KR20070068352A - 열가공 식품에서 아크릴아마이드 형성을 감소시키는 방법 - Google Patents

열가공 식품에서 아크릴아마이드 형성을 감소시키는 방법 Download PDF

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Abstract

아크릴아마이드의 형성을 감소시키기 위하여 조리 전 가공 식품에 조합된 둘 이상의 제제들이 첨가된다. 가공된 식제품은 옥수수 칩 또는 감자 칩일 수 있다. 제제들에는 이원자가 또는 삼원자가 양이온 또는 이러한 양이온들의 조합, 산, 또는 아미노산이 포함될 수 있다. 상기 제제들은 식제품 전체에 두루 존재할 수 있도록 분쇄, 건식 혼합, 습식 혼합, 또는 그밖의 다른 혼합 동안 첨가될 수 있다. 더욱 바람직한 구체예에서, 칼슘 양이온들은 인산, 시트르산, 또는 시스테인과 함께 사용된다. 완제품에서 아크릴아마이드 형성을 원하는 수준으로 감소시키기 위하여 제제들의 조합을 조정할 수 있는데, 제제들의 조합은 최종 제품의 품질 및 성질에 최소한 영향을 미친다.

Description

열가공 식품에서 아크릴아마이드 형성을 감소시키는 방법 {METHOD FOR REDUCING ACRYLAMIDE FORMATION IN THERMALLY PROCESSED FOODS}
발명의 배경
기술 분야
본원 발명은 열가공 식품에서 아크릴아마이드의 양을 감소시키는 방법에 관계하며, 본원 발명은 상당히 감소된 수준의 아크릴아마이드를 보유하는 식품의 제조를 가능하게 한다. 본원 발명은 더욱 구체적으로는 : a) 가공 식제품 제조시 둘 이상의 조합된 아크릴아마이드-감소제를 첨가하는 것 그리고 b) 감자 플레이크 또는 가공 식제품을 제조하는데 사용되는 그밖의 다른 중간 제품을 제조하는 동안 다양한 아크릴아마이드-감소제를 사용하는 것에 관계한다.
관련 기술의 설명
화학적 아크릴아마이드는 수처리, 개선된 오일 회수, 제지, 응집제, 증점제, 광석 처리 및 퍼머넌트 프레스 패브릭 가공을 위한 산업 적용에서 폴리머 형성에 사용되어 왔다. 아크릴아마이드는 백색 결정질 고체로서 관여하며, 무취이고, 물에 매우 잘 녹는다(30℃에서 2155 g/L). 아크릴아마이드의 동의어에는 2-프로펜아마이드, 에틸렌 카르복스아마이드, 아크릴 애시드 아마이드, 비닐 아마이드, 및 프로페 노익 애시드 아마이드가 포함된다. 아크릴아마이드는 71.08의 분자량, 84.5℃의 녹는점, 및 25 mmHg에서 125℃의 끓는점을 가진다.
최근에는, 널리 다양한 식품들이 아크릴아마이드 모노머의 존재에 관하여 양성인지 테스트되었다. 아크릴아마이드는 특히 고온에서 가열되거나 처리된 탄수화물 식제품에서 주로 발견되었다. 아크릴아마이드에 대하여 양성으로 테스트되었던 식품들의 예에는 커피, 씨리얼, 쿠키, 감자 칩, 크래커, 프렌치-프라이드 포테이토, 롤빵, 및 빵가루 묻혀 튀긴 고기 등이 포함된다. 일반적으로, 가열되지 않고 끓인 식품에서는 검출할 수 없는 수준이었던 것에 비하여, 비교적 낮은 함량의 아크릴아마이드는 가열된 단백질-풍부한 식품에서 발견되었으며, 비교적 높은 함량의 아크릴아마이드는 탄수화물-풍부한 식품에서 발견되었다. 유사하게 가공된 다양한 식품에서 발견된 아크릴아마이드의 보고된 수준은 감자 칩에서 330 - 2,300 (μg/kg)의 범위, 프렌치 프라이에서 300 - 1100 (μg/kg) 범위, 옥수수 칩에서 120 - 180 (μg/kg) 범위, 및 다양한 아침식사 씨리얼에서 검출불가능한 수준에서 최대 1400 (μg/kg)의 수준까지를 포함한다.
현재 아크릴아마이드는 아미노산과 환원 당의 존재로부터 형성되는 것으로 생각된다. 예를 들면, 유리 아스파라긴, 생 야채에서 통상적으로 발견되는 아미노산, 및 유리 환원당 사이의 반응이 튀겨진 식제품에서 발견되는 다수의 아크릴아마이드의 원인이 되는 것으로 생각된다. 아스파라긴은 생 감자에서 발견되는 총 유리 아미노산의 약 40%, 고 단백 호밀에서 발견되는 총 유리 아미노산의 약 18%, 밀에서 발견되는 총 유리 아미노산의 약 14%를 차지한다.
아스파라긴이 아니라 아미노산으로부터의 아크릴아마이드 형성도 가능하지만, 이는 아직 어느 정도 확실하게 확인되지는 않았다. 예를 들면, 몇몇 아크릴아마이드 형성은 글루타민, 메치오닌, 시스테인, 및 아스파르트산을 전구체로서 테스트함으로부터 보고되어 있다. 그러나 이러한 발견들은 스톡 아미노산에 있는 잠재적 아스파라긴 불순물로 인하여 확인하기 어렵다. 그럼에도 불구하고, 아스파라긴은 아크릴아마이드의 형성에 대하여 가장 주요한 원인이 되는 아미노산 전구체로서 인식되어 왔다.
식품 중의 아크릴아마이드는 최근 발견된 현상이기 때문에, 아크릴아마이드의 정확한 형성 기전은 확인되어 있지 않다. 그러나, 현재 아크릴아마이드 형성을 위한 가장 그럴듯한 경로는 메일라드 반응에 관계하는 것으로 생각된다. 메일라드 반응은 식품 화학에서 식품 가공 중 가장 중요한 화학 반응 중 하나로 인식되어 있으며, 식품의 향, 색, 그리고 영양적 수치에 영향을 줄 수 있는 것으로 인식되어 있다. 메일라드 반응은 열, 수분, 환원 당, 및 아미노산을 요한다.
메일라드 반응은 수많은 중간체와의 일련의 복잡한 반응을 포함하지만, 일반적으로 세 단계로 설명될 수 있다. 메일라드 반응의 제 1 단계는 (유리 아미노산 및/또는 단백질로부터의) 유리 아미노기와 (글루코오스와 같은) 환원 당을 조합하여 아마도리 또는 헤인즈 재배열 산물을 형성하는 것에 관계한다. 제 2 단계는 디옥소손, 핵분열, 또는 스트레커 분해를 포함한 다른 대안적 경로를 통한 아마도리 또는 헤인즈 재배열 산물의 분해에 관계한다. 복잡한 일련의 반응들 - 탈수, 제거, 고리화, 핵분열, 및 파쇄 포함 - 은 착향 중간체와 착향 화합물의 풀을 생성한다. 메일라드 반응의 제 3 단계는 갈색 질소 폴리머와 코폴리머의 형성에 의하여 특징된다. 아크릴아마이드의 형성을 위한 그럴듯한 경로로서 메일라드 반응을 사용하여, 도 1은 아스파라긴과 글루코오스로 출발하는 아크릴아마이드의 형성에 대하여 추측되는 경로의 단순화를 도시한다.
