包括还原糖含量的减少食物中丙烯酰胺的方法、含有减量丙烯酰胺的食物以及商业制品的制作方法

专利名称：包括还原糖含量的减少食物中丙烯酰胺的方法、含有减量丙烯酰胺的食物以及商业制品的制作方法
技术领域：
本发明涉及降低食物产品中丙烯酰胺含量，并涉及含有减量丙烯酰胺的食物产品。本发明进还涉及一种商业制品。
背景技术：
自出现文明以来，含碳水化合物的食物已成为人们饮食中的主要部分。如今，含碳水化合物的食物(如面包、早餐谷类食物、饼干、脆饼、曲奇、炸薯条、熟淀粉质蔬菜、塔可饼饼皮以及点心)被普遍食用。虽然无数年来上述食物已成为人们饮食的一部分，但研究人员近来才发现，许多这些食物中包含丙烯酰胺。
2002年4月，瑞典国家食品管理局和斯德哥尔摩大学的研究人员宣布了他们的发现在许多种烹制的食物中产生了丙烯酰胺，一种可能致癌的化合物。丙烯酰胺在老鼠体内具有与食物中其它致癌物类似的致癌能力，但对于人类，其在食物中的相对致癌能力还是未知的。对于丙烯酰胺，只有有限的人口资料，并且这些资料不能证明职业性接触丙烯酰胺有致癌的危险。(FAO/WHO关于食物中丙烯酰胺健康问题的鉴定摘要报告；日内瓦，瑞士，2002年6月25至27日)虽然需要进一步研究才能确定人们以通常存在于上述食物中的含量食用丙烯酰胺可产生怎样的健康影响(若存在的话)，但许多消费者对此表示关注。因此，本发明旨在提供一种降低食物中丙烯酰胺含量的方法。本发明还旨在提供含有减量丙烯酰胺的食物产品。进一步讲，本发明旨在提供一种商业制品，该制品告知消费者食物产品含有减量或少量的丙烯酰胺。
发明概述在一个方面，本发明提供了一种降低食物产品中丙烯酰胺含量的方法。在一个实施方案中，该方法包括在加热前将还原糖改性酶加入到食物物料中。
在另一个方面，本发明提供了降低食物物料中还原糖含量的方法。在一个实施方案中，该方法包括在加热前将还原糖改性酶加入到食物物料中。
在另一个方面，本发明提供了含有减量丙烯酰胺的食物产品。
在另一个方面，本发明还提供了一种商业制品，该商业制品告知消费者该食物产品含有减量或少量的丙烯酰胺或还原糖。
所有引用文献的相关部分均引入本文以供参考；任何文献的引用不可解释为是对其作为本发明的现有技术的认可。
附图简述

图1.图1列出了所提出的反应机理，根据该机理，丙烯酰胺形成于天冬酰胺和羰基源(如葡萄糖)。R1和R2可以是H、CH3、CH2OH、CH2(CH2)nCH3，或任何其它组成还原糖的组分；n可以是小于10的任何整数。
发明详述申请者已发现包含还原糖和天冬酰胺的食物在加热时可形成丙烯酰胺，天冬酰胺为实际存在于所有生命体系内的天然存在的氨基酸。因此，当加热时，含还原糖越多的食物趋于包含越高含量的丙烯酰胺；当在存在包含较高含量天冬酰胺食物情况下加热含还原糖食物时尤其如此。还已发现，当食物被烹制到较低的最终含水量时，生成的丙烯酰胺较多。
不受理论的限制，据信通过图1中所列的反应机理可在食物产品中产生丙烯酰胺。据信，游离天冬酰胺的α-氨基与羰基源反应，形成席夫碱。加热条件下，该席夫碱加合物脱去羧基形成产物，该产物可以(1)水解形成β-丙氨酸酰胺(加热条件下该化合物可进一步降解形成丙烯酰胺)，或(2)分解形成丙烯酰胺和相应的亚胺。(申请者已发现，环状前体的原子包含丙烯酰胺中的碳原子和氮原子。)因此，申请者已进一步发现，通过在烹制前降低还原糖含量或者将食物中的还原糖转化为其它物质，可减少加热食物中丙烯酰胺的形成。当加热含有减量还原糖的上述食物时，形成的丙烯酰胺量也减少了。
此外，申请者已发现降低最终食物产品中丙烯酰胺含量可通过加入改变还原糖的酶(“还原糖改性酶”)来实现。优选地，在加热(例如烹制)食物之前还原糖改性酶催化还原糖的氧化或还原。还原糖被酶氧化或还原的机理是熟知的。
用于本文方法的优选氧化酶包括但不限于葡萄糖氧化酶。然而，任何能够催化还原糖的氧化或还原以防止丙烯酰胺形成的酶均在本发明范围内。
在食物加工中使用酶的优点有许多。这些优点包括(a)它们是天然、无毒的物质；(b)它们通常催化指定的反应，而不会产生无需的副反应；(c)在非常温和的温度和pH值条件下，它们具有活性；(d)在低浓度下，它们具有活性；(e)通过调节温度、pH值和所用酶的量，可控制反应速率；以及(f)在反应进行到所需程度后，它们可被失活。(“Food Chemistry”，第4版，Owen R.Fennema编辑，Marcel Dekker，Inc.，New York，1985年，第427、433页。)A.减少食物产品中丙烯酰胺的方法在一个方面，本发明提供了减少食物产品中丙烯酰胺的方法。在一个实施方案中，该方法包括在最终加热(例如烹制)前，降低食物物料中还原糖的含量。在另一个方面，该方法包括将能够催化还原糖中羰基氧化或还原的酶加入到食物物料中。
在另一个方面，本发明提供了减少食物产品中还原糖的方法。在一个实施方案中，该方法包括将能够催化还原糖氧化或还原的酶加入到食物物料中。本文所用术语“还原糖”是指任何存在于食物物料中的当与天冬酰胺反应时可贡献一个羰基而形成丙烯酰胺的碳水化合物。
在一个优选的实施方案中，本发明提供了降低食物中丙烯酰胺含量的方法，该方法包括(1)将还原糖改性酶加入到食物物料中，其中所述食物物料包含还原糖；(2)非必需地将所述酶和所述食物物料混合；(3)给予足够的时间，使所述酶与所述还原糖反应；(4)非必需地使酶失活或非必需地将酶除去；和(5)加热食物物料形成最终食物产品。
