丙烯酰胺的測定.doc

降低半成品餅干規(guī)?；a過程中的丙烯酰胺含量摘要烘焙劑，還原糖和有機酸，是制作甜面包過程中對丙烯酰胺的形成最具影響力的成分。在產業(yè)規(guī)?；灨缮a過程中針對這些組成成分的影響進行了各種試驗。用碳酸氫鈉置換碳酸氫氨可減少約70的丙烯酰胺的量。一個解決方案來代替蔗糖轉化糖漿也有類似的效果。一些額外的酒石酸的加入可降低約三分之一的丙烯酰胺的量。在第二次烘烤過程之后，我們對丙烯酰胺含量的積極影響仍在觀察。這些結果表明，在產業(yè)規(guī)模的基礎上優(yōu)化烘焙劑以及降低還原糖、有機酸的含量能有效緩解餅干產業(yè)規(guī)?；a過程中出現(xiàn)的丙烯酰胺含量過高的問題，這種方法是可行的，符合高質量標準（2005年瑞士食品科學技術學會。由Elsevier公司出版的所有權利保留）。關鍵詞：丙烯酰胺，減緩，餅干，烘焙劑，產業(yè)規(guī)模1.簡介 通過對大量的加熱食品中的丙烯酰胺的檢測，我們發(fā)現(xiàn)丙烯酰胺具有神經(jīng)毒性和致癌性（弗里德曼，2003），這促使我們進行了了大量的研究，旨在緩解食品中丙烯酰胺的這種特性。丙烯酰胺通常伴隨美拉德反應進行而產生，在美拉德反應中，天冬酰胺中的自由氨基酸與還原糖或活性羰基發(fā)生反應。 在某些烘焙食品中，據(jù)觀察，丙烯酰胺含量高達1000毫克/公斤（克羅夫特，塘，富恩特斯，與漢布里奇，2004）。而含量最高的產品往往發(fā)現(xiàn)是那些用碳酸氫銨做烘焙劑的食品，例如姜餅糕點等產品。模型實驗表明，銨碳酸氫在甜面包烘焙中強烈促進丙烯酰胺的形成。而用碳酸氫鈉去取代碳酸氫銨作為烘焙劑卻是降低烘焙過程中的丙烯酰胺含量的一種非常有效的方法。除了烘焙劑，還原糖和天冬酰胺以及工藝條件，都影響著面包生產過程中丙烯酰胺的形成。然而，大多數(shù)致力于降低面包烘烤過程中丙烯酰胺含量的研究都是模型試驗或者是在實驗室環(huán)境下操作的。因此，在工業(yè)過程，如緩解理念及信息的落實，是非常有限的。本研究的目的是檢驗不同的辦法的可行性，以減少工業(yè)規(guī)?；姘a丙過程中的烯酰胺含量。關于采用烘焙劑，添加有機酸以及用蔗糖溶液取代轉化糖漿的一些列試驗及其結果將在下面一一被陳述。 2.材料與方法2.1.餅干的制備在這項研究中所使用的餅干代表現(xiàn)有的半成品產品，不能直接食用，而是把它們搗碎然后加入到其他種類的要烘焙的餅干面團中，作為它的一種組成成分或涂層。一種這樣的產品是在糖和蛋清泡沫的基礎上制成的，另一種產品是涂著巧克力的杏仁餅干。每個實驗所需要的410kg餅干面團是由Kambly SA公司（Trubschachen，瑞士）提供的，這些面團主要是有以下材料混合制成：餅干面粉（小麥，對應550型，采用多批次），水，粉糖（蔗糖），植物油脂，奶粉，轉化糖漿，氯化鈉，淀粉準備，烘焙劑。烘烤劑是按每100kg面團中加入127g碳酸氫銨和273g碳酸氫鈉的比例配成的混合物。經(jīng)過一臺德爾混煉機混合2分鐘，再加入酒石酸（195 g/100公斤），再揉面團。如果用碳酸氫鈉代替碳酸氫銨，碳酸氫鈉和酒石酸量需要做出調整，以獲得與從標準烘烤劑中釋放的氣體體積相同的氣體。烘烤過程（約5分鐘）是按照Kambly SA公司的計劃進行的。在連續(xù)爐中，在225C230 C之間分三個加熱區(qū)域進行烘烤。在烘烤過程中的所有實驗都是將烘烤過程調整到一個稍深烘焙程度，加強對丙烯酰胺形成的影響。每次實驗的前后前，標準面團都會拿來烘烤以便獲得直接的參數(shù)。