아크릴아마이드는 사람에게 유해한 것으로 결정되지 않았었지만, 식제품에서의 아크릴아마이드의 존재, 특히 상승된 수준의 존재는 바람직하지 못하다. 이미 언급한 바와 같이, 비교적 높은 농도의 아크릴아마이드가 가열되었거나 열가공되어 있는 식제품에서 발견된다. 이러한 식제품에서 아크릴아마이드는 아크릴아마이드를 형성하는 전구체 화합물을 감소시키거나 제거하거나, 식품을 가공하는 동안 아크릴아마이드의 형성을 저해하거나, 식품에서 일단 형성된 아크릴아마이드 모노머를 분해하거나 반응시키거나, 소비에 앞서 제품으로부터 아크릴아마이드를 제거함에 의하여 감소될 수 있다. 당연하게도, 각각의 식제품은 상기 선택들 중 어떤 것이라도 구현함에 있어서 독특한 문제점을 제공한다. 예를 들면, 응집성 조각들로 얇게 절단되고 조리되는 식품들은 이들의 독특한 특성을 식제품에 제공하는 세포 구조들을 조리시 물리적으로 파괴하지 않고 다양한 첨가제들과 용이하게 혼합될 수 없을 수도 있다. 특정 식제품을 위한 그밖의 다른 가공 필요조건은 아크릴아마이드 감소 전략을 부적합하게 하거나 극히 어렵게 만들기 쉽다.
예로서, 도 2는 생감자 원료로부터 튀긴 감자칩을 제조하는 공지된 선행 기술의 방법을 도시한다. 약 80 중량% 이상의 물을 함유한 생감자는 먼저 껍질 벗기기 단계(21)로 보내진다. 껍질이 생감자로부터 벗겨진 후, 감자는 슬라이싱 단 계(22)로 이동된다. 슬라이싱 단계(22)에서 각 감자 슬라이스의 두께는 원하는 최종 제품의 두께에 따라 달라진다. 선행 기술의 한 예는 약 0.053 인치 두께로 감자를 슬라이스 하는 것을 포함한다. 그후 이러한 슬라이스들은 세척 단계(23)으로 이동되는데, 여기서 각 슬라이스 상의 표면 전분은 물로 제거된다. 그후 세척된 감자 슬라이스는 조리 단계(24)로 이동된다. 이러한 조리 단계(24)는 전형적으로 예를 들면, 177℃에서 약 2.5분 동안 연속적인 프라이어에서 슬라이스들을 튀기는 것에 관계한다. 조리 단계는 일반적으로 칩의 수분 수준을 2 중량% 미만까지 감소시킨다. 예를 들면, 전형적인 튀긴 감자 칩은 약 1.4 중량%의 수분으로 프라이어에 존재한다. 그후 조리된 감자 칩은 조미 단계(25)로 이동되는데, 여기서 조미료는 회전 드럼에서 적용된다. 마지막으로, 조미된 칩들은 포장 단계(26)로 보내진다. 이러한 포장 단계(26)는 통상적으로 조미된 칩들을 가요성 포장재내에 포장하기 위하여 하나 이상의 계량 장치로 공급한 후, 하나 이상의 수직 형태의 기기, 및 채움 기기 및 밀봉 기기로 바로 보내는 것을 포함한다. 포장된 후, 제품은 배포되고 소비자에 의해 구매된다.
상기 설명된 수많은 감자 칩 가공 단계들에서 약간의 조절들은 최종 제품의 특성에 상당한 변화를 가져올 수 있다. 예를 들면, 세척 단계(23)에서 물에서의 연장된 슬라이스 체류시간은 최종 제품에 감자 향, 색 및 질감을 제공하는 화합물을 슬라이스로부터 삼출시킬 수 있다. 조리 단계(24)에서의 증가된 체류 시간 또는 가열 온도는 칩에서 수분 함량을 저하시킬 뿐만 아니라 메일라드 갈색화 반응 수준을 증가시킬 수 있다. 튀기기 전 감자 슬라이스 내부로 첨가 재료들을 혼입시키는 것 이 바람직한 경우, 칩의 세포 구조를 파괴하지 않거나 슬라이스로부터 유익한 화합물을 삼출시키지 않고 슬라이스의 내부 일부분으로 첨가되는 재료들의 흡수를 제공하는 기전을 세우는 것이 필요할 수 있다.
최종 제품에서 아크릴아마이드 수준을 감소시키기 위한 독특한 도전을 나타내는 가열된 식제품의 또다른 예로서, 스낵 또한 도우로부터 제조될 수 있다. "가공된 스낵"이라는 용어는 본래의 개질되지 않은 전분 출발 물질이 아닌 것을 출발 재료로 사용하는 스낵 식품을 의미한다. 예를 들면, 가공된 스낵들에는 출발 물질로서 마사 밀가루를 사용하는 옥수수 칩과 출발물질로서 탈수된 감자 산물을 사용하는 가공된 감자칩이 포함된다. 본원에서 탈수된 감자 산물은 감자 가루, 감자 플레이크, 감자 그래뉼, 또는 탈수된 감자가 존재하는 그밖의 다른 형태일 수 있음을 유의하라. 이러한 용어들이 본원에서 사용될 때, 이들의 변형물 모두가 포함된다고 이해된다.
다시 도 2를 보면, 가공된 감자 칩은 껍질 벗기기 단계(21), 슬라이싱 단계(22), 또는 세척 단계(23)를 요하지 않는다. 대신, 가공된 감자 칩은 예를 들면, 물 및 도우를 형성하기 위한 그밖의 다른 소량의 재료들과 혼합된 감자 플레이크로 출발한다. 이후 상기 도우는 얇게 밀어 펴지고, 조리 단계로 보내지기 전에 절단된다. 조리 단계는 튀기기 또는 굽기를 포함할 수 있다. 그후 칩들은 조미 단계 및 포장 단계로 보내진다. 감자 도우의 혼합은 일반적으로 그밖의 다른 재료들을 첨가하기 쉽다. 역으로, 감자 슬라이스와 같은 미가공의 식제품에 대한 그밖의 다른 재료들의 첨가는 이러한 재료들을 제품의 세포 구조 내부로 침투시킬 수 있게 하는 것으로 발견된 기전을 요한다. 그러나, 혼합 단계에서의 재료 첨가는 이러한 재료들이 최종 칩의 특성 뿐만 아니라 도우의 얇게 밀어펴는 특성에도 역효과를 줄 수 있음을 고려해야만 한다.
가열되거나 열가공된 식품의 최종 제품에서 아크릴아마이드의 수준을 감소시키는 하나 이상의 방법을 개발하는 것이 바람직할 것이다. 이상적으로, 이러한 가공은 최종 제품의 특성 및 품질에 역효과를 미치지 않고 최종 제품에 있는 아크릴아마이드를 실질적으로 감소시키거나 제거하여야 한다. 또한, 아크릴아마이드 수준을 감소시키는 방법은 실시하기 용이하여야 하며, 바람직하게는 전체 공정에 대하여 거의 또는 전혀 비용을 추가하여서는 안된다.
발명의 요약
본원 발명의 공정에서, 아크릴아마이드의 형성을 감소시키기 위하여 열가공 이전에 둘 이상의 조합된 제제가 전분 기초 도우에 첨가된다. 제제에는 이원자가 또는 삼원자가 양이온 또는 이러한 양이온들의 조합, 산, 또는 아미노산이 포함될 수 있다. 제제들이 가공된 식제품 전체에 두루 존재하도록 이들 제제들은 분쇄, 건식 혼합, 습식 혼합, 또는 그밖의 다른 혼합 동안 첨가될 수 있다. 더욱 바람직한 구체예에서, 칼슘 양이온들은 인산, 시트르산, 및/또는 시스테인과 함께 사용된다. 제제들의 조합은 완제품에서의 아크릴아마이드 형성을 원하는 수준으로 감소시키면서 최종 제품의 품질 및 특성에는 최소한으로 영향을 주도록 하기 위하여 조절될 수 있다.
