当前位置:首页>行业聚焦

食品添加剂对面包中丙烯酰胺的抑制研究

   面包是一种焙烤食品,品种和风味丰富多样,深受大众的喜爱,主要通过和面、发酵、成型、醒发、烘烤等工序制作而成。2002 年,瑞典国家食品管理局和斯德哥尔摩大学研究人员首次研究报道,在一些高温熟制的淀粉类食品中,如油炸薯条、饼干、面包等中检出丙烯酰胺[1]。研究表明,食品中氨基酸(主要是天冬酰胺) 和羰基化合物( 主要是还原糖如葡萄糖) 发生美拉德( Maillard ) 反应,是产生丙烯酰胺的主要途径[ 2 - 3]。
    国内外大量研究发现,丙烯酰胺能够导致细胞遗传物质DNA 的损伤[4 - 5],还会影响人和动物的神经系统[6],我国生活饮用水卫生标准中规定,丙烯酰胺含量不超过0. 5μg /kg[7]。因此,面包中的丙烯酰胺,同样会给食品安全带来一定危害,目前广为接受的观点是人们应当尽可能少的食用含有丙烯酰胺的食品[8],如何降低高温食品中的丙烯酰胺已成为当前的研究热点[9 - 10]。
    关于采用化学物质抑制丙烯酰胺的研究相对较多。郑宗平等[11]总结了国内外食品体系中丙烯酰胺抑制剂及其抑制机理,比如酸化剂、盐类、亲水胶体、植物提取物等。欧仕益等[12]研究了钙盐、阿魏酸对丙烯酰胺的抑制作用。这些研究绝大部分是在丙烯酰胺生成模拟体系中进行实验研究,而非在面包制作中进行,如果在面包制作中进行研究,结果将会有很大差异; 而且,这些抑制剂绝大部分都不符合GB2760—2011 食品添加剂使用卫生标准[13],即不允许在面包中添加使用。面包中允许使用的添加剂较多,但具有抑制丙烯酰胺作用的添加剂较少[11 - 12],根据现有文献报道,结合实验室实验筛选检验,得出硫酸钙、苹果酸、茶多酚具有抑制丙烯酰胺的较好作用,也符合GB2760—2011 食品添加剂使用卫生标准中规定。目前,对硫酸钙、柠檬酸和茶多酚单一物质对丙烯酰胺的抑制作用研究报道很少,对硫酸钙、柠檬酸和茶多酚的两种或三种复合物抑制丙烯酰胺的研究尚没有研究报道。并且,对硫酸钙、柠檬酸和茶多酚单一添加剂、两种或三种复合添加剂对面包中丙烯酰胺的抑制也尚无研究报道。
    该文研究选取的食品添加剂,允许在面包中添加,而且研究了单一添加剂和复合添加剂对面包中的丙烯酰胺的影响,为降低面包丙烯酰胺含量提供新的技术参考。
    1· 材料与方法
    1. 1 主要材料
    面包粉: 菏泽华瑞食品有限责任公司; 干酵母:安琪酵母股份有限公司; 含碘食盐: 河南省盐业总公司; 纯净水: 实验室自制; 硫酸钙( 食品级) : 荆门市磊鑫石膏制品有限公司; 柠檬酸( 食品级) : 河南省郑州成果食品添加剂有限公司; 茶多酚( 食品级) :河南宣源化工产品有限公司; 丙烯酰胺( 分析纯) :天津金汇太亚化学试剂有限公司; 甲醇( 色谱纯) :天津四友精细化学品有限公司; 乙腈( 色谱纯) : 天津四友精细化学品有限公司。
    1. 2 主要仪器设备
    YP3001N 电子天平: 上海精密科学仪器有限公司; HS20 和面机: 广东恒联食品机械有限公司;AFJ - 30 发酵箱: 杭州伟龙制造设备有限公司;YXD - 60 型远红外烤箱: 上海红联机械电器制造有限公司; 烤盘: 哈尔滨盛达食品模具公司; SF200 型手压封口机: 上海申越包装机械有限公司; DHG -9240A 恒温干燥箱: 上海越众仪器设备有限公司;DFT - 200 万能粉碎机: 温岭市林大机械有限公司;RYC - 111 摇床: 上海福玛实验设备有限公司; X -22R 冷冻离心机: Allegra 公司; LC1260 高压液相色谱仪( HPLC) : Agilent 公司; 100Conc 紫外可见分光光度计: Agilent 公司。
    1. 3 实验方法
    1. 3. 1 面包试样的制备
    1. 3. 1. 1 面包制作方法[14]
    面包制作方法采用直接发酵法,工艺流程为: 称量配方原料→和面→发酵→成型→醒发→烘烤→冷却→成品,具体工艺参数见参考文献[14]。制作面包样品重量为50 g。
    1. 3. 1. 2 试样制备[15]
    按照三点取样法,称量约3 g 面包样品,放入锥形瓶中,再加入30 mL 浓度为50% 的甲醇溶液,放入摇床中提取2 h,再用高速离心机分离过滤液,转速为10000 r /min,时间10 min。提取分离两次,合并提取液,取离心后的上清液,用0. 22 μm 微孔滤膜过滤后作为试样。
    1. 3. 2 HPLC 分析条件
    色谱柱: C18
    柱( 4. 6 mm × 20 cm) ,柱温25 ℃; 流动相: 乙腈: 水为5: 95 ( V/V) ; UV 检测波长:222 nm; 进样方式: 手动; 进样量20 μL; 流量0. 8mL /min。
    1. 3. 3 面包水分含量的测定
    面包水分含量按照GB 5009. 3—2010《食品中水分的测定方法》进行测定[16]。
    1. 3. 4 实验设计
    1. 3. 4. 1 丙烯酰胺吸收波长的确定
    配制1%的丙烯酰胺溶液,用紫外可见分光光度计扫描丙烯酰胺的吸收峰位置,作为HPLC 检测器的波长。
    1. 3. 4. 2 丙烯酰胺标准曲线的建立
    配制不同浓度的丙烯酰胺溶液,采用HPLC 测定不同浓度丙烯酰胺的吸收峰面积,建立丙烯酰胺浓度和吸收峰面积之间的标准曲线。
    1. 3. 4. 3 食品添加剂对面包中丙烯酰胺含量的影响
    探索硫酸钙、柠檬酸、茶多酚及其复合物对面包中的丙烯酰胺含量的影响。每个试样样品做2 个平行样,取平均值为实验数据结果,并计算标准偏差。
    2· 结果与分析
    2. 1 丙烯酰胺的吸收峰
    用紫外可见分光光度计对1% 浓度的丙烯酰胺溶液进行扫描,结果见图1。丙烯酰胺最大吸收峰位置为222 nm。因此,测定面包样品中丙烯酰胺含量时,HPLC 检测器的波长设为222 nm。
    
