CN102406101B - 复合型丙烯酰胺抑制剂及其用途 - Google Patents
复合型丙烯酰胺抑制剂及其用途 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种复合型丙烯酰胺抑制剂，其由以下重量含量的成分组成：1～99％的竹叶抗氧化物，其余为甘氨酸。本发明还同时提供了上述复合型丙烯酰胺抑制剂的用途：在富含淀粉的热加工食品中作为丙烯酰胺抑制剂。
Description
技术领域
本发明涉及食品添加剂和食品安全控制技术领域；尤其是涉及以竹叶抗氧化物和甘氨酸为主要成分的复合型天然食品添加剂，在热加工食品中作为丙烯酰胺抑制剂的应用。
背景技术
丙烯酰胺(acrylamide)俗称丙毒，是在食品热加工过程中形成的内源性化学污染物。丙烯酰胺是一种公认的神经毒素和致癌物质，其主要来源于与美拉德反应伴生的“天冬酰胺途径”，其前体物质是天冬酰胺和还原糖，在油炸食品、焙烤食品、膨化食品、快餐食品中的含量可达到mg/kg的数量水平，对人类健康构成重大威胁。
食品中丙烯酰胺含量的控制涉及到原料品种、种植栽培条件、贮藏运输过程、食品加工的全过程。以马铃薯为例，控制措施之一是进行原料改良与加工工艺优化，具体包括马铃薯原料中天冬酰胺和还原糖含量的控制和热加工条件与方法的优化。控制措施之二是使用外源性添加剂，包括食品添加剂、食品配料以及植物化学素等。如柠檬酸等酸味剂的使用，适当调节食品基质的pH值可以抑制AA的形成；天冬酰胺酶的添加可有效降低天冬酰胺含量；氨基酸、蛋白质及其水解产物的使用可竞争性地抑制天冬酰胺途径产生丙烯酰胺的反应。特别值得关注的是抗氧化剂的使用，使用不同种类的抗氧化剂对食品丙烯酰胺的形成具有抑制或促进的不同作用。
竹叶抗氧化物(antioxidant of bamboo leaves，AOB)是发明人研制的、国际首创的食品添加剂新品种，2004年被批准列入中华人民共和国国标GB/T 2760《食品添加剂使用卫生标准》，功能为抗氧化剂，CNS号为04.018，可用于食用油脂、肉制品、水产品、膨化食品、即食谷物、焙烤食品、油炸食品、果蔬汁(肉)饮料和茶饮料、油炸坚果等，最大允许使用量为0.5g/kg。已知竹叶抗氧化物是一种卓越的食品丙毒抑制剂，有效作用剂量范围在十万分之几至万分之几。以油炸薯类制品为例，当AOB使用量在0.02％水平时，对丙烯酰胺形成的抑制率可达70％以上。竹叶抗氧化物作为丙毒抑制剂，主要作用于美拉德反应后期丙烯酰胺的形成阶段，而非丙烯酰胺的消除阶段。
甘氨酸(Glycine)，又名氨基乙酸，既是一种天然氨基酸，也是一种食品添加剂，在GB 2760中的功能是增味剂，CNS号12.007，INS号640。已知甘氨酸具有一定的丙毒抑制活性，主要作用于丙烯酰胺的消除阶段，有效作用浓度范围在千分之几至百分之几。以油炸方便面为例，当添加量在3％时，对丙烯酰胺形成的抑制率可达40％以上。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种复合型丙烯酰胺抑制剂，本发明利用竹叶抗氧化物和甘氨酸二者之间的协同增效和优势互补作用，为食品工业提供一种天然、安全、经济、高效的复合添加剂，该复合型丙烯酰胺抑制剂应用于热加工食品中作为丙烯酰胺抑制剂使用。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种复合型丙烯酰胺抑制剂，其由以下重量含量的成分组成：1～99％的竹叶抗氧化物，其余为甘氨酸。
