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，國家市場監管重點實驗室（熱帶果蔬質量與安全），海南海口 570311）

糕點是以面、油、糖為主料，配以蛋品、果仁、調味品等輔料，經過調制加工、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），荷蘭等國家也陸續報道了相似的研究結果[1]。各種毒理學研究表明，吸入AM會導致腦脊髓系統癱瘓，并刺激眼睛和皮膚等，其可通過血流轉移到身體的不同組織和器官中。它在體內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過程中AM的抑制措施，旨在為糕點生產加工企業的安全生產提供思路，減少AM的產生，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，即美拉德反應和丙烯醛/丙烯酸途徑。

1.1 美拉德反應途徑

美拉德反應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）之間結合產生大量AM。其原理是羰基和氨基相互作用形成schiff堿。schiff堿轉化成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，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下會進行非酶分解，產生丙烯酸。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，或通過美拉德反應氧化成丙烯酸，然后與天冬酰胺在高溫條件下進行反應產生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 糕點生產過程中AM的抑制措施

2.1 原料環節控制

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]研究發現高提取率面粉生產的面包中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、蛋白質和氨基酸，而AM的主要前體是游離天冬酰胺和還原糖，導致參與美拉德反應的親和力更強，AM含量更高。

2.2 配料環節控制

配料環節的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，研究發現，通過減少某些面制品生產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價值的特點，但其會帶來AM增加的風險。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。抗氧化劑可以通過天冬酰胺的沉淀捕獲羰基化合物與美拉德中間體反應還原天冬酰胺；還可以通過美拉德加成反應或其他破壞性反應破壞AM。

2.3 和面環節控制

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。在美拉德反應過程中，水分是反應物，也是反應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]將一些酸性物質加入模擬反應體系中，以降低體系的pH值，發現其可以抑制美拉德反應中席夫堿的形成，從而抑制AM的生成。

2.4 醒發環節控制

對面團進行發酵可以降低降解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。結果顯示，面團發酵的前30 min，AM生成量隨發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 烘焙環節控制

烘焙環節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

通過對糕點生產過程五大環節的AM抑制措施進行歸納比較，結果見表1。

3.2 AM抑制措施研究新進展

3.2.1 石墨烯發熱管

石墨烯管散熱較均勻，穩定性高、安全性好。袁爽夏等[10]研究了不同類型發熱管對曲奇的烘焙品質和AM生成的影響。結果表明，相比金屬發熱管，石墨烯發熱管可以實現AM減控達到60%，且對產品的感官評價沒有影響。此外，石墨烯發熱管熱傳導性好，節能省電，使用壽命比較長，對周圍的環境無影響。

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，使加熱更加經濟有效。王碩等[11]用微波處理冷凍過的曲奇胚發現，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，適用于工業化生產。

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的分子空間結構，破壞了AM生成的前體物質氨基酸，進而抑制AM的生成。此方法簡單高效且成本低，還可提高糕點產品的品質。

4 結語

目前，國際相關部門未對AM直接危害身體健康進行統一定論，但科學家們認為其對人體健康的影響是值得重視的。從目前國內外的研究可知，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，未真正應用到大規模工業生產當中。本文從整個生產環節去分析糕點加工中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給予參考性指導，以保障消費者健康，有利于食品安全建設。