丙烯酰胺是在高溫油炸或食品烘烤過程中因美拉德反應產(chǎn)生的副產(chǎn)物，其在淀粉含量較高的食品(如薯條、餅干、麥片等)中含量較高。目前，歐美等國家普遍認為丙烯酰胺對人體有害，是一種潛在的致癌物質(zhì)，且各個年齡段的消費者均有暴露風險。在由食安中國網(wǎng)和《食品安全導刊》聯(lián)合舉辦的《食安大講堂》之“降低食品中丙烯酰胺含量的操作規(guī)程及國際進展在線研討會”中，諾維信(中國)投資有限公司烘焙工業(yè)市場經(jīng)理王軼男介紹了全球關(guān)于丙烯酰胺的法規(guī)，烘焙和食品工業(yè)部技術(shù)銷售經(jīng)理高青則給出了降低丙烯酰胺的技術(shù)解決方案。

丙烯酰胺的相關(guān)法律法規(guī)

近年來，歐美等國家對丙烯酰胺的關(guān)注和限制條款越來越多。事實上，早在2002年，歐洲的部分專家就已經(jīng)開始關(guān)注丙烯酰胺帶來的食品風險;2009年，聯(lián)合國糧農(nóng)組織世界衛(wèi)生組織食品添加劑聯(lián)合專家委員會(JECFA)為食品法典委員會編制了“減少食品中丙烯酰胺的業(yè)務守則”;2011年，美國的專家也提出丙烯酰胺存在致癌風險。

2016年，美國食品及藥物管理局指導意見中建議企業(yè)了解其生產(chǎn)食品中丙烯酰胺的含量，并考慮采取措施降低其含量。美國加利福尼亞州第65號提案要求對含有與癌癥相關(guān)的有毒物質(zhì)(包括丙烯酰胺)消費品發(fā)出警告，故2018年3月的一項法院判定，咖啡賣家必須在其產(chǎn)品中附上致癌警告標簽。

圖1 丙烯酰胺的形成條件

2015年，歐洲食品安全局發(fā)布了關(guān)于食品中丙烯酰胺的第一次全面風險評估結(jié)果，認為食品中的丙烯酰胺可能增加所有年齡段消費者患癌的風險。2018年，歐盟委員會的新法規(guī)要求食品公司制定相應措施，并采用一切可行的手段將其產(chǎn)品中的丙烯酰胺含量降至基準水平。新的歐盟法規(guī)明確規(guī)定，降低丙烯酰胺含量的責任在于食品經(jīng)營者。該法規(guī)自2018年4月11日開始實施，范圍包括在歐洲市場生產(chǎn)和銷售某些類別食品的企業(yè)經(jīng)營者、對于小型個體零售商的特殊規(guī)定，其他地區(qū)的公司可以借鑒歐洲的應對方式。新法規(guī)重點檢測產(chǎn)品有油炸薯條、土豆片及其他用馬鈴薯，面團產(chǎn)品、面包、早餐麥片，精美的焙烤制品、咖啡和咖啡代用品，以及嬰兒食品等，食品經(jīng)營商必須檢測其中丙烯酰胺的含量，并采取一切可能的措施以確保其含量低于新的基準水平;必須提供減少產(chǎn)品中丙烯酰胺產(chǎn)生的措施及證據(jù);必須提供足夠的數(shù)據(jù)來評估丙烯酰胺的含量，以及其含量可能超過基準水平的可能性。

雖然我國尚未出臺關(guān)于食品中丙烯酰胺的限制法規(guī)，但是國內(nèi)很多大型食品企業(yè)已經(jīng)開始關(guān)注丙烯酰胺這一物質(zhì)，甚至已經(jīng)采取措施控制其含量。相信在不久的將來，我國將會出臺相關(guān)法規(guī)標準。