作为本发明的复合型丙烯酰胺抑制剂的改进：竹叶抗氧化物的重量含量为40～60％。
作为本发明的复合型丙烯酰胺抑制剂的进一步改进：竹叶抗氧化物的重量含量为50％。
本发明还同时提供了上述复合型丙烯酰胺抑制剂的用途：在富含淀粉的热加工食品中作为丙烯酰胺抑制剂。
在本发明的第一方面，提供了一种含竹叶抗氧化物和甘氨酸的复合添加剂(即，复合型丙烯酰胺抑制剂)的用途，它被用于抑制和消除富含淀粉的食品在热加工过程中产生的丙烯酰胺。所述抑制剂中含有1-99wt％(较佳地40-60wt％，更佳为50-60wt％，最佳为50wt％)的竹叶抗氧化物。
在本发明的第二方面，提供了上述复合型抑制剂在热加工食品中的应用。热加工食品包括以油炸、焙烤、烧烤、烘烤、微波加热、膨化等方式得到的炸薯条、炸薯片、薄脆饼、饼干、蛋糕、面包、谷物早餐、油条、大饼、方便面、汉堡包、炸鸡块等。
实际使用时，本发明的复合型丙烯酰胺抑制剂在富含淀粉的热加工食品中的添加比例(按食品绝对重量计)为0.01％～0.5％。
本发明提供的复合丙烯酰胺抑制剂(即，复合型丙烯酰胺抑制剂)能有效抑制食品热加工中所产生的丙烯酰胺，其抑制效果显著优于竹叶抗氧化物和甘氨酸的单独使用。
发明人对本发明的复合型丙烯酰胺抑制剂的实际效果的验证过程如下：
在食品原料经过热加工而产生丙烯酰胺的实际体系中，一是将含有竹叶抗氧化物和甘氨酸的复合抑制剂按比例直接添加至食品原料或包裹料中，使其在热加工过程中作用于天门冬酰胺途径，阻断丙烯酰胺的形成，并促进其消解，从而降低或抑制热加工过程中丙烯酰胺的产生；二是将此复合抑制剂按比例配成水溶液或加入少量乙醇或料酒制成低醇溶液，用来浸泡食品原料或均匀喷洒在食品原料的表面，同时，以不添加任何丙烯酰胺抑制剂的实际热加工体系为空白对照，将试验组添加本发明声明的添加范围内的含竹叶抗氧化物和甘氨酸的丙烯酰胺抑制剂后，按同样条件加热并测定丙烯酰胺的生成量，与上述空白对照作比较，计算含复合抑制剂对丙烯酰胺的抑制率。丙烯酰胺的测定采用LC-MS/MS方法进行。
液相色谱-两级质谱联用(LC-MS/MS)分析的实验条件如下：
仪器名称：Micromass公司液相色谱-两级质谱联用仪；
LC条件：
色谱柱：Atlantis(1.5×210mm，5m)；
流动相：甲醇(0.1％甲酸)∶水(0.1％甲酸)＝2∶98；
流速：1mL/min；柱温：20℃；进样量：10L。
MS条件：
毛细管电压：3.50kV；锥孔电压：50V；源温：100℃；脱溶剂温度：350℃；锥孔气
流速：45L/h；脱溶剂气流速：400L/h；
MRM参数：丙烯酰胺标样72＞55，13C3-丙烯酰胺内标75＞58；
碰撞能量6eV。
本发明的主要优点在于：
1、复合抑制剂中的二种成分(竹叶抗氧化物和甘氨酸)均为天然物，且都列入国标GB2760，允许作为食品添加剂使用，在有效抑制热加工过程中丙烯酰胺形成的同时，对终端产品的色、香、味、型、质地、口感等感官品质均无显著的不良影响，易于为消费者接受。
2、在食品中添加此复合抑制剂，在保障食品安全性的同时，还可起到抑制油脂氧化、延长食品保质期的双重效果。
3、此复合抑制剂在热加工食品中的应用，方法简便易行，成本低廉，不需改变工艺和添加设备，容易被企业接受并推广使用。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则所有的百分比按重量计。
