抑制食品加工中丙烯酰胺产生的方法及在线控制装置

摘要

本发明公开了一种抑制食品加工中丙烯酰胺产生的方法：在煎或炸加工前把食品浸泡在丙烯酰胺抑制剂溶液中，通过测量抑制剂溶液的电导率而确定抑制剂含量，从而在线控制抑制剂的添加。实现该方法的在线控制装置为：由浸泡池、电导率测量装置、抑制剂自动添加装置和控制系统组成；浸泡池与电导率测量装置相连接；控制系统同时与该电导率测量装置和抑制剂自动添加装置相连。本发明通过电导率的变化确定浸泡池中抑制剂浓度变化并控制自动添加装置是否往浸泡池中添加抑制剂，既不改变油炸工艺，又可在线控制。

说明书

技术领域

本发明涉及采用钙、半胱氨酸、甘氨酸作为抑制剂控制煎、炸食品中丙烯酰胺产生的工艺方法及装置。

背景技术

丙烯酰胺可引起动物致畸、致癌、神经毒性和瘫痪，导致哺乳动物细胞基因变异和染色体异常，使雄性小鼠阴囊、甲状腺、肾上腺和雌性鼠乳腺、甲状腺、子宫产生肿瘤。丙烯酰胺对人体具有生殖毒性和神经毒性，可引起人体神经损害甚至使人瘫痪。2002年初，瑞典斯德哥尔摩大学Tornquist等发现，一些普通食品，在经过煎、炸、烤等高温加工处理时产生丙烯酰胺，其含量随加工温度的升高而升高，最高达12800μg/kg。随后的研究表明，加工温度超过120℃时的许多食品、特别是天冬酰胺含量高的淀粉质食品都会产生丙烯酰胺，如炸薯条和薯片、膨化食品、咖啡、糕点、甜饼干和面包等。鉴于丙烯酰胺的毒性，它不允许添加于食品中，美国虽允许其聚合物聚丙烯酰胺用于水处理，但规定丙烯酰胺在饮用水中的残留量不得超过0.5μg/kg。在食品中发现如此高含量的丙烯酰胺后，立即引起了全球恐慌，极大地冲击了一些高温加工食品行业的发展。

食品中丙烯酰胺问题引起了全球官方和科学界的高度重视，国外近3年来已就食品中丙烯酰胺的问题开展了大量研究；WHO和FAO每年联合召开会议讨论食品中丙烯酰胺问题，目前对其检测方法、食物的污染水平、形成机理和毒理学评价等进行了充分的评述，立法限量开始进入实质性操作阶段。我国也就丙烯酰胺问题开始制定行业安全标准。食品中丙烯酰胺问题同样引起了公众热切关注，今年媒体将之称为“丙毒”。在国际官方机构、研究机构和媒体的多重打压下，焙烤和膨化食品等行业受到前所未有的冲击，如咖啡、饼干、方便面、油炸食品等。

焙烤和膨化食品食品以其独特的风味、口感和食用卫生方便而深受人们喜爱，其种类和产量稳步上升，已成为我国食品工业的支柱产业，年销售额800亿元以上。如我国糕点和饼干业的产量1999年到2002年平均每年分别增长21.6％和13.3％，2003年油炸方便面产量达234.6万吨，生产线1700多条，我省159038吨，比2000年增加50％，占全国总产量的7％。我国也是咖啡生产大国，2003年咖啡豆产量20473.0吨。此外，油炸土豆片、番薯片、虾片、水果片等是一些工厂、餐厅和家庭的传统食品，在推动山区和一些贫困地区经济发展中，油炸食品占有重要地位。因此，要取缔这些食品行业是不可能的，但一旦就食品中丙烯酰胺问题立法生效，将严重影响农民、产业界和消费者的利益。

目前一些知名科学家提出采用以下对策减少高温加工食品中丙烯酰胺含量。一是通过品种选育降低原料中的天冬酰胺含量，二是采用天冬酰胺酶或酸处理将土豆中的天冬酰胺分解，三是用酸浸泡以减少原料中的天冬酰胺和还原糖含量，四是通过降低油炸温度和缩短油炸时间减少丙烯酰胺的产生。这些方法目前很难用于生产实际。育种周期长，加之天冬酰胺是蛋白质合成所需要的一种氨基酸，采用育种法难以完全达到目的。天冬酰胺酶能分解天冬酰胺，由于目前没有商品酶制剂，生产成本高；即使将来能实现该酶制剂的大规模生产，由于酶是大分子，它在应用到薯条、薯片等产品时，难以渗透到组织内部降解天冬酰胺。酸、碱需在高浓度下才能分解天冬酰胺，应用到食品中会产生新的问题，如破坏营养素，影响产品感观并造成油炸前淀粉糊化等。降低油炸温度和缩短油炸时间是较为可行的方法，但也会影响食品的色、香、味。开发更有效和方便的方法控制丙烯酰胺的产生成为我们关注的问题。

