Способ уменьшения образования акриламида

Способ уменьшения образования акриламида

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предпосылки создания изобретения

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способу уменьшения количества акриламида в подвергнутых тепловой обработке пищевых продуктах, что позволяет получать пищевые продукты со значительно сниженным содержанием акриламида. Более точно, изобретение относится к а) ослаблению стенки клеток пищевого продукта, содержащего аспарагин, и б) применению различных уменьшителей содержания акриламида для проникновения через ослабленную клеточную стенку.

Описание уровня техники

Химическое вещество акриламид в форме полимера длительное время применяется в промышленности для очистки воды, усовершенствованной регенерации масел, производства бумаги, во флокулянтах, загустителях, для переработки руды и производства несминаемых тканей. Акриламид используют в виде белых кристаллов без запаха, хорошо растворимых в воде (2155 г/л при 30°С). Синонимами акриламида являются 2-акриламид, этиленкарбоксамид, амид акриловой кислотой и виниламид. Акриламид имеет молекулярную массу 71,08, температуру плавления 84,5°С и температуру кипения 125°С при давлении 25 мм рт.ст.

Совсем недавно было установлено, что акриламид в форме мономера содержится в самых разнообразных пищевых продуктах. В частности, акриламид обнаружен главным образом в пищевых продуктах с высоким содержанием углеводов, подвергнутых нагреву или переработке при высоких температурах. Примеры пищевых продуктов, в которых обнаружено присутствие акриламида, включают кофе, сухие завтраки, печенье, картофельные чипсы, крекер, картофель фри, хлебобулочные изделия и жареное панированное мясо. Подвергнутые нагреву богатые белками пищевые продукты обычно имеют относительно невысокое содержание акриламида, тогда как в богатых углеводами пищевых продуктах обнаружено относительно высокое содержание акриламида по сравнению с необнаруживаемыми количествами в не подвергнутых нагреву и вареных пищевых продуктах. По имеющимся данным содержание акриламида в различных подвергнутых сходной обработке пищевых продуктах составляет 330-2300 (µг/кг) в картофельных чипсах, 300-1100 (µг/кг) в картофеле фри, 120-180 (µг/кг) в кукурузных чипсах и от необнаруживаемых количеств до 1400 (µг/кг) в различных сухих завтраках.

Как считается в настоящее время, акриламид образуется в результате присутствия аминокислот и восстанавливающих сахаров. Например, считается, что большая часть акриламида, содержащегося в жареных пищевых продуктах, образуется в результате реакции между свободным аспарагином, являющимся аминокислотой, которая обычно содержится в сырых овощах, и свободными восстанавливающими сахарами. На долю аспарагина приходится приблизительно 40% всех свободных аминокислот, содержащихся в сыром картофеле, приблизительно 18% всех свободных аминокислот, содержащихся в богатой белками ржи, и приблизительно 14% всех свободных аминокислот, содержащихся в пшенице.

Возможно образование акриламида из аминокислот помимо аспарагина, но это еще не подтверждено с какой-либо степенью достоверности. Например, имеются данные об образовании некоторого количества акриламида по результатам испытаний глутамина, метионина, цистеина и аспарагиновой кислоты в качестве предшественников. Тем не менее, эти данные сложно подтвердить из-за потенциальных примесей аспарагина в исходных аминокислотах. Несмотря на это установлено, что аспарагин является аминокислотой-предшественником, в наибольшей степени отвечающим за образование акриламида.

Поскольку факт содержания акриламида в пищевых продуктах установлен недавно, точный механизм образования акриламида еще не выяснен. Вместе с тем, в настоящее время считается, что наиболее вероятным путем образования акриламида является реакция Майяра. Реакция Майяра давно признана химиками-пищевиками одной из важнейших химических реакций в технологии обработки пищевых продуктов, способной влиять на вкус и аромат, цвет и питательную ценность пищевого продукта. Для реакции Майяра требуется тепло, влага, восстанавливающие сахара и аминокислоты.