实施例1、竹叶抗氧化物与甘氨酸复合抑制剂的配制(即配制复合型丙烯酰胺抑制剂)：
竹叶抗氧化物为市售商品，例如可选用杭州尤美特科技有限公司的产品，产品代码为AOB-I，外观为棕黄色粉末，主要有效成分指标为：总黄酮(以芦丁计)≥20％，其中异荭草苷≥2％；酚酸(以对羟基苯甲酸计)≥20％，其中对香豆酸≥0.5％。
甘氨酸(Gly)为市售商品，质量应符合GB25542-2010《食品添加剂甘氨酸》的要求。
由于竹叶抗氧化物为喷雾干燥得到的细粉，粒度小于200目，而市售的甘氨酸通常为结晶状颗粒，须先将甘氨酸粉碎至100目以下，然后将二者按不同比例定量混合均匀(AOB与Gly的质量比分别为90∶10、80∶20、70∶30、60∶40、50∶50、40∶60、30∶70、20∶80、10∶90)，密封后保存备用。
将上述不同配比的试样作为丙烯酰胺抑制剂应用于不同的食品体系。
实施例2、复合抑制剂对油炸土豆片产生丙烯酰胺的抑制作用
(1)土豆片
新鲜土豆经清洗后去皮并切成厚度大约为1mm的薄片，切好的土豆片经挑选后用流水漂洗两次，沥干。
(2)实验分组
本实验共分12组。其中，试验组包含上述实施例1所述不同配合比例的复合抑制剂9组、单独使用竹叶抗氧化物1组、单独使用甘氨酸1组，均用纯净水配制成0.1％的质量浓度的浸泡液；同时设空白对照组(即，土豆片用纯净水浸汁处理)。
(3)将一定质量(50g)的土豆片各自浸没在以上各组溶液(500mL)中，溶液温度60±1℃、浸渍时间100sec，捞出沥干后，在50℃的烘箱中0.5h热风风干。
(4)油炸
用未添加任何抗氧化剂的精制棕榈油进行炸制。油温控制在180±2℃之间，油炸时间为2min，即炸至土豆片表面呈金黄色或棕黄色，捞出，沥油，检测；每炸完一组后启用新油。炸完后的样品保存于-20℃的冰箱中待测。
(5)检测
用LC-MS/MS法检测油炸土豆片的丙烯酰胺含量，采用内标法定量，并计算相对抑制率。结果如表1所示。
表1复合抑制剂对油炸土豆片中丙烯酰胺形成的抑制(n＝3)
| 组别 | 丙烯酰胺生成量(μg/kg) | 抑制率(％) |
| 空白对照 | 668.1±14.5 | 0 |
| Gly | 650.0±11.8 | 2.7 |
| AOB∶Gly＝10∶90 | 603.8±12.3 | 9.6 |
| AOB∶Gly＝20∶80 | 404.5±9.8 | 39.5 |
| AOB∶Gly＝30∶70 | 273.6±7.9 | 59.0 |
| AOB∶Gly＝40∶60 | 207.9±6.8 | 68.9 |
| AOB∶Gly＝50∶50 | 54.5±1.9 | 91.8 |
| AOB∶Gly＝60∶40 | 86.4±4.3 | 87.1 |
| AOB∶Gly＝70∶30 | 113.4±6.1 | 83.0 |
| AOB∶Gly＝80∶20 | 153.2±6.7 | 76.1 |
| AOB∶Gly＝90∶10 | 190.3±8.2 | 71.5 |
| AOB | 200.1±10.4 | 70.1 |
由表1可见，用0.1％浓度的甘氨酸溶液单独处理土豆片时，对丙烯酰胺的形成几乎无抑制作用，而单独使用0.1％浓度的竹叶抗氧化物溶液，抑制率为70％左右。显示二者复合使用后协同增效作用十分明显，以1∶1的配比为例，对油炸土豆片丙烯酰胺形成的抑制率高达90％以上，而此时二者在溶液中的实际浓度分别下降了50％。
实施例3、复合抑制剂对油炸土豆条产生丙烯酰胺的抑制作用
