JP2009529897A - 根菜製品の表面改質のための組成物および方法 - Google Patents

根菜製品の表面改質のための組成物および方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、乾燥工程中に根菜製品を酵素と接触させることによる根菜製品の酵素的表面改質のための方法および組成物に関する。本発明の1つの態様は、フライドポテトなどの根菜製品において、調理、加熱、または加工により生じるアクリルアミドを低減する方法および組成物に関する。

Description

発明の分野
本発明は、根菜食品の表面改質のための酵素組成物および方法に関する。本発明はまた、フライドポテトなどの根菜製品を調理することにより生じるアクリルアミドを低減するための組成物および方法に関する。
発明の背景
フライドポテトなどの根菜製品の表面改質は、表面化学を改質して、色、食感、および味の所望の特性を得るのに重要である。表面のアミノ酸、炭水化物、および脂質が、表面改質の典型的な標的である。
調理済み食品におけるアクリルアミド形成を低減するための表面アミノ酸改質の分野に関心が高まっている。アクリルアミドは、アミノ酸と還元糖との間のメイラード反応の結果として、加熱処理中に食物成分から発生すると考えられている。多くのアミノ酸がアクリルアミド形成に寄与するが、アスパラギンが主に寄与すると考えられている。研究者らは、食品中のアクリルアミド含量を低減する可能性を検討している。しかし、未調理食品の化学の改質には困難が伴う。特に、化学物質が植物の必須構成要素であるアスパラギンなどのアミノ酸である場合、食品中に天然に存在する化学物質の量を調整することは難しい。アミノ酸は細胞中に非常に大量に存在し、集合して、植物の細胞構造および機能に関与するタンパク質を構築する。アミノ酸化学が改質されつつ、好ましい味、におい、色、食感、および化学特性を保持する食品を得ることは困難である。
フライドポテトの外皮(crust)では、仕上げフライの間に、メイラード反応の一部としてのアスパラギンおよび糖の存在下でアクリルアミドが形成される。ジャガイモ製品を含む食品中のアクリルアミドを低減するために、アスパラギナーゼのような酵素を用いるなど、種々の軽減法が公に報告されている(例えば、JP24283062A2(特許文献1)、US20040265429A1(特許文献2)、US2004058046A1(特許文献3)、US20040081724(特許文献4)を参照されたい)。しかし、これらの酵素法の中には、アクリルアミドの低減に効果的でないものもある。他の方法は商業用プラント設定に容易に変換されず、よってフライドポテトを迅速かつ安価に加工する必要性が残っている。
JP24283062A2 US20040265429A1 US2004058046A1 US20040081724
発明の概要
本発明者らは、乾燥段階中に根菜製品に酵素を導入することによって、根菜製品の表面改質が可能となることを見出した。一例では、乾燥段階中に、フライドポテトまたは他のジャガイモ製品などの根菜製品にアスパラギナーゼを適用することにより、調理済み製品中のアクリルアミド形成を有意に減少させる。
したがって、本発明は、根菜製品の最終調製の前、好ましくは乾燥段階中に、アスパラギナーゼを該製品と接触させる段階を含む、根菜製品中のアクリルアミドレベルを低減する方法を提供する。本発明はまた、乾燥段階中に食品中のアクリルアミドレベルを低減するのに有用である、アスパラギナーゼおよび任意に水性担体を含む食品添加組成物を提供する。
本発明に関して、送達系(接触段階)は、例えば、製品に噴霧するといった工程で被覆することにより、製品表面を酵素と直接接触させる段階を含む、簡便な様式で実行できることに留意されよう。これによって、短い適用時間が達成される。その上、標準的な工場での乾燥中に酵素活性が生じる(1段階で2工程を行うことができる)。本発明は、実際の既存の工場工程において容易に適合化される。本発明はまた、グルコースおよびグリシンの存在下でも機能し、したがってアクリルアミドの低減に加えて色の設定も可能となる。本発明の1つの態様は：
根菜の表面を改質するために、根菜製品の表面を有効量の酵素と接触させる段階；
該表面を該酵素と接触させながら、根菜製品を乾燥させる段階
を含む、根菜製品を改質する方法に関する。
接触段階と乾燥段階は任意に、部分的に同時に起こるか、または完全に同時に起こる。表面に酵素を被覆する、例えば噴霧することにより、酵素を任意に表面と接触させる。この工程は持続的であり、酵素による被覆後に保持期間を必要としない。乾燥段階の直前(すなわち、5秒、3秒、または1秒前未満)または乾燥段階中に、酵素を任意に被覆する。被覆の代わりに浸漬が任意に用いられる。乾燥段階は任意に、乾燥機内で風乾によって行われる。
根菜製品は、ジャガイモ製品、任意にフライドポテトを含む。酵素は任意に、ペクチンメチルエステラーゼ(例えば、ペクチン分解酵素)、グルコース酸化酵素、リパーゼを含む。酵素は任意にアスパラギン低減酵素を含み、改質はアスパラギンの低減を含む。酵素は、根菜製品の加熱中(例えば、最終使用者による最終調理など、製品の最終調製中)のアクリルアミド形成を低減するための有効量のアスパラギナーゼを含む。アスパラギン低減酵素は任意に、脱アミノ酵素を含む。本方法は任意に、根菜製品を、根菜製品の加熱中のアクリルアミド形成を低減するための有効量のグリシンと接触させる段階をさらに含む。酵素は任意に、製品の湯通し後に製品と接触させる。酵素はまた任意に、製品の半フライ後に製品と接触させる。アスパラギナーゼは任意に、500 U/Kg〜25,000 U/Kgジャガイモの活性を含む。根菜製品は任意に、30℃〜65℃、任意に30℃〜50℃の温度、および20%〜80%の相対湿度で乾燥させる。根菜製品は任意に、4〜12%、任意に7%(典型的なフライドポテト工程)、または35%(フライ-乾燥-凍結-フライ工程)の減量を得るための温度および相対湿度で乾燥させる。根菜製品は任意に湯通ししたジャガイモ製品を含み、本方法は任意に、ジャガイモ製品をアスパラギナーゼと接触させる前に、ジャガイモ製品をSAPP中に浸漬する段階(または噴霧などの被覆法で接触させる段階)をさらに含む。根菜製品は任意に湯通ししたジャガイモ製品を含み、本方法は、ジャガイモ製品をアスパラギナーゼと接触させる前に、ジャガイモ製品をデキストロース溶液中に浸漬する段階(または噴霧などの被覆法で接触させる段階)をさらに含む。グリシンは任意に、0.1(w/w)%〜1.0%(W/W)の重量%グリシン、任意に0.5重量%グリシンを含む。必要に応じて、グリシンとアスパラギナーゼを単一組成物中に混合してもよい。