1.将还原糖改性酶加入到食物物料中，其中所述食物物料包含还原糖在一个优选的实施方案中，还原糖改性酶是能够催化该还原糖中羰基氧化或还原的酶。本文所用“还原糖酶”或“还原糖改性酶”或“酶”包括任何能够降低食物产品中一种或多种还原糖含量的酶。还原糖改性酶可包括两类酶催化酶和还原酶，它们分别催化还原糖的氧化或还原。
可用于本文的优选氧化酶是葡萄糖氧化酶。葡萄糖氧化酶的优选来源是Sigma-Aldrich，目录号#G7141。其它氧化酶可包括吡喃糖氧化酶和醛糖脱氢酶。
可用于本文的优选还原酶是醛糖还原酶。
本文所用术语“还原糖酶”或“还原糖改性酶”或“酶”包括一种或多种酶；例如，两种或多种酶的混合物包含在该术语内。
可将酶以任何合适的形式加入到食物物料中。例如，可将酶以粉末或溶液的形式加入。此外，可将酶以任何合适的方式加入到食物物料中，如直接加入(例如，淋洒、倾倒或喷射在食物物料上)或间接加入。在一个实施方案中，将酶与不含还原糖的食物混合，然后将所得混合物加入到含还原糖的食物中。在另一个实施方案中，将至少一部分还原糖从食物物料中萃取出来，所得萃取物用酶处理，然后将至少一部分萃取物加回到至少一部分食物物料中；例如，可将该酶加入到流液中，或将流液经由固定酶床或固定酶柱(在柱中，酶被吸附或化学键合在基质上，优选为惰性基质，如塑料片或小珠)抽出。本文所用向食物物料中“加入”酶包括，但不限于，任何将还原糖和酶放在一起的方法。
在使用氧化酶如葡萄糖氧化酶的一个实施方案中，主浴中的酶将还原糖转化成葡糖酸内酯；这样为对随后加入的分批食物物料的其它还原糖萃取创造了推动力。可萃取物质与食物物料平衡使得其它除还原糖以外的可溶解食物物料组分不被萃取出来，而还原糖继续反应并被酶转化。形成于还原糖的葡糖酸内酯浸回到食物物料中并达到平衡。每批食物物料处理完后加入补充的溶剂和/或含酶溶液，以补偿被上一批食物物料带走的溶液；这使得主浴保持恒容。可供选择地，可利用还原酶，例如醛糖还原酶，将还原糖转化成还原物质。使用还原酶是优选的，因为所得酶产物是保留其甜味的糖。
可在本方法任何适宜的步骤中，将酶加入到食物物料中。例如，可在生面团混合过程中，将酶和其它成分一起加入。
本文所用“食物物料”包括任何类型的含还原糖食物、食物产品、食物成分，或它们的混合物，这些食物物料包括用于食物制备中的任何可食用物质。食物物料可以为任何合适的形式，包括未加工或预处理的形式。预处理食物物料的合适方法包括，但不限于，热烫、蒸、煮、切碎、浸渍、粉碎、减小粒度、加热干燥、以及它们的组合。例如，酶可在浸渍之前、之中或之后加入到食物物料中。在一个实施方案中，加入酶之前，将食物物料浸泡在水中。
酶是按照活性单位来销售的，而不是按照重量或体积。因此，获得期望的最终食物产品丙烯酰胺减少量所需酶的有效量将取决于所用具体酶产品的活性。
酶的加入量可取决于还原糖的减少量，并因此取决于期望的丙烯酰胺减少量。酶的加入量还取决于存在于食物物料中的还原糖量；含有较多还原糖的食物物料，通常需要增加酶的量或增加反应时间，以达到相同的丙烯酰胺的减少量。酶的加入量还取决于所用的具体酶(例如，酶降解还原糖的具体能力)和所处理的具体食物物料。本领域的技术人员将能够依据具体的食物物料、具体的酶、酶的具体活性和期望的结果，来决定酶的有效量。
2.非必需地将酶和食物物料混合非必需但优选地，将酶与食物物料充分混合。可使用任何合适的混合方法。在一个实施方案中，混合与浸渍食物物料和加入酶同时进行。
3.给予足够的时间，使酶与还原糖反应酶与还原糖反应所需的时间取决于以下因素，包括但不限于所期望的丙烯酰胺减少量、具体食物物料的性质(如化学组成、还原糖的含量、粒度)以及加入的具体酶。优选使酶反应足够的时间以得到一种食物物料，其中还原糖的含量已降低至少约10％，优选至少约30％，更优选至少约50％，还更优选至少约70％，甚至更优选至少约90％。通常，让酶反应的时间越长，还原糖减少的量就越大，因此丙烯酰胺减少的量也就越大。给予足够的时间使酶反应的步骤可以任何合适的方式进行；例如，该步骤可与将酶加入到食物物料中、酶与食物物料混合，或它们的组合同时进行。
如本领域所知，pH值和温度是影响酶活性的因素。本领域的技术人员应易于确定这些和其它参数(如含水量)的最佳条件。此外，具体酶的最佳pH值和温度条件典型地在文献中和/或酶供应商处获得。
4.非必需地使酶失活或非必需地将酶除去在酶已反应至所需程度后，可非必需地使其失活，或从食物物料中除去。当使用可安全食用的酶(如天然存在和存在于普通食物中)时，可选择不使酶失活或将其除去。可供选择地，可使用任何合适的失活酶方法使酶失活。例如，通过利用热、pH调节、用蛋白酶处理或它们的组合，可使酶失活。而且，可使用任何合适的方法将酶从食物物料中除去，该方法包括但不限于萃取。酶可被失活、除去或联合进行失活和除去。
5.加热食物物料形成最终食物产品然后可以通常方式加热食物物料，如烘烤、油炸、挤压、烘干(如，借助真空烘箱或滚筒式干燥器)、膨化或微波。在加热步骤中，可将至少一部分酶加入到食物物料中。可通过加热使酶失活，从而非必需的失活步骤和烹制步骤可同时进行。经由烹制进行的加热处理可使酶变性和失活，使得食物物料不再具有持续的酶活性。此外，在加热步骤中，给予至少一部分时间使酶进行反应。
本文所用术语“最终食物产品”或“食物产品”包括，但不限于，可以食用的食物和用作制作其它食物的成分的食物。
