KR100848519B1 - 환원당의 수준을 감소시키는 단계를 포함하는 식품에서의아크릴아미드의 감소 방법, 아크릴아미드의 수준이 감소된식품 및 시판 물품 - Google Patents

환원당의 수준을 감소시키는 단계를 포함하는 식품에서의아크릴아미드의 감소 방법, 아크릴아미드의 수준이 감소된식품 및 시판 물품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 식제품에서의 아크릴아미드의 감소 방법, 아크릴아미드의 수준이 감소된 식제품, 및 시판 물품에 관한 것이다. 일 태양에 있어서 본 방법은 최종 가열(예를 들어 조리) 전에 식재료 중 환원당의 수준을 감소시키는 단계를 포함한다. 다른 태양에 있어서 본 방법은 환원당의 수준을 감소시킬 수 있는 효소를 식재료에 첨가하는 단계를 포함한다. 본 발명은 또다른 태양에 있어서 시판 물품은 식제품의 아크릴아미드 또는 환원당의 수준이 감소되었거나 낮음을 소비자에게 전한다.
아크릴아미드, 환원당, 효소, 감소, 식제품, 메시지

Description

환원당의 수준을 감소시키는 단계를 포함하는 식품에서의 아크릴아미드의 감소 방법, 아크릴아미드의 수준이 감소된 식품 및 시판 물품{METHOD FOR REDUCING ACRYLAMIDE IN FOODS COMPRISING REDUCING THE LEVEL OF REDUCING SUGARS, FOODS HAVING REDUCED LEVELS OF ACRYLAMIDE, AND ARTICLE OF COMMERCE}
본 발명은 식제품(food product)에서의 아크릴아미드의 감소 및 아크릴아미드의 수준이 감소된 식제품에 관한 것이다. 본 발명은 또한 시판 물품에 관한 것이다.
문명의 시작 이래로 탄수화물 함유 식품은 사람의 일상 음식물에서 주 요소였다. 오늘날, 탄수화물 함유 식품, 예를 들어 빵, 아침 식사용 시리얼, 비스킷, 크래커, 쿠키, 감자 튀김, 조리된 전분질 야채, 타코 쉘(taco shells), 및 스낵 식품이 일반적으로 섭취되고 있다. 이러한 식품은 셀 수 없을만큼 다년간 사람의 일상 음식물의 일부였지만 연구자들은 단지 최근에야 이러한 식품 중 다수가 아크릴아미드를 포함한다는 것을 발견하였다.
2002년 4월에 스웨덴 국립 식품청(Swedish National Food Administration) 및 스톡홀름 대학(Stockholm University)의 연구자들은 발암 가능 화학 물질인 아크릴아미드가 다수 유형의 조리된 식품에서 형성된다는 연구 결과(findings)를 발 표하였다. 아크릴아미드는 쥐에 있어서 식품 내의 다른 발암 물질의 발암 잠재력과 유사한 발암 잠재력을 가지지만 사람에 대해서는 식품 내에서의 상대적인 잠재력이 알려져 있지 않다. 제한된 사람 모집단 데이터만이 아크릴아미드에 대하여 입수가능하며, 이는 직업적 노출로부터의 암 위험성에 대한 어떠한 증거도 제공하지 않는다. (FAO/WHO Consultation on the Health Implications of Acrylamide in Food: Summary Report; Geneva, Switzerland, 25-27 June 2002.)
만약 있다면 어떠한 건강 효과가 이러한 식품에서 보통 발견되는 수준의 아크릴아미드의 사람에 의한 섭취로부터 생길 수 있는 지를 평가하기 위하여 추가의 연구가 필요하지만, 많은 소비자들이 염려를 언급하여 왔다. 따라서, 본 발명의 목적은 식품에서 아크릴아미드의 수준을 감소시키는 방법을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 아크릴아미드의 수준이 감소된 식제품을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 식제품의 아크릴아미드의 수준이 감소되었거나 낮음을 소비자에게 전하는 시판 물품을 제공하는 것이다.
발명의 개요
본 발명은 일 태양에 있어서 식제품에서 아크릴아미드의 수준을 감소시키는 방법을 제공한다. 일 실시 형태에 있어서, 본 방법은 가열 전에 식재료(food material)에 환원당 변경 효소를 첨가하는 단계를 포함한다.
본 발명은 다른 태양에 있어서 식재료 중의 환원당의 수준을 감소시키는 방법을 제공한다. 일 실시 형태에 있어서, 본 방법은 가열 전에 식재료(food material)에 환원당 변경 효소를 첨가하는 단계를 포함한다.
본 발명은 다른 태양에 있어서 아크릴아미드의 수준이 감소된 식제품을 제공한다.
본 발명은 또다른 태양에 있어서 식제품의 아크릴아미드 또는 환원당의 수준이 감소되었거나 낮음을 소비자에게 전하는 시판 물품을 제공한다.
본 명세서에 인용된 모든 문헌은 관련 부분에서 본 명세서에 참고로 포함되며, 임의의 문헌의 인용은 본 발명에 관련한 종래 기술로 인정되는 것으로 해석되어서는 안된다.
도 1은 아크릴아미드가 아스파라긴 및 카르보닐 공급원(예를 들어 글루코스)으로부터 형성되는 제안된 반응 기전을 도시한다. R1 및 R2는 H, CH3, CH2OH, CH2(CH2)nCH3, 또는 환원당을 구성하는 임의의 다른 성분일 수 있으며; n은 10 미만의 임의의 정수일 수 있다.
본 발명자들은 환원당 및 실질적으로 모든 생명계에서 발견되는 자연 발생 아미노산인 아스파라긴을 함유하는 식품이 가열될 때 아크릴아미드를 형성할 수 있음을 발견하였다. 따라서, 환원당이 더욱 풍부한 식품은 가열시 더 높은 수준의 아크릴아미드를 포함하는 경향이 있는데, 이는 환원당 함유 식품이 보다 높은 수준의 아스파라긴을 함유하는 식품의 존재 하에 가열될 경우 특히 그러하다. 또한, 아크릴아미드의 형성은 식품이 더욱 낮은 최종 수분 함량으로 조리될 경우 더욱 높아지는 것으로 밝혀졌다.
이론에 구애됨이 없이, 도 1에 도시된 반응 기전을 통하여 아크릴아미드가 식제품에서 형성되는 것으로 여겨진다. 자유 아스파라긴의 알파-아미노기가 카르보닐 공급원과 반응하여 쉬프(Schiff) 염기를 형성하는 것으로 여겨진다. 가열 하에서는 쉬프 염기 부가물은 데카르복실화하여, (1) 가수분해되어 베타-알라닌 아미드(가열 하에서는 더 분해되어 아크릴아미드를 형성할 수 있음)를 형성하거나 (2) 분해되어 아크릴아미드 및 상응하는 이민을 형성할 수 있는 생성물을 형성한다. (본 발명자들은 원으로 표시한(circled) 전구체 원자가 아크릴아미드 중 탄소 및 질소를 포함한다는 것을 밝혀 내었음.)
따라서, 본 발명자들은 가열 제품에서의 아크릴아미드의 형성을, 조리 전에 식품 중 환원당의 양을 감소시키거나 이를 다른 물질로 전환시킴으로써 감소시킬 수 있다는 것을 또한 밝혀내었다. 감소된 수준의 환원당을 함유하는 이러한 식품을 가열할 경우 아크릴아미드의 형성량은 감소된다.
또한 본 발명자들은 최종 식제품 중 아크릴아미드의 수준의 감소가 환원당을 변경시키는 효소("환원당 변경 효소")의 첨가에 의해 이루어질 수 있음을 밝혀내었다. 바람직하게는 환원당 변경 효소는 식품의 가열(예를 들어, 조리) 이전에 환원당의 산화 또는 환원을 촉매한다. 환원당이 효소에 의해 산화 또는 환원되는 기전은 잘 알려져 있다.
본 발명의 방법에 사용하기에 바람직한 산화 효소는 글루코스 옥시다제를 포함하지만 이로 한정되는 것은 아니다. 그러나, 환원당의 산화 또는 환원을 촉매하여 아크릴아미드의 형성을 방지할 수 있는 임의의 효소는 본 발명의 범주 이내이다.
식품 가공 처리에서 효소를 사용할 경우의 이점은 많다. 이러한 이점은 (a) 이들이 천연의 비독성 물질이며; (b) 이들이 일반적으로 원하지 않는 부반응(side reaction)을 야기함이 없이 주어진 반응을 촉매하며; (c) 이들이 매우 온화한 온도 및 pH 조건 하에서 활성을 가지며; (d) 이들이 낮은 농도에서 활성을 가지며; (e) 반응 속도가 온도, pH, 및 효소의 이용량의 조정에 의해 조절될 수 있으며; (f) 이들이 반응이 원하는 정도로 행해진 후 불활성화될 수 있음을 포함한다. (Food Chemistry, 4th Ed., Owen R. Fennema, Ed., Marcel Dekker, Inc., New York, 1985, pp. 427, 433.)