本発明はまた、有効量のアスパラギナーゼを含む、根菜製品におけるアクリルアミド形成を低減する上で用いるための組成物に関する。根菜製品は任意にジャガイモ製品を含み、アスパラギナーゼは500 U/Kg〜25,000 U/Kgジャガイモの活性を含む。組成物は任意に、水、またはクエン酸緩衝液(任意に20 mM)もしくはリン酸緩衝液などの、pH 5〜7、任意にpH 5.0を有する緩衝液を含む。組成物は任意に、調理済み製品において均一な色を生じるための有効量のデキストロースおよびグリシンをさらに含む。本発明はまた、デキストロース、グリシン、およびアスパラギナーゼのうちの少なくとも2つを含む、任意に色を調節しつつ、(加熱中の)根菜製品におけるアクリルアミドを低減する上で用いるための組成物に関する。本発明はまた、アクリルアミドを低減するおよび/または色を調節するための組成物を調製するための、デキストロース、グリシン、およびアスパラギナーゼのうちの少なくとも2つを含む組成物に関する。上記の組成物は、本出願に記載され、実施例によって例証される用量で容易に調製される(当業者は、アスパラギナーゼ、グリシン、および/またはデキストロースが、実施例で用いた量と比較して、例えば25%またはそれ以上、容易に増加または減少され得ることを認識すると考えられる)。
本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な説明から明らかになると考えられる。しかし、詳細な説明および特定の実施例は本発明の好ましい態様を示すものの、単に説明の目的で提供されることが理解されるべきである。この詳細な説明から、本発明の精神および範囲の範囲内での種々の変更および修正が当業者に明らかになるであろう。
発明の詳細な説明
本発明は、乾燥段階中に酵素を根菜製品と接触させることによる、根菜製品の表面改質のための組成物および方法に関する。酵素は典型的に、乾燥段階の直前または乾燥段階中に製品に施与する。適用過程は簡便であり、迅速なライン速度で作動する標準的な連続した根菜加工慣行と適合する。酵素は公知の種類の設備を用いて容易に適用され、本方法は、標準的な加工慣行と適合する規定の温度および湿度条件を用いる。本発明と既存の根菜加工乾燥段階を容易に統合する能力は、酵素反応を行いながら根菜製品を保持する別の酵素インキュベーション段階を必要としないため、非常に有益である。長時間にわたる別のインキュベーション段階はライン速度を落とし、進行を妨げ、生産コストを増大させる。インキュベーションを行う保持タンクを挿入することで、資本(設備)コストもまた増大する。
一例では、乾燥段階中に、フライドポテトまたは他のジャガイモ製品の表面などの根菜製品表面にアスパラギナーゼを適用し、調理済み製品におけるアクリルアミド形成を有意に減少させる。この例において、根菜製品またはジャガイモ製品の表面の改質とは、アスパラギンの除去による表面化学の改質を指す。さらに、グリシンによる処理のような、アクリルアミドの軽減のための別の表面改質法の存在下において、アスパラギナーゼ適用は非常に効果的であり、アクリルアミドの低減に相乗的に作用する。
他の態様において、根菜表面改質に有用な酵素には、表面の質感(ペクチンの脱メチル化のためのメチルエステラーゼなどのペクチン分解酵素)、色(グルコースを酸化させるためのグルコース酸化酵素)を変化させる、および製品による脂肪取り込みを低減する(脂質レベルを低減するためのリパーゼ)酵素が含まれる。そのような酵素は、当技術分野で公知の技法に従って組換えにより容易に産生され、またSigma AldrichおよびNovozymesなどの市販供給業者から入手することもできる。いくつかの例では、根菜製品またはジャガイモ製品の表面の改質とは、例えば、アスパラギンなどの化合物を酵素的に除去することにより、表面化学を改質することを指し、他の例では、根菜の物理的表面構造を変化させる改質を指す。
したがって、本発明は、食品の最終調製の前の乾燥段階中に、アスパラギナーゼを該食品と接触させる段階を含む、食品中のアクリルアミドレベルを低減する方法を提供する。アスパラギナーゼは典型的に、乾燥段階の直前または乾燥段階中に適用する。接触段階と乾燥段階は任意に、完全に同時に起こる(乾燥機に入る5秒、3秒、もしくは1秒もしくはそれ未満前、または乾燥機に入ってから1秒もしくはそれ未満後など、製品が乾燥機の供給口(注入口)にあるかまたはその近傍にあり、乾燥段階に入る時点で、酵素が適用される)。本発明の顕著な利点は、別の保持段階も保持タンクも必要とならないように、アスパラギナーゼインキュベーションが、乾燥段階において連続した加工手順に組み込まれることである。例えば、根菜製品を湯通し機から乾燥機に直接連続して運ぶことができ、根菜製品が乾燥機に入る直前の時点で、移動している根菜製品に酵素が容易に適用される。例えば、工場設定により必要に応じて、保持期間を用いることができる。保持期間は典型的に、保持期間を用いない工程と比較して、アクリルアミドの低減の点などで、表面改質に関して優れた結果を提供しない。保持期間はまた、調理済み根菜製品中のアクリルアミドレベルを低減する工程を害することもその工程に影響することもない。したがって、酵素インキュベーション段階と乾燥段階は、部分的に同時に起こってもよい(例えば、製品が乾燥機に入る30秒または45秒よりも前、しかし典型的には1分または2分もしくはそれ未満前など、乾燥前の短期間に酵素活性が進行する短い保持期間を可能とするために、乾燥段階が始まるすぐ前に酵素が適用される)。乾燥を開始してから酵素活性を惹起するために、酵素は任意に、製品が乾燥機に入ってから1秒超から1分未満後など、乾燥段階が開始したすぐ後に適用される。
