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科技让烘焙食品更加健康安全
发布时间:2019-05-10 22:41    发布人:彩89

  烘焙食品和健康零食已经成为中国食品工业的新增长点之一。最新的欧睿市场报告指出,2018年中国烘焙食品总销售额达2110亿元人民币,未来5年还会继续保持12%的年复合增长率;到2023年底,中国的烘焙食品销售额预计超过3760亿元人民币,占全部加工食品的比例也从2017年的11%增长到2023年的15%。此外,主要的休闲零食(如薯片、膨化零食等)保持着5%以上的年增长率,早餐谷物麦片类食品(如即食麦片、儿童麦片、家庭麦片)也会以10%左右的年增长率发展,以满足中国消费者对于健康、方便、美味食品的诉求。在此,笔者希望向读者简要介绍一下全球在利用科技创新确保谷物热加工产品安全健康方面的新动向和相应的解决方案。

  近两年,欧美国家特别是欧盟对谷物基的热加工食品中丙烯酰胺健康风险控制方面采取了更加主动积极的措施,在法规方面也有了长足进展。2017年11月,欧盟发布《关于降低食物中丙烯酰胺含量的法案》(Commission Regulation(EU)2017/2158),并于2018年4月11日起正式生效。2018年9月,欧盟在“新食品和食物链的毒理学安全性议题”会议上提出应设立丙烯酰胺最大值,以保护公众健康。会议认为,婴儿和较小儿童谷物基的加工食品和婴儿食品为高风险食品,应作为首要考虑目标,这将成为现有法规EU2158/2017的有效补充。2018年3月,美国一高等法院裁定,在加州销售的咖啡产品必须贴上致癌的警告标签。2017年10月,中国食药总局公布了世界卫生组织的致癌物清单,其中就包括丙烯酰胺。

  丙烯酰胺是一种低分子量、高水溶性化合物,最早于1949年开始合成并广泛应用于生产聚丙烯酰胺的工业中。1986年,人们发现丙烯酰胺对动物有慢性毒性和致癌性,此后,更多的动物研究证明了丙烯酰胺具有致突变、遗传毒性、致癌、神经毒性、生殖和发育毒性等。2002年,某瑞典研究团队的偶然发现使丙烯酰胺暴露在食品安全的聚光灯下。起初,这一团队在寻找隧道工人因工作接触引起的丙烯酰胺污染时,在本应为丙烯酰胺阴性的职员血液中也检测到了丙烯酰胺,最终证明丙烯酰胺污染源于他们的饮食。

  原来,某些食物中的天冬酰胺与还原糖(如葡萄糖和果糖)在加工温度高于120C且低水分含量的条件下会产生美拉德反应,进而形成丙烯酰胺。此外,丙烯酰胺的代谢产物环氧丙酰胺(Glycidamide)具有更强的致突变性和毒理学危害。因此,丙烯酰胺被公认为“食源性有毒物质”,国际癌症研究机构(IARC)在1994年将其列入2A类,即作为人类可能的致癌物质。2018年,中国食药总局也公布了这一结论。

  ①以马铃薯为原料的产品:马铃薯片、炸薯条和其他(烘焙、油炸)马铃薯产品;

  ②以谷物/粮食为基料的产品:面包、脆面包、早餐麦片、饼干/烘焙食品(如薄脆饼干、半甜食产品、糕点、短饼干、薄饼、蛋糕和姜饼);

  欧洲食品科学委员会(SCF)分别于1991年和2002年对丙烯酰胺进行了2次安全评估,都确定其为“遗传毒性致癌物”。对于具有遗传毒性的致癌物质,有关机构通常采取保守判断而不设立阈值或最小剂量,因此,食品中丙烯酰胺含量应该遵循ALARA原则(“As Low As Reasonably Achievable合理可实现的降低”原则),尽可能的降低食品中的丙烯酰胺含量。基于该原则,很多国家和地区在对丙烯酰胺的监测和控制方面做了大量工作。例如,德国早在2002年就开始跟踪和公布食品中丙烯酰胺的“信号值”(Signal Value),采取“动态最小化信号值”概念,并在此后几年中非常成功地降低了食品中的丙烯酰胺含量。欧盟食品安全委员会(EFSA)也一直致力于监测和控制各类食品中的丙烯酰胺含量,并自2011年开始公布食品中的丙烯酰胺“指示值”(Indicative Value)。2017年,欧盟通过了进一步降低食品中丙烯酰胺含量的法规,建立了丙烯酰胺“基准值”(Benchmark Levels)的概念,这些基准值普遍低于先前的指示值。鉴于丙烯酰胺应采取ALARA原则,欧盟EFSA强调,委员会应该定期审查以反映减低丙烯酰胺的实际水平(Commission Regulation (EU)2017/2158)。表1为欧盟规定的一些食品中丙烯酰胺的基准值,其于2018年4月生效。

  前不久,帝斯曼食品配料科技事业部对英国、法国、德国和美国的消费者以“关于丙烯酰胺”为主题进行了市场调查,发现消费者的认知度平均水平为22%5个人里面有1个人听说过丙烯酰胺。而德国一直是丙烯酰胺国家监控和措施规避的领跑者,其消费者的认知度高达54%。当消费者了解到丙烯酰胺存在的健康风险后,他们当中约70%的人对其潜在的健康影响表示担忧,约64%的人决定调整烹饪习惯,约58%的人表示他们更加担心孩子们的食品安全。

