專利名稱：降低熱加工食品中丙烯酰胺生成的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種降低熱加工食品中丙烯酰胺含量的方法。本發(fā)明使得生產(chǎn)的食品 具有明顯降低含量的丙烯酰胺。本方法改變多種單元操作的參數(shù)以控制終產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)的丙 烯酰胺的含量，同時還保持了產(chǎn)品質(zhì)量。相關(guān)技術(shù)的說明化學(xué)物質(zhì)丙烯酰胺以聚合物形式已長期在工業(yè)中應(yīng)用于水處理，提高原油采 收率，造紙，絮凝劑，增稠劑，礦石處理和免燙織物中。白色結(jié)晶固體的丙烯酰胺沉淀物 是無嗅的，并且極易溶于水(在30°C，2155g/L)。丙烯酰胺的同系物包括2-丙烯醛酰 胺(2-propenamide)，乙;I；希幾酷胺(ethylene carboxamide)，丙;I；希酸酷胺(acrylic acid amide)，乙烯基酰胺(vinyl amide)和丙烯酸酰胺(propenoic acid amide)。丙烯酰胺的 分子量為71. 08，熔點為84. 5°C以及在25mmHg下的沸點為125°C。最近，在許多不同食品中都檢測到丙烯酰胺單體的存在呈陽性。特別是發(fā)現(xiàn)丙烯 酰胺主要存在于經(jīng)加熱或高溫下加工的碳水化合物食品產(chǎn)品中。已經(jīng)檢測到的丙烯酰胺呈 陽性的食品的例子包括咖啡，谷類食品，餅干，馬鈴薯片，脆餅干，油炸馬鈴薯，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檢測到的含量相比，通常在加熱的 富含蛋白質(zhì)的食品中發(fā)現(xiàn)相對較低含量的丙烯酰胺，而在富含碳水化合物的食品中發(fā)現(xiàn)相 對較高含量的丙烯酰胺。在多種相似加工的食品中發(fā)現(xiàn)的丙烯酰胺的報道過的含量包括 在馬鈴薯片中是330-2，300( μ g/kg)的范圍，在炸薯條中是300-1100(yg/kg)的范圍，在 玉米片中是120-180 (μ g/kg)的范圍，以及在多種早餐谷類食品中的含量范圍從未檢測到 直到 1400 ( μ g/kg)。目前已證實丙烯酰胺由存在的氨基酸和還原糖生成。例如，已證實在油炸食品產(chǎn) 品中發(fā)現(xiàn)的大量丙烯酰胺是在游離天冬酰胺與游離還原糖之間發(fā)生的反應(yīng)，游離天冬酰胺 通常是存在于生蔬菜中的一種氨基酸。在生馬鈴薯中，天冬酰胺占總游離氨基酸的約40 %， 在高蛋白質(zhì)黑麥中占總游離氨基酸的約18%，在小麥中占總游離氨基酸的約14%。除了天冬酰胺外，丙烯酰胺也可能由其它氨基酸生成，但是其確信度尚未被證實。 例如，已經(jīng)報道用谷氨酰胺，蛋氨酸，半胱氨酸以及天冬氨酸作為前體進行試驗生成了一些 丙烯酰胺。然而，由于在成分氨基酸中潛在的含有天冬酰胺雜質(zhì)，因此這些發(fā)現(xiàn)很難被證 實。盡管如此，天冬酰胺已經(jīng)被確定為最有可能作為生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，所以其準確的生成機理還尚未確定。但是，現(xiàn)在已經(jīng)證實生成丙烯酰胺的最有可能的途徑涉及美拉德反應(yīng)。在食品化學(xué)中早已 公認美拉德反應(yīng)是食品加工中的最重要的化學(xué)反應(yīng)之一，并且可以影響食品的風(fēng)味，顏色 以及營養(yǎng)價值。美拉德反應(yīng)要求熱量，水分，還原糖和氨基酸。美拉德反應(yīng)是涉及具有許多中間體的一系列復(fù)雜的反應(yīng)，但通常被描述成包含三 個步驟。美拉德反應(yīng)的第一個步驟涉及游離氨基(來自游離氨基酸和/或蛋白質(zhì))與還原 糖(例如葡萄糖)的化合以生成阿馬杜里(Amadori)或海因氏(Heyns)的重排產(chǎn)物。第二 個步驟包括經(jīng)由不同可選擇的途徑使阿馬杜里或海因氏重排產(chǎn)物降解，該途徑包括生成脫 氧鄰?fù)┨?deoxyosones)，裂解或斯瑞克降解。一系列復(fù)雜反應(yīng)包括引起香味中間體和香 味化合物合成的脫水，消去，環(huán)化，裂解以及碎裂。美拉德反應(yīng)的第三個步驟的特征是生成 褐色含氮聚合物和共聚物。使用美拉德反應(yīng)作為生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起始生成丙烯酰胺的簡化的可能的途徑。尚不能確定丙烯酰胺對人類是否有害，但它存在于食品產(chǎn)品中，特別是在食品產(chǎn) 品中處于較高含量是人們所不希望的。如前所提到的，在經(jīng)加熱或熱加工的食品產(chǎn)品中發(fā) 現(xiàn)了相對較高濃度的丙烯酰胺。這種食品產(chǎn)品中的丙烯酰胺的降低可以通過降低或去除生 成丙烯酰胺的前體化合物來實現(xiàn)，從而在食品加工期間抑制丙烯酰胺的生成，并且一旦在 食品中生成丙烯酰胺單體便將其分解或與其反應(yīng)，或者，在消費前從產(chǎn)品中去除丙烯酰胺。 可以理解，為實現(xiàn)任何以上選項，每種食品產(chǎn)品都存在獨特挑戰(zhàn)。例如，在烹制時，在不物理 破壞給予食品產(chǎn)品獨特風(fēng)味的細胞結(jié)構(gòu)時，切片的和作為粘在一起的片烹制的食品可能不 容易與不同添加劑混合。特殊食品產(chǎn)品的其它加工要求相同可能與使降低丙烯酰胺方法不 相容或非常困難。舉例說明，圖2表示使用生馬鈴薯成分制作油炸馬鈴薯片的公知的現(xiàn)有技術(shù)的方 法。含有重量比約80%或更多的水的生馬鈴薯首先進行去皮步驟21。在生馬鈴薯去皮后， 將馬鈴薯傳送到切片步驟22。在切片步驟22中，每個馬鈴薯切片的厚度取決于終產(chǎn)品的希 望的厚度?，F(xiàn)有技術(shù)的一個例子包括將馬鈴薯切片成約0. 04至0. 08英寸的厚度。隨后，將 這些切片傳送到清洗步驟23，其中每個切片上的表面淀粉用水去除。隨后，將經(jīng)清洗的馬鈴 薯切片傳送到烹制步驟24。該烹制步驟對通常包括在例如171°C至182°C (340-360 T )的 溫度下，在連續(xù)油炸鍋中油炸切片約2至3分鐘。烹制步驟通常將馬鈴薯片的含水量降低至 重量比小于2%。例如，典型的油炸馬鈴薯片在離開油炸鍋時的含水量重量比約為1_2%。 隨后，將經(jīng)烹制的馬鈴薯片傳送到調(diào)味步驟25，在此，在轉(zhuǎn)鼓中添加調(diào)味品。最后，經(jīng)調(diào)味的 馬鈴薯片進行包裝步驟26。該包裝步驟沈通常包含將經(jīng)調(diào)味的馬鈴薯片喂入到一個或多 個稱重裝置，接著將馬鈴薯片導(dǎo)入一個或多個垂直成型，填充和密封機中，并以柔性包裝進 行包裝。一旦包裝好，產(chǎn)品進入分銷并由消費者購買。上述許多馬鈴薯片加工步驟的微小調(diào)整可導(dǎo)致終產(chǎn)品的特性的顯著變化。例如， 在清洗步驟23中，切片在水中停留時間的延長會導(dǎo)致為終產(chǎn)品提供馬鈴薯風(fēng)味，顏色和質(zhì) 地的化合物從切片中浸出。在烹制步驟M中，停留時間或加熱溫度的增加可導(dǎo)致馬鈴薯片 內(nèi)美拉德褐變程度的增加，以及較低的含水量。如果希望在油炸前將成分放入馬鈴薯切片 內(nèi)，就需要設(shè)置用于將添加的成分吸收到切片的內(nèi)部的裝置，同時不會破壞馬鈴薯片的細 胞結(jié)構(gòu)或者不會從切片中浸出有益的化合物。作為加熱食品產(chǎn)品的另一個例子，該例子說明在終產(chǎn)品中降低丙烯酰胺含量面臨獨特挑戰(zhàn)，零食還可被制成合成零食。