도면의 간단한 설명
본원 발명의 특성으로 생각되는 신규한 특징들은 첨부된 청구항에 설명되어 있다. 그러나 본원 발명 그 자체 및 본원 발명의 바람직한 사용 방식, 그리고 본원 발명의 목적과 이점들은 첨부된 도면과 함께 다음의 예시 구체예의 상세한 설명을 참고하여 읽으면 가장 잘 이해될 것이다.:
도 1은 아스파라긴과 글루코오스로 출발하는 아크릴아마이드의 형성을 위한 추측된 경로의 단순화를 도시한다.
도 2는 생 감자 원료로부터 튀긴 감자 칩을 제조하는 공지된 선행 기술의 방법을 도시한다.
도 3A 및 3B는 본원 발명의 두 가지 별개의 구체예를 따라 가공된 스낵 식품을 제조하는 방법을 도시한다.
도 4는 시스테인과 리신이 첨가된 일련의 테스트들에서 발견된 아크릴아마이드 수준을 그래프로 도시한다.
도 5는 인산 또는 시트르산과 CaCl2가 조합되어 있는 일련의 테스트에서 발견된 아크릴아마이드 수준들을 그래프로 도시한다.
도 6은 다양한 수준의 환원 당을 가지는 감자 플레이크에 CaCl2와 인산이 첨가되어 있는 일련의 테스트들에서 발견된 아크릴아마이드 수준을 그래프로 도시한다.
도 7은 CaCl2와 인산이 감자 플레이크에 첨가되어 있는 일련의 테스트들에서 발견된 아크릴아마이드 수준을 그래프로 도시한다.
도 8은 CaCl2와 시트르산이 옥수수 칩을 위한 혼합물에 첨가되어 있는 일련의 테스트들에서 발견되는 아크릴아마이드 수준을 그래프로 도시한다.
도 9는 시스테인, 염화 칼슘, 및 인산 또는 시트르산으로 가공된 감자 칩에서 발견된 아크릴아마이드 수준을 그래프로 도시한다.
도 10은 플레이크 제조 단계 또는 칩 제조 단계에서 염화 칼슘 및 인산이 첨가될 때 감자칩에서 발견되는 아크릴아마이드 수준을 그래프로 도시한다.
도 11은 감자칩에서 아크릴아마이드 수준에 대한 아스파라기나아제 및 완충의 효과를 그래프로 도시한다.
도 12는 로즈마리를 함유하는 오일에서 튀겨진 감자 칩에서 발견된 아크릴아마이드 수준을 그래프로 도시한다.
상세한 설명
열가공 식품에서 아크릴아마이드의 형성은 탄소 공급원과 질소 공급원을 요한다. 탄소는 탄수화물 공급원에 의해, 질소는 단백질 ㄱ공급원 또는 아미노산 공급원에 의하여 제공됨을 가정한다. 쌀, 밀, 옥수수, 보리, 콩, 감자 및 귀리와 같은 많은 식물-기원 식품 재료들은 아스파라긴을 함유하며, 주로 미량의 아미노산 성분들을 가지는 탄수화물이다. 전형적으로, 이러한 식품 재료들은 작은 아미노산 풀을 가지며, 이러한 아미노산 풀에는 아스파라긴 이외에도 그밖의 다른 아미노산을 함유한다.
"열가공된"이라는 말은 식품 재료의 혼합물과 같은 식품의 성분들이 80℃ 이상의 온도에서 가열되는 식품 또는 식품 재료를 의미한다. 바람직하게는 식품 또는 식품 재료의 열가공은 약 100℃ 내지 205℃의 온도에서 일어난다. 식품 재료는 최종 식제품의 형성 이전에 상승된 온도에서 별도로 가공될 수 있다. 열가공 식품 재료의 예는 감자 플레이크인데, 이것은 17O℃만큼 높은 온도에 감자를 노출시키는 공정에서 생감자로부터 형성된다 ("감자 플레이크", "감자 그래뉼", 및 "감자 가루"와 같은 용어들은 본원에서 호환적으로 사용되며, 감자 기초의 탈수 제품을 나타낸다.) 그밖의 다른 열가공 식품 재료의 예에는 가공된 귀리, 반숙되어 건조된 쌀, 조리된 콩 제품, 옥수수 마사, 볶은 커피 빈 및 볶은 카카오 빈이 포함된다. 대안적으로, 미가공 식품 재료는 최종 식제품의 제조에 열적 가열 단계가 포함되는 최종 식제품의 제조에서 사용될 수 있다. 최종 식제품이 열적 가열 단계로부터 생성되는 미가공 재료 가공의 한 예는 약 100℃ 내지 약 205℃의 온도의 튀김 단계에 의해 생감자 슬라이스들로부터 감자 칩의 제조 또는 유사한 온도에서 프렌치 프라이의 제조이다.
아크릴아마이드 형성에 대한 아미노산의 영향
그러나 본원 발명에 따르면, 아미노산 아스파라긴이 환원 당의 존재하에서 가열되는 경우 아크릴아마이드가 상당히 형성되는 것을 발견하였다. 글루코오스와 같은 환원 당의 존재하에서 리신 및 알라닌과 같은 그밖의 다른 아미노산을 가열하 는 것은 아크릴아마이드를 형성하지 않는다. 그러나, 놀랍게도, 아스파라긴-당 혼합물에 그밖의 다른 아미노산을 첨가하는 것은 형성되는 아크릴아마이드의 양을 증가시키거나 감소시킬 수 있다.
아스파라긴이 환원 당의 존재하에서 가열되는 경우 아크릴아마이드가 급속히 형성되었기 때문에, 열가공 식품에서 아크릴아마이드는 아스파라긴을 불활성화함으로써 감소될 수 있다. "불활성화"한다는 것은 식품으로부터 아스파라긴을 제거하는 것 또는 아크릴아마이드 형성 경로를 따라 아스파라긴으로부터 아크릴아마이드를 형성하는 것을 방해하는 또다른 화학물질에 결합시키거나 또다른 화학물질로 전환함으로써 아스파라긴을 비-반응성으로 만드는 것을 의미한다.
I. 아크릴아마이드 형성에 대한 시스테인, 리신, 글루타민 및 글리신의 영향
아스파라긴은 글루코오스와 반응하여 아크릴아마이드를 형성하기 때문에, 그밖의 다른 유리 아미노산의 농도를 증가시키는 것은 아스파라긴과 글루코오스 사이의 반응에 영향을 미치고 아크릴아마이드 형성을 감소시킬 수 있다. 이러한 실험에서, pH 7.0의 인산 나트륨 완충 용액에 아스파라긴 (0.176 %)과 글루코오스 (0.4%)를 녹인 용액을 제조하였다. 그밖의 다른 네 가지 아미노산인, 글리신 (GLY), 리신 (LYS), 글루타민 (GLN), 및 시스테인 (CYS)을 글루코오스와 동일한 몰 농도로 첨가하였다. 실험 고안은 첨가되는 아미노산의 모든 가능한 조합들을 테스트 할 수 있도록 반복되지 않은 전 조합이었다. 아크릴아마이드를 측정하기 전에 120℃에서 40분 동안 용액을 가열하였다. 아래 표 1은 농도 및 결과를 보여준다.
Figure 112007024839311-PCT00001
표 1: 아크릴아마이드 형성에 대한 시스테인, 리신, 글루타민 및 글리신의 영향
상기 표에서 보는 바와 같이, 다른 아미노산 없는 글루코오스와 아스파라긴은 1679 ppb의 아크릴아마이드를 형성하였다. 첨가된 아미노산은 세 가지 타입의 영향을 주었다.
1) 시스테인은 아크릴아마이드 형성을 거의 제거하였다. 시스테인을 사용한 모든 처리는 25 ppb 미만의 아크릴아마이드를 가졌다(98% 감소).
2) 리신과 글리신은 아크릴아마이드 형성을 감소시켰으나 시스테인만큼 감소시키지는 않았다. 리신 및/또는 글리신을 사용하지만 글루타민과 시스테인은 사용하지 않은 모든 처리들은 220 ppb 미만의 아크릴아마이드를 가졌다(85% 감소).