优选地，最终食物产品中丙烯酰胺的含量降低了至少约10％，优选至少约30％，更优选至少约50％，还更优选至少约70％，甚至更优选至少约90％。
B.实施所述方法的方式可以任何合适的方式来实施本发明。例如，可以分批、半分批或连续的方式来实施本发明的方法。
C.含有减量丙烯酰胺的食物产品依照本文方法制作的食物产品可具有的丙烯酰胺减小量为至少约10％，优选至少约30％，更优选至少约50％，还更优选至少约70％，甚至更优选至少约90％。
本文方法可被应用于生产任何适宜的食物产品，包括，但不限于，制作时加热的含碳水化合物食物，尤其是低水分食物(如少于约10％)。例如，可使用该方法降低存在于马铃薯泥、炸薯片、加工小吃、炸薯条、早餐谷类食物、面包、曲奇、饼干、焗蛋糕、比萨饼皮、咸脆卷饼、薯饼、薯丝球、玉米粉圆饼和塔可饼饼皮中的丙烯酰胺含量。
在一个实施方案中，油炸加工炸薯脆的丙烯酰胺含量小于约400ppb，优选小于约300ppb，更优选小于约200ppb，还更优选小于约50ppb，最优选小于约10ppb。
在另一个实施方案中，由切削马铃薯制成的炸薯条的丙烯酰胺含量小于约40ppb，优选小于约30ppb，更优选小于约20ppb，最优选小于约10ppb。
在一个具体的实施方案中，依照本文方法制作的炸薯片的丙烯酰胺含量小于约150ppb，优选小于约100ppb，更优选小于约50ppb，甚至更优选小于约10ppb，最优选小于约5ppb。
在另一个实施方案中，未经发酵的玉米片和玉米片的丙烯酰胺含量小于约75ppb，优选小于约50ppb，更优选小于约10ppb。
虽然本文的方法通常是用优选的马铃薯食物产品和未经发酵的玉米片来描述，但本领域的技术人员应该知道，本文的方法可应用于任何合适的食物产品。非限制性实施例包括饼干、面包(如黑麦、小麦、燕麦、马铃薯、白色全谷物制品、杂面粉、大麦饼，麻花状面包、小圆面包、卷状面包、比塔饼、无酵饼、意大利香草面包、烤脆的面包片、双烤面包片、油煎面包块、软松饼、软和硬面包棒、加热即食型面包)、焗蛋糕、曲奇、丹麦酥皮饼、羊角面包、果馅饼、派皮、馅饼皮、松饼、巧克力蛋糕、长方形蛋糕、油炸圈饼、点心(如椒盐卷饼、未经发酵的玉米片、玉米片、炸薯片、加工小吃、加工炸薯脆、挤制点心、挤制填充点心、随身干粮、格兰诺拉麦片、什锦点心、油炸马铃薯丝)、面粉、玉米粉、混合料(如蛋糕混合料、饼干混合料、核仁巧克力饼混合料、面包混合料、薄烤饼混合料、薄煎饼混合料、奶油面糊混合料、比萨饼面团)，冷冻生面团(如饼干、面包、面包棒、羊角面包、餐包、比萨饼面团、曲奇、丹麦酥皮饼、巧克力蛋糕、派皮)、冷冻食物(派皮、馅饼、果馅饼、卷饼、比萨饼、食物的皮、蛋糕、薯条、薯饼、涂面包屑后烹制的产品如鸡和鱼、涂面包屑后烹制的蔬菜)、百吉饼、谷类早餐、点心、薯条、蔬菜(如干燥的、烤的、烘的、煎的、炸的、真空干燥的)、塔可饼饼皮、薯饼、马铃薯泥、烤面包片、烤三明治、面粉和玉米粉圆饼、薄煎饼、薄烤饼、蛋奶烘饼、奶油面糊、比萨饼皮、稻米、基于坚果的食物(如花生酱、含有切碎坚果的食物)、水果(如干燥的、烤的、烘的、煎的、炸的、真空干燥的、果子冻、烘焙的、馅饼夹心、烧过的、葡萄干)、油炸煎果、酒精饮料(如啤酒和麦芽酒)、含有炒可可豆的产品(如巧克力、糖衣、热巧克力、热巧克力混合物)、动物饲料(如狗饲料、猫饲料、雪貂饲料、豚鼠饲料、兔饲料、鼠饲料、鼠饲料、鸡饲料、火鸡饲料、猪饲料、马饲料、山羊饲料、绵羊饲料、猴子饲料、鱼饲料)。
1.脱水马铃薯制品本发明可用于制作含有减量丙烯酰胺的脱水马铃薯制品。下面将阐述制作上述脱水马铃薯制品的优选方法，但本发明不限于这个具体的实施方案。虽然下面详细阐述的这个实施方案描述了酶在煮熟的马铃薯被粉碎之前加入，但应当理解酶可以在任何适于制作脱水马铃薯制品方法的任何合适步骤中加入。例如，可以在烹制前、烹制后、粉碎前、粉碎后，或制成最终脱水马铃薯制品之前的任何其它合适加工步骤中，将酶加入马铃薯中。而且，其它实施方案的非限制性实施例可包括(a)将酶加入到未加工的马铃薯中，然后进行常规脱水马铃薯加工，(b)将酶加入到未加工的马铃薯中，然后切成条或薄薄地切成片，然后进行常规加工，(c)将酶加入到未加工的马铃薯中，然后切成条或薄薄地切成片，然后热烫，随后进行常规加工，(d)将酶加入到热烫过的切成条或薄薄地切成片的马铃薯中，然后进行常规加工，或(e)任何其它合适的加入酶的方法。本文方法还可与本领域已知的任何适于制作脱水马铃薯制品的方法一起实施，如阐述于“PotatoProcessing”第4版，Talburt和Smith编辑，AVI Books，VanNostrand Reinhold Co.，New York，1987年，[下文中为“PotatoProcessing”])第535至646页的那些。
在优选的实施方案中，依照下列方法可制作脱水马铃薯制品，如马铃薯片、马铃薯饼或马铃薯粒。通常，该方法包括(1)蒸煮马铃薯；(2)将还原糖改性酶加入到煮熟的马铃薯中；(3)形成湿马铃薯泥；和(4)将马铃薯泥干燥形成脱水马铃薯制品。
可使用任何合适的马铃薯(如用于制作常规的马铃薯片、饼或粒的那些)来制作本文的脱水马铃薯制品。优选地，可采用例如，但不限于，Norchip、Norgold、Russet Burbank、Lady Rosetta、Norkotah、Sebago、Bintje、Aurora、Saturna、Kinnebec、Idaho Russet、Altura、Russet Norkotah、Atlantic、Shepody、Asterix和Mentor等品种的马铃薯来制作脱水马铃薯制品。
