糕点制作过程中丙烯酰胺的抑制措施研究进展

黄金妮，王 丹，万 娜，邓英林，汤祝华

（海南省食品检验检测中心，国家市场监管重点实验室（热带果蔬质量与安全），海南海口 570311）

糕点是以面、油、糖为主料，配以蛋品、果仁、调味品等辅料，经过调制加工、熟制加工而精制成的食品。烘焙工艺可以改善糕点的颜色、味道和口感，使其更美味，但也会形成一些有害化合物危及人体健康。2002年4月，瑞典国家食品管理局研究人员最先报道，某些经高温制作的淀粉类食物如糕点等都检出有丙烯酰胺（Acrylamide，AM），荷兰等国家也陆续报道了相似的研究结果[1]。各种毒理学研究表明，吸入AM会导致脑脊髓系统瘫痪，并刺激眼睛和皮肤等，其可通过血流转移到身体的不同组织和器官中。它在体内被吸收的路径有很多，其中最显著的是消化道吸收[2]。因此，对其进行准确的分析和质量控制具有重要意义。本文研究了AM的形成机制以及糕点生产过程中AM的抑制措施，旨在为糕点生产加工企业的安全生产提供思路，减少AM的产生，保障人们的饮食安全。

1 AM的形成机制

目前食物中AM的形成途径有两种，即美拉德反应和丙烯醛/丙烯酸途径。

1.1 美拉德反应途径

美拉德反应是游离氨基酸的氨基和还原糖的羰基（主要是葡萄糖和果糖）之间结合产生大量AM。其原理是羰基和氨基相互作用形成schiff碱。schiff碱转化成AM的途径有两种。①schiff碱脱羧或水解，形成甲亚胺叶立德和3-氨基丙酰胺（3-APA），然后AM可通过3-APA脱氨基或直接通过亚胺叶立德（azomethine ylide）形成[3]。②schiff碱经脱水脱氨，生成二羰基化合物，天冬酰胺与该羰基化合物反应，降解脱羧脱氨后形成AM[4]。

1.2 丙烯醛/丙烯酸途径

丙烯醛和丙烯酸形成AM的途径有两种。①食品中的单糖在加热状态下会进行非酶分解，产生丙烯酸。②油脂在高温加热后分解，形成脂肪酸和甘油，甘油再被还原产生丙烯醛。丙烯醛与氨在180 ℃条件下生成AM，或通过美拉德反应氧化成丙烯酸，然后与天冬酰胺在高温条件下进行反应产生AM[5]。氨一般通过含氮化合物高温分解生成，在加热条件下，天冬酰胺酸、谷氨酸、半胱氨酸和天冬氨酸都是氨生成的来源。

2 糕点生产过程中AM的抑制措施

2.1 原料环节控制

低提取率面粉被认为对AM的形成有一定的抑制作用。NAMIR等[6]研究发现高提取率面粉生产的面包中AM含量更高，这是由于与低提取率的面粉相比，高提取率面粉含有较高水平的纤维、还原糖、蛋白质和氨基酸，而AM的主要前体是游离天冬酰胺和还原糖，导致参与美拉德反应的亲和力更强，AM含量更高。

2.2 配料环节控制

配料环节的AM控制手段有多种。①减糖增盐。单糖在加热过程中由非酶降解产生丙烯酸，丙烯酸在适当条件下可以跟游离氨基聚合生成AM。果糖含量较高的面包通常含有较多的AM，研究发现，通过减少某些面制品生产配方中的蔗糖及食盐含量，可以降低AM的生成量，这是因为食盐能弱化淀粉酶的活性，抑制淀粉分解，减少还原糖的含量，进而减少AM的形成[7]。②去除铵盐。铵盐具有防腐及改善食品营养价值的特点，但其会带来AM增加的风险。③添加天冬酰胺酶，天门冬酰胺酶能够通过将天门冬酰胺转化为天冬氨酸和氨，进而减少AM的形成。④添加植物抗氧化剂。抗氧化剂可以通过天冬酰胺的沉淀捕获羰基化合物与美拉德中间体反应还原天冬酰胺；还可以通过美拉德加成反应或其他破坏性反应破坏AM。

2.3 和面环节控制

通过增加面团水分和降低面团pH值的手段可以抑制AM生成。在美拉德反应过程中，水分是反应物，也是反应物的溶剂或迁移的载体。食物中AM形成的最佳pH值为7～8，酸性条件对AM有明显的抑制作用。FREDERIC等[8]将一些酸性物质加入模拟反应体系中，以降低体系的pH值，发现其可以抑制美拉德反应中席夫碱的形成，从而抑制AM的生成。

2.4 醒发环节控制

对面团进行发酵可以降低降解AM的主要前体。耿志明等[9]研究了面团配方及工艺条件对烧饼中AM生成量的影响。结果显示，面团发酵的前30 min，AM生成量随发酵时间的延长而逐步加大，1 h后AM含量呈逐渐减少趋势。

2.5 烘焙环节控制

烘焙环节可以通过降低温度和缩短加工时间的方式控制AM形成。AM通常由高碳水化合物、低蛋白质的植物性食物在120 ℃以上加热条件下加工生成，在低温条件下，AM的含量相当少。

3 糕点中AM抑制措施的分析比较及最新进展

3.1 糕点中AM抑制措施的分析比较

通过对糕点生产过程五大环节的AM抑制措施进行归纳比较，结果见表1。

3.2 AM抑制措施研究新进展

3.2.1 石墨烯发热管

石墨烯管散热较均匀，稳定性高、安全性好。袁爽夏等[10]研究了不同类型发热管对曲奇的烘焙品质和AM生成的影响。结果表明，相比金属发热管，石墨烯发热管可以实现AM减控达到60%，且对产品的感官评价没有影响。此外，石墨烯发热管热传导性好，节能省电，使用寿命比较长，对周围的环境无影响。

3.2.2 微波处理

微波加热处理可缩短食物达到规定温度的时间，降低食物的受热程度，影响AM的生成，使加热更加经济有效。王硕等[11]用微波处理冷冻过的曲奇胚发现，在微波功率100～500 W，微波时间1.5～2.5 min条件下，焙烤12～15 min后成品中的AM含量减少，符合消费者对食品的需求，适用于工业化生产。

3.2.3 惰性气体

惰性气体主要指氮气和氦气。王福胜等[12]用食用醋酸对面团进行前处理后，在惰性气体（N2∶He为60∶40）条件下进行空气煎炸，改变了直链淀粉的比例以及目标蛋白质的分子空间结构，破坏了AM生成的前体物质氨基酸，进而抑制AM的生成。此方法简单高效且成本低，还可提高糕点产品的品质。

4 结语

目前，国际相关部门未对AM直接危害身体健康进行统一定论，但科学家们认为其对人体健康的影响是值得重视的。从目前国内外的研究可知，虽然糕点中AM形成的可能因素涉及多种，但各种抑制手段仍处于实验室研究阶段，未真正应用到大规模工业生产当中。本文从整个生产环节去分析糕点加工中AM的有效抑制手段，为AM抑制机理的探索研究提供参考，对糕点改进配方及加工技术给予参考性指导，以保障消费者健康，有利于食品安全建设。