CN110300534A - 温度控制设备、食物烹饪设备和用于控制烹饪食物的加热单元的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种温度控制设备，其包括控制单元，该控制单元用于根据以下控制方案控制食物烹饪设备的加热单元：i)预热时段，其用于将食物加热至至多60℃的第一食物温度；ii)温度保持时段，其用于将食物温度保持在30℃至70℃的温度范围内至少一分钟；iii)加热时段，其用于将食物加热至至多100℃的第二食物温度。该控制方案确保γ‑谷氨酰水解酶不会被热失活，并且因此可以将聚谷氨酸形式的叶酸水解成单谷氨酸形式，并且增强了叶酸在烹饪过程期间的生物利用度。
Description
技术领域
本发明涉及一种温度控制设备、食物烹饪设备、温度控制方法、以及计算机程序。
背景技术
叶酸是一种水溶性维生素B，其天然存在于一些食物中，被添加到其他食物中，并且可用作膳食补充剂。叶酸(folate，其原名为folacin(叶酸))是天然存在的食物叶酸和叶酸(folic acid)的通称，是用于膳食补充剂和强化食品的完全氧化的单谷氨酸(monoglutamate)形式的维生素。
在DNA形成中将脱氧尿苷酸甲基化为胸苷酸是适当细胞分裂所需的叶酸依赖性反应。这种反应的损害会导致巨幼红细胞性贫血，这是叶酸缺乏的标志之一。
人体中叶酸缺乏会降低DNA生物合成，从而影响细胞功能、生长和发育。存在与叶酸缺乏有关的多种疾病，其包括神经管缺陷(诸如脊柱裂和无脑畸形)、巨幼红细胞性贫血、闭塞性血管疾病、结肠癌、唐氏综合症、以及阿尔茨海默氏病。由于人体细胞不能从头合成叶酸，所以必须从其膳食来源中获取这种维生素。
叶酸来自化学合成，但不建议服用叶酸，因为不知道过量叶酸是否对健康有不良作用。
总体上讲，天然存在的食物叶酸的主要类型包含附加的谷氨酸残基，使其成为聚谷氨酸。但是，单型(肠粘膜可以吸收和转移的主要类型)占的百分比非常低。
当食用时，食物叶酸在跨肠粘膜的主动输运所导致的吸收之前在肠中水解成单谷氨酸(和短链)形式。去缀合(deconjugation)的水解通过水解酶或缀合酶执行。尽管正常人群体内有这种缀合酶，但是一些特殊情况可能导致去缀合不足。由于刷状缘缀合酶(brushborder conjugase)依赖于锌，所以缺锌会减少叶酸的吸收。诸如豆类、扁豆、卷心菜和橙子之类的食物中的缀合酶抑制剂也会降低缀合酶活性，从而损害叶酸的消化。结果，在一些人群中发现非常低的叶酸生物利用度，其具有诱导叶酸缺乏症状的可能性。此外，食物中高比例的聚谷氨酸盐形式也会增加正常人群的消化性应激。
在正常烹饪蔬菜时，温度随烹饪时间而持续增加直至目标温度。最终烹饪温度因蔬菜类型和烹饪方法而异，但通常高于70℃至80℃。这样的高温对蔬菜至少有两种影响：(1)破坏植物细胞结构，这可以使不同的植物细胞化合物相互接触，因此，使γ-谷氨酰水解酶(仅位于液泡中)聚谷氨酸形式的叶酸紧密接触并且使它们去缀合成单谷氨酸形式；(2)在酶会使所有聚谷氨酸形式的叶酸去缀合之前，使所有γ-谷氨酰水解酶失活。因此，通常烹饪好的蔬菜仍然可以包含大量的聚谷氨酸形式的叶酸。
FR 2674100 A1公开了一种用于处理新鲜食材的无菌方法以及一种用于根据该方法处理这些产品的设备，该设备具有沿逆流方向循环水的系统。该方法包括：将新鲜产品连续装载到输送机上，然后输送这些产品通过至少一个预热区、转换区、冷却区、以及排放区，在该转换区中，在烹饪温度下用水喷洒这些产品，在该冷却区中，用冷水喷洒这些产品。
发明内容
本发明的目的是提供一种温度控制设备以及一种用于生成足够量的短链和单谷氨酸形式的叶酸以防止叶酸缺乏的方法。
在本发明的第一方面中，提出了一种温度控制设备，其包括控制单元，该控制单元用于根据以下控制方案控制食物烹饪设备的加热单元：
i)预热时段，其用于将食物加热至至多60℃的第一食物温度；
ii)温度保持时段，其用于将食物温度保持在30℃至70℃的温度范围内至少一分钟；以及
iii)加热时段，其用于将食物加热至至多100℃的第二食物温度。
在本发明的另一方面中，提供了一种食物烹饪设备，其包括加热单元和用于控制加热单元的温度控制设备。
