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丙烯酰胺的相关法规介绍及技术解决方案

2019-12-23 11:50:59 来源: 食品安全导刊

丙烯酰胺是在高温油炸或食品烘烤过程中因美拉德反应产生的副产物,其在淀粉含量较高的食品(如薯条、饼干、麦片等)中含量较高。目前,欧美等国家普遍认为丙烯酰胺对人体有害,是一种潜在的致癌物质,且各个年龄段的消费者均有暴露风险。在由食安中国网和《食品安全导刊》联合举办的《食安大讲堂》之“降低食品中丙烯酰胺含量的操作规程及国际进展在线研讨会”中,诺维信(中国)投资有限公司烘焙工业市场经理王轶男介绍了全球关于丙烯酰胺的法规,烘焙和食品工业部技术销售经理高青则给出了降低丙烯酰胺的技术解决方案。

丙烯酰胺的相关法律法规

近年来,欧美等国家对丙烯酰胺的关注和限制条款越来越多。事实上,早在2002年,欧洲的部分专家就已经开始关注丙烯酰胺带来的食品风险;2009年,联合国粮农组织世界卫生组织食品添加剂联合专家委员会(JECFA)为食品法典委员会编制了“减少食品中丙烯酰胺的业务守则”;2011年,美国的专家也提出丙烯酰胺存在致癌风险。

2016年,美国食品及药物管理局指导意见中建议企业了解其生产食品中丙烯酰胺的含量,并考虑采取措施降低其含量。美国加利福尼亚州第65号提案要求对含有与癌症相关的有毒物质(包括丙烯酰胺)消费品发出警告,故2018年3月的一项法院判定,咖啡卖家必须在其产品中附上致癌警告标签。

图1 丙烯酰胺的形成条件

2015年,欧洲食品安全局发布了关于食品中丙烯酰胺的第一次全面风险评估结果,认为食品中的丙烯酰胺可能增加所有年龄段消费者患癌的风险。2018年,欧盟委员会的新法规要求食品公司制定相应措施,并采用一切可行的手段将其产品中的丙烯酰胺含量降至基准水平。新的欧盟法规明确规定,降低丙烯酰胺含量的责任在于食品经营者。该法规自2018年4月11日开始实施,范围包括在欧洲市场生产和销售某些类别食品的企业经营者、对于小型个体零售商的特殊规定,其他地区的公司可以借鉴欧洲的应对方式。新法规重点检测产品有油炸薯条、土豆片及其他用马铃薯,面团产品、面包、早餐麦片,精美的焙烤制品、咖啡和咖啡代用品,以及婴儿食品等,食品经营商必须检测其中丙烯酰胺的含量,并采取一切可能的措施以确保其含量低于新的基准水平;必须提供减少产品中丙烯酰胺产生的措施及证据;必须提供足够的数据来评估丙烯酰胺的含量,以及其含量可能超过基准水平的可能性。

虽然我国尚未出台关于食品中丙烯酰胺的限制法规,但是国内很多大型食品企业已经开始关注丙烯酰胺这一物质,甚至已经采取措施控制其含量。相信在不久的将来,我国将会出台相关法规标准。

有效控制丙烯酰胺的生成

丙烯酰胺是很多食品加工过程中的污染物,尤其是淀粉类食物在高温烘焙或油炸过程中会产生这一物质,也就是常说的“美拉德反应”。一方面,美拉德反应会赋予食品色、香、味;另一方面,原料中的还原糖和天冬酰氨在加热时常发生反应而生成丙烯酰胺。如何控制产品中丙烯酰胺的含量,从而更好地保护自身品牌,并且吸引关注健康的消费者无疑是食品企业思考的重点。对此,CIAA建立了关于降低丙烯酰胺的工具箱以供企业参考。该工具箱按照产品分类,分别从原料选择、配方设计和工艺设计方面给出建议,其中,酶制剂天门冬酰胺酶可以作为工具箱中的一种选择。尽管降低丙烯酰胺的方法各有不同,但最终都要保证食品的化学安全、微生物安全、产品营养,以及产品特有的结构、口感和风味。

图2 天冬酰胺酶活性的pH曲线(在37℃测量)

以谷物食品为例,降低丙烯酰胺含量的多种方法有着各自的优缺点。从原料选择来看,不同谷物中的天冬酰胺含量有所不同(常见食品中的天冬酰胺含量:黑麦>燕麦>小麦>玉米>大米),而天冬酰胺是产生丙烯酰胺的前体物质,如果选用了天冬酰胺含量较高的原料,那么经过同样的加工工艺过程其成品中丙烯酰胺的含量会相对较高。此外,如一些经过预处理的原料已经含有较高的丙烯酰胺,也会导致终产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决定因素,如缺少硫的土壤也会对谷类作物中的游离天冬酰胺浓度有显著影响——土壤中硫含量过低会导致作物的天冬酰胺含量升高,形成丙烯酰胺的风险也就更高。