参考文献

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发明内容

本发明的目的是提供一种抑制食品加工中丙烯酰胺产生的方法及在线控制装置，既能有效抑制油炸薯片中丙烯酰胺的产生，又不改变油炸工艺，且可在线控制。

为达上述目的，本发明采用如下的技术方案：

本发明抑制食品加工中丙烯酰胺产生的方法是：在煎或炸加工前把食品浸泡在丙烯酰胺抑制剂溶液中，通过测量抑制剂溶液的电导率而确定抑制剂含量，从而在线控制抑制剂的添加。

所述食品是经挑选、清洗及切片或切条处理，并处于护色阶段的淀粉质食品。

所述丙烯酰胺抑制剂溶液是氧化钙或其它钙盐、氢氧化钙、半胱氨酸及其盐类、甘氨酸及其盐类的水溶液，或其混合物的水溶液。

所述抑制剂的总摩尔量为食品中游离氨基酸的0.1～5倍。

食品浸泡的时间为1～20分钟。

本发明的抑制食品加工中丙烯酰胺产生的在线控制装置，包括装有抑制剂溶液的浸泡池、电导率测量装置、抑制剂自动添加装置和控制系统；浸泡池与电导率测量装置相连接；控制系统同时与该电导率测量装置和抑制剂自动添加装置相连；

电导率测量装置把测得的抑制剂溶液的电导率反馈到控制系统，当电导率低于下限设定值时，控制系统指示自动添加装置往浸泡池添加抑制剂；当电导率达到上限设定值时，控制系统指示自动添加装置停止添加抑制剂。

所述电导率测量装置为电导率测量仪。

所述自动添加装置为根据电导率仪测定值控制启或停的定量泵，该定量泵与抑制剂贮罐相连。

所述浸泡池热水或冷水洗水池，这样可在食品的护色阶段同时进行抑制剂浸泡。

所述控制系统是装有专用控制软件的计算机。

本发明的原理是：所用抑制剂为离子型物质，其电导率与抑制剂浓度呈线性关系；电导率仪将测定的电导率输送到控制系统，控制系统通过电导率的变化确定浸泡池中抑制剂浓度变化并控制自动添加装置是否往浸泡池中添加抑制剂。

本发明采用电导率仪等测量工具，直接测量浸泡过程中抑制剂的电导率x，根据抑制剂电导率x的变化，确定其浓度变化，并通过控制系统实时地把信号反馈到自动添加装置中，使浸泡装置中抑制剂(钙、半胱氨酸、甘氨酸)含量始终维持在恒定范围内，实现在线控制油炸薯片中丙烯酰胺产生的目的。由于溶液的电导率为实时可测的理化参数，因此采用本技术抑制油炸薯片中丙烯酰胺的产生，既不改变油炸工艺，又可在线控制。

本发明得到以下实验结果的支持：

以0.05％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％浓度配制的氯化钙标准溶液与电导率成良好的线性关系：Y＝17327x+4.8333，R2＝0.9962；而以0.05％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％浓度配制的氯化钙标准溶液加入等量的土豆片浸泡20min后，其溶液中钙离子浓度与电导率成良好的线性关系：Y＝17218x+7.5，R2＝0.9962。其是Y代表电导率(μs/cm)，x代表浓度(g/100ml)，R2代表相关系数。如图4所示。

以0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％浓度配制的半胱氨酸盐标准溶液与电导率成良好的线性关系：Y＝4761x+4.5，R2＝0.9996；而以0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％浓度配制的半胱氨酸盐标准溶液加入等量的土豆片浸泡20min后，其溶液中半胱氨酸盐浓度与电导率成良好的线性关系：Y＝4709.3x+7，R2＝0.9995。如图5所示。

以氯化钙和半胱氨酸盐按0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％的等浓度混合配制的标准溶液与电导率成良好的线性关系：Y＝15959x+3.6667，R2＝0.99；而以氯化钙和半胱氨酸盐按0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％的等浓度混合配制标准溶液加入等量的土豆片浸泡20min后，其溶液中离子浓度与电导率成良好的线性关系：Y＝15823x+9，R2＝0.9912。如图6所示。