在本发明的另一方面中，提出了一种温度控制方法，其根据以下控制方案控制食物烹饪设备中的加热单元：
i)预热时段，其用于将食物加热至至多60℃的第一食物温度；
ii)温度保持时段，其用于将食物温度保持在30℃至70℃的温度范围内至少一分钟；以及
iii)加热时段，其用于将食物加热至至多100℃的第二食物温度。
在本发明的又一方面中，提供了一种计算机程序以及一种非暂态计算机可读记录介质，该计算机程序包括程序代码装置，该程序代码装置用于当在计算机上执行所述计算机程序时，执行温度控制方法的步骤；该非暂态计算机可读记录介质存储计算机程序产品，该计算机程序产品当由处理器执行时，使得执行本文中所公开的方法。
在从属权利要求中限定了本发明的优选实施例。应当理解，所要求保护的温度控制方法、食物烹饪设备、计算机程序和介质具有与所要求保护的设备(特别是如从属权利要求中所限定和本文中所公开)的类似和/或相同的优选实施例，。
本发明基于这种思想：在烹饪过程期间增加食物中聚谷氨酸形式的叶酸的去缀合，从而提高食物中天然来源的叶酸的生物利用度。
通常，在正常的蔬菜烹饪过程期间，在酶可以使所有聚谷氨酸形式的叶酸去缀合之前，高温使所有γ-谷氨酰水解酶失活。因此，烹饪好的蔬菜仍然可以包含大量聚谷氨酸形式的叶酸。然而，这些不能被特殊人群吸收，因此会导致叶酸缺乏。此外，食物中高比例的聚谷氨酸的叶酸形式可以增加正常人群的消化性应激(digestability stress)。
通过在将食物加热至高于70℃之前引入至少一分钟的温度保持时间，可以以归结于细胞结构破坏的原因而从细胞结构中释放出蔬菜中的聚谷氨酸形式的叶酸和γ-谷氨酰水解酶，以便在所有γ-谷氨酰水解酶失活之前在确定的时间内彼此接触。因此，聚谷氨酸形式的叶酸可以去缀合成单链型和/或短链型。
所提出的途径的优点在于它增加了经烹饪的蔬菜中叶酸的可消化性，因此减少了叶酸缺乏和人群的消化性应激。
在温度控制设备的实施例中，温度控制设备可以被配置为包括冷却时段，以用于在食物温度已经达到第二食物温度之后，冷却食物。
在温度控制设备的实施例中，控制单元可以被配置为控制用于冷却食物的冷却单元。这使得能够更快地冷却经烹饪的食物，从而防止由于热量引起的叶酸损失并且确保适于进食的温度。
在温度控制设备的另一实施例中，控制单元被配置为在温度保持时段内控制加热单元以将食物温度保持在40℃至60℃的范围之内。这确保γ-谷氨酰水解酶从细胞结构中释放，但保护γ-谷氨酰水解酶免于热失活。
在温度控制设备的又一实施例中，控制单元被配置为在温度保持时段内控制加热单元以将食物温度保持在30℃至70℃的温度范围内持续处于2至20分钟(特别地，2至5分钟)的范围之内的保持时间时段。这确保了在γ-谷氨酰水解酶热失活之前，γ-谷氨酰水解酶对聚谷氨酸形式的叶酸的充分水解的酶促反应以变成短链形式的叶酸和单谷氨酸形式的叶酸。
温度控制设备还包括传感器输入，其用于接收表示食物温度的传感器数据。例如，传感器输入可以直接从包括在食物容器中的食物温度传感器接收食物温度数据。
在另一实施例中，温度控制设备还可以包括食物类型输入，其用于接收标识食物类型的食物类型信息。这为食物烹饪设备提供了附加功能，并且允许烹饪过程最佳地适应与γ-谷氨酰水解酶释放和预防热失活相对应的食物类型特征温度范围。
通常，食物烹饪设备可以是包括加热单元和用于控制加热单元的温度控制设备的任何设备。示例性(但非限制性)实施例包括婴儿食物制作机、多功能炊具、低温烹饪(sousvide)器具、蒸锅、微波炉、烤箱、炉盘等，其能够提供所需功能。
所公开的食物烹饪设备还包括温度传感器，其用于感测食物温度和/或从其可以确定食物温度的食物相关温度，其中控制设备被配置为使用感测的温度来控制加热单元。这使得能够在所需温度下烹饪食物。
在另一实施例中，食物烹饪设备还可以包括用户接口，其用于接收标识食物输入类型的食物类型信息，其中控制设备被配置为使用食物类型信息来控制加热单元。
这为食物烹饪设备提供了附加功能，并且允许烹饪过程最佳地适应与γ-谷氨酰水解酶释放和预防热失活相对应的食物类型特征温度范围。