就工艺设计而言,对于发酵类食品,延长发酵时间即可有效降低其中的天冬酰胺含量,这是因为酵母在发酵过程中会利用还原糖,而还原糖反应的减少可以降低丙烯酰胺含量。在较低温度下烘烤较长时间,能在终产品达到同样水分含量的同时显著降低丙烯酰胺含量。但是,需要注意避免产品出现烘烤程度不足的情况,其易导致产品在货架期内出现微生物超标或产品外观颜色差异较大等问题。同时,产品越厚,丙烯酰胺含量越低,但会明显改变产品外观。此外,控制返工料的数量也能有效减少终产品中丙烯酰胺的含量。

此外,调整配方设计也可以降低食品中丙烯酰胺的含量。例如,以碳酸氢钠及酸味剂部分或完全替代碳酸氢铵,不过用钠盐作为替代品有可能会影响饼干的堆叠高度、风味和质构,还需注意终产品中不可出现钠超标。天门冬酰胺酶已被验证是降低丙烯酰胺十分有效的手段,其效果因配方、原料、水分含量和工艺流程的不同而有所差别。使用葡萄糖或非还原糖(如蔗糖)替代果糖也可降低丙烯酰胺含量,如使用果葡糖浆,就要保证果糖含量尽量低,因为该含量的变化可能会导致终产品的风味和色泽发生变化。减少配方中全麦面粉的添加量也可减少丙烯酰胺的生成,但从营养和口味角度看,全麦产品有一定的市场需求。此外,还有一些方法被证明能够减少丙烯酰胺的生成,但是会产生一些负面影响。例如,添加甘氨酸或钙盐会对终产品品质造成负面影响;添加有机酸或调整ph值可能导致产品口感发酸或颜色不够金黄,且在某些情况下还会增加另一种不需要的化学物质——三氯丙醇。

应用酶制剂降低丙烯酰胺的益处及工艺条件

作为全球创新领域的先导企业之一,诺维信推出了一项能有效抑制丙烯酰胺生成的全天然解决方案——Acrylaway®。诺维信的Acrylaway®在降低丙烯酰胺时,对产品的口感、风味、外观无任何影响。其基本原理为Acrylaway®可将天冬酰胺转化成天冬氨酸,从而有效降低丙烯酰胺含量——不改变外观和品质的同时在烘焙和油炸的淀粉类食物中形成渴望的金黄色表面,以及良好的口感和风味,且对其他氨基酸无影响。因为美拉德反应底物较为专一,所以Acrylaway®对产生美拉德反应的其他还原糖的生成无影响作用,对于面制品来说,面团特性、操作方法都未发生改变,所以最终产品与不加酶时的表现没有差异。

图3 天冬酰胺酶活性的温度曲线

Acrylaway®是一种加工助剂,作用的温度和pH条件宽泛,不仅易于添加至大多数生产工艺中,还可以通过调节如剂量和作用时间等参数将适用范围优化,以便适用于特定工艺。同大多数酶一样,Acrylaway®在GB 2760中归类在C3表第41项,属于加工助剂,最适的ph值为6~8,活力峰值为55~60℃。当前,诺维信可以提供固体颗粒产品和液体产品。另外,如果食品企业对终产品有物质要求,诺维信也能提供相应的产品,且3款产品的活力相同。

天门冬酰胺酶的应用举例

通过添加诺维信Acrylaway®,各种食品中丙烯酰胺的含量都能得到明显下降,而酶的具体添加量取决于应用产品的种类。

诺维信Acrylaway®在土豆相关零食中的应用

为测试Acrylaway®在油炸土豆制品中的作用,诺维信的用户曾经做过一个测试——在颗粒状方便食品的生产过程中添加4个不同用量(300、1000、1600和2000ppm)的Acrylaway®。结果表明,Acrylaway®可使油炸零食中的丙烯酰胺含量减少约94%。在颗粒状膨化土豆制品中添加2个不同用量(600和1600ppm)的Acrylaway®,其丙烯酰胺水平可降低约84%。

诺维信Acrylaway®在烘焙食品中的应用

试验证明,诺维信Acrylaway®可以大幅降低饼干配方中丙烯酰胺的含量(当面粉用量为525 ASNU/kg时,丙烯酰胺含量减少约85%),同时产品的气味和外观都不受影响。实验表明,在对照样品和已添加290 ppm Acrylaway®的样品中都存在与低糖饼干相同的挥发性香气成分,且对照样品和含290 ppm Acrylaway®的样品外观上并无差异。

诺维信Acrylaway®在墨西哥玉米片中的应用

将诺维信Acrylaway®加入墨西哥玉米面团中可以大幅降低其成品中丙烯酰胺的含量,当面粉用量为200ASNU/kg时,丙烯酰胺含量减少约90%,57ppm相当于200ASNU/kg面粉重量。但在实际应用中,还应结合生产工艺和酶的作用条件进行测试,以达到最优化的添加量。

诺维信Acrylaway®在咖啡中的应用

由于在咖啡中添加诺维信Acrylaway®会涉及较大程度的工艺改造,因此目前该应用的商业化程度并不高。从试验数据可以看出,在咖啡中添加诺维信Acrylaway®能够使丙烯酰胺含量减少约60%,但会因咖啡豆种类不同而有所区别。

 

 

 

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