約300個實驗餅干（約20分鐘）需要進行抽樣，但前5分鐘生產的生產不算在抽樣的樣品中。烘烤之后，樣品通常會接受一個小組受過專門訓練的人的感官測試，他們將樣品進行簡單的兩兩比較而獲得樣品的各種參數(shù)。品味，膨松性，質地和顏色都要進行測試。現(xiàn)在的關鍵問題是，這樣一種產品的與參考樣品之間的相似性和可接受性。在樣品分析之前，烘烤的餅干需要貯存在-24C環(huán)境下，并且要用家用的打碎機均質。2.2 .丙烯酰胺的量化丙烯酰胺測量采用GC - MS法進行測量，這種方法用-丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺作為內部標準，需要在每公斤均質樣品中各加入500毫克。GC - MS的設備包括一個8000系列氣相色譜儀和一個帶有立柱注射器的SSQ710四級質譜儀，操作條件按照說明書說的來做。預置柱和分離株都是按照民法典分析儀器中取用的。3.結果與討論 通過對標準餅干模型內部4和外部9天的多元差異化分析，我們發(fā)現(xiàn)烘烤工藝的特點與丙烯酰胺的含量息息相關。丙烯酰胺的平均含量為170毫克/公斤，在不同天數(shù)生產出來的產品之間，這種相對標準偏差為9個%，而在同一天生產出來的產品之間，這種差異性更小（6%）。如果差額達到至少兩倍標準差,即31毫克/公斤。那么這個產品的丙烯酰胺含量被認為是明顯低于標準產品的含量。標準餅干烘烤到正常烘烤的程度后，丙烯酰胺的含量約為100毫克/公斤，即較本研究編制的標準餅干少。3.1.烘焙劑的影響眾所周知，烘焙劑在面包烘焙過程中強烈影響丙烯酰胺形成，因此需要對不同組合的烘焙劑進行測試。圖 1顯示了用不同的烘烤劑處理的模型餅干中丙烯酰胺的含量。如果碳酸氫銨沒有充分由碳酸氫鈉取代，丙烯酰胺的含量就不會減少（圖一中的變異A）。與此相反，由碳酸氫鈉完全替代碳酸氫銨，丙烯酰胺的含量減少超過70（圖1 中柱形B）。在其他類食品中也得到了類似的結果。對丙烯酰胺含量的影響也可能是由于碳酸氫銨被碳酸氫鈉完全取代后加入的酒石酸存在造成的。而這個因素將在下文被討論到。所有樣本都通過由公司安排的感官測試（顏色，味道）。然而，與標準的產品相比，沒有使用碳酸氫銨作為烘焙劑的樣品起蓬松性稍微有些小。這種差異不是問題，因為它只是一個半成品，并且它進一步的適用性并沒有受到負面影響。按上述描述的，它們述被用作為最終產品在市場上出售。這表明，用碳酸氫鈉取代碳酸氫銨是一種可顯著減少餅干產品的丙烯酰胺含量的很有效的方法。 丙 烯 酰 胺 含 量 ug/kg 不同類型的烘焙劑圖 1：不同烘焙劑混合而成的餅干模型中丙烯酰胺的含量（n=9，作為參考，相對標準偏差=9%；其他樣品n=1）R：（127g碳酸氫銨+273g碳酸氫鈉+1989g酒石酸）/100kg面粉；A:(49g碳酸氫銨+439g碳酸氫鈉+312g酒石酸）/100kg面粉；B:(537g碳酸氫鈉+439g酒石酸）/100kg面粉。3.2 .不同類型糖的影響 天冬酰胺形成丙烯酰胺需要還原糖（施塔德勒等，2004）。使用蔗糖溶液（非還原糖）來代替轉化糖漿可以使產品相較于標準產品其丙烯酰胺含量下降超過70從原來的170ug/kg下降到46ug/kg。早期的研究發(fā)現(xiàn)用蔗糖取代還原糖是一種有效的能顯著降低焙烤工程中丙烯酰胺含量的方法，而這次的試驗結果再次證實了之前的研究發(fā)現(xiàn)。產品的味道沒有明顯受到影響，但用蔗糖處理的產品它的色澤稍淺，這主要是因為發(fā)生美拉德褐變時缺乏還原糖。這些餅干將作為最終的產品被進一步加工，因為這種稍淺的顏色對最終的產品沒有產生負面影響。