科技讓烘焙食品更加健康安全

□ 潘玉博士 帝斯曼食品配料科技事業部

烘焙食品和健康零食已經成為中國食品工業的新增長點之一。最新的歐睿市場報告指出，2018年中國烘焙食品總銷售額達2110億元人民幣，未來5年還會繼續保持12%的年複合增長率;到2023年底，中國的烘焙食品銷售額預計超過3760億元人民幣，占全部加工食品的比例也從2017年的11%增長到2023年的15%。此外，主要的休閑零食(如薯片、膨化零食等)保持著5%以上的年增長率，早餐穀物麥片類食品(如即食麥片、兒童麥片、家庭麥片)也會以10%左右的年增長率發展，以滿足中國消費者對於健康、方便、美味食品的訴求。在此，筆者希望向讀者簡要介紹一下全球在利用科技創新確保穀物熱加工產品安全健康方麵的新動向和相應的解決方案。

近兩年，歐美國家特別是歐盟對穀物基的熱加工食品中丙烯酰胺健康風險控製方麵采取了更加主動積極的措施，在法規方麵也有了長足進展。2017年11月，歐盟發布《關於降低食物中丙烯酰胺含量的法案》(Commission Regulation(EU)2017/2158)，並於2018年4月11日起正式生效。2018年9月，歐盟在“新食品和食物鏈的毒理學安全性議題”會議上提出應設立丙烯酰胺最大值，以保護公眾健康。會議認為，嬰兒和較小兒童穀物基的加工食品和嬰兒食品為高風險食品，應作為首要考慮目標，這將成為現有法規EU2158/2017的有效補充。2018年3月，美國一高等法院裁定，在加州銷售的咖啡產品必須貼上致癌的警告標簽。2017年10月，中國食藥總局公布了世界衛生組織的致癌物清單，其中就包括丙烯酰胺。

什麼是丙烯酰胺?為什麼食品中會有丙烯酰胺?

丙烯酰胺是一種低分子量、高水溶性化合物，最早於1949年開始合成並廣泛應用於生產聚丙烯酰胺的工業中。1986年，人們發現丙烯酰胺對動物有慢性毒性和致癌性，此後，更多的動物研究證明了丙烯酰胺具有致突變、遺傳毒性、致癌、神經毒性、生殖和發育毒性等。2002年，某瑞典研究團隊的偶然發現使丙烯酰胺暴露在世界杯赛程预测 的聚光燈下。起初，這一團隊在尋找隧道工人因工作接觸引起的丙烯酰胺汙染時，在本應為丙烯酰胺陰性的職員血液中也檢測到了丙烯酰胺，最終證明丙烯酰胺汙染源於他們的飲食。

原來，某些食物中的天冬酰胺與還原糖(如葡萄糖和果糖)在加工溫度高於120°C且低水分含量的條件下會產生美拉德反應，進而形成丙烯酰胺。此外，丙烯酰胺的代謝產物——環氧丙酰胺(Glycidamide)具有更強的致突變性和毒理學危害。因此，丙烯酰胺被公認為“食源性有毒物質”，國際癌症研究機構(IARC)在1994年將其列入2A類，即作為人類可能的致癌物質。2018年，中國食藥總局也公布了這一結論。

通過多年監測，歐盟將以下食品列為具有高丙烯酰胺風險：

①以馬鈴薯為原料的產品：馬鈴薯片、炸薯條和其他(烘焙、油炸)馬鈴薯產品;

②以穀物/糧食為基料的產品：麵包、脆麵包、早餐麥片、餅幹/烘焙食品(如薄脆餅幹、半甜食產品、糕點、短餅幹、薄餅、蛋糕和薑餅);

③咖啡、烤穀物和代飲品：烤和研磨咖啡、速溶(可溶)咖啡、咖啡替代品;

④嬰兒食品：嬰兒餅幹、嬰兒穀物、穀類食品以外的嬰兒食品。

怎樣評價丙烯酰胺的食品暴露情況?