Реакция Майяра включает последовательность сложных реакций с образованием множества промежуточных продуктов, но в целом ее можно описать как включающую три стадии. На первой стадии реакции Майяра из сочетания свободной аминогруппы (свободных аминокислот и/или белков) и восстанавливающего сахара (такого как глюкоза) образуются продукты перегруппировки Амадори или Хейнса. На второй стадии происходит расщепление продуктов перегруппировки Амадори или Хейнса посредством альтернативных путей, включающих дезоксикетоальдегиды, деление или расщепление Стрекера. В результате сложной последовательности реакций, включающих дегидратацию, элиминацию, циклизацию, деление и фрагментацию, образуется совокупность вкусовых промежуточных продуктов и вкусовых соединений. Третья стадия реакции Майяра характеризуется образованием коричневых азотистых полимеров и сополимеров. На примере реакции Майяра как вероятного пути образования акриламида на фиг.1 в упрощенной форме проиллюстрированы предполагаемые пути образования акриламида начиная с аспарагина и глюкозы.

Хотя не доказано, что акриламид вреден для людей, его присутствие в пищевых продуктах, в особенности в больших количествах, является нежелательным. Как отмечено ранее, относительно более высокие концентрации акриламида обнаружены в пищевых продуктах, подвергнутых нагреву или тепловой обработке. Снижение содержания акриламида в таких пищевых продуктах можно осуществить путем снижения содержания или исключения соединений-предшественников, из которых образуется акриламид, подавления образования акриламида во время обработки пищевого продукта, расщепления или введения в реакцию акриламида в форме мономера после его образования в пищевом продукте или удаления акриламида из продукта до его употребления. Понятно, каждый пищевой продукт создает особые сложности при решении любой из перечисленных задач. Например, пищевые продукты, которые нарезаны ломтиками и подвергаются тепловой обработке в виде соприкасающихся частей, могут с трудом смешиваться с различными добавками без физического разрушения клеточных структур, которые придают пищевым продуктам их особые характеристики после тепловой обработки. Другие условия обработки конкретных пищевых продуктов также могут быть несовместимыми со стратегиями уменьшения содержания акриламида или крайне осложнять их осуществление.

В качестве примера на фиг.2 проиллюстрированы хорошо известные из уровня техники способы изготовления жареных картофельных чипсов из сырого картофеля. Сырой картофель, который содержит около 80 или более процентов по весу воды, сначала поступает на стадию 21 очистки от кожуры. После очистки сырого картофеля от кожуры он поступает на стадию 22 резания ломтиками. Толщина каждого ломтика картофеля на стадии 22 резания ломтиками зависит от желаемой толщины конечного продукта. Одним из примеров из уровня техники является резание картофеля ломтиками толщиной около 0,053 дюйма. Затем эти ломтики поступают на стадию 23 промывания, на которой с помощью воды с поверхности каждого ломтика удаляют крахмал. Затем промытые ломтики картофеля подают на стадию 24 тепловой обработки. На стадии 24 тепловой обработки обычно жарят ломтики в обжарочном аппарате непрерывного действия, например, при температуре 177°С в течение приблизительно 2,5 минут. На стадии тепловой обработки содержание влаги в чипсах обычно снижается до менее 2% по весу. Например, жареные картофельные чипсы обычно имеют содержание влаги на выходе из обжарочного аппарата приблизительно 1,4% по весу. Затем подвергнутые тепловой обработке картофельные чипсы подают на стадию 25 приправления вкусовыми веществами, на которой во вращающемся барабане в них добавляют вкусовые вещества. Наконец, приправленные чипсы поступают на стадию 26 расфасовки. На стадии 26 расфасовки обычно подают приправленные чипсы в одно или несколько устройств для взвешивания, из которых чипсы затем поступают в один или несколько вертикальных формовочно-фасовочно-укупорочных автоматов для их расфасовки в гибкие упаковки. После расфасовки продукт направляют на реализацию, и его приобретают потребители.

Небольшие корректировки на некоторых из описанных стадий обработки картофельных чипсов могут привести к значительным изменениям характеристик конечного продукта. Например, увеличение времени пребывания ломтиков в воде на стадии 23 промывания может привести к вымыванию из ломтиков соединений, которые придают конечному продукту вкус и аромат картофеля, цвет и текстуру. Увеличение времени пребывания или повышение температуры на стадии 24 тепловой обработки способно привести к повышению степени обжаривания чипсов в результате реакции Майяра, а также снижению содержания влаги. Если в ломтики картофеля желательно вводить какие-либо ингредиенты до обжаривания, может потребоваться создать механизмы, обеспечивающие впитывание добавляемых ингредиентов во внутренние части ломтиков без разрушения клеточной структуры чипсов или вымывания полезных соединений из ломтиков.

