在热加工食品中降低丙烯酰胺形成的方法技术

本发明专利技术公开一种降低热加工食品中的丙烯酰胺量的方法和装置。本发明专利技术能够生产丙烯酰胺含量大大降低的食品。该方法依赖于操控在食品生产中所使用的各种单元操作，特别是淋洗和烹制单元操作。例如，淋洗单元操作可被改进，以提供在时间和温度增加时的接触步骤，并且向用于接触的水溶液中加入一些成分，如氯化钙和Ｌ－半胱氨酸。烹制单元操作通过分成至少一个较高温第一加热步骤，和较低温第二加热步骤进行改进，从而避免最有利于丙烯酰胺形成的高温／低含水量条件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在热加工食品中降低丙烯酰胺形成的方法专利技术背景1.
本专利技术涉及一种在热加工食品中降低丙烯酰胺量的方法。本专利技术能够生产丙烯酰胺含量大大降低的食品。本方法依赖于改变各种单元操作的参数，以便操控在成品中发现的丙烯酰胺量，同时还保持产品质量。2.现有技术的描述化学物质丙烯酰胺已经以聚合物形式在工业应用中用于水处理、浓缩油回收、造纸、絮凝剂、增稠剂、矿石处理和免烫织物。丙烯酰胺沉淀为白色结晶固体，无气味，并且易溶于水(2155g/L，在30℃)。丙烯酰胺的的同义名词包括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。丙烯酰胺分子质量为71.08，熔点为84.5℃以及在25mmHg下的沸点为125℃。最近，在许多食品的检测中，丙烯酰胺单体呈阳性。特别是主要在加热或高温下加工的碳水化合物食品中已发现了丙烯酰胺。在丙烯酰胺的检测中呈阳性的食品的例子包括咖啡、谷类食品、曲奇、油炸薯片、饼干、油炸马铃薯条、面包和面包卷以及粘滚上面包屑的炸肉。与未加热和煮沸食品中未探测到的含量相比，通常在加热的蛋白质丰富的食品中发现较低含量的丙烯酰胺，而在碳水化合物丰富的食品中发现较高含量的丙烯酰胺。在各种相类的加工食品中发现的丙烯酰胺的报告含量包括：油炸薯片在330-2300(ug/kg)的范围，炸薯条在300-1100(ug/kg)的范围，玉米片在120-180(ug/kg)的范围，以及在各种早餐谷类食品中的含量范围从没有检测到直到1400(ug/kg)。目前确信丙烯酰胺是由氨基酸和还原糖形成的。例如，确信在游离的天门冬酰胺和游离的还原糖之间的反应能说明在油炸食品中发现的大量的丙烯酰胺，其中天门冬酰胺是在生蔬菜中发现的一种氨基酸。在生的马铃薯中发现的总的游离氨基酸中天冬酰胺占有约40％，在高蛋白黑麦中发现的总游离氨基酸天冬酰胺占有约18％，并且在小麦中发现的总游离氨基酸中天冬酰胺占有约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，但是尚未证实。例如，已有报道指出用谷氨酰胺，蛋氨酸，半胱氨酸以及天门冬氨酸作为前体进行试验可以形成丙烯酰胺。然而，由于在原料氨基酸中潜在的天冬酰胺杂质，这些发现很难证实。尽管-->如此，天门冬酰胺已经被确定为最可能形成丙烯酰胺的氨基酸前体。由于食品中的丙烯酰胺是最近发现的现象，所以其准确的形成机理还尚未确定。但是，现在确信最有可能形成丙烯酰胺的途径涉及美拉德(Maillard)反应。在食品加工中美拉德反应被公认为是食品化学中最重要的化学反应之一，并且影响食品的味道，颜色以及营养价值。美拉德反应需要热量，水分，还原糖和氨基酸。美拉德反应涉及具有许多中间体的一系列复杂的反应，但通常描述成包含三个步骤。美拉德反应的第一个步骤涉及游离氨基(来自游离的氨基酸和/或蛋白质)与还原糖(例如葡萄糖)的化合形成Amadori或Heyns的重排产物。第二个步骤包括经由不同可选择的途径使Amadori或Heyns重排产物降解，该途径包括脱氧邻酮醛糖(deoxyosones)，裂解，或斯特雷克(Streker)降解。包括脱水，消去，环化，裂解以及片断化的一系列复杂反应产生大量的香味中间体和香味化合物。美拉德反应的第三个步骤的特征是形成褐色含氮聚合物和共聚物。利用美拉德反应作为形成丙烯酰胺的最有可能的途径，图1描述了以天冬酰胺和葡萄糖为起始物形成丙烯酰胺的简化的可能途径。丙烯酰胺尚不能确定对人类是有害的，但它存在于食品中，特别是在食品中处于较高含量是人们所不希望的。如前提到的，在加热或热加工的食品中发现了较高浓度的丙烯酰胺。这种食品中丙烯酰胺的降低可以通过减少或消除形成丙烯酰胺的前体化合物，抑制食品加工期间丙烯酰胺的形成，并且一旦在食品中形成便分解或与丙烯酰胺单体反应，或者，在消费前由制品中去除丙烯酰胺来实现。可以理解，为实现以上任何可选择的方法对每一种食品都需要单独对待。例如，在烹制时在没有物理性的破坏给予食品独特风味的细胞结构的情况下，被切片和作为粘着的片烹制的食品不容易与各种添加剂混合。特殊食品的其它加工要求可能类似的可以使丙烯酰胺降低策略不相容或非常困难。举例说明，图2表示利用生马铃薯原料制造油炸薯片的公知的现有技术的方法。含有约80％或更多水的重量的生马铃薯首先在削皮步骤21中加工。在生马铃薯削皮后，马铃薯被传送到切片步骤22。在切片步骤22种，每个马铃薯切片的厚度取决于最终成品的期望的厚度。