丙烯酰胺的相關法規介紹及技術解決方案

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生的副產物，其在澱粉含量較高的食品(如薯條、餅幹、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，且各個年齡段的消費者均有暴露風險。在由2022世界杯分組我來預測 和《世界杯賽程預測導刊》聯合舉辦的《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市場經理王軼男介紹了全球關於丙烯酰胺的法規，烘焙和食品工業部技術銷售經理高青則給出了降低丙烯酰胺的技術解決方案。

丙烯酰胺的相關法律法規

近年來，歐美等國家對丙烯酰胺的關注和限製條款越來越多。事實上，早在2002年，歐洲的部分專家就已經開始關注丙烯酰胺帶來的食品風險;2009年，聯合國糧農組織世界衛生組織食品添加劑聯合專家委員會(JECFA)為食品法典委員會編製了“減少食品中丙烯酰胺的業務守則”;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了解其生產食品中丙烯酰胺的含量，並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症相關的有毒物質(包括丙烯酰胺)消費品發出警告，故2018年3月的一項法院判定，咖啡賣家必須在其產品中附上致癌警告標簽。

圖1 丙烯酰胺的形成條件

2015年，歐洲世界杯賽程預測局發布了關於食品中丙烯酰胺的第一次全麵風險評估結果，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要求食品公司製定相應措施，並采用一切可行的手段將其產品中的丙烯酰胺含量降至基準水平。新的歐盟法規明確規定，降低丙烯酰胺含量的責任在於食品經營者。該法規自2018年4月11日開始實施，範圍包括在歐洲市場生產和銷售某些類別食品的企業經營者、對於小型個體零售商的特殊規定，其他地區的公司可以借鑒歐洲的應對方式。新法規重點檢測產品有油炸薯條、土豆片及其他用馬鈴薯，麵團產品、麵包、早餐麥片，精美的焙烤製品、咖啡和咖啡代用品，以及嬰兒食品等，食品經營商必須檢測其中丙烯酰胺的含量，並采取一切可能的措施以確保其含量低於新的基準水平;必須提供減少產品中丙烯酰胺產生的措施及證據;必須提供足夠的數據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。

雖然我國尚未出台關於食品中丙烯酰胺的限製法規，但是國內很多大型食品企業已經開始關注丙烯酰胺這一物質，甚至已經采取措施控製其含量。相信在不久的將來，我國將會出台相關法規標準。

有效控製丙烯酰胺的生成

丙烯酰胺是很多食品加工過程中的汙染物，尤其是澱粉類食物在高溫烘焙或油炸過程中會產生這一物質，也就是常說的“美拉德反應”。一方麵，美拉德反應會賦予食品色、香、味;另一方麵，原料中的還原糖和天冬酰氨在加熱時常發生反應而生成丙烯酰胺。如何控製產品中丙烯酰胺的含量，從而更好地保護自身品牌，並且吸引關注健康的消費者無疑是食品企業思考的重點。對此，CIAA建立了關於降低丙烯酰胺的工具箱以供企業參考。該工具箱按照產品分類，分別從原料選擇、配方設計和工藝設計方麵給出建議，其中，酶製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、產品營養，以及產品特有的結構、口感和風味。

圖2 天冬酰胺酶活性的pH曲線(在37℃測量)

以穀物食品為例，降低丙烯酰胺含量的多種方法有著各自的優缺點。從原料選擇來看，不同穀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)，而天冬酰胺是產生丙烯酰胺的前體物質，如果選用了天冬酰胺含量較高的原料，那麼經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，如一些經過預處理的原料已經含有較高的丙烯酰胺，也會導致終產品中丙烯酰胺含量的增加(如烤杏仁、含糖量高的果幹等)。穀物中的糖分並不是丙烯酰胺生成的決定因素，如缺少硫的土壤也會對穀類作物中的遊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。

就工藝設計而言，對於發酵類食品，延長發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，需要注意避免產品出現烘烤程度不足的情況，其易導致產品在貨架期內出現微生物超標或產品外觀顏色差異較大等問題。同時，產品越厚，丙烯酰胺含量越低，但會明顯改變產品外觀。此外，控製返工料的數量也能有效減少終產品中丙烯酰胺的含量。

此外，調整配方設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幹的堆疊高度、風味和質構，還需注意終產品中不可出現鈉超標。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品的風味和色澤發生變化。減少配方中全麥麵粉的添加量也可減少丙烯酰胺的生成，但從營養和口味角度看，全麥產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，但是會產生一些負麵影響。例如，添加甘氨酸或鈣鹽會對終產品品質造成負麵影響;添加有機酸或調整ph值可能導致產品口感發酸或顏色不夠金黃，且在某些情況下還會增加另一種不需要的化學物質——三氯丙醇。

應用酶製劑降低丙烯酰胺的益處及工藝條件

作為全球創新領域的先導企業之一，諾維信推出了一項能有效抑製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——不改變外觀和品質的同時在烘焙和油炸的澱粉類食物中形成渴望的金黃色表麵，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®對產生美拉德反應的其他還原糖的生成無影響作用，對於麵製品來說，麵團特性、操作方法都未發生改變，所以最終產品與不加酶時的表現沒有差異。

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，不僅易於添加至大多數生產工藝中，還可以通過調節如劑量和作用時間等參數將適用範圍優化，以便適用於特定工藝。同大多數酶一樣，Acrylaway®在GB 2760中歸類在C3表第41項，屬於加工助劑，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品和液體產品。另外，如果食品企業對終產品有物質要求，諾維信也能提供相應的產品，且3款產品的活力相同。

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於應用產品的種類。

諾維信Acrylaway®在土豆相關零食中的應用

為測試Acrylaway®在油炸土豆製品中的作用，諾維信的用戶曾經做過一個測試——在顆粒狀方便食品的生產過程中添加4個不同用量(300、1000、1600和2000ppm)的Acrylaway®。結果表明，Acrylaway®可使油炸零食中的丙烯酰胺含量減少約94%。在顆粒狀膨化土豆製品中添加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®可以大幅降低餅幹配方中丙烯酰胺的含量(當麵粉用量為525 ASNU/kg時，丙烯酰胺含量減少約85%)，同時產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幹相同的揮發性香氣成分，且對照樣品和含290 ppm Acrylaway®的樣品外觀上並無差異。

諾維信Acrylaway®在墨西哥玉米片中的應用

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

諾維信Acrylaway®在咖啡中的應用

由於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化程度並不高。從試驗數據可以看出，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別。