專利名稱：用于高溫加工食品的丙烯酰胺抑制劑及其應(yīng)用工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高溫加工食品領(lǐng)域，尤其是涉及用于抑制丙烯酰胺產(chǎn)生的化學(xué)抑制劑。
背景技術(shù)：
高溫加工是常用的一類食品加工方法，如油炸、焙烤、高溫滅菌、微波加工、脫水干燥等，其加工溫度大多在100℃以上，有時(shí)甚至超過200℃。2002年4月，瑞典斯德哥爾摩大學(xué)Tornquist等(Tornquist，M.et al.AcrylamideA cookingcarcinogen？[J].Chemical Research in Toxicology，2002，13517)通過檢測發(fā)現(xiàn)，一些普通食品，在經(jīng)過煎、炸、烤等高溫加工處理時(shí)會產(chǎn)生丙烯酰胺，而且其含量隨加工溫度的升高而升高。其中，油炸食品中丙烯酰胺含量一般在1000μg/kg以上，炸透的薯片達(dá)12800μg/kg。
丙烯酰胺是可以使機(jī)體致畸、致癌的有害物質(zhì)。目前的一些動(dòng)物實(shí)驗(yàn)已發(fā)現(xiàn)，丙烯酰胺可以導(dǎo)致哺乳動(dòng)物細(xì)胞的基因變異和染色體異常，長期監(jiān)測表明它能引起雄性小鼠陰囊、甲狀腺、腎上腺和雌性鼠乳腺、甲狀腺、子宮產(chǎn)生腫瘤。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明，丙烯酰胺可損害人體神經(jīng)系統(tǒng)，甚至使人癱瘓。1994年國際癌癥研究協(xié)會已經(jīng)認(rèn)為，丙烯酰胺可能使人致癌。因此，高溫加工食品中丙烯酰胺產(chǎn)生的問題已引起國際社會的高度重視。
目前，如何降低高溫加工食品中丙烯酰胺的含量已經(jīng)成為全球的研究熱點(diǎn)。根據(jù)Mottram等(Mottram DS et al.Acrylamide is formed in the Maillardreaction[J].Nature，2002，419448)和Stadler等(Stadler RH et al.Acrylamidefrom Maillard reaction products[J].Nature，2002，419449)的研究，高溫加工食品中丙烯酰胺主要是由還原糖和天冬酰胺通過美拉德反應(yīng)產(chǎn)生，即在丙烯酰胺形成前先形成丙烯醛，丙烯醛氧化生成丙烯酸進(jìn)而產(chǎn)生丙烯酰胺。依據(jù)此原理，還原劑應(yīng)可抑制丙烯酰胺的形成。但是，Rydberg等(Rydberg P et al.Investigations of factors that influence the acrylamide content of heatedfoodstuffs[J].J Agric Food Chem，2003，51(24)7012-7018)和Dhiraj等(Dhiraj A et al.Acrylamide in fooda model for mechanism of formation and itsreduction[J].Innovative Food Science and Emerging Technologies，2003，4(1)331-338)分別探討了添加維生素C和黃酮類物質(zhì)對丙烯酰胺產(chǎn)生的影響，結(jié)果表明效果甚微，這些研究對Mottram等和Stadler等闡述的丙烯酰胺產(chǎn)生機(jī)理提出了置疑。