術(shù)語“合成零食”意指使用除了原始不變的淀粉原材 料以外的其它物質(zhì)作為起始成分制成的零食食品。例如，合成零食包括使用脫水馬鈴薯產(chǎn) 品作為起始材料的合成馬鈴薯片，以及使用濕潤粉糊面粉作為起始材料的玉米片。這里注 意到脫水馬鈴薯產(chǎn)品可以是馬鈴薯面粉，馬鈴薯薄片，馬鈴薯顆?；蛞悦撍R鈴薯存在的 任何其它形式。當在本申請中使用任何這些術(shù)語時，可以理解可包括所有的這些變化。再參看圖2，合成馬鈴薯片不需要去皮步驟21，切片步驟22或清洗步驟23。取而 代之，合成馬鈴薯片以例如馬鈴薯薄片的脫水馬鈴薯產(chǎn)品起始。此脫水馬鈴薯產(chǎn)品與水和 其它微量成分混合以生成面團。隨后，將該面團進行壓片，并在烹制步驟處理前進行切片。 烹制步驟可包括油炸或烘焙。隨后該馬鈴薯片進行調(diào)味步驟和包裝步驟。馬鈴薯面團的混 合通常便于添加其它成分。相反，給例如馬鈴薯切片的生食品產(chǎn)品添加這樣的成分，就需要 找到一種使成分滲透到產(chǎn)品的細胞結(jié)構(gòu)的裝置。然而，在混合步驟中添加任何成分必須考 慮到此成分可能負面影響面團的成片特性以及最終馬鈴薯片的特性。需要研發(fā)一種或多種能降低加熱或熱加工食品的終產(chǎn)品中的丙烯酰胺含量的方 法。理想地，這種方法應(yīng)該充分降低或去除終產(chǎn)品中的丙烯酰胺，同時不負面影響終產(chǎn)品的 質(zhì)量和特性。另外，該方法應(yīng)該容易實現(xiàn)，特別是對整個加工產(chǎn)生很少或不產(chǎn)生成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種降低熱加工食品產(chǎn)品中丙烯酰胺含量的方法。根據(jù)一個實施例，本 發(fā)明包括提供連續(xù)喂入的去皮并切片的生馬鈴薯，其中連續(xù)喂入的生馬鈴薯切片具有至 少80%的去除的馬鈴薯果皮，并且在單個單元操作中將去皮的馬鈴薯切片油炸至重量比 1.4%至2%的含水量。隨后，對油炸的馬鈴薯切片進行分析，以查找與馬鈴薯缺陷一致的已 知特性，并在包裝前從食品產(chǎn)品流中去除具有這些特性的油炸的馬鈴薯切片。這些以及本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在下面的書面說明中變得更加明白。


作為本發(fā)明特征的新穎性特征描述在所附的權(quán)利要求中。但是，本發(fā)明本身以及 使用的優(yōu)選方式，其它的目的及其優(yōu)點將通過參考下述說明性實施例的詳細描述并結(jié)合附 圖得到更好的理解，其中圖1是丙烯酰胺生成的可能化學(xué)途徑的示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)的馬鈴薯片加工步驟的示意圖；圖3是表示在與根據(jù)χ-軸描述的多種方法接觸后進行油炸的馬鈴薯試驗樣品的 丙烯酰胺濃度的圖表，丙烯酰胺濃度在y-軸以10億分之幾(“ppb”)計，還表示了重量比 的最終含水量；圖4是將來自圖3的原始結(jié)果與圖3結(jié)果在歸一化至重量比1. 32%的含水量后對 照的圖表；圖5是表示丙烯酰胺濃度和最終油炸產(chǎn)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，以重量比為單位的含水量在χ軸上；圖6是表示丙烯酰胺濃度和最終烘焙產(chǎn)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，以重量比為單位的含水量在χ軸上；
圖7a是表示馬鈴薯試驗樣品中丙烯酰胺濃度的圖表，這些馬鈴薯試驗樣品在不 同方法的接觸后，在約120°C (250 T )的溫度下部分油炸并隨后烘干，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χ軸上表示；圖7b是以較窄的丙烯酰胺濃度比例表示的圖7a的最后六個數(shù)據(jù)點的圖表；圖8是在將部分油炸數(shù)據(jù)歸一化成重量比3. 13%的含水量并將烘干數(shù)據(jù)歸一化 成重量比1. 25%的含水量后，來自圖7a的數(shù)據(jù)的圖表；圖9是一個圖表，它以ppb為單位的在y軸上表示1)馬鈴薯試驗樣品與以χ軸所 示的不同方式接觸，隨后在約178°C (353 T )的溫度下部分油炸后的丙烯酰胺含量，和2) 在約176°C (350 T )的溫度下烘干并歸一化成重量比0. 76%的含水量后，那些相同的馬鈴 薯試驗樣品的丙烯酰胺含量；圖10是表示一個試驗的操作條件和結(jié)果的表格，在所述的試驗中，馬鈴薯切片的 一個對照樣品在大氣壓下被油炸到重量比1.4%的含水量，并且一個試驗樣品在大氣壓下 被油炸到重量比2. 5%的含水量，隨后被烘干到重量比1. 4%的含水量；圖11是表示若干試驗的操作條件和結(jié)果的表格，在這些試驗中，馬鈴薯切片的一 個對照樣品在大氣壓下被油炸到重量比0.8%的含水量，并且四個試驗樣品在大氣壓下被 部分油炸到重量比3至10%的含水量，隨后低溫真空油炸到低于重量比的含水量；圖12是表示七個試驗的操作條件和結(jié)果的表格，在這些試驗中，在具有初始溫度 范圍為約165°C至約180°C (329 356 0F )的油溫下，四個試驗樣品在大氣壓下被油炸 約3至4分鐘，并且在從約100°C至約140°C (212 °卩至284 0F )的溫度范圍和50至100毫 巴的壓力范圍下，三個試驗樣品在低溫真空下被油炸約4至10分鐘；圖13a是表示對于具有三種不同的果皮去除程度并在環(huán)境壓力油炸的馬鈴薯制 作的馬鈴薯片的丙烯酰胺含量與含水量的圖表；和圖1 是圖13a中表示的數(shù)據(jù)的圖表表示和趨勢線。詳細描述在熱加工食品中丙烯酰胺的生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成分，例如大米，小麥，玉米，大麥， 大豆，馬鈴薯和燕麥都含有天冬酰胺，而且主要是含有較少氨基酸成分的碳水化合物。一般 來講，這樣的食品成分具有小的氨基酸庫，而氨基酸庫除了天冬酰胺以外還含有其它的氨基酸。食品或食品成分經(jīng)“熱加工”的意思是指其中的食品成分(例如食品成分的混合 物)在至少80°C的溫度下加熱。優(yōu)選食品或食品成分的熱加工在約100°C到205°C之間的 溫度下進行。在制成最終食品產(chǎn)品前，可對食品成分在升溫下進行單獨的加工。熱加工食 品成分的一個例子是馬鈴薯薄片，這種馬鈴薯薄片由生馬鈴薯暴露在高達170°C的溫度下 的方法制成。其它熱加工食品成分的例子包括經(jīng)加工的燕麥，煮成半熟并干燥的大米，熟大 豆產(chǎn)品，玉米濕潤粉糊，炒咖啡豆和炒可可豆。作為選擇，生食品成分可用在最終食品產(chǎn)品 的制備中，其中該最終食品產(chǎn)品的生產(chǎn)包括加熱步驟。其中最終食品產(chǎn)品通過加熱步驟產(chǎn) 生的生成分加工的一個例子是，用生馬鈴薯切片制作馬鈴薯片，這種加工通過以約100°C到 約205°C的溫度的油炸步驟或以相似的溫度生產(chǎn)油炸馬鈴薯條來進行。不過，根據(jù)本發(fā)明，當在有還原糖的存在下將氨基酸天冬酰胺加熱時，已發(fā)現(xiàn)生成了大量的丙烯酰胺。在例如葡萄糖的還原糖存在的情況下，加熱例如賴氨酸和丙胺酸的其 它氨基酸時，不會導(dǎo)致丙烯酰胺的生成。但令人意外的是，給天冬酰胺-糖混合物中添加其 它氨基酸時可以增加或降低丙烯酰胺生成的含量。當有還原糖存在的情況下加熱天冬酰胺時，已確定丙烯酰胺快速生成，因此通過 使天冬酰胺失活就能實現(xiàn)降低熱加工食品中的丙烯酰胺。