專利名稱：在熱加工食品中降低丙烯酰胺形成的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在熱加工食品中降低丙烯酰胺量的方法。本發(fā)明能夠生產(chǎn)丙烯酰胺含量大大降低的食品。本方法依賴于改變各種單元操作的參數(shù)，以便操控在成品中發(fā)現(xiàn)的丙烯酰胺量，同時(shí)還保持產(chǎn)品質(zhì)量。
2.現(xiàn)有技術(shù)的描述化學(xué)物質(zhì)丙烯酰胺已經(jīng)以聚合物形式在工業(yè)應(yīng)用中用于水處理、濃縮油回收、造紙、絮凝劑、增稠劑、礦石處理和免燙織物。丙烯酰胺沉淀為白色結(jié)晶固體，無氣味，并且易溶于水(2155g/L，在30℃)。丙烯酰胺的的同義名詞包括2-丙烯酰胺(2-propenamide)，乙烯甲酰胺，丙烯酸酰胺，乙烯基酰胺和丙烯酸酰胺。丙烯酰胺分子質(zhì)量為71.08，熔點(diǎn)為84.5℃以及在25mmHg下的沸點(diǎn)為125℃。
最近，在許多食品的檢測(cè)中，丙烯酰胺單體呈陽性。特別是主要在加熱或高溫下加工的碳水化合物食品中已發(fā)現(xiàn)了丙烯酰胺。在丙烯酰胺的檢測(cè)中呈陽性的食品的例子包括咖啡、谷類食品、曲奇、油炸薯片、餅干、油炸馬鈴薯?xiàng)l、面包和面包卷以及粘滾上面包屑的炸肉。與未加熱和煮沸食品中未探測(cè)到的含量相比，通常在加熱的蛋白質(zhì)豐富的食品中發(fā)現(xiàn)較低含量的丙烯酰胺，而在碳水化合物豐富的食品中發(fā)現(xiàn)較高含量的丙烯酰胺。在各種相類的加工食品中發(fā)現(xiàn)的丙烯酰胺的報(bào)告含量包括油炸薯片在330-2300(ug/kg)的范圍，炸薯?xiàng)l在300-1100(ug/kg)的范圍，玉米片在120-180(ug/kg)的范圍，以及在各種早餐谷類食品中的含量范圍從沒有檢測(cè)到直到1400(ug/kg)。
目前確信丙烯酰胺是由氨基酸和還原糖形成的。例如，確信在游離的天門冬酰胺和游離的還原糖之間的反應(yīng)能說明在油炸食品中發(fā)現(xiàn)的大量的丙烯酰胺，其中天門冬酰胺是在生蔬菜中發(fā)現(xiàn)的一種氨基酸。在生的馬鈴薯中發(fā)現(xiàn)的總的游離氨基酸中天冬酰胺占有約40％，在高蛋白黑麥中發(fā)現(xiàn)的總游離氨基酸天冬酰胺占有約18％，并且在小麥中發(fā)現(xiàn)的總游離氨基酸中天冬酰胺占有約14％。
除了天冬酰胺丙烯酰胺也可能是由其他的氨基酸形成的，但是尚未證實(shí)。例如，已有報(bào)道指出用谷氨酰胺，蛋氨酸，半胱氨酸以及天門冬氨酸作為前體進(jìn)行試驗(yàn)可以形成丙烯酰胺。然而，由于在原料氨基酸中潛在的天冬酰胺雜質(zhì)，這些發(fā)現(xiàn)很難證實(shí)。盡管如此，天門冬酰胺已經(jīng)被確定為最可能形成丙烯酰胺的氨基酸前體。
由于食品中的丙烯酰胺是最近發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象，所以其準(zhǔn)確的形成機(jī)理還尚未確定。但是，現(xiàn)在確信最有可能形成丙烯酰胺的途徑涉及美拉德(Maillard)反應(yīng)。在食品加工中美拉德反應(yīng)被公認(rèn)為是食品化學(xué)中最重要的化學(xué)反應(yīng)之一，并且影響食品的味道，顏色以及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。美拉德反應(yīng)需要熱量，水分，還原糖和氨基酸。
美拉德反應(yīng)涉及具有許多中間體的一系列復(fù)雜的反應(yīng)，但通常描述成包含三個(gè)步驟。美拉德反應(yīng)的第一個(gè)步驟涉及游離氨基(來自游離的氨基酸和/或蛋白質(zhì))與還原糖(例如葡萄糖)的化合形成Amadori或Heyns的重排產(chǎn)物。第二個(gè)步驟包括經(jīng)由不同可選擇的途徑使Amadori或Heyns重排產(chǎn)物降解，該途徑包括脫氧鄰?fù)┨?deoxyosones)，裂解，或斯特雷克(Streker)降解。包括脫水，消去，環(huán)化，裂解以及片斷化的一系列復(fù)雜反應(yīng)產(chǎn)生大量的香味中間體和香味化合物。美拉德反應(yīng)的第三個(gè)步驟的特征是形成褐色含氮聚合物和共聚物。利用美拉德反應(yīng)作為形成丙烯酰胺的最有可能的途徑，

圖1描述了以天冬酰胺和葡萄糖為起始物形成丙烯酰胺的簡(jiǎn)化的可能途徑。
丙烯酰胺尚不能確定對(duì)人類是有害的，但它存在于食品中，特別是在食品中處于較高含量是人們所不希望的。如前提到的，在加熱或熱加工的食品中發(fā)現(xiàn)了較高濃度的丙烯酰胺。這種食品中丙烯酰胺的降低可以通過減少或消除形成丙烯酰胺的前體化合物，抑制食品加工期間丙烯酰胺的形成，并且一旦在食品中形成便分解或與丙烯酰胺單體反應(yīng)，或者，在消費(fèi)前由制品中去除丙烯酰胺來實(shí)現(xiàn)?？梢岳斫猓瑸閷?shí)現(xiàn)以上任何可選擇的方法對(duì)每一種食品都需要單獨(dú)對(duì)待。例如，在烹制時(shí)在沒有物理性的破壞給予食品獨(dú)特風(fēng)味的細(xì)胞結(jié)構(gòu)的情況下，被切片和作為粘著的片烹制的食品不容易與各種添加劑混合。特殊食品的其它加工要求可能類似的可以使丙烯酰胺降低策略不相容或非常困難。
舉例說明，圖2表示利用生馬鈴薯原料制造油炸薯片的公知的現(xiàn)有技術(shù)的方法。含有約80％或更多水的重量的生馬鈴薯首先在削皮步驟21中加工。在生馬鈴薯削皮后，馬鈴薯被傳送到切片步驟22。在切片步驟22種，每個(gè)馬鈴薯切片的厚度取決于最終成品的期望的厚度?，F(xiàn)有技術(shù)中的一個(gè)實(shí)例包括將馬鈴薯切成厚度約0.04至約0.08英寸的片。然后，將這些切片輸送到淋洗步驟23，在該步驟中用水洗去每個(gè)切片上的表面淀粉。然后，將清洗過的馬鈴薯切片輸送到烹制步驟24。該烹制步驟24典型的包括在例如約171℃至約182℃(340-360°F)的溫度下，在連續(xù)的油炸鍋內(nèi)油炸切片約二至三分鐘。烹制步驟通常將油炸片的含水量降至小于重量百分比的2％。例如，典型的油炸馬鈴薯片離開油炸鍋具有約1-2％的重量百分比含水量。然后，烹制的油炸薯片輸送到調(diào)味步驟25，在此步驟中在轉(zhuǎn)鼓中施加調(diào)味品。最后，調(diào)味過的油炸片在包裝步驟26內(nèi)加工。該包裝步驟26通常包含將調(diào)味過的油炸片送到一個(gè)或多個(gè)衡重器中，然后衡重器將薯片分成一個(gè)或多個(gè)垂直形式，填滿，然后密封機(jī)以柔性包裝方式包裝。一旦包裝好，制品進(jìn)入銷售并由消費(fèi)者購買。
在上述的多個(gè)薯片加工步驟中的微小調(diào)節(jié)可導(dǎo)致最終制品的特性的顯著變化。例如，在淋洗步驟23中切片在水中滯留時(shí)間延長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致將提供最終制品味道，顏色和結(jié)構(gòu)的化合物切片中浸出。在烹制步驟24，滯留時(shí)間或加熱溫度的增加可導(dǎo)致油炸片內(nèi)美拉德褐變程度的增加，以及較低的含水量。如果期望在油炸前將配料加入馬鈴薯切片內(nèi)，它有必要設(shè)置這樣的裝置，該裝置能，將附加的配料吸收進(jìn)入切片的內(nèi)部，而不會(huì)影響油炸片的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，或者不會(huì)從切片中浸出有利的化合物的裝置。
作為加熱食品的另一個(gè)實(shí)例，該實(shí)例說明在最終制品中降低丙烯酰胺含量面臨的獨(dú)特挑戰(zhàn)，快餐還可制成合成快餐。術(shù)語“合成快餐”意指利用非原始和不變的淀粉原材料作為起始配料而制成的快餐食品。例如，合成快餐包括利用脫水馬鈴薯作為原材料合成油炸薯片，以及利用濕潤(rùn)粉糊作為原材料合成玉米片。這里注意到脫水馬鈴薯產(chǎn)品可以是馬鈴薯粉，馬鈴薯薄片，馬鈴薯顆粒，或存在脫水馬鈴薯的任意其它形式。當(dāng)任何這些術(shù)語用在本申請(qǐng)中時(shí)，可以理解可包括所有各種變化。
再參見圖2，合成油炸薯片不需要削皮步驟21，切片步驟22，或淋洗步驟23。取而代之，合成油炸薯片最初是脫水馬鈴薯制品，例如馬鈴薯薄片。脫水馬鈴薯制品與水和其它輔助配料混合，以形成面團(tuán)。然后，該面團(tuán)制成片狀，并在烹制步驟處理之前切削。烹制步驟可包括油炸或烘焙。接著對(duì)油炸片進(jìn)行調(diào)味和包裝的步驟。馬鈴薯面團(tuán)的混合通常使自身容易添加其它配料。相反，給生食品例如馬鈴薯切片添加這樣的配料，需要發(fā)現(xiàn)一種機(jī)制，以便配料滲透到制品的細(xì)胞結(jié)構(gòu)內(nèi)。然而，在混合步驟中添加任何配料必須考慮到配料可以相反的影響面團(tuán)的成片特性，以及最終油炸片的特性。需要開發(fā)一種或多種降低加熱或熱加工食品的最終制品中的丙烯酰胺含量的方法。理想的是，這種方法應(yīng)該充分減少或消除最終制品中的丙烯酰胺，而不負(fù)面影響最終制品的質(zhì)量和性能。另外，該方法應(yīng)該容易實(shí)現(xiàn)，并且，最好是給整個(gè)處理幾乎不添加任何成本。
發(fā)明簡(jiǎn)述本發(fā)明是一種降低熱加工食品中丙烯酰胺量的方法。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，該方法包括提供連續(xù)進(jìn)給的已削皮和切片的生馬鈴薯，在約60℃(140°F)溫度下，使該連續(xù)進(jìn)給的生馬鈴薯切片與水溶液接觸約五分鐘，以降低生馬鈴薯切片中丙烯酰胺前體的含量。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，該方法包括提供連續(xù)進(jìn)給的已削皮和切片的生馬鈴薯，在約171℃至約182℃(340-360°F)溫度下，部分油炸(par-frying)生馬鈴薯切片，直到含水量降低至重量百分比約3-10％的水分，然后在小于約120℃(250°F)溫度下烘箱干燥部分油炸過(par-fried)的薯片，直到含水量進(jìn)一步降低至重量百分比約1-2％的水分。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，該方法包括在約60℃(140°F)溫度下，使連續(xù)進(jìn)給的生馬鈴薯切片與水溶液接觸，隨后在約171℃至約182℃(340-360°F)溫度下，部分油炸生馬鈴薯切片，直到含水量降低至重量百分比約3-10％的水分，然后在小于約120℃(250°F)溫度下烘箱干燥部分油炸過的薯片，直到含水量進(jìn)一步降低至重量百分比約1-2％水分。其它實(shí)施方案包括結(jié)合不同方法的用于接觸和烹制連續(xù)進(jìn)給的已剝皮和切片的馬鈴薯以及操控不同的其它單元操作。通過操控這些單元操作，人們可避免產(chǎn)生最適合丙烯酰胺形成的條件，從而降低丙烯酰胺在熱加工食品中形成。