A. 식제품에서의 아크릴아미드의 감소 방법
본 발명은 일 태양에 있어서 식제품에서 아크릴아미드를 감소시키는 방법을 제공한다. 일 실시 형태에 있어서, 본 방법은 최종 가열(예를 들어, 조리) 전에 식재료 중 환원당의 수준을 감소시키는 단계를 포함한다. 다른 태양에 있어서, 본 방법은 환원당의 카르보닐기의 산화 또는 환원을 촉매할 수 있는 효소를 식재료에 첨가하는 단계를 포함한다.
본 발명은 다른 태양에 있어서 식제품에서 환원당을 감소시키는 방법을 제공한다. 일 실시 형태에 있어서 본 방법은 환원당의 산화 또는 환원을 촉매할 수 있는 효소를 식재료에 첨가하는 단계를 포함한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "환원당"이라는 용어는 아스파라긴과 반응할 때 카르보닐기를 부여하여 아크릴아미드를 형성할 수 있는 식재료에서 발견되는 임의의 탄수화물을 말한다.
본 발명은 바람직한 실시 형태에 있어서 식품 중 아크릴아미드의 수준을 감소시키는 방법으로서,
(1) 환원당을 포함하는 식재료에 환원당 변경 효소를 첨가하는 단계;
(2) 선택적으로 효소를 식재료와 혼합하는 단계;
(3) 충분한 시간 동안 효소를 환원당과 반응시키는 단계;
(4) 효소를 선택적으로 불활성화시키거나 선택적으로 제거하는 단계; 및
(5) 식재료를 가열하여 최종 식제품을 형성하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
1. 환원당을 포함하는 식재료에의 환원당 변경 효소의 첨가
바람직한 실시 형태에 있어서, 환원당 변경 효소는 환원당의 카르보닐기의 산화 또는 환원을 촉매할 수 있는 효소이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "환원당 효소" 또는 "환원당 변경 효소" 또는 "효소"는 식제품 중 하나 이상의 환원당의 수준을 감소시킬 수 있는 임의의 효소를 포함한다. 환원당 변경 효소는 하기의 2가지 부류의 효소를 포함할 수 있다: 각각 환원당의 산화 또는 환원 중 어느 하나를 촉매할 수 있는 옥시다제 및 리덕타제.
본 발명에서 사용하기에 바람직한 산화 효소는 글루코스 옥시다제이다. 바람직한 글루코스 옥시다제 공급원은 시그마-알드리치(Sigma-Aldrich)의 카탈로그 #G7141이다. 다른 산화 효소는 피라노스 옥시다제 및 알도스 데하이드로게나제를 포함할 수 있다.
본 발명에서 사용하기에 바람직한 환원 효소는 알도스 리덕타제이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "환원당 효소" 또는 "환원당 변경 효소" 또는 "효소"는 하나 이상의 효소를 포함하는데, 예를 들어 2종 이상의 효소의 혼합물이 이 용어에 포함된다.
효소는 임의의 적합한 형태로 식재료에 첨가될 수 있다. 예를 들어 효소는 분말로, 또는 용액의 형태로 첨가될 수 있다. 또한 효소는 임의의 적합한 방식으로, 예를 들어 직접(예를 들어 식재료 상에 뿌리거나, 붓거나 분무함) 또는 간접적으로 식재료에 첨가될 수 있다. 일 실시 형태에 있어서 효소는 환원당을 포함하지 않는 식품과 혼합되며, 이어서 생성된 혼합물은 환원당 함유 식품에 첨가된다. 다른 실시 형태에 있어서 환원당의 적어도 일부는 식재료로부터 추출하며 생성된 추출물은 효소로 처리하며, 이어서 추출물의 적어도 일부는 식재료의 적어도 일부 내로 다시 첨가하는데, 예를 들어 효소는 스트림에 첨가될 수 있거나, 스트림이 고정화된 효소의 베드(bed) 또는 컬럼(기재, 바람직하게는 불활성 기재, 예를 들어 컬럼 중의 비드 또는 플라스틱 조각에 흡착되거나 화학적으로 결합된 효소)을 통하여 펌핑될 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 효소를 식재료에 "첨가"하는 것은 환원당 및 효소를 합치는 임의의 수단을 포함하지만 이로 한정되는 것은 아니다.
글루코스 옥시다제와 같은 산화 효소가 사용되는 일 실시 형태에 있어서, 주 배쓰(dominant bath) 내의 효소는 환원당을 글루코노락톤으로 전환시키는데, 이는 식재료 배치(batch)의 이후의 첨가시 추가의 환원당 추출을 위한 구동력을 생성한다. 효소에 의해 계속하여 반응하고 전환되는 환원당을 제외한 추가의 용해성 식재료 성분이 추출되지 않도록, 추출가능한 재료는 식재료와 평형을 이룬다. 환원당으로부터 형성되는 글루코노락톤는 식재료 내로 다시 침지되며 평형을 이룬다. 추가의 용매 및/또는 효소 함유 용액은 매 식재료 배치에 뒤이어 다시 첨가되어 이전의 식재료 배치에 의해 제거되는 용액을 벌충하는데, 이는 주 배쓰의 일정한 부피를 유지한다. 대안적으로는 환원 효소, 예를 들어 알도스 리덕타제를 사용하여 환원당을 환원된 화학종으로 전환시킬 수 있다. 리덕타제의 사용이 바람직한데 이는 생성된 효소 생성물이 당도가 유지되는 당이기 때문이다.
효소는 본 방법의 임의의 적합한 단계에서 식재료에 첨가될 수 있다. 예를 들어 효소는 도우(dough)의 혼합 동안 다른 성분과 함께 첨가될 수도 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "식재료"는 식품의 제조에 사용되는 임의의 식용 재료를 포함한, 임의의 유형의 환원당 함유 식품, 식제품, 식품 성분 또는 그 혼합물을 포함한다. 식재료는 원료 또는 예비 처리된 것을 포함하는 임의의 적합한 형태로 존재할 수 있다. 식재료를 예비 처리하는 적합한 방법은 데치기, 찌기, 끓이기, 다지기, 불리기(macerating), 세분, 입자 크기의 감소, 가열로 건조시키기, 및 그의 조합을 포함하지만 이로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 효소는 불리기 전, 불리는 동안, 또는 불린 후에 식재료에 첨가될 수 있다. 일 실시 형태에 있어서 식재료를 물에 침지시킨 후 효소를 첨가한다.
효소는 중량 또는 부피 기준이라기보다는 활성의 단위로 시판된다. 따라서, 최종 식제품에서 원하는 수준의 아크릴아미드 감소를 성취하는 데에 요구되는 효소의 유효량은 사용되는 특정 효소 제품의 활성에 따라 달라진다.
효소의 첨가량은 환원당 감소 수준과, 그에 따른 요망되는 아크릴아미드 감소 수준에 따라 달라질 수 있다. 효소의 첨가량은 또한 식재료에 존재하는 환원당의 양에 따라 달라질 수 있는데, 일반적으로 환원당이 많은 식재료일수록 동일한 수준의 아크릴아미드 감소의 성취를 위해 효소 수준 증가 또는 반응 시간 증가를 필요로 한다. 효소의 첨가량은 또한 사용되는 특정 효소(예를 들어, 특정 효소의 환원당 분해 능력) 및 처리되는 특정 식재료에 따라 달라질 수 있다. 당 업계의 숙련자라면 특정 식재료, 특정 효소, 효소의 비활성 및 원하는 결과에 기초하여 효소의 유효량을 결정할 수 있다.
2. 효소의 식재료와의 선택적 혼합
선택적으로 그러나 바람직하게는, 효소를 식재료와 완전히 혼합시킨다. 임의의 적합한 혼합 방법을 사용할 수 있다. 일 실시 형태에 있어서 혼합은 식재료의 불리기 및 효소의 첨가와 동시에 실시한다.
3. 충분한 시간 동안 효소의 환원당과의 반응
효소가 환원당과 반응하는 데에 필요한 시간량은 원하는 아크릴아미드 감소 수준, 특정 식재료의 특징(예를 들어, 화학적 조성, 존재하는 환원당의 양, 입자 크기)과, 첨가되는 특정 효소를 포함하지만 이로 한정되지는 않는 인자에 따라 좌우될 것이다. 바람직하게는, 효소는 충분한 양의 시간 동안 반응하게 하여 환원당의 수준이 약 10% 이상, 바람직하게는 약 30% 이상, 더 바람직하게는 약 50% 이상, 더욱 더 바람직하게는 약 70% 이상, 더욱 더 바람직하게는 약 90% 이상 감소된 식재료를 생성한다. 일반적으로, 효소를 더욱 오랫동안 반응시킬수록 환원당 감소 수준이 더욱 커지며 따라서 아크릴아미드 감소 수준이 더욱 커진다. 충분한 시간 동안 효소가 반응하게 하는 단계는 임의의 적합한 방식으로 실시할 수 있는데, 예를 들어 이는 효소를 식재료에 첨가하는 단계, 효소를 식재료와 혼합하는 단계, 또는 그의 조합과 동시에 실시할 수 있다.
당 업계에 공지된 바와 같이 pH 및 온도는 효소 활성에 영향을 주는 인자이다. 당업계의 숙련자라면 상기 및 기타 파라미터(예를 들어 물의 함량)의 최적 조건을 손쉽게 결정할 수 있을 것이다. 또한 특정 효소의 최적 pH 및 온도 조건은 일반적으로 문헌 및/또는 효소 공급자로부터 입수가능하다.