3) 놀랍게도, 글루타민은 아크릴아마이드 형성을 5378 ppb까지 증가시켰다(200% 증가). 글루타민과 시스테인의 조합은 아크릴아마이드를 형성시키지 않았다. 글루타민에 글리신과 리신을 첨가하는 것은 아크릴아마이드 형성을 감소시켰다.
상기 테스트들은 아크릴아마이드 형성을 감소시키는데 있어서 시스테인, 리신, 및 글리신의 효율성을 증명한다. 그러나 글루타민 결과는 모든 아미노산들이 아크릴아마이드 형성을 감소시키는데 효과적인 것은 아님을 증명한다. 시스테인, 리신, 또는 글리신과 아미노산 (글루타민과 같이) 단독으로 아크릴아마이드의 형성을 가속화시킬 수 있는 아미노산과의 조합은 유사하게 아크릴아마이드 형성을 감소시킬 수 있다.
II . 상이한 농도 및 온도에서 시스테인, 리신, 글루타민, 및 메치오닌의 효과
상기 보고된 바와 같이, 시스테인과 리신은 글루코오스와 동일한 농도로 첨가되었을 때 아크릴아마이드를 감소시켰다. 다음의 실험은 다음의 질문들에 대답하기 위하여 고안되었다:
1) 시스테인, 리신, 글루타민, 및 메치오닌의 낮은 농도가 어떻게 아크릴아마이드 형성에 영향을 미치는가?
2) 12O℃ 및 15O℃에서 용액을 가열할 때 첨가된 시스테인과 리신의 효과는 동일한가?
pH 7.0의 인산 나트륨 완충 용액에 녹인 아스파라긴 (0.176 %)과 글루코오스 (0.4%) 용액을 준비하였다. 아미노산 (시스테인 (CYS), 리신 (LYS), 글루타민 (GLN), 또는 메치오닌 (MET))의 두 가지 농도가 첨가되었다. 두 가지 농도는 글루코오스 1몰 당 0.2 및 1.0 몰의 아미노산이었다. 테스트 중 절반은 두 가지 ml의 용액을 120℃에서 40분 동안 가열하였으며; 나머지 절반은 두 가지 ml의 용액을 150℃에서 15분 동안 가열하였다. 가열 후, GC-MS로 아크릴아마이드를 측정하였으며, 그 결과가 표 2에 나타나있다. 대조군은 아미노산을 첨가하지 않은 아스파라긴과 글루코오스 용액이었다.
Figure 112007024839311-PCT00002
표 2. 아크릴아마이드 수준에 대한 아미노산의 온도와 농도의 영향
시스테인과 리신을 사용한 테스트에서, 대조군은 120℃에서 40분 후 1332 ppb의 아크릴아마이드를, 그리고 150℃에서 15분 후 3127 ppb의 아크릴아마이드를 형성하였다. 시스테인과 리신은 120℃와 150℃에서 아크릴아마이드 형성을 감소시켰으며, 아크릴아마이드 감소는 첨가된 시스테인 또는 리신의 농도에 개략적으로 비례한다.
글루타민과 메치오닌을 사용한 테스트에서, 대조군은 120℃에서 40분 후 1953 ppb의 아크릴아마이드를 형성하였으며, 150℃에서 15분 후 3866 ppb의 아크릴아마이드를 형성하였다. 글루타민은 120℃ 및 150℃에서 아크릴아마이드 형성을 증가시켰다. 0.2 몰/글루코오스 몰의 메치오닌은 아크릴아마이드 형성에 영향을 미치지 않았다. 메치오닌 at 1.0 몰/글루코오스 몰의 메치오닌은 아크릴아마이드 형성을 50 퍼센트 미만만큼 감소시켰다.
III . 글루코오스와 아스파라긴 용액에서 아크릴아마이드 형성에 대한 19개 아미노산의 영향
네 가지 아미노산 (리신, 시스테인, 메치오닌, 및 글루타민)의 아크릴아마이드 형성에 대한 영향이 상기 설명되었다. 15개의 다른 아미노산들이 테스트 되었다. pH 7.0 인산 나트륨 완충용액에 녹인 아스파라긴 (0.176 %)과 글루코오스 (0.4%)의 용액을 준비하였다. 15가지 아미노산을 글루코오스와 동일한 몰 농도로 첨가하였다. 대조군은 아스파라긴과 글루코오스를 함유하였으며, 그밖의 다른 아미노산은 없었다. GC-MS로 아크릴아마이드를 측정하기 전 용액을 120℃에서 40분 동안 가열하였다. 결과는 아래 표 3에 주어져 있다.
Figure 112007024839311-PCT00003
Figure 112007024839311-PCT00004
표 3: 아크릴아마이드 형성에 대한 그밖의 다른 아미노산의 영향
상기 표에서 보는 바와 같이, 아크릴아마이드 형성을 감소시킴에 있어서 15개의 또다른 아미노산 중 어느 것도 시스테인, 리신 또는 글리신 만큼 효과적이지 않았다. 이들 아미노산 중 9가지는 대조군의 22-78% 수준까지 아크릴아마이드를 감소시켰으나, 6가지는 대조군의 111-150 % 수준까지 아크릴아마이드를 증가시켰다.
아래 표 4는 모든 아미노산에 대한 결과를 요약하며, 아미노산들을 효율성의 순서대로 나열한다. 시스테인, 리신, 및 글리신은 아크릴아마이드의 양을 대조군에서 형성된 양의 15% 미만으로 형성시키는 효과적인 저해제였다. 다음 9 가지의 아미노산들은 대조군에서 형성된 아크릴아마이드의 22-78%의 총 아크릴아마이드를 형성시키는 덜 효과적인 저해제였다. 다음의 7 가지 아미노산들은 아크릴아마이드를 증가시켰다. 글루타민은 가장 큰 아크릴아마이드 증가를 유발하였는데, 대조군의 320% 였다.
Figure 112007024839311-PCT00005
Figure 112007024839311-PCT00006
표 4: 19가지 아미노산들의 존재에서 아크릴아마이드 형성
IV . 750 ppm 의 L-시스테인이 첨가된 감자 플레이크
테스트 감자 플레이크는 750 ppm (백만분의 1)의 L- 시스테인을 첨가하여 제조되었다. 대조군 감자 플레이크는 첨가되는 L-시스테인을 함유하지 않았다. 3 그램의 감자 플레이크를 계량하여 유리 바이얼에 넣었다. 단단히 캡핑한 후, 바이얼을 120℃에서 15분 또는 40분 동안 가열하였다. 아크릴아마이드를 GC-MS를 사용하여 10억분의 1 단위(ppb)로 측정하였다.
Figure 112007024839311-PCT00007
표 5: 시스테인을 사용하여 시간이 지남에 따른 아크릴아마이드 감소
V. 구워 가공된 감자 칩
상기 결과가 주어졌을 때, 본원 발명의 바람직한 구체예는 시스테인 또는 리신이 가공된 스낵 식품, 본 경우에서는 구워 가공된 감자 칩을 위한 조성에 첨가되었을 때 발견되었다. 구워 가공된 감자 칩 제품을 제조하는 방법은 도 3A에 도시되어 있다. 도우 제조 단계(30)에서, 감자 플레이크, 물, 및 그밖의 다른 재료들은 조합되어 도우를 형성한다. ("감자 플레이크" 및 "감자 가루"라는 용어는 본원에서 호환적으로 사용되고, 입자 크기에 관계없이 모든 건조된 플레이크 또는 분말 제조를 포함하는 것으로 생각된다.) 밀어 펴는 단계(31)에서, 도우는 쉬이터에 통과되고, 쉬이터는 도우를 평평하게 하며, 이후 도우는 별개의 조각들로 절단된다. 조리 단계(32)에서, 절단 조각들은 특정 색 및 물 함량에 도달할 때까지 구워진다. 생성된 칩들은 이후 조미 단계(33)에서 조미되고, 포장 단계(34)에서 포장지 안에 포장된다.
