糕點制作過程中丙烯酰胺的抑制措施研究進展

黃金妮，王 丹，萬 娜，鄧英林，湯祝華

（海南省食品檢驗檢測中心，國家市場監(jiān)管重點實驗室（熱帶果蔬質(zhì)量與安全），海南?？?570311）

糕點是以面、油、糖為主料，配以蛋品、果仁、調(diào)味品等輔料，經(jīng)過調(diào)制加工、熟制加工而精制成的食品。烘焙工藝可以改善糕點的顏色、味道和口感，使其更美味，但也會形成一些有害化合物危及人體健康。2002年4月，瑞典國家食品管理局研究人員最先報道，某些經(jīng)高溫制作的淀粉類食物如糕點等都檢出有丙烯酰胺（Acrylamide，AM），荷蘭等國家也陸續(xù)報道了相似的研究結(jié)果[1]。各種毒理學(xué)研究表明，吸入AM會導(dǎo)致腦脊髓系統(tǒng)癱瘓，并刺激眼睛和皮膚等，其可通過血流轉(zhuǎn)移到身體的不同組織和器官中。它在體內(nèi)被吸收的路徑有很多，其中最顯著的是消化道吸收[2]。因此，對其進行準確的分析和質(zhì)量控制具有重要意義。本文研究了AM的形成機制以及糕點生產(chǎn)過程中AM的抑制措施，旨在為糕點生產(chǎn)加工企業(yè)的安全生產(chǎn)提供思路，減少AM的產(chǎn)生，保障人們的飲食安全。

1 AM的形成機制

目前食物中AM的形成途徑有兩種，即美拉德反應(yīng)和丙烯醛/丙烯酸途徑。

1.1 美拉德反應(yīng)途徑

美拉德反應(yīng)是游離氨基酸的氨基和還原糖的羰基（主要是葡萄糖和果糖）之間結(jié)合產(chǎn)生大量AM。其原理是羰基和氨基相互作用形成schiff堿。schiff堿轉(zhuǎn)化成AM的途徑有兩種。①schiff堿脫羧或水解，形成甲亞胺葉立德和3-氨基丙酰胺（3-APA），然后AM可通過3-APA脫氨基或直接通過亞胺葉立德（azomethine ylide）形成[3]。②schiff堿經(jīng)脫水脫氨，生成二羰基化合物，天冬酰胺與該羰基化合物反應(yīng)，降解脫羧脫氨后形成AM[4]。

1.2 丙烯醛/丙烯酸途徑

丙烯醛和丙烯酸形成AM的途徑有兩種。①食品中的單糖在加熱狀態(tài)下會進行非酶分解，產(chǎn)生丙烯酸。②油脂在高溫加熱后分解，形成脂肪酸和甘油，甘油再被還原產(chǎn)生丙烯醛。丙烯醛與氨在180 ℃條件下生成AM，或通過美拉德反應(yīng)氧化成丙烯酸，然后與天冬酰胺在高溫條件下進行反應(yīng)產(chǎn)生AM[5]。氨一般通過含氮化合物高溫分解生成，在加熱條件下，天冬酰胺酸、谷氨酸、半胱氨酸和天冬氨酸都是氨生成的來源。

2 糕點生產(chǎn)過程中AM的抑制措施

2.1 原料環(huán)節(jié)控制

低提取率面粉被認為對AM的形成有一定的抑制作用。NAMIR等[6]研究發(fā)現(xiàn)高提取率面粉生產(chǎn)的面包中AM含量更高，這是由于與低提取率的面粉相比，高提取率面粉含有較高水平的纖維、還原糖、蛋白質(zhì)和氨基酸，而AM的主要前體是游離天冬酰胺和還原糖，導(dǎo)致參與美拉德反應(yīng)的親和力更強，AM含量更高。

2.2 配料環(huán)節(jié)控制

配料環(huán)節(jié)的AM控制手段有多種。①減糖增鹽。單糖在加熱過程中由非酶降解產(chǎn)生丙烯酸，丙烯酸在適當條件下可以跟游離氨基聚合生成AM。果糖含量較高的面包通常含有較多的AM，研究發(fā)現(xiàn)，通過減少某些面制品生產(chǎn)配方中的蔗糖及食鹽含量，可以降低AM的生成量，這是因為食鹽能弱化淀粉酶的活性，抑制淀粉分解，減少還原糖的含量，進而減少AM的形成[7]。②去除銨鹽。銨鹽具有防腐及改善食品營養(yǎng)價值的特點，但其會帶來AM增加的風(fēng)險。③添加天冬酰胺酶，天門冬酰胺酶能夠通過將天門冬酰胺轉(zhuǎn)化為天冬氨酸和氨，進而減少AM的形成。④添加植物抗氧化劑?？寡趸瘎┛梢酝ㄟ^天冬酰胺的沉淀捕獲羰基化合物與美拉德中間體反應(yīng)還原天冬酰胺；還可以通過美拉德加成反應(yīng)或其他破壞性反應(yīng)破壞AM。