  从大量的科学数据来看,两大类人群(婴幼儿和儿童人群、孕产妇人群)需要更加注意丙烯酰胺的食物暴露,这也为食品加工企业提出了新的挑战与机遇。

  欧盟委员会(EFSA)于2007~2009年对24个欧盟国家调查了超过1万个食品样品并得出结论:较小儿童的丙烯酰胺暴露量是成年人的200%~300%。通过食物摄入的丙烯酰胺会对儿童产生更大危害,由于儿童体重较低,同样的摄入量会产生更大的影响。此外,婴幼儿的食物来源主要是婴幼儿食品,因此保证婴幼儿食品低丙烯酰胺含量至关重要。从生理角度分析,儿童肝脏中的血流量较高,丙烯酰胺的代谢产物环氧丙酰胺的形成速度比成年人快。同时,由于儿童肝脏中谷胱甘肽(GSH)水平较低,通过与GSH结合的解毒途径功能较差。因此,幼儿及儿童属于最敏感人群。

  另一个需要关注的人群就是孕产妇和哺乳期的妈妈们。在挪威一项名为Moba Cohort的研究中,对超过5万名孕妇与她们的新生儿进行了孕期丙烯酰胺摄入量与胎儿生长关系的研究,发现高丙烯酰胺暴露与低暴露孕妇相比,其SGA数量增了11%,新生儿体重减少25.7g。(注:SGA是small for gestational age的缩写,体重小于10%的新生儿被定义为SGA)。Pedersen和他的研究团队在2006~2010年对4个欧洲国家的1000多名孕妇进行研究,证实了高丙烯酰胺暴露的孕妇的新生儿体重比低暴露人群平均减少132g,头围减少0.33cm。由此可以推断,哺乳期的妈妈也应注意丙烯酰胺的膳食摄入,尽可能避免丙烯酰胺给婴儿带来的健康风险。

  面对丙烯酰胺的健康风险,人类并不是束手无策。2009年,联合国粮食及农业组织/世界卫生组织颁布了《食品中丙烯酰胺减少实践法典》(CAC/RCP 67-2009);2014年,欧盟FoodDrinkEurope发布了最新版《丙烯酰胺工具箱》,提供了可行的防止和减少特定食品中丙烯酰胺形成的干预方法;2016年,美国FDA更新了《食品工业丙烯酰胺指南》,旨在帮助种植者、制造企业和餐饮服务企业减少某些食品中的丙烯酰胺含量。

  影响丙烯酰胺产生的因素包括丙烯酰胺前体物质的含量(游离的氨基酸天冬酰胺和还原糖)和加工条件,特别是温度和水分活性。通过一系列手段,如马铃薯储藏条件的优化、加工条件优化、原料的选择、添加酶制剂和甘氨酸等,都可以有效减少食品产品中丙烯酰胺的含量。生产厂家需要根据自身产品特点,以“保持食品原有风味特点不变的情况下,尽可能的降低食品中的丙烯酰胺含量”为目的,从三个维度考虑最佳解决方案:①降低原料中丙烯酰胺前体物质的含量;②改善加工条件;③采取后处理技术,控制丙烯酰胺的形成。同时,欧盟新法案也对烹饪方法提出建议:薯条不能炸得过焦,白面包不能烤成深色等。

  作为一家以目标为导向,活跃于营养、健康和绿色生活的全球科学公司,帝斯曼不断推动经济繁荣、环境改善和社会进步,为所有利益相关方创造可持续的价值。本着“利用生物科技创新来保证美味食品更安全、更健康”的使命,帝斯曼研发出一系列的PreventASe®天冬酰胺酶(Asparaginase)及解决方案。PreventASe®将丙烯酰胺形成的前体物天冬酰胺转化为另一种天然氨基酸天冬氨酸,用以阻断丙烯酰胺的形成。该产品适用于丙烯酰胺含量过高的食品,如零食、饼干、脆饼以及烘焙食品(如图1)。PreventASe®不仅可降低这些食品中近90%的丙烯酰胺含量,且使用方便,无需对生产工艺和配方进行改变,也不会对产品的口感和外观产生任何不良影响,是名副其实的“使美味更健康”的食品配料。因此,欧盟EFSA和美国FDA都认为,天冬酰胺酶在商业规模下可以明显降低马铃薯和谷物加工制品中丙烯酰胺的含量,且不会影响其产品特点。

  帝斯曼新产品PreventASe® XR成功地将应用的最适pH范围从中性扩展到碱性的食品体系,在降低丙烯酰胺方面,为食品企业提供了更高效的酶制剂。2018年,该产品荣获“荣格技术创新奖”(如图2)。此外,天冬酰胺酶已经被广泛应用在烘焙和膨化零食产品的加工生产之中,帮助食品制造企业生产出更加安全健康的食品(成功案例见图3)。

  截止到2017年底,英敏特新产品数据库显示,在以小麦粉、马铃薯粉和玉米粉为原料的烘培型零食产品中添加天冬酰胺酶的做法有快速增长的趋势。但是,由于天冬酰胺酶属于加工助剂,绝大多数的厂家不会在产品包装上做出标识,因此,真实数据要远远高于英敏特数据库中的数字。显然,利用天冬酰胺酶降低特定食品中丙烯酰胺含量已经成为欧洲和北美市场的新趋势。近两年,北美市场上出现的部分烘焙零食的配料表中明确标识了天冬酰胺酶(如图4)。

  从2002年首次在人类的饮食中发现丙烯酰胺,经过了超过15年的不断认知、监测、监管控制,以及更重要的规避措施的研究,人类对于丙烯酰胺这一可能致癌物质的控制有了长足的改善。科技创新又一次证明了其可以让美食更加健康和安全,帝斯曼也希望中国的消费者能分享到科技创新给人类带来的这一福祉。

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