食品加工中的天冬酰胺酶：减少丙烯酰胺的形成
什么是丙烯酰胺及其重要性丙烯酰胺
是一种潜在的致癌物质，在高温加工过程中会形成富含碳水化合物的食物，尤其是游离天冬酰胺通过美拉德型化学反应与还原糖发生反应时。
形成途径：高温下游离 L-天冬酰胺 + 还原糖（葡萄糖、果糖）→ 美拉德反应 → 丙烯酰胺。
有风险的食物：饼干、饼干、饼干和脆饼、面包、面包卷、吐司、早餐麦片、膨化麦片、薯片、炸薯条、成型土豆制品、油炸烘烤或干淀粉类零食、咖啡、婴儿谷类食品。
监管压力：欧盟第2017/2158号法规设定了基准水平——例如，面包50微克/千克，饼干350微克/千克，薯片750微克/千克。制造商预计将实施缓解措施。FooddrinkeUrope的丙烯酰胺工具箱
将天冬酰胺酶列为主要工具。天冬酰胺酶的工作原理酶
机制天冬酰胺酶
是一种专业的食品酶，用作缓解丙烯酰胺的加工助剂。在工业生产中，在高温烘烤、油炸、烘烤或干燥之前使用，因此游离的L-天冬酰胺可以转化为L-天冬氨酸和氨气，从而降低了美拉德反应期间关键丙烯酰
胺前体的可用性。产品标识：通用名称 L-天冬酰胺酶、L-天冬酰胺酰胺水解酶、丙烯酰胺还原酶。CAS 9015-68-3，EC 3.5.1.1，作用于酰胺中碳氮键的水解酶。催化反应：L-天冬酰胺 + H2O → L-天冬氨酸 + NH
3。酶通过特定的催化机制减少丙烯酰胺的形成。天冬酰胺的侧链上有酰胺基团，该酰胺基团通过天冬酰胺酶转化为天冬氨酸和氨气。因此，天冬氨酸不参与美拉德反应，从而大大减少
了丙烯酰胺的形成。丙烯酰胺可以在高温加工过程中在富含碳水化合物的食物中形成，尤其是当游离天冬酰胺与还原糖发生反应时。天冬酰胺酶通过在烘烤、油炸、烘烤或干燥之前将L-天冬酰胺水解为L-天冬氨酸和氨来减少前体池。由于在这些条件下，L-天门冬氨酸不是相同的丙烯酰胺前体，因此反应路径
偏离了丙烯酰胺的形成。性能因素
性能取决于酶活性、底物可用性、水的可及性、接触时间、温度、pH 值以及热失活前酶的分布均匀程度。因此，应通过植物特异性试验和分析性丙烯酰胺测试来评估酶，而不是仅按产品名称进行选择
。
食品加工烘焙和谷物系统
中的应用最相关的生产目标是可衡量减少含有游离天冬酰胺和还原糖的热处理食品中丙烯酰胺的形成
。饼干、饼干、饼干和脆饼面包、面包
卷、吐司产品和谷物类烘焙食品早餐麦片、膨化麦片和
烘焙谷物零食适用于面团、面糊、麦片浆和
水合混合物，其中酶在烘烤前会接触游离天冬酰胺。需要足够的水供应和混合均匀性。加工团队应评估混合时间、打样时间、休息时间和面团温度。
成品测试应监测丙烯酰胺、颜色、味道、质地、体积和保质期的影响。在主加热步骤之前，过度加工或不合适的条件可能会降低酶的有效性
。试验结果：L-天冬酰胺酶催化L-天冬酰胺前体水解裂解成L-天冬氨酸和氨水，从而减少形成。目的是在正常烘烤条件下测试两种浓度（150 和 300 U/kg 面粉）的酶。结果显示，使用300 u/g酶可使丙烯酰胺减少78％，达到Reg（欧盟）2017/2158（50）报告的参考水平。具体而言，使用不同剂量（150 和 300 微克/千克面粉）制备的样品在标准条件（260°C 持续 40 分钟）下烘烤。结果表明，酶处理能够将以150和300 U/kg处理的面包中的丙烯酰胺含量分别降低61％和78％，而不会
