Способ уменьшения образования акриламида в термически обработанных пищевых продуктах

Способ уменьшения образования акриламида в термически обработанных пищевых продуктах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предпосылки создания изобретения

Перекрестные ссылки на родственные заявки

Данная заявка является частичным продолжением рассматриваемых заявок на патенты США 10/372738 и 10/372154, обе из которых поданы 21 февраля 2003 года и обе из которых являются частичным продолжением рассматриваемой заявки на патент США 10/247505, поданной 19 сентября 2002 года.

Область техники

Данное изобретение относится к способу уменьшения количества акриламида в термически обработанных пищевых продуктах и позволяет изготавливать пищевые продукты, имеющие значительно более низкие уровни акриламида. Конкретнее, данное изобретение относится к: а) добавлению двух или более реагентов, понижающих содержание акриламида, в процессе изготовления искусственно изготовленного пищевого продукта и б) использованию различных реагентов, понижающих содержание акриламида, в процессе изготовления картофельных хлопьев или других промежуточных продуктов, используемых при изготовлении искусственно изготовленного пищевого продукта.

Описание уровня техники

Химическое соединение акриламид в виде полимера используется в промышленности в течение длительного времени для обработки воды, улучшения регенерации масла, изготовления бумаги, во флокулирующих агентах, загустителях для обработки руды и тканей, сохраняющих складку. Акриламид выпадает в виде белых кристаллов, не имеет запаха и хорошо растворим в воде (2155 г/л при 30°С). К синонимам акриламида относятся: 2-пропенамид, этилен карбоксамид, амид акриловой кислоты, винил амид и амид пропеновой кислоты. Акриламид имеет молекулярную массу 71,08, точку плавления 84,5°С и точку кипения 125°С при 25 мм рт. столба.

В последнее время самые различные пищевые продукты дали положительные результаты при тестировании на присутствие в них мономера акриламида. Особенно большое количество акриламида было обнаружено в углеводных пищевых продуктах, подвергнутых высокотемпературной обработке. К пищевым продуктам, давшим положительные пробы на акриламид, относятся кофе, крупы, печенье, картофельные чипсы, крекеры, картофель, жаренный по-французски, хлеб и булочки, жареное панированное мясо. В общем случае относительно низкое содержание акриламида было обнаружено в нагретых богатых протеинами пищевых продуктах, в то время как относительно высокое содержание акриламида было обнаружено в богатых углеводами пищевых продуктах по сравнению с необнаруженными уровнями в нагретых и отваренных пищевых продуктах. Согласно имеющейся информации уровни акриламида обнаружены в различных одинаково обработанных пищевых продуктах находятся в интервале 330-2300 мкг/кг в картофельных чипсах, в интервале 300-1100 мкг/кг в картофеле, жаренном по-французски, в интервале 120-180 мкг/кг в кукурузных чипсах, и в интервале от необнаружимого значения до 1400 мкг/кг в различных крупяных продуктах для завтрака.

В настоящее время считается, что акриламид образуется вследствие присутствия аминокислот и редуцирующих сахаров. Например, считается, что реакция между свободным аспарагином, аминокислотой, обычно присутствующими в сырых овощах, и свободными редуцирующими сахарами объясняет появление большей части акриламида, обнаруживаемого в жареных пищевых продуктах. Аспарагин составляет приблизительно 40% общего содержания свободных аминокислот в сыром картофеле, приблизительно 18% общего содержания свободных аминокислот во ржи с высоким содержанием протеина и приблизительно 14% общего содержания свободных аминокислот в пшенице.

Возможно также образование акриламида из аминокислот, отличных от аспарагина, но это еще не было подтверждено с достаточной степенью надежности. Например, сообщалось об образовании некоторого количества акриламида в опытах с глютамином, метионином, цистеином и аспартановой кислотой в качестве предшественников. Эти данные, однако, трудно подтвердить вследствие скрытого присутствия примесей аспарагина в совокупности аминокислот. Тем не менее аспарагин был признан в качестве аминокислоты - предшественника, более всего ответственной за образование акриламида.

Поскольку присутствие акриламида в пищевых продуктах является недавно обнаруженным фактом, то точный механизм его образования еще не был подтвержден. Однако в настоящее время считается, что наиболее вероятный путь образования акриламида включает реакцию Майара. Реакция Майара давно признана в пищевой промышленности в качестве важнейшей химической реакции при обработке пищевых продуктов и может влиять на вкус, цвет и пищевую ценность продукта. Реакция Майара требует наличия тепла, влаги, редуцирующих сахаров и аминокислот.

