烘焙食品丙烯酰胺含量测定及影响因素的研究

钱程　回艳云　李业禄　公云

摘要：为快速测定圆面包中丙烯酰胺含量，本实验从烘烤温度、烘烤时间、酵母用量、砂糖用量对丙烯酰胺生成量的影响入手，通过正交实验得到丙烯酰胺生成量最少的圆面包配方为：烘焙温度为170℃，酵母用量1.6/100克，烘焙时间为20分钟，砂糖用量16/100克。研究结果表明，时间长、酵母用量少和砂糖用量高都会促使圆面包中丙烯酰胺含量的升高。

关键词：丙烯酰胺；烘焙食品

基金项目：2014年沈阳师范大学大学生科学研究基金项目

中图分类号： R154 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2015.14.033

丙烯酰胺（Acrylamide，AM）。2002年4月时报道出在一些油炸、烧烤类的淀粉食品，如土豆片、薯条等中检出丙烯酰胺。1994年丙烯酰胺被国际癌症机构（IARC）列为“人体可能致癌物”。目前常用的分析方法有液相-质谱联用法等，但检测速度慢，所以提倡采用紫外分光光度法。丙烯酰胺是由游离的天门冬酰胺在高温加工中通过羰氨反应形成，且丙烯酰胺在120℃开始形成，故加热温度、加热时间，糖用量等会影响丙烯酰胺的生成。

1 材料与方法

1.1 主要仪器与试剂

1.1.1 仪器UV 9000型紫外可见分光光度计；DHG-9146A电热恒温鼓风干燥箱；AXTD5A台式低速离心机；烤箱；醒发箱；电子分析天平。

1.1.2 试剂、材料 高筋面粉；干酵母；一级纯净水；白砂糖；加碘盐；大豆油；鸡蛋；丙烯酰胺（纯度>99）；甲醇（分析纯）。

1.2 面包的烘焙

根据实验需要采用直接发酵法，准确称量250克高筋面粉、食盐5克、水130克、油20克、鸡蛋35克。改变酵母量和白砂糖用量进行和面→发酵→成型（125春/个）→醒发，在一定温度下焙烤。

1.3 紫外光谱扫描

配置1.0毫克/毫升浓度的丙烯酰胺标准品甲醇溶液，对标准溶液紫外光谱扫描，设置扫描波长范围为190～350纳米。确定出现丙烯酰胺最大吸收波峰的波长。

1.4 标准曲线的绘制

称取干燥处理后的丙烯酰胺标准品0.100克，用甲醇溶解配制成浓度为0.25微克/毫升、0.50微克/毫升、1.0微克/毫升、2.0微克/毫升、4.0微克/毫升、5.0微克/毫升、6.0微克/毫升、8.0 微克/毫升的一组标准溶液备用，用时现配，测定并记录所得数据。

1.5 丙烯酰胺的提取

称取2克均质的样品两份，加入10毫升甲醇（分析纯），于50毫升离心管在4000转/分钟下离心15分钟，吸取上清液，4℃条件下备用分析。

1.6 丙烯酰胺含量的单因素实验

在其他条件相同的前提下，分别研究烘焙温度、酵母用量、烘焙时间、砂糖用量4个单因素对圆面包中丙烯酰胺含量的影响。

1.7 正交实验

实验采用 L9（34）正交表，以焙烤温度（A）、焙烤时间 （B）、酵母用量（C）、砂糖用量（D）作为4 个考察因素，选取3个水平进行试验。

2 结果分析

2.1 丙烯酰胺的吸收峰

应用紫外分光光度计依次对丙烯酰胺标准溶液进行紫外光谱扫描，扫描的光谱图如图1所示。丙烯酰胺在207纳米 处有最大吸收波峰，因此波长选择207纳米。

2.2 丙烯酰胺标准曲线建立

丙烯酰胺标准溶液在0.25～8.0微克/升的范围，质量浓度与吸光值成线性关系，线性回归方程为y=0.0653x+0.0195，线性相关系数为r =0.9912。

2.3 单因素实验结果

2.3.1 烘焙温度对圆面包中丙烯酰胺含量的影响 将和好的面团分别在150℃～230℃温度条件下烘烤，烤至棕黄色且各个面包的颜色相近，测定面包中丙烯酰胺含量。

由结果可知，随温度升高丙烯酰胺含量先增加后下降，在15℃～190℃范围内丙烯酰胺含量增加幅度明显，在150℃下烘烤的圆面包丙烯酰胺含量较低，达到相同的成品色泽需要较长的时间，面包出品率低。在190℃～230℃范围内丙烯酰胺含量减少明显的原因为丙烯酰胺在高温条件下不稳定，发生聚合反应，且温度高导致加热时间缩短。

