淀粉膜对面包中丙烯酰胺形成的抑制机理

Acrylamide has been classified as probably carcinogen to humans by the International Agency for Research on Cancer. It is urgent to reduce the formation of acrylamide in processed food. Preliminary research has proved that starch film could decrease the acrylamide content in crust of bread. The effect of temperature, water content, and water activity on acrylamide formation will be studied during the baking of bread with or without potato starch film. The relationship of the inhibitory effect of starch film on the formation of acrylamide between structure and property of starch will be studied to explain the mechanism for the acrylamide reduction in bread by starch film. The model would be developed incorporating heat and moisture in the bread and the film, respectively. It will reveal the mechanism for ordinary protecting technic- - batter on food surface inhibiting acrylamide in high temperature processed food. It will be the theoretical base and technical support for application of biological macromolecules such as starch in controlling toxic, trace and small molecules in food.

丙烯酰胺是食品中广泛存在的2A类致癌物，寻找食品加工过程中有效降低丙烯酰胺产生的方法具有重要意义。申请人前期研究表明，淀粉膜能有效降低面包皮中丙烯酰胺的含量。在此基础上，本项目选用对面包皮中丙烯酰胺的抑制效果较好的马铃薯淀粉膜，烘烤前涂抹在面团表面，比较烘烤过程中常规面包和包裹淀粉膜的面包内部各层，温度和水分（生成丙烯酰胺的关键反应条件）变化规律的差异，从淀粉膜的微观结构和特性层面，探讨淀粉膜的隔热阻水作用与抑制丙烯酰胺的关系；并建立模型，对面包内部热量传递和水分迁移的速率进行定量分析，从物理学角度定性、定量地研究淀粉膜抑制面包中丙烯酰胺生成的机理。研究结果从科学的角度解释勾芡这种生活中常用的保护性加工工艺抑制面包中丙烯酰胺的原因，为生物大分子淀粉控制有毒有害小分子物质的应用提供理论基础和技术支持。

丙烯酰胺（Acrylamide, AA）是热加工过程中生成的一种具有潜在致癌性的有毒化合物，前期研究表明在面团表面涂刷一层淀粉膜，能够降低焙烤所得面包中AA含量。本项目通过研究淀粉膜对生成AA的关键前体物质和反应条件的影响，探讨AA减少的机理。. 以面粉、酵母、食盐和水为原料在210℃条件下烤制20min制作枕型面包，在面包表面涂刷可食性淀粉膜（包括玉米淀粉膜和马铃薯淀粉膜），并与常规面包（Control bread, CB）作对照，对面包的四个部位进行分析，距离面包最外层表皮1mm（外表皮）、2mm（内表皮）、5mm、20mm（中心），即从面包外表皮到面包中心。焙烤前在面团表面涂玉米淀粉膜的面包（Bread with corn starch-based coating, BCSC）与CB相比外表皮和内表皮中AA含量分别降低66.75%、77.11%（p<0.01），涂马铃薯淀粉膜面包(Bread with potato starch-based coating, BPSC)与CB相比，外表皮和内表皮中AA含量分别降低68.37%、77.40%（p<0.01）。面包表皮中AA含量与其对应的游离葡萄糖、果糖和天冬酰胺含量均无显著相关性（p>0.05）。. 在焙烤过程中实时监测面包四个部位的温度、水分含量、水分活度和水的存在状态，BCSC/BPSC内部各层（除了中心处）温度低于CB（p<0.01），水分含量高于CB（p<0.01），面包各层的水分活度无显著差异（p>0.05）；面包表皮中AA含量与其对应的温度呈正相关（p<0.05），与水分含量和水分活度呈负相关（p<0.01）；表征自由水和强结合水的1H质子横向弛豫信号峰消失，而弱结合水的弛豫时间逐渐向着结合力更强（T2= 0.33~0.71ms）的方向移动。BCSC/BPSC中的淀粉膜分别额外提供1.52g和1.28g水，对焙烤时BCSC/BPSC表皮温度降低和水分含量的增加起决定性作用，即面团表面的淀粉膜通过改变生成AA的关键反应条件导致其AA含量与CB相比显著降低。通过比较面包比容、外观、色差、质构和感官评价，结果均显示BCSC/BPSC与CB相比没有显著性差异（p>0.05）。焙烤前在面团表面涂刷淀粉膜，既能降低有害物AA含量，也不影响面包的品质，具有一定的应用前景。