烘焙食品丙烯酰胺含量測定及影響因素的研究

錢程　回艷云　李業祿　公云

摘要：為快速測定圓面包中丙烯酰胺含量，本實驗從烘烤溫度、烘烤時間、酵母用量、砂糖用量對丙烯酰胺生成量的影響入手，通過正交實驗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，烘焙時間為20分鐘，砂糖用量16/100克。研究結果表明，時間長、酵母用量少和砂糖用量高都會促使圓面包中丙烯酰胺含量的升高。

關鍵詞：丙烯酰胺；烘焙食品

基金項目：2014年沈陽師范大學大學生科學研究基金項目

中圖分類號： R154 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2015.14.033

丙烯酰胺（Acrylamide，AM）。2002年4月時報道出在一些油炸、燒烤類的淀粉食品，如土豆片、薯條等中檢出丙烯酰胺。1994年丙烯酰胺被國際癌癥機構（IARC）列為“人體可能致癌物”。目前常用的分析方法有液相-質譜聯用法等，但檢測速度慢，所以提倡采用紫外分光光度法。丙烯酰胺是由游離的天門冬酰胺在高溫加工中通過羰氨反應形成，且丙烯酰胺在120℃開始形成，故加熱溫度、加熱時間，糖用量等會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型紫外可見分光光度計；DHG-9146A電熱恒溫鼓風干燥箱；AXTD5A臺式低速離心機；烤箱；醒發箱；電子分析天平。

1.1.2 試劑、材料 高筋面粉；干酵母；一級純凈水；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

根據實驗需要采用直接發酵法，準確稱量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行和面→發酵→成型（125春/個）→醒發，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準品甲醇溶液，對標準溶液紫外光譜掃描，設置掃描波長范圍為190～350納米。確定出現丙烯酰胺最大吸收波峰的波長。

1.4 標準曲線的繪制

稱取干燥處理后的丙烯酰胺標準品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/毫升的一組標準溶液備用，用時現配，測定并記錄所得數據。

1.5 丙烯酰胺的提取

稱取2克均質的樣品兩份，加入10毫升甲醇（分析純），于50毫升離心管在4000轉/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驗

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

1.7 正交實驗

實驗采用 L9（34）正交表，以焙烤溫度（A）、焙烤時間 （B）、酵母用量（C）、砂糖用量（D）作為4 個考察因素，選取3個水平進行試驗。

2 結果分析

2.1 丙烯酰胺的吸收峰

應用紫外分光光度計依次對丙烯酰胺標準溶液進行紫外光譜掃描，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，因此波長選擇207納米。

2.2 丙烯酰胺標準曲線建立

丙烯酰胺標準溶液在0.25～8.0微克/升的范圍，質量濃度與吸光值成線性關系，線性回歸方程為y=0.0653x+0.0195，線性相關系數為r =0.9912。

2.3 單因素實驗結果

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

由結果可知，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，達到相同的成品色澤需要較長的時間，面包出品率低。在190℃～230℃范圍內丙烯酰胺含量減少明顯的原因為丙烯酰胺在高溫條件下不穩定，發生聚合反應，且溫度高導致加熱時間縮短。

在后續單因素試驗中，采用190℃進行烘烤，因為若溫度過低會使面包過度失水；若溫度過高，會造成外焦里生的現象。

2.3.2 烘焙時間對圓面包中丙烯酰胺含量的影響 將圓面包生面團在190℃下烘烤，烘烤的時間分布在15～35分鐘，測定圓面包中丙烯酰胺的含量。

由結果可知，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分鐘后開始上色，表面色澤隨著烘烤時間延長而加深，這是由于美拉德反應和焦糖化反應加劇，而使丙烯酰胺含量顯著增加。

考慮到面包口感和出品率，后續實驗采用烘烤時間為25分鐘。

2.3.3 酵母用量對圓面包中丙烯酰胺含量的影響 在圓面團中添加不同量（1～5克）的酵母進行發酵。并測定丙烯酰胺含量。

由結果可知，酵母量在1～5克范圍內丙烯酰胺含量下降，其原因為，酵母具分解丙烯酰胺產生的重要前提物質單糖的能力，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，即使高溫也不會使丙烯酰胺含量增加。

酵母用量過高時，會使面團發酵過度，面團偏酸影響口感，固后續實驗采用酵母量為3克。

2.3.4 砂糖用量對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，在同一條件下烘烤，測定丙烯酰胺的含量。

由結果可知，隨砂糖量的增加丙烯酰胺含量增加，原因為在微酸性pH、高于100℃條件下加熱，蔗糖等糖類容易水解產生單糖，可以與天冬酰胺反應產生丙烯酰胺。

2.4 正交實驗結果

根據正交因素水平設計L9（34）正交試驗，結果見表1。

由表1的極差結果可得，R1>R3>R4>R2，則四個因素對烘焙面包丙烯酰胺含量影響排序為：焙烤溫度>焙烤時間>砂糖用量>酵母用量。通過正交實驗可得到優化的烘烤方案為A1B3C2D1，驗證烘烤方案A1B3C2D1，進行兩次平行實驗，圓面包中丙烯酰胺平均含量為38.57微克/公斤，低于表2中每一項試驗結果，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 結論

本實驗利用紫外分光光度計對圓面包中丙烯酰胺含量進行快速測定，利用單因素試驗確定溫度、時間、酵母量、砂糖量對丙烯酰胺生成量影響的具體范圍，使用正交實驗對面包中丙烯酰胺產生量進行控制，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

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[2] 武麗榮，蔣新正，鮑元奇.油炸食品中丙烯酰胺的形成及減少措施[J].中國油脂，2005，30（7）：18-21.

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

作者簡介：錢程，沈陽師范大學，食品科學與工程專業在讀本科生。

通訊作者：楊平，沈陽師范大學，講師，研究方向：質量安全，功能因子提取。