본원 발명의 제 1 구체예는 상기 공정을 사용함에 의하여 증명된다. 본 구체예를 설명하기 위하여, 대조군 배취 및 세 가지 농도의 시스테인 또는 한 가지 농도의 리신이 첨가되어 있는 테스트 배취들을 비교한다.
Figure 112007024839311-PCT00008
표 6: 아크릴아마이드 수준에 대한 리신 및 다양한 수준의 시스테인의 영향
모든 배취에서, 건조 재료들은 먼저 함께 혼합된 후, 각각의 건식 혼합물에 오일이 첨가되고 혼합된다. 시스테인 또는 리신은 도우에 첨가되기 이전에 물에 용해되었다. 밀어 펴기 이전의 도우의 수분 수준은 40 중량% 내지 45 중량% 였다. 도우를 밀어펴서 0.020 내지 0.030 인치의 두께로 만들고, 칩-크기의 조각들로 절단하여 구웠다.
조리 후, 헌터 L-A-B 스케일에 따른 색, 오일 및 수분에 대하여 테스트 하였다. 샘플들을 테스트하여 완제품에서의 아크릴아마이드 수준을 얻었다. 상기 표 6은 이러한 분석 결과들을 보여준다.
대조군 칩에서, 최종 조리 후 아크릴아마이드 수준은 1030 ppb 였다. 테스트되는 모든 수준의 시스테인 및 리신의 첨가 모두는 최종 아크릴아마이드 수준을 현저히 감소시켰다. 도 4는 생성된 아크릴아마이드 수준을 그래프 형태로 보여주는데, 이 도면에서, 각 샘플에서 검축되는 아크릴아마이드 수준은 그림자 막대(402)로 도시된다. 각각의 막대는 막대 바로 아래에 알맞은 테스트를 나열한 레이블을 가지며, 도면의 왼쪽에 있는 아크릴아마이드에 대한 스케일로 눈금이 정해진다. 또한 하나의 점(404)으로 도시된, 생성된 칩의 수분 수준이 각 테스트에 대하여 도시되어 있다. 점들(404)에 대한 수치는 도면 오른쪽에 도시된 수분의 백분율에 대한 스케일로 눈금이 정해진다. 선(406)은 더 명확한 가시성을 위하여 개개의 점들(404)을 연결한다. 아크릴아마이드 수준에 대한 낮은 수분의 주목할만한 영향으로 인하여, 아크릴아마이드-감소제의 활성을 적절하게 평가하기 위하여 수분 수준을 가지는 것이 중요하다. 본원에서 사용되는, 아크릴아마이드 감소제는 아크릴아마이드 함량을 감소시키는 첨가제이다.
시스테인 또는 리신을 도우에 첨가하는 것은 완제품에 존재하는 아크릴아마이드 수준을 상당히 저하시킨다. 시스테인 샘플들은 아크릴아마이드의 수준이 첨가되는 시스테인의 양에 대략 정비례하는 수준을 보여준다. 그러나 제조 공정에 대한 아미노산의 첨가로부터 최종 산물의 특징들(색, 맛, 및 질감과 같은)에 2차적 효과를 고려해야 한다. 시스테인, 리신, 및 이들 두 가지 아미노산과 CaCl2의 조합을 첨가하여 추가적인 테스트들을 수행하였다. 이러한 테스트들은 상기 테스트에 설명된 것과 동일한 절차를 사용하였으나, 다양한 수준의 환원 당 및 다양한 양의 아미노산을 보유하며 CaCl2가 첨가된 감자 플레이크를 사용하였다. 아래 표 7에서, 구획 1의 감자 플레이크는 0.81%의 환원 당을 가졌으며 (이 표의 일부는 상기 테스트로부터의 결과들을 복사한다), 구획 2는 1.0%, 구획 3은 1.8 중량%의 환원 당을 가졌다.
Figure 112007024839311-PCT00009
Figure 112007024839311-PCT00010
표 7: 다양한 농도의 시스테인, 리신, 환원 당의 영향
이 표에 있는 데이타에서 보는 바와 같이, 시스테인 또는 리신의 첨가는 테스트되는 각 환원당 수준에서의 아크릴아마이드의 수준에 있어서 현저한 개선을 제제공한다. 리신과 염화 칼슘의 조합은, 이 테스트가 가장 높은 환원당 수준을 사용하여 수행되었다는 사실에도 불구하고, 생성된 거의 모든 아크릴아마이드를 제거하였다.
VI . 슬라이스되어 튀겨진 감자 칩에서의 테스트
감자 슬라이스로부터 제조된 감자칩을 사용하여 유사한 결과를 얻을 수 있다. 그러나, 원하는 아미노산은 상기 설명된 구체예에서와 같이 감자 슬라이스들과 간단하게 혼합될 수 없는데, 왜냐하면, 이는 슬라이스의 완전한 상태를 파괴하게 될 것이기 때문이다. 한 구체예에서, 감자 슬라이스들은 원하는 아미노산 첨가물을 함유하는 수성 용액에 아미노산이 감자 슬라이스들의 세포 구조 내부로 이동하도록 하기에 충분한 시간 동안 함침된다. 이러한 함침은 예를 들면, 도 2에 도시된 세척 단계(23) 동안 이루어질 수 있다.
아래의 표 8은 상기 도 2의 단계(23)에 설명되었던 세척 처리에 1 중량%의 시스테인을 첨가한 결과를 보여준다. 모든 세척들은 지정된 시간동안 실온에서 이루어졌다; 대조군 처리는 물에 아무것도 첨가하지 않았다. 칩들은 지정된 시간동안 178℃에서 목화씨유에서 튀겨졌다.
Figure 112007024839311-PCT00011
표 8: 감자 슬라이스들의 세척수에 있는 시스테인의 아크릴아마이드에 대한 영향
상기 표에서 볼 수 있는 바와 같이, .053 인치 두께의 감자 슬라이스들을 15분 동안 1 중량% 농도의 시스테인을 함유하는 수용액에 함침시키는 것은 최종 제품의 아크릴아마이드 수준을 100-200 ppb의 정도까지 감소시키기에 충분하다.
또한 본원 발명은 또띨라 칩을 위한 옥수수 도우(또는 마사)에 시스테인을 첨가함에 의하여 증명되었다. 용해된 L-시스테인이 분쇄 공정동안 조리된 옥수수에 첨가되어, 분쇄하는 동안 제조된 마사에 균일하게 분포되었다. 600 ppm의 L-시스테인 첨가는 아크릴아마이드를 대조군 제품의 190 ppb에서 L-시스테인 처리된 제품의 75 ppb까지 감소시켰다.
식품의 색, 맛, 그리고 질감의 변화와 같은 첨가 재료의 부차적인 영향을 위한 조절이 이루어지는 한 어떠한 수의 아미노산이라도 본원에 개시된 발명과 함께 사용될 수 있다. 모든 실시예들이 α-아미노산 (-NH2기가 알파 탄소 원자에 부착되어 있는)을 사용하는 것을 보여주고 있지만, 출원인은 β- 또는 γ-아미노산과 같은 그밖의 다른 이성질체들도 비록 식품 첨가제로서 통상적으로 사용되는 것은 아니지만 사용될 수 있음을 고려한다. 본원 발명의 바람직한 구체예는 시스테인, 리신, 및/또는 글리신을 사용한다. 그러나, 히스티딘, 알라닌, 메치오닌, 글루탐산, 아스파르트산, 프롤린, 페닐알라닌, 발린, 및 아르기닌과 같은 그밖의 다른 아미노산도 사용될 수 있다. 이러한 아미노산, 특히 시스테인, 리신, 및 글리신은 비교적 값이 싸고 식품 첨가제로서 통상적으로 사용된다. 상기 바람직한 아미노산은 최종 식제품에서 아크릴아마이드의 양을 감소시키기 위하여 단독으로 또는 조합되어 사용될 수 있다. 더욱이, 아미노산은 식제품의 출발 재료에 상업적으로 구입가능한 아미노산을 첨가하거나 또는 고농도 수준의 유리 아미노산을 함유하는 또다른 식품 재료를 첨가함에 의하여 가열 이전에 식제품에 첨가될 수 있다. 예를 들면, 카세인은 유리 리신을 함유하며, 젤라틴은 유리 글리신을 함유한다. 그러므로, 출원인들이 아미노산이 식품 조성에 첨가된다고 나타내는 경우, 아미노산은 상업적으로 구입가능한 아미노산으로서 또는 식품에 천연적으로 존재하는 수준의 아스파라긴보다 더 큰 농도의 유리 아미노산을 가지는 식품으로서 첨가될 수 있음을 이해하여야 한다.