将马铃薯经过蒸煮使其软化以便捣成泥。马铃薯可削皮、局部削皮或不削皮。蒸煮前马铃薯可以是完整的，或可切成任意大小的薄片。蒸煮操作可以是将马铃薯软化以将其捣成泥的任何加热或其它类型的烹饪方法。例如，可通过将马铃薯浸没在水或蒸汽中来蒸煮。
例如，典型地，平均厚度为约9.5mm(3/8英寸)至约12.7mm(1/2英寸)的马铃薯片可用温度为约200°F(93℃)至约250°F(121℃)的蒸汽蒸煮约12至约45分钟，更具体地讲约14至约18分钟。典型地，切成丝状的马铃薯片可用温度为约200°F(93℃)至约250°F(121℃)的蒸汽蒸煮7至约18分钟，更具体地讲约9至约12分钟，以达到所需的硬度。
接下来，将有效量的酶，优选葡萄糖氧化酶，加入到煮熟的马铃薯中。取决于所用酶的作用温度范围，在加入酶之前，煮熟的马铃薯首先需要调节温度。然后，将煮熟的马铃薯粉碎形成湿马铃薯泥。可通过任何合适的方法将煮熟的马铃薯粉碎，这些方法包括例如，但不限于，碾成米粒状、捣碎、粉碎或它们的组合。
可将非必需的成分加入并混入湿马铃薯泥中。上述非必需成分可包括淀粉。淀粉可包括，但不限于，任何合适的天然淀粉或改性淀粉，包括加入到或加回到马铃薯泥中的任何干马铃薯制品。还可非必需地向湿马铃薯泥中加入乳化剂作为加工助剂。
形成马铃薯泥后，可如下所述进一步将其干燥和加工形成脱水马铃薯制品。可供选择地，湿马铃薯泥可用于制作这些产品例如，但不限于，马铃薯泥、马铃薯小馅饼、马铃薯烤饼和马铃薯小吃(如压炸薯条、马铃薯条和薯片)。
例如，可使用湿马铃薯泥来制作压炸薯条，如1963年4月9日公布的授予Backinger等人的美国专利3,085,020中所描述的那些。
形成马铃薯泥后，将马铃薯泥干燥形成脱水马铃薯制品。这些脱水马铃薯制品可以呈任何形状，例如，但不限于，小薄片、饼状、颗粒、团块、薄片、碎片、小片、细粉或微粒。
可采用任何利用马铃薯泥制作上述脱水马铃薯制品的合适方法(例如本领域已知的那些方法)并且可使用任何合适的设备。例如，可依据已知方法将马铃薯泥干燥制成片状，该已知方法例如以下专利中所述的那些方法2000年5月23日公布的授予Villagran等人的美国专利6,066,353、以及1956年8月19日公布的授予Cording等人的美国专利2,759,832、和1957年2月5日公布的授予Willard等人的美国专利2,780,552。可按照2001年9月11日公布的授予Villagran等人的美国专利6,287,622中所阐述的方法，将马铃薯泥干燥制成饼状。依据描述于1975年11月4日公布的授予Purves等人的美国专利3,917,866中的方法，或其它已知的方法(如1949年12月6日公布的授予Greene等人的美国专利2,490,431中所述的那些)，通过加工马铃薯泥可制成粒状。合适的干燥器可选自那些熟知的干燥装置包括，但不限于，流化床干燥器、刮壁式热交换器、滚筒式干燥器、冷冻干燥器和气升干燥器等。
优选的干燥方法包括那些降低总热量输入的方法。例如，当制作脱水马铃薯片时，冷冻干燥、滚筒式干燥、共振或脉冲式流动干燥、红外干燥或它们的组合是优选的；当制作脱水马铃薯粒时，气升干燥、流化床干燥或它们的组合是优选的。
虽然本文的脱水马铃薯制品主要用马铃薯片来描述，但是对于本领域技术人员显而易见的是，本发明的马铃薯泥可被脱水制成任何所需的源自马铃薯泥的脱水马铃薯制品。
滚筒式干燥(例如使用通常用于马铃薯制品工业的滚筒式干燥器)是将马铃薯泥干燥形成薄片的优选方法。优选的方法使用单转筒干燥器，其中将湿马铃薯泥以薄片状涂抹在滚筒上，薄片的厚度为约0.13mm(0.005″)至约2.5mm(0.1″)，优选约0.13mm(0.005″)至约1.3mm(0.05″)，更优选约0.25mm(0.01″)。典型地，当使用滚筒式干燥器时，通过传送手段将马铃薯泥加至滚筒的上表面上。小直径未加热的轧辊逐渐地将新鲜的马铃薯泥涂敷在已经在滚筒上的部分上，由此形成具有预定厚度的片或层。小轧辊的圆周速度与滚筒的圆周速度相同。马铃薯泥层沿着滚筒的一部分圆周转动后，刮片将干燥的薄片从滚筒上剥落从而取下干燥的薄片。典型情况下，通过将包含在滚筒内的蒸汽增压至约480kPa(70磅/平方英寸)至约960kPa(140磅/平方英寸)来将滚筒式干燥器自身加热至温度范围约250°F(121℃)至约375°F(191℃)，优选约310°F(154℃)至约350°F(177℃)，更优选约320°F(160℃)至约333°F(167℃)。为获得最佳结果，适当控制干燥器滚筒的转速及其内部温度，以便获得水分含量为约5％至约14％，优选约5％至约12％的最终产品。典型地，约9秒/转至约25秒/转，优选约11秒/转至约20秒/转的转速是足够的。
一旦湿马铃薯泥被制成薄片并干燥后，就可将所得马铃薯片的干燥薄片破碎成较小的片(如果需要的话)。这些较小的片可以为任何所需尺寸。可使用任何能将淀粉和马铃薯细胞损害减至最小的破碎薄片方法，例如压碎、磨碎、扎碎、切割或粉碎。例如，可用UrschelLaboratories，Inc.(Valparaiso，Indiana)生产的UrschelComitrolTM粉碎薄片以使薄片破碎。可供选择地，这片马铃薯片可保持完整。如本文所用，完整一张马铃薯片和较小的片状部分都包括在术语“马铃薯片”中。
