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糕点加工过程中产生的主要危害物及控制措施

2014-04-06张晓芳

食品与机械 2014年3期
关键词:苯并芘反式糕点

张晓芳

ZHANG Xiao-fang

(武汉民政职业学院,湖北 武汉 430079)

(Wuhan Social Work Professional College,Wuhan,Hubei 430079,China)

糕点是以粮、油、糖、蛋等为主料,添加(或不添加)适量辅料,经调制、成型、熟制等工序制成的食品[1]。它种类繁多,共有数千种花式,中国GB/T 12140—2007标准将其分为中式糕点和西式糕点两类。糕点既可作为早点、茶点,又可作为席间的小吃,深受消费者喜爱。据中商情报网[2]数据显示:仅2013年1~2月糕点面包制造工业销售产值就高达110.43亿元。目前中国糕点生产企业量多且分布广泛,特别是中小企业遍布各地[1],其产品在加工过程中可能通过原辅料及热处理引入反式脂肪酸、丙烯酰胺、苯并芘及铝元素等可危害人体健康的物质。在食品加工过程中要想将这类物质彻底脱除并不现实,因此,从原辅料和加工条件入手通过各种工艺技术来降低糕点中危害物的水平成为了研究者的首选。文章以反式脂肪酸、丙烯酰胺、苯并芘及铝元素为例,对糕点加工过程中产生的主要危害物及控制措施的相关文献进行综述,旨在为糕点类研究及相关企业生产工艺的改进提供参考。

1 反式脂肪酸的危害及控制措施

反式脂肪酸(trans fatty acids,TFAs)是化学结构包含一个或多个非共轭双键构型的不饱和脂肪酸[3]。数据[4]显示,中国近30年来,反式脂肪酸含量较高的“洋快餐”、人造奶油、面包、蛋糕、饼干、炸薯条、炸薯片年销售量都在以7%~9%的速度增长。据报道[5],糕点中的反式脂肪酸主要来源于油脂原料,如蛋糕油、起酥油、人造奶油等。此外,油脂在热加工过程中也会形成反式脂肪酸[6]。目前,中国人通过膳食摄入的反式脂肪酸所提供的能量占膳食总能量的百分比仅为0.16%,北京、广州等大城市居民也仅为0.34%,远低于世卫组织建议的1%的限量值[7]。而西方国家的反式脂肪酸摄入量较高。如美国20岁以上成年人日均反式脂肪酸的摄入量为5.8 g,约占总能量的2.6%;欧盟14个国家的男性的日均摄入量为1.2~6.7 g,女性1.7~4.1 g,分别相当于总能量的0.5%~2.1%(男性)和0.8%~1.9%(女性);日本居民的日均反式脂肪酸摄入量约为1.56 g,占总能量的0.7%[8]。研究[8]表明,尚未发现食物中的天然反式脂肪酸对健康有不利影响,甚至摄入天然的反式脂肪酸对人体健康可能有益。但是,长期过量食用氢化加工产生的反式脂肪酸可导致心血管疾病、糖尿病、老年痴呆、抑制婴幼儿生长发育和促使全身性炎症等[3,9,10]。

为降低反式脂肪对人体的危害,近年来研究者对控制反式脂肪酸产生的措施进行了大量的研究。苏德森等[11]研究发现在200℃下短时间加热,油脂不会或很少生成反式反脂肪酸,但随着加热温度的升高和时间的延长,反式脂肪酸含量和种类有增加的趋势。因此,掌握好加热温度和时间,可避免形成反式脂肪酸。肖飞燕等[12]以稀甲酸钠溶液作为介质,通过电化学方法使甲酸根离子再生并作为电化学氢化反应媒质,利用质子转移膜式电化学氢化法制备低反式脂肪酸大豆油脂,并通过试验优化其工艺:反应温度为60℃,机械搅拌强度为850 r/min,每100 g大豆油中添加3.0 g十二烷基二甲基乙基溴化铵(EDDAB),溶液组成(油∶水)为3∶10(m∶m),该条件下制备的氢化大豆油TFAs含量为13.3%,碘值为82.73 g I2/100 g油,酸值为0.15 mg KOH/g油,过氧化值为0.070 g/100 g。与传统气体氢化工艺相比,当完成相同程度氢化时,质子转移膜式电化学氢化可使反式脂肪酸含量减少71%。