Реакция Майара включает целый ряд сложных реакций с образованием многочисленных промежуточных продуктов, но в общем случае может быть описана, как включающая три шага. Первый шаг реакции Майара включает соединения свободной аминогруппы (из свободных аминокислот и/или протеинов) с редуцирующим сахаром (таким как глюкоза) для образования рекомбинированных продуктов Амадори или Хейнса. Второй шаг включает разложение рекомбинированных продуктов различными альтернативными путями, включающими деоксиозоны, фрагментацию или разложение Стрекера. Сложный ряд реакций, включающих дегидратацию, элиминирование, циклизацию, фрагментацию и измельчение, приводит к образованию совокупности обусловливающих вкус промежуточных продуктов и соединений. Третий шаг реакции Майара характеризуется образованием коричневых азотосодержащих полимеров и сополимеров. Используя реакцию Майара как возможный путь образования акриламида, Фиг.1 иллюстрирует упрощенный вид возможных путей образования акриламида, начиная с аспарагина и глюкозы.

Вредные воздействия акриламида на человеческий организм не было установлено, но его присутствие в пищевых продуктах, особенно на повышенных уровнях, является нежелательным. Как отмечалось выше, относительно высокие концентрации акриламида обнаружены в пищевых продуктах, которые подверглись нагреванию или термической обработке. Уменьшение содержания акриламида в таких пищевых продуктах может быть достигнуто путем уменьшения содержания или полного устранения соединений - предшественников, которые образуют акриламид, создания препятствий образованию акриламида во время обработки пищевого продукта, разрушения или взаимодействия мономера акриламида при его образовании в пищевом продукте или удаления акриламида из продукта до его потребления. Понятно, что каждый пищевой продукт предъявляет особые требования к реализации любой из вышеуказанных возможностей. Например, пищевые продукты, которые нарезаются тонкими ломтиками и подвергаются кулинарной обработке как однородные кусочки, не могут быть легко смешаны с различными добавками без физического разрушения клеточной структуры, которая придает пищевым продуктам особые свойства при кулинарной обработке. Другие требования к обработке некоторых пищевых продуктов могут точно также сделать стратегии уменьшения содержания акриламида несовместимыми или чрезвычайно сложными.

В качестве примера на Фиг.2 показаны хорошо известные в данной области способы изготовления картофельных чипсов из сырого картофеля. Сырой картофель, который содержит около 80% или более воды по весу, сперва поступает на шаг 21 снятия кожицы. После того, как сырой картофель очищен, картофелины транспортируются на шаг 22 нарезания. Толщина каждого ломтика картофеля на шаге 22 нарезания зависит от желаемой толщины конечного продукта. Известные из уровня техники примеры включают нарезания картофеля ломтиками толщиной приблизительно 0,053 дюйма. Затем эти ломтики транспортируются на шаг 23 промывания, на котором поверхностный крахмал на каждом ломтике удаляется при помощи воды. Затем промытые ломтики картофеля транспортируются на шаг 24 кулинарной обработки. Этот шаг 24 кулинарной обработки обычно включает обжаривание ломтиков в обжарочном аппарате непрерывного действия при температуре, например, приблизительно 177°С в течение приблизительно 2,5 минут. На шаге кулинарной обработки содержание влаги в чипсе уменьшается, в общем случае, до значения менее 2% по весу. Например, типичный жареный картофельный чипс выходит из обжарочного аппарата с влажностью приблизительно 1,4% по весу. Затем обжаренные картофельные чипсы транспортируются на шаг 25 заправки пряностями, на котором во вращающемся барабане добавляются приправы. Наконец, приправленные чипсы следуют на шаг 26 упаковки. Обычно этот шаг 26 упаковки включает подачу приправленных чипсов на один или несколько весов, которые затем направляют чипсы к одной или нескольким заполняющим и запечатывающим машинам вертикальной формы для упаковки в гибкие пакеты. Упакованный продукт поступает в торговую сеть и покупается потребителем.