例如，操控典型的薯片制作方法的淋洗步驟使其包括將馬鈴薯切片與水溶液接觸的接觸步驟。接觸時(shí)間和溫度可增加并受操控，并可將一種或多種配料添加到水溶液中。通過將烹制步驟分成較高溫的第一加熱步驟和較低溫的第二加熱步驟操控該烹制步驟。較高溫的第一加熱步驟包括大氣壓下的油炸，真空油炸，加壓油炸，微波輔助油炸，或烘焙，和本領(lǐng)域公知的其它方法。第二加熱步驟可包括真空油炸，低溫爐干燥，真空爐干燥，或可保持第二加熱步驟所需的烹制溫度的任意烹制方法。用于操控接觸和烹制單元操作以降低丙烯酰胺形成的其它方法也是可以的。
本發(fā)明上面的，和其它的特征和優(yōu)點(diǎn)將在下面的書面詳細(xì)描述中顯而易見。
附圖的簡(jiǎn)要描述本發(fā)明的性能帶來的新穎特征在附后的權(quán)利要求書中描述。然而，通過參考以下說明性的實(shí)施方案的詳細(xì)描述并結(jié)合附圖將很好的理解本發(fā)明自身，以及優(yōu)選使用模式，和其它目的和優(yōu)點(diǎn)，其中圖1是丙烯酰胺形成的可能的化學(xué)途徑的示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)的薯片加工步驟的示意圖3是一個(gè)圖表，其y軸表示沿x軸所述的不同方式接觸后油炸的馬鈴薯測(cè)試樣品的丙烯酰胺濃度，單位為十億分之幾(“ppb”)，以及最終含水量的重量百分比；圖4是一個(gè)圖表，它將圖3的原始結(jié)果與圖3的結(jié)果在歸一化成1.32％的含水量的重量百分比后進(jìn)行對(duì)比；圖5是表示丙烯酰胺濃度和最終油炸制品含水量之間的關(guān)系的圖表，其中以ppb為單位的丙烯酰胺濃度在y軸上，以重量百分比為單位的含水量在x軸上；圖6是表示丙烯酰胺濃度和最終烘焙制品含水量之間的關(guān)系的圖表，其中以ppb為單位的丙烯酰胺濃度在y軸上，以重量百分比為單位的含水量在x軸上；圖7a是馬鈴薯測(cè)試樣品中丙烯酰胺濃度的圖表，這些馬鈴薯測(cè)試樣品在經(jīng)過不同方法的接觸后，在約120℃(250°F)溫度下部分油炸，然后烘干，其中以ppb為單位的丙烯酰胺濃度在y軸上，不同的接觸方法在x軸上表示；圖7b是以較窄的丙烯酰胺濃度比例表示的圖7a的最后六個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的圖表；圖8是在將部分油炸數(shù)據(jù)歸一化成3.13％含水量的重量百分比，并將烘干數(shù)據(jù)歸一化成1.25％的含水量的重量百分比之后，圖7a的數(shù)據(jù)的圖表；圖9是一個(gè)圖表，它表示在以ppb為單位的y軸上1)馬鈴薯測(cè)試樣品的丙烯酰胺濃度，該測(cè)試樣品以x軸所示的不同方式接觸，然后，在約178℃(353°F)溫度下部分油炸，和2)在約176℃(350°F)溫度下烘干，并歸一化成0.76％的含水量的重量百分比之后，那些相同的馬鈴薯測(cè)試樣品的丙烯酰胺濃度；圖10是表示一個(gè)試驗(yàn)的操作條件和結(jié)果的表格，在該試驗(yàn)中，馬鈴薯切片的一個(gè)對(duì)照樣品在大氣壓下油炸到1.4％的含水量的重量百分比，和一個(gè)測(cè)試樣品在大氣壓下油炸到2.5％的含水量的重量百分比，然后烘干到1.4％的含水量的重量百分比；圖11是表示若干試驗(yàn)的操作條件和結(jié)果的表格，在這些試驗(yàn)中，馬鈴薯切片的一個(gè)對(duì)照樣品在大氣壓下油炸到約0.8％的含水量的重量百分比，四個(gè)測(cè)試樣品在大氣壓下部分油炸到約3-10％的含水量的重量百分比，然后低溫真空油炸到低于1％的含水量的重量百分比；和圖12是表示七個(gè)試驗(yàn)的操作條件和結(jié)果的表格，在這些試驗(yàn)中，在初始溫度范圍為約165至約180℃(329-356°F)下，將四個(gè)測(cè)試樣品在大氣壓下在油中油炸約3-4分鐘，在從約100至約140℃(212-284°F)的溫度范圍和50-100毫巴的壓力范圍下，將三個(gè)測(cè)試樣品在低溫真空下油炸約4-10分鐘。
發(fā)明詳細(xì)描述在熱加工食品中丙烯酰胺的形成需要有碳源和氮源。假定碳由碳水化合物源提供，氮由蛋白質(zhì)源或氨基酸源提供。許多來自植物的食品配料，如大米、小麥、玉米、大麥、大豆、馬鈴薯和燕麥都含有天門冬酰胺，而且主要是含有較少氨基酸成分的碳水化合物。一般來講，這樣的食品配料具有小的氨基酸庫，而氨基酸庫除了天門冬酰胺之外還含有其它的氨基酸。
通過“熱加工”的意思是指將食品或食品配料，此處指食品成分，如食品配料的混合物在至少80℃的溫度下加熱。優(yōu)選的，食品或食品配料的熱加工在約100℃到205℃的溫度下進(jìn)行。在最終食品制成之前，可對(duì)食品配料以升高的溫度進(jìn)行單獨(dú)的加工。熱加工食品配料的一個(gè)例子是馬鈴薯薄片，這種馬鈴薯薄片用將生馬鈴薯暴露在高達(dá)170℃的溫度下的方法制成。其它熱加工食品配料的實(shí)例包括加工過的燕麥、煮成半熟并干燥的大米、熟大豆制品、玉米濕潤(rùn)粉糊、炒咖啡豆和炒可可豆。作為選擇，食品配料原料可用在最終食品的制備中，該最終食品的生產(chǎn)包括加熱步驟。其最終食品通過加熱步驟產(chǎn)生的原料加工的一個(gè)例子是用生的馬鈴薯切片生產(chǎn)油炸薯片，這種加工通過以約100℃到205℃的溫度下煎炸的步驟或以類似的溫度生產(chǎn)油炸馬鈴薯?xiàng)l來進(jìn)行。但是，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)在還原糖的存在的情況下將氨基酸天冬酰胺加熱時(shí)，已發(fā)現(xiàn)有大量的丙烯酰胺形成。在有還原糖如葡萄糖存在的情況下將其它氨基酸諸如賴氨酸和丙胺酸加熱時(shí)，不會(huì)導(dǎo)致丙烯酰胺的形成。但令人意外的是，給天冬酰胺一糖混合物中添加其它氨基酸時(shí)可以增加或減少形成的丙烯酰胺的量。
由于已經(jīng)確定了當(dāng)在有還原糖存在的情況下加熱天門冬酰胺時(shí)丙烯酰胺可快速形成，因此降低熱加工食品中丙烯酰胺可通過使天門冬酰胺的失活來實(shí)現(xiàn)。“失活”是指通過轉(zhuǎn)化或與另一種化學(xué)物質(zhì)結(jié)合方式將天冬酰胺從食品中去除，或使天冬酰胺在沿著丙烯酰胺的形成路徑上不起反應(yīng)，其中該化學(xué)物質(zhì)可阻止天門冬酰胺形丙烯酰胺。
對(duì)各種單元操作或加工步驟對(duì)最終食品中丙烯酰胺的形成的作用的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了有趣的結(jié)果。這些結(jié)果證實(shí)有能力改進(jìn)任意給定的現(xiàn)有技術(shù)中生產(chǎn)食品的的方法中的一個(gè)或多個(gè)單元操作，以便使生成的烹制的食品中丙烯酰胺的濃度降低?！氨０返臐舛冉档汀笔侵副０窛舛鹊陀谖锤倪M(jìn)的烹制所述特定食品的現(xiàn)有技術(shù)的方法期間形成的濃度。術(shù)語“丙烯酰胺的濃度降低”，“降低的丙烯酰胺濃度”，和“降低的丙烯酰胺水平”均可互換地用于本申請(qǐng)。為了本申請(qǐng)的目的，“單元操作”是指生產(chǎn)食品的整體方法的可定義的部分。例如，參見圖2，生產(chǎn)薯片加工步驟(削皮步驟21，切片步驟22，淋洗步驟23，烹制步驟24，調(diào)味步驟25，和包裝步驟26)中的任一個(gè)被認(rèn)為是生產(chǎn)薯片食品的整個(gè)過程中的獨(dú)立的單元操作。
操控一個(gè)單元操作的的第一實(shí)例包括通過將生馬鈴薯原料切片形成的薯片的淋洗步驟23(圖2所示)。淋洗切片的現(xiàn)有技術(shù)的方法包括在室溫下用水沖洗片薯?，F(xiàn)有技術(shù)中，在水中清洗每個(gè)薯片的平均滯留時(shí)間典型的小于約60秒，這取決于所使用的設(shè)備。
圖3表示如何操控薯片的淋洗單元操作，以便于調(diào)節(jié)成品薯片食品中的丙烯酰胺水平。根據(jù)本發(fā)明，操控淋洗步驟23以包括接觸步驟，在該步驟中在滯留時(shí)間內(nèi)，在與現(xiàn)有技術(shù)的淋洗步驟不同的溫度下，將連續(xù)供給的馬鈴薯切片與水溶液接觸。圖3是一個(gè)圖表，其左(從觀察者觀察點(diǎn)看)垂直或y軸，表示在成品油炸薯片食品中發(fā)現(xiàn)的以十億分之幾(“ppb”)為單位的丙烯酰胺(“AA”)量。圖3中的右垂直或y軸圖表示在成品片食品中含水重量百分比。丙烯酰胺含量繪制成豎條圖，而含水量百分比繪制成線點(diǎn)圖。圖3中所示的圖表的水平或x軸列出薯片生產(chǎn)方法的淋洗單元操作所作的不同的加工參數(shù)變化。烹制時(shí)間和溫度對(duì)于圖3中所反映的所有制品都是相同的。特別是，每個(gè)樣品在約178℃(353°F)油炸約120-140秒。結(jié)果，成品的含水量?jī)A向于改變。
通過與圖3所示的結(jié)果對(duì)比，上述現(xiàn)有技術(shù)的淋洗步驟利用了切成0.05英寸厚的薄片并在約178℃(353°F)油炸約120-140秒的薄片原料的馬鈴薯，導(dǎo)致成品具有約300-500ppb的丙烯酰胺含量(其根據(jù)葡萄糖含量和其它馬鈴薯的變量可以更高)，和最終含水量重量百分比約為1.4％。該現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)果與圖3的圖表中圖示的第一數(shù)據(jù)點(diǎn)31非常類似，該第一數(shù)據(jù)點(diǎn)代表基本數(shù)據(jù)點(diǎn)，并包含一個(gè)淋洗步驟，其中馬鈴薯切片在水中的滯留時(shí)間為二至三分鐘。在薯片的整個(gè)加工過程中保持所有其它參數(shù)，與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的淋洗步驟加工過的制品相比，淋洗單元操作的這種微小變化不會(huì)導(dǎo)致成品的丙烯酰胺含量(約330ppb)或成品的含水量(約1.35％)的顯著變化。