4. 효소의 선택적 불활성화 또는 선택적 제거
효소를 원하는 정도로 반응시킨 후 이를 선택적으로 불활성화시키거나 식재료로부터 제거할 수 있다. 섭취하기에 안전한 효소(예를 들어 보통의 식품에서 발견되며 자연적으로 발생함)를 사용할 경우 효소를 불활성화시키지 않거나 제거하지 않도록 선택할 수 있다. 대안적으로는, 효소는 효소를 불활성화시키는 임의의 적합한 수단에 의해 불활성화될 수 있다. 예를 들어, 효소는 열의 사용, pH 조정, 프로테아제를 이용한 처리, 또는 그의 조합을 통하여 불활성화될 수 있다. 또한 효소는 추출을 포함하지만 이로 한정되지는 않는 임의의 적합한 수단에 의해 식재료로부터 제거될 수 있다. 효소를 불활성화시키거나, 제거하거나, 불활성화 및 제거의 조합에 처하게 할 수 있다.
5. 식재료의 가열에 의한 최종 식제품의 형성
이어서 식재료를 일반적인 방식으로, 예를 들어 굽기, 튀기기, 압출 성형(extruding), 건조(예를 들어, 진공 오븐 또는 드럼 건조기를 통하여), 부풀리기 또는 전자레인지에 넣기에 의해 가열할 수 있다. 효소의 적어도 일부는 가열 단계 동안 식재료에 첨가될 수 있다. 효소의 불활성화는 가열을 통하여 일어날 수도 있어서, 선택적인 불활성화 단계 및 조리 단계는 동시에 실시될 수도 있다. 조리를 통한 가열 가공 처리는 효소를 변성 및 불활성화시켜 식재료가 계속적인 효소 활성에 처해질 수 없게 한다. 또한 효소가 반응하게 하는 시간의 적어도 일부는 가열 단계 동안 실시될 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이 "최종 식제품" 또는 "식제품"이라는 용어는 바로 섭취할 수 있는(ready for consumption) 식품 및 다른 식품의 제조를 위한 성분으로서 사용되는 식품을 포함하지만 이로 한정되는 것은 아니다.
바람직하게는 최종 식제품 중 아크릴아미드의 수준은 약 10% 이상, 바람직하게는 약 30% 이상, 더 바람직하게는 약 50% 이상, 더욱 더 바람직하게는 약 70% 이상, 더욱 더 바람직하게는 약 90% 이상 감소된다.
B. 본 방법의 실행 수단
본 발명은 임의의 적합한 수단으로 실행될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 방법은 배치(batch)식, 반배치(semi-batch)식, 또는 연속식으로 실행할 수 있다.
C. 아크릴아미드의 수준이 감소된 식제품
본 발명의 방법에 따라 제조된 식제품은 아크릴아미드 수준이 약 10% 이상, 바람직하게는 약 30% 이상, 더 바람직하게는 약 50% 이상, 더욱 더 바람직하게는 약 70% 이상, 더욱 더 바람직하게는 약 90% 이상 감소될 수 있다.
본 발명의 방법은 제조 동안 가열되는 탄수화물 함유 식품, 특히 낮은 수분의 식품(예를 들어 약 10% 미만)을 포함하지만 이로 한정되지는 않는 임의의 적합한 식제품의 제조에 적용될 수 있다. 예를 들어 본 방법을 사용하여 으깬 감자, 감자 칩, 가공 스낵 식품, 감자 튀김, 아침 식사용 시리얼, 빵, 쿠키, 크래커, 토스터 페이스트리(toaster pastries), 피자 크러스트, 프레첼(pretzels), 해쉬 브라운스(hash browns), 감자 조각(tater tots), 옥수수 또르띠야(corn tortillas) 및 타코 쉘에서 발견되는 아크릴아미드의 수준을 감소시킬 수 있다.
일 실시 형태에 있어서 가공된 얇게 썬 감자 튀김은 아크릴아미드가 약 400 ppb 미만, 바람직하게는 약 300 ppb 미만, 더 바람직하게는 약 200 ppb 미만, 더욱 더 바람직하게는 약 50 ppb 미만, 가장 바람직하게는 약 10 ppb 미만이다.
또다른 실시 형태에 있어서 얇게 자른 감자로부터 만들어진 감자 튀김은 아크릴아미드가 약 40 ppb 미만, 바람직하게는 약 30 ppb 미만, 더 바람직하게는 약 20 ppb 미만, 가장 바람직하게는 약 10 ppb 미만이다.
특정 실시 형태에 있어서, 본 발명의 방법에 따라 제조된 감자 칩은 아크릴아미드가 약 150 ppb 미만, 바람직하게는 약 100 ppb 미만, 더 바람직하게는 약 50 ppb 미만, 더욱 더 바람직하게는 약 10 ppb 미만, 가장 바람직하게는 약 5 ppb 미만일 수 있다.
또다른 실시 형태에 있어서 또르띠야 칩 및 옥수수 칩은 아크릴아미드가 약 75 ppb 미만, 바람직하게는 약 50 ppb 미만, 더 바람직하게는 약 10 ppb 미만이다.
본 발명의 방법을 바람직한 감자 식제품 및 또르띠아 칩의 견지에서 일반적으로 기술하였지만 당 업계의 숙련자라면 본 발명의 방법을 임의의 적합한 식제품에 적용할 수 있음을 알아야 한다. 비제한적 예는 크래커, 빵(예를 들어 호밀, 밀, 귀리, 감자, 화이트(white), 완전 곡류 제품(whole grain products), 혼합 밀가루, 로프(loaves), 트위스트(twists), 둥글고 길다란 롤빵(buns), 롤빵(rolls), 피타(pitas), 무교병(matzos), 포카치아(focaccia), 얇은 토스트(melba toast), 츠비박(zwieback), 크루통(croutons), 부드러운 프레첼, 부드럽거나 단단한 막대빵(bread stick), 히트 앤 서브(heat and serves)), 토스터 페이스트리, 쿠키, 데이니쉬(danish), 크루아상(croissant), 타트(tarts), 파이 크러스트(pie crusts), 페이스트리(pastries), 머핀(muffins), 브라우니(brownies), 시트 케이크(sheet cakes), 도넛, 스낵 식품(예를 들어 프레첼, 또르띠야 칩, 옥수수 칩, 감자 칩, 가공 스낵, 가공된 얇게 썬 감자 튀김, 압출 성형 스낵, 압출 성형된 충전 스낵, 트레일 믹스(trail mix), 그라놀라(granola), 스낵 믹스(snack mixes), 잘게 썬 감자 튀김(shoe-string potatoes)), 밀가루, 믹스(예를 들어 케이크 믹스, 비스킷 믹스, 브라우니 믹스, 빵 믹스, 팬케이크 믹스, 크레이프(crepe) 믹스, 반죽(batter) 믹스, 피자 도우(dough)), 냉장(refrigerated) 도우(예를 들어 비스킷, 빵, 막대빵, 크루아상, 디너 롤(dinner rolls), 피자 도우, 쿠키, 데이니시, 브라우니, 파이 크러스트), 냉동 식품(파이 크러스트, 파이, 타트, 이중파이(turnovers), 피자, 푸드 포켓(food pockets), 케이크, 감자 튀김, 해쉬 브라운스, 빵가루를 묻힌 제품, 예를 들어 닭 및 생선, 빵가루를 묻힌 야채류), 베이글(bagels), 아침 식사용 시리얼, 비스킷, 감자 튀김, 야채류(예를 들어 건조시키거나, 그릴로 굽거나(grilled), 불에 굽거나(roasted), 굽거나(broiled), 튀기거나, 진공 건조시킴), 타코 쉘, 해쉬 브라운스, 으깬 감자, 토스트, 그릴에 구운 샌드위치, 밀가루 및 옥수수 또르띠야, 크레이프, 팬케이크, 와플, 반죽, 피자 크러스트, 쌀, 견과류계의 식품(예를 들어 땅콩 버터, 다진 견과류를 포함하는 식품), 과일(예를 들어 건조되거나 그릴로 굽거나, 불에 굽거나, 굽거나, 튀기거나, 진공 건조킨 젤리, 오븐에서 구워진(baked), 파이 필링(pie fillings), 플램베(flamb
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s), 건포도), 허쉬 퍼피(hush puppies), 알코올 음료(예를 들어 맥주 및 에일(ales)), 불에 구워진 코코아 빈을 포함하는 제품(예를 들어 초콜렛, 제과용 코팅(confectionary coatings), 핫 초콜렛, 핫 초콜렛 믹스), 및 동물 먹이(예를 들어 개 먹이, 고양이 먹이, 담비(ferret) 먹이, 기니아 피그 먹이,토끼 먹이, 쥐 먹이, 생쥐 먹이, 닭 먹이, 칠면조 먹이, 돼지 먹이, 말 먹이, 염소 먹이, 양 먹이, 원숭이 먹이, 물고기 먹이)를 포함한다.