アスパラギナーゼは任意に、噴霧などの技法による被覆によって、フライドポテトまたは他の製品に適用する(例えば、適用段階は1秒とかからない)。本発明の工程に保持段階は必要ではないが、例えば、工場設定により必要に応じて、被覆段階後に、フライドポテトを任意に乾燥前に1分間またはそれ未満など保持する。酵素活性は、乾燥段階中に実質的に完全に生じる(例えば、典型的に酵素活性の少なくとも90%、95%、98%、または99%が乾燥機内で生じる)。乾燥段階は好ましくは、半フライの前または後に、熱および湿度などの条件を根菜製品に適用することにより、空気中で根菜製品を積極的に乾燥させる段階を含む。例えば、少なくとも妥当なレベルのアスパラギナーゼ活性を得るための温度を典型的に用いる(例えば、妥当なレベルのアスパラギナーゼ活性の例は、Tmaxにおける酵素活性のレベルの少なくとも25%、50%、75%、85%、または95%である)。温度は典型的に、少なくとも25℃または30℃である。最大温度は、アスパラギナーゼが変性し活性を失う温度(例えば、70℃またはそれ未満、より典型的には65℃またはそれ未満)よりも低い。アスパラギナーゼのTmaxは典型的に30〜50℃である。同様に他の酵素に関しても、適用は任意に被覆により、温度は、酵素を変性させることなく、製品を乾燥させながら妥当なレベルの活性(例えば、Tmaxにおける酵素活性のレベルの少なくとも25%、50%、75%、85%、または95%)を得るために適切なものである。圧力などの他のパラメータもまた、必要に応じて増加または減少させる。乾燥機は任意に、衝突乾燥機またはその他の従来の乾燥機である。乾燥温度は任意に、乾燥段階中一貫している(すなわち、温度変化は5℃またはそれ未満である)。相対湿度もまた任意に乾燥段階中一貫しており、5%またはそれ未満の変動である。酵素は典型的に、根菜製品が乾燥機から取り出された時点で(すなわち、乾燥機出口で)、なお活性を有する。酵素は典型的に、乾燥機を出た後に根菜製品および空気の温度が低下した時点(例えば、アスパラギナーゼに関しては、これは温度が30℃または20℃未満になった時点で起こり得る)、または根菜製品を高温で半フライした時点で、不活化または変性する。
「表面」という用語は、根菜製品の外層を指す。根菜の表面は液体に対して透過性であり、表面を介して根菜の中へと、液体の吸収を可能にする。吸収された液体と接触する根菜の部分は、本出願において「表面」改質について論じる場合の「表面」という用語の範囲内に含まれることが意図される。「表面」という用語は「外表面」という用語を包含し、これは空気と接触する根菜表面の部分を指す。表面という用語はまた根菜製品の「外皮」を包含し、これは、フライドポテトなどのジャガイモ製品では約0.5 mm厚の層である。大部分のアクリルアミドは、ジャガイモ製品において、外表面から内側に向かって測定して深さ1 mmの層内で形成される可能性が高い。表面は任意に、外表面から内側に向かって測定して、根菜内へ深さ0.1 mm、0.25 mm、0.75 mm、1.0 mm、1.25 mm、または1.50 mmに及ぶ。吸収は、根菜の物理的特性、接触時間、および温度に依存する。根菜は任意に、フライドポテトを作製するためにジャガイモ細片を薄く切るなどした、切った根菜である。ポテトケーキなど、根菜に基づく成形または押出製品の場合、液体および酵素の吸収は、フライドポテトのような薄く切った根菜製品と比較して、表面から根菜製品の中へより深く起こる可能性が高い。例えば、成形または押出製品では、酵素溶液は典型的に、製品の中心に向かって移動ながらより深くかつより低い境界層に吸収され、そのため押出または成形製品において、これらの領域は「表面」という用語によって包含されることが意図される。例えば、吸収は、押出または切断細片電子レンジ製品の過度の湯通し後に、表面内により深く起こり得る。大部分のアクリルアミド形成は、外層(すなわち、外表面)またはそのすぐ下(例えば、ジャガイモなどの根菜の外側から内側に向かって測定して、典型的に深さ1.5 mmまたはそれ未満の層内)で起こる。したがって、本発明は、大部分のアクリルアミドが形成される根菜製品の表面を選択的に標的とし、それによってアスパラギンの迅速な低減が可能となり、酵素の無駄が回避される。
押出工程では、典型的に、乾燥中にフレーク片をアスパラギナーゼで処理する。成形製品では、他の成分と混合して成形する前に、乾燥中にジャガイモ片を処理する。いずれの製品も典型的に、例えば成形直後に半フライする。
本明細書で用いる「アスパラギナーゼ」という用語には、単離された酵素または組換え酵素などの天然アスパラギナーゼ酵素(NovozymesまたはSigma-Aldrichから市販されている)、ならびにアスパラギンおよびアクリルアミドレベルを同様に低減するアスパラギナーゼの誘導体が含まれる。「ペクチンメチルエステラーゼ」、「グルコース酸化酵素」、「リパーゼ」、および「ペクチン分解酵素」という用語には、単離された酵素または組換え酵素など、それらそれぞれの天然酵素(NovozymesまたはSigma-Aldrichから市販されている)、および本明細書に記載する基質を低減するための酵素活性を同様に保持する誘導体が含まれる。例として、アスパラギナーゼ誘導体には、例えば、アスパラギンのアスパラギン酸とアンモニアへの酵素切断を測定するための当技術分野で公知の標準的なアッセイで決定される、酵素的にアスパラギンと反応する能力を保持する、欠失、挿入、切断、置換(例えば、保存的置換)、または他の改変を有するアスパラギナーゼポリペプチドが含まれる。誘導体にはまた、例えばアミン塩酸塩、p-トルエンスルホニル基、カルボベンゾキシ基、t-ブチルオキシカルボニル基、クロロアセチル基、またはホルミル基を形成するように遊離アミノ基が誘導体化された分子も含まれる。遊離カルボキシル基は、塩、メチルおよびエチルエステル、または他の種類のエステルもしくはヒドラジドを形成するように誘導体化され得る。遊離ヒドロキシル基は、O-アシルまたはO-アルキル誘導体を形成するように誘導体化され得る。その他の上記酵素の同様の類似体もまた、本発明の工程において有用である。