到目前為止，還沒有發(fā)現(xiàn)抑制高溫加工食品中丙烯酰胺產(chǎn)生的有效方法。Friendman等(Friendman M.Chemistry，Biochemistry，and Safety ofAcrylamide.A Review[J].J Agric Food Chem，2003，54(16)4504～4526)根據(jù)其研究提出了以下措施培育出天冬酰胺含量低的品種，采用天冬酰胺酶或酸將天冬酰胺降解成天冬氨酸，利用乙酰化酶將天冬酰胺乙?；徊捎盟峄蜃贤饩€將產(chǎn)生的丙烯酰胺破壞；加工時(shí)加酸抑制丙烯酰胺的形成。但是，由于酶分子很難滲透到食品材料內(nèi)部，酸水解需要較高的酸濃度且影響食品感官，紫外線會引起食品變質(zhì)，所以抑制丙烯酰胺的產(chǎn)生或去除已產(chǎn)生的丙烯酰胺主要應(yīng)依靠滲透力強(qiáng)的小分子物質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在不降低加工溫度的前提下，提供用于高溫加工食品的丙烯酰胺抑制劑。
本發(fā)明所述的用于高溫加工食品的丙烯酰胺抑制劑，該抑制劑包括鈣離子和阿魏酸，鈣離子的添加量為高溫加工食品中所含游離氨基酸量的0.1～5.5倍(摩爾比)，阿魏酸的添加量為0.01～1mmol/kg食品。
游離氨基酸總量可根據(jù)已有資料報(bào)道或采用氨基酸自動(dòng)分析儀或茚三酮法測定。
所述的高溫加工食品為加工溫度超過120℃的食品。此類食品在加工至120℃以上時(shí)會產(chǎn)生大量的丙烯酰胺。
所述的鈣離子來自鈣的鹽類、氧化物或氫氧化物，例如氧化鈣、氫氧化鈣、氯化鈣、乳酸鈣、硝酸鈣、硫酸鈣或者其它食品工業(yè)上常見的含鈣化合物。
所述的阿魏酸來自順式、反式阿魏酸及其鹽類和酯類。
本發(fā)明的另一目的在于提供上述丙烯酰胺抑制劑的應(yīng)用工藝方法。
方法一是將鈣離子制劑和阿魏酸制劑直接添加到食品原料中，并利用可使阿魏酸產(chǎn)生自由基的物理方法或者化學(xué)方法對食品原料進(jìn)行處理。
方法二是將鈣離子制劑和阿魏酸制劑浸泡食品原料，并利用可使阿魏酸產(chǎn)生自由基的物理方法或者化學(xué)方法對食品原料進(jìn)行處理。
本發(fā)明新發(fā)現(xiàn)了兩種反應(yīng)機(jī)理具有互補(bǔ)作用的丙烯酰胺抑制劑。鈣離子的抑制作用機(jī)理是與產(chǎn)生丙烯酰胺的前體物質(zhì)氨基酸(主要是天冬酰氨酸)和丙烯酸(由氨基酸與還原糖反應(yīng)產(chǎn)生)結(jié)合，從而顯著地抑制丙烯酰胺產(chǎn)生。估計(jì)可能還有未闡明的其它作用機(jī)理。阿魏酸的抑制作用機(jī)理是在有氧條件下，阿魏酸在高溫、氧化劑和射線等作用下可形成共振穩(wěn)定(壽命長)的自由基，自由基再進(jìn)攻丙烯酰胺的烯鍵形成無害的酰胺。鈣離子是阻止丙烯酰胺的產(chǎn)生，阿魏酸是破壞已產(chǎn)生的丙烯酰胺，因此兩者聯(lián)合使用可以使抑制效果達(dá)到最大化，即最大限度地抑制高溫加工食品中丙烯酰胺的產(chǎn)生。而且，因?yàn)殁}離子濃度過高，對食品本身的質(zhì)地有影響，因此，為減少鈣離子添加量而又達(dá)到較好的抑制效果，應(yīng)當(dāng)采取聯(lián)合使用鈣離子和阿魏酸的方式。
鈣離子本身具有保健作用，可作為無毒無害的添加劑，不僅可抑制丙烯酰胺的產(chǎn)生，而且可改善食品品質(zhì)。而阿魏酸是植物中存在的一種天然抗氧化成分，具有許多生理功能，本身能形成共振穩(wěn)定的自由基。因此，上述兩種聯(lián)合使用的丙烯酰胺抑制劑，用于清除高溫加工食品中的丙烯酰胺應(yīng)是比較安全的，而且能輔助改善食品的品質(zhì)，因此適用于食品加工行業(yè)中推廣。