发生不可接受的感官变化。在用L-天冬酰胺酶加工的自制面包中，还原效果类似。
重组超嗜热天冬酰胺酶 TaSaI 通过水解左旋天冬酰胺和 D-对映异构体，有效降低了简化食物系统中丙烯酰胺的含量。在酶剂量为20 U/mL、处理温度为90°C、孵育20—25分钟的烘焙样品中观察到的最低丙烯酰胺水平为控制值的1.0—1.1％——显示出耐热酶
的潜力。马铃薯和零食加工
薯片、炸薯条、成型马铃薯制品 — L-天冬酰胺酶可以将L-天冬酰胺前体水解为丙烯酰胺，减少油炸食品中有毒丙烯酰胺的形成。目前商用的L-天冬酰胺酶主要由野生型丝状真菌产生；但是，由于热稳定性有限，这些酶在高温加工过程中通常表现出快速的活性损失——
新的耐热变体正在开发中。在油炸或烘烤之前，可以在土豆条、切片、薄片、面团或成型产品中进行评估。在表面脱水或高温处理之前，如果可能与酶接触，则效果最佳。重要变量包括漂白、浸泡时间、pH 值、温度、带材厚度、固体和糖分含量。试验应将丙烯酰胺还原与颜色、清脆度、吸油量和感官质量进行比较。原材料的可变性可能需要季节性
剂量调整。其他应用
油炸、烘烤、烘烤或干燥的淀粉类零食
咖啡、咖啡替代品和精选的烘焙植物材料——由于水分含量低的
婴儿食品、谷物食品和清洁标签重新配方项目需要丙烯酰胺控制在试验前定义
关键工艺参数
成功的天冬酰胺酶试验需要 明确的处理窗口，因此更具挑战性
底物水平：测量或估算原材料中的游离天冬酰胺和还原糖
水分：确保足够的水活性或水合作用，以促进酶的运动和底物接触
pH 值：将工艺 pH 值与供应商申报的活性范围（通常为 pH 5-8 最佳温度）进行比较：检查酶的最佳范围和热失活点 —
来自黑曲霉/orzae 的大多数商用天冬酰胺酶最佳 50-60°C，灭活
>80°C
接触时间：定义酶在加热前保持活性的时间——面团静置至少 15-30 分钟，土豆浸泡最多 2 小时
混合：确认分布均匀以避免未经处理的区域和不一致的丙烯酰胺结果剂量：在供应商指导和
面粉或 500-2000 U/kg 马
铃薯固体验证：之后分析丙烯酰胺全面的商业式加工，不仅限于实验室面团或浆状
工业配方和工艺注意事项处理和
储存
酶制剂需要受控处理，以保护活动和操作人员的安全。天冬酰胺酶应根据供应商的建议储存和使用，特别是在温度、湿度和开封包装处理方面。粉状酶可能会产生灰尘，而液态酶在开封后可能需要混合、控制剂量和注意微生物
。在@@
规定的温度范围内储存未开封的材料
在不使用时保持容器密闭，以保护活动并避免污染
。使用经过校准的配料设备和经过验证的混合程序
控制粉尘形成并遵循安全数据表进行呼吸和皮肤保护
避免在温度或 pH 值迅速使其失活时添加酶
保留批次样本和COA以进行可追溯性和
客户审核验证
包装可能包括密封袋、纸箱、桶、桶、瓶、油罐或温控容器，具体取决于等级是粉末、颗粒还是液体。酶的保质期可能比许多商品添加剂短，因此买家应在发货前检查剩余的保质期，并确认是否建议冷链运输
。买家规格清单
专业规格应足够清楚地描述酶制剂，以用于食品安全、过程验证、采购比较和监管审查。由于酶活性单位在供应商之间并不总是可以直接互换，因此买家应比较申报的活性和供应商的活性测