土豆片在油炸前如采用0.1％的氯化钙或乳酸钙浸泡20min，可使油炸过程中丙烯酰胺产生的抑制率达65％。

土豆片在油炸前如采用0.5％的半胱氨酸或半胱氨酸盐酸盐浸泡20min，可完全抑制油炸过程中产生丙烯酰胺。

土豆片在油炸前如采用0.4％的甘氨酸浸泡18min，可完全抑制油炸过程中产生丙烯酰胺。

本发明应用于薯(马铃薯、红薯)条、薯片等食品只需增加浸泡设备、电导率仪、加热设备和自动添加装置，将丙烯酰胺含量控制在1μg/kg以下，产品成本增加值控制在0.5元/kg以下，抑制率达95％以上，且对食品安全，应用方便，不改变食品的感观和营养特性。

附图说明

图1是不添加任何抑制剂的油炸薯片样品的HPLC图谱。丙烯酰胺的保留时间为10.048，丙烯酰胺含量为735.2304μg/Kg。

图2是添加0.1％的氯化钙浸泡20min后的油炸薯片的样品的HPLC图谱。丙烯酰胺含量为256.1586μg/Kg。

图3是添加0.5％的半胱氨酸浸泡20min后的油炸薯片的样品的HPLC图谱。丙烯酰胺未检出。

图4是电导率与氯化钙浓度的关系图。

图5是电导率与半胱氨酸浓度的关系图。

图6是电导率氯化钙和半胱氨酸等量混合后浓度的关系图。

图7是本发明的抑制油炸薯片中丙烯酰胺产生的在线控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步具体描述。

实施例一：油炸土豆

按图7所示把在线控制装置的各部分连接好。图中，1为同时作热水或冷水洗水池的浸泡池；2为电导率仪；3为计算机；4为抑制剂贮罐；5为定量泵。

在浸泡池1中添加氯化钙，使池中的钙离子的质量浓度到0.3％。

土豆经过挑选、清洗、切片(条)，倒入85℃的浸泡池1中，电导率仪2把测得的池中导电率反馈到装有专用控制软件的计算机3中。当导电率低于4943.0μs/cm时，计算机3指示定量泵5转动，把抑制剂贮罐4中的氯化钙溶液补充到浸泡池1中；当测得的导电率到达5462.8μs/cm时，计算机3指示定量泵5停止转动，停止往浸泡池1中添加氯化钙溶液。浸泡2.5分钟后，将土豆片送入油炸机油炸。

实施例二：油炸红薯

在浸泡池1中添加半胱氨酸，使池中的半胱氨酸质量浓度到0.25％。

红薯经过挑选、清洗、切片(条)，倒入85℃的浸泡池中，电导率仪2把测得的池中导电率反馈到装有专用控制软件的计算机3中。当导电率低于3320.2μs/cm时，计算机3指示定量泵5启动，把抑制剂贮罐4中的半胱氨酸溶液补充到浸泡池1中；当测得的导电率到达3469.89μs/cm时，计算机3指示定量泵5停止转动，停止往浸泡池1中添加半胱氨酸溶液。浸泡2～2.5分钟后，将红薯片送入油炸机油炸。

实施例三：油炸土豆

在浸泡池1中添加氯化钙、半胱氨酸，使池中的氯化钙质量浓度达到0.15％，半胱氨酸浓度到0.15％。

土豆经过挑选、清洗、切片(条)，倒入85℃的浸泡池中，电导率仪2把测得的池中导电率反馈到装有专用控制软件的计算机3中。当导电率低于2277.8μs/cm时，计算机3指示定量泵5启动，把抑制剂贮罐4中的氯化钙和半胱氨酸混合溶液补充到浸泡池1中；当测得的导电率到达2397.6μs/cm时，计算机3指示定量泵5停止转动，停止往浸泡池1中添加抑制剂。浸泡2.5分钟后，将土豆片送入油炸机油炸。

实施例四：油炸土豆

在浸泡池1中添加氯化钙、半胱氨酸，使池中的氯化钙质量浓度达到0.15％，半胱氨酸浓度到0.15％。

土豆经过挑选、清洗、切片(条)，倒入25℃的浸泡池中，电导率仪2把测得的池中导电率反馈到装有专用控制软件的计算机3中。当导电率低于2277.8μs/cm时，计算机3指示定量泵5启动，把抑制剂贮罐4中的氯化钙和半胱氨酸混合溶液补充到浸泡池1中；当测得的导电率到达2397.6μs/cm时，计算机3指示定量泵5停止转动，停止往浸泡池1中添加抑制剂。浸泡2.5分钟后，将土豆片送入油炸机油炸。