科技讓烘焙食品更加健康安全

潘玉博士

烘焙食品和健康零食已經(jīng)成為中國食品工業(yè)的新增長點之一。最新的歐睿市場報告指出，2018年中國烘焙食品總銷售額達2110億元人民幣，未來5年還會繼續(xù)保持12%的年復(fù)合增長率；到2023年底，中國的烘焙食品銷售額預(yù)計超過3760億元人民幣，占全部加工食品的比例也從2017年的11%增長到2023年的15%。此外，主要的休閑零食（如薯片、膨化零食等）保持著5%以上的年增長率，早餐谷物麥片類食品（如即食麥片、兒童麥片、家庭麥片）也會以10%左右的年增長率發(fā)展，以滿足中國消費者對于健康、方便、美味食品的訴求。在此，筆者希望向讀者簡要介紹一下全球在利用科技創(chuàng)新確保谷物熱加工產(chǎn)品安全健康方面的新動向和相應(yīng)的解決方案。

近兩年，歐美國家特別是歐盟對谷物基的熱加工食品中丙烯酰胺健康風(fēng)險控制方面采取了更加主動積極的措施，在法規(guī)方面也有了長足進展。2017年11月，歐盟發(fā)布《關(guān)于降低食物中丙烯酰胺含量的法案》（Commission Regulation（EU）2017/2158），并于2018年4月11日起正式生效。2018年9月，歐盟在“新食品和食物鏈的毒理學(xué)安全性議題”會議上提出應(yīng)設(shè)立丙烯酰胺最大值，以保護公眾健康。會議認(rèn)為，嬰兒和較小兒童谷物基的加工食品和嬰兒食品為高風(fēng)險食品，應(yīng)作為首要考慮目標(biāo)，這將成為現(xiàn)有法規(guī)EU2158/2017的有效補充。2018年3月，美國一高等法院裁定，在加州銷售的咖啡產(chǎn)品必須貼上致癌的警告標(biāo)簽。2017年10月，中國食藥總局公布了世界衛(wèi)生組織的致癌物清單，其中就包括丙烯酰胺。

什么是丙烯酰胺？為什么食品中會有丙烯酰胺？

丙烯酰胺是一種低分子量、高水溶性化合物，最早于1949年開始合成并廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)聚丙烯酰胺的工業(yè)中。1986年，人們發(fā)現(xiàn)丙烯酰胺對動物有慢性毒性和致癌性，此后，更多的動物研究證明了丙烯酰胺具有致突變、遺傳毒性、致癌、神經(jīng)毒性、生殖和發(fā)育毒性等。2002年，某瑞典研究團隊的偶然發(fā)現(xiàn)使丙烯酰胺暴露在食品安全的聚光燈下。起初，這一團隊在尋找隧道工人因工作接觸引起的丙烯酰胺污染時，在本應(yīng)為丙烯酰胺陰性的職員血液中也檢測到了丙烯酰胺，最終證明丙烯酰胺污染源于他們的飲食。

原來，某些食物中的天冬酰胺與還原糖（如葡萄糖和果糖）在加工溫度高于120°C且低水分含量的條件下會產(chǎn)生美拉德反應(yīng)，進而形成丙烯酰胺。此外，丙烯酰胺的代謝產(chǎn)物——環(huán)氧丙酰胺（Glycidamide）具有更強的致突變性和毒理學(xué)危害。因此，丙烯酰胺被公認(rèn)為“食源性有毒物質(zhì)”，國際癌癥研究機構(gòu)（IARC）在1994年將其列入2A類，即作為人類可能的致癌物質(zhì)。2018年，中國食藥總局也公布了這一結(jié)論。