    2. 2 丙烯酰胺标准曲线建立
    用HPLC 测定丙烯酰胺标准样品溶液,浓度分别为1、2、4、8、12、16 μg /mL,测定结果的吸收峰面积分别为34. 8、49. 2、100. 7、189. 1、259. 3、352. 3。建立丙烯酰胺浓度与吸收峰面积之间的标准曲线,结果见图2 所示。曲线方程为y = 21. 129x +12. 779,R2 = 0. 998 1,其中y 表示峰面积,x 表示丙烯酰胺浓度,μg /mL。丙烯酰胺出峰图如图3 所示,最大出峰位置的保留时间为1. 7 min。
   
    2. 3 硫酸钙对面包中丙烯酰胺含量的影响
    根据食品添加剂使用标准规定,硫酸钙最大添加量为1%。在面包中分别添加0、0. 2%、0. 4%、0. 6%、0. 8%、1%的硫酸钙,测定面包中丙烯酰胺含量,结果见图4 所示。
   
    从图4 可知,面包中丙烯酰胺含量随硫酸钙添加量的增加呈下降趋势。未添加硫酸钙的面包中丙烯酰胺含量为11. 3 μg /g,添加1% 硫酸钙时,面包中丙烯酰胺含量为6. 2 μg /g,下降45. 1%。硫酸钙中的钙离子具有抑制丙烯酰胺生成的作用,其机理可能是: 钙离子能够与产生丙烯酰胺的前体物质氨基酸和丙烯酸结合,从而抑制丙烯酰胺的产生[17]。硫酸钙价格低,对产品品质影响小,因此,在面包中添加硫酸钙以抑制丙烯酰胺含量,具有很大的应用价值。
    2. 4 柠檬酸对面包中丙烯酰胺含量的影响
    根据食品添加剂使用标准,考虑到酸味口感因素,最大添加量为1%。在面包中分别添加0、0. 2%、0. 4%、0. 6%、0. 8%、1%的柠檬酸,测定面包中丙烯酰胺含量,结果见图5 所示。
   