圖3中的圖表所示的下一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)32反映了淋洗步驟的變化，該淋洗步驟包括將馬鈴薯切片與作為水溶液的水接觸，將水溶液與馬鈴薯切片的接觸時(shí)間增加至10分鐘，并且將水溶液的溫度從環(huán)境溫度或室溫增加至約38℃(100°F)。這樣調(diào)節(jié)導(dǎo)致成品中丙烯酰胺降低至約210ppb，并且成品中的含水量降低到重量百分比小于1％。有趣地，第三數(shù)據(jù)點(diǎn)33反映水溶液(以及，水)的溫度增加到約54℃(130°F)，其平均接觸時(shí)間為五分鐘，這不會(huì)導(dǎo)致成品中丙烯酰胺含量的可察覺的降低。相反，第四數(shù)據(jù)點(diǎn)34證明，在約82℃(180°F)的溫度下，當(dāng)洗單元操作包含一個(gè)接觸步驟，該接觸步驟提供與包含水的水溶液接觸一分鐘的時(shí)間，最終制品中的丙烯酰胺含量可察覺的降低(低于100ppb)。然而，最終制品薯片的含水量接近1.8％。第五數(shù)據(jù)點(diǎn)35反映利用1％L-半胱氨酸(Cysteine)溶液作為水溶液，在環(huán)境溫度下十五分鐘，使得最終制品中的丙烯酰胺含量降低至低于250ppb。
在圖4中表示的圖表中，將圖3所示的試驗(yàn)結(jié)果(每對(duì)豎條中的第一個(gè))歸一化，以表示如果將測(cè)試樣品油炸到相同的標(biāo)準(zhǔn)化的含水量(每對(duì)豎條中的第二個(gè))時(shí)期望的丙烯酰胺含量。當(dāng)含水量低時(shí)，假定丙烯酰胺含量的百分比變化與含水量的百分比變化成反比例，通過使實(shí)際的丙烯酰胺含量乘以達(dá)到基本/標(biāo)準(zhǔn)樣品的最終含水量所需的含水量百分比變化，圖3所示的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的結(jié)果被歸一化。將試驗(yàn)數(shù)據(jù)歸一化為相同的含水量便于人們更精確地對(duì)比每種接觸方法在降低丙烯酰胺形成方面的相對(duì)有效性。
回到圖4，垂直軸或y軸再次標(biāo)明是在成品中發(fā)現(xiàn)的以ppb計(jì)的丙烯酰胺。水平軸或x軸標(biāo)明是表示每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的參數(shù)。在圖4中，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)表示一對(duì)豎條，一對(duì)豎條中的左豎條由圖3引入，而一對(duì)豎條中的右豎條表示，如果將成品油炸到1.32％的一致的或標(biāo)準(zhǔn)的含水量時(shí)，相同的接觸加工參數(shù)的期望結(jié)果。
再次參考圖4，第一數(shù)據(jù)點(diǎn)41是在環(huán)境溫度下經(jīng)過二至三分鐘水清洗的基本樣品。第二數(shù)據(jù)點(diǎn)42包含根據(jù)本發(fā)明的接觸步驟，在此，在約38℃(100°F)溫度下，將馬鈴薯切片與包含水的水溶液接觸約十分鐘的接觸時(shí)間。左側(cè)條還反映出這種接觸，隨后在約178℃(353°F)溫度下油炸約120-130秒將導(dǎo)致在成品中剛好超過200ppb的丙烯酰胺，和具有小于1％的含水量的成品。然而，右側(cè)條說明如果這樣接觸的薯片油炸到1.32％的標(biāo)準(zhǔn)含水量，預(yù)計(jì)的丙烯酰胺含量將降低到約150ppb。
類似的期望的結(jié)果在第三數(shù)據(jù)點(diǎn)43發(fā)生，而第四數(shù)據(jù)點(diǎn)44反映出成品的含水量降低會(huì)略微增加發(fā)現(xiàn)的丙烯酰胺含量。有趣的是，最后一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)45反映出當(dāng)采用包含1％的L-Cysteine和十五分鐘接觸時(shí)間的水溶液時(shí)，丙烯酰胺顯著降低。而且，對(duì)于重量百分比為1.32％的最終薯片含水量預(yù)計(jì)會(huì)有特別低的丙烯酰胺含量。而且，令人有趣的注意到，馬鈴薯切片與1％的L-Cysteine(半胱氨酸)接觸十五分鐘時(shí)間的預(yù)計(jì)的丙烯酰胺含量與在約38℃(100°F)溫度下切片與包括水的水溶液接觸十分鐘的預(yù)計(jì)含量幾乎相同。
根據(jù)其它實(shí)施方案，將馬鈴薯切片與水溶液的接觸還包括，通過用馬鈴薯浸提物或浸出流將丙烯酰胺前體從生馬鈴薯切片中浸出，來去除一種或多種丙烯酰胺前體，例如天門冬酰胺，或減少還原糖。通過馬鈴薯浸提物或浸出流浸出的成分發(fā)生在馬鈴薯切片和馬鈴薯浸提物或浸出流之間存在濃度梯度的成分。通過馬鈴薯浸提物溶液可以實(shí)現(xiàn)選擇性地浸出，該馬鈴薯浸提物溶液缺乏待去除的丙烯酰胺前體，但具有濃縮程度的其它可溶性物質(zhì)，該可溶性物質(zhì)與馬鈴薯切片中的對(duì)應(yīng)的濃縮程度平衡或接近平衡。浸出還可以通過浸出流例如純水非選擇性地實(shí)現(xiàn)。選擇性地浸出的一個(gè)例子包括制備缺乏天門冬酰胺的馬鈴薯浸提物，然后使生馬鈴薯切片與缺乏天門冬酰胺的馬鈴薯浸提物接觸，以便從生馬鈴薯切片中浸出天門冬酰胺。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，使缺乏一種或多種丙烯酰胺前體的馬鈴薯浸提物以逆流方式與生馬鈴薯切片接觸，這可導(dǎo)致比平行流動(dòng)更有效的浸出。在另一個(gè)實(shí)施例方案，通過使馬鈴薯浸提物超聲振動(dòng)，同時(shí)它與馬鈴薯切片接觸，也增強(qiáng)浸出。如果需要，馬鈴薯浸提物或浸出流可接受處理以去除浸出的丙烯酰胺前體，以便可以回收馬鈴薯浸提物或浸出流，從而將其繼續(xù)用于另外的馬鈴薯切片的浸出。
當(dāng)檢查操控單元操作的不同參數(shù)的效果，例如圖3和4所示的效果時(shí)，需要牢記的一點(diǎn)是，所有這些調(diào)節(jié)對(duì)成品的質(zhì)量和特性有部分間接效果。因此，對(duì)任意單元操作的任意調(diào)節(jié)必須仔細(xì)選擇，以便獲得呈現(xiàn)期望的最終特性的制品。這些特性包括成品的顏色，香味，口感，密度，氣味，和貯藏壽命。
圖5主要涉及單元操作的另一方面，并表示在烹制階段降低薯片中含水量的效果?；氐綀D2，烹制步驟24是一個(gè)單元操作，它典型的包括在高溫下在連續(xù)的油炸鍋中烹制已切片的薯片?；氐綀D5，該圖在水平或x軸上反映最終薯片食品的含水量。垂直或y軸上也以ppb為單位標(biāo)記出最終制品中發(fā)現(xiàn)的丙烯酰胺(“AA”)。然后繪制許多數(shù)據(jù)點(diǎn)，以表示含水量百分比與最終薯片中丙烯酰胺含量的關(guān)系曲線?？刹捎脙煞N不同的油炸溫度，其中菱形標(biāo)記表示在約178℃(353°F)溫度下油炸的薯片，而方形標(biāo)記用來表示在約149℃(300°F)溫度下油炸的薯片的數(shù)據(jù)點(diǎn)。曲線51，52是對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)曲線擬合，以便構(gòu)成一種趨勢(shì)圖。該曲線擬合的曲線51，52符合一般方程y＝cxb，這里“y”表示丙烯酰胺含量，“c”是常數(shù)，“x”是含水量，并且“b”是“x”的指數(shù)。第一曲線51涉及149℃(300°F)油炸溫度數(shù)據(jù)點(diǎn)。第二曲線52涉及178℃(353°F)油炸溫度下繪制的數(shù)據(jù)點(diǎn)。如圖5所示，不考慮油炸溫度的情況下，在重量百分比大于約3％的薯片含水量時(shí)，丙烯酰胺含量保持很低。
圖5表示在油炸過的馬鈴薯切片中的丙烯酰胺含量和含水量之間的關(guān)系。圖6表示在由干燥的混合物制成的烘焙的薯片食品中的相同關(guān)系。圖6中的圖表的垂直軸表示丙烯酰胺濃度，而水平軸表示含水量重量百分比。盡管在烘焙的薯片食品中的丙烯酰胺濃度傾向于高于油炸馬鈴薯切片中的濃度，圖5和6均表示在烹制馬鈴薯食品中的丙烯酰胺濃度保持相當(dāng)?shù)?，直到含水量落在約3％以下。
從圖5和6中明顯看出，一旦含水量降至3％的重量百分比以下，在該點(diǎn)似乎沒有足夠的水分保留以保持食品溫度在丙烯酰胺形成溫度之下，則在典型的油炸鍋中烹制的油炸薯片中的丙烯酰胺含量顯著增加。例如，圖5表示不管是否暴露在高溫烹制環(huán)境中，當(dāng)烹制單元操作期間的薯片的含水量為重量百分比3％或更大時(shí)，在最終制品中發(fā)現(xiàn)的丙烯酰胺含量較低。圖5和6證實(shí)在單元操作中的含水量是有用的附加參數(shù)，它可被調(diào)節(jié)以降低最終制品中丙烯酰胺的形成。
遺憾的是，在最終薯片中的含水量理想地應(yīng)在約2％以下，最好在約1.3％和1.4％之間。任何大于2％，甚至大于1.4％將導(dǎo)致包裝食品老化和細(xì)菌引起的腐敗，以及影響感官的后果，例如味覺，結(jié)構(gòu)等。然而，通過不同的方式可調(diào)節(jié)最終制品的顏色、味道、和密度變化。另外，通過調(diào)節(jié)預(yù)包裝步驟中的不同因素，例如使油炸鍋蓋擴(kuò)展，覆蓋包裝機(jī)的傳送帶，對(duì)工廠環(huán)境除濕，和包裝中的不同因素，例如包裝材料，薄膜，袋和密封，有可能抗衡具有較高含水量的食品的結(jié)果。這樣，根據(jù)公開的用于降低熱加工食品中丙烯酰胺的形成的方法的另一個(gè)實(shí)施方案，另一個(gè)單元操作包括精加工食品，在含水量為，例如重量百分比約1.4％，約1.6％，約1.8％，和約2％，或在1.4％至2％之間的任意含水量，該精加工食品從最終烹制步驟產(chǎn)生。
然而，重要的是應(yīng)注意即使在較高含水量下，其它馬鈴薯制品已知可形成顯著量的丙烯酰胺。例如，法式炸薯?xiàng)l，典型的使油炸物具有超過15％含水量的重量百分比，已表明在烹制過程中產(chǎn)生顯著量的丙烯酰胺。這說明丙烯酰胺的形成取決于烹制制品的溫度(特別是表面溫度)而不是總含水量。事實(shí)上，研究表明直到必要的反應(yīng)物暴露在約250°F/120℃溫度下，才會(huì)大量形成丙烯酰胺。這樣看來，直到烹制時(shí)，與烹制介質(zhì)溫度明顯不同的制品溫度上升到約120℃(250°F)之上，包含丙烯酰胺前體化合物的馬鈴薯食品才會(huì)形成大量丙烯酰胺。盡管如此，該制品的含水量是制品溫度是否上升到丙烯酰胺形成溫度之上的良好指示。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員提出的理論指出，制品內(nèi)的水分有助于使制品內(nèi)部溫度保持在丙烯酰胺形成溫度之下，即使在較高溫度環(huán)境下也如此。然而，當(dāng)大部分水分被除去時(shí)，高溫環(huán)境導(dǎo)致制品溫度上升到丙烯酰胺形成溫度之上。盡管如此，重要的是須牢記并非烹制制品的所有部分共享相同的內(nèi)部溫度。例如，與馬鈴薯切片相比，法式炸薯?xiàng)l可相當(dāng)厚，從而傾向于在制品的內(nèi)部和外部之間具有較大的含水梯度。因此，即使內(nèi)部含水量高，法式炸薯?xiàng)l有可能烹制為具有相當(dāng)高的表面溫度。相反，馬鈴薯切片較薄，并傾向于在烹制期間在整個(gè)切片上具有更一致的含水量。這樣，至少對(duì)于薄食品例如馬鈴薯切片或制成的馬鈴薯薄片，含水量仍是其內(nèi)部溫度的良好的量度。對(duì)于由玉米，大麥，小麥，黑麥，大米，燕麥，小米，和其他基于淀粉的谷物制成的非馬鈴薯制品來說，這也是真的。而且，連續(xù)的烹制設(shè)備可設(shè)計(jì)成具有不同的溫度分級(jí)，當(dāng)烹制制品的含水量降低時(shí)，該溫度級(jí)從較高溫度向較低溫度逐漸降低。這使得水分能夠迅速去除，同時(shí)制品溫度沒有上升到丙烯酰胺形成溫度之上。