现有技术中的一个实例包括将马铃薯切成厚度约0.04至约0.08英寸的片。然后，将这些切片输送到淋洗步骤23，在该步骤中用水洗去每个切片上的表面淀粉。然后，将清洗过的马铃薯切片输送到烹制步骤24。该烹制步骤24典型的包括在例如约171℃至约182℃(340-360°F)的温度下，在连续的油炸锅内油炸切片约二至三分钟。-->烹制步骤通常将油炸片的含水量降至小于重量百分比的2％。例如，典型的油炸马铃薯片离开油炸锅具有约1-2％的重量百分比含水量。然后，烹制的油炸薯片输送到调味步骤25，在此步骤中在转鼓中施加调味品。最后，调味过的油炸片在包装步骤26内加工。该包装步骤26通常包含将调味过的油炸片送到一个或多个衡重器中，然后衡重器将薯片分成一个或多个垂直形式，填满，然后密封机以柔性包装方式包装。一旦包装好，制品进入销售并由消费者购买。在上述的多个薯片加工步骤中的微小调节可导致最终制品的特性的显著变化。例如，在淋洗步骤23中切片在水中滞留时间延长会导致将提供最终制品味道，颜色和结构的化合物切片中浸出。在烹制步骤24，滞留时间或加热温度的增加可导致油炸片内美拉德褐变程度的增加，以及较低的含水量。如果期望在油炸前将配料加入马铃薯切片内，它有必要设置这样的装置，该装置能，将附加的配料吸收进入切片的内部，而不会影响油炸片的细胞结构，或者不会从切片中浸出有利的化合物的装置。作为加热食品的另一个实例，该实例说明在最终制品中降低丙烯酰胺含量面临的独特挑战，快餐还可制成合成快餐。术语“合成快餐”意指利用非原始和不变的淀粉原材料作为起始配料而制成的快餐食品。例如，合成快餐包括利用脱水马铃薯作为原材料合成油炸薯片，以及利用湿润粉糊作为原材料合成玉米片。这里注意到脱水马铃薯产品可以是马铃薯粉，马铃薯薄片，马铃薯颗粒，或存在脱水马铃薯的任意其它形式。当任何这些术语用在本申请中时，可以理解可包括所有各种变化。再参见图2，合成油炸薯片不需要削皮步骤21，切片步骤22，或淋洗步骤23。取而代之，合成油炸薯片最初是脱水马铃薯制品，例如马铃薯薄片。脱水马铃薯制品与水和其它辅助配料混合，以形成面团。然后，该面团制成片状，并在烹制步骤处理之前切削。烹制步骤可包括油炸或烘焙。接着对油炸片进行调味和包装的步骤。马铃薯面团的混合通常使自身容易添加其它配料。相反，给生食品例如马铃薯切片添加这样的配料，需要发现一种机制，以便配料渗透到制品的细胞结构内。然而，在混合步骤中添加任何配料必须考虑到配料可以相反的影响面团的成片特性，以及最终油炸片的特性。需要开发一种或多种降低加热或热加工食品的最终制品中的丙烯酰胺含量的方法。理想的是，这种方法应该充分减少或消除最终制品中的丙烯酰胺，而不负面影响最终制品的质量和性能。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，所述方法包括如下步骤：ａ）提供在烹制前具有至少重量百分比为４％含水量的食品；ｂ）烹制所述食品，形成具有丙烯酰胺浓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约１ ２０℃的温度下加热，同时所述食品的含水量重量百分比低于约３％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-2-21 10/371,4481.一种降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，所述方法包括如下步骤：a)提供在烹制前具有至少重量百分比为4％含水量的食品；b)烹制所述食品，形成具有丙烯酰胺浓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约120℃的温度下加热，同时所述食品的含水量重量百分比低于约3％。2.根据权利要求1所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步骤b)的烹制进一步包括在高于约120℃的温度下首先加热，同时含水量的重量百分比至少约3％。3.根据权利要求2所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述的在高于约120℃的温度下的加热包括在环境压力下的部分油炸。4.根据权利要求3所述的降低热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阶段的油炸，在该若干阶段中，温度从一个阶段向随后的阶段逐步降低。5.根据权利要求2所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述在高于约120℃的温度下的加热包括真空部分油炸。6.根据权利要求2所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述的在高于约120℃的温度下的加热包括烘焙。7.根据权利要求2所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述的在高于约120℃的温度下的加热包括在环境压力下部分油炸和用微波烹制。