아크릴아마이드 수준을 허용가능한 수준까지 감소시키기 위하여 식품에 첨가되어야 하는 아미노산의 양은 여러가지 방식으로 표현될 수 있다. 상업적으로 허용될 수 있도록 하기 위하여, 첨가되는 아미노산의 양은 처리되지 않은 산물에 비하여 20 퍼센트 (20%) 이상만큼 아크릴아마이드 생성의 최종 수준을 감소시키기에 충분하여야 한다. 더욱 바람직하게는, 아크릴아마이드 생성 수준은 35 내지 95 퍼센트 (35-95%) 범위의 양만큼 감소되어야 한다. 또한 더욱 바람직하게는, 아크릴아마이드 생성 수준은 50 내지 95 퍼센트(50-95%) 범위의 양만큼 감소되어야 한다. 시스테인을 사용하는 바람직한 구체예에서, 100 ppm 이상의 첨가는 아크릴아마이드 감소에 효과적일 수 있는 것으로 결정되었다. 그러나 바람직한 시스테인 첨가 범위는 100 ppm 내지 10,000 ppm이며, 가장 바람직한 범위는 약 1,000 ppm의 양이다. 리신 및 글리신과 같은 그밖의 다른 효과적인 아미노산을 사용하는 바람직한 구체예에서, 0.1 몰 이상의 아미노산 대 1몰의 환원 당 (0.1:1)의 산물에 존재하는, 첨가된 아미노산 대 환원 당의 몰비는 아크릴아마이드 형성을 감소시키는데 효과적인 것으로 발견되었다. 더욱 구체적으로 첨가된 아미노산 대 환원 당의 몰비는 0.1:1 내지 2:1, 가장 바람직한 비율은 약 1:1이어야 한다.
발견되는 아크릴아마이드의 양을 선택 아미노산이 감소시키는 기전은 현재 잘 알려져 있지 않다. 가능한 기전들은 아크릴아마이드를 더 적게 생성하게 되는,반응물과 전구체의 희석에 관한 경쟁 및 아크릴아마이드를 분해하기 위한 아크릴아마이드와의 반응 기전을 포함한다. 가능한 기전들에는 (1) 메일라드 반응의 저해, (2) 글루코오스 및 그밖의 다른 환원 당의 소모, 및 (3) 아크릴아마이드와의 반응이 포함된다. 유리 티올기를 가지는 시스테인은 메일라드 반응의 저해제로서 작용한다. 아크릴아마이드는 메일라드 반응에 의하여 아스파라긴으로부터 형성되는 것으로 생각되므로, 시스테인은 메일라드 반응과 아크릴아마이드 형성반응의 속도를 감소시켜야 한다. 리신과 글리신은 글루코오스 및 그밖의 다른 환원 당과 급속히 반응한다. 글루코오스가 리신과 글리신에 의하여 소모되는 경우, 아크릴아마이드를 형성하기 위하여 아스파라긴과 반응하기 위한 글루코오스들이 더 적어지게 될 것이다. 아미노산 중 아미노기는 이중 결합의 아크릴아마이드와 반응할 수 있다, 즉 마이클 첨가반응이다. 시스테인의 유리 티올은 또한 아크릴아마이드의 이중 결합과 반응할 수 있다.
아미노산의 첨가에 의하여 색, 맛 및 질감의 변화와 같은 최종 제품의 특성면에서의 역 변화가 유발될 수 있음을 이해하여야 한다. 본원 발명에 따른 제품들의 특성 면에서의 이러한 변화들은 다양한 그밖의 다른 수단들에 의하여 보상될 수 있다. 예를 들면, 감자 칩의 색 특성은 출발 산물에 있는 당의 양을 제어함으로써 조절될 수 있다. 몇몇 착향 특성들은 최종 제품에 다양한 착향제를 첨가하여 변화될 수 있다. 제품의 물리적 질감은 예를 들면, 팽창제 또는 다양한 유화제의 첨가에 의하여 조절될 수 있다.
아크릴아마이드 형성에 대한 이원자가 및 삼원자가 양이온의 영향
본원 발명의 또다른 구체예는 스낵 식품의 조리 또는 열가공에 앞서 스낵 식품을 위한 조성에 이원자가 또는 삼원자가 양이온을 첨가하여 아크릴아마이드의 생성을 감소시키는 것에 관계한다. 화학자들은 양이온들이 고립되어 존재하지 않지만, 동일한 원자가를 가지는 음이온과 함께 발견됨을 이해할 것이다. 본원에서 이원자가 또는 삼원자가 양이온을 함유하는 염을 참고하였다 하더라도, 물에서의 아스파라긴의 용해도를 감소시킴으로써 아크릴아마이드 형성 감소를 제공하는 것으로 생각되는 것은 염에 존재하는 양이온이다. 이러한 양이온들은 또한 본원에서 2 이상의 원자가를 가지는 양이온으로 언급된다. 흥미롭게도, 단일 원자가의 양이온들은 본원 발명과 함께 사용하기에 효과적이지 않다. 음이온과 조합되어 있는 2 이상의 원자가를 가지는 양이온을 함유하는 적절한 화합물을 선택함에 있어서, 관계되는 요인들은 수용해성, 식품 안정성, 및 특정 식품의 특성에 대한 최소한의 변형이다. 비록 본원에서 다양한 염들이 개개의 염들로서만 논의되지만, 다양한 염들의 조합이 사용될 수 있다.
화학자들은 그밖의 다른 원소들과 결합하는 능력의 측정치로서 원자가를 말한다. 구체적으로는, 이원자가 원자는 다른 원자들과 두 개의 이온 결합을 형성하는 능력을 가지며, 삼원자가 원자는 다른 원자들과 세 개의 이온 결합을 형성할 수 있다. 양이온은 양성으로 대전된 이온, 즉, 하나 이상의 전자를 잃고 양성 전하를 제공하는 원자이다. 이원자가 또는 삼원자가 양이온은 각각 두 개 또는 세 개의 이온 결합을 위한 유용성을 가지는 양성으로 대전된 이온이다.
아크릴아마이드 형성에 대한 이원자가 또는 삼원자가 양이온의 영향을 테스트하기 위하여 간단한 모델 시스템이 사용될 수 있다. 1:1 몰비율의 아스파라긴과 글루코오스를 가열하는 것은 아크릴아마이드를 생성할 수 있다. 염이 첨가된 그리고 염이 첨가되지 않은 아크릴아마이드 함량의 정량적 비교는 아크릴아마이드 형성을 촉진 또는 저해하는 염의 능력을 측정한다. 두 개의 샘플 제조 및 가열 방법이 사용되었다. 하나의 방법은 건조 성분들을 혼합하고, 동량의 물을 첨가하고, 느슨하게 뚜껑닫힌 바이얼에서 가열하는 것에 관계한다. 반응물들은 가열하는 동안 대부분의 물이 빠져나갔기 때문에 농축되었으며 조리 조건을 반복하였다. 걸쭉한 시럽 또는 타르가 제조될 수 있으며, 이것은 아크릴아마이드의 회수를 복잡하게 한다. 이러한 테스트들은 아래 실시예 1과 2에 나타나있다.