在又一实施例中，食物烹饪设备还可以包括食物类型传感器，其用于检测食物类型和生成标识食物类型的食物类型信息，其中控制设备被配置为使用食物类型信息来控制加热单元。这为食物烹饪设备提供了附加功能，并且允许烹饪过程最佳地适应与γ-谷氨酰水解酶释放和预防热失活相对应的食物类型特征温度范围。
附图说明
参考下文所描述的一个或多个实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见，并且得以阐明。在以下附图中
图1示出了根据本发明的食物烹饪设备的实施例的示意图，
图2示出了根据本发明的温度控制设备的实施例的示意图，
图3示出了根据本发明的食物烹饪设备的另一实施例的示意图，
图4示出了根据本发明的被配置为婴儿食物制作机的食物烹饪设备的实施例的示例性实现方式的侧视图，
图5示出了根据本发明的被配置为蒸锅的食物烹饪设备的实施例的示例性实现方式的前视图，
图6A和图6B示出了根据本发明的使用温度控制方法烹饪食物的方法的实施例的流程图以及根据本发明的典型烹饪温度轮廓，
图7示出了温度与植物(甜菜根)细胞室完整性之间的关系(加热时间：3分钟)，
图8示出了花椰菜中与聚谷氨酸形式的叶酸中的谷氨酸链的数目有关的叶酸成分与两种烹饪方法之间的关系，以及
图9示出了胡萝卜中与聚谷氨酸形式的叶酸中的谷氨酸链的数目有关的叶酸成分与两种烹饪方法之间的关系。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的食物烹饪设备1的实施例的示意图。该食物烹饪设备1包括温度控制设备2，该温度控制设备2包括用于控制加热单元4的控制单元3，该加热单元4被配置为用于加热食物容器5中的食物。
温度控制设备2被配置为用于根据控制方案控制食物烹饪设备1的加热单元4。具体地，该控制方案包括以下步骤：
i)预热时段，其用于将食物加热至至多60℃的第一食物温度；
ii)温度保持时段，其用于将食物温度保持在30℃至70℃的温度范围内至少一分钟；
iii)加热时段，其用于将食物加热至至多100℃的第二食物温度。
虽然现有的烹饪方法不包括温度保持时段，但是该温度保持时段确保γ-谷氨酰水解酶不会热失活，因此可以将聚谷氨酸形式的叶酸水解成单谷氨酸盐形式。进一步地，只有单谷氨酸形式的叶酸可以被人肠道肠粘膜细胞吸收。因此，本发明增强了叶酸在烹饪过程期间的生物利用度。
图2示出了根据本发明的温度控制设备2的实施例的示意图。该温度控制设备2包括控制单元3，并且还可以包括传感器输入单元6和/或食物类型输入单元7。当传感器输入单元接收与食物容器5中的食物的温度相对应的温度数据时，食物类型输入单元7接收与食物容器5中的食物类型相对应的数据。传感器输入单元和食物类型输入单元都可以将它们的数据传递给控制单元3。
图3示出了根据本发明的食物烹饪设备的另一实施例的示意图。该食品烹饪设备1包括温度控制设备2，该温度控制设备2包括控制单元3，该控制单元3用于控制加热单元4和/或冷却单元8，该加热单元4和/或冷却单元8也包括在食物烹饪设备2中。在加热单元4被配置为用于加热食品容器5中的食物的同时，冷却单元8被配置为用于冷却食物容器5中的食物。
图4示出了根据本发明的被配置为婴儿食物制作机的食物烹饪设备1的实施例的示例性实现方式的侧视图。食品容器5被配置为具有盖子9的筒，该盖子9用于封闭食品容器5并且被加热单元4包住，以保证尽可能均匀的热量分布。加热单元4由温度控制单元2控制。
如图4所示，食物烹饪设备1还可以包括集成在食物容器5中的温度传感器10，其用于感测食物温度和/或从其可以确定食物温度的食物相关温度，其中温度控制设备2被配置为使用所感测的温度来控制加热单元4。进一步地，可以提供食物类型传感器11，其用于感测食物类型并且生成标识食物类型的食物类型信息，其中温度控制设备2被配置为使用食物类型信息来控制加热单元4。更进一步地，用户接口12用于接收标识食物输入类型的食物类型信息，其中温度控制设备2被配置为使用食物类型信息来控制加热单元4。
在食物烹饪设备1的另一实施例中，温度传感器10可以不集成在食物容器5中，而是由用户自己放入食物容器5中。
食物类型传感器11可以被配置为分析食物类型的光谱仪。