「製品の最終調製」前の乾燥段階中の根菜製品への酵素の施与または適用とは、最終使用者による消費のための製品の最終調理または調製に先立つ乾燥加工段階中に、酵素を根菜製品と接触させることを意味する。
根菜製品を酵素と「接触させる」段階は、酵素レベルが増加した根菜製品をもたらす、任意の様式の施与を含み得る。酵素は典型的に、製品の加工または調製中に根菜製品と接触させる。酵素は、製品を被覆することによるなど、任意の形態で添加することができる(例えば、「被覆」は、製品に噴霧する段階、製品に散布する段階、または液体中に製品を浸漬する段階を含まない、表面に酵素を適用する他の方法を含む；製品の表面全体が必ずしも被覆工程によって覆われる必要はないと考えられるが、それでも製品は被覆されたと見なされることに留意されたい)。
乾燥段階の直前に、製品の浸漬(immersion)(すなわち、浸漬(dippingまたはsoaking))など、酵素を添加する他の方法を用いることも可能であるが、噴霧が典型的により有利である。製品への酵素の適用の成功には、正確な施与、酵素/基質近接性、および外部条件(温度、時間、湿度、および酵素不活化までの保持時間)の制御が必要である。本発明は好ましくは、湯通ししたフライドポテトに対して、これらの条件のいくつかを満たすために噴霧を用いる被覆技法を適用する。
浸漬工程では、浸漬タンク中の水が大量であるために、製品の量と比較して大量の酵素を必要とする。その上、大量の流水中に製品が存在するため、酵素の捕捉は正確に制御されない。酵素の捕捉はばらつく可能性が高く、浸漬中または浸漬後に、どれだけの酵素が製品表面と接触したかを知る方法はない。噴霧手順がより均一な被覆をもたらすのに対して、浸漬はまた、浸漬溶液から除去した後に、根菜製品上に溶液の液滴または液だまりを形成させる。これによって、アクリルアミド低減値に一貫性がなくなる。連続したフライドポテト製造工程では、湯通し後にタンクを導入するとなると、多くのプラントにおいて改装は容易ではない(たいした空間を取らず、容易に設置できる、アスパラギナーゼ溶液を噴霧するための噴霧バーの導入とは異なる)。また、タンク中に残った酵素の変化も、正確に再施与できるように、リアルタイムで測定する必要がある。しかし、本発明における噴霧の使用は、フライドポテト用ジャガイモ細片1キログラム当たりなど、製品1 kg当たりの既定用量で、製品の表面にアスパラギナーゼを直接適用することにより、これらの障害のいくつかを克服する。一部の酵素は製品と接触するが、大部分の酵素はタンク中に使用されずに残る浸漬工程とは異なり、所望量の酵素が製品表面に適用される。コストの面で、および必要な場所、すなわちそれぞれ個々の製品の表面に正確な用量が一貫して適用されるという確実性を有する点での品質管理の面で、顕著な利点がある。乾燥機の前に噴霧装置を簡便に付加することで、本発明は、工場において経済的にかつ実質的に実行可能となる。必要な用量およびライン速度に基づいて規定濃度の酵素バッチを調製するため、塗布器中の酵素濃度を知るという浸漬法の最大の制約は、本方法の被覆法の使用において回避される。製品の各片による捕捉量は一貫しており、既知である。
完成製品中のアクリルアミドを低減するのに十分な任意の量で、酵素を添加することができる。例えば、アスパラギナーゼは任意に、500 U/Kg〜25,000 U/Kgジャガイモの範囲、より好ましくは500 U/Kg〜1000 U/Kgジャガイモの範囲の活性を有する量で用いられるように、水溶液中に存在する。好ましくは、アクリルアミドが少なくとも40%、50%、60%、または75%低減するような量で、酵素を添加する。
酵素は、粉末として、または溶液、典型的には水溶液として、根菜製品と接触させることができる。1つの態様では、乾燥段階中に根菜製品と接触させた場合にアスパラギナーゼ活性を維持するのに適した緩衝溶液中で、アスパラギナーゼを調製する。アスパラギナーゼ溶液はまた、他の成分、例えばグリシンのような表面改質のための付加的な化合物も含み得る。
本発明は、一般的に、調理、加熱、または加工の際にアクリルアミドを発生するジャガイモ製品など、表面改質から恩恵を受ける根菜に適用することができる。根菜製品には、ジャガイモ、ヤムイモ、ニンジン、およびビートなどの根菜から作製される製品が含まれる。最も一般的な半フライ根菜製品はジャガイモから作製され、以下の説明は主にジャガイモ製品(フライドポテト、ポテトチップ(potato chip)、オーブンベークドポテト、ロスティ、ポテトチップ(potato crisp)、ポテトケーキ、ポテトスティックなど)に言及する。異なる品種は糖および他の固形物の含量が異なるため、用いるジャガイモ品種の種類に応じて、パラメータを容易に適合化できることは容易に明白であろう。また、ジャガイモの方法および装置を他の根菜に適合化できることも容易に明白であろう。一般的に、食品は、揚げる、オーブンで焼く、網焼きにする、電子レンジで調理する、またはローストするなど、高温で調理する食品である。
したがって、本発明は、
部分的に加工されたジャガイモ製品を提供する段階；
アスパラギナーゼを、部分的に加工された該ジャガイモ製品と接触させる段階；
部分的に加工された該ジャガイモ製品を乾燥させる段階；