在后续单因素试验中，采用190℃进行烘烤，因为若温度过低会使面包过度失水；若温度过高，会造成外焦里生的现象。

2.3.2 烘焙时间对圆面包中丙烯酰胺含量的影响 将圆面包生面团在190℃下烘烤，烘烤的时间分布在15～35分钟，测定圆面包中丙烯酰胺的含量。

由结果可知，随着温度的升高圆面包中丙烯酰胺含量增加 。面包在烤制10分钟后开始上色，表面色泽随着烘烤时间延长而加深，这是由于美拉德反应和焦糖化反应加剧，而使丙烯酰胺含量显著增加。

考虑到面包口感和出品率，后续实验采用烘烤时间为25分钟。

2.3.3 酵母用量对圆面包中丙烯酰胺含量的影响 在圆面团中添加不同量（1～5克）的酵母进行发酵。并测定丙烯酰胺含量。

由结果可知，酵母量在1～5克范围内丙烯酰胺含量下降，其原因为，酵母具分解丙烯酰胺产生的重要前提物质单糖的能力，单糖的减少使丙烯酰胺含量下降；且酵母量增加使面团的pH下降，而丙烯酰胺生成的最佳pH为中性，酸性条件有效抑制丙烯酰胺生成，即使高温也不会使丙烯酰胺含量增加。

酵母用量过高时，会使面团发酵过度，面团偏酸影响口感，固后续实验采用酵母量为3克。

2.3.4 砂糖用量对圆面包中丙烯酰胺含量的影响 含不同砂糖量（35～55克）的生面团，在同一条件下烘烤，测定丙烯酰胺的含量。

由结果可知，随砂糖量的增加丙烯酰胺含量增加，原因为在微酸性pH、高于100℃条件下加热，蔗糖等糖类容易水解产生单糖，可以与天冬酰胺反应产生丙烯酰胺。

2.4 正交实验结果

根据正交因素水平设计L9（34）正交试验，结果见表1。

由表1的极差结果可得，R1>R3>R4>R2，则四个因素对烘焙面包丙烯酰胺含量影响排序为：焙烤温度>焙烤时间>砂糖用量>酵母用量。通过正交实验可得到优化的烘烤方案为A1B3C2D1，验证烘烤方案A1B3C2D1，进行两次平行实验，圆面包中丙烯酰胺平均含量为38.57微克/公斤，低于表2中每一项试验结果，故A1B3C2D1为最佳烘烤方案，可以得到丙烯酰胺含量最低的圆面包。

2 结论

本实验利用紫外分光光度计对圆面包中丙烯酰胺含量进行快速测定，利用单因素试验确定温度、时间、酵母量、砂糖量对丙烯酰胺生成量影响的具体范围，使用正交实验对面包中丙烯酰胺产生量进行控制，得到最佳配方为：烘焙温度为170℃，酵母用量1.6克/100克，烘焙时间为20分钟，砂糖用量16克/100克。其丙烯酰胺含量可减少为38.57微克/公斤。

参考文献

[1] Botte H. Chemical & Engineering News.2002.80（19）：33.

[2] 武丽荣，蒋新正，鲍元奇.油炸食品中丙烯酰胺的形成及减少措施[J].中国油脂，2005，30（7）：18-21.

[3] Mottram D S，Wedzicha B L，DodsonAT.Acrylamide is formed in the maillard reaction[J].Nature，2002，419：448-449.

作者简介：钱程，沈阳师范大学，食品科学与工程专业在读本科生。

通讯作者：杨平，沈阳师范大学，讲师，研究方向：质量安全，功能因子提取。