歐洲食品科學委員會(SCF)分別於1991年和2002年對丙烯酰胺進行了2次安全評估，都確定其為“遺傳毒性致癌物”。對於具有遺傳毒性的致癌物質，有關機構通常采取保守判斷而不設立閾值或最小劑量，因此，食品中丙烯酰胺含量應該遵循ALARA原則(“As Low As Reasonably Achievable合理可實現的降低”原則)，盡可能的降低食品中的丙烯酰胺含量。基於該原則，很多國家和地區在對丙烯酰胺的監測和控製方麵做了大量工作。例如，德國早在2002年就開始跟蹤和公布食品中丙烯酰胺的“信號值”(Signal Value)，采取“動態最小化信號值”概念，並在此後幾年中非常成功地降低了食品中的丙烯酰胺含量。歐盟世界杯赛程预测 委員會(EFSA)也一直致力於監測和控製各類食品中的丙烯酰胺含量，並自2011年開始公布食品中的丙烯酰胺“指示值”(Indicative Value)。2017年，歐盟通過了進一步降低食品中丙烯酰胺含量的法規，建立了丙烯酰胺“基準值”(Benchmark Levels)的概念，這些基準值普遍低於先前的指示值。鑒於丙烯酰胺應采取ALARA原則，歐盟EFSA強調，委員會應該定期審查以反映減低丙烯酰胺的實際水平(Commission Regulation (EU)2017/2158)。表1為歐盟規定的一些食品中丙烯酰胺的基準值，其於2018年4月生效。

消費者怎樣看待食品中的丙烯酰胺?

前不久，帝斯曼食品配料科技事業部對英國、法國、德國和美國的消費者以“關於丙烯酰胺”為主題進行了市場調查，發現消費者的認知度平均水平為22%——5個人裏麵有1個人聽說過丙烯酰胺。而德國一直是丙烯酰胺國家監控和措施規避的領跑者，其消費者的認知度高達54%。當消費者了解到丙烯酰胺存在的健康風險後，他們當中約70%的人對其潛在的健康影響表示擔憂，約64%的人決定調整烹飪習慣，約58%的人表示他們更加擔心孩子們的世界杯赛程预测 。

誰應該更加注意丙烯酰胺的飲食暴露?

從大量的科學數據來看，兩大類人群(嬰幼兒和兒童人群、孕產婦人群)需要更加注意丙烯酰胺的食物暴露，這也為食品加工企業提出了新的挑戰與機遇。

歐盟委員會(EFSA)於2007~2009年對24個歐盟國家調查了超過1萬個食品樣品並得出結論：較小兒童的丙烯酰胺暴露量是成年人的200%~300%。通過食物攝入的丙烯酰胺會對兒童產生更大危害，由於兒童體重較低，同樣的攝入量會產生更大的影響。此外，嬰幼兒的食物來源主要是嬰幼兒食品，因此保證嬰幼兒食品低丙烯酰胺含量至關重要。從生理角度分析，兒童肝髒中的血流量較高，丙烯酰胺的代謝產物環氧丙酰胺的形成速度比成年人快。同時，由於兒童肝髒中穀胱甘肽(GSH)水平較低，通過與GSH結合的解毒途徑功能較差。因此，幼兒及兒童屬於最敏感人群。

另一個需要關注的人群就是孕產婦和哺乳期的媽媽們。在挪威一項名為Moba Cohort的研究中，對超過5萬名孕婦與她們的新生兒進行了孕期丙烯酰胺攝入量與胎兒生長關係的研究，發現高丙烯酰胺暴露與低暴露孕婦相比，其SGA數量增了11%，新生兒體重減少25.7g。(注：SGA是small for gestational age的縮寫，體重小於10%的新生兒被定義為SGA)。Pedersen和他的研究團隊在2006~2010年對4個歐洲國家的1000多名孕婦進行研究，證實了高丙烯酰胺暴露的孕婦的新生兒體重比低暴露人群平均減少132g，頭圍減少0.33cm。由此可以推斷，哺乳期的媽媽也應注意丙烯酰胺的膳食攝入，盡可能避免丙烯酰胺給嬰兒帶來的健康風險。

怎樣應對食物中的丙烯酰胺?

