蟋蟀粉强化咸味饼干中丙烯酰胺及氯丙醇酯的形成机制与安全性评估

推荐：本研究针对蟋蟀粉（Acheta domesticus）强化饼干中热加工污染物（丙烯酰胺、3-MCPD酯和缩水甘油酯）的形成展开系统评估。通过控制烘焙时间（25/35/45分钟）和面粉类型（白小麦/全麦），发现蟋蟀粉添加显著提升丙烯酰胺（最高459 μg/kg），而3-MCPD在长时间烘焙下增加。感官测试显示5%添加量最受欢迎，为高蛋白零食开发提供安全与风味平衡方案。

　　

随着全球对可持续蛋白质需求的增长，食用昆虫（如家蟋蟀Acheta domesticus）因其高蛋白（55.6%）、丰富氨基酸和低碳足迹成为研究热点。然而，将昆虫粉融入传统食品如饼干时，热加工过程可能引发安全隐患——游离天冬酰胺（Asn）作为丙烯酰胺前体，以及油脂中可能形成的3-单氯丙二醇酯（3-MCPDE）和缩水甘油酯（GE）。目前，蟋蟀粉对饼干中这些污染物的影响机制尚不明确，且缺乏感官与安全的综合评估。

针对这一空白，捷克布拉格化学与技术大学（University of Chemistry and Technology Prague）食品分析与营养系的研究团队设计了一项系统性实验。通过制备含0-15%蟋蟀粉的白小麦/全麦饼干，在不同烘焙时间（180°C下25/35/45分钟）下分析丙烯酰胺、3-MCPD和缩水甘油酯的生成规律，并结合氨基酸谱、脂肪酸组成及感官评价，全面评估产品安全性与接受度。相关成果发表于《Food Chemistry: X》。

研究采用多项关键技术：UHPLC-MS/MS检测丙烯酰胺和游离氨基酸，GC-MS分析3-MCPD/缩水甘油酯，SPME-GC-Q-TOF解析挥发性风味物质，并通过ISO标准感官测试评估消费者接受度。

关键结果如下：

1. 1.

   丙烯酰胺与天冬酰胺的关系

   白小麦饼干中添加15%蟋蟀粉使丙烯酰胺从<10 μg/kg升至82 μg/kg（25分钟烘焙），全麦饼干因本身高Asn（222 mg/kg vs. 白小麦72.8 mg/kg）更易超标。35分钟烘焙时，15%添加组的丙烯酰胺达459 μg/kg，超过欧盟基准水平（400 μg/kg）。

2. 2.

   脂质衍生污染物

   3-MCPD在全麦饼干45分钟烘焙时显著增加（尤其15%蟋蟀粉组），而2-MCPD和缩水甘油酯未受影响。这与烘焙中氯化钠与单/双酰基甘油反应有关。

3. 3.

   风味与感官特性

   短时烘焙（25分钟）饼干以脂质氧化产物（如己醛）为主，长时烘焙则富集吡嗪类和呋喃衍生物等美拉德反应产物。感官测试显示5%蟋蟀粉添加量最受欢迎，其脆度、风味接受度显著优于高添加组（15%）。

结论与意义

该研究首次揭示蟋蟀粉通过提供游离天冬酰胺促进丙烯酰胺生成的机制，并量化了不同面粉基质中的风险差异。尽管3-MCPD在极端烘焙条件下升高，但5%添加量在安全与感官间达到最佳平衡。研究为昆虫蛋白食品开发提供了关键数据：控制烘焙时间（≤25分钟）和蟋蟀粉比例（≤5%）可兼顾营养强化与安全性，同时满足消费者接受度。未来需进一步优化配方（如添加Asn抑制剂或调整油脂类型）以降低热加工污染物风险。

（注：全文数据均基于原文实验设计，未引用图示及文献标识；专业术语如3-MCPD（3-单氯丙二醇酯）、GE（缩水甘油酯）等均按原文格式保留上下标。）