“失活”是指通過轉(zhuǎn)化或與能阻止 天冬酰胺生成丙烯酰胺的另一種化學(xué)物質(zhì)結(jié)合的方式使天冬酰胺從食品中去除或使天冬 酰胺在丙烯酰胺生成途徑中處于不起反應(yīng)的狀態(tài)。對在最終食品產(chǎn)品中的丙烯酰胺的生成的多種單元操作或加工步驟的影響的研 究還發(fā)現(xiàn)了有趣的結(jié)果。這些結(jié)果證實在任何給定的現(xiàn)有的制作食品產(chǎn)品的方法中改進一 個或多個單元操作使得最終烹制的食品產(chǎn)品具有降低濃度的丙烯酰胺?！敖档蜐舛鹊谋?酰胺”意思是丙烯酰胺的濃度低于未改進的正被討論的特定食品產(chǎn)品的烹制方法的現(xiàn)有技 術(shù)生成的濃度。在此使用的術(shù)語“降低濃度的丙烯酰胺”，“降低丙烯酰胺濃度”和“降低丙 烯酰胺含量”在本申請中都可以交替地使用。對于本申請，“單元操作”意思是生產(chǎn)食品產(chǎn)品 的整個方法中的可定義的部分。例如，參看圖2，每個馬鈴薯片的加工步驟(去皮步驟21， 切片步驟22，清洗步驟23，烹制步驟M，調(diào)味步驟25和包裝步驟26)被認為是生產(chǎn)馬鈴薯 片的食品產(chǎn)品的整個過程中的單獨的單元操作?？刂茊卧僮鞯牡谝粋€例子涉及由切片的生馬鈴薯成分產(chǎn)生的馬鈴薯片的清洗 步驟23 (如圖2所示)。清洗切片的現(xiàn)有技術(shù)的方法涉及在室溫下使用水清洗所述的片。 在現(xiàn)有技術(shù)中，根據(jù)使用的設(shè)備，每個片在水中的平均停留時間通常少于約60秒。圖3表示如何操作馬鈴薯片的清洗單元操作，使得最終片產(chǎn)品中的丙烯酰胺含量 可以被調(diào)整。根據(jù)本發(fā)明，可以操作清洗步驟23以包括接觸步驟，在此連續(xù)喂入的馬鈴薯 切片與水溶液接觸一段與那些用于現(xiàn)有技術(shù)的清洗步驟所不同的停留時間和溫度。圖3是 一個圖表，其左垂直軸(從觀察者的角度)或y軸表示最終馬鈴薯片產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)的以每十 億分之幾(“ppb”)表示的丙烯酰胺含量(“AA”)。圖3中的圖表的右垂直軸或y軸表示 最終片產(chǎn)品中的重量比含水量。丙烯酰胺含量通過垂直條在圖表中被繪制，其百分比含水 量通過線點被繪制。圖3中表示的水平軸或χ軸的圖表列出了馬鈴薯片制作過程中的清洗 單元操作的不同的加工參數(shù)的變化。對于圖3中反應(yīng)的所有產(chǎn)品，烹制時間和溫度是相同 的。具體地，每個樣品在約178°C (353 0F )下被油炸約120-140秒。因此，終產(chǎn)品的含水量 趨向變化。通過上面描述的現(xiàn)有技術(shù)的清洗步驟，對照圖3中表示的結(jié)果，使用切片成0. 05 英寸厚度并在178°C (353 T )下被油炸約120-140秒的馬鈴薯片原料使得終產(chǎn)品具有約 300-500ppb (根據(jù)葡萄糖含量和其它馬鈴薯原料變化可能會更高)的丙烯酰胺含量和約重 量比1.4%的最終含水量。這個現(xiàn)有技術(shù)結(jié)果與圖3中表示的圖表中發(fā)現(xiàn)的第一數(shù)據(jù)點 31十分相似，這表示了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)點并包括對馬鈴薯切片2-3分鐘的停留時間的用水清洗步 驟。在馬鈴薯片的所有加工中保持所有其它的參數(shù)，在清洗單元操作中的微小變化使得丙 烯酰胺含量(約330ppb)或終產(chǎn)品的含水量(約1. 35% )與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的清洗步驟的終 產(chǎn)品相比沒有明顯的變化。在圖3中的圖表中表示的下一個數(shù)據(jù)點32反應(yīng)了清洗步驟的變化，其包括將馬鈴 薯切片與作為水溶液的水接觸，將水溶液和馬鈴薯切片的接觸時間增加到10分鐘并將水溶液的溫度從環(huán)境或室溫增加到約38°C (100 T ) 0這一調(diào)整使得終產(chǎn)品中的丙烯酰胺降 低到約210ppb并且終產(chǎn)品的含水量降低到低于重量比1%。有趣地，第三數(shù)據(jù)點33反應(yīng)了 將水溶液(還是水)的溫度增加到約(130下)，平均5分鐘的接觸時間不會引起終產(chǎn) 品中的丙烯酰胺含量的可看到的降低。通過對照，第四數(shù)據(jù)點34證實了當清洗單元操作包 括提供1分鐘的接觸時間與約82°C (180 T )的溫度的包括水的水溶液的接觸步驟，終產(chǎn) 品的丙烯酰胺含量表示出可看到的降低(低于lOOppb)。然而，終產(chǎn)品片的含水量幾乎是 1. 8%。第五數(shù)據(jù)點35反應(yīng)了使用的L-半胱氨酸溶液作為水溶液在室溫下接觸15分 鐘，將終產(chǎn)品中的丙烯酰胺含量降低到低于250ppb。在圖4表示的圖表中，表示在圖3中的試驗結(jié)果(每對垂直條的第一個)被歸一 化來描述如果試驗樣品被油炸到相同的標準含水量(每對垂直條的第二個)被預(yù)期的丙烯 酰胺含量。通過假定當含水量很低時，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，圖3中表示的試驗數(shù)據(jù)的結(jié)果可以通過實際的丙烯酰胺含量乘以需要達到的基 準/標準樣品的最終含水量的百分比變化被歸一化。對相同含水量進行歸一化的試驗數(shù)據(jù) 使得任何人可以更加準確地對照每種接觸方法在降低丙烯酰胺生成中的相對效率。參看圖4，垂直軸或y軸再次以終產(chǎn)品中所發(fā)現(xiàn)的丙烯酰胺的ppb為單位進行標 記。水平軸或X軸被標記以表示每個數(shù)據(jù)點的參數(shù)。在圖4中，每個數(shù)據(jù)點表示了一對垂 直條，一對垂直條的左邊的條由圖3引入，而一對垂直條的右邊的條反應(yīng)了如果終產(chǎn)品被 油炸到一致或標準的1. 32%的含水量時期待的相同接觸操作參數(shù)的結(jié)果。再次，第一數(shù)據(jù)點41是包括兩至三分鐘常溫水清洗的基準樣品。第二數(shù)據(jù)點42包 括根據(jù)本發(fā)明的接觸步驟，在此馬鈴薯切片與包括約38°C (100 T )的水的水溶液接觸10 分鐘的接觸時間。左側(cè)的條再次反應(yīng)了這一接觸，隨后通過178°C (353 °F )油炸約120-130 秒將使得終產(chǎn)品中的丙烯酰胺稍高于200ppb并且終產(chǎn)品具有低于的含水量。然而，右 側(cè)的條表示了如果被接觸的片被油炸到1. 32%的標準含水量，產(chǎn)生的丙烯酰胺含量將降低 到約 150ppb。相似的結(jié)果在第三數(shù)據(jù)點43發(fā)生，而第四數(shù)據(jù)點44反應(yīng)了終產(chǎn)品的含水量的降 低，發(fā)現(xiàn)丙烯酰胺含量稍微升高。有趣地，最后數(shù)據(jù)點45反應(yīng)了當水溶液包括的L-半 胱氨酸并使用15分鐘的接觸時間時丙烯酰胺的明顯降低。另外，對于重量比1. 32%的最終 片的含水量反應(yīng)了特別低的丙烯酰胺含量。還有趣地注意到了，對于馬鈴薯切片與的 L-半胱酰胺接觸15分鐘的接觸時間所反應(yīng)出的丙烯酰胺含量與和包括約38°C (100 T ) 的水的水溶液接觸10分鐘的切片所反應(yīng)出的丙烯酰胺含量幾乎相同。根據(jù)其它實施例，馬鈴薯切片與水溶液的接觸還包括從生馬鈴薯切片中去除一種 或多種丙烯酰胺前體，例如天冬酰胺或還原糖，這通過用馬鈴薯浸提液或浸提流從生馬鈴 薯切片中浸提出這種丙烯酰胺前體實現(xiàn)。