압력 용기들을 사용하는 두 번째 방법은 더욱 제어된 실험을 가능하게 하였다. 테스트 성분들의 용액들이 조합되었고 압력하에서 가열되었다. 테스트 성분들은 식품에서 발견되는 농도로 첨가될 수 있으며, 완충 용액은 통상의 식품들의 pH를 복제할 수 있다. 이러한 테스트에서, 물은 전혀 빠져나가지 않으며, 이는 아래 실시예 3에서 보는 바와 같이, 아크릴아마이드의 회수를 단순화 시킨다.
I. 이원자가 , 삼원자가 양이온들은 아크릴아마이드를 감소시키지만, 단일원자가 양이온은 그렇지 않다
L-아스파라긴 모노하이드레이트 (0.15 g, 1 mmole), 글루코오스 (0.2 g, 1 mmole) 및 물 (0.4 mL)을 함유하는 20 mL (밀리리터)의 유리 바이얼을 알루미늄 호일로 씌우고, 40°에서 22O℃로 20°/분으로 가열하고 220℃에서 2분간 유지하고, 220℃에서 40℃로 20°/분으로 냉각시키도록 프로그램된 가스 크로마토그래피(GC) 오븐에서 가열하였다. 잔여물을 물로 추출하였으며 가스 크로마토그래피-질량 분석계(GC-MS)를 사용하여 아크릴아마이드에 대해 분석하였다. 약 10,000 ppb (parts/billion)의 아크릴아마이드인 것으로 분석되었다. L-아스파라긴 모노하이드레이트(0.13 g, 1 mmole), 글루코오스 (0.2 g, 1 mmole), 무수 염화 칼슘 (0.1 g, 1 mmole) 및 물 (0.4 mL)을 함유하는 두 개의 추가 바이얼들을 가열하여 분석하였다. 99 퍼센트 감소 보다 더 큰 7과 30 ppb의 아크릴아마이드로 분석되었다.
칼슘 염이 아크릴아마이드 형성을 현저히 감소시켰다는 놀라운 결과가 제공되었으므로, 또다른 염의 선발이 수행되었으며, 이원자가 및 삼원자가 양이온 (마그네슘, 알루미늄)이 유사한 효과를 생성하는 것으로 확인되었다. (암모늄 카바메이트 및 중탄산 암모늄과 같은) 단원자가 양이온들, 즉, 0.1/0.2 g의 중탄산 나트륨과 탄산 암모늄을 사용하는 유사한 실험들은 아래 표 9에서 보는 바와 같이 아크릴아마이드 형성을 증가시켰음을 알 수 있다.
Figure 112007024839311-PCT00012
II . 염화 칼슘 및 염화 마그네슘
두번째 실험에서, 상기 설명된 테스트와 유사한 테스트가 수행되었으나, 무수 염화 칼슘을 사용하는 대신, 각각 두 가지 상이한 희석액의 염화 칼슘 및 염화 마그네슘이 사용되었다. L-아스파라긴 모노하이드레이트 (0.15 g, 1 mmole) 및 글루코오스 (0.2 g, 1 mmole)를 함유하는 바이얼을 다음 중 하나와 혼합하였다:
0.5 mL의 물 (대조군),
0.5 mL의 10% 염화 칼슘 용액 (0.5 mmole),
0.05 mL의 10% 염화 칼슘 용액 (0.05 mmole)과 0.45 mL의 물의 혼합,
0.5 mL의 10% 염화 마그네슘 용액 (0.5 mmole), 또는
0.05 mL의 10% 염화 마그네슘 용액 (0.05 mmole)과 0.45 mL의 물의 혼합.
복제 샘플들을 가열하고 실시예 1에 설명된 바와 같이 분석하였다. 결과들을 평균 내고 아래 표 10에 요약하였다:
Figure 112007024839311-PCT00013
표 10: 아크릴아마이드에 대한 염화 칼슘, 염화 마그네슘의 영향
III . pH 및 완충의 영향
상기 언급한 바와 같이, 이러한 테스트는 용기로부터의 물의 손실을 포함하지 않았으나, 압력하에서 이루어졌다. 40℃에서 150℃까지 20°/분으로 가열하고 150℃에서 2분 동안 유지시키도록 프로그램된 가스크로마토그래피 오븐에 배치된 Parr 봄베에서 2 mL의 완충 저장 용액 (15 mM 아스파라긴, 15 mM 글루코오스, 500 mM 인산 또는 아세트산) 및 0.1 mL의 염 용액 (1000 mM)을 함유하는 바이얼을 가열하였다. 봄베를 오븐에서 제거하고, 10분 동안 냉각시켰다. 내용물을 물로 추출하여 다음의 GC-MS 방법에 따라 아크릴아마이드에 대해 분석하였다. 각각의 pH 및 완충용액의 조합에 대하여, 대조군은 세 가지 상이한 염을 가지며, 첨가되는 염없이 수행되었다. 복제 테스트의 결과를 평균니고 아래 표 3에 요약하였다:
Figure 112007024839311-PCT00014
표 11: 아크릴아마이드의 이원자가 / 삼원자가 양이온 감소에 대한 pH 와 완충 용액의 영향
사용된 세 가지 염들에 걸쳐, 가장 최대의 감소는 pH 7의 아세테이트 및 pH 5.5의 인산에서 발생되었다. 단지 적은 감소는 pH 5.5의 아세테이트 및 pH 7의 인산에서 발견되었다.
IV . 염화 칼슘을 높이는 것은 아크릴아마이드를 저하시킨다
다음의 모델 시스템은 가열 전 감자 플레이크에 염화 칼슘을 첨가하는 작은 스케일의 실험실 테스트를 수행하였던 결과들이다. 세 가지 ml의 0.4%, 2%, 또는 10%의 염화 칼슘 용액을 3 g의 감자 플레이크에 첨가하였다. 대조군은 3 mL의 탈이온수와 혼합된 3 g의 감자 플레이크였다. 플레이크들은 혼합되어 비교적 균질의 페이스트를 형성하였으며, 그 후 120℃의 밀봉된 유리 바이얼에서 40분 동안 가열되었다. 가열 후 아크릴아마이드를 GC-MS로 측정하였다. 가열 전, 대조군의 감자 플레이크는 46 ppb의 아크릴아마이드를 함유하였다. 테스트 결과들은 아래 표 4에 반영되어 있다.
Figure 112007024839311-PCT00015
표 12: 아크릴아마이드 감소에 대한 염화 칼슘 용액 강도의 영향
상기 결과가 주어졌으므로, 가공된 스낵 식품, 본 경우에는 구운 가공된 감자 칩을 위한 조성에 칼슘염이 첨가되는 테스트들이 수행되었다. 구운 가공된 감자 칩을 제조하는 공정은 도 3B에 도시된 단계들로 구성된다. 도우 제조 단계(35)는 감자 플레이크를 물, 양이온/음이온 쌍(본 경우 염화 칼슘) 및 그밖의 다른 소량의 재료들과 조합하는데, 이들은 철저히 혼합되어 도우를 형성한다. (또한, "감자 플레이크"라는 용어는 본원에서 입자 크기에 관계없이 모든 건조된 감자 플레이크, 그래뉼, 또는 분말 제형을 포함한다.) 밀어 펴기/절단 단계(36)에서, 도우는 도우를 평평하게 하는 쉬이터를 통과한 후, 별도의 조각들로 절단된다. 조리 단계(37)에서, 형성된 조각들은 특정 색 그리고 물 함량으로 조리된다. 생성된 칩들은 이후 조미 단계(38)에서 조미되고, 포장 단계(39)에서 포장된다.