此外,采用超临界液体加氢技术[13]、通过化学催化或酶催化的酯交换反应[14]、选择铂合金催化剂[15]等均可生产低或零反式脂肪酸含量的产品。但采用超临界液体加氢技术和铂合金催化剂生产成本高昂,不利于工业化生产;酶催化法的酶制剂价格昂贵且不易获取;而化学催化酯交换技术时间短、催化剂价格低廉,而且对生产设备要求不高,因此最适用于工业化生产。

2 丙烯酰胺的危害及控制措施

丙烯酰胺(acrylamide)由天门冬酰胺和还原性糖在高温加热过程中通过美拉德反应 生 成[16,17]。毒理学 研 究[18,19]表明,丙烯酰胺具有急性毒性、神经毒性、生殖毒性、遗传毒性和致癌性。烤、炸、蒸是糕点类食品的主要熟制手段,因而在其加工过程中会产生丙烯酰胺;而且小麦粉等物料在挤压加工或微波处理过程中也会形成丙烯酰胺[20,21]。周宇等[22]曾对市售的12种中国特色传统油炸及烘烤食品的丙烯酰胺污染水平进行了调查。结果表明,这些食品中均存在数量不等的丙烯酰胺,其含量范围为3~1 396μg/kg。

为降低丙烯酰胺对人体的危害,近年来研究者对控制丙烯酰胺产生的措施也进行了大量的研究。刘洁等[23]探讨了甘氨酸在葡萄糖/天冬酰胺模拟体系中抑制丙烯酰胺形成的规律。结果表明,与未添加甘氨酸的模拟体系相比,添加甘氨酸的模拟体系在90,100,110,120℃下反应4 h后其丙烯酰胺的生成量分别降低了71.8%,83.9%,90.6%。说明甘氨酸的添加能够显著降低美拉德反应生成的丙烯酰胺。耿志明等[24]对面团配方及工艺条件对烧饼中丙烯酰胺形成的影响进行了研究。结果表明,面团发酵的前0.5 h,丙烯酰胺含量随发酵时间的延长而增加(从60.2μg/kg增至95.4μg/kg),之后,丙烯酰胺含量呈缓慢下降趋势,发酵1 h时丙烯酰胺含量降至88.5μg/kg;面团中添加0~5%的蔗糖,丙烯酰胺含量随蔗糖添加量的增加而增加(从98.0μg/kg增至139.6μg/kg);面团添加0~2%的食盐,丙烯酰胺含量随食盐添加量的增加而减少(从100.8μg/kg降至67.7μg/kg);在210℃烘烤12 min时丙烯酰胺含量为134.2μg/kg,而180 ℃ 烘烤20 min时丙烯酰 胺 含 量 为90.8μg/kg。因此在面团中减少蔗糖添加量、增加食盐添加量,并在较低温度下适当延长烘烤时间,可以将烧饼中丙烯酰胺含量控制在较低的水平。侯咏等[25]通过建立丙烯酰胺生成的水相模型,研究了5种非还原性糖(木糖醇、甘露醇、海藻糖、蔗糖、山梨醇)对其形成的抑制作用。结果表明,除蔗糖外其它非还原糖都对丙烯酰胺的形成有抑制作用,其中海藻糖和甘露醇的抑制效果最佳,抑制率分别为60%和43%。因此可以考虑采用海藻糖和甘露醇替代部分蔗糖来制作糕点,以降低制品中丙烯酰胺的水平。

此外,添加抗氧化剂[26],采用天冬酰胺酶处理[27]、用柠檬酸溶液[28]或乳酸菌溶液[29]浸泡处理以及调整物料中的水分[30]等均能抑制丙烯酰胺的生成。

3 苯并芘的危害及控制措施

苯并芘(benzopyrene)又称3,4-苯并(α)芘,是一种由5个苯环构成的多环芳烃,为强致癌物,可诱发皮肤、肺和消化道癌症,并干扰内分泌且有一定的致畸作用[31-33]。糕点在煎炸、焙烤加工过程中温度较高,蛋白质、脂肪等有机质会发生分解、环化和聚合等化学反应,并生成苯并芘[34]。由于油脂在高温下会生成苯并芘,因此糕点用油制油工艺中原料的烘烤、蒸炒以及油脂的精炼过程中均有可能产生苯并芘[35];而且糕点加工设备所用的润滑剂苯并芘含量高,普通润滑剂中苯并芘的含量高达1 650~2 520μg/kg[36],一旦泄漏并污染糕点,将造成严重后果。