因此，如果褐變不是很重要的話，在焙烤中用蔗糖取代還原糖是一種可行的方法。3.3 .酒石酸含量酒石酸（或檸檬酸）通常被添加到含有碳酸氫鈉的烘焙制劑中以加強發(fā)酵。酸的添加降低了pH值，從而影響丙烯酰胺的形成。曾經(jīng)做過兩組額外添加同種酒石酸的實驗。標準的產品是每100公斤的面粉中添加195克酒石酸。這三種試驗都使用標準量的碳酸氫銨和碳酸氫鈉。每100千克面粉中添加244克酒石酸的這組實驗，丙烯酰胺的喊來那個下降了三分之一（約114ug/kg）;同時，添加酒石酸的量較多的那一組（293g/ 100kg）有一個稍高的影響（丙烯酰胺的含量下降了44%），與244g/100kg的那組相比沒有太大的區(qū)別。試驗結果表明，在圖1中觀察到的較大的影響并不是因為就是算的存在，而是因為用碳酸氫鈉取代了碳酸氫銨。同時也必須考慮到在實驗室中，大部分的酒石酸正如圖1中顯示的那樣被大量加入的碳酸氫中和，而在另一組實驗中，如圖2，并沒有出現(xiàn)這種情況。即使這個產品是用最高劑量的酒石酸也沒有酸味。同樣，所有產品通過感官測試，并最終用于生產。這些結果也與所觀察的檸檬酸對姜餅的影響相符合，并且表明，加入一些有機酸是另一種顯著降低烘焙過程中丙烯酰胺含量的方法。然而，酸的添加量可能會被限制，這主要是由于感官方面的原因。我們并沒有對產品的保質期進行過研究，這是由于產品直接作為兩種類型的原材料來使用。 丙 烯 酰 胺 含 量 ug/kg 面粉中酒石酸的含量g/100kg圖2：不同含量的就酒石酸與丙烯胺酰胺制作模型餅干（n取1，除195g/100kg這組外，其它都取9）。3.4.餅干在第二烘烤過程中丙烯酰胺的形成 這些被研究的餅干模型并不直接用于銷售，而是作為其他餅干的組成成分來使用。如果將之前可利用的某一種方法應用在生產上使得最終產品的丙烯酰胺含量降低，這種產品也將被測試。如果將標準餅干當做涂料用，用蛋清泡沫和糖作為原料制成的餅干其丙烯酰胺的含量將達到110ug/kg。如果涂層中未添加碳酸氫銨，丙烯酰胺的含量將會降低約30%（75mg/kg)。這種情形與杏仁餅干相似：使用不含碳酸氫銨的模型餅干將使杏仁餅干的丙烯酰胺的含量下降30%（由原來的551毫克/公斤下降到374微克/公斤）。所說的丙烯酰胺的含量達到這種程度的餅干指的就是前面提到的杏仁巧克力涂層餅干。在最終的杏仁餅干產品中，丙烯酰胺的含量是相當?shù)偷?。最終產品都通過感官測試，即它們的質量被認為相當與正常的產品。這些結果表明，碳銨取代仍然有效，即使在第二烘烤過程。但由于其他組件使用的餅干。另據(jù)測試，如果最終產品的丙烯酰胺含量較低，如果上述方法之一是在生產上應用。卵白色泡沫和糖為基礎的餅干含有110毫克/4.結論在甜面餅干中可以減緩丙烯酰胺作用的三種主要途徑是：（1）用碳酸氫鈉取代碳酸氫銨，（2）使用蔗糖溶液取代轉化糖漿，以及（3）添加適量的有機酸（如酒石酸）。在發(fā)面餅干中前兩種方法的結合使用甚至是更為有效的，這也能應用在其他產品上。如果褐變作用不是非常重要的話，用蔗糖替代還原糖的措施在產品生產上被限制使用。用半成品餅干做產業(yè)規(guī)模化生產試驗為以上三種方法的可利用性提供了證據(jù)，并且通過食品產業(yè)和消費者的反饋，發(fā)現(xiàn)半成品及成品的感官特性都與預期的高質量標準相一致。依靠產品及其措施的應用，丙烯酰胺的含量能下降30%70%.然而，其他類型的烘烤產品的情形可能有所不同：如果該產品被直接消費的話，尤其是膨松性和紋理可能成為關鍵點。因此，必須進行試驗來找出最佳方法，以減少丙烯酰胺的含量。（瓦斯等。，2004），可能也適用于其他產品。這項措施對減少糖的蔗糖