圖1為丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)HPLC圖譜。
圖2為0.1mmol天冬酰胺和0.1mmol葡萄糖反應(yīng)產(chǎn)生丙烯酰胺的HPLC圖譜。
圖3為在圖1反應(yīng)體系中添加0.01mmol鈣離子時(shí)的HPLC圖譜。
圖4為在圖1反應(yīng)體系中添加0.25mmol鈣離子時(shí)的HPLC圖譜。
圖5為在圖1反應(yīng)體系中添加0.55mmol鈣離子時(shí)的HPLC圖譜。
圖6為0.01mmol/kg阿魏酸和丙烯酰胺在100℃反應(yīng)的HPLC圖譜。
圖7為1.00mmol/kg阿魏酸和丙烯酰胺在120℃反應(yīng)的HPLC圖譜。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一模擬體系實(shí)驗(yàn)與圖1對比，如圖2所示，采用1mmol天冬酰胺和1mmol葡萄糖在具塞試管中于160℃下反應(yīng)20分鐘。如圖3所示，丙烯酰胺產(chǎn)生量為91.78μg。如圖4所示，丙烯酰胺產(chǎn)生量為0.98μg。如圖5所示，未見丙烯酰胺產(chǎn)生。
當(dāng)鈣離子添加量為0.25mmol時(shí)，體系中丙烯酰胺產(chǎn)生量由91.78μg下降到0.98μg，下降幅度為99.9％。當(dāng)鈣離子添加量為0.55mmol時(shí)，體系中丙烯酰胺產(chǎn)生量由91.78μg下降到0；實(shí)施例二實(shí)驗(yàn)方案在丙烯酰胺溶液中添加不同濃度的阿魏酸，于100℃、120℃、160℃下在具塞試管中處理不同的時(shí)間，檢測殘留的丙烯酰胺濃度。
結(jié)果分析如表一所示表一不同阿魏酸添加量對丙烯酰胺的脫除作用

由表中可以看出，隨著溫度的升高，添加阿魏酸可使丙烯酰胺濃度明顯降低；阿魏酸的添加量從0.01mmol/kg起已開始起效，添加至1.00mmol/kg效果最佳。同時(shí)可以看出，在高溫如160℃的反應(yīng)體系中，時(shí)間越長，無論對照組還是實(shí)驗(yàn)組，體系中所殘留的丙烯酰胺濃度都大幅降低，因此阿魏酸作為丙烯酰胺的抑制劑的前景很廣。如圖6和圖7所示，證實(shí)了上述結(jié)果。
實(shí)施例三對于液態(tài)食品，采用乳酸鈣作為丙烯酰胺抑制劑。
在高溫處理(如滅菌)前，在液態(tài)奶中直接添加乳酸鈣。乳酸鈣的添加量為該液態(tài)奶中所含游離氨基酸量的0.1～5.5倍(摩爾比)。
如果同時(shí)添加阿魏酸，可降低乳酸鈣的添加量，同樣能提高對丙烯酰胺的抑制效果。阿魏酸的添加量為0.01～1mmol/kg食品。
因?yàn)殁}離子濃度過高，對食品本身的質(zhì)地有影響，因此，為減少鈣離子添加量而又達(dá)到較好的抑制效果，可采取聯(lián)合使用鈣離子和阿魏酸的方式。
實(shí)施例四對于粉體食品，如面粉、土豆粉、紅薯粉等以粉體為配料加工而成的焙烤食品、油炸食品類，采用氧化鈣、氫氧化鈣、氯化鈣之一作為丙烯酰胺抑制劑。
在調(diào)粉時(shí)，直接添加用量為食品中游離氨基酸量0.1～5.5倍(摩爾比)的鈣鹽。
如果同時(shí)添加阿魏酸，可降低乳酸鈣的添加量，同樣能提高對丙烯酰胺的抑制效果。阿魏酸的添加量為0.01～1mmol/kg食品。
因?yàn)殁}離子濃度過高，對食品本身的質(zhì)地有影響，因此，為減少鈣離子添加量而又達(dá)到較好的抑制效果，可采取聯(lián)合使用鈣離子和阿魏酸的方式。
實(shí)施例五土豆片在油炸前如采用0.1％的氯化鈣或乳酸鈣浸泡0.5小時(shí)，可完全抑制油炸過程中產(chǎn)生丙烯酰胺。
