烘焙食品丙烯酰胺含量測(cè)定及影響因素的研究

錢(qián)程　回艷云　李業(yè)祿　公云

摘要：為快速測(cè)定圓面包中丙烯酰胺含量，本實(shí)驗(yàn)從烘烤溫度、烘烤時(shí)間、酵母用量、砂糖用量對(duì)丙烯酰胺生成量的影響入手，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)得到丙烯酰胺生成量最少的圓面包配方為：烘焙溫度為170℃，酵母用量1.6/100克，烘焙時(shí)間為20分鐘，砂糖用量16/100克。研究結(jié)果表明，時(shí)間長(zhǎng)、酵母用量少和砂糖用量高都會(huì)促使圓面包中丙烯酰胺含量的升高。

關(guān)鍵詞：丙烯酰胺；烘焙食品

基金項(xiàng)目：2014年沈陽(yáng)師范大學(xué)大學(xué)生科學(xué)研究基金項(xiàng)目

中圖分類(lèi)號(hào)： R154 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/j.cnki.jlny.2015.14.033

丙烯酰胺（Acrylamide，AM）。2002年4月時(shí)報(bào)道出在一些油炸、燒烤類(lèi)的淀粉食品，如土豆片、薯?xiàng)l等中檢出丙烯酰胺。1994年丙烯酰胺被國(guó)際癌癥機(jī)構(gòu)（IARC）列為“人體可能致癌物”。目前常用的分析方法有液相-質(zhì)譜聯(lián)用法等，但檢測(cè)速度慢，所以提倡采用紫外分光光度法。丙烯酰胺是由游離的天門(mén)冬酰胺在高溫加工中通過(guò)羰氨反應(yīng)形成，且丙烯酰胺在120℃開(kāi)始形成，故加熱溫度、加熱時(shí)間，糖用量等會(huì)影響丙烯酰胺的生成。

1 材料與方法

1.1 主要儀器與試劑

1.1.1 儀器UV 9000型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)；DHG-9146A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱；AXTD5A臺(tái)式低速離心機(jī)；烤箱；醒發(fā)箱；電子分析天平。

1.1.2 試劑、材料 高筋面粉；干酵母；一級(jí)純凈水；白砂糖；加碘鹽；大豆油；雞蛋；丙烯酰胺（純度>99）；甲醇（分析純）。

1.2 面包的烘焙

根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要采用直接發(fā)酵法，準(zhǔn)確稱量250克高筋面粉、食鹽5克、水130克、油20克、雞蛋35克。改變酵母量和白砂糖用量進(jìn)行和面→發(fā)酵→成型（125春/個(gè)）→醒發(fā)，在一定溫度下焙烤。

1.3 紫外光譜掃描

配置1.0毫克/毫升濃度的丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)品甲醇溶液，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液紫外光譜掃描，設(shè)置掃描波長(zhǎng)范圍為190～350納米。確定出現(xiàn)丙烯酰胺最大吸收波峰的波長(zhǎng)。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

稱取干燥處理后的丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)品0.100克，用甲醇溶解配制成濃度為0.25微克/毫升、0.50微克/毫升、1.0微克/毫升、2.0微克/毫升、4.0微克/毫升、5.0微克/毫升、6.0微克/毫升、8.0 微克/毫升的一組標(biāo)準(zhǔn)溶液備用，用時(shí)現(xiàn)配，測(cè)定并記錄所得數(shù)據(jù)。

1.5 丙烯酰胺的提取

稱取2克均質(zhì)的樣品兩份，加入10毫升甲醇（分析純），于50毫升離心管在4000轉(zhuǎn)/分鐘下離心15分鐘，吸取上清液，4℃條件下備用分析。

1.6 丙烯酰胺含量的單因素實(shí)驗(yàn)

在其他條件相同的前提下，分別研究烘焙溫度、酵母用量、烘焙時(shí)間、砂糖用量4個(gè)單因素對(duì)圓面包中丙烯酰胺含量的影響。

1.7 正交實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)采用 L9（34）正交表，以焙烤溫度（A）、焙烤時(shí)間 （B）、酵母用量（C）、砂糖用量（D）作為4 個(gè)考察因素，選取3個(gè)水平進(jìn)行試驗(yàn)。

2 結(jié)果分析

2.1 丙烯酰胺的吸收峰

應(yīng)用紫外分光光度計(jì)依次對(duì)丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行紫外光譜掃描，掃描的光譜圖如圖1所示。丙烯酰胺在207納米 處有最大吸收波峰，因此波長(zhǎng)選擇207納米。

2.2 丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)曲線建立

丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)溶液在0.25～8.0微克/升的范圍，質(zhì)量濃度與吸光值成線性關(guān)系，線性回歸方程為y=0.0653x+0.0195，線性相關(guān)系數(shù)為r =0.9912。

2.3 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.3.1 烘焙溫度對(duì)圓面包中丙烯酰胺含量的影響 將和好的面團(tuán)分別在150℃～230℃溫度條件下烘烤，烤至棕黃色且各個(gè)面包的顏色相近，測(cè)定面包中丙烯酰胺含量。