Другим примером подвергаемых нагреву пищевых продуктов, которые создают особые сложности для снижения содержания акриламидов конечном продукте, являются закусочные продукты, которые также могут изготавливаться из теста. Термин "изготавливаемый из полуфабрикатов закусочный продукт" означает закусочный продукт, в котором используется исходный ингредиент, отличающийся от основного и неизмененного исходного вещества, содержащего крахмал. Например, изготавливаемые из полуфабрикатов закусочные продукты включают изготавливаемые из полуфабрикатов картофельные чипсы, в которых в качестве исходного вещества используется дегидрированный картофель, и кукурузные чипсы, в которых в качестве исходного вещества используется кукурузное тесто. Отмечаем, что дегидрированным картофелем может являться картофельная мука, картофельные хлопья, картофельная крупа или дегидрированный картофель в других существующих формах. Подразумевается, что при использовании любых из этих терминов в настоящей заявке в них включены все эти варианты. Лишь в качестве примера, а не для ограничения "изготавливаемые из полуфабрикатов пищевые продукты", в которые может быть добавлен уменьшитель содержания акриламида, включают чипсы тортилья, кукурузные чипсы, картофельные чипсы из картофельных хлопьев и/или свежего картофельного пюре, чипсы из смешанной муки, воздушную кукурузу, воздушную пшеницу, воздушный рис, крекер, хлебные изделия (из ржаной, пшеничной, овсяной, картофельной, муки высшего сорта, муки из цельного зерна и смешанной муки), мягкие и твердые крендели, кондитерские изделия, печенье, гренки, кукурузные тортильи, мучные тортильи, лаваш, круассаны, пироги, маффины, шоколадные кексы, пирожные, бублики, пончики, сухие завтраки, прессованные закусочные продукты, продукты из гранолы, продукты из муки, продукты из кукурузной муки, продукты из кукурузного теста, картофельные хлопья, поленту, взбитые белковые смеси для панировки и тестовые заготовки, охлажденное и замороженное тесто, восстановленные пищевые продукты, подвергнутые обработке и замороженные пищевые продукты, панированные изделия из мяса и овощей, картофельные оладьи, картофельное пюре, тонкие блинчики, блины, вафли, основу для пиццы, арахисовое масло, пищевые продукты, содержащие измельченные и подвергнутые обработке орехи, желе, начинки, плодовые пюре, овощные пюре, алкогольные напитки, такие как пиво и эль, какао, какао-порошок, шоколад, горячий шоколад, сыр, корма для животных, такие как гранулированный корм для собак и кошек, и любые другие пищевые продукты для людей или корма для животных, которые раскатывают или прессуют или которые изготовлены из теста или смешанных ингредиентов. Используемый в описании термин "изготавливаемые из полуфабрикатов пищевые продукты" включает изготавливаемые из полуфабрикатов закусочные продукты согласно вышеприведенному определению. Используемый в описании термин "пищевые продукты" включает все изготавливаемые из полуфабрикатов закусочные продукты и изготавливаемые из полуфабрикатов пищевые продукты согласно вышеприведенному определению.

Как показано на фиг.2, для изготавливаемых из полуфабрикатов картофельных чипсов не требуется стадия 21 очистки от кожуры, стадия 22 резания ломтиками или стадия 23 промывания. Вместо этого для изготавливаемых из полуфабрикатов картофельных чипсов используют, например, картофельные хлопья, которые смешивают с водой и другими ингредиентами, вводимыми в малых дозах, чтобы получить тесто. Затем тесто раскатывают и режут, после чего приступают к стадии тепловой обработки. Стадия тепловой обработки может включать обжаривание или выпекание. Затем чипсы поступают на стадию приправления вкусовыми веществами и стадию расфасовки. При перемешивании картофельного теста в него можно легко добавлять другие ингредиенты, как в случае большинства, если не всех изготавливаемых из полуфабрикатов пищевых продуктов.