1. 탈수된 감자 제품
본 발명은 아크릴아미드의 수준이 감소된 탈수된 감자 제품의 제조에 사용될 수 있다. 하기는 이러한 탈수된 감자 제품을 제조하는 바람직한 방법을 나타내지만 본 발명은 이러한 특정 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 이하에 상세하게 나타낸 실시 형태는 조리된 감자를 세분하기 전에 효소를 첨가하는 것을 기술하고 있지만 탈수된 감자 제품의 임의의 적합한 제조 공정의 임의의 적합한 단계에서 효소를 첨가할 수 있음을 알아야 한다. 예를 들어 효소는 조리 전, 조리 후, 세분 전, 세분 후, 또는 탈수된 최종 감자 제품의 형성 전의 임의의 다른 적합한 가공 단계 동안 감자에 첨가될 수도 있다. 또한 다른 실시 형태의 비제한적 예는 (a) 효소를 생감자에 첨가하고 이어서 탈수된 감자를 통상적으로 가공 처리하는 것, (b) 효소를 생감자에 첨가하고 이어서 분쇄하거나 얇게 잘라 통상적으로 가공 처리하는 것, (c) 효소를 생감자에 첨가하고 이어서 분쇄하거나 얇게 자르고, 이어서 끓는 물에 데치고 그 후 이어서 통상적으로 가공 처리하는 것, (d) 끓는 물에 데치거나 분쇄하거나 얇게 자른 감자에 효소를 첨가하고 이어서 통상적으로 가공 처리하는 것, 또는 (e) 효소를 첨가하는 임의의 다른 적합한 수단을 포함할 수도 있다. 본 발명의 방법은 또한 당 업계에 공지된 임의의 적합한 탈수된 감자 제품 제조 방법, 예를 들어 문헌[Potato Processing, 4th Ed., Talburt and Smith, Eds., AVI Books, Van Nostrand Reinhold Co., New York, 1987, [이하, Potato Processing ], at pp. 535-646]에 나타내어져 있는 것으로 실행할 수 있다.
바람직한 실시 형태에 있어서, 탈수된 감자 제품, 예를 들어 감자 플레이크, 플라눌(flanules), 또는 과립을 하기 방법에 따라 제조할 수 있다. 일반적으로 본 방법은 (1) 감자를 조리하는 단계; (2) 환원당 변경 효소를 조리된 감자에 첨가하는 단계; (3) 습기가 많은(wet) 으깬 감자를 형성하는 단계; 및 (4) 으깬 감자를 건조시켜 탈수된 감자 제품을 형성하는 단계를 포함한다.
임의의 적합한 감자, 예를 들어 통상의 감자 플레이크, 플라눌, 또는 과립의 제조에 사용되는 것을 사용하여 본 발명의 탈수된 감자 제품을 제조할 수 있다. 바람직하게는 탈수된 감자 제품은 노르칩(Norchip), 노르골드(Norgold), 러셋 버뱅크(Russet Burbank), 레이디 로제타(Lady Rosetta), 노르코타(Norkotah), 세바고(Sebago), 빈트예(Bintje), 오로라(Aurora), 사터나(Saturna), 키네벡(Kinnebec), 아이다호 러셋(Idaho Russet), 알투라(Altura), 러셋 노르코타(Russet Norkotah), 아틀란틱(Atlantic), 셰포디(Shepody), 아스터릭스(Asterix) 및 멘토르(Mentor)와 같은 감자로부터 제조되지만 이로 한정되지 않는다.
감자는 감자를 으깨기 위하여 이들이 부드럽게 되도록 조리한다. 감자는 껍질을 벗기거나 부분적으로 껍질을 벗기거나 껍질을 벗기지 않을 수도 있다. 감자는 통째인 감자일 수 있거나 조리 전에 임의의 크기의 조각으로 얇게 자를 수도 있다. 조리 절차는 감자를 으깨기 위하여 감자를 부드럽게 하는 임의의 가열 조리 공정 또는 임의의 유형의 조리 공정일 수 있다. 예를 들어 감자는 물 또는 스팀에 잠기게 됨으로써 조리될 수 있다.
예를 들어 평균 두께가 약 9.5 ㎜(3/8 인치) 내지 약 12.7 ㎜(1/2인치)인 얇은 감자 조각은 전형적으로 온도가 약 93℃(200℉) 내지 약 121℃(250℉)인 스팀으로 약 12분 내지 약 45분 동안, 더 특별하게는 약 14분 내지 약 18분 동안 조리한다. 잘게 썬 감자 튀김 조각은 전형적으로 온도가 약 93℃(200℉) 내지 약 121℃(250℉)인 스팀으로 약 7분 내지 약 18분, 더 특별하게는 약 9분 내지 약 12분 동안 조리하여 원하는 부드러움을 성취한다.
다음, 유효량의 효소, 바람직하게는 글루코스 옥시다제를 조리된 감자에 첨가한다. 사용되는 효소의 기능적인 온도 범위에 따라, 조리된 감자는 효소의 첨가 전에 온도의 조정을 먼저 필요로 할 수도 있다. 이어서 조리된 감자를 세분하여 수분이 많은 으깬 감자를 생성한다. 조리된 감자는 쌀알 모양으로 만들기(ricing), 으깨기, 분쇄 또는 그의 조합과 같은 임의의 적합한 수단에 의해 세분화될 수도 있지만 이로 한정되지 않는다.
선택 성분을 습기가 많은 으깬 감자에 첨가하고 혼합할 수 있다. 이러한 선택 성분은 전분을 포함할 수 있다. 전분은 으깬 감자 내로 첨가되거나 넣어지는 임의의 건조 감자 제품을 포함하는 임의의 적합한 천연 또는 개질 전분을 포함할 수 있지만 이로 한정되지 않는다. 유화제도 가공 처리 보조제로서 습기가 많은 으깬 감자에 선택적으로 첨가될 수 있다.
으깬 감자를 형성한 후, 으깬 감자는 후술하는 바와 같이 더 건조되고 가공 처리되어, 탈수된 감자 제품을 형성할 수 있다. 대안적으로는, 습기가 많은 으깬 감자를 사용하여, 으깬 감자, 감자 패티(patties), 감자 팬케이크, 및 감자 스낵, 예를 들어 압출 성형 감자 튀김, 감자 스틱, 및 스낵 칩과 같은 제품을 생성할 수 있지만 이로 한정되지 않는다.
예를 들어 습기가 많은 으깬 감자를 사용하여 1963년 4월 9일자로 배킹어(Backinger) 등에게 허여된 미국 특허 제3,085,020호에 개시된 것과 같은 압출 성형된 감자 튀김 제품을 생성할 수 있다.
으깬 감자의 형성 후, 으깬 감자를 건조시켜 탈수된 감자 제품을 형성한다. 이러한 탈수된 감자 제품은 플레이크, 플라눌, 과립, 응집체, 시트, 조각, 작은 조각(bits), 분말(flour) 또는 미립자와 같은 임의의 형태로 존재할 수 있지만 이로 한정되지 않는다.
으깬 감자로부터 상기와 같은 탈수된 감자 제품을 생성하는 임의의 적합한 절차, 예를 들어 당 업계에 공지된 절차를 이용할 수 있으며 임의의 적합한 설비를 사용할 수 있다. 예를 들어 2000년 5월 23일자로 빌라그란(Villagran) 등에게 허여된 미국 특허 제6,066,353호에 개시된 것과 같은 공지된 공정과, 1956년 8월 19일자로 코딩(Cording) 등에게 허여된 미국 특허 제2,759,832호 및 1957년 2월 5일자로 윌라드(Willard) 등에게 허여된 미국 특허 제2,780,552호에 개시된 공정에 따라 으깬 감자를 건조시켜 플레이크를 생성할 수 있다. 2001년 9월 11일자로 빌라그란 등에게 허여된 미국 특허 제6,287,622호에 개시된 공정에 따라 으깬 감자를 건조시켜 플라눌을 제조할 수 있다. 1975년 11월 4일자로 퍼베스(Purves) 등에게 허여된 미국 특허 제3,917,866호에 개시된 공정에 따라, 또는 1949년 12월 6일자로 그린(Greene) 등에게 허여된 미국 특허 제2,490,431호에 개시된 것과 같은 다른 공지된 공정으로 으깬 감자를 가공함으로써 과립을 생성할 수 있다. 적합한 건조기는 유동 베드 건조기, 스크레이프 벽면(scraped wall) 열 교환기, 드럼 건조기, 냉동 건조기, 에어 리프트(air lift) 건조기 등을 포함하지만 이로 한정되지는 않는 잘 알려진 건조 장치로부터 선택될 수 있다.
바람직한 건조 방법은 열의 총 유입량을 감소시키는 것을 포함한다. 예를 들어 냉동 건조법, 드럼 건조법, 공명 또는 펄스 유동 건조법, 적외선 건조법, 또는 그의 조합이 플레이크의 생성시 바람직하며; 에어 리프트 건조법, 유동 베드 건조법 또는 그의 조합은 과립의 생성시 바람직하다.
본 명세서에서는 탈수된 감자 제품이 플레이크 견지에서 주로 기술되었지만, 당 업계의 숙련자에게는 본 발명의 으깬 감자를 탈수시켜 으깬 감자로부터 유래될 수 있는 임의의 원하는 탈수된 감자 제품을 생성할 수 있음이 자명하게 될 것이다.