通過馬鈴薯浸提液或浸提流在馬鈴薯切片中浸提 的成分發(fā)生于馬鈴薯切片和馬鈴薯浸提液或浸提流之間存在濃度梯度的那些成分中。浸提 可以由馬鈴薯浸提液溶液選擇地實現(xiàn)，浸提液溶液是丙烯酰胺前體被去除的缺少丙烯酰胺 前體的浸提液溶液，但是它具有與馬鈴薯切片中的相應(yīng)濃度含量平衡或接近平衡的其它可 溶物質(zhì)的濃度含量。浸提還可以通過例如純水的浸提流非選擇地實現(xiàn)。選擇浸提的例子包 括制備缺少天冬酰胺的馬鈴薯浸提液，并隨后將生馬鈴薯切片與缺少天冬酰胺的馬鈴薯浸 提液接觸以從生馬鈴薯切片中浸提出天冬酰胺。根據(jù)一個實施例，缺少一種或多種丙烯酰胺前體的馬鈴薯浸提液與生馬鈴薯切片以逆流方式接觸，與順流對照，這可以更有效的浸 提。在另一個實施例中，當馬鈴薯浸提液與馬鈴薯切片接觸時，浸提通過超聲振蕩馬鈴薯浸 提液被進一步地提高。如果需要，馬鈴薯浸提液或浸提流可以被處理以去除浸提出的丙烯 酰胺前體，使得所述的馬鈴薯浸提液或浸提流可以被再次循環(huán)用于更多馬鈴薯切片的浸提 的連續(xù)使用。必須要緊記的一點是，當評論例如圖3和4中表示的那些單元操作的多種參數(shù)的 效果時，所有的這些調(diào)整將對終產(chǎn)品的質(zhì)量和特性有一些間接影響。因此，在任何單元操作 中的任何調(diào)整必須被小心地選擇，以獲得表示了所需要的最終特性的產(chǎn)品。這些特性包括 終產(chǎn)品的顏色，風(fēng)味，口感，密度，氣味和保質(zhì)期方面。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馬鈴薯片中含水量的 效果?；氐綀D2，烹制步驟對是一個通常包括在高溫下，在連續(xù)油炸鍋中烹制切片的馬鈴 薯片的單元操作?；氐綀D5，所述的圖在水平軸或χ軸上反應(yīng)最終馬鈴薯片產(chǎn)品的含水量。 垂直軸或y軸上也以PPb為單位標記出終產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)的丙烯酰胺(“AA”)。隨后繪制許多 數(shù)據(jù)點，以表示含水量百分比與最終馬鈴薯片中丙烯酰胺含量的關(guān)系曲線?？墒褂脙煞N不 同的油炸溫度，其中菱形標記表示在約178°C (353下)的溫度下油炸的馬鈴薯片，而方形標 記用來表示在約149°C (300 T )的溫度下油炸的馬鈴薯片的數(shù)據(jù)點。曲線51，52對數(shù)據(jù)點 進行了曲線擬合，以便構(gòu)成一種趨勢線。所述的曲線擬合的曲線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)，“χ”是含水量，并且“b”是“χ”的指數(shù)。第一 曲線51涉及149°C (300 T )的油炸溫度的數(shù)據(jù)點。第二曲線52涉及178°C (353 T )的 油炸溫度下繪制的數(shù)據(jù)點。如圖5所示，不考慮油炸溫度的情況下，重量比大于約3%的含 水量的馬鈴薯片，丙烯酰胺含量保持很低。圖5表示在經(jīng)油炸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 示在由干燥混合物制成的經(jīng)烘焙的馬鈴薯片產(chǎn)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，而水平軸表示重量比含水量。盡管在經(jīng)烘焙的馬鈴薯片產(chǎn)品中的丙烯酰 胺濃度傾向于高于經(jīng)油炸的馬鈴薯切片中的濃度，圖5和6均表示在烹制馬鈴薯產(chǎn)品中的 丙烯酰胺濃度保持相當?shù)停钡胶柯涞郊s3 %以下。從圖5和6中明顯看出，一旦含水量降低至重量比3%以下，在所述的點似乎沒有 足夠的水分保留以將產(chǎn)品溫度保持在丙烯酰胺生成溫度之下，那么在典型的油炸鍋中烹制 的馬鈴薯片中的丙烯酰胺含量將顯著增加。例如，圖5表示不管是否暴露在高溫烹制環(huán)境 中，當烹制單元操作期間的馬鈴薯片的含水量為重量比3%或更大時，在終產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)的丙 烯酰胺含量相對較低。圖5和6證實在單元操作中的含水量是有用的附加參數(shù)，它可被調(diào) 整以降低終產(chǎn)品中丙烯酰胺的生成。遺憾的是，在最終馬鈴薯片中的含水量理想地應(yīng)在約2%以下，最好在約1. 3%至 1.4%之間。任何大于2%，甚至大于1.4%的含水量將導(dǎo)致包裝產(chǎn)品中老化和細菌引起的 腐敗問題，以及影響例如風(fēng)味，質(zhì)地等的感官結(jié)果。然而，通過不同的方式可調(diào)整終產(chǎn)品的 顏色，風(fēng)味，和密度變化。另外，通過調(diào)整預(yù)包裝步驟中的不同因素，例如使油炸鍋蓋擴展， 覆蓋包裝機的傳送帶，對工廠環(huán)境除濕和包裝中的不同因素，例如包裝材料，薄膜，袋和封 條，有可能抗衡具有較高含水量的食品產(chǎn)品的結(jié)果。這樣，根據(jù)公開的用于降低熱加工食品 中丙烯酰胺的生成的方法的另一個實施例，另一個單元操作包括精加工食品產(chǎn)品，在含水量為例如重量比約1.4%，約1.6%，約1.8%和約2%，或在1.4%至2%之間的任何含水 量，所述的精加工食品產(chǎn)品從最終烹制步驟產(chǎn)生。然而，重要的是應(yīng)注意即使在相對較高含水量下，其它馬鈴薯產(chǎn)品已知可生成顯 著含量的丙烯酰胺。例如，離開油炸鍋通常具有高于重量比15%含水量的油炸馬鈴薯條已 表明在烹制過程中產(chǎn)生顯著含量的丙烯酰胺。這說明丙烯酰胺的生成取決于烹制產(chǎn)品的 溫度(特別是表面溫度)而不是總含水量。事實上，研究表明直到必要的反應(yīng)物暴露在約 250 T /120°C的溫度下，才會大量生成丙烯酰胺。這樣看來，直到烹制時，與烹制介質(zhì)溫度 明顯不同的產(chǎn)品溫度上升到約120°C (250 T )之上，含有丙烯酰胺前體化合物的馬鈴薯產(chǎn) 品才會生成大量丙烯酰胺。盡管如此，所述的產(chǎn)品的含水量是產(chǎn)品溫度是否上升到丙烯酰 胺生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，產(chǎn)品內(nèi)的水分有助于使產(chǎn)品內(nèi)部溫度保持 在丙烯酰胺生成溫度之下，即使在相對較高溫度環(huán)境下也如此。然而，當大部分水分被去除 時，高溫環(huán)境導(dǎo)致產(chǎn)品溫度上升到丙烯酰胺生成溫度之上。盡管如此，重要的是須牢記并非 烹制產(chǎn)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，油炸馬鈴薯條可能相 當厚，從而傾向于在產(chǎn)品的內(nèi)部和外部之間具有較大的水分梯度。因此，即使內(nèi)部含水量 高，油炸馬鈴薯條有可能烹制為具有相當高的表面溫度。相反，馬鈴薯切片較薄，并傾向于 在烹制期間在整個切片上具有更一致的含水量。這樣，至少對于薄產(chǎn)品，例如馬鈴薯切片或 合成馬鈴薯片，含水量仍是其內(nèi)部溫度的良好的量度。對于由玉米，大麥，小麥，黑麥，大米， 燕麥，小米和其它基于淀粉的谷物制成的非馬鈴薯產(chǎn)品來說，這也是真的。而且，連續(xù)烹制 設(shè)備可設(shè)計成具有不同的溫度級，當烹制產(chǎn)品的含水量降低時，所述的溫度級從較高溫度 向較低溫度逐漸降低。這使得水分能夠迅速去除，同時產(chǎn)品溫度沒有上升到丙烯酰胺生成 的溫度之上。因此，本發(fā)明的一個組成包括將烹制單元操作(圖2中所示的第四單元操作24) 分成至少兩個獨立的加熱步驟。