选用市售的速冻薯条替代实施例2步骤(1)中的土豆片；将速冻薯条在空气中自然解冻后再进行浸泡处理；步骤(4)中的油炸时间改成6min；本实施例设5个复合添加剂试验组(AOB∶Gly＝10∶90、30∶70、50∶50、70∶30、90∶10)、2个AOB单独使用和Gly单独使用的对照组以及1个空白对照组；均用纯净水配制成0.1％的质量浓度的浸泡液；其余内容同实施例2。检测数据如表2所示。
表2复合抑制剂对油炸薯条中丙烯酰胺形成的抑制(n＝3)
| 组别 | 丙烯酰胺生成量(μg/kg) | 抑制率(％) |
| 空白对照 | 436.9±13.3 | 0 |
| Gly | 432.0±11.8 | 1.1 |
| AOB∶Gly＝10∶90 | 345.7±10.7 | 20.9 |
| AOB∶Gly＝30∶70 | 197.9±6.5 | 54.7 |
| AOB∶Gly＝50∶50 | 48.9±4.2 | 88.8 |
| AOB∶Gly＝70∶30 | 96.1±3.9 | 78.0 |
| AOB∶Gly＝90∶10 | 121.0±2.2 | 72.3 |
| AOB | 134.2±5.4 | 69.3 |
由表2可见，当竹叶抗氧化物和甘氨酸以一定比例复合使用时，对油炸薯条中丙烯酰胺形成的抑制作用显著优于二者单独使用，且最适配比在1∶1质量比。
实施例4、复合抑制剂对炸鸡翅中丙烯酰胺形成的抑制作用
本实验共设8个组，分别为空白对照组(炸鸡翅所用的包裹料中不添加任何试样)和7个试验组，其中不同配合比例的复合添加剂5组，单独使用竹叶抗氧化物和单独使用甘氨酸对照各1组。添加方法和剂量均为在每千克包裹料中分别均匀混入3克试样。然后制作面糊：加水调成稀薄糊状，并打入鸡蛋一个，拌匀。用各组对应调好的炸鸡料裹匀鸡翅，然后将鸡翅挂上面糊，立即上油锅炸制，油温控制在160±2℃之间，油炸时间为8min，即炸至金黄色出锅；每炸完一组后启用新油。试样检测结果如表3所示。
表3复合抑制剂对炸鸡翅产生丙烯酰胺的抑制(n＝3)
| 组别 | 丙烯酰胺生成量(μg/kg) | 抑制率(％) |
| 空白对照 | 203.0±11.6 | 0 |
| Gly | 190.2±7.8 | 6.3 |
| AOB∶Gly＝10∶90 | 167.7±7.1 | 17.4 |
| AOB∶Gly＝30∶70 | 94.1±4.5 | 53.6 |
| AOB∶Gly＝50∶50 | 65.2±3.3 | 67.9 |
| AOB∶Gly＝70∶30 | 80.1±3.1 | 60.5 |
| AOB∶Gly＝90∶10 | 104.1±2.5 | 48.7 |
| AOB | 116.7±4.7 | 42.5 |
由表3可见，复合抑制剂对炸鸡翅中丙烯酰胺形成的抑制作用大大好于竹叶抗氧化物和甘氨基酸的单独添加使用。
实施例5、复合抑制剂对油条中丙烯酰胺形成的抑制作用
本实验共设8个组，分别为1个空白对照组(面粉不作任何处理)和7个试验组。试验组中复合抑制剂5组，单独使用竹叶抗氧化物和单独使用甘氨酸的对照各1组，分别在每千克面粉中加入200mg试样。上述8组用于制作油条的面粉，加入适量苏打和发酵粉，然后加水和成面团。静置12h后再和面一次，然后静置直至油炸。将各组发酵好的面团搓成条状，切成小团，然后拉成长条状以后入油锅炸制，油炸时间为3min；待金黄色且膨松后，将油条捞出油锅并沥干油分即成。样品经预处理后用LC-MS/MS测定其丙烯酰胺含量，并计算抑制率。结果如表4所示。