감자 제품 업계에서 보통 사용되는 드럼 건조기를 이용하는 것과 같은 드럼 건조법이 플레이크의 형성을 위한 으깬 감자의 바람직한 건조 방법이다. 바람직한 공정에서는 단일 드럼 건조기가 이용되는데, 습기가 많은 으깬 감자는 두께가 약 0.13 ㎜(0.005") 내지 약 2.5 ㎜(0.1"), 바람직하게는 약 0.13 ㎜(0.005") 내지 약 1.3 ㎜(0.05"), 더 바람직하게는 약 0.25 ㎜(0.01")인 얇은 시트로 드럼 상에 발라진다. 일반적으로 드럼 건조기를 사용할 경우 으깬 감자는 이송 수단에 의해 드럼의 상부 표면으로 공급된다. 작은 직경의 미가열 롤은 새로운 으깬 감자를 드럼 위에 이미 있는 부분에 점진적으로 바름으로써 소정의 두께를 가지는 시트 또는 층을 만든다. 작은 롤의 주속(peripheral speed)은 드럼의 주속과 동일하다. 으깬 감자 층을 드럼 둘레의 일부의 주위에서 움직이게 한 후, 닥터 나이프(doctor knife)로 건조 시트를 드럼으로부터 벗겨 냄으로써 건조 시트를 제거한다. 전형적으로, 드럼 건조기 그 자체는 약 480 kPa(70 psig) 내지 약 960 kPa(140 psig)의 압력에서 드럼 내에 포함된 가압 스팀으로 약 121℃(250℉) 내지 약 191℃(375℉), 바람직하게는 약 154℃(310℉) 내지 약 177℃(350℉), 더 바람직하게는 약 160℃(320℉) 내지 약 167℃(333℉)의 범위의 온도로 가열한다. 최상의 결과를 위해서는 건조기 드럼의 회전 속도 및 그의 내부 온도를 적합하게 조절하여 수분 함량이 약 5% 내지 약 14%, 바람직하게는 약 5% 내지 약 12%인 최종 제품을 생성한다. 일반적으로 약 9초/회전 내지 약 25초/회전, 바람직하게는 약 11초/회전 내지 약 20초/회전의 회전 속도면 충분하다.
일단 습기가 많은 으깬 감자가 시트화되고 건조되면, 필요하다면 생성된 플레이크의 건조 시트를 더 작은 절편으로 파단시킬 수 있다. 이러한 더 작은 절편은 임의의 원하는 크기의 것일 수 있다. 전분 및 감자 셀 손상을 최소화하는 임의의 시트 파단 방법, 예를 들어 파쇄(fracturing), 갈아서 부수기(grinding), 파단, 절단, 또는 분말화(pulverizing)가 사용될 수 있다. 예를 들어 시트는 시트를 파단시키기 위하여 미국 인디애나주 발파라이소 소재의 우르쉘 래버러토리즈 인크.(Urschel Laboratories, Inc.)가 제조한 우르쉘 코미트롤(Urschel Comitrol)™로 세분될 수 있다. 대안적으로는 플레이크의 시트를 온전하게 남겨둘 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 플레이크의 온전한 시트 및 더 작은 시트 절편은 "감자 플레이크"라는 용어에 포함된다.
2. 탈수된 감자 제품으로부터 제조되는 식품
탈수된 감자 제품을 사용하여 임의의 적합한 식제품을 제조할 수 있다. 탈수된 감자 제품의 특히 바람직한 용도는 도우로부터, 바람직하게는 가공 칩으로부터 제조되는 가공 스낵의 제조에서의 용도이다. 이러한 가공 칩의 예는 1976년 12월 21일자로 리에파(Liepa)에게 허여된 미국 특허 제3,998,975호, 1995년 11월 7일자로 빌라그란 등에게 허여된 미국 특허 제5,464,642호, 1995년 11월 7일자로 로지(Lodge)에게 허여된 미국 특허 제5,464,643호, 및 1996년 1월 25일자로 공개된 다웨스(Dawes) 등의 WO 96/01572호에 개시된 것을 포함한다.
일 실시 형태에 있어서, 가공 스낵은
(1) 도우에 환원당 변경 효소를 첨가하는 단계;
(2) 도우로부터 스낵 조각을 형성하는 단계; 및
(3) 가공 스낵의 형성을 위하여 스낵 조각을 조리하는 단계를 포함하는 방법으로 제조한다.
조리는 임의의 적합한 방법, 예를 들어 튀기기, 굽기, 또는 튀기기 또는 굽기의 조합으로 수행될 수 있다. 또한, 상기 형성 및 조리 단계는 예를 들어 스낵 제품 압출 성형과 동시에 실시될 수 있다.
다른 실시 형태에 있어서, 가공 스낵은
(1) 건조 성분을 블렌딩하는 단계;
(2) 유화제를 건조 성분에 선택적으로 첨가하는 단계;
(3) 물을 첨가하는 단계;
(4) 혼합하여 도우를 형성하는 단계;
(5) 도우 시트를 형성하는 단계;
(6) 스낵 조각을 도우 시트로부터 형성하는 단계; 및
(7) 가공 스낵의 형성을 위하여 스낵 조각을 조리하는 단계를 포함하는 방법으로 제조한다.
효소는 공정의 임의의 적합한 단계에서 첨가될 수 있는데, 예를 들어 효소는 블렌딩 단계, 유화제의 선택적 첨가 단계, 물의 첨가 단계, 혼합 단계 및/또는 형성 단계 동안 첨가될 수 있다. 대안적으로는, 효소는 바람직하게는 용액으로 도우 표면에 발라질 수 있으며, 이는 도우 시트로부터 스낵 조각을 형성하기 전후에 일어날 수 있다. 일 실시 형태에 있어서 효소 용액을 도우 시트의 표면에 첨가한다.
탈수된 감자 제품을 재수화하여 식제품, 예를 들어 으깬 감자, 감자 패티, 감자 팬케이크, 및 기타 감자 스낵, 예를 들어 압출 성형된 감자 튀김 및 감자 스틱의 생성에 사용할 수도 있다. 예를 들어 탈수된 감자 제품을 사용하여 1963년 4월 9일자로 배킹어 등에게 허여된 미국 특허 제3,085,020호, 및 1976년 10월 18일자로 크레머(Cremer)에게 허여된 미국 특허 제3,987,210호에 개시된 것과 같은 압출된 감자 튀김의 감자 제품을 생성할 수 있다. 탈수된 감자 제품을 빵, 육즙(gravies), 소스, 유아용 식품, 또는 임의의 다른 적합한 식제품에서 또한 사용할 수 있다.
3. 감자 칩
본 발명은 아크릴아미드의 수준이 감소된 감자 칩의 제조에 사용될 수 있다. 하기는 이러한 감자 칩 제품을 제조하는 바람직한 방법을 나타내지만 본 발명은 이러한 특정 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 효소는 당 분야에서 인지되는 감자 칩화 방법, 예를 들어 문헌[Potato Processing, at pp. 371-489]에 나타내어져 있는 방법의 임의의 적합한 가공 처리 단계에서 첨가될 수도 있다.
본 발명은 바람직한 실시 형태에 있어서 포테이토 칩 중 아크릴아미드의 수준을 감소시키는 방법으로서,
(1) 선택적으로 감자의 껍질을 벗기는 단계;
(2) 선택적으로 감자를 세척하는 단계;
(3) 감자를 얇게 잘라 감자의 얇은 조각을 형성하는 단계;
(4) 선택적으로 감자의 얇은 조각을 헹구는 단계;
(5) 선택적으로 감자의 얇은 조각을 끓는 물에 데치는 단계;
(6) 선택적으로 감자의 얇은 조각을 냉각시키는 단계;
(7) 환원당 변경 효소를 감자의 얇은 조각에 첨가하는 단계;
(8) 선택적으로 감자의 얇은 조각을 건조시키는 단계;
(9) 감자의 얇은 조각을 튀겨 감자 칩을 형성하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
가장 바람직하게는, 감자의 얇은 조각을 효소의 첨가 전에 끓는 물에 데친다. 전술한 내용에서 상기 단계(7)에서의 효소의 첨가가 기술되어 있지만, 효소는 본 공정의 임의의 적합한 단계에서 첨가될 수 있음을 알아야 한다. 예를 들어 효소는 얇게 자르기 전, 얇게 자른 후, 헹굼 후, 끓는 물에 데치는 동안, 냉각 동안, 또는 선택적 건조 단계를 수행하는 경우 건조 전의 임의의 다른 적합한 단계에서, 또는 감자의 얇은 조각을 선택적으로 건조시키지 않는 경우 튀기기 전의 임의의 다른 적합한 단계에서 감자에 첨가될 수도 있다.
다른 실시 형태에 있어서, 환원당을 함유하는 감자의 얇은 조각을 데치고 침지시키는 용액을 고정화된 효소를 포함하는 컬럼을 통하여 펌핑한다. 컬럼으로부터의 유출물은 감자의 얇은 조각으로 되돌려진다. 이어서 감자의 얇은 조각을 전형적인 가공 처리 절차에 따라 가공 처리한다. 이러한 방식으로 본 방법을 실행하면 끓는 물에 데치는 단계 및 효소 처리 단계 동안 손실될 수 있는 천연 감자 풍미의 적어도 일부를 칩으로 되돌릴 수 있다.
본 발명의 방법에 따라 제조된 감자 칩은 아크릴아미드가 약 150 ppb 미만, 바람직하게는 약 100 ppb 미만, 더 바람직하게는 약 50 ppb 미만, 더욱 더 바람직하게는 약 10 ppb 미만, 가장 바람직하게는 약 5 ppb 미만일 수 있다.