В отличие от этого, для добавления ингредиентов в сырой пищевой продукт, такой как ломтики картофеля, необходимо найти механизм, позволяющий ингредиентам проникать в клеточную структуру продукта. Тем не менее, добавление любых ингредиентов на стадии перемешивания должно осуществляться с учетом того, что ингредиенты могут отрицательно влиять на раскатку, прессование или другие процессы обработки теста, а также на характеристики готовых чипсов.

Желательно создать один или несколько способов снижения содержания акриламида в подвергнутых нагреву или тепловой обработке конечных пищевых продуктах. В идеале, такой способ должен преимущественно снижать содержание акриламида или исключать его из конечного продукта без отрицательного влияния на качество и характеристики конечного продукта. Кроме того, способ должен быть простым для осуществления и предпочтительно незначительно увеличивать или не увеличивать общие производственные издержки.

Краткое изложение сущности изобретения

В основу предлагаемого изобретения положена задача уменьшения содержания акриламида в пищевых продуктах. Согласно одной из особенностей это снижение содержания акриламида в пищевых продуктах достигается путем ослабления клеточных стенок пищевого продукта растительного происхождения и введения аспарагина, являющегося предшественником акриламида, в контакт внутри клеточных стенок с уменьшителем содержания аспарагина с целью усиления разрушения предшественника акриламида. Например, для проникновения через клеточную стенку, ослабленную с помощью ультразвуковой энергии, используют аспарагиназу, которая является одним из ферментов, гидролизующих аспарагин. С целью уменьшения содержания акриламида аспарагиназа также может применяться в сочетании с различными аминокислотами, многовалентными катионами и свободными тиолами. Ослабление клеточных стенок и введение клеточных стенок в контакт с уменьшителем содержания аспарагина может осуществляться последовательно или одновременно. Кроме того, механизмы ослабления клеточных стенок могут использоваться по отдельности или в сочетании. Например, клеточная стенка может быть ослаблена энергией сверхвысокочастотного излучения с последующим применением перепада давлений. Упомянутые, а также дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут ясны из следующего далее подробного описания.

Краткое описание чертежей

В прилагаемой формуле изобретения содержатся элементы новизны, считающиеся характеризующими изобретение. Вместе с тем, само изобретение, а также предпочтительный вариант его применения, его дополнительные задачи и преимущества будут лучше всего поняты при рассмотрении следующего далее подробного описания наглядных вариантов осуществления в сочетании с сопровождающими чертежами, на которых:

на фиг.1 в упрощенной форме проиллюстрированы предполагаемые пути образования акриламида начиная с аспарагина и глюкозы,

на фиг.2 проиллюстрированы хорошо известные из уровня техники способы изготовления жареных картофельных чипсов из сырого картофеля,

на фиг.3А и 3Б проиллюстрированы способы изготовления закусочного продукта из полуфабрикатов согласно двум различным вариантам осуществления изобретения,

на фиг.4 наглядно проиллюстрировано содержание акриламида по результатам серии испытаний с добавлением цистеина и лизина,

на фиг.5 наглядно проиллюстрировано содержание акриламида по результатам серии испытаний, в ходе которых CaCl₂ сочетали с фосфорной кислотой или лимонной кислотой,

на фиг.6 наглядно проиллюстрировано содержание акриламида по результатам серии испытаний с добавлением CaCl₂ и фосфорной кислоты в картофельные хлопья с различным уровнем содержания восстанавливающих сахаров,

на фиг.7 наглядно проиллюстрировано содержание акриламида по результатам серии испытаний с добавлением CaCl₂ и фосфорной кислоты в картофельные хлопья,

на фиг.8 наглядно проиллюстрировано содержание акриламида по результатам серии испытаний с добавлением CaCl₂ и лимонной кислоты в смесь для изготовления кукурузных чипсов,

на фиг.9 наглядно проиллюстрировано содержание акриламида в картофельных чипсах, изготовленных с добавлением цистеина, хлорида кальция и фосфорной кислоты или лимонной кислоты (обозначения: СС - CaCl₂, CITRIC - лимонная кислота, CYST - цистеин, PHOSA - фосфорная кислота),