如果同時(shí)添加阿魏酸，可降低乳酸鈣的添加量，同樣能提高對丙烯酰胺的抑制效果。阿魏酸的添加量為0.01～1mmol/kg食品。
因?yàn)殁}離子濃度過高，對食品本身的質(zhì)地有影響，因此，為減少鈣離子添加量而又達(dá)到較好的抑制效果，可采取聯(lián)合使用鈣離子和阿魏酸的方式。
實(shí)施例六對于采用土豆、紅薯等為原料進(jìn)行油炸加工的薯?xiàng)l、薯片類油炸食品，采用硝酸鈣、硫酸鈣作為丙烯酰胺抑制劑。
這類食品在油炸前需經(jīng)過原料挑選、清洗、切片(條)和護(hù)色處理。在護(hù)色液中直接添加用量為食品中游離氨基酸量0.1～5.5倍(摩爾比)的鈣鹽，浸泡時(shí)間為30分鐘。采用該技術(shù)不僅能降低油炸食品中的丙烯酰胺的含量，而且由于鈣離子的存在，使食品的護(hù)色效果更好，成品更脆。
如果同時(shí)添加阿魏酸，可降低乳酸鈣的添加量，同樣能提高對丙烯酰胺的抑制效果。阿魏酸的添加量為0.01～1mmol/kg食品。
因?yàn)殁}離子濃度過高，對食品本身的質(zhì)地有影響，因此，為減少鈣離子添加量而又達(dá)到較好的抑制效果，可采取聯(lián)合使用鈣離子和阿魏酸的方式。
權(quán)利要求
1.用于高溫加工食品的丙烯酰胺抑制劑，其特征在于該抑制劑包括鈣離子和阿魏酸，鈣離子的添加量為高溫加工食品中所含游離氨基酸量的0.1～5.5倍(摩爾比)，阿魏酸的添加量為0.01～1mmol/g食品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的丙烯酰胺抑制劑，其特征在于所述的高溫加工食品為加工溫度超過120℃的食品。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的丙烯酰胺抑制劑，其特征在于所述的鈣離子來自鈣的鹽類、氧化物或氫氧化物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的丙烯酰胺抑制劑，其特征在于所述的阿魏酸來自順式、反式阿魏酸及其鹽類和酯類。
5.如權(quán)利要求1所述的丙烯酰胺抑制劑的應(yīng)用工藝方法，其特征在于將鈣離子制劑和阿魏酸制劑直接添加到食品原料中，并利用可使阿魏酸產(chǎn)生自由基的物理方法或者化學(xué)方法對食品原料進(jìn)行處理。
6.如權(quán)利要求1所述的丙烯酰胺抑制劑的應(yīng)用工藝方法，其特征在于將鈣離子制劑和阿魏酸制劑浸泡食品原料，并利用可使阿魏酸產(chǎn)生自由基的物理方法或者化學(xué)方法對食品原料進(jìn)行處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于高溫加工食品的丙烯酰胺抑制劑。本發(fā)明所述的用于高溫加工食品的丙烯酰胺抑制劑為鈣離子和阿魏酸，鈣離子的添加量為高溫加工食品中所含游離氨基酸量的0.1～5.5倍(摩爾比)，阿魏酸的添加量為0.01～1mmol/kg食品。本發(fā)明同時(shí)提供了丙烯酰胺抑制劑的應(yīng)用工藝方法，即將鈣離子制劑和阿魏酸制劑直接添加或浸泡食品原料，并利用可使阿魏酸產(chǎn)生自由基的物理方法或者化學(xué)方法對食品原料進(jìn)行處理。本發(fā)明所述的丙烯酰胺抑制劑，用于清除高溫加工食品中的丙烯酰胺是比較安全的，而且能輔助改善食品的品質(zhì)，因此適用于食品加工行業(yè)中推廣。
文檔編號C07C233/09GK1561866SQ20041002672
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月1日
發(fā)明者歐仕益, 林其齡, 黃才歡, 汪勇, 黃雪松, 孟建新 申請人:暨南大學(xué)