有效控制丙烯酰胺的生成

丙烯酰胺是很多食品加工過程中的污染物，尤其是淀粉類食物在高溫烘焙或油炸過程中會產(chǎn)生這一物質(zhì)，也就是常說的“美拉德反應”。一方面，美拉德反應會賦予食品色、香、味;另一方面，原料中的還原糖和天冬酰氨在加熱時常發(fā)生反應而生成丙烯酰胺。如何控制產(chǎn)品中丙烯酰胺的含量，從而更好地保護自身品牌，并且吸引關(guān)注健康的消費者無疑是食品企業(yè)思考的重點。對此，CIAA建立了關(guān)于降低丙烯酰胺的工具箱以供企業(yè)參考。該工具箱按照產(chǎn)品分類，分別從原料選擇、配方設(shè)計和工藝設(shè)計方面給出建議，其中，酶制劑天門冬酰胺酶可以作為工具箱中的一種選擇。盡管降低丙烯酰胺的方法各有不同，但最終都要保證食品的化學安全、微生物安全、產(chǎn)品營養(yǎng)，以及產(chǎn)品特有的結(jié)構(gòu)、口感和風味。

圖2 天冬酰胺酶活性的pH曲線(在37℃測量)

以谷物食品為例，降低丙烯酰胺含量的多種方法有著各自的優(yōu)缺點。從原料選擇來看，不同谷物中的天冬酰胺含量有所不同(常見食品中的天冬酰胺含量：黑麥>燕麥>小麥>玉米>大米)，而天冬酰胺是產(chǎn)生丙烯酰胺的前體物質(zhì)，如果選用了天冬酰胺含量較高的原料，那么經(jīng)過同樣的加工工藝過程其成品中丙烯酰胺的含量會相對較高。此外，如一些經(jīng)過預處理的原料已經(jīng)含有較高的丙烯酰胺，也會導致終產(chǎn)品中丙烯酰胺含量的增加(如烤杏仁、含糖量高的果干等)。谷物中的糖分并不是丙烯酰胺生成的決定因素，如缺少硫的土壤也會對谷類作物中的游離天冬酰胺濃度有顯著影響——土壤中硫含量過低會導致作物的天冬酰胺含量升高，形成丙烯酰胺的風險也就更高。

就工藝設(shè)計而言，對于發(fā)酵類食品，延長發(fā)酵時間即可有效降低其中的天冬酰胺含量，這是因為酵母在發(fā)酵過程中會利用還原糖，而還原糖反應的減少可以降低丙烯酰胺含量。在較低溫度下烘烤較長時間，能在終產(chǎn)品達到同樣水分含量的同時顯著降低丙烯酰胺含量。但是，需要注意避免產(chǎn)品出現(xiàn)烘烤程度不足的情況，其易導致產(chǎn)品在貨架期內(nèi)出現(xiàn)微生物超標或產(chǎn)品外觀顏色差異較大等問題。同時，產(chǎn)品越厚，丙烯酰胺含量越低，但會明顯改變產(chǎn)品外觀。此外，控制返工料的數(shù)量也能有效減少終產(chǎn)品中丙烯酰胺的含量。

此外，調(diào)整配方設(shè)計也可以降低食品中丙烯酰胺的含量。例如，以碳酸氫鈉及酸味劑部分或完全替代碳酸氫銨，不過用鈉鹽作為替代品有可能會影響餅干的堆疊高度、風味和質(zhì)構(gòu)，還需注意終產(chǎn)品中不可出現(xiàn)鈉超標。天門冬酰胺酶已被驗證是降低丙烯酰胺十分有效的手段，其效果因配方、原料、水分含量和工藝流程的不同而有所差別。使用葡萄糖或非還原糖(如蔗糖)替代果糖也可降低丙烯酰胺含量，如使用果葡糖漿，就要保證果糖含量盡量低，因為該含量的變化可能會導致終產(chǎn)品的風味和色澤發(fā)生變化。減少配方中全麥面粉的添加量也可減少丙烯酰胺的生成，但從營養(yǎng)和口味角度看，全麥產(chǎn)品有一定的市場需求。此外，還有一些方法被證明能夠減少丙烯酰胺的生成，但是會產(chǎn)生一些負面影響。例如，添加甘氨酸或鈣鹽會對終產(chǎn)品品質(zhì)造成負面影響;添加有機酸或調(diào)整ph值可能導致產(chǎn)品口感發(fā)酸或顏色不夠金黃，且在某些情況下還會增加另一種不需要的化學物質(zhì)——三氯丙醇。