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 重量比3%以上的某點。隨后，將所述的產(chǎn)品精加工至重量比約為1_2%，但優(yōu)選約1.4%的 希望的含水量，同時較低溫度的烹制步驟具有低于約120°C (250 T )的溫度。然而，這里描 述的工藝變化不限于例如圖2所公開的現(xiàn)有技術(shù)的用于烹制馬鈴薯切片的工藝。這些改進 還可應(yīng)用于生產(chǎn)合成產(chǎn)品的方法中，所述的合成產(chǎn)品源于馬鈴薯，玉米，小麥，黑麥，大米， 燕麥，小米和其它基于淀粉的谷物。例如，這些方法的改進可用于降低少數(shù)有名字的合成馬 鈴薯和玉米產(chǎn)品，谷物，餅干，脆餅干，硬脆餅干和面包中生成的丙烯酰胺。注意術(shù)語“改進 的烹制步驟”和“改進的烹制單元操作”意指包括不僅圖2的現(xiàn)有技術(shù)的烹制馬鈴薯切片的 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生成的食品產(chǎn)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獲得的合成的馬鈴薯片。每個加熱步驟可使用不同的加熱方法實現(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)效率例如停留時間，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的包括任何其它的可烹制產(chǎn) 品并降低其含水量的方法。當?shù)谝患訜岵襟E包括油炸產(chǎn)品時，第一加熱步驟常被稱為“部分 油炸”，因為這種油炸僅部分烹制產(chǎn)品，直到其含水量降低到接近但大于重量比為3%的某 點。第二加熱步驟包括真空油炸，低溫烘干，真空烘干或任何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，同時避免最適合丙烯酰胺生成 的低水分/高溫條件，只要產(chǎn)品溫度保持在低于約120°C (250 T )的丙烯酰胺生成溫度即 可。第二加熱步驟常被稱為“最終油炸”或“最終干燥”，因為含水量進一步降低到最終希望 的含量。通過改進圖2所示的用于制備馬鈴薯片的方法的清洗步驟23和/或烹制步驟 24，終產(chǎn)品中的丙烯酰胺含量顯著降低而不會對產(chǎn)品質(zhì)量和最終特性產(chǎn)生負面影響。在 一個優(yōu)選實施例中，使用新鮮切片的馬鈴薯的生產(chǎn)馬鈴薯片的方法將傳統(tǒng)的去皮，切片和 清洗步驟與改進的烹制單元操作結(jié)合，所述的改進的烹制單元操作包括在約165°C至約 1820C (330-360 0F )的溫度下部分油炸約1_3分鐘，隨后在約120°C (250 0F )的溫度下烘 干，直到馬鈴薯片的含水量降低到重量比約1.4%。在使用所述的優(yōu)選實施例進行試驗時， 可獲得低于130ppb的丙烯酰胺含量。所述的優(yōu)選實施例實現(xiàn)了在與必要的加工方法改進 相關(guān)的丙烯酰胺高含量的降低和產(chǎn)品質(zhì)量可接受的變化之間的平衡。然而，其它實施例也 是可能的。圖7a，7b和8表示改進的清洗步驟和改進的烹制步驟的結(jié)合的不同例子，所述 的改進的清洗步驟包括與水溶液的接觸，所述的改進的烹制步驟使現(xiàn)有技術(shù)方法產(chǎn)生的最 終丙烯酰胺的含量降低。例如，將大于300ppb的最終丙烯酰胺含量降低到小于lOOppb。盡 管圖7a，7b和8包括加工生馬鈴薯切片的實施例，在這些實施例中使用的改進的清洗方法 還可應(yīng)用于其它類型的希望降低丙烯酰胺的生食品中，例如甘薯，山藥和大蕉。相似的，在 那些實施例中使用的烹制步驟的改進還可應(yīng)用于其它油炸食品產(chǎn)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表示所得到的馬鈴薯片的丙烯酰胺含量，所述的馬鈴薯片由包括接觸的改 進的清洗步驟的若干不同的實施例與改進的烹制步驟的一個特定的實施例結(jié)合制成。圖7a 的改進的烹制步驟包括，在第一加熱步驟中，在約178°C (353 T )的溫度下部分油炸(“部 分油炸”)馬鈴薯切片約一至三分鐘，隨后在第二加熱步驟中，在約120°C (250 T )的溫度 下烘干馬鈴薯切片，直到含水量降低到重量比約1.3%。部分油炸后隨后烘干的優(yōu)點在于可 避免最適合丙烯酰胺生成的低水分/高溫條件，并可生產(chǎn)與傳統(tǒng)油炸產(chǎn)品相似感觀的終產(chǎn) 品。然而，大規(guī)模烘干給產(chǎn)品帶來口干的感覺，并可導(dǎo)致產(chǎn)品很難遮蔽而燒焦。圖7a中圖表的垂直軸或y軸表示以ppb為單位的丙烯酰胺濃度，而水平軸或χ軸 標記以表示改進的清洗步驟的每個實施例的參數(shù)，所述的清洗步驟包括將馬鈴薯切片與水 溶液的接觸。每個數(shù)據(jù)點表示一對垂直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和圖4相似，圖7a的第一數(shù)據(jù) 點71是基準樣品，它包括在環(huán)境溫度下經(jīng)過兩至三分鐘水清洗，隨后將所述的樣品在大氣 壓下油炸至重量比約1. 3%的含水量。除了所述的樣品被油炸到約1. 0%的含水量以外，第 二數(shù)據(jù)點72與第一數(shù)據(jù)點相似。注意到第一和第二樣品71和72分別產(chǎn)生約320ppb和 約630ppb的丙烯酰胺。第三數(shù)據(jù)點73含有相同的兩至三分鐘的環(huán)境溫度下的水清洗，但 隨后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的相對較低的丙烯酰胺濃度離開部分油炸步驟，隨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74涉及含有水的水溶液，在約60°C (140 T )的溫 度下，將它與馬鈴薯切片接觸五分鐘的接觸時間，隨后是改進的烹制單元操作的部分油炸 和烘干步驟。所述的五分鐘，60°C (140 T )的接觸與部分油炸和烘干步驟結(jié)合，產(chǎn)生小于40ppb的更低的最終丙烯酰胺濃度。與氯化鈣溶液接觸的樣品75，76，77產(chǎn)生的丙烯酰胺含量均高于在約 600C (140 T )的溫度下，樣品74與純水接觸達五分鐘而產(chǎn)生的丙烯酰胺含量。然而，所有 這些樣品的最終丙烯酰胺含量仍低于80ppb，這顯著地低于基準樣品中的約320ppb。最后的數(shù)據(jù)點78涉及與包括的L-半胱氨酸的水溶液接觸15分鐘。有趣的 是，在圖7a所示的若干接觸方法中，這種接觸方法產(chǎn)生最低的丙烯酰胺濃度。然而，這種接 觸方法還需要圖7a所示的不同方法中的最長的接觸時間。盡管使用的L-半胱氨酸78 作為用來接觸的水溶液產(chǎn)生在終產(chǎn)品中的最低含量的丙烯酰胺，必須考慮其它因素，例如 這種長的接觸時間對產(chǎn)品質(zhì)量的影響，以及增加接觸時間的成本。圖7b表示在具有較窄的丙烯酰胺濃度比例的圖表中，圖7a的最后六個數(shù)據(jù)點73， 74,75,76,77,78ο在圖8中，將圖7b中所示的結(jié)果歸一化，以表示如果試驗樣品被油炸到重量比略 大于3%的含水量，隨后在約120°C (250 T )的溫度下烘干至重量比約1. 3%的歸一化含 水量時所希望的丙烯酰胺含量。丙烯酰胺含量以與圖4所述的相同的方式被歸一化。