任意に該ジャガイモ製品を調理する段階であって、調理済みジャガイモ製品中のアスパラギナーゼのレベルが、アスパラギナーゼで処理していない同様の製品中のレベルと比較して低い段階
を含む、ジャガイモ製品中のアクリルアミドレベルを低減する方法を提供する。
「部分的に加工されたジャガイモ製品」という用語は、ジャガイモ製品が、消費のための最終調製の準備ができていない形態であることを意味する。この用語には、薄切り、湯通し、または半フライなど、最初の加工段階を行ったジャガイモ製品が含まれる。
典型的には、湯通し段階後にアスパラギナーゼを適用する。湯通しは、酵素の効率にプラスの影響を与えると予測される。本発明の工程は既存の商業的工程に容易に統合することができるため、製品は任意に、酵素適用段階および/または酵素インキュベーション段階の全段階中、移動する。本発明の利点は、酵素活性を完了する間、製品を浴中で浸漬する別の休止段階を必要としない点である。
また、半フライ後にアスパラギナーゼを適用することも可能である。半フライ後にアスパラギナーゼを用いるには、冷却、温度制御、および保持時間成分を工程に加える。
本発明の別の態様は、アスパラギナーゼおよび担体を含む食品添加組成物、ならびに食品中のアクリルアミドレベルを低減するための食品添加組成物の使用である。担体は典型的に水溶液である。食品添加組成物は任意に、被覆組成物(例えば、噴霧組成物、エアロゾル組成物、または散布組成物)である。他の種類の組成物を用いることも可能である。同様に、本発明の他の態様は、本明細書に記載の酵素および担体を含む食品添加組成物、ならびに食品中の酵素基質レベルを低減するための食品添加組成物の使用を含む。
本発明の態様では、ジャガイモなどの生の根菜製品を、典型的に、洗浄段階、剥皮段階、トリミング段階、および欠陥検査段階のうちの1つまたは複数を含み得る予備段階に供する。予備段階後、生のジャガイモを、周知の方法に従って、薄く切ったジャガイモから作製されるフライドポテトなどのジャガイモ製品(例えば、切ったジャガイモ)にする。適切な大きさの切片の例は、幅および高さがそれぞれ約3/16〜1.5インチの正方形および長方形の断面寸法を有し、様々な組み合わせの長さを有する。本明細書に記載の方法はまた、その他のより特殊な切片、例えば、らせん型切片、渦巻き型切片、波形切片、蛇腹型切片、ワッフル型切片、格子型切片、立方型切片、くさび型、ダラーチップ(dollar chip)、スライス、三角形フライ、三日月型切片、および多くのその他の形状に適用可能である。本明細書に記載の方法はまた、典型的に、ジャガイモ片および混合した他の成分から作製され、特殊(副製品)ジャガイモ製品を作製するように成形されるトッツ(tots)、コロッケ、正方形および円形パテ、ならびにハッシュブラウンなど、ジャガイモからの成形製品にも適用可能である。デンプンなどの加工成分は任意に、ポテトケーキなど、種々の形状に押し出すことができる生地を作製するために用いられる。したがって、「ジャガイモ製品」という用語は、本方法が有用に適用される、ジャガイモから切った、成形された、または押し出されたこれらおよびその他の形状または製品のいずれかを指す。「根菜製品」という用語も同様に、本方法が有用に適用される、ジャガイモから切った、成形された、または押し出されたそのような形状または製品を指す。湯通しした後でかつ半フライ前のジャガイモ製品を指すために用いられる「湯通ししたジャガイモ製品」など、ジャガイモ製品の加工段階を参照することにより、「ジャガイモ製品」という用語を以下にさらに定義する。根菜製品も同様の様式で調製する。
本発明の態様を、ジャガイモ製品を用いる例によりさらに説明する。ジャガイモ製品について記載した方法および製品は、根菜製品との使用に容易に適合化される。ジャガイモを剥皮、切断、および洗浄した後、ジャガイモ製品は典型的に湯通し工程に供して、湯通ししたジャガイモ製品を生成する。湯通しは、ジャガイモ製品に一部火を通し、糖の低減を制御するのに役立ち、風味、色、および食感を変化させ得る酵素作用を停止させる。湯通し段階は典型的に、ジャガイモ製品を湯、蒸気、または揚げ油中で短時間処理する段階からなる。湯通しの一例では、ジャガイモ製品(19/64”平方)を65〜85℃の湯中に約5〜20分間、典型的には15分未満浸漬する。湯通しした根菜製品も同様の様式で調製する。
次に、湯通ししたジャガイモ製品を任意に、水分含量を減少させるためにフライ前の乾燥段階に供する。乾燥は任意に、熱および湿度を制御したオーブン内で行う。フライ前の乾燥段階によって、湯通し段階で捕捉された水分の一部、および半フライ段階前の根菜中の水分が除去され、油の吸収およびフライ媒体の分解が減少する。これによって、半フライ段階に必要な時間、油量、および設備の大きさが減少する。
上記の通り、酵素は任意に、乾燥の直前または乾燥中に製品に適用する。乾燥条件は、膨れも表面硬化も起こすことなく、製品を乾燥させるために十分な水分除去をもたらさなければならない。乾燥条件はまた、酵素を変性させることなく適切な酵素活性を提供する温度および相対湿度条件を提供しなくてはならない。したがって、本発明は、i) 根菜製品の乾燥、およびii) 根菜製品表面を改質するための酵素活性(例えば、アスパラギナーゼ活性の妥当なレベルの例は、Tmaxにおける酵素活性のレベルの少なくとも25%、50%、75%、85%、または95%である)に適した温度および相対湿度を用いる方法を包含する。典型的に、i) 根菜製品の乾燥、およびii) 根菜製品表面を改質するための酵素活性に適した適用加熱空気温度および適用相対湿度を用いる。乾燥条件に関する変数は、フライ前のこの乾燥段階に用いる乾燥機の種類に依存する。典型的な乾燥条件の一例には、35〜100℃、典型的には55℃、および約40〜80%、典型的には75%の相対湿度での、約5〜20分間、典型的には15分間のジャガイモの乾燥が含まれる。他の適切な条件は、以下の実施例においてさらに詳細に記載するが、例えば45℃〜60℃の温度および40%〜70%の相対湿度での乾燥などである。フライドポテトに関して、細片は任意に、6〜8%、典型的には約7%の減量を得るための温度および相対湿度で乾燥させる。両方の乾燥機で同じ減量結果を得るために、製品を5〜8分間保持する乾燥機は典型的に、製品を20分間保持する乾燥機とは異なる乾燥条件を用いる。所与の時間内で適切な水分除去を得るためには、乾燥機単位が小さいほど、大きな乾燥機と比較してより高い熱レベルおよびより低い湿度レベルが必要である。押出製品は典型的に押し出し後に乾燥させず、典型的に、混合および押し出し前にジャガイモ片を乾燥させる。