應用酶制劑降低丙烯酰胺的益處及工藝條件

作為全球創(chuàng)新領(lǐng)域的先導企業(yè)之一，諾維信推出了一項能有效抑制丙烯酰胺生成的全天然解決方案——Acrylaway®。諾維信的Acrylaway®在降低丙烯酰胺時，對產(chǎn)品的口感、風味、外觀無任何影響。其基本原理為Acrylaway®可將天冬酰胺轉(zhuǎn)化成天冬氨酸，從而有效降低丙烯酰胺含量——不改變外觀和品質(zhì)的同時在烘焙和油炸的淀粉類食物中形成渴望的金黃色表面，以及良好的口感和風味，且對其他氨基酸無影響。因為美拉德反應底物較為專一，所以Acrylaway®對產(chǎn)生美拉德反應的其他還原糖的生成無影響作用，對于面制品來說，面團特性、操作方法都未發(fā)生改變，所以最終產(chǎn)品與不加酶時的表現(xiàn)沒有差異。

圖3 天冬酰胺酶活性的溫度曲線

Acrylaway®是一種加工助劑，作用的溫度和pH條件寬泛，不僅易于添加至大多數(shù)生產(chǎn)工藝中，還可以通過調(diào)節(jié)如劑量和作用時間等參數(shù)將適用范圍優(yōu)化，以便適用于特定工藝。同大多數(shù)酶一樣，Acrylaway®在GB 2760中歸類在C3表第41項，屬于加工助劑，最適的ph值為6~8，活力峰值為55~60℃。當前，諾維信可以提供固體顆粒產(chǎn)品和液體產(chǎn)品。另外，如果食品企業(yè)對終產(chǎn)品有物質(zhì)要求，諾維信也能提供相應的產(chǎn)品，且3款產(chǎn)品的活力相同。

天門冬酰胺酶的應用舉例

通過添加諾維信Acrylaway®，各種食品中丙烯酰胺的含量都能得到明顯下降，而酶的具體添加量取決于應用產(chǎn)品的種類。

諾維信Acrylaway®在土豆相關(guān)零食中的應用

為測試Acrylaway®在油炸土豆制品中的作用，諾維信的用戶曾經(jīng)做過一個測試——在顆粒狀方便食品的生產(chǎn)過程中添加4個不同用量(300、1000、1600和2000ppm)的Acrylaway®。結(jié)果表明，Acrylaway®可使油炸零食中的丙烯酰胺含量減少約94%。在顆粒狀膨化土豆制品中添加2個不同用量(600和1600ppm)的Acrylaway®，其丙烯酰胺水平可降低約84%。

諾維信Acrylaway®在烘焙食品中的應用

試驗證明，諾維信Acrylaway®可以大幅降低餅干配方中丙烯酰胺的含量(當面粉用量為525 ASNU/kg時，丙烯酰胺含量減少約85%)，同時產(chǎn)品的氣味和外觀都不受影響。實驗表明，在對照樣品和已添加290 ppm Acrylaway®的樣品中都存在與低糖餅干相同的揮發(fā)性香氣成分，且對照樣品和含290 ppm Acrylaway®的樣品外觀上并無差異。

諾維信Acrylaway®在墨西哥玉米片中的應用

將諾維信Acrylaway®加入墨西哥玉米面團中可以大幅降低其成品中丙烯酰胺的含量，當面粉用量為200ASNU/kg時，丙烯酰胺含量減少約90%，57ppm相當于200ASNU/kg面粉重量。但在實際應用中，還應結(jié)合生產(chǎn)工藝和酶的作用條件進行測試，以達到最優(yōu)化的添加量。

諾維信Acrylaway®在咖啡中的應用

由于在咖啡中添加諾維信Acrylaway®會涉及較大程度的工藝改造，因此目前該應用的商業(yè)化程度并不高。從試驗數(shù)據(jù)可以看出，在咖啡中添加諾維信Acrylaway®能夠使丙烯酰胺含量減少約60%，但會因咖啡豆種類不同而有所區(qū)別。