不同添加物對馕餅中丙烯酰胺生成量的影響

任祥瑞，毛紅艷 ，趙曉燕，于明，張曉偉，劉紅開

1. 濟(jì)南大學(xué)，食品科學(xué)與營養(yǎng)系（濟(jì)南 250022）；2. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院，糧食作物研究所（烏魯木齊 830091）；3. 新疆農(nóng)科院糧作所科技開發(fā)服務(wù)公司（烏魯木齊 830091）

特色面制品“馕”，有著悠久的歷史，最早盛行于土耳其、中亞、西亞等各國，隨后傳入我國新疆地區(qū)[1]。馕餅是通過面粉添加食鹽和酵母，將面團(tuán)發(fā)酵后制作成餅狀的面坯，然后通過馕坑烘制熟化。馕坑采用燃煤或燃燒木柴來加熱，其中心溫度可以達(dá)到300 ℃左右。而淀粉是小麥粉的主要成分，在高于120 ℃就會生成丙烯酰胺[2]。

丙烯酰胺屬于低分子量的一種有毒化合物，極易溶于水，嚴(yán)重地威脅到人類的健康，極大可能會引起癌癥、基因的突變及神經(jīng)性中毒，一般是在淀粉類含量高的食物在高溫加工過程造成的一種化合物[3]。瑞典的相關(guān)研究人員發(fā)現(xiàn)淀粉類食物經(jīng)過高溫油炸或焙烤中產(chǎn)生的丙烯酰胺主要是由還原糖和天冬酰胺發(fā)生反應(yīng)引起的[4-5]。目前，對于丙烯酰胺最低的致癌濃度還沒有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，而國際癌癥研究機(jī)構(gòu)在1994年將丙烯酰胺歸為“可能對人類具有致癌性”中的第2A組[6]。此外，人們通過攝入食物中丙烯酰胺而導(dǎo)致致癌性一直受到爭議[7]?，F(xiàn)在，隨著食品科學(xué)、生物學(xué)、分子生物學(xué)等學(xué)科的快速發(fā)展，社會經(jīng)濟(jì)水平越來越高，在日常生活中，人們越來越關(guān)注及重視食品安全[8]。

許多文獻(xiàn)根據(jù)丙烯酰胺在食品高溫加工過程中生成的機(jī)理，采用多種措施來抑制丙烯酰胺的生成，其主要措施有選擇合理的食材、對食材進(jìn)行前處理、添加合適的配料及控制食物加工過程的溫度[9-11]。例如面包加工時，可以添加適量的大豆粉、燕麥粉等，不僅可以提高了制品的營養(yǎng)，還降低了制作過程中丙烯酰胺的生成量[12]。

芝麻、大豆、核桃等食材中含有豐富蛋白質(zhì)、多酚類化合物等，特別是黃酮類化合物具有較高的抗氧化活性，可以有效地抑制產(chǎn)生丙烯酰胺的美拉德反應(yīng)[12]。而熟芝麻粉、大豆蛋白粉、脫脂核桃粉、大豆全粉及奶粉對馕餅中丙烯酰胺生成量影響研究較少，文章利用這些添加物作為輔料加入馕中，通過高效液相色譜檢測分析馕餅中的丙烯酰胺，對不同添加物對丙烯酰胺生成量以及市售馕餅中丙烯酰胺的含量進(jìn)行研究。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用原料馕餅、熟芝麻粉、大豆分離蛋白粉、大豆全粉和脫脂核桃粉均是實(shí)驗室自制；脫脂高鈣奶粉（內(nèi)蒙古伊利實(shí)業(yè)集團(tuán)股份有限公司）；市售馕餅。丙烯酰胺、甲醇（色譜純，上海麥克林生化科技有限公司）；丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)品（純度＞99%，美國Sigma公司）；其他所用化學(xué)試劑（分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）。

1.2 儀器與設(shè)備

LC-20AT高效液相色譜儀（日本島津公司）；YR-3M粉碎機(jī)（臺灣弘荃機(jī)械有限公司）；FA/JA電子分析天平（上海佑科儀器儀表有限公司）；LXJIIB離心機(jī)（上海安亭科學(xué)儀器廠）；RE-52A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器（上海亞榮生化儀器廠）。