    从图5 可知,面包中丙烯酰胺含量随柠檬酸添加量的增加呈下降趋势。未添加柠檬酸的面包中丙烯酰胺含量为11. 3 μg /g,添加1% 柠檬酸时,面包中丙烯酰胺含量为7. 1 μg /g,添加柠檬酸后丙烯酰胺含量下降37. 1%。柠檬酸具有抑制丙烯酰胺的作用,其机理可能是: 柠檬酸可以降低面包的pH 值,能将面包中的非质子化的胺转换成质子化的胺离子,从而阻止了美拉德反应中丙烯酰胺的形成[18]。柠檬酸具有酸味,添加量过大,口味变酸。应综合考虑口感和抑制丙烯酰胺的作用,添加量要适中。
    2. 5 茶多酚对面包中丙烯酰胺含量的影响
    根据食品添加剂使用标准规定,茶多酚最大添加量为0. 04%。在面包中分别添加0. 01%、0. 02%、0. 03%、0. 04% 的茶多酚,测定面包中丙烯酰胺含量,并作对照试验,结果如图6所示。
   
    从图6 可知,面包中丙烯酰胺含量随茶多酚添加量的增加呈下降趋势。未添加茶多酚的面包中丙烯酰胺含量为11. 3 μg /g,添加0. 04%茶多酚时,面包中丙烯酰胺含量为8. 3 μg /g,下降25. 6%。茶多酚降低面包中丙烯酰胺含量的机理可能是: 茶多酚是一种良好的抗氧化剂,在氧气和高温作用下,可形成自由基,自由基可破坏丙烯酰胺的结构,从而降低丙烯酰胺含量[17]。茶多酚为白色晶体,对面包品质影响不大,在面包中添加茶多酚,对抑制丙烯酰胺具有较好的应用前景。但茶多酚的价格较高,会增加企业的生产成本。
    2. 6 复合添加剂对面包中丙烯酰胺含量的影响
    通过以上单因素实验得出,面包中丙烯酰胺含量都随硫酸钙、柠檬酸和茶多酚添加量的增加而降低,将硫酸钙、柠檬酸和茶多酚按照最大添加量两两复配或者三者复配,考察其对面包中丙烯酰胺含量的影响。组合编号为: 1 为硫酸钙和柠檬酸; 2 为硫酸钙茶多酚,3为柠檬酸和茶多酚,4. 为硫酸钙、柠檬酸和茶多酚,结果见图7所示。
       
    从图7 可知,硫酸钙与柠檬酸复合使面包中丙烯酰胺含量从11. 3 μg /g 降为5. 6 μg /g,硫酸钙与茶多酚复合使面包中丙烯酰胺含量降为4. 6 μg /g,柠檬酸与茶多酚复合使面包中丙烯酰胺含量降为5. 1 μg /g,硫酸钙、柠檬酸和茶多酚复合使面包中丙烯酰胺含量降为3. 8 μg /g,也即三者复合后,面包中丙烯酰胺含量下降63. 3%。因此,无论是单一添加剂,还是两种或三种复合添加剂,都具有降低面包中丙烯酰胺含量的作用,其中硫酸钙、柠檬酸和茶多酚的复合添加剂,对降低面包中丙烯酰胺含量的效果更好。
    3· 结论
    单一食品添加剂硫酸钙、柠檬酸、茶多酚,或者其两种、三种复合物都具有降低面包中丙烯酰胺含量的作用,其中三种添加剂复合物对降低面包中丙烯酰胺含量的效果更好。在面包中添加1% 硫酸钙、1%柠檬酸和0. 04% 茶多酚,丙烯酰胺含量由11. 3μg /g 降至3. 8 μg /g,降低63. 3%。该复合添加剂对降低面包中丙烯酰胺含量具有重要的应用前景。

附件:            

用户名:
密 码:
验证码: