[发明专利]微生物的功能性增强以最小化丙烯酰胺的产生

说明书

相关申请

本申请要求基于申请日分别为2010年3月2日和2010年3月23日的相应的美国临时专利申请号61/309,623和61/316,634的优先权，要求35 U.S.C.119的益处，通过引用将它们全部并入本文。

技术领域

本发明公开涉及用于减少食物中的丙烯酰胺的产品和方法，还涉及丙烯酰胺含量减少的食品。具体而言，本发明公开涉及基因改造的微生物以增强它们减少丙烯酰胺的能力。

背景技术

丙烯酰胺是无色无嗅的结晶固体，它是一种重要的工业单体，常用作水泥粘结剂并用于聚合物和凝胶的合成。基于各种体内和体外研究，清楚地证明了丙烯酰胺和其代谢物环氧丙酰胺的致癌和遗传毒性作用(Wilson等2006；Rice，2005)。国际癌症研究署(IARC)1994年对丙烯酰胺进行了评价，基于在小鼠和大鼠中完成的阳性生物测验，国际癌症研究署将丙烯酰胺分类为“可能对人类致癌”，其得到了丙烯酰胺在哺乳动物组织中生物转化为遗传毒性的环氧丙酰胺代谢物这一证据的支持(IARC，1994)。已知丙烯酰胺至环氧丙酰胺的生物转化在人类和啮齿类组织中都可有效地发生(Rice，2005)。除IARC的分类之外，欧盟的‘毒性、生态毒性和环境科学委员会’以及英国的独立性的‘食物、消费者产品和环境中的化学品致癌性委员会’均建议，由于丙烯酰胺的内在毒性包括对体细胞和生殖细胞的遗传毒性和神经毒性、致癌性和生殖毒性，应将人类与丙烯酰胺的接触控制在尽可能低的水平。

在对饮食中的丙烯酰胺暴露的人类流行病学研究方面，还没有证据表明这种化学品的任何致癌作用；然而，也认识到对丙烯酰胺的这些流行病学研究其灵敏性可能还不足以揭示暴露于丙烯酰胺的人中的潜在肿瘤(Rice，2005；Wilson等2006)。

2002年，瑞典国家食品局发表了一份报告，详述了多种常见食品中的丙烯酰胺含量，这些食品具体是经加热处理的富含碳水化合物的食品诸如薯条和薯片。这一清单现在已扩展到包括基于谷物的食品、基于蔬菜的食品、基于豆类的食品、饮料诸如咖啡或咖啡替代品；表1是FDA数据，显示了多种食品中的丙烯酰胺浓度。

现在已确认，丙烯酰胺是在食品烹饪过程中产生的，主要是通过天冬酰胺这种氨基酸和还原糖例如葡萄糖之间的美拉德(Maillard)反应，其中天冬酰胺是限制性前体(Amrein等2004；Becalski等2003；Mustafa等2005；Surdyk等2004；Yaylayan等2003)。

也已经有一些方法试图减少食品中的丙烯酰胺含量，包括添加天冬酰胺酶的商业制备物(丹麦的Novozymes，和荷兰的PreventASe，DSM)，深度酵母发酵6小时(Fredriksson等2004)，发酵前在面团中添加甘氨酸(Brathen等2005；Fink等2006)，油炸前将马铃薯浸入氯化钙中(Gokmen andSenyuva，2007)，用蔗糖代替还原糖(Amrein等2004)，处理条件诸如温度、pH和水分含量的总体优化(Claus等2007；Gokmen等2007)，以及关于原材料的不同选择的研究(Claus等2006)。所有上述的这些方法在某种程度上都还不够好，或者由于存在一些内在的问题使它们在食品制造过程中并不实用，这些问题包括成本、对食品感官特性的影响和/或在食品加工条件下不能有效减少丙烯酰胺。

像很多微生物一样，酿酒酵母能够天然地消耗/降解丙烯酰胺前体天冬酰胺和还原糖。这也可能是为什么在深度发酵6小时后的面包中观察到丙烯酰胺含量降低的原因(Fredriksson等2004)。然而，这种可有效减少丙烯酰胺的深度发酵时间对于现代食品制造工艺而言是不实用的。