麵對丙烯酰胺的健康風險，人類並不是束手無策。2009年，聯合國糧食及農業組織/世界衛生組織頒布了《食品中丙烯酰胺減少實踐法典》(CAC/RCP 67-2009);2014年，歐盟FoodDrinkEurope發布了最新版《丙烯酰胺工具箱》，提供了可行的防止和減少特定食品中丙烯酰胺形成的幹預方法;2016年，美國FDA更新了《食品工業丙烯酰胺指南》，旨在幫助種植者、製造企業和餐飲服務企業減少某些食品中的丙烯酰胺含量。

影響丙烯酰胺產生的因素包括丙烯酰胺前體物質的含量(遊離的氨基酸天冬酰胺和還原糖)和加工條件，特別是溫度和水分活性。通過一係列手段，如馬鈴薯儲藏條件的優化、加工條件優化、原料的選擇、添加酶製劑和甘氨酸等，都可以有效減少食品產品中丙烯酰胺的含量。生產廠家需要根據自身產品特點，以“保持食品原有風味特點不變的情況下，盡可能的降低食品中的丙烯酰胺含量”為目的，從三個維度考慮最佳解決方案：①降低原料中丙烯酰胺前體物質的含量;②改善加工條件;③采取後處理技術，控製丙烯酰胺的形成。同時，歐盟新法案也對烹飪方法提出建議：薯條不能炸得過焦，白麵包不能烤成深色等。

是否有更有效、更節省成本的方法來降低食品中丙烯酰胺的含量?

作為一家以目標為導向，活躍於營養、健康和綠色生活的全球科學公司，帝斯曼不斷推動經濟繁榮、環境改善和社會進步，為所有利益相關方創造可持續的價值。本著“利用生物科技創新來保證美味食品更安全、更健康”的使命，帝斯曼研發出一係列的PreventASe®天冬酰胺酶(Asparaginase)及解決方案。PreventASe®將丙烯酰胺形成的前體物天冬酰胺轉化為另一種天然氨基酸——天冬氨酸，用以阻斷丙烯酰胺的形成。該產品適用於丙烯酰胺含量過高的食品，如零食、餅幹、脆餅以及烘焙食品(如圖1)。PreventASe®不僅可降低這些食品中近90%的丙烯酰胺含量，且使用方便，無需對生產工藝和配方進行改變，也不會對產品的口感和外觀產生任何不良影響，是名副其實的“使美味更健康”的食品配料。因此，歐盟EFSA和美國FDA都認為，天冬酰胺酶在商業規模下可以明顯降低馬鈴薯和穀物加工製品中丙烯酰胺的含量，且不會影響其產品特點。

圖2 PreventASe®XR天冬酰胺酶榮獲“榮格技術創新獎”

帝斯曼新產品PreventASe® XR成功地將應用的最適pH範圍從中性擴展到堿性的食品體係，在降低丙烯酰胺方麵，為食品企業提供了更高效的酶製劑。2018年，該產品榮獲“榮格技術創新獎”(如圖2)。此外，天冬酰胺酶已經被廣泛應用在烘焙和膨化零食產品的加工生產之中，幫助食品製造企業生產出更加安全健康的食品(成功案例見圖3)。

截止到2017年底，英敏特新產品數據庫顯示，在以小麥粉、馬鈴薯粉和玉米粉為原料的烘培型零食產品中添加天冬酰胺酶的做法有快速增長的趨勢。但是，由於天冬酰胺酶屬於加工助劑，絕大多數的廠家不會在產品包裝上做出標識，因此，真實數據要遠遠高於英敏特數據庫中的數字。顯然，利用天冬酰胺酶降低特定食品中丙烯酰胺含量已經成為歐洲和北美市場的新趨勢。近兩年，北美市場上出現的部分烘焙零食的配料表中明確標識了天冬酰胺酶(如圖4)。

從2002年首次在人類的飲食中發現丙烯酰胺，經過了超過15年的不斷認知、監測、監管控製，以及更重要的規避措施的研究，人類對於丙烯酰胺這一可能致癌物質的控製有了長足的改善。科技創新又一次證明了其可以讓美食更加健康和安全，帝斯曼也希望中國的消費者能分享到科技創新給人類帶來的這一福祉。