通過多年監(jiān)測，歐盟將以下食品列為具有高丙烯酰胺風(fēng)險：

①以馬鈴薯為原料的產(chǎn)品：馬鈴薯片、炸薯條和其他（烘焙、油炸）馬鈴薯產(chǎn)品；

②以谷物/糧食為基料的產(chǎn)品：面包、脆面包、早餐麥片、餅干/烘焙食品（如薄脆餅干、半甜食產(chǎn)品、糕點、短餅干、薄餅、蛋糕和姜餅）；

③咖啡、烤谷物和代飲品：烤和研磨咖啡、速溶（可溶）咖啡、咖啡替代品；

④嬰兒食品：嬰兒餅干、嬰兒谷物、谷類食品以外的嬰兒食品。

怎樣評價丙烯酰胺的食品暴露情況？

歐洲食品科學(xué)委員會（SCF）分別于1991年和2002年對丙烯酰胺進行了2次安全評估，都確定其為“遺傳毒性致癌物”。對于具有遺傳毒性的致癌物質(zhì)，有關(guān)機構(gòu)通常采取保守判斷而不設(shè)立閾值或最小劑量，因此，食品中丙烯酰胺含量應(yīng)該遵循ALARA原則（“As Low As Reasonably Achievable合理可實現(xiàn)的降低”原則），盡可能的降低食品中的丙烯酰胺含量?；谠撛瓌t，很多國家和地區(qū)在對丙烯酰胺的監(jiān)測和控制方面做了大量工作。例如，德國早在2002年就開始跟蹤和公布食品中丙烯酰胺的“信號值”（Signal Value），采取“動態(tài)最小化信號值”概念，并在此后幾年中非常成功地降低了食品中的丙烯酰胺含量。歐盟食品安全委員會（EFSA）也一直致力于監(jiān)測和控制各類食品中的丙烯酰胺含量，并自2011年開始公布食品中的丙烯酰胺“指示值”（Indicative Value）。2017年，歐盟通過了進一步降低食品中丙烯酰胺含量的法規(guī)，建立了丙烯酰胺“基準(zhǔn)值”（Benchmark Levels）的概念，這些基準(zhǔn)值普遍低于先前的指示值。鑒于丙烯酰胺應(yīng)采取ALARA原則，歐盟EFSA強調(diào)，委員會應(yīng)該定期審查以反映減低丙烯酰胺的實際水平（Commission Regulation （EU）2017/2158）。表1為歐盟規(guī)定的一些食品中丙烯酰胺的基準(zhǔn)值，其于2018年4月生效。

消費者怎樣看待食品中的丙烯酰胺？

前不久，帝斯曼食品配料科技事業(yè)部對英國、法國、德國和美國的消費者以“關(guān)于丙烯酰胺”為主題進行了市場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)消費者的認(rèn)知度平均水平為22%——5個人里面有1個人聽說過丙烯酰胺。而德國一直是丙烯酰胺國家監(jiān)控和措施規(guī)避的領(lǐng)跑者，其消費者的認(rèn)知度高達54%。當(dāng)消費者了解到丙烯酰胺存在的健康風(fēng)險后，他們當(dāng)中約70%的人對其潛在的健康影響表示擔(dān)憂，約64%的人決定調(diào)整烹飪習(xí)慣，約58%的人表示他們更加擔(dān)心孩子們的食品安全。

誰應(yīng)該更加注意丙烯酰胺的飲食暴露？

從大量的科學(xué)數(shù)據(jù)來看，兩大類人群（嬰幼兒和兒童人群、孕產(chǎn)婦人群）需要更加注意丙烯酰胺的食物暴露，這也為食品加工企業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)與機遇。

歐盟委員會（EFSA）于2007～2009年對24個歐盟國家調(diào)查了超過1萬個食品樣品并得出結(jié)論：較小兒童的丙烯酰胺暴露量是成年人的200%～300%。通過食物攝入的丙烯酰胺會對兒童產(chǎn)生更大危害，由于兒童體重較低，同樣的攝入量會產(chǎn)生更大的影響。此外，嬰幼兒的食物來源主要是嬰幼兒食品，因此保證嬰幼兒食品低丙烯酰胺含量至關(guān)重要。從生理角度分析，兒童肝臟中的血流量較高，丙烯酰胺的代謝產(chǎn)物環(huán)氧丙酰胺的形成速度比成年人快。同時，由于兒童肝臟中谷胱甘肽（GSH）水平較低，通過與GSH結(jié)合的解毒途徑功能較差。因此，幼兒及兒童屬于最敏感人群。

另一個需要關(guān)注的人群就是孕產(chǎn)婦和哺乳期的媽媽們。在挪威一項名為Moba Cohort的研究中，對超過5萬名孕婦與她們的新生兒進行了孕期丙烯酰胺攝入量與胎兒生長關(guān)系的研究，發(fā)現(xiàn)高丙烯酰胺暴露與低暴露孕婦相比，其SGA數(shù)量增了11%，新生兒體重減少25.7g。（注：SGA是small for gestational age的縮寫，體重小于10%的新生兒被定義為SGA）。Pedersen和他的研究團隊在2006～2010年對4個歐洲國家的1000多名孕婦進行研究，證實了高丙烯酰胺暴露的孕婦的新生兒體重比低暴露人群平均減少132g，頭圍減少0.33cm。由此可以推斷，哺乳期的媽媽也應(yīng)注意丙烯酰胺的膳食攝入，盡可能避免丙烯酰胺給嬰兒帶來的健康風(fēng)險。