用户接口12可以被配置为从用户接收食物数据类型，但是还可想到其他输入数据，如烹饪过程的开始时间的期望结束温度。
图5示出了根据本发明的被配置为蒸锅的食物烹饪设备1的实施例的示例性实现方式的前视图。食品容器5被配置为筒，其包括多个食物烹饪室13，14，15，食物烹饪室13，14，15具有用于封闭食物容器5的盖子9。在食物容器5的正下方有一水箱16。水箱16中的水可以通过由温度控制设备2控制的加热单元4加热，从而产生蒸汽，用于蒸煮位于食品容器5的食物烹饪室13，14，15中的食物。温度控制连接到温度传感器10和用户接口12两者，该温度传感器10集成在食物容器5中用于感测食物温度和/或可以从其确定食物温度的食物相关温度，而用户接口12接收标识食物输入类型的食物类型信息。
图6A示出了使用根据本发明的温度控制方法烹饪食物的方法的实施例的流程图。在制备食物之后，重要的是在高温烹饪之前的温度保持期间将食物温度保持在30℃至70℃的温度范围内至少一分钟。
图6B示出了根据本发明实施例的典型烹饪温度轮廓。在阶段1(预热时段)期间，食物从起始温度到阶段2的开始温度进行预热。代替以连续方式进一步加热食物，阶段2表示低温保持时段，其中食物温度范围设定在40℃至60℃之间。在这样的温度范围内，蔬菜上的热量输入可以破坏细胞室，使得γ-谷氨酰水解酶和叶酸均可以分别从它们自己的细胞器中释放出来。但是，这样的温度水平不能使大多数γ-谷氨酰水解酶失活，结果，γ-谷氨酰水解酶可以在几分钟内将聚谷氨酸形式的叶酸水解成单谷氨酸形式(和较短链的聚谷氨酸形式的叶酸)。并且，只有单谷氨酸形式的叶酸可以被人肠道肠粘膜细胞吸收。因此，来自蔬菜的单谷氨酸形式的叶酸的生物利用度高于单谷氨酸形式的叶酸和聚谷氨酸形式的叶酸的混合物。在阶段3(加热时段)期间，食物被加热直至所接受的完成程度。阶段1至3中的加热方法可以是当前可用的加热和温度控制技术中的任一种。阶段4表示冷却时段，其中食物被冷却至所接受的温度。冷却方法可以是可用方法中的任一种，其包括主动冷却方法和被动冷却方法。
图7示出了在3分钟的加热时间期间温度与植物(甜菜根)细胞室完整性之间的关系。如图7所示，植物细胞的完整性随温度而降低。在40℃食物温度下热处理3分钟可以破坏约20％的植物细胞，而在60℃食物温度下热处理3分钟可以破坏～60％的植物细胞。尽管较高的食物温度(例如，70℃)可以破坏更多的植物细胞，但是这种较高的温度会带来更多的副作用(特别是对热敏营养素)，这被认为是高温的主要缺点。因此，在根据本发明的温度控制方法中，对于温度保持时段，选择介于30℃至70℃之间的温度范围。
图8示出了花椰菜中与聚谷氨酸形式的叶酸中的谷氨酸链的数目有关的叶酸成分与两种烹饪方法之间的关系，烹饪方法1是婴儿食物制造机的现有烹饪方法，烹饪方法2是包括根据本发明的温度控制方法的烹饪方法。从图8中可以看出，烹饪方法1公开了叶酸含量越少，聚谷氨酸形式的叶酸中的谷氨酸链就变得越短。与方法1相反，方法2公开了叶酸含量越多，聚谷氨酸形式的叶酸中的谷氨酸链就变得越短，其中双链聚谷氨酸形式的叶酸和单谷氨酸形式的叶酸是例外。在烹饪方法1中，发现长链聚谷氨酸的浓度更高，而在烹饪方法2中，叶酸组合物从长链变为短链，其中短链(n＝1至5)的浓度更高。
图9示出了胡萝卜中与聚谷氨酸形式的叶酸中的谷氨酸链的数目有关的叶酸成分与两种烹饪方法之间的关系，烹饪方法1是低温烹饪(sous vide)器具的现有烹饪方法，而烹饪方法2是包括根据本发明的温度控制方法的烹饪方法。
从图9中可以看出，在用烹饪方法1处理的胡萝卜中发现长链聚谷氨酸形式的叶酸的比例较高，而在用烹饪方法2处理的胡萝卜中观察到短链聚谷氨酸形式的叶酸和单谷氨酸叶酸的比例较高。该事实表明γ-谷氨酰水解酶在烹饪方法2期间对聚谷氨酸形式的叶酸的去缀合具有更多的酶活性。
因此，根据方法2烹饪蔬菜，叶酸可以更容易吸收。
虽然已经在附图和前面的描述中对本发明进行了图示和详细描述，但是这样的图示和描述应当被认为是说明性或示例性的而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的本发明时可以理解和实现所公开实施例的其他变型。