2.由脱水马铃薯制品制得的食物脱水马铃薯制品可用于制作任何合适的食物产品。脱水马铃薯制品尤其优选的用途是制作由生面团制成的加工零食，优选加工薯片。上述加工薯片的实施例包括描述于1976年12月21日公布的授予Liepa的美国专利3,998,975、1995年11月7日公布的授予Villagran等人的美国专利5,464,642、1995年11月7日公布的授予Lodge的美国专利5,464,643和1996年1月25日公布的授予Dawes等人的WO 96/01572中的那些。
在一个实施方案中，可用下列方法制作加工零食，该方法包括(1)将还原糖改性酶加入到生面团中；(2)由生面团制成点心坯；和
(3)烹制点心坯，制成加工点心。
可用任何适宜的方法进行烹制，例如油炸、烘烤，或油炸或烘烤的组合。而且，成形和烹制步骤可同时进行，例如挤压的零食制品。
在另一个实施方案中，可用下列方法制作加工零食，该方法包括(1)混合干成分；(2)非必需地将乳化剂加入到干成分中；(3)加水；(4)混合形成生面团；(5)制成面片；(6)由面片制成点心坯；和(7)烹制点心坯，制成加工零食。
可在该方法的任何适宜步骤中加入酶，例如，可在混合、非必需地加入乳化剂、加入水、混合和/或成形步骤中加入酶。可供选择地，可将酶(优选以溶液的形式)涂抹到面团表面；这可在由面片制成点心坯之前或之后进行。在一个实施方案中，将酶溶液加到面片的表面上。
脱水马铃薯制品还可再水化，并用于制作食物产品，例如马铃薯泥、马铃薯馅饼、马铃薯薄烤饼和其它马铃薯小吃，例如压炸薯条和马铃薯条。例如，可使用脱水马铃薯制品制作压炸马铃薯制品，例如描述于1963年4月9日公布的授予Backinger等人的美国专利3,085,020和1976年10月18日公布的授予Cremer的美国专利3,987,210中的那些。脱水马铃薯制品还可用于面包、勾芡肉汤、调味料、婴儿食物或任何其它合适的食物产品中。
3.炸薯片可使用本发明来制作含有减量丙烯酰胺的炸薯片。下面将阐述制作上述炸薯片制品的优选方法，但本发明不限于这个具体的实施方案。例如，可在本领域已知的马铃薯削片方法的任何适宜加工步骤中加入酶，例如阐述于“Potato Processing”第371至489页的那些。
在一个优选实施方案中，本发明提供了降低炸薯片中丙烯酰胺含量的方法，该方法包括(1)非必需地剥去马铃薯皮；(2)非必需地洗涤马铃薯；(3)将马铃薯切片制成马铃薯薄片；(4)非必需地漂洗马铃薯薄片；(5)非必需地热烫马铃薯薄片；(6)非必需地冷却马铃薯薄片；(7)将还原糖改性酶加入到马铃薯薄片中；(8)非必需地干燥马铃薯薄片；(9)油炸马铃薯薄片，制成炸薯片。
最优选地，在加入酶之前，将炸薯片热烫。虽然前面描述了在上面第(7)步加入酶，但应当理解，酶可在本方法的任何适宜步骤中加入。例如，可以在切片前、切片后、漂洗后、热烫时、冷却时、或干燥前(如果进行非必需的干燥步骤)的任何其它合适步骤、或油炸(如果马铃薯薄片非必需不干燥)前的任何其它合适步骤中，将酶加入到马铃薯中。
在另一个实施方案中，将含还原糖的马铃薯薄片热烫和浸泡溶液经由包含固定酶的柱子抽出。将柱子的流出物返回到马铃薯薄片中。然后，依照典型的加工方法，加工马铃薯薄片。以这种方式实施该方法，能使薯片恢复可能在热烫和酶处理步骤中损失的至少部分天然马铃薯风味。
依照本文方法制作的薯片的丙烯酰胺含量小于约150ppb，优选小于约100ppb，更优选小于约50ppb，甚至更优选小于约10ppb，最优选小于约5ppb。
4.炸薯条可使用本发明来制作含有减量丙烯酰胺的炸薯条。下面将阐述制作上述炸薯条的优选方法，但本发明不限于这个具体的实施方案。例如，可在本领域已知的制作炸薯条方法的任何适宜加工步骤中加入酶，例如阐述于“Potato Processing”第491至534中的那些，或描述于美国专利6,001,411和6,013,296中的那些方法。
在一个优选实施方案中，本发明提供了降低炸薯条中丙烯酰胺含量的方法，该方法包括(1)非必需地剥去马铃薯皮；(2)非必需地洗涤马铃薯；(3)削切马铃薯制成马铃薯条；(4)非必需地漂洗马铃薯条；(5)非必需地热烫马铃薯条；(6)非必需地冷却马铃薯条；(7)将还原糖改性酶加入到马铃薯条中；(8)非必需地干燥马铃薯条；(9)非必需地给马铃薯条裹上面衣；和(10)半油炸马铃薯条，制成半成品炸薯条。
然后，将半成品炸薯条冷冻、包装和贮存，以便以后油炸，制成成品炸薯条。
最优选地，在加入酶之前，将马铃薯条热烫。如果需要给炸薯条裹上面衣，可使用合适的面衣材料(如淀粉或包括一种或多种淀粉的材料混合物)在半油炸之前裹在马铃薯条上。虽然前面描述了在上面第(7)步加入酶，但是应当理解，酶可在本方法的任何适宜步骤中加入。例如，可以在削切前、削切后、漂洗后、热烫时、冷却时、或干燥前(如果进行非必需的干燥步骤)的任何其它合适步骤、或半油炸(如果马铃薯条非必需不干燥)前的任何其它合适步骤中，将酶加入马铃薯中。虽然不太优选，但可以在半油炸和最终油炸制得成品炸薯条步骤之间加入酶。
由本发明的半成品炸薯条制成的成品炸薯条的丙烯酰胺含量小于约40ppb，优选小于约30ppb，更优选小于约20ppb，最优选小于约10ppb。