на фиг.10 наглядно проиллюстрировано содержание акриламида в картофельных чипсах при добавлении хлорида кальция и фосфорной кислоты на стадии получения хлопьев или стадии изготовления чипсов (обозначения: NO Са - отсутствие CaCl₂, LO PHOS - низкое содержание фосфорной кислоты, LO Са - низкое содержание CaCl₂, HI Са - высокое содержание CaCl₂, HI PHOS - высокое содержание фосфорной кислоты),

на фиг.11 наглядно проиллюстрировано влияние аспарагиназы и буферизации на содержание акриламида в картофельных чипсах,

на фиг.12 наглядно проиллюстрировано содержание акриламида в картофельных чипсах, обжаренных в масле с добавлением розмарина,

на фиг.13 наглядно проиллюстрировано влияние добавления окислителя или восстановителя в уменьшитель содержания акриламида, содержащий свободный тиол,

на фиг.14 наглядно проиллюстрировано влияние на содержание акриламида многовалентных катионов, снижающих рН,

на фиг.15 наглядно проиллюстрировано влияние на рН хлорида кальция или хлорида натрия в 0,5 моля фосфатного буфера и 0,5 моля ацетатного буфера.

Подробное описание

Для образования акриламида в подвергнутых тепловой обработке пищевых продуктах необходим источник углерода и источник азота. Предполагается, что источником углерода являются углеводы, а источником азота являются белки или аминокислоты. Многие пищевые продукты растительного происхождения, такие как рис, пшеница, кукуруза, ячмень, соя, картофель и овес, содержат аспарагин и имеют преобладающее содержание углеводов и незначительное содержание аминокислот. Обычно такие пищевые продукты содержат небольшую группу аминокислот, в которую помимо аспарагина входят другие аминокислоты.

Термин "подвергнутый тепловой обработке" означает пищевой продукт или ингредиенты пищевого продукта, компоненты которого, такие как смесь ингредиентов, нагревают до температуры по меньшей мере 80°С. Тепловая обработка пищевого продукта или его ингредиентов предпочтительно происходит при температуре от около 100 до 205°С. Какой-либо ингредиент пищевого продукта может быть подвергнут тепловой обработке отдельно при повышенной температуре до получения конечного пищевого продукта. Одним из примеров подвергнутого тепловой обработке ингредиента пищевого продукта являются картофельные хлопья, которые получают из сырого картофеля способом, в котором картофель нагревают до температуры, достигающей 170°С. (Термины "картофельные хлопья", "картофельная крупа" и "картофельная мука" используются в описании взаимозаменяемо и означают дегидрированный продукт на основе картофеля.) Примеры других подвергнутых тепловой обработке ингредиентов пищевого продукта включают подвергнутый обработке овес, пропаренный и высушенный рис, подвергнутые тепловой обработке продукты на основе сои, кукурузное тесто, обжаренные кофейные зерна и обжаренные какао-бобы. В качестве альтернативы, для получения конечного пищевого продукта с использованием стадии тепловой обработки могут использоваться сырые ингредиенты. Одним из примеров обработки сырья, когда конечный пищевой продукт получают на стадии тепловой обработки, является изготовление картофельных чипсов из ломтиков сырого картофеля на стадии обжаривания при температуре от около 100 до около 205°С или изготовление картофеля фри, который обжаривают при сходных температурах. Как указано в настоящем описании, подвергнутые тепловой обработке пищевые продукты включают в качестве примера и без ограничения все пищевые продукты, ранее перечисленные в качестве примеров изготавливаемых из полуфабрикатов закусочных продуктов и изготавливаемых из полуфабрикатов пищевых продуктов, а также картофель фри, сладкий картофель фри, другие клубнеплоды или корнеплоды, подвернутые тепловой обработке овощи, включая подвергнутую тепловой обработке спаржу, лук и томаты, кофейные зерна и какао-бобы, подвергнутое тепловой обработке мясо, дегидрированные плоды и овощи, подвергнутый тепловой обработке корм для животных, табак, чай, обжаренные или подвергнутые тепловой обработке орехи, соевые бобы, мелассу, соусы, такие как соус для барбекю, банановые чипсы, яблочные чипсы, обжаренные во фритюре бананы и другие подвергнутые тепловой обработке плоды.