目前还未见控制糕点中苯并芘水平的相关研究,但根据糕点中苯并芘的来源可从以下几个方面加以控制:① 注意掌控煎炸、焙烤过程中的火候;② 制作油炸类糕点时,应及时更换煎炸用油;③ 定期检查机械设备,严防润滑剂泄漏;④ 使用食品级润滑油[37]。此外,严聃等[38]研究发现,采用0.5%Na2CO3和0.2%CMC混合溶液可以有效褪去熏干槟榔的烟垢,降低制品的苯并芘含量。因此采用该混合溶液来清洗糕点类食品的加工器皿也能降低食品与苯并芘的接触机率。

4 铝元素的危害及控制措施

铝(aluminium)是一种弱神经毒微量元素,每人每周铝的(安全)摄入量是2 mg/kg·体重[39],过量的铝会引起神经和代谢功能的损害[40]。据报道[41-43],摄入人体的铝仅有10%~15%能排泄到体外,其余部分会与人体多种蛋白质、酶等结合,影响机体的正常代谢,长期摄入会损伤大脑,引起神经系统的病变,还可能导致沉积在骨质中的钙流失,抑制骨生成,诱发骨软化症等。

2011年6月,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)在该委员会第74次大会上,将铝暂定每周耐受摄入量(PTWI)修订为每周每公斤体重2 mg,并撤销先前执行的每周每公斤体重1 mg的PTWI。2011年中国食品安全风险评估中心参考JECFA的最新评价结果,组织专家对食品中铝进行了风险评估,结果显示,中国全人群平均膳食铝摄入量低于JECFA提出的PTWI(2 mg/kg·体重/周);但,低年龄组和高食物消费量人群膳食铝摄入量均已超过PTWI。面粉及面制品是中国膳食中铝的主要来源。值得注意的是中国北方地区居民,由于面食消费量高,有60%居民的铝摄入量超过PTWI。相比之下,中国膳食铝摄入量高于其他国家。显示中国需要采取措施降低居民膳食铝摄入量,以降低铝摄入过量可能带来的健康风险[39]。

为降低铝对人体的危害,2013年6月中国国家卫生和计划生育委员会[39]发布“《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》(GB 2760—XXXX)(征求意见稿)编制说明”。该说明指出,中国食品安全风险评估中心以中国食品中含铝食品添加剂风险评估结果为依据,对含铝食品添加剂的使用情况进行了调研,并参照国际含铝食品添加剂的使用情况,建议修订9种含铝食品添加剂的使用规定,撤销3种含铝食品添加剂品种及其使用规定。其中涉及糕点类食品的主要是:①硫酸铝钾和硫酸铝铵两种含铝食品添加剂使用范围中的“小麦粉及其制品”修改为油炸面制品、面糊(如用于鱼和禽肉的拖面糊)、裹粉、煎炸粉;② 撤销含铝食品添加剂酸性磷酸铝钠和硅铝酸钠的品种,并删除其使用规定。

5 结束语

糕点中反式脂肪酸、丙烯酰胺、苯并芘及铝元素主要来源于原辅料及不合理的加工工艺。因此,研究者从这两方面入手对降低糕点中危害物水平的控制措施进行了深入研究,也取得了诸多成果,而且中国政府也出台了相关法律、法规来保障糕点类食品的质量安全。但由于目前中国糕点加工业仍以小企业和家庭作坊为主,企业从业人员综合素养相对较低,因此在今后的一段时期内糕点类食品的质量安全性问题仍将存在。但随着人们法律意识的提高以及中国食品安全法制体系的健全和落实,这一问题有望得以得以解决。目前学者对降低糕点生产过程中铝水平的研究甚少,今后应加强此方面的研究,同时也应注重其安全替代品的相关研究。

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