5.未经发酵的玉米片未经发酵的玉米片是特别受欢迎的消费零食制品。传统上，未经发酵的玉米片是由整粒玉米制成的，其中该整粒玉米已在热石灰水中蒸煮了约5至约50分钟，然后浸渍过夜。这种蒸煮-浸渍方法可软化外壳，并且可使玉米胚乳中的淀粉部分胶质化。然后，洗涤这种蒸煮-浸渍过的玉米(称为“nixtamal”)除去外壳，并研磨制成可塑性面团(称作“masa”)，其包含约50％的水分。将刚磨好的面团制成片状，切成点心坯，并在302℃至316℃(约575°F至约600°F)的温度下烘烤约15至约30秒，以将水分减少至约20％至约35％。然后将烘烤过的点心坯在热油中煎炸制成含水量小于约3％的未经发酵的玉米片。参见，例如，1958年11月1日公布的授予Anderson等人的美国专利2,905,559和1972年9月12日公布的授予Amadon等人的美国专利3,690,895，以及“CornChemistry and Technology”(American Association of Cereal Chemists，Stanley A.Watson等人编)第410至420页(1987年)。
还可由干面团粉制作未经发酵的玉米片。在典型的制作上述干面团粉的过程中，例如1955年3月1日公布的授予de Sollano等人的美国专利2,704,257和1968年2月20日公布的授予Gonzales等人的美国专利3,369,908中所描述的那些，将用石灰处理过的玉米研磨并脱水形成稳定态。之后，可用水将干面团粉再水化制成面团，然后用该面团制作未经发酵的玉米片，如Zimmerman等人在2001年12月6日公布的WO 01/91581中所描述的那些。
在一个实施方案中，使用以下方法制作由面团制成的未经发酵的玉米片，该方法包括(1)将还原糖改性酶加入到包含面团的生面团中；(2)由生面团制成点心坯；和(3)烹制点心坯，制成未经发酵的玉米片。
在另一个实施方案中，使用以下方法制作由玉米粥制成的未经发酵的玉米片，该方法包括(1)将还原糖改性酶加入到玉米粥中；(2)由玉米粥制成点心坯；和
(3)烹制点心坯，制成未经发酵的玉米片。
可在该方法的任何合适的步骤中加入酶。在一个实施方案中，将酶溶液加到面片的表面上。
可用任何合适的方法进行烹制，例如油炸、烘烤，或油炸或烘烤的组合。此外，成形和烹制步骤可同时进行，例如通过挤压。
在另一个实施方案中，未经发酵的玉米片的丙烯酰胺含量小于约75ppb，优选小于约50ppb，更优选小于约10ppb。在另一个实施方案中，由本文方法制作的玉米片的丙烯酰胺含量小于约75ppb，优选小于约50ppb，更优选小于约10ppb。
D.商业制品本发明的另一个实施方案是商业制品，该商业制品包括(a)食物产品，其中所述食物产品含有减量的丙烯酰胺；(b)装盛食物产品的容器；和(c)与容器有关的提示信息。
该提示信息告诉使用者该食物产品包含减量的丙烯酰胺。该提示信息可以是直接或间接附在容器上、直接或间接附在容器附近的印刷物，或可供选择地，可以是与食物产品或与容器相结合的印刷、电子或广播提示信息。
在本发明的一个实施方案中，含减量丙烯酰胺的食物产品提供在具有与此有关提示信息的容器中。可配售、呈现、展示或储存食物产品的任何容器均是合适的。合适的容器包括，但不限于，袋、罐、盒、碗、盘、盆和筒。
该提示信息告诉消费者，该食物产品包含减量的丙烯酰胺。该提示信息可以是直接或间接附在容器上、直接或间接附在容器附近的印刷物，或可供选择地，可以是与食物产品或与容器相结合的印刷、电子或广播提示信息。合适的提示信息包括，但不限于，告知“减量”或“少量”丙烯酰胺的提示信息，告知含有小于规定量丙烯酰胺(如小于5ppb)的提示信息，以及告知食物产品达到或超过建议量或标准量(如规定的阈值或超过一般的含量)的提示信息。
在另一个实施方案中，该提示信息告知消费者该食物产品由具有减量或少量还原糖的一种或多种成分制成。
分析方法用特定的分析方法量化用于表征本发明成分的参数。这些方法详细描述如下。
1.丙烯酰胺测定食物产品中丙烯酰胺(AA)的方法概述将1-13C-丙烯酰胺(13C-AA)掺入到食物产品中，然后用热水提取。用乙酸乙酯萃取含水上清液三次，合并乙酸乙酯萃取物，并浓缩，然后用带有具体检测AA和13C-AA的选择性离子监测的LC/MS分析。
样品的萃取1.称量6.00±0.01g样品，放于125mL锥形瓶中。注意将样品放到食物加工机中，并脉动30秒，使粒度达约3.2mm(1/8英寸)或更小。如果样品太小以致不能在食物加工机中被有效地粉碎，则将样品置于一个新塑料袋中(如Whirl-PakTM或等价物)，然后用橡皮锤粉碎，直至粒度达约3.2mm(1/8英寸)或更小。
2.使用可调节的1000-μL移液管(已校准)将120μL的100ng/μL13C-AA去离子蒸馏水溶液(ISTD 2)直接加在样品上。
3.使用分配器，将40mL去离子蒸馏水加入到烧瓶中，并以箔覆盖。
4.在65℃的水浴中放置30分钟。
5.用分配器将10mL 1，2-二氯乙烷加入到烧瓶中，然后用Tekmar TissumizerTM(SDT-1810)或Ultra-Turrax(T18 Basic)匀化30秒，或直至均匀。用去离子蒸馏水冲洗探头，洗液接至该烧瓶中。
6.将25g的均匀混合物放置在30ml(8打兰)的小瓶中。
7.盖紧管口，然后2500至5200转/分的速度离心30分钟。