Малейшие изменения в некоторых шагах обработки картофельных чипсов, описанных выше, могут привести к значительным изменениям в характеристиках конечного продукта. Например, продолжительное время пребывания ломтиков в воде на шаге 23 промывания может привести к выщелачиванию из ломтиков соединений, которые придают конечному продукту картофельный вкус, цвет и текстуру. Увеличение времени пребывания или температуры нагревания на шаге 24 кулинарной обработки могут привести к увеличению майаровских уровней потемнения в чипсах, а также к более низкому содержанию влаги. Если желательно внедрить какие-либо ингредиенты в ломтики картофеля до обжаривания, то может возникнуть необходимость установить механизм, который обеспечивал бы поглощение добавленных ингредиентов во внутренние части ломтиков без разрушения клеточной структуры чипсов или выщелачивания необходимых соединений из ломтика.

В качестве другого примера нагреваемого пищевого продукта, предъявляющего особые требования к уменьшению уровней акриламида в готовом продукте, можно рассмотреть сухие закуски, которые могут быть также изготовлены из теста. Термин "искусственно изготовленная закуска" обозначает сухую закуску, для изготовления которой в качестве исходных ингредиентов используется что-то отличное от первоначального неизменного крахмалосодержащего исходного материала. Например, изготовленные сухие закуски включают изготовленные картофельные чипсы, в которых в качестве исходного материала используется обезвоженный продукт из картофеля, и кукурузные чипсы, в которых в качестве исходного материала используется кукурузная мука. Следует отметить, что обезвоженный картофельный продукт может представлять собой картофельную муку, картофельные хлопья, картофельные гранулы или любую другую форму, в которой существует обезвоженный картофель. Когда в данной заявке используются любые из этих терминов, следует понимать, что включены все эти варианты.

Рассмотрим снова Фиг.2. Искусственно изготовленные картофельные чипсы не требуют шага 21 снятия кожицы, шага 22 нарезания тонкими ломтиками или шага 23 промывания. Вместо этого производство искусственно изготовленных картофельных чипсов начинается с обезвоженного картофельного продукта, такого как картофельные хлопья. Обезвоженный картофельный продукт смешивается с водой и другими второстепенными ингредиентами для образования теста. Затем это тесто раскатывается в лист и разрезается до поступления на шаг кулинарной обработки. Шаг кулинарной обработки может включать обжаривание или выпечку. Затем чипсы поступают на шаг заправки пряностями и шаг упаковки. Перемешивание картофельного теста в общем случае облегчает добавление других ингредиентов. И наоборот, добавление таких ингредиентов к сырому пищевому продукту, такому как ломтики картофеля, требует разработки механизма, позволяющего ингредиентам проникать в клеточную структуру продукта. Однако добавление любых ингредиентов на шаге смешивания должно выполняться с учетом того, что эти ингредиенты могут отрицательно повлиять на характеристики теста в отношении раскатывания, а также на характеристики готовых чипсов.

Было бы желательно разработать один или несколько способов уменьшения уровня содержания акриламида в конечном продукте при нагревании или термической обработке пищевых продуктов. В идеальном случае такой способ должен существенно уменьшить или полностью исключить содержание акриламида в конечном продукте, не оказывая при этом отрицательного влияния на качество и характеристики конечного продукта. Кроме того, этот способ не должен вызывать сложностей при внедрении, и желательно не увеличивать существенно стоимость всего процесса.

Краткое изложение сущности изобретения

В предлагаемом в данном изобретении технологическом процессе клеточная структура крахмалистого пищевого продукта, содержащего аспарагин, разрушается, и реагент, уменьшающий содержание акриламида, добавляется к крахмалистому пищевому продукту до его высушивания. В одном варианте выполнения изобретения крахмалистый пищевой продукт представляет собой картофель. Реагент может содержать любой двухвалентный или трехвалентный катион или сочетание таких катионов, кислоту или аминокислоту. Реагент можно добавлять во время помола, сухого перемешивания, мокрого перемешивания или какого-либо иного введения примесей таким образом, чтобы эти реагенты присутствовали во всем искусственно изготовленном пищевом продукте. В предпочтительных вариантах выполнения изобретения используются катионы кальция в сочетании с фосфорной кислотой, лимонной кислотой и/или цистеином. Сочетание реагентов можно подобрать таким образом, чтобы образование акриламида в готовом продукте снизилось до требуемого уровня, а качество и характеристики конечного продукта пострадали бы минимальным образом.

