而油的重量与PM水平负相关。研究还确定了PM排放率和PM暴露量。此外，作者还测量了在加热和烹饪过程中形成的环境持久性自由基（EPFRs），其水平大约为109 spins μg-1的PM质量。这些EPFR浓度不受臭氧暴露的影响。该工作以题为“Impact of Cooking Methods on Indoor Air Quality: A Comparative Study of Particulate Matter (PM) and Volatile Organic Compound (VOC) Emissions”的论文发表在最新一期《Indoor Air》（JCR 1区，中科院二区）上。在厨房中，烹饪活动产生的PM和VOCs浓度是通过光学气溶胶光谱仪和质子转移反应飞行时间质谱仪同时测量的。光学气溶胶光谱仪通过测量单个颗粒的光散射来进行连续的PM监测，而质子转移反应飞行时间质谱仪用于测量VOCs。这两台实时在线仪器都放置在烹饪灶台中心1.6米远、高度1.7米的位置，即成人的呼吸区域。选择这个距离是为了避免烹饪器具直接排放的烟雾和油滴立即排放物进入仪器，这可能会堵塞入口或对仪器造成损害。在质子转移反应飞行时间质谱仪后面放置了一个小风扇，以45°的角度朝上，以帮助在检测前循环和混合空气与排放物。厨房的布局和设备的设置如图1所示。图2展示了五种不同烹饪方法排放的PM1、PM2.5、PM10和PM26的平均实时浓度，捕捉了大约20分钟内PM水平的动态变化，具体时间取决于烹饪的持续时间。测量是连续进行的，从每次烹饪活动开始时开始，即从打开灶台时计时。PM浓度在大约加热开始后4分钟开始上升，这个延迟归因于排放物与空气混合并从灶台到达仪器入口所需的时间。每次测量都在PM浓度达到峰值时停止，这通常发生在烹饪过程结束后的14.4±3.6分钟。观察到的趋势和峰值浓度清楚地显示了不同烹饪方法在PM排放方面的差异，从最高到最低的排放顺序为煎炒、炒菜、油炸、煮沸和空气炸。因为基于油的烹饪过程比基于水的烹饪过程排放的PM水平要高得多。图中阴影区域表示的标准差揭示了数据的分布范围，强调了这些烹饪方法内部的分散，尤其是在煎炒和炒菜中，这是由于烹饪温度和使用的油量等因素造成的。图2. 具有标准偏差的平均实时PM浓度（μgm-3）的时间序列。图3展示了用不同重量的油煎炒时PM排放的动态，这一因素导致了图2中的大标准差，而图3(b)展示了典型煎炒样本从烹饪前条件到烹饪后衰减的PM浓度。在煮沸和空气炸的峰值PM浓度之间没有发现统计学上的显著差异，它们的PM水平仅略高于背景水平，分别为PM1的0.3、PM2.5的0.5、PM10的1.3和PM26的2.5微克/立方米。在所有样本中，最大峰值PM浓度是在一次煎炒过程中发现的，PM1、PM2.5、PM10和PM26分别为250.11、447.91、906.66和1123.13微克/立方米，而最低峰值PM浓度是在煮沸和空气炸中发现的，接近背景水平。先前的研究表明，烹饪高脂肪食物产生的PM比低脂肪食物多，油基技术如煎炸和烧烤的排放量高于水基方法如煮沸和蒸煮。图3(b)代表烹饪后实际生活中的PM浓度衰减，在这个过程中，外部因素如实验者为了健康和安全原因打开门离开厨房，导致了初始的急剧下降，随后是一个更缓慢的衰减阶段。图3. 在达到排放峰值之前，用不同油量煎炸的平均PM浓度的时间序列。图4(a)展示了每种烹饪方法导致的TVOCs（总挥发性有机化合物）增加水平的平均值；图4(b)展示了煎炒过程中TVOC和CVOC水平的时间序列平均值。TVOC增加水平的平均峰值按照煎炒、炒菜、油炸、煮沸和空气炸的顺序排列，大多数与PM排放的顺序相同，除了炒菜和油炸。它们的大标准差，尤其是煎炒，归因于应用的不同油量，这导致了与PM结果类似的情况。煎炒过程中TVOCs和CVOCs的增加水平与绝对水平之间的线性回归分别显示在图4(c)和4(d)中，同时还包括了决定系数（R2）的值。R2的值非常高表明烹饪是实验中排放的主导来源，随后对CVOCs与各种因素之间相关性的分析将是具有代表性的。由于将主成分负载的阈值设定在70%，TVOC和CVOC水平之间的差距是不可避免的，因为得分低于70%的VOCs被提取出来了。CVOCs代表了室内排放中贡献最大的VOC种类。平均而言，CVOCs的增加水平分别代表了煎炒、炒菜和油炸的TVOCs增加水平的60%、56%和73%。此外，TVOCs通常在烹饪结束后延迟4.6±1.7分钟达到峰值，而PM峰值需要更长的时间才能达到，平均为14.4±3.6分钟。这可以通过它们的物理性质来解释，因为VOCs在室温下是气态，而气体比颗粒分散得更快。图4. (a) 每种烹饪方法的TVOCs混合比平均增加水平的时间序列；(b) 煎炒过程中TVOCs和CVOCs平均增加水平的时间序列；(c) 煎炒过程中TVOCs和CVOCs增加水平之间的线性回归；(d) 煎炒过程中TVOCs和CVOCs水平之间的线性回归。作者根据关键VOC种类的排名，创建了一个相关矩阵（图5）。这个矩阵能够评估主导VOCs与因素之间的相关系数，包括不同阶段和持续时间的油重和温度，以及与PM排放的相关性。从三种煎炸方法的CVOCs开始，煎炒与烹饪持续时间表现出强烈的正相关，尤其是在加入鸡肉的期间，以及烹饪过程中的平均和最高温度。炒菜与油重显示出强烈的正相关，关键VOCs还与加入鸡肉时的温度表现出强烈的正相关。油炸显示出与油重以及烹饪过程中的平均和最低温度的强烈正相关，同时与鸡肉烹饪持续时间呈现出显著的负相关。图5. VOCs和PM排放因子之间的相关系数（r）和显著性（p）。该工作研究了影响室内排放PM和VOCs水平的关键因素，特别是烹饪方法、油量和初始温度，同时严格控制了包括食材重量和空气交换率等因素。研究发现，基于油烹饪的方法在室内环境中产生的PM和VOCs比基于水的方法多，这是由于美拉德反应。空气炸锅产生的PM排放最少。在大多数情况下，较高的温度会导致两种污染物的浓度升高，而较大的油量会导致PM浓度降低但VOC混合比升高。从三种煎炸方法中排放的关键VOC种类已被识别，并可以分为醛、酮、呋喃、芳香烃、烯烃、吡嗪和烷烃。研究还确定了PM排放率和PM暴露量，并对比不同烹饪方法可能对健康造成的影响。通过收集烹饪过程中的排放物来评估EPFR浓度，发现EPFR浓度与加热和烹饪活动有关。文章链接:
https://doi.org/10.1155/2024/6355613声明：仅代表作者个人观点，作者水平有限，如有不科学之处，请在下方留言指正！