因此，本發(fā)明的一個(gè)元件包括將烹制單元操作(圖2中所示的第四單元操作24)分成至少兩個(gè)獨(dú)立的加熱步驟。第一加熱步驟發(fā)生在高溫下，以將含水量降低至接近但在3％的重量百分比以上的某點(diǎn)。然后，將該制品精加工至重量百分比約為1-2％，但優(yōu)選約1.4％的期望的含水量，同時(shí)較低溫度的烹制步驟具有低于約120℃(250°F)的溫度。然而，這里描述的工藝改變不限于現(xiàn)有技術(shù)的用于烹制薯片的工藝，例如圖2所述。這些改進(jìn)還可應(yīng)用于生產(chǎn)加工制品的方法中，該加工制品源于馬鈴薯，玉米，大麥，小麥，黑麥，大米，燕麥，小米，和其他基于淀粉的谷物。例如，這些方法的改進(jìn)可用于降低少數(shù)有名字的加工的馬鈴薯和玉米制品，谷物，甜餅，餅干，硬脆餅干，和面包中形成的丙烯酰胺。注意術(shù)語“改進(jìn)的烹制步驟”和“改進(jìn)的烹制單元操作”意指包括不僅圖2的現(xiàn)有技術(shù)的烹制薯片的方法，還包括現(xiàn)有技術(shù)的制備其它希望能降低丙烯酰胺的形成的食品的方法。另外，術(shù)語“基于馬鈴薯的片”指包括生馬鈴薯切片和由馬鈴薯淀粉或面團(tuán)獲得的合成的馬鈴薯薄片。
每個(gè)加熱步驟可利用不同的加熱方法實(shí)現(xiàn)。例如，第一加熱步驟包括在大氣壓下油炸，真空油炸，微波輔助油炸，或烘焙。然而，主要考慮到生產(chǎn)效率例如滯留時(shí)間，能量消耗，設(shè)備資金成本，和可獲得的房屋面積，第一加熱步驟可選擇性地包括任意其它方法，該方法可烹制食品并降低其含水量。當(dāng)?shù)谝患訜岵襟E包括油炸制品時(shí)，第一加熱步驟常被稱為“部分油炸”，因?yàn)檫@種油炸僅部分烹制制品，直到其含水量低于接近但大于重量百分比為3％的某點(diǎn)。第二加熱步驟包括真空油炸，低溫烘干，真空烘干，或任意保持第二加熱步驟所需要的烹制溫度的烹制方法。然而，其它方法也可應(yīng)用于降低含水量，同時(shí)避免最適合丙烯酰胺形成的低水分/高溫條件，只要制品溫度保持低于約120℃(250°F)的丙烯酰胺形成溫度即可。第二加熱步驟常被稱為“最后油炸”或“最終干燥”，因?yàn)楹窟M(jìn)一步降低到最終期望的水平。
通過改進(jìn)圖2所示的用于制備薯片的方法的淋洗步驟23和/或烹制步驟24，最終制品中的丙烯酰胺含量顯著降低，且不會(huì)對(duì)制品質(zhì)量和最終特性產(chǎn)生負(fù)面影響。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，利用新鮮切削的馬鈴薯的生產(chǎn)薯片方法將傳統(tǒng)的剝皮，切片和淋洗步驟與改進(jìn)的烹制單元操作結(jié)合，其方法包括在約165至約182℃(330-360°F)溫度下部分油炸約1-3分鐘，隨后在約120℃(250°F)溫度下烘干，直到片含水量降低到重量百分比約1.4％。在利用該優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，可獲得低于130ppb的丙烯酰胺含量。該優(yōu)選實(shí)施方案實(shí)現(xiàn)了在與必要的加工方法改進(jìn)關(guān)聯(lián)的丙烯酰胺高含量的降低和制品質(zhì)量可接受的改變之間的平衡。然而，其它實(shí)施方案也是可能的。圖7a，7b和8表示淋洗改進(jìn)和烹制步驟改進(jìn)的結(jié)合的不同實(shí)例，該淋洗步驟改進(jìn)包括與水溶液的接觸，該烹制步驟改進(jìn)包括使現(xiàn)有技術(shù)方法產(chǎn)生的最終丙烯酰胺含量降低。例如，將大于300ppb的最終丙烯酰胺含量降低到小于100ppb。盡管圖7a，7b和8包括加工生馬鈴薯切片的實(shí)施方案，在這些實(shí)施方案中使用的改進(jìn)的清洗方法還可應(yīng)用于其它類型的期望丙烯酰胺降低的食品原料中，例如甘薯，山藥和大蕉。類似的，在那些實(shí)施方案中使用的烹制改進(jìn)還可應(yīng)用于其它油炸食品中，例如油炸玉米粉圓餅，油炸大蕉，油炸甘薯，和油炸山藥。
圖7a表示所得到的薯片的丙烯酰胺含量，該薯片由包括接觸的改進(jìn)的淋洗步驟的若干不同的實(shí)施方案與改進(jìn)的烹制步驟的一個(gè)特定的實(shí)施方案結(jié)合制成。圖7a的改進(jìn)的烹制步驟包括，在第一加熱步驟中，在約178℃(353°F)溫度下局部油炸(“部分油炸”)薯片約一至三分鐘，然后在第二加熱步驟中，在約120℃(250°F)溫度下烘干馬鈴薯切片，直到含水量降低到約1.3％。部分油炸緊接烘干的優(yōu)點(diǎn)在于可避免最適合丙烯酰胺形成的低水分/高溫條件，并可生產(chǎn)與傳統(tǒng)油炸食品相似感觀的最終制品。然而，大規(guī)模烘干給制品帶來口干感覺，并可導(dǎo)致制品很難遮蔽而燒焦。
圖7a中圖表的垂直或y軸表示以ppb為單位的丙烯酰胺濃度，而水平軸或x軸標(biāo)記以表示改進(jìn)的清洗步驟的每個(gè)實(shí)施方案的參數(shù)，該清洗步驟包括將薯片與水溶液的接觸。每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)表示一對(duì)豎條左條表示在接觸和部分油炸后的丙烯酰胺濃度，而右條表示在烘干后的丙烯酰胺濃度。從左向右看，與圖3和4類似，圖7a的第一數(shù)據(jù)點(diǎn)71涉及基本樣品，它包括在環(huán)境溫度下經(jīng)過兩至三分鐘水清洗，然后將該樣品在大氣壓下油炸至重量百分比約1.3％的含水量。除了該樣品被油炸到約1.0％含水量之外，第二數(shù)據(jù)點(diǎn)72與第一數(shù)據(jù)點(diǎn)類似。注意到第一和第二樣品71和72分別產(chǎn)生約320ppb和630ppb的丙烯酰胺。第三數(shù)據(jù)點(diǎn)73包含同樣的兩至三分鐘的環(huán)境水清洗，但接著樣品被部分油炸到略大于3％的含水量，并烘干到約1.3％的含水量。左條和右條表示樣品以約65ppb的較低的丙烯酰胺濃度離開部分油炸步驟，然后在烘干步驟中獲得小于15ppb的丙烯酰胺濃度。第四數(shù)據(jù)點(diǎn)74涉及包含水的水溶液，在約60℃(140°F)溫度下，將它與薯片接觸五分鐘的接觸時(shí)間，隨后是改進(jìn)的烹制單元操作的部分油炸和烘干步驟。該五分鐘，60℃(140°F)的接觸與部分油炸和烘干步驟結(jié)合，導(dǎo)致小于40ppb的更低的最終丙烯酰胺濃度。
與氯化鈣溶液接觸的試樣75，76，77產(chǎn)生的丙烯酰胺含量均高于在約60℃(140°F)溫度下，試樣74與純水接觸達(dá)五分鐘而產(chǎn)生的丙烯酰胺含量。然而，所有這些試樣的最終丙烯酰胺含量仍低于80ppb，這顯著低于基本試樣中的320ppb。
最后的數(shù)據(jù)點(diǎn)78涉及與包括1％L-cysteine的水溶液接觸15分鐘。有趣的是，在圖7a所示的若干接觸方法中，該接觸方法產(chǎn)生最低的丙烯酰胺濃度。然而，該接觸方法還需要圖7a所示的不同方法中的最長(zhǎng)的接觸時(shí)間。盡管使用1％L-cysteine78作為用來接觸的水溶液導(dǎo)致在最終制品中的最低丙烯酰胺含量，必須考慮其它因素，例如這種長(zhǎng)的接觸時(shí)間對(duì)制品質(zhì)量的影響，以及增加接觸時(shí)間的費(fèi)用。
圖7b表示在具有較窄的丙烯酰胺濃度比例的圖表中，圖7a的最后六個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)73，74，75，76，77，78。
在圖8中，將圖7b中所示的結(jié)果歸一化，以表示如果試樣被油炸到重量百分比略大于3％的含水量，然后在約120℃(250°F)溫度下烘干至重量百分比約1.3％的標(biāo)準(zhǔn)化含水量時(shí)所期望的丙烯酰胺含量。丙烯酰胺含量以與圖4所述相同的方式歸一化。當(dāng)對(duì)比圖8所示的結(jié)果83，84，88與圖4所示的類似試驗(yàn)41，43，45的結(jié)果時(shí)，人們可以看到將烹制單元操作分成第一高溫加熱步驟和第二低溫加熱步驟會(huì)顯著降低丙烯酰胺含量。而圖4表示以傳統(tǒng)方式油炸到標(biāo)準(zhǔn)化的重量百分比1.32％的含水量會(huì)導(dǎo)致丙烯酰胺濃度范圍從略大于100ppb至大于400ppb。圖8表示部分油炸和烘干到相同的標(biāo)準(zhǔn)化的含水量會(huì)導(dǎo)致丙烯酰胺濃度顯著降至100ppb以下。當(dāng)對(duì)比圖4的54℃(130°F)/5分鐘接觸的數(shù)據(jù)點(diǎn)43與圖8的60℃(140°F)/5分鐘接觸的數(shù)據(jù)點(diǎn)84時(shí)，將包括接觸步驟的改進(jìn)的清洗單元操作與改進(jìn)的烹制單元操作結(jié)合的累積優(yōu)勢(shì)特別顯著。相對(duì)于圖4如上所述，將接觸時(shí)間從2-3分鐘增加到5分鐘和將接觸溫度從環(huán)境溫度增加到54℃(130°F)導(dǎo)致最終制品中丙烯酰胺濃度從約330ppb降至約230ppb。圖8的第二數(shù)據(jù)點(diǎn)84表示，當(dāng)類似的5分鐘、60℃(140°F)接觸步驟緊接著改進(jìn)的包括部分油炸和烘干的烹制單元操作時(shí)，最終丙烯酰胺含量進(jìn)一步降低到小于40ppb。