フライ前の乾燥段階の後、半フライ段階においてフライ前の乾燥ジャガイモ製品を油と接触させて、半フライジャガイモ製品を生成する。半フライ段階または「部分フライ」とは、油中でジャガイモ製品に部分的に火を通す調理段階である。半フライ段階は、ジャガイモ製品の油中への浸漬、ならびにジャガイモ製品に油を噴霧および被覆して高温で加熱する段階を含む、油中でジャガイモ製品に部分的に火を通す任意の調理法を含む。食品サービスレストラン用(すなわち、迅速供給レストラン製品用)に製品を調製する場合、適切な半フライ温度は任意に170〜200℃、より好ましくは175〜195℃であり、典型的には185℃である。時間は、30〜90秒、より好ましくは30〜60秒で変動してよく、典型的には50秒であってよい。その他の適切な半フライ条件は、当業者に容易に明白であろう。その他の半フライ根菜も、同様の様式で調製する。
半フライ段階後、ジャガイモ製品を、フライ後の乾燥段階において、熱および湿度を制御したフライ後乾燥機(例えば、オーブン)内で、水分含量を減少させるためにさらに乾燥させる。この段階によって、90秒またはそれ未満、好ましくは60秒またはそれ未満で調理(仕上げフライ)できる、迅速再構成ジャガイモ製品が生成される。フライ後の乾燥段階では、製品はさらに乾燥し、また水分除去を減少させる(妨げる)障壁を形成する半フライ段階による油被覆、および任意にフライ前の乾燥段階による皮を有するため、製品から水分を除去するには乾燥力が必要である。本発明の工程はまた、電子レンジフライドポテト工程に容易に適合化される。
ジャガイモ製品は任意に、例えば、連続式ベルトフリーザーおよび凍結トンネルの上などで、それらを約-5〜-20℃の温度まで冷却することによって、凍結段階において従来の様式で冷却および凍結させる。次に凍結製品を包装し、貯蔵し、発送する。長期保存できる製品、またはフライ後の乾燥段階のすぐ後に仕上げ調理をすることが意図される製品については、凍結段階を排除できる。「冷蔵フライドポテト」または「新鮮フライ」と称されるものに関しては、凍結を行わずに、冷却によって置き換えることができる。
ジャガイモ製品が消費用に準備できた時点で、例えば揚げる、オーブンで焼く、または適切な加熱の他の形態によりそれらを仕上げ調理して、最終使用者による消費に適した状態にジャガイモ製品を調理する。半フライジャガイモは任意に、凍結段階後に凍結状態から、またはフライ後の乾燥段階から直接仕上げ調理する。凍結製品はまた、調理時間のさらなる短縮によってフライ段階を助けるために、再構成フライの前に解凍することもできる。
本発明の半フライ製品の仕上げ調理のための時間および温度は、例えば、根菜の種類、根菜の量、形状、および水分含量に応じて変動する。
i) 製品をペクチンメチルエステラーゼ(ペクチンからメチル基を除去する)などのペクチン分解酵素と接触させることによって、製品表面の質感を改質する方法、ii) 製品をグルコース酸化酵素(グルコースを酸化させる)と接触させることによって、製品の色を改質する方法、およびiii) 製品をリパーゼ(脂質レベルを低減する)と接触させることによって、製品による脂肪取り込みを低減する方法における、フライドポテトに関して本明細書に記載した本発明の方法は、その他のジャガイモ製品および根菜製品との使用に容易に適合化される。
実施例
以下の非限定的な実施例は、本発明を例証するものである。
1. アスパラギナーゼ溶液中でインキュベートしたジャガイモ細片
材料
商業的なフライドポテト調製工程をシミュレートする工程で、フライドポテトを調製した。保存アスパラギナーゼ調製物は細菌発酵から得て、その後精製して、低分子量の糖、ペプチド、およびアミノ酸を除去した(25,000 U/g)。
手順：
浸漬反応
ジャガイモを洗浄し、剥皮し、湯通しした。湯通ししたジャガイモ細片(1000 g)を、緩衝液および緩衝液/酵素溶液(6 L)中でインキュベートした。酵素反応は、クエン酸緩衝液20 mM、pH 5.0中で、5000 U/Kgおよび25,000 U/Kgジャガイモの酵素活性を付与する濃度で行った。緩衝液を調整した後、酵素を反応媒体中にゆっくりと添加し、3分間混合してから細片を添加した。反応は、40℃で15分、30分、または60分間進行させた。完了した時点で、過剰な溶液を穏やかに除去し、細片を乾燥、半フライ、および凍結によってさらに加工した。凍結製品を、180℃で3分間、仕上げフライした。
結果および考察
図1は、15分および30分のインキュベーション後の、異なる酵素用量でのアクリルアミドレベルを示す。15分、30分、または60分(データ非表示)のインキュベーション後、アクリルアミドレベルの有意な低減は、酵素用量に依存することなく、対照緩衝溶液と比較して認められなかった。さらに、反応緩衝液中で長時間インキュベートすると、望ましくない酸味が生じた。実用的な見地から、長時間のインキュベーション時間はまた、標準的な商業的製造手順と適合しないと考えられる。
2.表面適用および乾燥中のアスパラギナーゼ活性化
本発明は、フライドポテトの表面に酵素を直接適用して、既定の乾燥条件下で活性を生じさせる工程を提供する。
手順：
表面適用：
