| 成果名称: | 焙烤食品(饼干、月饼)中有害活泼羰基化合物的同步减控关键技术及产业化应用 |
| 完成单位: | 暨南大学,中国农业大学,中山洪力健康食品产业研究院有限公司 |
| 主要人员: | 郑洁,欧仕益,陈芳,黄才欢,欧隽滢,刘付,张延杰,周华,李爱军,朱雨辰,龚启宙,夏雨,江楷煜,邹照佳 |
| 介绍: | 1.成果来源: (1)油炸薯片中丙烯醛追踪研究,国家自然科学基金面上项目,31871902,2019-2022; (2)食品中羟甲基糠醛-氨基酸加合物的形成与迁移机制研究,国家自然科学基金面上项目,31671957,2017-2021; (3)绿原酸影响羟甲基糠醛形成的机理研究,国家自然科学基金面上项目,31371745,2014-2017; (4)酚类抗氧化剂抑制食品中丙烯酰胺形成机理的研究,国家自然科学基金面上项目,31071596,2011-2013; (5)焙烤食品安全粤港联合创新平台,广东省省级科技计划项目,2018B050502008,2018-2021; (6)L-半胱氨酸盐酸盐在焙烤食品中的应用技术研究,广州市民生科技计划,201903010004,2019-2022。 2. 成果的背景: 热加工食品是消费量最大的食品。我国以焙烤食品为代表的热加工食品保持稳步增长, 2023年销售额达到3070亿元。但伴随着焙烤食品产业的快速发展和消费量的增加,以及人们饮食观念的调整和生活品质的提高,食品内源化学有害物成为消费者日益关心和企业忧虑的食品安全问题以及桎梏产业发展的瓶颈。因此,开发热加工食品安全控制技术,在降低焙烤食品内源有害物形成的同时,保持或改善其品质具有显著的社会和经济意义。 焙烤食品内源化学有害物的中枢是活泼羰基化合物,它们不仅本身有害,还容易转化为其它衍生有害物,如晚期糖基化终末产物(AGEs),以及致癌物质甲基咪唑和杂环胺等。然而,活泼羰基化合物、特别是二羰基化合物对食品风味贡献巨大,如丙酮醛、乙二醛,能与氨基酸反应,产生各种类型的风味物质,包括呋喃、吡嗪、吡啶等。 前人在活泼羰基化合物控制领域开展了大量工作,但也出现2个问题:一是往往针对单一有害物,导致在减控一种有害物的同时增加另一危害物含量,如二价阳离子抑制丙烯酰胺的形成,但急剧增加羟甲基糠醛(HMF)含量。二是活泼羰基化合物和风味物质同时被抑制,如儿茶素、槲皮素等酚类使面包中风味物质下降59.3~75.9%。 鉴于焙烤食品中多种活泼羰基化合物同时产生,有害(本身有害且产生衍生有害物)、有利(改善色泽和风味)作用并存,因此,对其控制必须突破两个技术瓶颈。一是实现多种活泼羰基化合物的同步控制,二是在控制其食品暴露水平的同时保持或改善食品风味。本成果在国家基金委、广东省科技计划和广州市民生科技计划的支持下开展氨基酸控制食品内源有害物的研究,发现一些氨基酸能同步消除多种活泼羰基化合物并促进风味物质产生(即减害增香),其机理是与活泼羰基化合物形成稳定、无害的加合物,或与活泼羰基化合物发生Strecker反应产生风味物质。 3. 技术原理: 本成果发明的减害增香技术原理为利用特定氨基酸与活泼羰基化合物形成风味物质和稳定、无害的加合物,在显著降低活泼羰基化合物含量、增加风味物质形成的同时,阻断活泼羰基化合物形成丙烯酰胺、甲基咪唑、AGEs等衍生有害物。 4. 主要技术性能指标: (1)系统研究了不同氨基酸对丙烯酰胺、丙烯醛、HMF、甲醛、乙二醛和丙酮醛的消除效率和机制,发现一些氨基酸消除活泼羰基化合物的机理是与活泼羰基化合物形成稳定、无害的加合物。首次获得30多种加合物的标准品,发现加合物的细胞毒性较其前体降低数十倍。 (2)半胱氨酸等氨基酸显著降低饼干、曲奇中丙烯酰胺、HMF等活泼羰基化合物含量。在面团中添加半胱氨酸、丙氨酸和丝氨酸,能将饼干和曲奇中丙烯酰胺含量降低到欧洲食品安全局 (EU) 2017/2158建议限量(350 微克/kg)以下,HMF含量降低到40 mg/kg(目前蜂蜜中的限量)以下,同时显著降低乙二醛、丙酮醛、3-脱氧奥苏糖、AGEs等有害物含量。 (3)发现一些氨基酸能与活泼羰基化合物反应,促进吡嗪类物质的形成。如添加1.5 g/kg半胱氨酸使曲奇中2-甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪、2-乙基吡嗪含量分别增加了72.5%、92.5%、40%,添加丙氨酸增加264.9%、40.7%、56.7%,添加丝氨酸增加1.1、25.0和10.3倍。 (4)首次建立了30种加合物的HPLC-MS/MS检测方法,确定了其在饼干、曲奇等焙烤食品中的存在。同时,针对食品中丙烯醛含量低、检测程序繁琐等问题,开发了荧光探针。该探针选择性高,灵敏度优于国标采用的HPLC-衍生法,且省去了繁琐的预处理和衍生步骤。 5. 技术的创造性与先进性: (1)发明了有害活泼羰基化合物的同步减控技术; (2)实现了减害与增香的技术集成,在降低有害活泼羰基化合物含量的同时,改善了食品的感官品质; (3)建立了食品中微量丙烯醛和加合物的检测技术,发现一些特定氨基酸能将有害活泼羰基化合物转化为稳定、无害的加合物。 6. 技术的成熟程度,适用范围和安全性: 本成果技术采用天然氨基酸,是人体所需营养物质,已列入食品添加剂目录,不存在安全风险。本成果开发的减害增香技术可在焙烤、油炸食品行业应用,加合物和微量丙烯醛检测技术可在相关检测机构推广应用。目前,成果已在饼干、曲奇、月饼等生产企业推广,效果良好。 7. 应用情况: 本成果已在东莞思朗、广东嘉士利等多家饼干、月饼类焙烤食品企业推广应用,减害增香效果良好,产品经第三方检测丙烯酰胺含量降低约50%,5-羟甲基糠醛含量降低80%-95%,同时风味品质得到明显提升,产生了显著的社会经济效益。 8. 存在问题: 无。 |
| 批准登记号: | |
| 登记日期: | 2024-06-25 |
| 研究起止时间: | 2010-01-01至2023-10-31 |
| 所属行业: | 制造业 |
| 所属高新技术类别: | 现代农业 |
| 评价单位名称: | 广东省食品学会 |
| 评价日期: | 2024-04-02 |