圖9表示在大于約120℃(250°F)的烘干溫度下產(chǎn)生的最終丙烯酰胺濃度的顯著增加。在圖9中，測(cè)試樣品被接觸，然后以與圖7b相同的方式部分油炸，但接著試樣在約176℃(350°F)而不是約120℃(250°F)烘干。然后，試樣的最終丙烯酰胺濃度歸一化，以表示當(dāng)達(dá)到重量百分比0.76％(這是最終含水量，該含水量如第一數(shù)據(jù)點(diǎn)所示在基本點(diǎn)/標(biāo)準(zhǔn)二至三分鐘水清洗條件下達(dá)到)時(shí)所期望的丙烯酰胺含量。對(duì)比圖7b的第二數(shù)據(jù)點(diǎn)74與圖9的第二數(shù)據(jù)點(diǎn)94，例如，增加烘干溫度從約120℃(250°F)到約176℃(350°F)，將增加丙烯酰胺濃度從略低于40ppb到接近270ppb。該烘干溫度類似的增加引起其它試樣的丙烯酰胺濃度從低于100ppb顯著的增加到500ppb以上。另一個(gè)試樣(未顯示)被清洗以去除表面淀粉，在約176℃(350°F)溫度下，部分油炸到重量百分比約3-5％之間的含水量之間，接著在約132℃(270°F)，在商業(yè)Wenger爐中干燥，達(dá)到重量百分比約1.3％的最終含水量，結(jié)果丙烯酰胺濃度約為270ppb。在圖9中顯示93，94，95，96，97，98的結(jié)果，以及在約132℃(270°F)試樣烘干的結(jié)果，因此當(dāng)含水量降至重量百分比接近3％時(shí)，說明保持制品烹制和/或干燥溫度低于或等于約120℃(250°F)時(shí)的優(yōu)點(diǎn)。該原理不僅適用生馬鈴薯片，而且適用其它生食品，例如山藥和大蕉，以及由馬鈴薯，玉米，大麥，小麥，黑麥，稻，燕麥，小米，和其它基于淀粉的谷類的合成制品。
圖10用表格顯示另一個(gè)實(shí)施方案的結(jié)果和操作條件，其中馬鈴薯切片被淋洗，部分油炸，以及烘干。對(duì)照樣品101以與圖7a所示的基本試樣71，72所描述的相似的方式加工。在約20-30秒的環(huán)境溫度下水清洗后，接著用稀釋(3-5％)的氯化鈉溶液與馬鈴薯切片接觸幾秒，將去皮的Hermes切片馬鈴薯的1.45毫米厚的馬鈴薯切片的對(duì)照樣品101，在具有初始溫度約179℃(354°F)的油內(nèi)部分油炸近三分鐘，使含水量達(dá)到重量百分比1.4％。對(duì)照樣品101具有640ppb的丙烯酰胺濃度，它類似于在圖7a中所示的第二基本試樣72中產(chǎn)生的630ppb丙烯酰胺濃度。試樣102類似清洗，并且與對(duì)比試樣101一樣接觸。利用大的商業(yè)油炸鍋，在具有約174℃(345°F)的初始溫度的油內(nèi)，將試樣102部分油炸約三分鐘，直到含水量的重量百分比減低到2.5％。接著，在約110℃(230°F)，將部分油炸過的試樣102利用爐最終烘干約6分鐘，直到含水量的重量百分比低于1.4％。以這種形式烹制產(chǎn)生的制品具有160pbb的降低丙烯酰胺濃度，該濃度約是對(duì)比試樣101的丙烯酰胺濃度的25％。
還有一套試驗(yàn)(未顯示)類似于在圖10中所顯示的那樣，馬鈴薯切片經(jīng)歷一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的淋洗過程，部分油炸到含水量的重量百分比約為3-5％，接著烘干達(dá)到含水量的重量百分比低于約2％。對(duì)比試樣被淋洗，并且在約179℃(354°F)油炸達(dá)到最終含水量的重量百分比約1.3％，產(chǎn)生丙烯酰胺濃度為380ppb。然而，在約179℃(354°F)將部分油炸試樣達(dá)到最終含水量的重量百分比約3％到5％之間，產(chǎn)生丙烯酰胺濃度接近64ppb。部分油炸制品在商業(yè)Wenger爐中在不同的溫度下烘干。表明在約115℃(240°F)溫度下，在Wenger爐中，干燥部分油炸過的切片，使之達(dá)到最終含水量的重量百分比約1.3％，產(chǎn)生丙烯酰胺濃度為125ppb。有趣的是，在約100℃(212°F)和大氣壓以下或略低于大氣壓(13.6到14.6標(biāo)準(zhǔn)壓力)下，甚至延長(zhǎng)時(shí)間段(甚至10-15分鐘)，干燥部分油炸過的切片，這不增加丙烯酰胺濃度。本實(shí)施方案證明，在約179℃(354°F)，馬鈴薯切片可部分油炸到3-5％之間的含水量，然后在約100℃(212°F)，在大氣下或略低于大氣壓力下烘干，這不會(huì)使丙烯酰胺含量增加超出在部分油炸操作中所形成的丙烯酰胺含量。為進(jìn)一步降低在烹好制品中形成的丙烯酰胺濃度，可以使重量百分比含水量高為10％的馬鈴薯切片從部分油炸步驟除去，但產(chǎn)品去除太快會(huì)影響產(chǎn)品的最終結(jié)構(gòu)。然而，應(yīng)注意的是，該方法不限于生馬鈴薯切片，而且應(yīng)用在其它油炸食品制品中，例如油炸玉米粉圓餅，油炸大蕉，油炸甜果，以及油炸山藥。部分油炸和在約100℃(212°F)的烘干的優(yōu)點(diǎn)是單獨(dú)的烹制單元操作可以改進(jìn)，以顯著使丙烯酰胺濃度從高于300ppb降到低于70ppb；標(biāo)準(zhǔn)的去皮，切片和清洗步驟無須改進(jìn)。
在包括部分油炸以及緊隨的烘干步驟的一組實(shí)施方案中，它也可能在真空下烘干，以便加速水分的離去。通過真空烘干，需要較少時(shí)間烘干制品以達(dá)到希望的最終含水量。盡管已顯示在或接近100℃(212°F)烘干，不會(huì)引起丙烯酰胺量的可測(cè)量的增加，但是在該溫度需要用相對(duì)長(zhǎng)時(shí)間的烘干烘干制品。這樣，真空烘干有助于降低制品干燥花費(fèi)的時(shí)間。它還有助于降低制品暴露在形成丙烯酰胺溫度的時(shí)間量，因此提高了所使用的烘干溫度。
盡管圖7a，7b，8，和10描述了將改進(jìn)的烹制單元操作的一個(gè)特殊實(shí)施方案與改進(jìn)的包括接觸步驟的淋洗單元操作的若干不同實(shí)施方案的結(jié)合的試驗(yàn)結(jié)果，然而其它實(shí)施方案和結(jié)合也是可能的。例如，顯示在圖中的各種不同接觸步驟可以代替地緊接不同的改進(jìn)的烹制單元操作?？蛇x擇的是，降低丙烯酰胺形成的改進(jìn)的方法可以簡(jiǎn)單利用改進(jìn)的烹制單元操作，而非改進(jìn)任何其它單元操作。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，改進(jìn)的烹制單元操作的兩個(gè)加熱步驟中的第二個(gè)包括真空最終油炸而非大氣壓下的油炸。通過真空下的最終油炸，從第一個(gè)加熱步驟顯現(xiàn)的部分油炸或烹制的產(chǎn)品可以繼續(xù)被油炸，但是是在不能形成明顯量的丙烯酰胺的低溫度下進(jìn)行。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，真空壓力應(yīng)使得油炸發(fā)生在約120℃(250°F)以下。該真空最終油炸也可以應(yīng)用于其它油炸食品，例如那些由馬鈴薯，玉米，大麥，小麥，稻，，燕麥，小米和其它基于淀粉的谷類的制品。
圖11用表格顯示若干改進(jìn)的烹制單元操作的若干實(shí)例的結(jié)果和操作條件，該烹制單元操作包括部分油炸和隨后的真空最終油炸。在對(duì)照110和試樣111，112，113，114中，Hermes不同的切片馬鈴薯被去皮，切成約1.35mm厚的薄片，并且接受標(biāo)準(zhǔn)20-30秒環(huán)境溫度水清洗。在清洗后，對(duì)照樣品110在約177℃(351°F)初始溫度的油內(nèi)并在大氣壓力下油炸約2.5分鐘，達(dá)到含水量的重量百分比為0.83％，形成370ppb丙烯酰胺濃度。在測(cè)試1-4中，所有試樣111，112，113，114在約177℃(351°F)溫度下在大氣壓下油炸，并且在120℃(248°F)以及100毫巴下真空最終油炸，但是每次部分油炸和真空最終油炸持續(xù)不同長(zhǎng)度的時(shí)間。在測(cè)試品111中，清洗后在測(cè)試的試樣中發(fā)現(xiàn)的丙烯酰胺濃度是220ppb，大氣壓下部分油炸約100秒，達(dá)到含水量的重量百分比是3％，并且真空最終油炸44秒，達(dá)到含水量的重量百分比是約0.7％。測(cè)試品2-4 112，113，114的結(jié)果顯示，當(dāng)部分油炸停止時(shí)，在最終制品中的丙烯酰胺含量顯著降低，并且在含水量的重量百分比減低到3％前，開始真空最終油炸。在測(cè)試品4 114中，通過部分油炸直到含水量的重量百分比為10％時(shí)，接著真空油炸使含水量的重量百分比約為1％，丙烯酰胺濃度僅為13ppb。從這些數(shù)據(jù)中可以看出，在它們低溫真空最終油炸之前，部分油炸切片有較高的含水量會(huì)顯著降低最終丙烯酰胺濃度。該方法也可以用在其它油炸食品如油炸玉米粉圓餅，油炸大蕉，油炸甜果，以及油炸山藥中用來降低最終丙烯酰胺的濃度。部分油炸后真空最終油炸至含水量的重量百分比約3％-10％的優(yōu)點(diǎn)是，烹制的最后階段可以在低溫下完成，而不影響制品結(jié)構(gòu)，并且它有效的降低了丙烯酰胺的形成，這可以省去包括將制品與水溶液接觸的改進(jìn)的淋洗步驟的需要。然而，真空最終油炸還允許烹制的最后階段的溫度在高于不在真空下油炸所使用的溫度下完成，同時(shí)仍然在最終制品中提供降低的丙烯酰胺的濃度。注意到真空最終油炸制品比對(duì)照樣品的顏色較淡，并且將烹制制品以較高的含水量從部分油炸操作向真空最終油炸單元轉(zhuǎn)移，這可以給予制品溫和的風(fēng)味。應(yīng)該注意到真空最終油炸設(shè)備的主要成本可能高于烘干設(shè)備。
類似的，真空部分油炸可以用在改進(jìn)的烹制單元操作的兩個(gè)加熱步驟中的第一個(gè)。作為一個(gè)實(shí)例，改進(jìn)的烹制單元操作的一個(gè)實(shí)施方案包括真空部分油炸至含水量的重量百分比接近但在閥值3-4％以上，接著在不超過約120℃(250°F)下烘干完成。通過真空下的部分油炸，制品可以在低溫下油炸，這樣產(chǎn)生少量丙烯酰胺。另外，在或低于約120℃(250°F)溫度下的烘干確保在烘干階段形成幾乎沒有丙烯酰胺形成。在兩個(gè)加熱步驟中的第一步驟中，利用真空部分油炸的優(yōu)點(diǎn)是，特別當(dāng)油炸是在約120℃(250°F)以下并且甚至在約140℃(284°F)以下以及在真空時(shí)，幾乎在第一階段沒有丙烯酰胺形成，然而部分油炸通常產(chǎn)生至少含一定量的丙烯酰胺的制品。但是，在第一加熱步驟的真空油炸可以制作不同最終特性的制品。