8.根据权利要求2所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述的在高于约120℃的温度下的加热包括烘焙和用微波烹制。9.根据权利要求1所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述的在低于约120℃的温度下的加热包括真空油炸。10.根据权利要求1所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述的在低于约120℃的温度下的加热包括烘干。11.根据权利要求10所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述的烘干在若干阶段被执行，每一阶段以依次较低的温度加热。12.根据权利要求1所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步骤b)的烹制进一步包括在低于约120℃的温度下真空油炸。13.根据权利要求1所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步骤b)的烹制进一步包括在低于约120℃温度下烘焙。14.如权利要求1所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，步骤a)进一步包括使所述食品接触水溶液。15.根据权利要求14所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述接触在环境温度下利用水进行。16.根据权利要求14所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述接触在高于环境温度的温度下利用水进行。17.根据权利要求14所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述接触利用氯化钙水溶液进行。18.根据权利要求14所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述接触利用L-半胱氨酸水溶液进行。19.根据权利要求14所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述接触包括从所述食品中浸出至少一种丙烯酰胺前体。20.根据权利要求19所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述方法进一步包括用浸提物从所述食品中浸出至少一种丙烯酰胺前体，其中所述浸提物缺乏被浸出的丙烯酰胺前体。21.根据权利要求1所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步骤b)的烹制进一步包括在重量百分比约为1.4％的含水量情况下精加工所述食品。22.根据权利要求21所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步骤b)的烹制进一步包括在重量百分比约为1.4％和1.6％之间的含水量情况下精加工所述食品。23.根据权利要求21所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步骤b)的烹制进一步包括在重量百分比约为1.6％和1.8％之间的含水量情况下精加工所述食品。24.根据权利要求21所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步骤b)的烹制进一步包括在重量百分比约为1.8％和2.0％之间的含水量情况下精加工所述食品。25.根据权利要求1所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述食品包括马铃薯制品。26.根据权利要求1所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述食品包括若干马铃薯切片。27.根据权利要求1所述的降低热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.根据权利要求1所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述食品包括湿润粉糊面团。29.一种根据权利要求1所述的方法制作的热加工食品。30.根据权利要求29所述的热加工食品，其特征在于，所述热加工食品包括基于马铃薯的制品。31.根据权利要求29所述的热加工食品，其特征在于，所述热加工食品包括马铃薯薯片。32.根据权利要求29所述的热加工食品，其特征在于，所述热加工食品包括基于玉米的制品。33.根据权利要求29所述的热加工食品，其特征在于，所述热加工食品包括玉米片。34.