8.将8g上清液小心地转移到另一个30ml(8打兰)的小瓶中，注意不要将固体颗粒转移过去。
9.用分配器加入10ml乙酸乙酯，盖上盖，并涡旋10秒。
10.使所有乳液破乳；这可借助于涡旋或振荡一次或两次，然后使各层分开。
11.将尽可能多的上层(乙酸乙酯)转移到闪烁管中，而不要转移界面处的任何液体(水)。每次用5ml乙酸乙酯萃取两次以上，并加入到同一个闪烁管中。然后，加入约2g无水硫酸钠。
12.在60℃至65℃的水浴中，用和缓的氮气流将该萃取物浓缩至约1ml。将该萃取物转移到Pierce REACTI-VIALTM或等效的锥形玻璃瓶中，并进一步浓缩该萃取物，直至最终体积约为100至200μL。将该萃取物放入到带锥形套管的自动取样瓶中。
标准物的配制储备液和内标物
中间标准物
校正标准
匀化器清洁方法在测定每个样品的间隔，用该清洁方法清洁匀化器。
1.将热自来水注入一个1L的锥形瓶中(≈80％满)，然后加入一滴DawnTM餐具洗涤液(购自Procter & Gamble Co.)或等效物。
2.将分散元件的探头尽可能深地插入到水中。
3.将溶液匀化约10至15秒。
4.将洗涤液从锥形瓶中倒出；用热自来水冲洗并再注入该锥形瓶。
5.再次匀化约10至15秒。
6.将锥形瓶倒空，再注入热自来水；再次匀化约10至15秒。
7.如果水不澄清且有颗粒物，则继续按需要多次匀化干净的热自来水，直至达到这个条件。
8.当热自来水澄清且无颗粒物时，用去离子蒸馏水冲洗探头。
用LC/MS分析使用连接在Micromass LCZ质谱仪上的Waters 2690LC，对样品进行分析。
数据分析对于一系列乙酸乙酯中的五个标准样品，将响应比(AA峰的面积/13C-AA峰的面积)对相应的浓度比作图。所有标准样品包含4.5μg/ml的13C-AA，并且AA的浓度为0至5μg/ml。线性回归产生标准曲线，借助该标准曲线，从所测定的响应比中确定萃取物中的浓度比。当该浓度比乘以在萃取方法的步骤二加入到样品中的精确已知的13C-AA含量(标称2ppm)时，就可得到AA的ppm含量。
LC/MS的样品计算通过将y轴上的响应比(m/z 72的面积/m/z 73的面积)，对x轴上的浓度比([AA]/[13C-AA])作图，产生标准曲线。对于本实施例，该线的方程是y＝0.899x+0.0123。
4.0分钟时AA峰(m/z 72)的测定面积100,0004.0分钟时13C-AA峰(m/z 73)的测定面积500,000响应比Rr＝0.200。从标准曲线的斜率和截距，计算浓度比Rc为Rc＝(0.200-0.0123)/0.899＝0.209已知样品中13C-AA的掺入量(2ppm)，则AA的测定含量为0.209×2ppm＝0.418ppm质量保证/质量控制(QA/QC)1.在准备标准物和/或样品时使用的所有天平，必须每周用一系列标准砝码检查它们的校准。这些天平应使用至少三个覆盖待测样品/标准物重量范围的砝码来检查。
2.应每天作出六个点的校准曲线。
3.应使用每一组样品分析工作参考物质(WRM)。该物质浓度的游动平均值应在2σ之内。如果不在该范围内，则该仪器应重新校准，并重新计算WRM。
2.丙烯酰胺的减少％丙烯酰胺的减少％＝[(对照样品中丙烯酰胺的含量-酶处理的样品中丙烯酰胺的含量)/对照样品中丙烯酰胺的含量]×100。
除了没有加入酶外，对照样品的配制方法与用酶处理样品的完全相同。
实施例以下实施例举例说明本发明，但不旨在对其进行限制。
实施例1 脱水马铃薯制品将褐色烘烤马铃薯去皮，切成9.5mm(3/8英寸)厚的厚片，用水漂洗然后放置到一壶沸水中。将马铃薯煮沸(浸没)20分钟。将煮熟的马铃薯从水中移开并捣成泥。
将500单位的葡萄糖氧化酶(购自Sigma-Aldrich，目录号#G7141)加入到45ml水中，然后加入到15g的马铃薯泥中并充分混合。容许将混合物培养30分钟。
在进行30分钟培养后，用每2分钟递增的高火微波(Panasonic微波炉，型号NN-S5488A)加热产品10分钟，直至干燥(且变为褐色)。当用本文阐述的方法分析丙烯酰胺含量时，与使用除了没有加入酶以外完全相同的方法制得的脱水马铃薯制品(对照样品)相比较，用酶处理过的脱水马铃薯制品取得了大于10％的丙烯酰胺减少量。
实施例2 炸薯片使用未加工的马铃薯薄片，可制作含有减量丙烯酰胺的炸薯片。将大西洋马铃薯去皮，并切成～1.1mm厚的片。清洗，并压干。在74℃(165°F)水中，将马铃薯片热烫15秒。冷却，并排去热烫过的马铃薯片中的水。将100克热烫过的马铃薯薄片浸泡在250ml含葡萄糖氧化酶(具有1000单位活性)的蒸馏水/去离子水中一小时。每隔8分钟涡旋搅拌样品1分钟。将马铃薯薄片从溶液中移开并用纸巾吸干。在设置为190℃(375°F)的油炸锅内油炸马铃薯薄片60秒。当用本文阐述的方法分析丙烯酰胺含量时，与使用除了没有加入酶以外完全相同的方法制得的炸薯片(对照样品)相比较，用酶处理过的炸薯片取得了大于10％的丙烯酰胺减少量。
实施例3 炸薯条使用未加工的马铃薯条，可制作含有减量丙烯酰胺的炸薯条。
将大西洋马铃薯去皮，并切成横截面积为约8mm×8mm的马铃薯条。清洗，并压干。在74℃(165°F)水中，将马铃薯条热烫1分钟。冷却，并排去热烫过的马铃薯条中的水。将100克热烫过的马铃薯条浸泡在250ml含葡萄糖氧化酶(具有100单位活性)的蒸馏水/去离子水中一小时。每隔8分钟涡旋搅拌样品1分钟。在设置为190℃(375°F)的油炸锅内油炸处理过的马铃薯条60秒，制成炸薯条。