4. 감자 튀김
본 발명은 아크릴아미드의 수준이 감소된 감자 튀김의 제조에 사용될 수 있다. 하기는 이러한 감자 튀김을 제조하는 바람직한 방법을 나타내지만 본 발명은 이러한 특정 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 효소는 당 분야에서 인지되는 감자 튀김의 제조 방법, 예를 들어 문헌[Potato Processing, at pp. 491-534]에 나타내어져 있는 방법 또는 미국 특허 제6,001,411호 및 제6,013,296호에 개시된 방법의 임의의 적합한 가공 처리 단계에서 첨가될 수도 있다.
본 발명은 바람직한 실시 형태에 있어서 감자 튀김 중 아크릴아미드의 수준을 감소시키는 방법으로서,
(1) 선택적으로 감자의 껍질을 벗기는 단계;
(2) 선택적으로 감자를 세척하는 단계;
(3) 감자를 잘라 감자 스트립을 형성하는 단계;
(4) 선택적으로 감자 스트립을 헹구는 단계;
(5) 선택적으로 감자 스트립을 끓는 물에 데치는 단계;
(6) 선택적으로 감자 스트립을 냉각시키는 단계;
(7) 환원당 변경 효소를 감자 스트립에 첨가하는 단계;
(8) 선택적으로 감자 스트립을 건조시키는 단계;
(9) 선택적으로 감자 스트립을 코팅하는 단계; 및
(10) 감자 스트립을 불완전하게 튀겨(par-frying) 불완전한 감자 튀김(par-fries)을 형성하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
이어서 불완전한 감자 튀김을 냉동시키고 포장하여, 최종 감자 튀김의 형성을 위한 이후의 튀김을 위하여 저장할 수 있다.
가장 바람직하게는, 감자 스트립을 효소의 첨가 전에 끓는 물에 데친다. 코팅된 감자 튀김이 요망될 경우, 불완전 튀김 이전에 적합한 코팅 물질, 예를 들어 전분 또는 하나 이상의 전분을 포함하는 물질의 블렌드를 사용하여 감자 스트립을 코팅할 수 있다. 전술한 내용에서 상기 단계(7)에서의 효소의 첨가가 기술되어 있지만, 효소는 본 공정의 임의의 적합한 단계에서 첨가될 수 있음을 알아야 한다. 예를 들어 효소는 자르기 전, 자른 후, 헹굼 후, 끓는 물에 데치는 동안, 냉각 동안, 또는 선택적 건조 단계를 수행하는 경우 건조 전의 임의의 다른 적합한 단계에서, 또는 감자 스트립을 선택적으로 건조시키지 않는 경우 불완전 튀김 이전의 임의의 다른 적합한 단계에서 감자에 첨가될 수도 있다. 덜 바람직하기는 하지만, 효소를 불완전 튀김 단계와 최종 감자 튀김을 형성하는 최종 튀김 단계 사이에서 첨가할 수도 있다.
본 발명의 불완전 감자 튀김으로부터 제조되는 완성 감자 튀김은 아크릴아미드가 약 40 ppb 미만, 바람직하게는 약 30 ppb 미만, 더 바람직하게는 약 20 ppb 미만, 가장 바람직하게는 약 10 ppb 미만일 수 있다.
5. 또르띠야 칩
또르띠야 칩은 특히 인기있는 스낵 소비 제품이다. 또르띠야 칩은 핫 라임(lime) 용액에서 약 5분 내지 약 50분 동안 조리되고 나서 밤새 달여진 통째의 옥수수 낟알로부터 전통적으로 제조된다. 조리-달임(steeping) 공정에 의해 외피(outer hull)가 연해지며 옥수수의 내배유 중 전분이 부분적으로 젤라틴화된다. 이어서 "닉스타말(nixtamal)"로 불리워지는 이와 같이 조리되고 달여진 옥수수를 세척하여 외피를 제거하고 갈아서 부수어 약 50%의 수분을 포함하는 "마사(masa)"로 알려진 유연한(plastic) 도우를 형성한다. 새롭게 갈아서 부순 마사를 시트화하고, 스낵 조각으로 자르고, 302℃ 내지 316℃(약 575℉ 내지 약 600℉)의 온도에서 약 15초 내지 약 30초 동안 구워 수분 함량을 약 20% 내지 약 35%로 감소시킨다. 이어서 구운 스낵 조각을 고온의 기름에서 튀겨 수분 함량이 약 3% 미만인 또르띠야 칩을 형성한다. 1958년 11월 1일자로 앤더슨(Anderson)에게 허여된 미국 특허 제2,905,559호, 1972년 9월 12일자로 아마돈(Amadon) 등에게 허여된 미국 특허 제3,690,895호 및 문헌[Corn: Chemistry and Technology, American Association of Cereal Chemists, Stanley A. Watson, et. al., Ed., pp. 410-420 (1987)] 참조.
또르띠야 칩은 또한 건조된 마사 분말로부터 제조될 수 있다. 이러한 건조 마사 분말의 전형적인 제조 공정, 예를 들어 1955년 3월 1일자로 허여된 드 솔라노(de Sollano) 등의 미국 특허 제2,704,257호, 및 1968년 2월 20일자로 허여된 곤잘레스(Gonzales) 등의 미국 특허 제3,369,908호에 개시된 공정에 있어서, 라임 처리 옥수수를 갈아서 부수고 안정한 형태로 탈수시킨다. 건조시킨 마사 분말은 이후에 물로 재수화하여 마사 도우를 형성하고 이어서 이를 사용하여 또르띠야 칩, 예를 들어 2001년 12월 6일자로 공개된 짐머맨(Zimmerman) 등의 WO 01/91581호에 개시된 것을 생성할 수 있다.
일 실시 형태에 있어서, 마사로부터 제조되는 또르띠야 칩은
(1) 마사를 포함하는 도우에 환원당 변경 효소를 첨가하는 단계;
(2) 도우로부터 스낵 조각을 형성하는 단계; 및
(3) 스낵 조각을 조리하여 또르띠아 칩을 형성하는 단계를 포함하는 방법으로 제조된다.
다른 실시 형태에 있어서, 닉스타말로부터 제조되는 또르띠야 칩은
(1) 닉스타말에 환원당 변경 효소를 첨가하는 단계;
(2) 닉스타말로부터 스낵 조각을 형성하는 단계; 및
(3) 스낵 조각을 조리하여 또르띠아 칩을 형성하는 단계를 포함하는 방법으로 제조된다.
효소는 이 공정의 임의의 적합한 단계에서 첨가될 수 있다. 일 실시 형태에 있어서 효소 용액을 도우 시트의 표면에 첨가한다.
조리는 임의의 적합한 방법, 예를 들어 튀기기, 굽기, 또는 튀기기 또는 굽기의 조합으로 수행될 수 있다. 또한, 상기 형성 및 조리 단계는 예를 들어 압출 성형 등에 의해 동시에 실시될 수 있다.
또다른 실시 형태에 있어서 또르띠야 칩은 약 75 ppb 미만, 바람직하게는 약 50 ppb 미만, 더 바람직하게는 약 10 ppb 미만의 아크릴아미드를 포함한다. 다른 실시 형태에 있어서 본 발명의 방법으로 제조된 옥수수 칩은 약 75 ppb 미만, 바람직하게는 약 50 ppb 미만, 더 바람직하게는 약 10 ppb 미만의 아크릴아미드를 포함한다.
D. 시판 물품
본 발명의 다른 실시 형태는
(a) 아크릴아미드의 수준이 감소된 식제품;
(b) 식제품을 담기 위한 용기; 및
(c) 용기와 결부된 메시지를 포함하는 시판 물품이다.
메시지는 사용자에게 본 식제품이 감소된 수준의 아크릴아미드를 포함한다는 것을 알려준다. 메시지는 용기에 직접 또는 간접적으로 부착된 인쇄물일 수 있거나, 용기 부근에 직접 또는 간접적으로 부착된 인쇄물일 수 있거나, 대안적으로는 식제품 또는 용기와 결부된 인쇄된 메시지, 전자 메시지 또는 방송 메시지일 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 아크릴아미드의 수준이 감소된 식제품은 그와 결부된 메시지가 있는 용기에 제공된다. 식제품을 분배하거나, 제시하거나, 전시하거나 보관할 수 있는 임의의 용기가 적합하다. 적합한 용기는 백, 깡통, 박스, 사발, 플레이트, 통 및 캔을 포함하지만 이로 한정되지 않는다.
메시지는 소비자에게 본 식제품이 감소된 수준의 아크릴아미드를 포함한다는 것을 알려준다. 메시지는 용기에 직접 또는 간접적으로 부착된 인쇄물일 수 있거나, 용기 부근에 직접 또는 간접적으로 부착된 인쇄물일 수 있거나, 대안적으로는 식제품 또는 용기와 결부된 인쇄된 메시지, 전자 메시지 또는 방송 메시지일 수 있다. 적합한 메시지는 아크릴아미드의 "감소된" 또는 "낮은" 수준을 알려 주는 메시지, 명시된 양보다 적은 양의 아크릴아미드가 존재함(예를 들어 5 ppb 미만)을 알려 주는 메시지, 및 식제품이 제안되거나 의무적인 수준(예를 들어, 규제 역치 또는 신호 수준)을 충족시키거나 그를 능가함을 알려 주는 메시지를 포함하지만 이로 한정되지 않는다.