一連の活性(5000 U/Kg〜1000 U/Kgジャガイモ)が得られるように、保存酵素をクエン酸緩衝液、20 mM、pH 5.0で希釈した。湯通しした細片(1.0 Kg)を0.8% SAPP中に浸漬し、脱水し、16グラム(1.5〜2%捕捉に相当する)の酵素/緩衝溶液(Nalgene、cat 24300200)を噴霧した。図4に記載した処理を用いて、アスパラギナーゼ適用の前に、細片を0.35〜0.4デキストロースを含む0.8% SAPPまたは0.1〜0.15%デキストロース/0.5%グリシンを含む0.8% SAPP中に浸漬した。後者の適用は、65アグトロンの仕上げ色をもたらすように処理した。いずれの場合にも、ジャガイモ細片1 kgに対して同量のクエン酸緩衝液を適用することにより、対照を作製した。
活性に関する乾燥条件：
噴霧により酵素を適用し、その後1分置いてから、卓上乾燥機またはデュアルゾーン工業用連続式乾燥機のいずれかを用いて、この工程の乾燥段階に進めた。卓上乾燥機を用いる場合には、細片を45℃で20分間乾燥させた。工業用乾燥機では、一連の温度および湿度パラメータを用いた(45℃/40%、45℃/70%、60℃/40%、60℃/70%)。各条件について用いる保持時間は、必要とされる7%の減量が達成されるように調整した。
結果：
アスパラギナーゼ表面濃度の効果
乾燥前に、5000〜1000 U/kgの活性を有する酵素溶液を湯通しした細片の表面に適用/噴霧することにより、表面酵素反応を用いることの実現可能性の評価を行った。45℃、20分間に設定した卓上乾燥機を使用して、最初のインキュベーション試験を行った。図2aは、クエン酸緩衝液のみを噴霧した細片と比較した、各用量濃度に関するアクリルアミド低減率(緩衝液のみに対する)を示す。1000 U/Kgジャガイモ程度の低い用量レベルにおいて、44%〜57.5%というアクリルアミドの有意な低減が達成され得る(図2a)。
より低い有用な用量を決定するため、アスパラギナーゼ用量が1000〜100 U/Kgジャガイモである別の系列の処理を行った。図2bは、緩衝液のみを噴霧したジャガイモ細片と比較した、これらの酵素用量におけるアクリルアミドの低減を示す。この適用技法を用いて、500 U/Kgジャガイモの用量が、47%というアクリルアミドの低減をもたらし、有用であると同定された。
品質およびアクリルアミド低減に関する乾燥条件：
工場規模で製品の品質を維持しながら酵素反応を増大させるため、乾燥/インキュベーションパラメータを変動させた。乾燥段階中に必要な減量を達成し、その一方で酵素に対して所望の温度および時間条件をもたらすパラメータを確立した。これらのパラメータの決定方法の例として、温度と湿度の両方を設定して維持することができるデュアルゾーン工業用乾燥機を使用した。図3は、異なる条件下で乾燥させた、緩衝液のみまたはアスパラギナーゼ/緩衝液の溶液(2000 U/Kgジャガイモ)で処理した細片の異なるアクリルアミドレベルを示す。乾燥機内での保持時間は、所望の減量率が達成されるように、各条件によって異なった。図3に示したように、アクリルアミド低減は2つの要因、温度および湿度に依存し、19〜67%の範囲であった。45℃、70%相対湿度で14分間という乾燥パラメータにより、アクリルアミドの実質的な67%の低減および標的減量が起こり、酵素反応適用が連続した工場工程において有用であることが示される。
アスパラギナーゼ適用と併用した一定色度への加工
典型的な商業的加工条件では、仕上げフライ後の所望色を達成するのを助けるために、ジャガイモ細片の表面にデキストロースを添加する。アスパラギナーゼ処理およびその後のアクリルアミアド低減がデキストロースの存在下で達成され得ることを確認するため、65アグトロンの仕上げフライ色をもたらすデキストロース溶液(反応緩衝液では0.4%；酵素溶液中では0.35%)中に浸漬した後に、酵素適用処理を行った。乾燥条件は、図3から決定された通りであった(45℃、70 Rh)。図4に認められるように、この場合65アグトロンである特定の色に加工した場合にも、表面アスパラギナーゼ処理によってアクリルアミドレベルが低減した。この結果から、本発明に概説したアスパラギナーゼ適用が、標準的なフライドポテト製造手順と適合することが示される。化合物は、60〜70アグトロンなど、他の色を得るために容易に調整することができる。
フライドポテトおよび他の根菜の色は、例えば、米国農務省冷凍フライドポテトに関する色度標準(United States Department of Agriculture Color Standard for Frozen French Fried Potatoes)に従って、容易に得られ、決定される。この基準に従って、フライドポテトの色および外観は、Munsell Color Standards for Frozen French Fried Potatoes, Third Edition, 1972, 64-1に提供される色および外観チャートと比較される。または、上記に例証したように、アグトロン装置などの測色装置が、例えば反射特性に基づいて0〜100の尺度で製品の色を測定するのに有用である。
アスパラギナーゼ適用と併用したグリシン：一定色への加工
グリシンなどの別のアクリルアミド低減剤が、アスパラギナーゼと相乗的に作用することが示された。湯通し後、グリシン(0.5%)およびデキストロースを、浸漬によってジャガイモ細片に適用した。次に、細片を記載通りにアスパラギナーゼ適用に供した。グリシンで処理したジャガイモ細片の表面に緩衝液を適用すると、グリシンで処理しなかった細片と比較して、アクリルアミドレベルが実質的に減少した(図4)。グリシン処理後にアスパラギナーゼを適用した場合には、デキストロースでのみ処理した細片と比較して、アクリルアミドのさらなる〜30%の低減が達成された。このことから、フライドポテトにおけるアクリルアミド形成を低減する場合に、アスパラギナーゼとグリシンが相乗的に機能することが示される。アクリルアミドを低減するためにグリシンを使用することを一般的に記載している特許出願には、WO2005/025330、WO2005/018339、WO2004/075655、US2004/0109926、およびUS2005/0058757が含まれる。