對(duì)于烘焙制品線，它包括合成快餐或制品例如谷類，餅干，薄脆餅干，硬脆餅干，和面包等，本發(fā)明的另一實(shí)施方案包括，具有較的高溫第一烘焙步驟和較低溫的第二烘焙步驟的改進(jìn)的烹制單元操作。在該實(shí)施方案的烹制單元操作中，制品在較高溫(約在120℃(250°F)以上)下首次烘焙，直到它的含水量重量百分比降至約4％到約10％。該制品接著在不超過約120℃(250°F)下爐烘干(最終干燥或烘焙)，直到達(dá)到希望的含水量，典型的應(yīng)該獲得含水量的重量百分比約1％到3％。例如，在較高溫第一加熱步驟中利用對(duì)流加熱爐，來使制品含水量降低至重量百分比約10％。爐可分成4個(gè)加熱區(qū)，其中第一區(qū)域溫度最高，并逐漸向其它三個(gè)區(qū)域溫度減少。在低溫第二加熱步驟利用下向通風(fēng)、單獨(dú)區(qū)域的對(duì)流加熱爐，可以完成烹制過程。不過其它類型的爐可以用于該實(shí)施方案的兩個(gè)加熱步驟。而且，該特殊實(shí)施方案的低溫第二加熱步驟，與包括部分油炸和隨后爐烘干的實(shí)施方案類似，在約100℃(212°F)和略低于大氣壓下進(jìn)行，以便在高溫第一加熱步驟后很少或沒有額外的丙烯酰胺形成。
在利用包括較高溫第一烘焙步驟和較低溫第二烘焙步驟的一個(gè)實(shí)施例的實(shí)施方案中，合成馬鈴薯切片在約120℃(250°F)以上首先烘焙，直到含水量的重量百分比降低至接近10％。接著，將該切片在約110℃(230°F)最終油炸約10分鐘，直到含水量的重量百分比降低至約1.7-2.2％。報(bào)告的最終丙烯酰胺濃度含量為100-200ppb。然而，當(dāng)若干部分烘焙的切片試樣在約120℃(250°F)最終油炸到含水量的重量百分比約為1.6％時(shí)，報(bào)告丙烯酰胺的含量在470-750ppb之間。另外，當(dāng)部分烘焙的切片試樣在約132℃(270°F)溫度下最終油炸到含水量的重量百分比為1.6-2.2％時(shí)，介于460-1900ppb之間的實(shí)質(zhì)較高的丙烯酰胺濃度被產(chǎn)生。這些結(jié)果進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)在烹制的最終階段期間使烹制制品的烹制或干燥溫度保持在等于或小于120℃(250°F)的重要性。該原則不但應(yīng)用在合成馬鈴薯切片，而且應(yīng)用到其它合成產(chǎn)品，該產(chǎn)品源自馬鈴薯，玉米，大麥，小麥，黑麥，稻，燕麥，小米和其它基于淀粉的谷類。該原則也應(yīng)用到烹制生食品，例如山藥或大蕉。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，不是將改進(jìn)的烹制單元操作分成高溫第一加熱步驟和低溫第二加熱步驟，代替的是改進(jìn)的烹制單元操作包括對(duì)于整個(gè)烹制方法的真空油炸。圖12用表格表示該實(shí)施方案的若干實(shí)例的結(jié)果和操作條件。在試驗(yàn)1-4 121，122，123，124中，將已被剝皮、切片、1.45mm厚的Hermes切片馬鈴薯的各對(duì)照組在環(huán)境溫度下用水淋洗約30秒，然后經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)連續(xù)油炸鍋加工。該油炸鍋入口油溫在約165至約180℃(329-356°F)的溫度范圍內(nèi)變化，對(duì)照樣品油炸約3-4分鐘，丙烯酰胺含量超過300ppb。相反，在從約100至約140℃(212-284°F)的溫度范圍和從約50至約100毫巴的壓力范圍內(nèi)，在低溫真空油炸約4至約10分鐘后，在試驗(yàn)5-7 125，126，127中的試樣均產(chǎn)生低于60ppb的丙烯酰胺濃度。如數(shù)據(jù)可見，在降低溫度下真空油炸會(huì)顯著降低形成的丙烯酰胺量。而且，當(dāng)在整個(gè)烹制加工過程中產(chǎn)品在約120℃(250°F)溫度以下真空油炸時(shí)，很少或不形成丙烯酰胺。例如，試驗(yàn)6和7 126，127表明在約120℃(250°F)溫度以下和在不大于100毫巴的壓力下，真空油炸所產(chǎn)生的丙烯酰胺含量實(shí)際上探測(cè)不到(小于5ppb)。在約120℃(250°F)溫度以下，油炸的優(yōu)點(diǎn)是很少或不形成丙烯酰胺。而高溫油炸導(dǎo)致至少部分丙烯酰胺形成。然而，當(dāng)采用真空油炸或真空最終油炸時(shí)，可使用大于約120℃(250°F)的溫度，并仍可獲得最終產(chǎn)品中丙烯酰胺濃度的降低。例如，在試驗(yàn)5 125中，在140℃(284°F)的溫度下真空油炸可產(chǎn)生具有約53ppb的丙烯酰胺含量的制品。鑒于該結(jié)果，在大于143℃(290°F)的溫度下，似乎真空最終油炸或單獨(dú)真空油炸可產(chǎn)生具有小于約100ppb的丙烯酰胺的制品。然而，應(yīng)記住，在整個(gè)烹制方法中，真空油炸可顯著地改變制品的結(jié)構(gòu)，外觀和味道。
對(duì)于烘焙產(chǎn)品線，它包括合成快餐，谷類和其它淀粉或上述基于面團(tuán)的制品，改進(jìn)的烹制單元操作可替代地包括用于整個(gè)烹制方法的低溫烘焙。低溫烘焙可在或低于約120℃(250°F)的溫度下實(shí)施，因此很少或沒有丙烯酰胺形成。然而，低溫烘焙可產(chǎn)生淺色的制品，而高溫烘焙可產(chǎn)生深色的制品。這樣，低溫烘焙的應(yīng)用部分取決于最終制品的期望的顏色特性。
本發(fā)明結(jié)合這里的教導(dǎo)并考慮到不同的單元操作的操控，以便在最終制品中獲得期望的丙烯酰胺含量，以及期望的最終制品特性。所用的該結(jié)合取決于初始產(chǎn)品和期望的最終制品，并由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在其教導(dǎo)下進(jìn)行調(diào)整。pH對(duì)丙烯酰胺形成的作用是可以考慮和結(jié)合這里給出的教導(dǎo)的另一個(gè)因素。
應(yīng)理解最終制品的特性的變化，例如顏色、味道和密度的改變可通過不同的方法調(diào)整。例如，薯片中的顏色特性可通過控制初始制品中的含糖量來進(jìn)行調(diào)節(jié)。一些香味特性可通過向最終產(chǎn)品添加不同的香味劑來改變。制品的物理構(gòu)造可通過例如添加疏松劑或不同的乳化劑來調(diào)節(jié)。
盡管通過參考一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了特別說明和描述，但本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員應(yīng)該理解也可以采用其它不同的方法來降低熱加工食品中丙烯酰胺，而并不背離本發(fā)明的精神和范圍。例如，盡管已經(jīng)參考馬鈴薯制品公開了其加工方法，該方法可用于加工由玉米，大麥，小麥，黑麥，稻，燕麥，小米，和其他基于淀粉的谷物制成的食品。除了薯片，本發(fā)明可用于制造玉米片和其它類型的快餐片，以及谷類食品，餅干、薄脆餅干、硬脆餅干，面包和面包卷以及粘滾上面包屑的炸肉。在每種這些食品中，本發(fā)明的用于操控一個(gè)或多個(gè)單元操作的方法可與其它措施結(jié)合，以降低丙烯酰胺，從而產(chǎn)生可接受的丙烯酰胺含量，且這不會(huì)負(fù)面影響單獨(dú)食品的味道，顏色，香味，或其它特性。
權(quán)利要求
1.一種降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，所述方法包括如下步驟a)提供在烹制前具有至少重量百分比為4％含水量的食品；b)烹制所述食品，形成具有丙烯酰胺濃度降低和含水量重量百分比小于3％的烹熟食品，其中所述烹制包括在低于約120℃的溫度下加熱，同時(shí)所述食品的含水量重量百分比低于約3％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步驟b)的烹制進(jìn)一步包括在高于約120℃的溫度下首先加熱，同時(shí)含水量的重量百分比至少約3％。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述的在高于約120℃的溫度下的加熱包括在環(huán)境壓力下的部分油炸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述部分油炸包括在若干階段的油炸，在該若干階段中，溫度從一個(gè)階段向隨后的階段逐步降低。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述在高于約120℃的溫度下的加熱包括真空部分油炸。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述的在高于約120℃的溫度下的加熱包括烘焙。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述的在高于約120℃的溫度下的加熱包括在環(huán)境壓力下部分油炸和用微波烹制。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述的在高于約120℃的溫度下的加熱包括烘焙和用微波烹制。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述的在低于約120℃的溫度下的加熱包括真空油炸。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述的在低于約120℃的溫度下的加熱包括烘干。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述的烘干在若干階段被執(zhí)行，每一階段以依次較低的溫度加熱。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步驟b)的烹制進(jìn)一步包括在低于約120℃的溫度下真空油炸。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步驟b)的烹制進(jìn)一步包括在低于約120℃溫度下烘焙。