當對 照圖8所示的結(jié)果83，84，88與圖4所示的相似試驗41，43，45的結(jié)果時，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)方式油炸到標準化的重量比1.32%的含水量會導(dǎo)致丙烯酰胺濃度范圍從 略大于IOOppb至大于400ppb。圖8表示部分油炸和烘干到相同的標準化的含水量會導(dǎo)致 丙烯酰胺濃度顯著降低至IOOppb以下。當將圖4的(130 T )/5分鐘接觸的數(shù)據(jù)點 43和圖8的60°C (140 T )/5分鐘接觸的數(shù)據(jù)點84與圖4的基準數(shù)據(jù)點41對照時，將包 括接觸步驟的改進的清洗單元操作與改進的烹制單元操作結(jié)合的累積優(yōu)勢特別顯著。相對 于圖4如上所述的，將接觸時間從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°C (130 T )使得終產(chǎn)品中丙烯酰胺含量從約330ppb降低至約230ppb。圖8的第二數(shù)據(jù) 點84表示，當相似的5分鐘，60°C (140 T )接觸步驟后，隨后進行改進的包括部分油炸和 烘干的烹制單元操作時，最終丙烯酰胺含量進一步降低到小于40ppb。圖9表示在大于約120°C (250 T )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，試驗樣品被接觸，隨后以與圖7b相同的方式部分油炸，但隨后樣品在 約176°C (350 T )而不是約120°C (250 T )烘干。隨后，試驗樣品的最終丙烯酰胺濃度被 歸一化，以表示當達到重量比0. 76% (這是最終含水量，所述的含水量如第一數(shù)據(jù)點所示 在基準點/標準的二至三分鐘水清洗條件下達到)時所希望的丙烯酰胺含量。對照圖7b 的第二數(shù)據(jù)點74與圖9的第二數(shù)據(jù)點94，例如，增加烘干溫度從約120°C (250 T )到約 176°C (350下)，將丙烯酰胺濃度從略低于40ppb增加到接近270ppb。這一烘干溫度相似 的增加引起其它試驗樣品的丙烯酰胺濃度從低于IOOppb顯著的增加到500ppb以上。另一 個試驗樣品(未表示)被清洗以去除表面淀粉，在約176°C (350 T )的溫度下，部分油炸 到重量比約3-5%之間的含水量，隨后在約132°C (270 0F )，在商業(yè)ffenger爐中干燥，達到 重量比約1. 3%的最終含水量，產(chǎn)生的丙烯酰胺含量約為270ppb。在圖9中表示了 93，94， 95，96，97，98的結(jié)果，以及在約132°C (270 0F )試驗樣品烘干的結(jié)果，因此當含水量降低至 重量比接近3%時，說明保持產(chǎn)品烹制和/或干燥溫度低于或等于約120°C (250 T )時的 優(yōu)點。所述的原理不僅適用生馬鈴薯切片，而且適用其它的生食品，例如山藥和大蕉，以及由馬鈴薯，玉米，大麥，小麥，黑麥，大米，燕麥，小米和其它基于淀粉的谷類的合成產(chǎn)品。圖10用表格表示另一個實施例的結(jié)果和操作條件，其中馬鈴薯切片被清洗，部分 油炸，并隨后烘干。對照樣品101以與圖7a所示的基準樣品71，72所描述的相似的方式加 工。在環(huán)境溫度下約20-30秒的水清洗后，隨后用稀釋(3-5%)的氯化鈉溶液與馬鈴薯切片 短暫地接觸幾秒，將去皮的Hermes切片馬鈴薯的1. 45毫米厚的馬鈴薯切片的對照樣品101 在具有初始溫度約179°C (354 T )的油內(nèi)部分油炸近三分鐘，使含水量達到重量比1. 4%。 對照樣品101具有640ppb的丙烯酰胺濃度，它與在圖7a中所示的第二基準樣品72中產(chǎn)生 的630ppb丙烯酰胺濃度相似。試驗樣品102與對照樣品101進行相似地清洗和接觸。使 用大的商業(yè)油炸鍋，在具有約174°C (345 T )的初始溫度的油內(nèi)，將試驗樣品102部分油炸 約三分鐘，直到含水量降低到重量比2.5%。隨后，在約110°C O30°F)，將部分經(jīng)油炸的試 驗樣品102使用爐最終干燥約6分鐘，直到含水量降低到重量比1.4%。以這種形式烹制產(chǎn) 生的產(chǎn)品具有160ρΙΛ的降低的丙烯酰胺濃度，所述的丙烯酰胺濃度約是對照樣品101的丙 烯酰胺濃度的25%。還有一套試驗(未表示)與圖10中所表示的那樣相似，馬鈴薯切片經(jīng)歷一個標準 的清洗過程，被部分油炸到含水量約為重量比3-5%，并隨后烘干達到含水量低于重量比約 2%。對照樣品被清洗，并且在約179°C油炸達到最終含水量約重量比1.3%，產(chǎn)生 的丙烯酰胺含量為380ppb。然而，在約179°C (354 T )將部分經(jīng)油炸的試驗樣品達到含水 量約重量比3%到5%之間，產(chǎn)生的丙烯酰胺含量接近64ppb。部分油炸產(chǎn)品在商業(yè)ffenger 爐中在不同的溫度下被干燥。表明在約115°C (240 °F )的溫度下，在Wfenger爐中，干燥部 分經(jīng)油炸的切片，使之達到最終含水量約重量比1. 3%，產(chǎn)生的丙烯酰胺含量為125ppb。有 趣的是，在約100°C (212 T )和大氣壓以下或略低于大氣壓(13. 6至14. 6絕對壓力)下， 甚至延長時間段(甚至10-15分鐘)，干燥部分經(jīng)油炸的切片不會增加丙烯酰胺含量。本實 施例證明，在約179°C (3M°F)，馬鈴薯切片可部分油炸到3-5%之間的含水量，并隨后在約 IOO0C 012下)，在大氣下或略低于大氣壓力下烘干，這不會使丙烯酰胺含量增加超出在部 分油炸操作中所生成的丙烯酰胺含量。為進一步降低在經(jīng)烹制的產(chǎn)品中生成的丙烯酰胺濃 度，可以使重量比含水量高達10%的馬鈴薯切片從部分油炸步驟去除，但產(chǎn)品去除太快會 影響產(chǎn)品的最終質(zhì)地。然而，應(yīng)注意的是，所述的方法不限于生馬鈴薯切片，而且可應(yīng)用在 其它油炸食品產(chǎn)品中，例如油炸玉米粉圓餅，油炸大蕉，油炸甘薯和油炸山藥。部分油炸和 在約100°C (212 T )的烘干的優(yōu)點是單獨的烹制單元操作可以改進，以顯著使丙烯酰胺的 生成從高于300ppb降低到低于70ppb ；標準的去皮，切片和清洗步驟無須改進。在包括部分油炸以及隨后的烘干步驟的一組實施例中，它也可以在真空下烘干， 以便加速水分的去除。通過真空烘干，需要較少時間干燥產(chǎn)品以達到希望的最終含水量。盡 管已表示在100°C (212 T )或接近100°C (212 T )烘干不會引起丙烯酰胺含量的可測定 的增加，但是在所述的溫度需要用相對長時間的烘干以干燥產(chǎn)品。這樣，真空烘干有助于降 低產(chǎn)品干燥耗費的時間量。它還有助于降低產(chǎn)品暴露在使用較高的烘干溫度而生成丙烯酰 胺的溫度的時間量。盡管圖7a，7b，8和10描述了將改進的烹制單元操作的一個特殊實施例與改進的 包括接觸步驟的清洗單元操作的若干不同實施例的結(jié)合的試驗結(jié)果，然而其它實施例和結(jié) 合也是可能的。例如，表示在那些圖中的多種不同接觸步驟可以代替由不同的改進的烹制單元操作跟隨?？蛇x擇的是，降低丙烯酰胺生成的改進的方法可以簡單使用改進的烹制單 元操作，而非改進任何其它的單元操作。在本發(fā)明的另一套實施例中，改進的烹制單元操 作的兩個加熱步驟中的第二個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，從第一加熱步驟獲得的部分油炸或烹制的產(chǎn)品可以繼續(xù)被油炸，但是是在不能生 成明顯含量的丙烯酰胺的低溫度下進行。根據(jù)一個實施例，真空壓力應(yīng)使得油炸發(fā)生在約 120°C (250 T )以下。