本発明の実施に関して好ましい様式を含むことが本発明者らにより見出されたまたは提唱された特定の態様に関して、本発明を記載した。本開示を踏まえて、本発明の意図する範囲から逸脱することなく、例証された特定の態様において多くの改変および変更がなされ得ることが、当業者によって理解されるであろう。そのような改変はすべて、添付の特許請求の範囲内に含まれることが意図される。
出版物、特許、および特許出願はすべて、個々の出版物、特許、または特許出願が、詳細にかつ個別にその全体が参照により組み入れられることが示されるのと同程度に、その全体が参照により本明細書に組み入れられる。
本発明の態様を以下の図面に関して説明する：
湯通ししたジャガイモ細片(800 g)を、様々なレベルのアスパラギナーゼを含むクエン酸緩衝溶液中に40℃で15分間および30分間浸漬した後のアクリルアミドレベルを示す。 種々の濃度のアスパラギナーゼ/緩衝溶液で表面処理し、卓上乾燥機を用いて45℃で20分間乾燥させた後のアクリルアミド低減を示す。 種々の乾燥条件(温度および湿度)に応じた、処理製品(2000 U/kg)のアクリルアミドレベルを示す。アスパラギナーゼ活性に関する乾燥段階パラメータの最適化。 デキストロースおよびデキストロース/グリシンの存在下における、処理製品(2000 U/Kg：45℃、70% Rh、15分)のアクリルアミドレベルを示す。製品は、65アグトロンの色になるよう加工した。

Claims (27)

  1. 根菜の表面を改質するために、根菜製品の表面を有効量の酵素と接触させる段階；
    該表面を該酵素と接触させながら、根菜製品を乾燥させる段階
    を含み、接触段階と乾燥段階が部分的に同時に起こるか、または完全に同時に起こる、根菜製品を改質する方法。
  2. 接触段階と乾燥段階が部分的に同時に起こる、請求項1記載の方法。
  3. 接触段階と乾燥段階が完全に同時に起こる、請求項1記載の方法。
  4. 乾燥段階の直前または乾燥段階中に酵素を表面上に被覆することによって酵素を表面と接触させる、請求項1〜3のいずれか一項記載の方法。
  5. 被覆段階が、乾燥段階の直前または乾燥段階中に酵素を表面上に噴霧する段階を含む、請求項4記載の方法。
  6. 噴霧段階で酵素が根菜製品に1秒未満適用され、接触段階が噴霧後も持続する、請求項5記載の方法。
  7. 乾燥段階の直前または乾燥段階中に浸漬によって酵素を表面と接触させる、請求項1〜3のいずれか一項記載の方法。
  8. 乾燥段階が乾燥機内で風乾によって行われる、請求項1〜7のいずれか一項記載の方法。
  9. 酵素がアスパラギナーゼ、グルコース酸化酵素、リパーゼ、またはペクチン分解酵素を含む、請求項1〜8のいずれか一項記載の方法。
  10. 根菜製品がジャガイモ製品、任意にフライドポテトを含む、請求項1〜9のいずれか一項記載の方法。
  11. 酵素がアスパラギン低減酵素を含み、改質がアスパラギンの低減を含む、請求項1〜8または10のいずれか一項記載の方法。
  12. アスパラギン低減酵素が、アスパラギナーゼを低減しそれによって根菜製品の加熱中のアクリルアミド形成を低減するための有効量のアスパラギナーゼを含む、請求項11記載の方法。
  13. アスパラギン低減酵素が脱アミノ酵素を含む、請求項11記載の方法。
  14. 根菜製品を、根菜製品の加熱中のアクリルアミド形成を低減するための有効量のグリシンと接触させる段階をさらに含む、請求項12記載の方法。
  15. 製品の湯通し後に酵素を製品と接触させる、請求項1〜14のいずれか一項記載の方法。
  16. 製品の半フライ後に酵素を製品と接触させる、請求項1〜15のいずれか一項記載の方法。
  17. アスパラギナーゼが500 U/Kg〜25,000 U/Kgジャガイモの活性を含む、請求項12記載の方法。
  18. i) 根菜製品の乾燥、および
    ii) 根菜製品表面を改質するための酵素活性
    に適した適用加熱空気温度および適用相対湿度で根菜製品を乾燥させる、請求項1〜17のいずれか一項記載の方法。
  19. 30℃〜65℃の温度および20%〜80%の相対湿度で根菜製品を乾燥させる、請求項1〜18のいずれか一項記載の方法。
  20. 4〜12%の減量を得るための温度および相対湿度で根菜製品を乾燥させる、請求項1〜19のいずれか一項記載の方法。
  21. 根菜製品が湯通ししたジャガイモ製品を含む、請求項12〜20のいずれか一項記載の方法であって、ジャガイモ製品をアスパラギナーゼと接触させる前に、ジャガイモ製品を酸性ピロリン酸ナトリウム(SAPP)と接触させる段階をさらに含む、方法。
  22. 根菜製品が湯通ししたジャガイモ製品を含む、請求項12〜21のいずれか一項記載の方法であって、ジャガイモ製品をアスパラギナーゼと接触させる前に、ジャガイモ製品をデキストロース溶液と接触させる段階をさらに含む、方法。
  23. グリシンが0.1%(W/W)〜1.0%(W/W)の重量%グリシン、任意に0.5重量%グリシンを含む、請求項14〜22のいずれか一項記載の方法。
  24. 有効量のアスパラギナーゼを含む、根菜製品におけるアクリルアミド形成の低減において用いるための組成物。
  25. 根菜製品がジャガイモ製品を含み、アスパラギナーゼが500 U/Kg〜25,000 U/Kgジャガイモの活性を含む、請求項24記載の組成物。
  26. pH 5〜7を有する緩衝液をさらに含む、請求項24または25記載の組成物。
  27. クエン酸緩衝液またはリン酸緩衝液を含む、請求項26記載の組成物。
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