定定义。申报的酶活性和确切的单位定义
活性测定方法、底物、pH、温度和分析条件
来源生物和生产菌株——例如，帝斯曼食品特种公司的转基因黑曲霉菌菌株AGN——基因改造不会引起安全问题——不含活细胞和DNA——旨在防止丙烯酰胺的形成生产方法，包括发酵和
下游加工载体、稀释剂、
稳定剂、防腐剂或配方成分
物理形态、外观、颜色、气味、粒径或粘度
推荐的 pH 值范围、最佳 pH 值和实际应用 pH 范围推荐温度范围
、最佳温度和灭活条件按应用类型和
预期丙烯酰胺还原范围划分的剂量指导——例如，150 U/kg 时为 61%，300 U/kg 微生物规格、重金属、
过敏原、转基因、清真、犹太洁食、声明纯素保质期、
储存温度，包装格式和批次可追溯性
监管和加工援助状况
食品酶法规因市场而异。在某些应用和司法管辖区，天冬酰胺酶可能被视为加工助剂，但分类、授权、标签和文件要求取决于目的地市场、来源生物、生产方法、载体成分、残留酶预期和食品类别。在商业用途之前，制造商应验证当地生产规则和出口目的地规则
。美国：GRAS — 加工助剂 — 如果酶失活且最终食品中没有技术功能，则无需进行标签申报欧盟：食品
酶 — 来自转基因黑曲霉菌菌株 AGN 的食品酶天冬酰胺酶的安全性评估（获得批准）必须包含在欧盟食品酶清单中标签：在特定食品类别丙烯酰胺缓解措施或以其为基准的地区，天冬酰胺酶
可以共同成为更广泛的控制策略的一部分包括原材料选择、储存控制、漂白、浸泡、配方调整、糖管理、时间温度控制和成品监控
试验设计最佳实践根据
当前工艺确定基准丙烯酰胺水平。记录原材料批次、配方、降低糖含量和天冬酰胺含量（如果有）。运行至少一种未经治疗的对照组和多种酶剂量。保持混合、保温时间、温度和 pH 值一致。使用经过验证的丙烯酰胺分析方法或经认可的外部实验室。在减少丙烯酰胺的同时，检查感官和身体质量。如果马铃薯、谷物或谷物差异显著，则在原材料季节重复试验。记录生产 SOP 的最终验证剂量、工艺点和接触时间
。某些处理步骤可以有效降低丙烯酰胺水平。关键步骤：使用天冬酰胺酶进行预处理——该酶靶向并分解天冬酰胺，天冬酰胺是烹饪过程中形成丙烯酰胺的主要前体。加工前去除天冬酰胺可显著降低合成丙烯酰胺的可能性。
工作来源链接：
谷类食品中的丙烯酰胺缓解：酶处理的全面综述——酰胺基团被天冬酰胺酶转化为天冬氨酸和氨——大大减少了形成—— https://link.springer.com 降低使用L-天冬酰胺酶加工的自制面包中的丙烯酰胺浓度 — 150 和 300 U/k
g 面粉 — 降低 78% —
https://iris.unina.it天冬酰胺酶 | 缓解丙烯酰胺的食品酶 | 全球食品添加剂 — 产品标识 CAS 9015-68-3 EC 3.5.1.1 L-天冬酰胺 + H2O → L-天冬氨酸 + NH3 — 应用于饼干、面包、谷物、薯片 — https://foodgradeadditives.com 转基因黑曲霉菌株的食品酶天冬酰
胺酶的安全性评估 AGN — 旨在防止丙烯酰胺的形成 — https://efsa.onlinelibrary.wiley.comBenzoic Acid (E210) CAS: 65-85-0