1.3 試驗方法

1.3.1 添加不同輔料馕的制備

馕的制作流程：取200 g面粉，按適當(dāng)?shù)谋壤謩e添加熟芝麻粉、大豆分離蛋白粉、脫脂核桃粉、大豆全粉及奶粉，分別混合均勻，加入100～120 g的水、2 g鹽、4 g酵母、20 g色拉油，攪拌揉制成團(tuán)。在室溫醒發(fā)后，反復(fù)多次搓揉面團(tuán)，再次將面團(tuán)醒發(fā)10 min，將其制成圓形馕坯，烘烤至成品。

1.3.2 色譜條件

Agilent C18（4.6 mm×250 mm，5 μm）為色譜??；檢測器：紫外檢測器；流動相為V甲醇∶V超純水=1∶59；流速：1 mL/min；柱溫：25 ℃；進(jìn)樣量：10 μL。

1.3.3 丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)曲線

丙烯酰胺含量采高效液相色譜法，在10.0 mL容量瓶中配制10 mg/mL丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)儲備液，再用甲醇稀釋配制成1.00，2.00，3.00，4.00，5.00，6.00，7.00和8.00 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)液，進(jìn)樣檢測，制作出峰面積對質(zhì)量濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線。通過標(biāo)準(zhǔn)曲線得出樣品中丙烯酰胺的質(zhì)量濃度，按照公式（1）計算丙烯酰胺生成量（μg/mL）[16-17]。

1.3.4 樣品制備

取馕塊，在粉碎機(jī)中粉碎，將200.00 g馕粉和240 mL 80%乙醇溶液混合混勻，靜置30 min后，再次混勻，離心（室溫下4 500 r/min 10 min），取上清液于55 ℃下，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮并定容至15 mL，再次離心（室溫4 500 r/min 10 min）；上清液通過液漏斗除去油脂（5 mL正己烷洗滌3次），再置于離心管，加入5 mL CarrezⅠ試劑[15% K4Fe(CN)6溶液]和CarrezⅡ試劑（30% ZnSO4溶液），混勻后離心（室溫下7 000 r/min，15 min）。在上清液中加入適量活性炭，靜置除去色素。用甲醇和超純水將C18固相萃取小柱凈化，再將處理好的上清液，過0.45 μm的濾膜，HPLC檢測丙烯酰胺含量[13-15]。

1.3.5 含添加物馕餅中丙烯酰胺含量檢測

在面粉中，添加的芝熟麻粉、大豆分離蛋白粉和奶粉的含量均為0，1%，2%，3%，4%和5%；添加的大豆全粉和脫脂核桃粉的含量均為0，2%，4%，6%，8%和10%，按照1.3.1小節(jié)中的方法制備成馕餅，冷卻后，按照1.3.4小節(jié)的方法處理樣品，檢測丙烯酰胺的含量。

1.3.6 市售馕餅中丙烯酰胺含量檢測

在市場上，購買5家采用傳統(tǒng)工藝馕坑制成的馕餅，對其檢測丙烯酰胺含量，并將其與實(shí)驗室自制馕餅對照分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 丙烯酰胺的標(biāo)準(zhǔn)曲線

配制質(zhì)量濃度分別為1.00，2.00，3.00，4.00，5.00，6.00，7.00和8.00 μg/mL的丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)溶液，橫坐標(biāo)為丙烯酰胺的質(zhì)量濃度，縱坐標(biāo)為峰面積，得出丙烯酰胺的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程y=1.657 3x+1.825 4，R2= 0.999 7。由圖1可知，在1.00～8.00 μg/mL的范圍內(nèi)具有較好的線性相關(guān)系。

