不同添加物对馕饼中丙烯酰胺生成量的影响

任祥瑞，毛红艳 ，赵晓燕，于明，张晓伟，刘红开

1. 济南大学，食品科学与营养系（济南 250022）；2. 新疆农业科学院，粮食作物研究所（乌鲁木齐 830091）；3. 新疆农科院粮作所科技开发服务公司（乌鲁木齐 830091）

特色面制品“馕”，有着悠久的历史，最早盛行于土耳其、中亚、西亚等各国，随后传入我国新疆地区[1]。馕饼是通过面粉添加食盐和酵母，将面团发酵后制作成饼状的面坯，然后通过馕坑烘制熟化。馕坑采用燃煤或燃烧木柴来加热，其中心温度可以达到300 ℃左右。而淀粉是小麦粉的主要成分，在高于120 ℃就会生成丙烯酰胺[2]。

丙烯酰胺属于低分子量的一种有毒化合物，极易溶于水，严重地威胁到人类的健康，极大可能会引起癌症、基因的突变及神经性中毒，一般是在淀粉类含量高的食物在高温加工过程造成的一种化合物[3]。瑞典的相关研究人员发现淀粉类食物经过高温油炸或焙烤中产生的丙烯酰胺主要是由还原糖和天冬酰胺发生反应引起的[4-5]。目前，对于丙烯酰胺最低的致癌浓度还没有准确的数据，而国际癌症研究机构在1994年将丙烯酰胺归为“可能对人类具有致癌性”中的第2A组[6]。此外，人们通过摄入食物中丙烯酰胺而导致致癌性一直受到争议[7]。现在，随着食品科学、生物学、分子生物学等学科的快速发展，社会经济水平越来越高，在日常生活中，人们越来越关注及重视食品安全[8]。

许多文献根据丙烯酰胺在食品高温加工过程中生成的机理，采用多种措施来抑制丙烯酰胺的生成，其主要措施有选择合理的食材、对食材进行前处理、添加合适的配料及控制食物加工过程的温度[9-11]。例如面包加工时，可以添加适量的大豆粉、燕麦粉等，不仅可以提高了制品的营养，还降低了制作过程中丙烯酰胺的生成量[12]。

芝麻、大豆、核桃等食材中含有丰富蛋白质、多酚类化合物等，特别是黄酮类化合物具有较高的抗氧化活性，可以有效地抑制产生丙烯酰胺的美拉德反应[12]。而熟芝麻粉、大豆蛋白粉、脱脂核桃粉、大豆全粉及奶粉对馕饼中丙烯酰胺生成量影响研究较少，文章利用这些添加物作为辅料加入馕中，通过高效液相色谱检测分析馕饼中的丙烯酰胺，对不同添加物对丙烯酰胺生成量以及市售馕饼中丙烯酰胺的含量进行研究。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用原料馕饼、熟芝麻粉、大豆分离蛋白粉、大豆全粉和脱脂核桃粉均是实验室自制；脱脂高钙奶粉（内蒙古伊利实业集团股份有限公司）；市售馕饼。丙烯酰胺、甲醇（色谱纯，上海麦克林生化科技有限公司）；丙烯酰胺标准品（纯度＞99%，美国Sigma公司）；其他所用化学试剂（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）。

1.2 仪器与设备

LC-20AT高效液相色谱仪（日本岛津公司）；YR-3M粉碎机（台湾弘荃机械有限公司）；FA/JA电子分析天平（上海佑科仪器仪表有限公司）；LXJIIB离心机（上海安亭科学仪器厂）；RE-52A旋转蒸发器（上海亚荣生化仪器厂）。

1.3 试验方法

1.3.1 添加不同辅料馕的制备

馕的制作流程：取200 g面粉，按适当的比例分别添加熟芝麻粉、大豆分离蛋白粉、脱脂核桃粉、大豆全粉及奶粉，分别混合均匀，加入100～120 g的水、2 g盐、4 g酵母、20 g色拉油，搅拌揉制成团。在室温醒发后，反复多次搓揉面团，再次将面团醒发10 min，将其制成圆形馕坯，烘烤至成品。

1.3.2 色谱条件

Agilent C18（4.6 mm×250 mm，5 μm）为色谱住；检测器：紫外检测器；流动相为V甲醇∶V超纯水=1∶59；流速：1 mL/min；柱温：25 ℃；进样量：10 μL。

1.3.3 丙烯酰胺标准曲线

丙烯酰胺含量采高效液相色谱法，在10.0 mL容量瓶中配制10 mg/mL丙烯酰胺标准储备液，再用甲醇稀释配制成1.00，2.00，3.00，4.00，5.00，6.00，7.00和8.00 μg/mL的标准液，进样检测，制作出峰面积对质量浓度标准曲线。通过标准曲线得出样品中丙烯酰胺的质量浓度，按照公式（1）计算丙烯酰胺生成量（μg/mL）[16-17]。