所述的真空最終油炸也可以應(yīng)用于其它油炸食品產(chǎn)品，例如那些由 馬鈴薯，玉米濕潤粉糊，大麥，小麥，大米，燕麥，小米和其它基于淀粉的谷類的產(chǎn)品。圖11用表格表示若干改進的烹制單元操作的若干例子的結(jié)果和操作條件，所述 的烹制單元操作包括部分油炸和隨后的真空最終油炸。在對照樣品110和試驗樣品111， 112，113，114中，不同的Hermes切片馬鈴薯被去皮，切成約1. 35mm厚的切片，并且接受標準 20-30秒環(huán)境溫度下的水清洗。在清洗后，對照樣品110在約177°C (351 T )的初始溫度 的油內(nèi)并在大氣壓力下油炸約2. 5分鐘，達到含水量為重量比0. 83%，生成370ppb的丙烯 酰胺濃度。在試驗1-4中，所有的試驗樣品111，112，113，114在約177°C (351 0F )的溫度 下在大氣壓下部分油炸，并且在120°C (248 T )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)不同時間長度。在試驗1-111中，清洗后在試驗樣品中發(fā)現(xiàn)的 丙烯酰胺是220ppb，大氣壓下部分油炸約100秒，達到重量比3%的含水量，并且真空最終 油炸44秒，達到重量比約0. 7%的含水量。試驗2-4的112，113，114的結(jié)果表示，當部分油 炸停止時，并且在含水量降低到重量比3%前，開始真空最終油炸，終產(chǎn)品中的丙烯酰胺含 量顯著降低。所有試驗2-4的112，113，114產(chǎn)生的最終的丙烯酰胺濃度低于50ppb。在試 驗4-114中，通過部分油炸直到含水量為重量比10%時，隨后真空油炸使含水量約為重量 比1%，丙烯酰胺含量僅為13ppb。從這些數(shù)據(jù)中可以看出，在它們低溫真空最終油炸前，部 分油炸切片有較高的含水量會顯著降低最終丙烯酰胺濃度。所述的方法也可以用在其它油 炸食品中降低最終丙烯酰胺濃度，這些油炸食品例如油炸玉米粉圓餅，油炸大蕉，油炸甘薯 以及油炸山藥。部分油炸后真空最終油炸至含水量約重量比3%-10%的優(yōu)點是，烹制的最 后階段可以在低溫下完成，而不影響產(chǎn)品質(zhì)地，并且它有效的降低了丙烯酰胺的生成，這可 以省去包括將產(chǎn)品與水溶液接觸的改進的清洗步驟的需要。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，同時仍然在終產(chǎn)品中提 供降低的丙烯酰胺的濃度。注意到真空最終油炸產(chǎn)品比對照樣品的顏色稍淡，并且將烹制 產(chǎn)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，這可以給予產(chǎn)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。同樣地，真空部分油炸可以用在改進的烹制單元操作的兩個加熱步驟中的第一 個。作為一個例子，改進的烹制單元操作的一個實施例包括真空部分油炸至含水量接近 但在重量比3-4%的閥值以上，隨后在不超過約120°C (250 T )的溫度下烘干完成。通 過真空下的部分油炸，產(chǎn)品可以在低溫下油炸，這樣產(chǎn)生較少的丙烯酰胺。另外，在約 120°C (250 T )或低于約120°C (250 T )溫度下的烘干確保在烘干階段生成幾乎沒有丙烯 酰胺生成。在兩個加熱步驟中的第一步驟中，使用真空部分油炸的優(yōu)點是，特別當油炸是在 約120°C (250 °F )以下并且甚至在約140°C (284 0F )以下以及在真空時，幾乎在第一步驟 沒有丙烯酰胺生成，然而部分油炸通常產(chǎn)生至少一定含量的丙烯酰胺。但是，在第一加熱步 驟的真空油炸可以制作具有不同最終特性的產(chǎn)品。
對于烘焙產(chǎn)品線，它包括合成零食或產(chǎn)品例如谷類，餅干，脆餅干，硬脆餅干和 面包等，本發(fā)明的另一實施例涉及具有較高溫的第一烘焙步驟和較低溫的第二烘焙步 驟的改進的烹制單元操作。在所述的實施例的烹制單元操作中，產(chǎn)品在較高溫(約在 120°C (250 T )以上)下首先烘焙，直到它的含水量降低至重量比約4%到約10%。所述 的產(chǎn)品隨后在不超過約120°C (250 T )下烘干(最終干燥或烘焙)，直到達到希望的含水 量，典型的應(yīng)該獲得重量比約至3%的含水量。例如，在較高溫的第一加熱步驟中使用 對流加熱爐，以使產(chǎn)品含水量降低至重量比約10%。所述的爐可被分成4個加熱區(qū)，其中第 一區(qū)域溫度最高，并通過其它三個區(qū)域逐漸降低溫度。在較低溫的第二加熱步驟使用下向 通風(fēng)，單獨區(qū)域的對流加熱爐以完成烹制過程。不過，其它類型的爐可以用于所述的實施例 的兩個加熱步驟。而且，所述的特殊實施例的較低溫的第二加熱步驟與包括部分油炸和隨 后烘干的實施例相似，可在約100°C (212 T )和略低于大氣壓下進行，以便在高溫第一加熱 步驟后很少或沒有丙烯酰胺生成。在使用包括較高溫的第一烘焙步驟和較低溫的第二烘焙步驟的一個實施例的試 驗中，合成馬鈴薯片在約120°C (250 T )以上首先烘焙，直到含水量降低至接近重量比 10%。隨后，將所述的片在約110°C (230 T )最終干燥約10分鐘，直到含水量降低至重 量比約1.7-2.2%。報道的最終丙烯酰胺含量為100-200ppb。然而，當若干部分烘焙的 片樣品在約120°C (250 T )最終干燥到約為重量比1.6%的含水量時，報道的丙烯酰胺 含量在470-750ppb之間。另外，當部分烘焙的切片樣品在約132°C (270 T )溫度下最終 油炸到重量比1.6-2. 2%的含水量時，產(chǎn)生了 460-1900ppb的實質(zhì)較高的丙烯酰胺含量。 這些結(jié)果進一步強調(diào)在烹制的最終階段使烹制產(chǎn)品的烹制或干燥溫度保持在等于或小于 120°C (250 T )的重要性。所述的原則不但可應(yīng)用在合成馬鈴薯片的烹制中，而且可應(yīng)用 到其它合成產(chǎn)品，所述的產(chǎn)品源自馬鈴薯，玉米，大麥，小麥，黑麥，大米，燕麥，小米和其它 基于淀粉的谷類。所述的原則也可應(yīng)用到烹制生食品，例如山藥或大蕉。在本發(fā)明的另一個實施例中，不是將改進的烹制單元操作分成較高溫的第一加熱 步驟和較低溫的第二加熱步驟，代替的是改進的烹制單元操作包括對于整個烹制方法的真 空油炸。圖12用表格表示所述的實施例的若干例子的結(jié)果和操作條件。在試驗1-4的 121，122，123，124中，將已去皮，切片成1. 45mm厚的Hermes切片馬鈴薯的各對照組在環(huán)境 溫度的水清洗約30秒，隨后經(jīng)過標準連續(xù)油炸鍋加工。所述的油炸鍋入口油溫在約165至 約180°C (329-356 T )的溫度范圍內(nèi)變化，對照樣品油炸約3_4分鐘，丙烯酰胺含量超過 300ppb。相反，在從約100至約140°C (212-284 0F )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5-7的125，126，127中的試驗樣品 均產(chǎn)生低于60ppb的丙烯酰胺濃度。由數(shù)據(jù)可見，在降低溫度下真空油炸會顯著降低生成 的丙烯酰胺的含量。而且，當在整個烹制加工過程中產(chǎn)品在約120°C (250 T )溫度以下真空 油炸時，很少或不生成丙烯酰胺。例如，試驗6和7的126，127表明在約120°C (250 0F )溫 度下和在不大于100毫巴的壓力下，真空油炸所產(chǎn)生的丙烯酰胺含量實際上檢測不到(小 于5ppb)。在約120°C (250 T )的溫度油炸的優(yōu)點是很少或不生成丙烯酰胺，而高溫部分 油炸導(dǎo)致至少一些丙烯酰胺的生成。然而，當采用真空油炸或真空最終油炸時，可使用大于 約120°C (250 T )的溫度，并仍可獲得終產(chǎn)品中丙烯酰胺濃度的降低。例如，在試驗5的 125中，在140°C (284 T )的溫度下真空油炸可產(chǎn)生具有約53ppb的丙烯酰胺含量的產(chǎn)品。鑒于所述的結(jié)果，在高達143°C的溫度下，似乎真空最終油炸或單獨真空油炸可產(chǎn)