Краткое описание чертежей

Новые черты данного изобретения, которые можно считать отличительными, изложены в прилагаемых пунктах патентных притязаний. Однако само изобретение, а также предпочтительный способ его использования, дополнительные цели и преимущества будут понятны лучше всего при рассмотрении следующего описания взятых в качестве иллюстрации вариантов осуществления вместе с прилагаемыми чертежами, на которых:

Фиг.1 иллюстрирует в упрощенном виде предполагаемый путь образования акриламида, начинающийся с аспарагина и глюкозы;

Фиг.2 иллюстрирует хорошо известные к настоящему времени способы изготовления обжаренных картофельных чипсов из сырого картофеля;

Фиг.3А и 3В иллюстрируют способы изготовления искусственно изготовленной сухой закуски согласно двум различным способам осуществления изобретения;

Фиг.4 графически иллюстрирует уровни акриламида, обнаруженные в серии испытаний, при которых добавлялись цистеин и лизин;

Фиг.5 графически иллюстрирует уровни акриламида, обнаруженные в серии испытаний, при которых CaCl₂ сочетался с фосфорной кислотой или лимонной кислотой;

Фиг.6 графически иллюстрирует уровни акриламида, обнаруженные в серии испытаний, при которых CaCl₂ и фосфорная кислота добавлялись в картофельные хлопья с различными уровнями содержания редуцирующих сахаров;

Фиг.7 графически иллюстрирует уровни акриламида, обнаруженные в серии испытаний, при которых CaCl₂ и фосфорная кислота добавлялись в картофельные хлопья;

Фиг.8 графически иллюстрирует уровни акриламида, обнаруженные в серии испытаний, при которых CaCl₂ и лимонная кислота добавлялись в смесь для изготовления кукурузных чипсов;

Фиг.9 графически иллюстрирует уровни акриламида, обнаруженные в картофельных чипсах, изготовленных с цистеином, хлоридом кальция и либо фосфорной, либо лимонной кислотой;

Фиг.10 графически иллюстрирует уровни акриламида, обнаруженные в картофельных чипсах, когда хлорид кальция и фосфорная кислота добавлялись либо на шаге изготовления хлопьев, либо на шаге изготовления чипсов;

Фиг.11 графически иллюстрирует влияние аспарагиназы и буферного раствора на уровень акриламида в картофельных чипсах;

Фиг.12 - графически иллюстрирует уровни акриламида, обнаруженные в картофельных чипсах, обжаренных в масле, содержащем розмарин.

Подробное описание изобретения

Для образования акриламида в термически обработанных пищевых продуктах требуется источник углерода и источник азота. Имеется гипотеза, что источником углерода являются углеводы, а источником азота - протеины или аминокислоты. Многие ингредиенты пищевых продуктов, имеющие растительное происхождение, такие как рис, пшеница, кукуруза, ячмень, соя, картофель и овес, содержат аспарагин и являются в основном углеводами, содержащими незначительное количество компонентов аминокислот. Типично такие ингредиенты пищевых продуктов имеют небольшой пул аминокислот, в который входят и другие аминокислоты, помимо аспарагина.

Под термином "термически обработанный" понимается пищевой продукт или ингредиент пищевого продукта, в котором компоненты пищевого продукта, такие как смесь ингредиентов пищевого продукта, нагреваются при температуре не менее 80°С. Предпочтительно термическая обработка пищевых продуктов или ингредиентов пищевых продуктов происходит при температурах приблизительно от 100°С до 250°С. Ингредиенты пищевого продукта могут обрабатываться при повышенных температурах отдельно друг от друга до того, как они образуют конечный пищевой продукт. Примером термически обработанного ингредиента пищевого продукта могут служить картофельные хлопья, которые вырабатываются из сырого картофеля, и в ходе этого технологического процесса картофель подвергается воздействию температуры до 170°С. Термины "картофельные хлопья", "картофельные гранулы", "картофельная мука" используются в данном описании взаимозаменяемо и обозначают любой дегидратированный продукт на основе картофеля. Примерами других термически обработанных ингредиентов пищевых продуктов могут служить обработанный овес, отваренный и высушенный рис, кулинарные изделия из сои, кукурузный полуфабрикат, жареные кофейные бобы и жареные бобы какао. В другом случае сырые ингредиенты пищевых продуктов могут использоваться в приготовлении конечного пищевого продукта, и производство конечного пищевого продукта включает шаг нагревания. Одним примером обработки сырого материала, при котором конечный пищевой продукт получается в результате нагревания, может служить производство картофельных чипсов из ломтиков сырого картофеля на этапе их обжаривания при температуре приблизительно от 100 до 205°С или производство картофеля, жаренного по-французски при таких же температурах.