圖1 丙烯酰胺的標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

將標(biāo)準(zhǔn)曲線方程經(jīng)過換算，得出公式（2），用來計算樣品丙烯酰胺的含量（μg/kg）。

2.2 添加物對馕餅中丙烯酰胺含量的影響

圖2展示了不同添加物及含量對馕餅中丙烯酰胺含量的影響。由圖2可知，無添加物的馕餅中的丙烯酰胺含量范圍為323.56～331.40 μg/kg，添加物為大豆分離蛋白粉、奶粉和芝麻粉（添加量為1%～5%）的馕餅中丙烯酰胺含量范圍分別是302.36～0，280.05～ 83.76和241.62～341.98 μg/kg，而大豆全粉和核桃粉在濃度在1%對丙烯酰胺的含量沒有影響，因此這兩種添加物的濃度為2%～10%，其丙烯酰胺的含量范圍分別為163.13～81.57和202.53～399.62 μg/kg。通過對比可知，無添加物的馕餅中丙烯酰胺量較高，其次是添加物為芝麻粉和核桃粉的，而添加物為大豆分離蛋白粉、奶粉和大豆全粉時，丙烯酰胺含量較低。

由圖2（A）觀察可知，在馕餅添加1%芝麻粉時，丙烯酰胺的含量降低，當(dāng)添加量高于1%時，丙烯酰胺量出現(xiàn)升高的趨勢，說明添加過量熟芝麻粉可以促進(jìn)了丙烯酰胺的生成。原因可能是熟芝麻中的油進(jìn)入到面粉里，導(dǎo)致馕餅中油含量提高，據(jù)相關(guān)的研究報道，食物中含油量越高，在高溫加工時，越有利于丙烯酰胺生成[18]。此外，添加熟芝麻粉的馕在高溫烤制時，糊化較易發(fā)生，有可能呈現(xiàn)焦糊味，引起的美拉德反應(yīng)也較明顯，在這種條件下，有助于提高丙烯酰胺的含量[18-19]。相關(guān)的研究報道，芝麻中含有的芝麻酚有利于增加丙烯酰胺量[18]。因此，在馕餅添加適量的芝麻，有利于降低丙烯酰胺的含量；隨后添加的芝麻越多，芝麻酚的含量越高，丙烯酰胺量處在較高水平。

大豆分離蛋白粉對馕餅中丙烯酰胺生成量的影響由圖2（B）展現(xiàn)。大豆分離蛋白粉可以顯著地控制馕餅中丙烯酰胺含量，其趨勢表現(xiàn)為隨著大豆分離蛋白粉含量的增加，丙烯酰胺量下降，且不同含量之間有著顯著的差異（P＜0.05）。當(dāng)大豆分離蛋白粉添加量為4%時，已檢測不出丙烯酰胺的含量。據(jù)推測，原因是大豆分離蛋白粉含有較高的蛋白質(zhì)，而蛋白質(zhì)中的游離氨基酸和天冬酰胺之間產(chǎn)生競爭，可以阻止美拉德反應(yīng)的發(fā)生；除此之外，蛋白質(zhì)和丙烯酰胺之間產(chǎn)生共價結(jié)合，也可以導(dǎo)致丙烯酰胺含量降低[19]。

圖2（C）展現(xiàn)了奶粉對馕餅中丙烯酰胺生成量的影響。添加奶粉可以明顯地抑制馕餅中丙烯酰胺的產(chǎn)生。奶粉添加得越多，丙烯酰胺含量越低，而且不同添加量之間有著顯著的差異（P＜0.05）。奶粉中蛋白的含量可以降到約33%。

圖2（D）展現(xiàn)了大豆全粉對馕餅中丙烯酰胺生成量的影響。數(shù)據(jù)顯示，添加大豆全粉可以明顯地控制丙烯酰胺含量，當(dāng)添加量為2%～6%時，丙烯酰胺的含量呈現(xiàn)顯著降低的趨勢，當(dāng)添加量到達(dá)8%和10%時，丙烯酰胺量有輕微提高，而與無大豆全粉的馕餅相比較，丙烯酰胺含量仍然降低顯著（P＜0.05）。原因是大豆全粉除了含有豐富的蛋白質(zhì)外，還有抗氧化物質(zhì)異黃酮。相關(guān)的文獻(xiàn)曾報道，黃酮類、多酚類化合物可以控制熱加工食物中丙烯酰胺的生成，其控制率大約為30%～85%[20-21]，這意味著黃酮類化合物可以降低丙烯酰胺的生成量。除此之外，大豆全粉含有的蛋白也起到一定的抑制作用，原因同大豆分離蛋白粉。