表4复合抑制剂对油条中丙烯酰胺形成的抑制(n＝3)
| 组别 | 丙烯酰胺生成量(μg/kg) | 抑制率(％) |
| 空白对照 | 182.4±11.6 | 0 |
| Gly | 172.7±10.9 | 5.3 |
| AOB∶Gly＝10∶90 | 161.4±7.9 | 11.5 |
| AOB∶Gly＝30∶70 | 108.2±5.4 | 40.7 |
| AOB∶Gly＝50∶50 | 35.2±2.3 | 80.7 |
| AOB∶Gly＝70∶30 | 48.5±2.4 | 73.4 |
| AOB∶Gly＝90∶10 | 55.1±2.0 | 69.8 |
| AOB | 63.3±2.1 | 65.3 |
实施例6、复合抑制剂对油炸方便面中丙烯酰胺形成的抑制作用
各称取100g面粉，分别添加0.02％的不同试样，即20mg甘氨酸、20mg竹叶抗氧化物和20mg复合抑制剂(AOB∶Gly＝10∶90，30∶70，50∶50，70∶30，90∶10)，混合均匀；加水320mL，和面15min，密封熟化10min，用成型机3mm辊间距成型，并复压1次，用压面机压成0.8mm厚的面带；把面带切成长6cm、宽1.25mm的面条，放入干燥盒于蒸箱内熟化，蒸箱压力为0.04Mpa，蒸煮温度为100℃，蒸面时间为140sec。蒸好的面放入油炸锅中油炸，油炸温度为156℃，油炸时间为110sec，最终得到方便面。检测时一并取同步处理的空白对照样，样品经预处理后用LC-MS/MS测定其丙烯酰胺含量，并计算抑制率。结果如表5所示。
表5复合抑制剂对油炸方便面中丙烯酰胺形成的抑制(n＝3)
| 组别 | 丙烯酰胺生成量(μg/kg) | 抑制率(％) |
| 空白对照 | 248.4±6.6 | 0 |
| Gly | 250.1±7.1 | 0 |
| AOB∶Gly＝10∶90 | 197.5±6.7 | 20.5 |
| AOB∶Gly＝30∶70 | 140.1±5.8 | 43.6 |
| AOB∶Gly＝50∶50 | 44.2±2.3 | 82.3 |
| AOB∶Gly＝70∶30 | 58.6±2.8 | 76.4 |
| AOB∶Gly＝90∶10 | 74.0±3.1 | 70.2 |
| AOB | 87.5±4.1 | 64.8 |
表5可见，同为万分之二的添加量，竹叶抗氧化物与甘氨酸复配的丙烯酰胺抑制剂效果显著优于二者单独使用，尤其是甘氨酸在万分之几的应用水平上，表现不出抑制效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的实质技术内容范围，本发明的实质技术内容是广义地定义于申请的权利要求范围中，任何他人完成的技术实体或方法，若是与申请的权利要求范围所定义的完全相同，也或是一种等效的变更，均将被视为涵盖于该权利要求范围之中。
Claims (3)
1.复合型丙烯酰胺抑制剂，其特征是由以下重量含量的成分组成：40~60%的竹叶抗氧化物，其余为甘氨酸。
2.根据权利要求1所述的复合型丙烯酰胺抑制剂，其特征是：竹叶抗氧化物的重量含量为50%。
3.根据权利要求1或2所述的复合型丙烯酰胺抑制剂的用途，其特征是：在富含淀粉的热加工食品中作为丙烯酰胺抑制剂。
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