다른 실시 형태에 있어서, 메시지는 소비자에게 식제품이 환원당의 수준이 감소되거나 낮은 성분 또는 성분들로 제조됨을 알려 준다.
분석 방법
본 발명의 요소의 특성화에 사용되는 파라미터는 특정 분석 방법으로 정량화된다. 이러한 방법을 하기와 같이 상세하게 설명한다.
1. 아크릴아미드
식제품에서의 아크릴아미드(AA)의 측정 방법
요약
식제품에 1-13C-아크릴아미드(13C-AA)를 타고(spike) 이를 고온수로 추출한다. 수성 상청액을 에틸 아세테이트로 3회 추출하고 에틸 아세테이트 추출물을 합하고 농축시키고 AA 및 13C-AA의 특이적 검출을 위한 선택된 이온 모니터링으로 LC/MS로 분석한다.
샘플의 추출
1. 샘플 6.00 ± 0.01 g을 재어 125-mL의 삼각 플라스크(Erlenmeyer flask)에 넣는다. 주의: 샘플을 식품 가공기에 넣고 30초 동안 펄스를 발생시켜 입자 크기가 약 3.2 ㎜(1/8인치) 이하가 되도록 한다. 샘플이 너무 작아서 식품 가공기에서 효과적으로 갈아서 부술 수 없을 경우, 샘플을 새로운 플라스틱 백(예를 들어 월-팩(Whirl-Pak™ 또는 등가물)에 넣고 입자 크기가 3.2 ㎜(1/8인치) 이하가 될 때까지 고무 방망이(mallet)로 미분쇄한다.
2. 조정가능한 1000-μL 피펫(보정함)으로 탈이온화 증류수 중 100 ng/μL 13C-AA 120 μL를 샘플 상에 직접 첨가한다(ISTD 2).
3. 분배기를 사용하여 40 mL의 탈이온화 증류수를 플라스크에 첨가하고 호일로 덮는다.
4. 65℃ 수조에 30분 동안 넣어둔다.
5. 분배기로 10 mL의 에틸렌 다이클로라이드를 플라스크에 첨가하고, 테크마 티슈마이저(Tekmar Tissumizer™) (SDT-1810) 또는 울트라-터랙스(Ultra-Turrax)(등록상표)(T18 Basic)로 30초 동안, 또는 균일해질 때까지 균질화한다. 탐침자를 탈이온화 증류수로 플라스크 내로 헹구어낸다.
6. 25 g의 균질화물을 30 ㎖(8-드램) 바이알에 넣는다.
7. 튜브의 뚜껑을 단단하게 닫고 2500-5200 RPM에서 30분 동안 원심분리한다.
8. 8 g의 상청액을 고체 입자를 피하도록 조심하면서 다른 30 ㎖(8-드램) 바이알로 옮긴다.
9. 10 mL의 에틸 아세테이트를 분배기로 첨가하고, 뚜껑을 닫고 10초 동안 와동시킨다.
10. 모든 에멀젼을 분쇄시키는데, 1회 또는 2회 소용돌이치게 하거나 진탕시키고 이어서 층이 분리되게 함으로써 돕는다.
11. 어떠한 액체(물)도 계면으로부터 옮김이 없이 상층(에틸 아세테이트)을 가능한 한 많이 섬광 바이알로 옮긴다. 5-mL의 에틸 아세테이트 부분으로 2회 더 추출하고 동일한 섬광 바이알에 첨가한다. 이어서 대략 2 g의 무수 황산나트륨을 첨가한다.
12. 60-65℃ 수조에서 온화한 질소 스트림으로 추출물을 약 1 mL로 농축시킨다. 추출물을 피어스(Pierce) 리액티-바이알(REACTI-VIAL™) 또는 등가의 원추형 유리 바이알로 옮기고 추출물을 대략 100--200 μL의 최종 부피로 더 농축시킨다. 이 추출물을 원추형 슬리브관이 있는 자동 시료 주입 바이알에 넣는다.
표준물의 제조
원액 및 내부 표준물
용액 중량 부피(Volumetric) 플라스크 용매 농도 (ppm)
원액 1 0.1000 g의 아크릴아미드(AA) 100-mL 에틸 아세테이트 1000
ISTD 1 0.0100g의 13C-아크릴아미드 100-mL 에틸 아세테이트 100
원액 2 0.1000 g의 아크릴아미드(AA) 100-mL 탈이온화 증류수 1000
ISTD 2 0.0100g의 13C-아크릴아미드 100-mL 탈이온화 증류수 100
중간 표준물
용액 부피 원액 1 AA (μL) 부피 플라스크 (mL) 용매 농도 (ppm)
INT 1 100 10 에틸 아세테이트 10
INT 2 1000 10 에틸 아세테이트 100
보정 표준물
표준물 부피 INT 1 (μL) 부피 INT 2 (μL) 부피 ISTD 1 (μL) 부피 플라스크 (mL) 용매 농도 AA (ppm) 농도 ISTD 1 (ppm)
0 0 0 450 10 에틸 아세테이트 0 4.50
0.25 250 0 450 10 에틸 아세테이트 0.250 4.50
0.75 750 0 450 10 에틸 아세테이트 0.750 4.50
1.5 0 150 450 10 에틸 아세테이트 1.50 4.50
3.0 0 300 450 10 에틸 아세테이트 3.00 4.50
5.0 0 500 450 10 에틸 아세테이트 5.00 4.50
균질화기 세정 절차
매 샘플들 사이에서 본 세정 절차를 사용한다.
1. 고온의 수도물로 1-L 삼각 플라스크를 충전시키고(≒80% 채움) 돈(Dawn™) 설겆이용 액체(더 프록터 앤 갬블 컴퍼니로부터 입수가능함) 또는 등가물의 드롭을 첨가한다.
2. 분배 요소 탐침자를 물 내로 가능한 한 멀리 삽입한다.
3. 이 용액을 약 10-15초 동안 균질화한다.
4. 세정 용액을 삼각 플라스크로부터 비우고; 플라스크를 고온의 수도물로 헹구고 재충전시킨다.
5. 약 10-15초 동안 다시 균질화한다.
6. 플라스크를 비우고 고온의 수도물로 재충전시키며, 약 10-15초 동안 다시 균질화한다.
7. 물이 투명하지 않고 미립자가 있으면 필요한 만큼 여러번 고온의 청결한 수도물을 계속하여 균질화하여 이 상태를 성취한다.
8. 수도물이 투명하고 미립자가 없으면, 탐침자를 탈이온화 증류수로 헹군다.
LC / MS 에 의한 분석
샘플을 마이크로매스(Micromass) LCZ 질량 분광계에 연결된 워터스(Waters) 2690 LC를 사용하여 분석한다.
이동상 100% H2O, 10 mM NH4Ac, 포름산으로 pH를 4.6으로 조정
컬럼 2.0 ㎜ x 150 ㎜, YMC C18 AQ (워터스 코포레이션(Waters Corp.)으로부터 입수가능함)
유량 0.2 mL/분
경계면 직접(분리 없음)
주입 부피 5 μL
MS 이온화 상태 전기분무, 양이온 상태
MS 탐지 상태 선택된 이온 모니터링: m/z 72 (AA), m/z 73 (13C-AA); 체류 시간: 0.5 초
데이터 분석
에틸 아세테이트 중 5종의 표준물 시리즈에 있어서 반응 비(AA 피크의 면적/13C-AA 피크의 면적)를 상응하는 농도 비에 대하여 도시한다. 모든 표준물은 4.5 ㎍/mL의 13C-AA와, 농도 범위가 0 내지 5 ㎍/mL인 AA를 포함한다. 선형 회귀에 의해 추출물 중 농도를 측정한 반응 비로부터 결정하는 보정 곡선을 생성한다. 추출 절차 중 단계 2의 샘플에 더해진 정확하게 알려진 13C-AA의 수준(명목상 2 ppm)을 이 농도 비에 곱할 경우 ppm 단위의 AA의 수준이 생성된다.
LC/MS에 있어서의 샘플 계산:
y 축 상에서의 반응 비(면적 m/z 72 / 면적 m/z 73) 대 x 축 상에서의 농도 비([AA] / [13C-AA])를 도시하여 보정 곡선을 생성한다. 본 예에 있어서 상기 선의 방정식은 y = 0.899x + 0.0123이다.
4.0분에서의 AA 피크의 측정 면적(m/z 72): 100,000
4.0분에서의 13C-AA 피크의 측정 면적(m/z 73): 500,000
반응 비 Rr = 0.200. 보정 곡선의 기울기 및 절편으로부터 농도 비 Rc 를 계산한다: Rc = (0.200 - 0.0123) / 0.899 = 0.209
샘플 중 13C-AA의 스파이크 수준(2 ppm)이 주어지면 AA의 측정 수준은 0.209 x 2 ppm = 0.418 ppm이다.
품질 보증/품질 제어(QA/QC)
1. 표준물 및/또는 샘플의 제조에 사용되는 모든 밸런스는 적정 중량의 세트로 매주 그의 보정을 체크하여야 한다. 밸런스는 측정할 샘플/표준물 중량 범위를 포함하는 3개 이상의 중량으로 체크하여야 한다.