Влияние аминокислот на образование акриламида

Однако в соответствии с настоящим изобретением было обнаружено, что значительное образование акриламида имеет место тогда, когда аминокислота аспарагин нагревается в присутствии редуцирующего сахара. Нагревание других аминокислот, таких как лизин и аланин, в присутствии редуцирующего сахара, такого как глюкоза, не приводит к образованию акриламида. Но вызывает удивление тот факт, что добавление других аминокислот к смеси аспарагина с сахаром может как увеличить, так и уменьшить количество образующегося акриламида.

Установив, что быстрое образование акриламида имеет место при нагревании аспарагина в присутствии редуцирующего сахара, можно добиться уменьшения содержания акриламида в термически обработанных пищевых продуктах путем инактивирования аспарагина. Под термином "инактивирование" подразумевается удаление аспарагина из пищевого продукта или перевод аспарагина в неактивное состояние по ходу процесса образования акриламида путем его преобразования или связывания с другим химическим продуктом, который препятствует образованию акриламида из аспарагина.

I. Влияние цистеина, лизина, глютамина и глицина на образование акриламида

Поскольку аспарагин вступает в реакцию с глюкозой с образованием акриламида, увеличение концентрации других свободных аминокислот может повлиять на реакцию между аспарагином и глюкозой и уменьшить образование акриламида. Для этого эксперимента приготавливается раствор аспарагина (0,176%) и глюкозы (0,4%) в буферном растворе фосфата натрия с рН=7,0. Четыре других аминокислоты: глицин (GLY), лизин (LYS), глютамин (GLN) и цистеин (CYS) добавлялись в той же концентрации, что и глюкоза, на молярной основе. План эксперимента был полностью факториальным без дублирования, поэтому были протестированы все возможные комбинации добавленных аминокислот. Растворы нагревались при 120°С в течение 40 минут, затем производились замеры содержания акриламида. В Таблице 1 приведены концентрации и результаты.

Таблица 1Влияние цистеина, лизина, глютамина и глицина на образование акриламида
	глюкоза	аспарагин	глицин	лизин	глютамин	цистеин	акриламид
порядок	%	%	%	%	%	%	(миллиардных долей)
1	0,4	0,176	0	0	0	0	1679
2	0,4	0,176	0	0	0	0,269	4
3	0,4	0,176	0	0	0,324	0	5378
4	0,4	0,176	0	0	0,324	0,269	7
5	0,4	0,176	0	0,325	0	0	170
6	0,4	0,176	0	0,325	0	0,269	7
7	0,4	0,176	0	0,325	0,324	0	1517
8	0,4	0,176	0	0,325	0,324	0,269	7
9	0,4	0,176	0,167	0	0	0	213
10	0,4	0,176	0,167	0	0	0,269	6
11	0,4	0,176	0,167	0	0,324	0	2033
12	0,4	0,176	0,167	0	0,324	0,269	4
13	0,4	0,176	0,167	0,325	0	0	161
14	0,4	0,176	0,167	0,325	0	0,269	4
15	0,4	0,176	0,167	0,325	0,324	0	127
16	0,4	0,176	0,167	0,325	0,324	0,269	26

Как видно из приведенной выше таблицы, глюкоза и аспарагин без добавления какой-либо другой аминокислоты образовали 1679 миллиардных долей акриламида. Добавленные аминокислоты оказывали воздействие трех типов.

1) Цистеин почти полностью устранял образование акриламида. Любое добавление цистеина приводило к концентрации акриламида менее 25 миллиардных долей (98% уменьшение).

2) Лизин и глицин уменьшали образование акриламида, но не в такой степени, как цистеин. Любое добавление лизина и/или глицина, но без глютамина и цистеина, приводило к концентрации акриламида менее 220 миллиардных долей (85% уменьшение).

3) Удивительно, но глютамин увеличивал образование акриламида до 5378 миллиардных долей (200% увеличение). Глютамин с цистеином не образовывали акриламида. Добавление глицина и лизина к глютамину уменьшало образование акриламида.