Тем не менее, в настоящем изобретении установлено, что значительное образование акриламида происходит, когда аминокислоту аспарагин нагревают в присутствии восстанавливающего сахара. Нагрев других аминокислот, таких как лизин и аланин, в присутствии восстанавливающего сахара, такого как глюкоза, не приводит к образованию акриламида. Однако, как ни удивительно, при добавлении других аминокислот в смесь аспарагина и сахара количество образующегося акриламида может увеличиваться или уменьшаться.

Зная, что быстрое образование акриламида происходит, когда аспарагин нагревают в присутствии восстанавливающего сахара, можно добиться уменьшения содержания акриламида в подвергнутых тепловой обработке пищевых продуктах путем инактивирования. Под "инактивированием" подразумевается удаление аспарагина из пищевого продукта или лишение аспарагина способности образовывать акриламид путем его преобразования или связывания с другим химическим веществом, которое препятствует образованию акриламида из аспарагина.

I Влияние цистеина, лизина, глутамина и глицина на образование акриламида

Поскольку аспарагин вступает в реакцию с глюкозой, в результате чего образуется акриламид, можно путем увеличения концентрации других свободных аминокислот влиять на реакцию между аспарагином и глюкозой и уменьшать образование акриламида. Для этого эксперимента был получен раствор аспарагина (0,176%) и глюкозы (0,4%) в буфере на основе фосфата натрия с рН, равным 7,0. Было добавлено четыре других аминокислоты: глицин (GLY), лизин (LYS), глутамин (GLN) и цистеин (CYS) в той же молярной концентрации, что и глюкоза. Эксперимент проводился согласно факторному полному плану без повторения, поэтому были испытаны все возможные сочетания добавляемых аминокислот. Растворы в течение 40 минут держали нагретыми до 120°С, после чего измеряли содержание акриламида. Концентрации и результаты приведены далее в таблице 1.

Таблица 1
Влияние цистеина, лизина, глутамина и глицина на образование акриламида
	Глюкоза	ASN	GLY	LYS	GLN	CYS	Акриламид
Номер	%	%	%	%	%	%	ч./млрд
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 показано выше в таблице, при добавлении глюкозы и аспарагина без добавления какой-либо другой аминокислоты содержание акриламида составляло 1679 ч./млрд. При добавлении аминокислот получали результат трех типов.

1) Цистеин почти исключал образование акриламида. Во всех случаях добавления цистеина содержание акриламида не превышало 25 ч./млрд (снижение на 98%).

2) Лизин и глицин уменьшали образование акриламида, но не в такой степени, как цистеин. Во всех случаях добавления лизина и/или глицина, но без добавления глутамина и цистеина содержание акриламида составляло менее 220 ч./млрд (снижение на 85%).

3) Как ни удивительно, в результате добавления глутамина образование акриламида увеличивалось до 5378 ч./млрд (увеличение на 200%). При добавлении глутамина плюс цистеин не происходило образование акриламида. В результате добавления глицина и лизина в глутамин образование акриламида уменьшалось.

Эти испытания продемонстрировали эффективность цистеина, лизина и глицина при уменьшении образования акриламида. Вместе с тем, результаты добавления глутамина продемонстрировали, что не все аминокислоты эффективны при уменьшении образования акриламида. Сочетание цистеина, лизина или глицина с аминокислотой, которая сама по себе способна ускорять образование акриламида (такой как глутамин), также может уменьшать образование акриламида.

II Влияние цистеина, лизина, глутамина и метионина при различных концентрациях и температурах

Как указано выше, цистеин и лизин уменьшают образование акриламида при добавлении в такой же концентрации, что и глюкоза. Был разработан последующий эксперимент, чтобы ответить на следующие вопросы:

1. Как цистеин, лизин, глутамин и метионин в меньших концентрациях влияют на образование акриламида?

2. Является ли влияние добавляемого цистеина и лизина таким же, когда раствор нагревают до температуры 120 и 150°С?