核桃粉對馕餅中丙烯酰胺的生成量影響展示在圖2（E）中。當(dāng)脫脂核桃粉添加量為2%～4%時，其對丙烯酰胺含量具有控制作用，當(dāng)添加量增加時，丙烯酰胺含量開始上升，當(dāng)添加量為10%時，丙烯酰胺的含量達(dá)到最高，為399.62 μg/kg，顯著高于無脫脂核桃粉的馕，且不同添加量脫脂核桃粉對丙烯酰胺含量具有顯著性差異（P＜0.05）。原因是脫脂核桃粉中含有一定量的油脂，加入較多量的脫脂核桃粉時，會帶入馕中較多的油脂，從而導(dǎo)致丙烯酰胺含量升高，原因同熟芝麻粉。

圖2 添加物對馕餅中丙烯酰胺含量的影響

歐洲食品的安全局安全性評估報告中指出癌癥可耐受攝入量為2.6 mg/kg/d，而神經(jīng)毒性，耐受攝入量為40 mg/kg/d。由此提出了對產(chǎn)品配方或加工條件進(jìn)行修改的建議，例如高溫加工的面制品可以添加天冬酰胺酶，或在焙烤前，在面團(tuán)上添加半胱氨酸，研究發(fā)現(xiàn)對降低丙烯酰胺含量具有潛在影響[20]。

2.3 在市售馕餅中丙烯酰胺的檢測

圖3展現(xiàn)了來自傳統(tǒng)加工工藝制作的市售不同馕餅中丙烯酰胺生成量。1～4號市售馕餅中的丙烯酰胺含量分別為901.47，119.09，927.57和776.21 μg/kg，而5號馕餅沒有檢出，可能是因為丙烯酰胺含量低，超出了儀器檢測的限度，也暗示著該馕的質(zhì)量較其他4種市售馕好。另外，通過數(shù)據(jù)分析可知，5種馕餅中的丙烯酰胺含量存在顯著差異性（P＜0.05），其中3號馕餅的最高，其次是1號。而實(shí)驗室自制無添加物的馕餅中，丙烯酰胺的含量為312.28 μg/kg，相比部分市售的馕餅較低。這說明采用烤箱制備的馕餅品質(zhì)較好。而市售馕餅中丙烯酰胺含量出現(xiàn)不同的原因歸咎于添加了不同的輔料，由此造成了馕餅在品質(zhì)方面存在差異，如口感、風(fēng)味及丙烯酰胺的含量等。為了提高馕餅的質(zhì)量與貯存期，需要制訂規(guī)范的品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)及檢測標(biāo)準(zhǔn)。

圖3 不同馕餅中丙烯酰胺的含量

3 結(jié)論

為了有效地減少馕餅中丙烯酰胺生成，此次試驗研究了不同添加物和不同添加量對馕餅中丙烯酰胺生成量的影響。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：當(dāng)熟芝麻粉、脫脂核桃粉添加量增加一定的程度時，丙烯酰胺含量減少，然后隨著含量增加，出現(xiàn)增加的趨勢；添加大豆分離蛋白粉與奶粉可以顯著地控制丙烯酰胺在馕餅中的含量，且隨著添加量的增加，含量下降的數(shù)據(jù)越大（P＜ 0.05），特別是大豆分離蛋白粉，添加量為4%時，已無法檢測出丙烯酰胺；添加了大豆全粉，馕餅中丙烯酰胺被顯著地抑制，雖然在含量在8%～10%呈現(xiàn)出增加，但與無添加的馕餅相比，含量減少還是具有顯著的差異性（P＜0.05）。對比市售馕餅的丙烯酰胺量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)來源不同的市售馕餅中丙烯酰胺生成量具有較大的差異性（P＜0.05），這與馕的配方、工藝操作參數(shù)等方面的不同引起的；實(shí)驗室采用烤箱制備無添加物的馕餅中丙烯酰胺含量較低。