在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个元件或其他单元可以实现权利要求中所记载的几项的功能。在相互不同的从属权利要求中记载某些措施的仅有事实并不表示这些措施的组合不能用于获益。
计算机程序可以存储/分布在合适的非暂态介质上，诸如与其他硬件一起提供或作为其他硬件的一部分提供的光学存储介质或固态介质，但也可以以其他形式(诸如经由互联网或其他有线或无线电信系统)分布。
权利要求中的任何附图标记不应当被解释为对范围的限制。
Claims (15)
1.一种温度控制设备，包括控制单元，所述控制单元用于根据以下控制方案控制食物烹饪设备的加热单元：
i)预热时段，用于将所述食物加热至至多60℃的第一食物温度；
ii)温度保持时段，用于将所述食物温度保持在30℃至70℃的温度范围内达至少一分钟；以及
iii)加热时段，用于将所述食物加热至至多100℃的第二食物温度。
2.根据权利要求1所述的温度控制设备，
还包括传感器输入，所述传感器输入用于接收表示所述食物温度的传感器数据。
3.根据前述权利要求中任一项所述的温度控制设备，还包括食物类型输入，所述食物类型输入用于接收标识所述食物的类型的食物类型信息。
4.根据前述权利要求中任一项所述的温度控制设备，
其中所述控制方案还包括用于在所述食物温度已经达到所述第二食物温度之后冷却所述食物的冷却时段。
5.根据前述权利要求中任一项所述的温度控制设备，其中所述控制单元被配置为控制冷却单元，以用于在所述食物温度已经达到所述第二食物温度之后的冷却时段中冷却所述食物。
6.根据前述权利要求中任一项所述的温度控制设备，其中所述控制单元被配置为在所述温度保持时段中控制所述加热单元，以将所述食物温度保持在40℃至60℃的范围之内。
7.根据前述权利要求中任一项所述的温度控制设备，其中所述控制单元被配置为在所述温度保持时段中控制所述加热单元，以将所述食物温度保持在30℃至70℃的温度范围之内达2分钟至20分钟，特别是2分钟至5分钟的范围内的保持时间时段。
8.一种食物烹饪设备，包括加热单元和用于控制所述加热单元的根据前述权利要求中任一项所述的温度控制设备。
9.根据权利要求8所述的食物烹饪设备，
还包括温度传感器，其用于感测所述食物温度和/或能够从其确定所述食物温度的食物相关温度，其中所述温度控制设备被配置为使用所感测的温度来控制所述加热单元。
10.根据权利要求8或9所述的食物烹饪设备，
还包括用户接口，所述用户接口用于接收标识食物输入类型的食物类型信息，其中所述温度控制设备被配置为使用所述食物类型信息来控制所述加热单元。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的食物烹饪设备，
还包括食物类型传感器，所述食物类型传感器用于感测所述食物的类型并且生成标识所述食物的类型的食物类型信息，其中所述温度控制设备被配置为使用所述食物类型信息来控制所述加热单元。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的食物烹饪设备，
其中所述食物烹饪设备被配置作为婴儿食物制作机、多功能炊具、低温烹饪器具、蒸锅、微波炉、烤箱、或炉盘。
13.一种用于根据以下控制方案控制食物烹饪设备的加热单元的温度控制方法：
i)预热时段，用于将所述食物加热至至多60℃的第一食物温度；
ii)温度保持时段，用于将所述食物温度保持在30℃至70℃的温度范围内达至少一分钟；以及
iii)加热时段，用于将所述食物加热至至多100℃的第二食物温度。
14.根据权利要求13所述的温度控制方法，
其中所述控制方案还包括冷却时段，其用于在所述食物温度已经达到所述第二食物温度之后，冷却所述食物。
15.一种温度控制计算机程序，包括程序代码装置，所述程序代码装置用于当所述计算机程序在计算机上执行时，使所述计算机执行根据权利要求13所述的温度控制方法的步骤。
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