Был получен раствор аспарагина (0,176%) и глюкозы (0,4%) в буфере на основе фосфата натрия с рН, равным 7,0. Были добавлены аминокислоты (цистеин (CYS), лизин (LYS), глутамин (GLN) или метионин (МЕТ)) в двух концентрациях. Две концентрации составляли 0,2 и 1,0 моль аминокислоты на моль глюкозы. В ходе половины испытаний 2 мл растворов в течение 40 минут держали нагретыми до 120°С; в ходе другой половины 2 мл растворов в течение 15 минут держали нагретыми до 150°С. После нагрева определяли содержание акриламида методом газовой хроматографии-массовой спектрометрии, результаты которой приведены в таблице 2. Контрольным веществом являлся раствор аспарагина и глюкозы без добавления аминокислот.

При испытаниях с использованием цистеина и лизина содержание акриламида в контрольном растворе составляло 1332 ч./млрд через 40 минут при 120°С и 3127 ч./млрд через 15 минут при 150°С. Цистеин и лизин уменьшали образование акриламида при 120°С и 150°С, при этом снижение содержания акриламида приблизительно пропорционально концентрации добавляемого цистеина или лизина.

При испытаниях с использованием глутамина и метионина содержание акриламида в контрольном растворе составляло 1953 ч./млрд через 40 минут при 120°С и 3866 ч./млрд через 15 минут при 150°С. Глутамин увеличивал образование акриламида при 120°С и 150°С. Метионин в концентрации 0,2 моля на моль глюкозы не влиял на образование акриламида. Метионин в концентрации 1,0 моль на моль глюкозы уменьшал образование акриламида менее чем на 50%.

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

Выше описано влияние четырех аминокислот (лизина, цистеина, метионина и глутамина) на образование акриламида. Было испытано 15 дополнительных аминокислот. Был получен раствор аспарагина (0,176%) и глюкозы (0,4%) в буфере на основе фосфата натрия с рН, равным 7,0. Пятнадцать аминокислот добавляли в той же молярной концентрации, что и глюкозу. Контрольным веществом являлся раствор аспарагина и глюкозы без добавления какой-либо другой аминокислоты. Растворы в течение 40 минут держали нагретыми до 120°С, после чего определяли содержание акриламида методом газовой хроматографии-массовой спектрометрии. Результаты приведены далее в таблице 3.

Таблица 3
Влияние других аминокислот на образование акриламида
	Образование акриламида
Аминокислота	ч./млрд	% контроля
Контроль	959	100
Гистидин	215	22
Аланин	478	50
Метионин	517	54
Глутаминовая кислота	517	54
Аспарагиновая кислота	529	55
Пролин	647	67
Фенилаланин	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 показано в таблице 3, ни одна из пятнадцати дополнительных аминокислот не оказывала такого влияния на уменьшение образования акриламида, как цистеин, лизин или глицин. Девять из дополнительных аминокислот снижали содержание акриламида на 22-78% от уровня контроля, а шесть аминокислот повышали содержание акриламида на 111-150% от уровня контроля.

Далее в таблице 4 показаны результаты для всех аминокислот, которые приведены в порядке их эффективности. Цистеин, лизин и глицин являлись эффективными ингибиторами, при этом количество образующегося акриламида составляло менее 15% от его количества в случае контрольного раствора. Следующие девять аминокислот являлись менее эффективными ингибиторами, при этом общее образование акриламида составляло 22-78% от его количества в случае контрольного раствора. Остальные семь аминокислот повышали содержание акриламида. Глутамин вызывал наибольшее увеличение образования акриламида, составлявшее 320% от уровня контрольного раствора.

Таблица 4
Образование акриламида в присутствии 19 аминокислот
	В % контрольного раствора
Контроль	100%
Цистеин	0%
Лизин	10%
Глицин	13%
Гистидин	22%
Аланин	50%
Метионин	54%
Глутаминовая	54%
Аспарагиновая	55%
Пролин	67%
Фенилаланин	68%
Валин	72%
Аргинин	78%
Триптофан	111%
Треонин	111%
Тирозин	114%
Лейцин	131%
Серин	135%
Изолейцин	150%
Глутамин	320%

IV Картофельные хлопья с добавлением 750 ч./млн L-цистеина

Были изготовлены картофельные хлопья для испытания с добавлением 750 ч./млн (частей на миллион) L-цистеина. Контрольные картофельные хлопья не содержали добавленного L-цистеина. В стеклянную пробирку поместили три грамма картофельных хлопьев. После плотного укупоривания пробирку в течение 15 или 40 минут держали нагретой до 120°С. Содержание акриламид определяли методом газовой хроматографии-массовой спектрометрии в частях на миллиард (ч./млрд).

