[发明专利]降低热加工食品中丙烯酰胺生成的方法

说明书

发明背景

交叉参考相关申请

本申请是2003年2月21日提交的待审的两个美国专利申请10/372,738和10/372,154的后续申请，并且这两个申请也是2002年9月19日提交的待审的美国专利申请10/247,504的后续申请。

技术领域

本发明涉及一种降低热加工食品中丙烯酰胺量的方法，并允许制造出丙烯酰胺含量明显降低的食品。本发明特别是涉及：a)制造合成食品时添加组合了两种或多种能降低丙烯酰胺的添加剂，和b)在制造薯片或用于制造合成食品产品的其它中间产品期间，使用不同的能降低丙烯酰胺的添加剂。

相关技术描述

化学物质丙烯酰胺以聚合物形式已长期应用在工业中进行水处理、提高原油采收率、造纸、絮凝剂、增稠剂、矿石处理和免烫织物。使用的丙烯酰胺是白色结晶固体，它是无气味，并且极易溶于水(30℃为2155g/L，)。丙烯酰胺的同义词包括2-丙烯酰胺(2-propenamide)，乙烯羧酰胺(ethylene carboxamide)，丙烯酸酰胺(acrylicacid amide)，乙烯基酰胺(vinyl amide)和丙烯酸酰胺(propenoic acid amide)。丙烯酰胺分子量为71.08，熔点为84.5℃以及25mmHg下的沸点为125℃。

最近，已证实许多食品中都存在阳性丙烯酰胺单体。特别是发现丙烯酰胺主要存在于经加热或高温加工的碳水化合物食品中。已经证实丙烯酰胺呈阳性的食品的例子包括咖啡、谷类食品，饼干、马铃薯片、脆饼干、油炸马铃薯片、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检测到的含量相比，通常在加热的富含蛋白质的食品中发现较低含量的丙烯酰胺，而在富含碳水化合物的食品中发现较高含量的丙烯酰胺。在各种类似加工的食品中发现的丙烯酰胺的报告含量包括：在薯片中是330-2，300(ug/kg)的范围，在炸薯条中是300-1100(ug/kg)的范围，在玉米片中是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未检测到直到1400(ug/kg)。

目前已证实丙烯酰胺由存在的氨基酸和还原糖形成。例如，已证实油炸食品中含有的大量丙烯酰胺是由游离的天冬酰胺与游离的还原糖之间的反应产生的，天冬酰胺是通常存在于生蔬菜中的一种氨基酸。天冬酰胺占生马铃薯中总的游离氨基酸的约40％，占高蛋白黑麦中总的游离氨基酸的约18％，占小麦中总的游离氨基酸的约14％。

除天冬酰胺之外，丙烯酰胺也可能由其他的氨基酸形成，但是其确信度尚未被证实。例如，已经报道用谷氨酰胺，蛋氨酸，半胱氨酸以及天冬氨酸作为前体进行试验生成了丙烯酰胺。然而，由于在原料氨基酸中潜在含有天冬酰胺杂质，因此这些发现很难证实。尽管如此，已经确定丙烯酰胺的形成最主要的是由天冬酰胺作为氨基酸前体形成的。

由于食品中的丙烯酰胺是最近发现的现象，所以其准确的生成机理还尚未确定。但是，现在已经证实丙烯酰胺形成的最有可能的途径涉及美拉德(Maillard)反应。在食品化学中早已公认美拉德反应是食品加工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。美拉德反应要求热量，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)的结合，以生成阿马杜里(Amadori)和海因氏(Heyns)的重排产品。第二个步骤包括经由不同可选择的途径使阿马杜里(Amadori)和海因氏(Heyns)重排产品降解，该途径包括脱氧邻酮醛糖(deoxyosones)，裂解，或Streker降解。一系列复杂反应-包括脱水，消除，环合，裂解以及碎裂-引起香味中间体和香味化合物的汇合。美拉德反应的第三个步骤的特征是生成褐色含氮聚合物和共聚物。利用美拉德反应作为生成丙烯酰胺的最有可能途径，图1描述了以天冬酰胺和葡萄糖为起始生成丙烯酰胺的简化的可能途径。