Эти опыты продемонстрировали эффективность цистеина, лизина и глицина для уменьшения образования акриламида. Однако результаты тестов с глютамином показали, что не все аминокислоты являются эффективными для уменьшения образования акриламида. Сочетание цистеина, лизина или глицина с аминокислотой, которая сама по себе может ускорить образование акриламида (такой как глютамин), может точно также уменьшить образование акриламида.

II. Влияние цистеина, лизина, глютамина и метионина при различных концентрациях и температурах

Как сообщалось выше, цистеин и лизин уменьшали содержание акриламида, когда их добавляли в той же концентрации, что и глюкозу. Следующий эксперимент был разработан, чтобы ответить на следующие вопросы:

1) Как более низкие концентрации цистеина, лизина, глютамина и метионина влияют на образование акриламида?

2) Такое же влияние оказывает добавление цистеина и лизина в том случае, когда раствор нагревается при температурах 120°С и 150°С?

Приготавливался раствор аспарагина (0,176%) и глюкозы (0,4%) в буферном растворе фосфата натрия с рН=7,0. Добавлялись аминокислоты (цистеин (CYS), лизин (LYS), глютамин (GLN) или метионин (MET)) с двумя различными концентрациями. Эти две концентрации составляли 0,2 и 1,0 моль аминокислоты на моль глюкозы. В половине опытов 2 мл раствора нагревались при 120°С в течение 40 минут, в другой половине 2 мл нагревались при 150°С в течение 15 минут. После нагревания концентрация акриламида измерялась при помощи GC-MS. Результаты испытаний приведены в Таблице 2. Контрольным являлся опыт с раствором аспарагина и глюкозы без добавления аминокислот.

Таблица 2Влияние температуры и концентрации аминокислот на уровень акриламида
	Уровень акриламида
Аминокислота/Температура, °С	Контрольный опыт	Аминокислота с концентрацией 0,2	Процент от контрольного опыта, %	Аминокислота с концентрацией 0,1	Процент от контрольного опыта, %
лизин-120	1332·10-9	1109·10-9	83	280·10-9	21
цистеин-120	1332·10-9	316·10-9	24	34·10-9	3
лизин-150	3127·10-9	1683·10-9	54	536·10-9	17
цистеин-150	3127·10-9	1146·10-9	37	351·10-9	11
глютамин-120	1953·10-9	4126·10-9	211	6795·10-9	348
метионин-120	1953·10-9	1978·10-9	101	1132·10-9	58
глютамин-150	3866·10-9	7223·10-9	187	9516·10-9	246
метионин-150	3866·10-9	3885·10-9	100	3024·10-9	78

В опытах с цистеином и лизином в контрольном испытании образовалось 1332 миллиардных долей акриламида после выдержки в течение 40 минут при 120°С, и 3127 миллиардных долей акриламида после выдержки в течение 15 минут при 150°С. Цистеин и лизин уменьшили образование акриламида как при 120°С, так и при 150°С, при этом уменьшение концентрации акриламида было примерно пропорциональным концентрации добавленных цистеина или лизина.

В опытах с глютамином и метионином в контрольном испытании образовалось 1953 миллиардных долей акриламида после 40-минутного пребывания при 120°С и 3866 миллиардных долей акриламида после 15-минутного пребывания при 150°С. Глютамин увеличивал образование акриламида при 120°С и при 150°С. Метионин с концентрацией 0,2 моля на моль глюкозы не влиял на образование акриламида. Метионин с концентрацией 1,0 моля на моль глюкозы уменьшал образование акриламида менее чем на 50%.

III. Влияние девятнадцати аминокислот на образование акриламида в растворе глюкозы и аспарагина

Влияние четырех аминокислот (лизина, цистеина, метионина и глютамина) на образование акриламида описывалось выше. Испытывались также пятнадцать дополнительных аминокислот. Приготавливался раствор аспарагина (0,176%) и глюкозы (0,4%) в буферном растворе фосфата натрия с рН=7,0. Пятнадцать аминокислот добавлялись в той же концентрации, как и глюкоза, на молярной основе. Контрольный опыт проводился с раствором аспарагина и глюкозы без каких-либо других аминокислот. Растворы нагревались при температуре 120°С в течение 40 минут, а затем содержание акриламида измерялось при помощи GC-MS. Результаты приведены в Таблице 3.