2.3 和面環(huán)節(jié)控制

通過增加面團水分和降低面團pH值的手段可以抑制AM生成。在美拉德反應(yīng)過程中，水分是反應(yīng)物，也是反應(yīng)物的溶劑或遷移的載體。食物中AM形成的最佳pH值為7～8，酸性條件對AM有明顯的抑制作用。FREDERIC等[8]將一些酸性物質(zhì)加入模擬反應(yīng)體系中，以降低體系的pH值，發(fā)現(xiàn)其可以抑制美拉德反應(yīng)中席夫堿的形成，從而抑制AM的生成。

2.4 醒發(fā)環(huán)節(jié)控制

對面團進行發(fā)酵可以降低降解AM的主要前體。耿志明等[9]研究了面團配方及工藝條件對燒餅中AM生成量的影響。結(jié)果顯示，面團發(fā)酵的前30 min，AM生成量隨發(fā)酵時間的延長而逐步加大，1 h后AM含量呈逐漸減少趨勢。

2.5 烘焙環(huán)節(jié)控制

烘焙環(huán)節(jié)可以通過降低溫度和縮短加工時間的方式控制AM形成。AM通常由高碳水化合物、低蛋白質(zhì)的植物性食物在120 ℃以上加熱條件下加工生成，在低溫條件下，AM的含量相當少。

3 糕點中AM抑制措施的分析比較及最新進展

3.1 糕點中AM抑制措施的分析比較

通過對糕點生產(chǎn)過程五大環(huán)節(jié)的AM抑制措施進行歸納比較，結(jié)果見表1。

3.2 AM抑制措施研究新進展

3.2.1 石墨烯發(fā)熱管

石墨烯管散熱較均勻，穩(wěn)定性高、安全性好。袁爽夏等[10]研究了不同類型發(fā)熱管對曲奇的烘焙品質(zhì)和AM生成的影響。結(jié)果表明，相比金屬發(fā)熱管，石墨烯發(fā)熱管可以實現(xiàn)AM減控達到60%，且對產(chǎn)品的感官評價沒有影響。此外，石墨烯發(fā)熱管熱傳導(dǎo)性好，節(jié)能省電，使用壽命比較長，對周圍的環(huán)境無影響。

3.2.2 微波處理

微波加熱處理可縮短食物達到規(guī)定溫度的時間，降低食物的受熱程度，影響AM的生成，使加熱更加經(jīng)濟有效。王碩等[11]用微波處理冷凍過的曲奇胚發(fā)現(xiàn)，在微波功率100～500 W，微波時間1.5～2.5 min條件下，焙烤12～15 min后成品中的AM含量減少，符合消費者對食品的需求，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。

3.2.3 惰性氣體

惰性氣體主要指氮氣和氦氣。王福勝等[12]用食用醋酸對面團進行前處理后，在惰性氣體（N2∶He為60∶40）條件下進行空氣煎炸，改變了直鏈淀粉的比例以及目標蛋白質(zhì)的分子空間結(jié)構(gòu)，破壞了AM生成的前體物質(zhì)氨基酸，進而抑制AM的生成。此方法簡單高效且成本低，還可提高糕點產(chǎn)品的品質(zhì)。

4 結(jié)語

目前，國際相關(guān)部門未對AM直接危害身體健康進行統(tǒng)一定論，但科學(xué)家們認為其對人體健康的影響是值得重視的。從目前國內(nèi)外的研究可知，雖然糕點中AM形成的可能因素涉及多種，但各種抑制手段仍處于實驗室研究階段，未真正應(yīng)用到大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)當中。本文從整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)去分析糕點加工中AM的有效抑制手段，為AM抑制機理的探索研究提供參考，對糕點改進配方及加工技術(shù)給予參考性指導(dǎo)，以保障消費者健康，有利于食品安全建設(shè)。