14.如權(quán)利要求1所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，步驟a)進(jìn)一步包括使所述食品接觸水溶液。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述接觸在環(huán)境溫度下利用水進(jìn)行。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述接觸在高于環(huán)境溫度的溫度下利用水進(jìn)行。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述接觸利用氯化鈣水溶液進(jìn)行。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述接觸利用L-半胱氨酸水溶液進(jìn)行。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述接觸包括從所述食品中浸出至少一種丙烯酰胺前體。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括用浸提物從所述食品中浸出至少一種丙烯酰胺前體，其中所述浸提物缺乏被浸出的丙烯酰胺前體。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步驟b)的烹制進(jìn)一步包括在重量百分比約為1.4％的含水量情況下精加工所述食品。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步驟b)的烹制進(jìn)一步包括在重量百分比約為1.4％和1.6％之間的含水量情況下精加工所述食品。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步驟b)的烹制進(jìn)一步包括在重量百分比約為1.6％和1.8％之間的含水量情況下精加工所述食品。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步驟b)的烹制進(jìn)一步包括在重量百分比約為1.8％和2.0％之間的含水量情況下精加工所述食品。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述食品包括馬鈴薯制品。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述食品包括若干馬鈴薯切片。
27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述食品包括玉米制品。
28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述食品包括濕潤(rùn)粉糊面團(tuán)。
29.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法制作的熱加工食品。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的熱加工食品，其特征在于，所述熱加工食品包括基于馬鈴薯的制品。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的熱加工食品，其特征在于，所述熱加工食品包括馬鈴薯薯片。
32.根據(jù)權(quán)利要求29所述的熱加工食品，其特征在于，所述熱加工食品包括基于玉米的制品。
33.根據(jù)權(quán)利要求29所述的熱加工食品，其特征在于，所述熱加工食品包括玉米片。
34.一種降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，所述方法包括如下步驟a)提供在烹制前具有重量百分比至少4％的初始含水量的若干生馬鈴薯切片；b)在溫度高于約120℃的食用油中，部分油炸所述生馬鈴薯切片，直到所述生馬鈴薯切片具有重量百分比從約3％到約10％的部分油炸過的含水量范圍，因此，形成若干部分油炸過的馬鈴薯切片；以及c)在小于約120℃溫度下烹制所述部分油炸過馬鈴薯切片，直到所述部分油炸過的馬鈴薯切片具有重量百分比從約1％到約2％的最終含水量范圍，因此，形成具有丙烯酰胺濃度降低的若干薯片。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步驟c)進(jìn)一步包括在小于約115℃時(shí)烹制。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步驟c)進(jìn)一步包括在小于約110℃時(shí)烹制。
37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步驟c)進(jìn)一步包括在小于約104℃時(shí)烹制。
38.根據(jù)權(quán)利要求34所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步驟c)進(jìn)一步包括在小于約100℃時(shí)烹制。
39.根據(jù)權(quán)利要求34所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述降低的丙烯酰胺濃度小于200ppb。
40.根據(jù)權(quán)利要求34所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述降低的丙烯酰胺濃度小于130ppb。
41.根據(jù)權(quán)利要求34所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步驟b)的部分油炸包括在若干階段的油炸，在所述的若干階段中溫度從一個(gè)階段向隨后的階段降低。
42.根據(jù)權(quán)利要求34所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步驟c)的烹制在若干階段中實(shí)施，每一階段以依次較低的溫度加熱。
43.根據(jù)權(quán)利要求34所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步驟c)的烹制包括爐烘干。
44.根據(jù)權(quán)利要求34所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步驟c)的烹制包括真空油炸。
45.根據(jù)權(quán)利要求34所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步驟a)進(jìn)一步包括使所述生馬鈴薯切片接觸水溶液。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述接觸在環(huán)境溫度下利用水進(jìn)行。
47.根據(jù)權(quán)利要求45所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述接觸在高于環(huán)境溫度以上的溫度下利用水進(jìn)行。
48.根據(jù)權(quán)利要求45所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述接觸利用氯化鈣的水溶液進(jìn)行。
49.根據(jù)權(quán)利要求45所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述接觸利用L-半胱氨酸的水溶液進(jìn)行。
50.根據(jù)權(quán)利要求45所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述接觸包括從所述生馬鈴薯切片中浸出至少一種丙烯酰胺前體。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括用馬鈴薯浸提物從所述生馬鈴薯切片中浸出至少一種丙烯酰胺前體，其中所述馬鈴薯浸提物缺乏被浸出的丙烯酰胺前體。
52.根據(jù)權(quán)利要求34所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步驟c)的烹制進(jìn)一步包括在重量百分比約為1.4％的含水量情況下精加工所述薯片。
53.根據(jù)權(quán)利要求34所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步驟c)的烹制進(jìn)一步包括在重量百分比約為1.4％到1.6％之間的含水量情況下精加工所述薯片。
54.根據(jù)權(quán)利要求34所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步驟c)的烹制進(jìn)一步包括在重量百分比約為1.6％到1.8％之間的含水量情況下精加工所述薯片。
55.根據(jù)權(quán)利要求34所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步驟c)的烹制進(jìn)一步包括在量重量百分比約為1.8％到2.0％之間的含水量情況下精加工所述薯片。
56.一種根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法制作的熱加工食品。
57.一種降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，所述方法包括如下步驟a)提供在烹制前具有重量百分比至少4％的初始含水量的若干基于馬鈴薯的片；b)在溫度高于約120℃時(shí)烘焙所述基于馬鈴薯的片，直到所述基于馬鈴薯的片具有重量百分比從4％到10％范圍內(nèi)的中間含水量，因此，形成若干局部烘焙過的片；以及c)在小于約120℃溫度下烘干所述局部烘焙過的片，直到所述局部烘焙過的片具有重量百分比從約1％到約3％的最終含水量范圍，因此，形成具有減少的丙烯酰胺濃度的若干薯片。
58.根據(jù)權(quán)利要求57所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步驟c)進(jìn)一步包括在小于約115℃時(shí)烘干。
59.根據(jù)權(quán)利要求57所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步驟c)進(jìn)一步包括在小于約110℃時(shí)烘干。
60.根據(jù)權(quán)利要求57所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步驟c)進(jìn)一步包括在小于約104℃時(shí)烘干。
61.根據(jù)權(quán)利要求57所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步驟c)進(jìn)一步包括在小于約100℃時(shí)烘干。
62.根據(jù)權(quán)利要求57所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述降低的丙烯酰胺濃度小于200ppb。
63.根據(jù)權(quán)利要求57所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述降低的丙烯酰胺濃度小于130ppb。
64.根據(jù)權(quán)利要求57所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步驟c)的烘干在略微小于環(huán)境壓力下進(jìn)行。