Таблица 3Влияние других аминокислот на образование акриламида
	Образование акриламида
Аминокислота	миллиардных долей	% от контрольного опыта
контроль	959	100
гистидин	215	22
аланин	478	50
метионин	517	54
глютаминовая к-та	517	54
аспартановая к-та	529	55
пролин	647	67
фенилалалин	648	68
валин	691	72
аргинин	752	78
триптофан	1059	111
треонин	1064	111
тирозин	1091	114
лейцин	1256	131
серин	1296	135
изолейцин	1441	150

Как видно из приведенной выше таблицы, ни одна из пятнадцати дополнительных аминокислот не оказалась столь эффективной для уменьшения образования акриламида, как цистеин, лизин или глицин. Девять из дополнительных аминокислот уменьшали содержание акриламида до уровня от 22% до 78% от контрольного, а шесть других аминокислот увеличивали содержание акриламида до уровня от 111% до 150% от контрольного.

В приведенной ниже Таблице 4 подводится итог для всех аминокислот, причем аминокислоты перечислены в порядке их эффективности. Цистеин, лизин и глицин оказались эффективными ингибиторами, которые уменьшали количество образованного акриламида до менее 15% от образованного в контрольном опыте. Следующие девять аминокислот оказались менее эффективными ингибиторами, при участии которых общее количество образованного акриламида составляло 22-78% от образованного в контрольном опыте. Следующие семь аминокислот увеличивали образование акриламида. Глютамин вызывал наибольшее увеличение содержания акриламида, доходящее до 320% от контрольного опыта.

Таблица 4Образование акриламида в присутствии 19 аминокислот
Аминокислота	Образование акриламида как % контрольного опыта, %
контрольный опыт	100
цистеин	0
лизин	10
глицин	13
гистидин	22
аланин	50
метионин	54
глютаминовая к-та	54
аспартановая к-та	55
пролин	67
фенилаланин	68
валин	72
аргинин	78
триптофан	111
треонин	111
тирозин	114
лейцин	131
серин	135
изолейцин	150
глютамин	320

IV. Картофельные хлопья с добавлением L-цистеина в количестве 750 миллионных долей

Для целей опыта были изготовлены картофельные хлопья, содержащие 750 миллионных долей добавленного L-цистеина. Контрольные картофельные хлопья не содержали добавленный L-цистеин. Три грамма картофельных хлопьев отвешивалось и помещалось в стеклянный сосуд. Сосуды плотно закрывались и нагревались в течение 15 или 40 минут при температуре 120°С. Концентрация акриламида измерялась при помощи GC-MS в миллиардных долях.

Таблица 5Уменьшение акриламида в зависимости от времени в опытах с цистеином
Картофельные хлопья	Акриламид (109), 15 мин при 120°С	Уменьшение концентрации акриламида после 15 мин, %	Акриламид (109), 40 мин при 120°С	Уменьшение концентрации акриламида после 40 мин, %
контроль	1662	-	9465	-
750 миллионных долей L-цистеина	653	60	7529	20

V. Выпеченные искусственно изготовленные картофельные чипсы

На основании приведенных выше результатов был разработан предпочтительный вариант выполнения изобретения, в котором к композиции для искусственно изготовленной сухой закуски, в данном случае выпеченных искусственно изготовленных картофельных чипсов, добавлялся цистеин или лизин. Технологический процесс приготовления такого продукта изображен на Фиг.3А. На шаге 30 приготовления теста картофельные хлопья, вода и другие ингредиенты соединяются и образуют тесто (Термин "картофельные хлопья" и "картофельная мука" используется здесь взаимозаменяемо, и любой из них предназначен для обозначения всех сухих продуктов, независимо от размера частиц.) На шаге 31 раскатывания в тонкий лист тесто прогоняется через раскатывающее устройство, которое сплющивает тесто, а затем нарезается на отдельные кусочки. На шаге 32 кулинарной обработки нарезанные кусочки выпекаются до тех пор, пока они не достигнут заданного цвета и влажности. К полученным в результате этого чипсам затем добавляются специи на шаге 33 кондиционирования, и они упаковываются в пакеты на шаге 34 упаковки.

Первый вариант выполнения изобретения иллюстрируется при использовании описанного выше процесса. Для того, чтобы проиллюстрировать этот вариант выполнения, производится сравнение между контрольной партией и испытуемой партией, к которой добавлялся цистеин в одной из трех концентраций и лизин в одной концентрации. В предоставленной ниже Таблице 6 приведены ингредиенты, используемые в различных партиях.