1.3.4 样品制备

取馕块，在粉碎机中粉碎，将200.00 g馕粉和240 mL 80%乙醇溶液混合混匀，静置30 min后，再次混匀，离心（室温下4 500 r/min 10 min），取上清液于55 ℃下，旋转蒸发浓缩并定容至15 mL，再次离心（室温4 500 r/min 10 min）；上清液通过液漏斗除去油脂（5 mL正己烷洗涤3次），再置于离心管，加入5 mL CarrezⅠ试剂[15% K4Fe(CN)6溶液]和CarrezⅡ试剂（30% ZnSO4溶液），混匀后离心（室温下7 000 r/min，15 min）。在上清液中加入适量活性炭，静置除去色素。用甲醇和超纯水将C18固相萃取小柱净化，再将处理好的上清液，过0.45 μm的滤膜，HPLC检测丙烯酰胺含量[13-15]。

1.3.5 含添加物馕饼中丙烯酰胺含量检测

在面粉中，添加的芝熟麻粉、大豆分离蛋白粉和奶粉的含量均为0，1%，2%，3%，4%和5%；添加的大豆全粉和脱脂核桃粉的含量均为0，2%，4%，6%，8%和10%，按照1.3.1小节中的方法制备成馕饼，冷却后，按照1.3.4小节的方法处理样品，检测丙烯酰胺的含量。

1.3.6 市售馕饼中丙烯酰胺含量检测

在市场上，购买5家采用传统工艺馕坑制成的馕饼，对其检测丙烯酰胺含量，并将其与实验室自制馕饼对照分析。

2 结果与讨论

2.1 丙烯酰胺的标准曲线

配制质量浓度分别为1.00，2.00，3.00，4.00，5.00，6.00，7.00和8.00 μg/mL的丙烯酰胺标准溶液，横坐标为丙烯酰胺的质量浓度，纵坐标为峰面积，得出丙烯酰胺的标准曲线方程y=1.657 3x+1.825 4，R2= 0.999 7。由图1可知，在1.00～8.00 μg/mL的范围内具有较好的线性相关系。

图1 丙烯酰胺的标准曲线图

将标准曲线方程经过换算，得出公式（2），用来计算样品丙烯酰胺的含量（μg/kg）。

2.2 添加物对馕饼中丙烯酰胺含量的影响

图2展示了不同添加物及含量对馕饼中丙烯酰胺含量的影响。由图2可知，无添加物的馕饼中的丙烯酰胺含量范围为323.56～331.40 μg/kg，添加物为大豆分离蛋白粉、奶粉和芝麻粉（添加量为1%～5%）的馕饼中丙烯酰胺含量范围分别是302.36～0，280.05～ 83.76和241.62～341.98 μg/kg，而大豆全粉和核桃粉在浓度在1%对丙烯酰胺的含量没有影响，因此这两种添加物的浓度为2%～10%，其丙烯酰胺的含量范围分别为163.13～81.57和202.53～399.62 μg/kg。通过对比可知，无添加物的馕饼中丙烯酰胺量较高，其次是添加物为芝麻粉和核桃粉的，而添加物为大豆分离蛋白粉、奶粉和大豆全粉时，丙烯酰胺含量较低。

由图2（A）观察可知，在馕饼添加1%芝麻粉时，丙烯酰胺的含量降低，当添加量高于1%时，丙烯酰胺量出现升高的趋势，说明添加过量熟芝麻粉可以促进了丙烯酰胺的生成。原因可能是熟芝麻中的油进入到面粉里，导致馕饼中油含量提高，据相关的研究报道，食物中含油量越高，在高温加工时，越有利于丙烯酰胺生成[18]。此外，添加熟芝麻粉的馕在高温烤制时，糊化较易发生，有可能呈现焦糊味，引起的美拉德反应也较明显，在这种条件下，有助于提高丙烯酰胺的含量[18-19]。相关的研究报道，芝麻中含有的芝麻酚有利于增加丙烯酰胺量[18]。因此，在馕饼添加适量的芝麻，有利于降低丙烯酰胺的含量；随后添加的芝麻越多，芝麻酚的含量越高，丙烯酰胺量处在较高水平。

大豆分离蛋白粉对馕饼中丙烯酰胺生成量的影响由图2（B）展现。大豆分离蛋白粉可以显著地控制馕饼中丙烯酰胺含量，其趋势表现为随着大豆分离蛋白粉含量的增加，丙烯酰胺量下降，且不同含量之间有着显著的差异（P＜0.05）。当大豆分离蛋白粉添加量为4%时，已检测不出丙烯酰胺的含量。据推测，原因是大豆分离蛋白粉含有较高的蛋白质，而蛋白质中的游离氨基酸和天冬酰胺之间产生竞争，可以阻止美拉德反应的发生；除此之外，蛋白质和丙烯酰胺之间产生共价结合，也可以导致丙烯酰胺含量降低[19]。