当用本文阐述的方法分析丙烯酰胺含量时，与使用除了没有加入酶以外完全相同的方法制得的炸薯条(对照样品)相比较，用酶处理过的炸薯条取得了大于10％的丙烯酰胺减少量。
实施例4 商业制品将实施例2的炸薯片包装于袋中，以向消费者出售。袋上印有提示信息，声明“无丙烯酰胺产品！”实施例5 商业制品将实施例2的炸薯片包装于袋中，以向消费者出售。袋上印有提示信息，声明“丙烯酰胺含量低！”实施例6 商业制品将实施例2的炸薯片包装于袋中，以向消费者出售。袋上印有提示信息，声明“丙烯酰胺降低了90％以上！”该薯片的电视广告传递的信息是，“我们的薯片丙烯酰胺含量较低！”实施例7 商业制品将丙烯酰胺含量小于100ppb的统一形状的加工炸薯条包装于圆筒罐中，以向消费者出售。该薯条的电视广告传递的信息是，“降低了丙烯酰胺含量！”实施例8 商业制品将实施例3的炸薯条包装于一端开口(薯条从此端伸出)的纸套中，以向消费者出售。张贴于销售炸薯条的零售机构内的广告牌写道，“我们的炸薯条含有减量的丙烯酰胺！”实施例9 商业制品将实施例3的炸薯条包装于一端开口(薯条从此端伸出)的纸套中，以向消费者出售。张贴于销售炸薯条的零售机构内的广告牌写道，“我们的炸薯条丙烯酰胺含量较低！”实施例10 商业制品将实施例2的炸薯片包装于袋中，以向消费者出售。袋上印有提示信息，声明“由还原糖含量低的成分制成！”尽管已说明和描述了本发明的具体实施方案，但对于本领域的技术人员显而易见的是，在不背离本发明的精神和保护范围的情况下可作出许多其它的变化和修改。因此，有意识地在附加的权利要求书中包括本发明范围内的所有这些变化和修改。
权利要求
1.一种降低食物物料中丙烯酰胺含量的方法，所述方法包括在加热前降低所述食物物料中的还原糖含量。
2.如权利要求1所述的方法，其中降低所述食物产品中还原糖含量包括将还原糖改性酶加入到所述食物物料中。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述还原糖改性酶包含葡萄糖氧化酶、吡喃糖氧化酶、醛糖脱氢酶或它们的混合物。
4.如权利要求2所述的方法，其中所述还原糖酶包含醛糖还原酶。
5.一种降低食物中丙烯酰胺含量的方法，所述方法包括(1)将还原糖改性酶加入到食物物料中，其中所述食物物料包含还原糖；(2)非必需地将所述酶与所述食物物料混合；(3)给予足够的时间，使所述酶与所述还原糖反应；(4)非必需地使所述酶失活或非必需地将所述酶除去；和(5)加热所述食物物料以形成最终食物产品。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述还原糖改性酶包含葡萄糖氧化酶、吡喃糖氧化酶、醛糖脱氢酶或它们的混合物。
7.如权利要求5所述的方法，其中所述还原糖酶包含醛糖还原酶。
8.如权利要求5所述的方法，其中所述最终食物产品中丙烯酰胺的含量降低了至少约10％。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述最终食物产品中丙烯酰胺的含量降低了至少约30％。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述最终食物产品中丙烯酰胺的含量降低了至少约50％。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述最终食物产品中丙烯酰胺的含量降低了至少约70％。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述最终食物产品中丙烯酰胺的含量降低了至少约90％。
13.一种商业制品，所述商业制品包括(a)食物产品，其中所述食物产品含有减量的丙烯酰胺；(b)装盛所述食物产品的容器；和(c)附在所述容器上的提示信息；其中附在所述容器上的所述提示信息告知消费者所述食物产品包含减量的丙烯酰胺。
14.如权利要求13所述的制品，其中所述提示信息告知消费者所述食物产品的丙烯酰胺含量低。
15.一种商业制品，所述商业制品包括(a)食物产品，其中所述食物产品含有减量的还原糖；(b)装盛所述食物产品的容器；和(c)附在所述容器上的提示信息；其中附在所述容器上的所述提示信息告知消费者所述食物产品包含减量的还原糖。
16.如权利要求15所述的制品，其中所述提示信息告知消费者所述食物产品的还原糖含量低。
17.如权利要求16所述的制品，其中所述食物产品是食物成分。
18.如权利要求17所述的制品，其中所述食物产品是食物成分。
全文摘要
用于减少食物产品中丙烯酰胺的方法、含有减量丙烯酰胺的食物产品以及商业制品。在一个方面，该方法包括，在最终加热(例如烹制)前，降低食物物料中还原糖的含量。在另一个方面，该方法包括将能够降低还原糖含量的酶加入到食物物料中。在另一个方面，商业制品还告知消费者，食物产品含有减量或少量的丙烯酰胺或还原糖。
文档编号A23L1/217GK1829450SQ200480021910
公开日2006年9月6日 申请日期2004年6月14日 优先权日2003年6月25日
发明者J·K·霍维, P·Y·T·林, D·V·齐扎克, R·G·沙弗米尔 申请人:宝洁公司