Таблица 6Влияние лизина и различных уровней содержания цистеина на уровень акриламида
Ингредиент	Контрольная партия	Цистеин# 1	Цистеин# 2	Цистеин# 3	Лизин
картофельные хлопья или модифицированный крахмал	5496 g	5496 g	5496 g	5496 g	5496 g
сахар	300 g	300 g	300 g	300 g	300 g
растительное масло	90 g	90 g	90 g	90 g	90 g
разрыхлители	54 g	54 g	54 g	54 g	54 g
эмульгатор	60 g	60 g	60 g	60 g	60 g
L-Цистеин (растворимый в воде)1	0 g	1,8 g	4,2 g	8,4 g	0 g
L-Лизин моногидрохлорид	0 g	0 g	0 g	0 g	42 g
общая масса сухого продукта	6000 g	6001,8 g	6004,2 g	6008,4 g	6042 g
вода	3947 мл	3947 мл	3947 мл	3947 мл	3947 мл
Замеры после кулинарной обработки чипсов
Н2О, %	2,21	1,73	2,28	2,57	2,68
Масло, %	1,99	2,15	2,05	2,12	1,94
Акриламид, (миллиардных долей)	1030	620	166	104	456
Цвет	L	72,34	76,53	79,02	78,36	73,2
А	1,99	-1,14	-2,02	-2,14	1,94
В	20,31	25,52	23,2	23,0	25,77
1 - Можно ожидать, что D-изомер или рацемическая смесь D- и L-изомеров аминокислот будет столь же эффективна, хотя, возможно, L-изомер окажется лучшим и менее дорогим источником.

Во всех партиях сухие ингредиенты сперва перемешивались между собой, затем к каждой сухой смеси добавлялось растительное масло, и все перемешивалось. Цистеин или лизин растворялись в воде до того, как добавлялись в тесто. Уровень влажности теста до раскатывания составлял от 40% до 45% по весу. Тесто раскатывалось с образованием листа толщиной от 0,020 дюйма до 0,030 дюйма, разрезалось на кусочки по размерам чипсов и выпекалось.

После кулинарной обработки производились измерения влажности, содержания масла и цвета по шкале L-A-B Хантера. Образцы тестировались и определялись уровни акриламида в конечном продукте. В представленной выше Таблице 6 приведены результаты этих испытаний.

В контрольной партии чипсов уровень акриламида после окончательной кулинарной обработки составил 1030 миллиардных долей. Добавление цистеина с любым испытуемым уровнем концентрации, также как и лизина, значительно снижало конечный уровень акриламида. На Фиг.4 приведены в графической форме полученные уровни акриламида. На данном чертеже уровень акриламида, обнаруженный в каждом образце, показан в виде обведенного жирной линией столбца 402. Непосредственно под каждым столбцом имеется подпись, указывающая параметры данного испытания, а шкала концентрации акриламида приведена с левой стороны чертежа. Также для каждого испытания показан уровень влажности изготовленных чипсов в виде отдельной точки 404. Значения точек 404 соответствуют шкале влажности в процентах, приведенной с правой стороны чертежа. Линия 406 соединяет отдельные точки 404 для большей наглядности. Вследствие выраженного влияния низкой влажности на уровень содержания акриламида важно иметь такой уровень влажности, чтобы правильно оценить активность каждого реагента, понижающего содержание акриламида.

Добавление к тесту цистеина или лизина значительно снижало уровень акриламида в конечном продукте. Образцы цистеином показывают, что уровень акриламида понижается приблизительно в прямой пропорциональной зависимости от количества добавленного цистеина. Однако необходимо учитывать побочное влияние на характеристики (такие, как цвет, вкус и текстура) конечного продукта добавления аминокислоты в процессе его изготовления.

Также проводились дополнительные испытания, в которых добавлялся цистеин, лизин и сочетание каждой из этих двух аминокислот с CaCl₂. В этих опытах использовалась та же самая процедура, что и в описанных выше опытах, но используемые картофельные хлопья имели различные уровни содержания редуцирующих сахаров, а также добавлялись различные количества аминокислот и CaCl₂. В представленной ниже Таблице 7, партия 1 картофе