一种降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，所述方法包括如下步骤：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马铃薯切片；b)在温度高于约120℃的食用油中，部分油炸所述生马铃薯切片，直到所述生马铃薯切片具有重量百分比从约3％到约10％的部分油炸过的含水量范围，因此，形成若干部分油炸过的马铃薯切片；以及c)在小于约120℃温度下烹制所述部分油炸过马铃薯切片，直到所述部分油炸过的马铃薯切片具有重量百分比从约1％到约2％的最终含水量范围，因此，形成具有丙烯酰胺浓度降低的若干薯片。35.根据权利要求34所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步骤c)进一步包括在小于约115℃时烹制。36.根据权利要求34所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步骤c)进一步包括在小于约110℃时烹制。37.根据权利要求34所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步骤c)进一步包括在小于约104℃时烹制。38.根据权利要求34所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步骤c)进一步包括在小于约100℃时烹制。39.根据权利要求34所述的降低热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浓度小于200ppb。40.根据权利要求34所述的降低热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浓度小于130ppb。41.根据权利要求34所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步骤b)的部分油炸包括在若干阶段的油炸，在所述的若干阶段中温度从一个阶段向随后的阶段降低。42.根据权利要求34所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步骤c)的烹制在若干阶段中实施，每一阶段以依次较低的温度加热。43.根据权利要求34所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步骤c)的烹制包括炉烘干。44.根据权利要求34所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步骤c)的烹制包括真空油炸。45.根据权利要求34所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步骤a)进一步包括使所述生马铃薯切片接触水溶液。46.根据权利要求45所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述接触在环境温度下利用水进行。47.根据权利要求45所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述接触在高于环境温度以上的温度下利用水进行。48.根据权利要求45所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述接触利用氯化钙的水溶液进行。49.根据权利要求45所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述接触利用L-半胱氨酸的水溶液进行。50.根据权利要求45所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述接触包括从所述生马铃薯切片中浸出至少一种丙烯酰胺前体。51.根据权利要求50所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述方法进一步包括用马铃薯浸提物从所述生马铃薯切片中浸出至少一种丙烯酰胺前体，其中所述马铃薯浸提物缺乏被浸出的丙烯酰胺前体。52.根据权利要求34所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步骤c)的烹制进一步包括在重量百分比约为1.4％的含水量情况下精加工所述薯片。53.根据权利要求34所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述步骤c)的烹制进一步包括在重量百分比约为1.4％到1.6％之间的含水量情况下精加工所述薯片。54.根据权利要求34所述的降低热加工食品中的丙烯酰胺形成的方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维得劳伦斯巴瑞，考林杰瑞伯纳姆，普拉汶迈根拉尔地塞地塞，皮欧纳图克瑞恩约瑟夫，亨瑞金航梁，乔治瑞查德马松，默汉VN饶，罗伯特威廉姆桑德斯，詹姆斯威廉斯塔尔德，迈克尔格瑞特托普，
申请(专利权)人：福瑞托雷北美有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]