Таблица 5
Снижение содержания акриламида с течением времени при добавлении цистеина
Картофельные хлопья	Акриламид (ч./млрд) через 15 мин при 120°С	Снижение содержания акриламида через 15 мин	Акриламид (ч./млрд) через 40 мин при 120°С	Снижение содержания акриламида через 40 мин
(b)	1662	-	9465	-
750 ч./млн цистеина	653	60%	7529	20%

V Изготавливаемые из полуфабрикатов печеные картофельные чипсы

С учетом приведенных выше результатов были разработаны предпочтительные варианты осуществления изобретения, в которых в состав изготавливаемого из полуфабрикатов закусочного продукта, в данном случае изготавливаемых из полуфабрикатов печеных картофельных чипсов, добавляли цистеин или лизин. Технология изготовления этого продукта проиллюстрирована на фиг.3А. На стадии 30 изготовления теста смешивают картофельные хлопья, воду и другие ингредиенты, чтобы получить тесто. (Термины "картофельные хлопья", "картофельная крупа" и "картофельная мука" используются в описании взаимозаменяемо, при этом подразумевается, что все они охватывают все составы из сухих хлопьев или порошка независимо от размера частиц.) На стадии 31 раскатки тесто пропускают через тестовальцовочную машину, которая раскатывает тесто, а затем режет на отдельные куски. На стадии 32 тепловой обработки куски теста выпекают до достижения заданного цвета и содержания воды. Затем полученные чипсы приправляют на стадии 33 приправления вкусовыми веществами 33 и направляют на стадию 34 расфасовки.

Первый вариант осуществления изобретения показан применительно к описанной выше технологии. Чтобы проиллюстрировать этот вариант осуществления, проводится сравнение контрольной партии и опытной партии, в которую добавлен цистеин в одной из трех концентраций или лизин в одной концентрации.

Таблица 6
Влияние лизина и различных уровней содержания цистеина на уровень содержания акриламида
Ингредиент	Контроль	Цистеин #1	Цистеин #2	Цистеин #3	Лизин
Картофельные хлопья и модифицированный крахмал (г)	5496	5496	5496	5496	5496
Сахар (г)	300	300	300	300	300
Масло (г)	90	90	90	90	90
Разрыхлитель теста (г)	54	54	54	54	54
Эмульгатор (г)	60	60	60	60	60
L-цистеин (растворенный в воде) (Предполагается, что D-изомер или рацемическая смесь D- и L-изомеров аминокислот обладает такой же эффективностью, хотя наилучшим и наименее дорогостоящим источником, вероятно, является L-изомер.) (г)	0	1,8	4,2	8,4	0
Хлористоводородный L-лизин (г)	0	0	0	0	42
Общая сухая масса (г)	6000	6001,8	6004,2	6008,4	6042
Вода (мл)	3947	3947	3947	3947	3947
Измерения после тепловой обработки чипсов
H2O, %	2,21	1,73%	2,28%	2,57%	2,68%
Масло, %	1,99	2,15%	2,05%	2,12%	1,94%
Акриламид (ч./млрд)	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

Во всех партиях сначала смешивали друг с другом сухие ингредиенты, а затем в каждую сухую смесь добавляли масло и перемешивали. Цистеин или лизин растворяли в воде, а затем добавляли в тесто. Уровень влажности теста до раскатки составлял от 40% до 45% по весу. Тесто раскатывали в листы толщиной от 0,020 до 0,030 дюйма, разрезали на куски по размеру чипсов и выпекали.

После тепловой обработки определяли содержание влаги, масла и цвет по шкале L-А-В Хантера. По результатам испытания образцов определили содержание акриламида в конечном продукте. Результаты этих испытаний приведены выше в таблице 6.

Содержан