由結(jié)果可知，隨溫度升高丙烯酰胺含量先增加后下降，在15℃～190℃范圍內(nèi)丙烯酰胺含量增加幅度明顯，在150℃下烘烤的圓面包丙烯酰胺含量較低，達(dá)到相同的成品色澤需要較長(zhǎng)的時(shí)間，面包出品率低。在190℃～230℃范圍內(nèi)丙烯酰胺含量減少明顯的原因?yàn)楸０吩诟邷貤l件下不穩(wěn)定，發(fā)生聚合反應(yīng)，且溫度高導(dǎo)致加熱時(shí)間縮短。

在后續(xù)單因素試驗(yàn)中，采用190℃進(jìn)行烘烤，因?yàn)槿魷囟冗^(guò)低會(huì)使面包過(guò)度失水；若溫度過(guò)高，會(huì)造成外焦里生的現(xiàn)象。

2.3.2 烘焙時(shí)間對(duì)圓面包中丙烯酰胺含量的影響 將圓面包生面團(tuán)在190℃下烘烤，烘烤的時(shí)間分布在15～35分鐘，測(cè)定圓面包中丙烯酰胺的含量。

由結(jié)果可知，隨著溫度的升高圓面包中丙烯酰胺含量增加 。面包在烤制10分鐘后開(kāi)始上色，表面色澤隨著烘烤時(shí)間延長(zhǎng)而加深，這是由于美拉德反應(yīng)和焦糖化反應(yīng)加劇，而使丙烯酰胺含量顯著增加。

考慮到面包口感和出品率，后續(xù)實(shí)驗(yàn)采用烘烤時(shí)間為25分鐘。

2.3.3 酵母用量對(duì)圓面包中丙烯酰胺含量的影響 在圓面團(tuán)中添加不同量（1～5克）的酵母進(jìn)行發(fā)酵。并測(cè)定丙烯酰胺含量。

由結(jié)果可知，酵母量在1～5克范圍內(nèi)丙烯酰胺含量下降，其原因?yàn)?，酵母具分解丙烯酰胺產(chǎn)生的重要前提物質(zhì)單糖的能力，單糖的減少使丙烯酰胺含量下降；且酵母量增加使面團(tuán)的pH下降，而丙烯酰胺生成的最佳pH為中性，酸性條件有效抑制丙烯酰胺生成，即使高溫也不會(huì)使丙烯酰胺含量增加。

酵母用量過(guò)高時(shí)，會(huì)使面團(tuán)發(fā)酵過(guò)度，面團(tuán)偏酸影響口感，固后續(xù)實(shí)驗(yàn)采用酵母量為3克。

2.3.4 砂糖用量對(duì)圓面包中丙烯酰胺含量的影響 含不同砂糖量（35～55克）的生面團(tuán)，在同一條件下烘烤，測(cè)定丙烯酰胺的含量。

由結(jié)果可知，隨砂糖量的增加丙烯酰胺含量增加，原因?yàn)樵谖⑺嵝詐H、高于100℃條件下加熱，蔗糖等糖類(lèi)容易水解產(chǎn)生單糖，可以與天冬酰胺反應(yīng)產(chǎn)生丙烯酰胺。

2.4 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)正交因素水平設(shè)計(jì)L9（34）正交試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1的極差結(jié)果可得，R1>R3>R4>R2，則四個(gè)因素對(duì)烘焙面包丙烯酰胺含量影響排序?yàn)椋罕嚎緶囟?焙烤時(shí)間>砂糖用量>酵母用量。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)可得到優(yōu)化的烘烤方案為A1B3C2D1，驗(yàn)證烘烤方案A1B3C2D1，進(jìn)行兩次平行實(shí)驗(yàn)，圓面包中丙烯酰胺平均含量為38.57微克/公斤，低于表2中每一項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果，故A1B3C2D1為最佳烘烤方案，可以得到丙烯酰胺含量最低的圓面包。

2 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)利用紫外分光光度計(jì)對(duì)圓面包中丙烯酰胺含量進(jìn)行快速測(cè)定，利用單因素試驗(yàn)確定溫度、時(shí)間、酵母量、砂糖量對(duì)丙烯酰胺生成量影響的具體范圍，使用正交實(shí)驗(yàn)對(duì)面包中丙烯酰胺產(chǎn)生量進(jìn)行控制，得到最佳配方為：烘焙溫度為170℃，酵母用量1.6克/100克，烘焙時(shí)間為20分鐘，砂糖用量16克/100克。其丙烯酰胺含量可減少為38.57微克/公斤。

參考文獻(xiàn)

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[3] Mottram D S，Wedzicha B L，DodsonAT.Acrylamide is formed in the maillard reaction[J].Nature，2002，419：448-449.

作者簡(jiǎn)介：錢(qián)程，沈陽(yáng)師范大學(xué)，食品科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)在讀本科生。

通訊作者：楊平，沈陽(yáng)師范大學(xué)，講師，研究方向：質(zhì)量安全，功能因子提取。