2. 6개의 지점에서의 보정 곡선이 매일 수행되어야 한다.
3. 실제 참조 물질(working reference material, WRM)을 각각의 샘플 세트로 분석하여야 한다. 이 물질의 농도는 2σ의 이동 평균 이내이어야 한다. 그렇지 않을 경우 이 기구는 재보정하여야 하며 WRM을 재계산하여야한다.
2. 아크릴아미드의 감소 %
아크릴아미드의 감소 % = [(대조 샘플 중 아크릴아미드의 수준 - 효소 처리 샘플 중 아크릴아미드의 수준) / 대조 샘플 중 아크릴아미드의 수준] x 100.
대조 샘플은 효소를 첨가하지 않는 것을 제외하고는 효소 처리 샘플과 정확하게 동일한 방식으로 제조한다.
하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것이며 본 발명을 제한하려는 것은 아니다.
실시예 1 - 탈수된 감자 제품
구운 러셋 감자의 껍질을 벗기고 9.5 ㎜(3/8인치) 두께의 두꺼운 조각(slabs)으로 절단하고, 이어서 물이 끓고 있는 포트에 넣는다. 감자를 20분 동안 끓인다(잠기게 함). 끓인 감자를 물에서 꺼내고 으깬다.
500단위의 글루코스 옥시다제(시그마-알드리치 카탈로그 #G7141로부터 구매함)를 45 ㎖의 물에 첨가하고, 이어서 15 g의 으깬 감자에 첨가하고 완전히 혼합시킨다. 이 혼합물을 30분 동안 인큐베이션한다.
30분의 인큐베이션 후 제품을 건조될 때까지(그리고 갈색이 될 때까지) 2분 씩 증가시키면서 총 10분 동안 하이(high)에서 전자레인지(파나소닉(Panasonic) 전자레인지, 모델 NN-S5488A)로 요리한다. 효소가 없다는 것을 제외하고는 정확하게 동일한 공정으로 제조한 탈수된 감자 제품(대조 샘플)에 비하여, 효소 처리된 탈수된 감자 제품은 본 명세서에 나타낸 방법을 사용하여 아크릴아미드에 대하여 분석시 아크릴아미드가 10%보다 많이 감소되었다.
실시예 2 - 감자 칩
아크릴아미드의 수준이 감소된 감자 칩을 얇은 생감자 조각을 사용하여 제조할 수 있다. 아틀란틱 감자의 껍질을 벗기고 ~1.1 ㎜의 두께로 얇게 자른다. 헹구고 패드 건조시킨다. 얇은 감자 조각을 74 ℃(165 ℉)의 물에서 15초 동안 데친다. 데친 얇은 조각을 냉각시키고 물기를 뺀다. 100 g의 데친 얇은 감자 조각을 1000 단위의 활성을 갖는 글루코스 옥시다제를 포함하는 250 ㎖의 증류/탈이온수에 1시간 동안 침지시킨다. 매 8분마다 1분 동안 샘플을 소용돌이치게 하여 교반시킨다. 용액으로부터 얇은 감자 조각을 꺼내고 종이 수건 상에서 블롯 건조시킨다. 얇은 감자 조각을 190 ℃(375 ℉)에서 설정된 튀김기에서 60초 동안 튀긴다. 효소 첨가가 없다는 것을 제외하고는 정확하게 동일한 공정으로 제조한 감자 칩(대조 샘플)에 비하여, 효소 처리된 감자 칩은 본 명세서에 나타낸 방법을 사용하여 아크릴아미드에 대하여 분석시 아크릴아미드가 10%보다 많이 감소되었다.
실시예 3 - 감자 튀김
아크릴아미드의 수준이 감소된 감자 튀김을 얇은 생감자 스트립을 사용하여 제조할 수 있다. 아틀란틱 감자를 껍질을 벗기고 단면적이 약 8 ㎜ x 8 ㎜인 스트 립으로 절단한다. 헹구고 패드 건조시킨다. 감자 스트립을 74℃(165℉)의 물에서 1분 동안 데친다. 스트립을 냉각시키고 물기를 뺀다. 100 g의 데친 감자 스트립을 100 단위의 활성을 갖는 글루코스 옥시다제를 포함하는 250 ㎖의 증류/탈이온수에 1시간 동안 침지시킨다. 매 8분마다 1분 동안 샘플을 소용돌이치게 하여 교반시킨다. 처리된 감자 스트립을 190℃(375℉)에서 설정된 튀김기에서 60초 동안 튀겨 감자 튀김을 형성한다.
효소 첨가가 없다는 것을 제외하고는 정확하게 동일한 공정으로 제조한 감자 튀김(대조 샘플)에 비하여, 효소 처리된 감자 튀김은 본 명세서에 나타낸 방법을 사용하여 아크릴아미드에 대하여 분석시 아크릴아미드가 10%보다 많이 감소되었다.
실시예 4 - 시판 물품
실시예 2의 감자 칩을 소비자에게 판매하기 위하여 백에 포장한다. "무 아크릴아미드 제품!"이라고 명시하는 메시지를 백 상에 인쇄한다.
실시예 5 - 시판 물품
실시예 2의 감자 칩을 소비자에게 판매하기 위하여 백에 포장한다. "저 아크릴아미드 제품!"이라고 명시하는 메시지를 백 상에 인쇄한다.
실시예 6 - 시판 물품
실시예 2의 감자 칩을 소비자에게 판매하기 위하여 백에 포장한다. "아크릴아미드를 90%보다 많이 감소시킴"이라고 명시한 메시지를 백 상에 인쇄한다. 이 칩에 대한 텔레비젼 광고에서는 "저희 칩은 아크릴아미드가 더욱 적습니다!"라는 메시지를 전달한다.
실시예 7 - 시판 물품
아크릴아미드가 100 ppb 미만인 균일한 형상의 가공된 얇게 썬 감자 튀김을 소비자에게 판매하기 위하여 원통형 깡통에 포장한다. 이 얇게 썬 감자에 대한 텔레비젼 광고에서는 "아크릴아미드 감소!"라는 메시지를 전달한다.
실시예 8 - 시판 물품
실시예 3의 감자 튀김을 소비자에게 판매하기 위하여 감자 튀김이 돌출하는 개방단이 있는 종이 슬리브에 포장한다. 감자 튀김이 판매되는 소매업체 내부에 게시된 표시물에는 "저희의 감자 튀김은 감소된 수준의 아크릴아미드를 함유합니다!"라고 적는다.
실시예 9 - 시판 물품
실시예 3의 감자 튀김을 소비자에게 판매하기 위하여 감자 튀김이 돌출하는 개방단이 있는 종이 슬리브에 포장한다. 감자 튀김이 판매되는 소매업체 내부에 게시된 표시물에는 "저희의 감자 튀김은 아크릴아미드가 더 적습니다!"라고 적는다.
실시예 10 - 시판 물품
실시예 2의 감자 칩을 소비자에게 판매하기 위하여 백에 포장한다. "환원당이 적은 성분으로부터 제조함!"을 명시한 메시지를 백 상에 인쇄한다.
본 발명의 특정 실시 형태가 예시되고 설명되었지만, 다양한 다른 변경과 수정이 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있음이 당업계의 숙련자들에게 명백하게 될 것이다. 따라서, 본 발명의 범주 내에 있는 이러한 모 든 변경과 수정을 첨부된 청구의 범위에 포함하고자 한다.

Claims (18)

  1. 삭제
  2. 식재료 중 아크릴아미드의 수준을 감소시키는 방법으로서, 식재료 중 환원당의 수준을 가열 전에 감소시키는 단계를 포함하고, 식제품에서의 환원당의 수준을 감소시키는 단계가 환원당 변경 효소를 식재료에 첨가하는 단계를 포함하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 환원당 변경 효소가 글루코스 옥시다제, 피라노스 옥시다제, 알도스 데하이드로게나제 또는 그 혼합물을 포함하는 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 환원당 변경 효소가 알도스 리덕타제를 포함하는 방법.
  5. 식품 중 아크릴아미드의 수준을 감소시키는 방법으로서,
    (1) 환원당을 포함하는 식재료에 환원당 변경 효소를 첨가하는 단계;
    (2) 효소를 식재료와 혼합하는 단계;
    (3) 충분한 시간 동안 효소를 환원당과 반응시키는 단계;
    (4) 효소를 불활성화시키거나 제거하는 단계; 및
    (5) 식재료를 가열하여 최종 식제품을 형성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 환원당 변경 효소가 글루코스 옥시다제, 피라노스 옥시다제, 알도스 데하이드로게나제 또는 그 혼합물을 포함하는 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 환원당 변경 효소가 알도스 리덕타제를 포함하는 방법.
  8. 제5항에 있어서, 최종 식제품 중 아크릴아미드의 수준을 10% 이상 감소시키는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 최종 식제품 중 아크릴아미드의 수준을 30% 이상 감소시키는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 최종 식제품 중 아크릴아미드의 수준을 50% 이상 감소시키는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 최종 식제품 중 아크릴아미드의 수준을 70% 이상 감소시키는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 최종 식제품 중 아크릴아미드의 수준을 90% 이상 감소시키는 방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
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