怎樣應(yīng)對食物中的丙烯酰胺？

面對丙烯酰胺的健康風(fēng)險，人類并不是束手無策。2009年，聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織/世界衛(wèi)生組織頒布了《食品中丙烯酰胺減少實踐法典》（CAC/RCP 67-2009）；2014年，歐盟FoodDrinkEurope發(fā)布了最新版《丙烯酰胺工具箱》，提供了可行的防止和減少特定食品中丙烯酰胺形成的干預(yù)方法；2016年，美國FDA更新了《食品工業(yè)丙烯酰胺指南》，旨在幫助種植者、制造企業(yè)和餐飲服務(wù)企業(yè)減少某些食品中的丙烯酰胺含量。

影響丙烯酰胺產(chǎn)生的因素包括丙烯酰胺前體物質(zhì)的含量（游離的氨基酸天冬酰胺和還原糖）和加工條件，特別是溫度和水分活性。通過一系列手段，如馬鈴薯儲藏條件的優(yōu)化、加工條件優(yōu)化、原料的選擇、添加酶制劑和甘氨酸等，都可以有效減少食品產(chǎn)品中丙烯酰胺的含量。生產(chǎn)廠家需要根據(jù)自身產(chǎn)品特點，以“保持食品原有風(fēng)味特點不變的情況下，盡可能的降低食品中的丙烯酰胺含量”為目的，從三個維度考慮最佳解決方案：①降低原料中丙烯酰胺前體物質(zhì)的含量；②改善加工條件；③采取后處理技術(shù)，控制丙烯酰胺的形成。同時，歐盟新法案也對烹飪方法提出建議：薯條不能炸得過焦，白面包不能烤成深色等。

是否有更有效、更節(jié)省成本的方法來降低食品中丙烯酰胺的含量？

作為一家以目標(biāo)為導(dǎo)向，活躍于營養(yǎng)、健康和綠色生活的全球科學(xué)公司，帝斯曼不斷推動經(jīng)濟繁榮、環(huán)境改善和社會進步，為所有利益相關(guān)方創(chuàng)造可持續(xù)的價值。本著“利用生物科技創(chuàng)新來保證美味食品更安全、更健康”的使命，帝斯曼研發(fā)出一系列的PreventASe？天冬酰胺酶（Asparaginase）及解決方案。PreventASe？將丙烯酰胺形成的前體物天冬酰胺轉(zhuǎn)化為另一種天然氨基酸——天冬氨酸，用以阻斷丙烯酰胺的形成。該產(chǎn)品適用于丙烯酰胺含量過高的食品，如零食、餅干、脆餅以及烘焙食品（如圖1）。PreventASe？不僅可降低這些食品中近90%的丙烯酰胺含量，且使用方便，無需對生產(chǎn)工藝和配方進行改變，也不會對產(chǎn)品的口感和外觀產(chǎn)生任何不良影響，是名副其實的“使美味更健康”的食品配料。因此，歐盟EFSA和美國FDA都認(rèn)為，天冬酰胺酶在商業(yè)規(guī)模下可以明顯降低馬鈴薯和谷物加工制品中丙烯酰胺的含量，且不會影響其產(chǎn)品特點。

帝斯曼新產(chǎn)品PreventASe？ XR成功地將應(yīng)用的最適pH范圍從中性擴展到堿性的食品體系，在降低丙烯酰胺方面，為食品企業(yè)提供了更高效的酶制劑。2018年，該產(chǎn)品榮獲“榮格技術(shù)創(chuàng)新獎”（如圖2）。此外，天冬酰胺酶已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在烘焙和膨化零食產(chǎn)品的加工生產(chǎn)之中，幫助食品制造企業(yè)生產(chǎn)出更加安全健康的食品（成功案例見圖3）。

截止到2017年底，英敏特新產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫顯示，在以小麥粉、馬鈴薯粉和玉米粉為原料的烘培型零食產(chǎn)品中添加天冬酰胺酶的做法有快速增長的趨勢。但是，由于天冬酰胺酶屬于加工助劑，絕大多數(shù)的廠家不會在產(chǎn)品包裝上做出標(biāo)識，因此，真實數(shù)據(jù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于英敏特數(shù)據(jù)庫中的數(shù)字。顯然，利用天冬酰胺酶降低特定食品中丙烯酰胺含量已經(jīng)成為歐洲和北美市場的新趨勢。近兩年，北美市場上出現(xiàn)的部分烘焙零食的配料表中明確標(biāo)識了天冬酰胺酶（如圖4）。

從2002年首次在人類的飲食中發(fā)現(xiàn)丙烯酰胺，經(jīng)過了超過15年的不斷認(rèn)知、監(jiān)測、監(jiān)管控制，以及更重要的規(guī)避措施的研究，人類對于丙烯酰胺這一可能致癌物質(zhì)的控制有了長足的改善。科技創(chuàng)新又一次證明了其可以讓美食更加健康和安全，帝斯曼也希望中國的消費者能分享到科技創(chuàng)新給人類帶來的這一福祉。