图2（C）展现了奶粉对馕饼中丙烯酰胺生成量的影响。添加奶粉可以明显地抑制馕饼中丙烯酰胺的产生。奶粉添加得越多，丙烯酰胺含量越低，而且不同添加量之间有着显著的差异（P＜0.05）。奶粉中蛋白的含量可以降到约33%。

图2（D）展现了大豆全粉对馕饼中丙烯酰胺生成量的影响。数据显示，添加大豆全粉可以明显地控制丙烯酰胺含量，当添加量为2%～6%时，丙烯酰胺的含量呈现显著降低的趋势，当添加量到达8%和10%时，丙烯酰胺量有轻微提高，而与无大豆全粉的馕饼相比较，丙烯酰胺含量仍然降低显著（P＜0.05）。原因是大豆全粉除了含有丰富的蛋白质外，还有抗氧化物质异黄酮。相关的文献曾报道，黄酮类、多酚类化合物可以控制热加工食物中丙烯酰胺的生成，其控制率大约为30%～85%[20-21]，这意味着黄酮类化合物可以降低丙烯酰胺的生成量。除此之外，大豆全粉含有的蛋白也起到一定的抑制作用，原因同大豆分离蛋白粉。

核桃粉对馕饼中丙烯酰胺的生成量影响展示在图2（E）中。当脱脂核桃粉添加量为2%～4%时，其对丙烯酰胺含量具有控制作用，当添加量增加时，丙烯酰胺含量开始上升，当添加量为10%时，丙烯酰胺的含量达到最高，为399.62 μg/kg，显著高于无脱脂核桃粉的馕，且不同添加量脱脂核桃粉对丙烯酰胺含量具有显著性差异（P＜0.05）。原因是脱脂核桃粉中含有一定量的油脂，加入较多量的脱脂核桃粉时，会带入馕中较多的油脂，从而导致丙烯酰胺含量升高，原因同熟芝麻粉。

图2 添加物对馕饼中丙烯酰胺含量的影响

欧洲食品的安全局安全性评估报告中指出癌症可耐受摄入量为2.6 mg/kg/d，而神经毒性，耐受摄入量为40 mg/kg/d。由此提出了对产品配方或加工条件进行修改的建议，例如高温加工的面制品可以添加天冬酰胺酶，或在焙烤前，在面团上添加半胱氨酸，研究发现对降低丙烯酰胺含量具有潜在影响[20]。

2.3 在市售馕饼中丙烯酰胺的检测

图3展现了来自传统加工工艺制作的市售不同馕饼中丙烯酰胺生成量。1～4号市售馕饼中的丙烯酰胺含量分别为901.47，119.09，927.57和776.21 μg/kg，而5号馕饼没有检出，可能是因为丙烯酰胺含量低，超出了仪器检测的限度，也暗示着该馕的质量较其他4种市售馕好。另外，通过数据分析可知，5种馕饼中的丙烯酰胺含量存在显著差异性（P＜0.05），其中3号馕饼的最高，其次是1号。而实验室自制无添加物的馕饼中，丙烯酰胺的含量为312.28 μg/kg，相比部分市售的馕饼较低。这说明采用烤箱制备的馕饼品质较好。而市售馕饼中丙烯酰胺含量出现不同的原因归咎于添加了不同的辅料，由此造成了馕饼在品质方面存在差异，如口感、风味及丙烯酰胺的含量等。为了提高馕饼的质量与贮存期，需要制订规范的品质标准及检测标准。

图3 不同馕饼中丙烯酰胺的含量

3 结论

为了有效地减少馕饼中丙烯酰胺生成，此次试验研究了不同添加物和不同添加量对馕饼中丙烯酰胺生成量的影响。研究结果发现：当熟芝麻粉、脱脂核桃粉添加量增加一定的程度时，丙烯酰胺含量减少，然后随着含量增加，出现增加的趋势；添加大豆分离蛋白粉与奶粉可以显著地控制丙烯酰胺在馕饼中的含量，且随着添加量的增加，含量下降的数据越大（P＜ 0.05），特别是大豆分离蛋白粉，添加量为4%时，已无法检测出丙烯酰胺；添加了大豆全粉，馕饼中丙烯酰胺被显著地抑制，虽然在含量在8%～10%呈现出增加，但与无添加的馕饼相比，含量减少还是具有显著的差异性（P＜0.05）。对比市售馕饼的丙烯酰胺量，结果发现来源不同的市售馕饼中丙烯酰胺生成量具有较大的差异性（P＜0.05），这与馕的配方、工艺操作参数等方面的不同引起的；实验室采用烤箱制备无添加物的馕饼中丙烯酰胺含量较低。