65.根據(jù)權(quán)利要求57所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步驟c)的烘焙在若干階段實(shí)施，在所述的若干階段中溫度逐漸從一個(gè)階段向隨后的階段降低。
66.根據(jù)權(quán)利要求57所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步驟c)的烘焙在若干階段實(shí)施，每一階段以依次較低的溫度加熱。
67.根據(jù)權(quán)利要求57所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述若干基于馬鈴薯的片包括若干合成的基于馬鈴薯的制品。
68.根據(jù)權(quán)利要求57所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述若干基于馬鈴薯的片包括若干生馬鈴薯的片。
69.根據(jù)權(quán)利要求68所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步驟a)包括使所述若干生馬鈴薯的片接觸水溶液。
70.根據(jù)權(quán)利要求69所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述接觸在環(huán)境溫度下利用水進(jìn)行。
71.根據(jù)權(quán)利要求69所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述接觸在高于環(huán)境溫度的溫度下利用水進(jìn)行。
72.根據(jù)權(quán)利要求69所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述接觸利用氯化鈣水溶液進(jìn)行。
73.根據(jù)權(quán)利要求69所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述接觸利用L-半胱氨酸的水溶液進(jìn)行。
74.根據(jù)權(quán)利要求69所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述接觸包括從所述生馬鈴薯的片中浸出至少一種丙烯酰胺前體。
75.根據(jù)權(quán)利要求74所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括用馬鈴薯浸提物從所述生的馬鈴薯片中浸出至少一種丙烯酰胺前體，其中所述馬鈴薯浸提物缺乏被浸出的丙烯酰胺前體。
76.根據(jù)權(quán)利要求57所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步驟c)的烘干進(jìn)一步包括在重量百分比約為1.4％的含水量情況下精加工所述薯片。
77.根據(jù)權(quán)利要求57所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步驟c)的烘干進(jìn)一步包括在重量百分比約為1.4％和1.6％之間的含水量情況下精加工所述薯片。
78.根據(jù)權(quán)利要求57所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步驟c)的烘干進(jìn)一步包括在重量百分比約為1.6％和1.8％之間的含水量情況下精加工所述薯片。
79.根據(jù)權(quán)利要求57所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步驟c)的烘干進(jìn)一步包括在重量百分比約為1.8％和2.0％之間的含水量情況下精加工所述薯片。
80.一種根據(jù)權(quán)利要求57所述的方法制作的熱加工食品。
81.一種降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，所述方法包括如下步驟a)提供在烹制前具有重量百分比至少4％的初始含水量的若干基于馬鈴薯的片；b)在足夠低的壓力下真空油炸所述基于馬鈴薯的片，以便在溫度低于約120℃的食用油中油炸所述基于馬鈴薯的片，直到所述基于馬鈴薯的片具有重量百分比小于2％的最終含水量，因此，形成若干具有降低的丙烯酰胺濃度的烹制的薯片。
82.根據(jù)權(quán)利要求81所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步驟b)進(jìn)一步包括第一部分油炸步驟和第二最終油炸步驟，所述的第一部分油炸步驟包括部分油炸所述的基于馬鈴薯的片，和所述第二最終油炸步驟包括所述真空油炸。
83.根據(jù)權(quán)利要求82所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述部分油炸在若干階段實(shí)施，在所述的若干階段中溫度從一個(gè)階段向隨后的階段降低。
84.根據(jù)權(quán)利要求81所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述真空油炸在若干階段實(shí)施，每一階段以依次較低的溫度加熱。
85.根據(jù)權(quán)利要求81所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述若干基于馬鈴薯的片包括若干合成的基于馬鈴薯的制品。
86.根據(jù)權(quán)利要求81所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述若干基于馬鈴薯的片包括若干生馬鈴薯的片。
87.根據(jù)權(quán)利要求86所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述的步驟a)進(jìn)一步包括使所述生馬鈴薯的片與水溶液接觸。
88.根據(jù)權(quán)利要求87所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述接觸在環(huán)境溫度下利用水進(jìn)行。
89.根據(jù)權(quán)利要求87所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述接觸在大于環(huán)境溫度的溫度下利用水進(jìn)行。
90.根據(jù)權(quán)利要求87所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述接觸利用氯化鈣的水溶液進(jìn)行。
91.根據(jù)權(quán)利要求87所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述接觸利用L-半胱氨酸的水溶液進(jìn)行。
92.根據(jù)權(quán)利要求87所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述接觸包括從所述生馬鈴薯的片中浸出至少一種丙烯酰胺前體。
93.根據(jù)權(quán)利要求92所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括用馬鈴薯浸提物從所述生的馬鈴薯片中浸出至少一種丙烯酰胺前體，其中所述的馬鈴薯浸提物缺乏被浸出的丙烯酰胺前體。
94.根據(jù)權(quán)利要求81所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述降低的丙烯酰胺濃度小于200ppb。
95.根據(jù)權(quán)利要求81所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述降低的丙烯酰胺濃度小于100ppb。
96.根據(jù)權(quán)利要求81所述的降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述降低的丙烯酰胺濃度小于50ppb。
97.一種根據(jù)權(quán)利要求81所述的方法制作的熱加工食品。
98.一種降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，所述方法包括如下步驟a)提供在烹制前具有重量百分比至少4％的含水量的食品；b)真空油炸所述食品，以形成具有丙烯酰胺濃度降低和含水量重量百分比小于3％的烹熟食品，其中所述真空油炸是在低于約140℃的溫度下進(jìn)行，同時(shí)所述食品的含水量重量百分比低于約3％。
99.一種降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，所述方法包括如下步驟a)提供在烹制前具有重量百分比至少4％的初始含水量的若干生馬鈴薯切片；b)在溫度高于約120℃的食用油內(nèi)，部分油炸所述生馬鈴薯切片，直到所述生馬鈴薯切片具有重量百分比從約3％到約10％范圍內(nèi)的部分油炸含水量，因此，形成若干部分油炸馬鈴薯切片；以及c)在小于約140℃溫度下真空油炸所述部分油炸過的馬鈴薯切片，直到所述部分油炸過的馬鈴薯切片具有重量百分比從約1％到約2％的最終含水量范圍，因此，形成具有減少的丙烯酰胺濃度的若干薯片。
100.一種降低熱加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，所述方法包括如下步驟a)提供在烹制前具有重量百分比至少4％的初始含水量的若干基于馬鈴薯的片；b)在足夠低的壓力下真空油炸所述基于馬鈴薯的片，以便在溫度低于約140℃的食用油中油炸所述基于馬鈴薯的片，直到所述基于馬鈴薯的片具有重量百分比小于2％的最終含水量，因此，形成若干具有降低的丙烯酰胺濃度的烹制的薯片。
全文摘要
本發(fā)明公開一種降低熱加工食品中的丙烯酰胺量的方法和裝置。本發(fā)明能夠生產(chǎn)丙烯酰胺含量大大降低的食品。該方法依賴于操控在食品生產(chǎn)中所使用的各種單元操作，特別是淋洗和烹制單元操作。例如，淋洗單元操作可被改進(jìn)，以提供在時(shí)間和溫度增加時(shí)的接觸步驟，并且向用于接觸的水溶液中加入一些成分，如氯化鈣和L－半胱氨酸。烹制單元操作通過分成至少一個(gè)較高溫第一加熱步驟，和較低溫第二加熱步驟進(jìn)行改進(jìn)，從而避免最有利于丙烯酰胺形成的高溫/低含水量條件。
文檔編號(hào)A23L1/01GK1753622SQ200480004853
公開日2006年3月29日 申請(qǐng)日期2004年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月21日
發(fā)明者戴維得·勞倫斯·巴瑞, 考林·杰瑞·伯納姆, 普拉汶·邁根拉爾·地塞·地塞, 皮歐納圖·克瑞恩·約瑟夫, 亨瑞·金-航·梁, 喬治·瑞查德·馬松, 默漢·V.·N.·饒, 羅伯特·威廉姆·桑德斯 申請(qǐng)人:福瑞托-雷北美有限公司