生具有小于約IOOppb的丙烯酰胺的產(chǎn)品。然而，應(yīng)記住，在整個烹制方法中，真空油炸可顯 著地改變產(chǎn)品的質(zhì)地，外觀和風(fēng)味。對于烘焙產(chǎn)品線，它包括合成零食，谷類和其它淀粉或上述說明的基于面團的產(chǎn) 品，改進的烹制單元操作可替代地包括用于整個烹制方法的低溫烘焙。低溫烘焙可在或低 于約120°C (250 T )的溫度下實施，從而很少或沒有丙烯酰胺生成。然而，低溫烘焙可以產(chǎn) 生淺色的產(chǎn)品，而高溫烘焙可以產(chǎn)生深色的產(chǎn)品。這樣，低溫烘焙的應(yīng)用部分取決于終產(chǎn)品 的希望的顏色特性。進行試驗以確定通過從馬鈴薯去除更多的果皮可以獲得的丙烯酰胺含量的降低。 在此使用的，果皮去除被定義為從馬鈴薯去除的果皮的數(shù)量。在切片，清洗和油炸馬鈴薯切 片前，現(xiàn)有技術(shù)的去皮器通常從馬鈴薯去除60-70 %的馬鈴薯果皮。用于馬鈴薯去皮的系統(tǒng) 通過轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的相同受讓人的美國第4，831，922號專利已在現(xiàn)有技術(shù)中已知。由這一 系統(tǒng)去除的果皮還使得額外的馬鈴薯果肉被去除?？梢允褂谜羝テて鳎趯ⅠR鈴薯傳送 至滾筒刷前烹制馬鈴薯的外層以提高果皮的去除同時使馬鈴薯果肉的去除最少化。多個馬鈴薯被去皮至三種果皮去除程度中的一種。第一組馬鈴薯具有約73%的從 馬鈴薯去除的果皮。表示不同地，馬鈴薯的27%的外周表面積被果皮覆蓋著。第二組馬鈴 薯具有約88%的去除的果皮，并且第三組馬鈴薯具有約95%的去除的果皮。隨后，每個批 次被切片至0. 053英寸的厚度并在熱油中被油炸。隨后，切片進行含水量和丙烯酰胺含量 的測定。圖13a描述了試驗的選擇結(jié)果。選擇試驗結(jié)果使得每組切片的平均含水量是重量 比1.61%。圖13a中的鉆石形點表示具有73%的果皮去除的油炸馬鈴薯切片的丙烯酰胺 含量和含水量。正方形點表示具有88%的果皮去除的油炸馬鈴薯切片的丙烯酰胺含量和含 水量。最后，圖13a中的三角形點表示具有95%的果皮去除的油炸馬鈴薯切片的丙烯酰胺 含量和含水量。如圖13a中的數(shù)據(jù)所清楚表示的，與僅僅73%的果皮去除的油炸馬鈴薯切 片對照，具有88%和95%的果皮去除的油炸馬鈴薯切片具有較低含量的丙烯酰胺。圖1 是圖13a中表示的數(shù)據(jù)的圖表表示和趨勢線。由于每組試驗的平均含水量 是約1. 61%，不一定將丙烯酰胺含量歸一化以補償含水量。如圖1 所示，將果皮去除程度 從73%增加至88%使得丙烯酰胺含量從214降低至IMppb，降低了 39. 5%。將果皮去除 程度從88%增加至95%僅僅將丙烯酰胺含量再降低了 5. 5%。將果皮去除程度從73%增 加至95%使得丙烯酰胺含量從214ppb降低至146ppb，降低了 46. 6%。由于馬鈴薯通常是橢圓形的并且由于馬鈴薯的外周表面通常具有凹入部分，特別 是在馬鈴薯的芽眼區(qū)域，將果皮去除程度增加至高于88%且特別是增加至高于95%可能 將去皮的馬鈴薯的形狀從橢圓形改變至圓形，并因此實質(zhì)上使得果肉損失的程度較高。例 如，下表表示了作為果皮去除結(jié)果的最終果肉損失的測定值。果肉損失被表示為高于3. 2% 的損失通常與73%的果皮去除程度有關(guān)的馬鈴薯的質(zhì)量百分比。
權(quán)利要求
1.一種降低熱加工食品中丙烯酰胺生成的方法，所述的方法包括以下步驟a)從多個馬鈴薯中去除至少80%的馬鈴薯果皮以制作多個去皮的馬鈴薯；b)將所述的去皮的馬鈴薯切片以制作多個馬鈴薯切片；c)在環(huán)境壓力將所述的馬鈴薯切片油炸至重量比1.3%至2.0%的含水量以制作多個 油炸的馬鈴薯切片；d)通過分析每個所述的油炸的馬鈴薯切片以查找已知是具有高含量的丙烯酰胺的特 性的馬鈴薯缺陷，從而確定具有缺陷的馬鈴薯切片；和e)將所述的具有缺陷的馬鈴薯切片傳送至廢料流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟a)的所述的果皮的去除為80%至100%的果 皮的去除。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟a)的所述的果皮的去除為85%至95%的果 皮的去除。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的油炸的馬鈴薯切片的含水量是1.4%至 2. 0%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟c)的所述的油炸包括在具有295下至305下 之間的出口油溫的油炸鍋中進行油炸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的馬鈴薯缺陷包括糖缺陷。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的高含量的丙烯酰胺至少是lOOOppb。
8.—種由生馬鈴薯原料生產(chǎn)熱加工的馬鈴薯切片的方法，所述的方法包括以下步驟a)從多個馬鈴薯中去除至少80%的馬鈴薯果皮以制作多個去皮的馬鈴薯；b)將所述的去皮的馬鈴薯切片以制作多個馬鈴薯切片；c)在具有四5下至305下的出口油溫的油炸鍋中油炸所述的馬鈴薯切片；和d)從所述的油炸的馬鈴薯切片去除具有糖缺陷的任何切片，從而作為剩余切片生產(chǎn)出 的馬鈴薯切片具有降低含量的丙烯酰胺。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中步驟a)的所述的果皮的去除為80%至100%的果 皮的去除。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中步驟a)的所述的果皮的去除為85%至95%的果 皮的去除。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中在步驟c)后所述的油炸的馬鈴薯切片的含水量 是 1. 3%至 2. 0%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種降低熱加工食品中丙烯酰胺含量的方法。本發(fā)明使得生產(chǎn)的食品具有明顯降低含量的丙烯酰胺。本方法取決于用于生產(chǎn)食品產(chǎn)品的多種單元操作的處理，特別是去皮，烹制和排出單元操作。例如，可以改進去皮單元操作以提供更加充分地被去皮的馬鈴薯切片。可以通過烹制到較高水分和/或以較低熱油溫度烹制來改進烹制單元操作以將對于丙烯酰胺生成最有益的高溫/低水分條件最小化?？梢愿倪M排出單元操作以降低導(dǎo)致丙烯酰胺高含量的缺陷。
文檔編號A23L1/015GK102083326SQ200980120439
公開日2011年6月1日 申請日期2009年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月12日
發(fā)明者V.n.·莫含·姚, 喬治·文迪拉, 凱瑟琳·莎拉·坎特利, 恩里克·米歇爾, 普瑞文·馬甘拉爾·德賽 申請人:福瑞托-雷北美有限公司