첫번째 테스트에서, 두 개 배취의 가공된 감자 칩들이 제조되었고, 표 13에 주어진 조리법에 따라 조리되었다; 두 배취 간의 단 하나이 차이점은 테스트 배취는 염화 칼슘을 함유하였다는 것이었다. 두 배취 모두에서, 건조 재료들은 먼저 서로와 혼합된 후, 각 혼합물에 오일이 첨가되고 혼합되었다. 도우에 첨가하기 전에 염화 칼슘을 물에 녹였다. 밀어 펴기 이전 도우의 수분 수준은 40 중량% 내지 45 중량%였다. 도우를 밀어 펴서, 0.020 내지 0.030 인치 두께를 만들고, 칩-크기의 조각들로 절단하여 구웠다.
조리 후, 수분, 오일, 및 훈터 L-a-b 스케일에 따른 색에 대하여 테스트를 수행하였다. 완제품에서 아크릴아마이드 수준을 얻기 위하여 샘플들을 테스트하였다. 아래 표 13은 또한 상기 분석들의 결과를 보여준다.
Figure 112007024839311-PCT00016
표 13: 칩에서 아크릴아마이드에 대한 CaCl 2 의 영향
상기 결과들이 보여주는 바와 같이, 대략 1 내지 125의 염화 칼슘 대 감자 플레이크의 중량비로 염화 칼슘을 도우에 첨가하는 것은 완제품에 존재하는 아크릴아마이드 수준을 현저히 저하시키며, 최종 아크릴아마이드 수준이 1030 ppb에서 160 ppb로 저하시킨다. 추가적으로, 최종 제품에서 오일과 물의 백분율은 염화 칼슘의 첨가에 의하여 영향 받았던 것으로 나타나지 않는다. 그러나, CaCl2는 사용된 양에 따라 제품의 맛, 질감 그리고 색 변화를 유발시킬 수 있음을 알려준다.
아크릴아마이드 감소를 위하여 식품에 첨가되는 이원자가 또는 삼원자가 양이온 수준은 수많은 방식으로 표현될 수 있다. 상업적으로 허용할 수 있도록 하기 위하여, 첨가되는 양이온의 양은 최종 아크릴아마이드 생성 수준을 20 퍼센트(20%) 이상만큼 감소시키기에 충분하여야 한다. 더욱 바람직하게는, 아크릴아마이드 생성 수준은 35 내지 95 퍼센트 (35-95%) 범위의 양만큼 감소되어야 한다. 또한 더욱 바람직하게는, 아크릴아마이드 생성 수준은 50 내지 95 퍼센트 (50-95%) 범위의 양만큼 감소되어야 한다. 이를 다른 방식으로 표현하기 위하여, 첨가되는 이원자가 또는 삼원자가 양이온의 양은 양이온의 몰수 대 식제품에 존재하는 유리 아스파라긴의 몰수 사이의 비율로 주어질 수 있다. 이원자가 또는 삼원자가 양이온의 몰수 대 유리 아스파라긴의 몰수의 비율은 1 대 5 (1:5) 이상이어야 한다. 더욱 바람직하게는, 상기 몰비는 1 대 3 (1:3)이상, 그리고 더욱 바람직하게는 또한 1 대 2 (1:2) 이상이다. 현재 바람직한 구체예에서, 양이온들의 몰수 대 아스파라긴의 몰수 비율은 약 1:2 내지 1:1 이다. 칼슘보다는 제품의 맛에 덜 영향을 미치는 마그네슘의 경우, 양이온 대 아스파라긴의 몰비는 약 2:1 (2:1)만큼 높을 수 있다.
상기 설명된 동일한 절차를 사용하여 추가 테스트들이 수행되었으나, 상이한 수준의 환원당을 함유하며 첨가되는 염화 칼슘의 양이 변화하였다. 아래 표 14에서, 0.8%의 환원당을 가지는 칩들은 상기 테스트들을 재연한다.
Figure 112007024839311-PCT00017
표 14: 다양한 환원 당 수준 & 양이온 수준에 걸친 CaCl 2 의 영향
이 표에서 보는 바와 같이, 심지어 첨가되는 CaCl2 대 감자 플레이크의 중량비는 1:250 미만인 경우에도 CaCl2의 첨가는 최종 제품에서 첨가된 아크릴아마이드 수준을 일관되게 감소시킨다.
이원자가 또는 삼원자가 양이온 (또는 상기 또다른 방법은 2 이상의 원자가를 가지는 양이온을 생성한다)을 형성하는 수많은 염들은, 이러한 추가 재료의 부차적인 영향을 위하여 조절이 이루어지는 한, 본원에 개시된 본원 발명과 함께 사용될 수 있다. 아크릴아마이드 수준을 저하시키는 효과는 양이온과 짝을 이루고 있는 음이온이 아니라 이원자가 또는 삼원자가 양이온으로부터 기인한 것으로 나타난다. 원자가를 제외한 양이온/음이온 쌍에 대한 제한들은 안정성, 용해도, 및 맛, 향, 외관, 및 질감에 대한 이들의 영향과 같은 식품에서의 허용성에 관계된다. 예를 들면, 양이온의 효과성은 용해도에 직접 관계될 수 있다. 아세테이트 또는 염소 음이온을 포함한 높은 용해성의 염들은 가장 바람직한 첨가제이다. 탄산 또는 산염 음이온을 포함한 염들과 같은 덜 용해성인 염들은 인산 또는 시트르산을 첨가하거나 전분 기초 식품의 세포 구조를 파괴함으로써 더욱 용해성으로 될 수 있다. 제안된 양이온들에는 칼슘, 마그네슘, 알루미늄, 철, 구리, 및 아연등이 포함된다. 상기 양이온들의 적절한 염들에는 염화 칼슘, 구연산 칼슘, 젖산 칼슘, 말레인산 칼슘, 글루콘산 칼슘, 인산 칼슘, 아세트산 칼슘, 칼슘 소듐 EDTA, 칼슘 글리세로포스페이트, 수산화 칼슘, 칼슘 락토바이오네이트, 산화 칼슘, 프로피온산 칼슘, 탄산 칼슘, 스테아로일 젖산 칼슘, 염화 마그네슘, 구연산 마그네슘, 젖산 마그네슘, 말레인산 마그네슘, 글루콘산 마그네슘, 인산 마그네슘, 수산화 마그네슘, 탄산 마그네슘, 황산 마그네슘, 알루미늄 클로라이드 헥사하이드레이트, 염화 알루미늄, 수산화 알루미늄, 암모늄 명반, 칼륨 명반, 나트륨 명반, 황산 알루미늄, 염화 제2철, 글루콘산 제1철, 구연산 제2철 암모늄, 피로인산 제2철, 푸마르산 제1철, 젖산 제1철, 황산 제1철, 염화 제2구리, 글루콘산 제2구리, 황산 제2구리, 글루콘산 아연, 산화 아연, 및 황산 아연이 포함된다. 하나 이상의 적절한 양이온의 염들과 조합함으로써 요구 조건을 가장 잘 만족시킬 수 있는 것으로 생각되지만, 현재 본원 발명의 바람직한 구체예는 염화 칼슘을 사용한다. 칼슘 염, 및 특히 염화 칼슘과 같은 수많은 염들은 비교적 값이 싸고 통상적으로 식품으로 사용된다. 염화 칼슘은 구연산 칼슘과 조합되어 사용될 수 있으며, 그에 의해 CaCl2의 부차적인 맛 효과들을 감소시킨다. 또한, 몇개의 칼슘염이라도 하나 이상의 마그네슘 염과 조합되어 사용될 수 있다. 당업자는 필요한 염의 특정 구조식은 알고자 하는 식제품 및 원하는 최종-산물 특성에 따라 조절될 수 있음을 이해할 것이다.
색, 맛, 및 경도와 같은 최종 산물의 특성들의 변화는 다양한 수단에 의하여 조정될 수 있음을 이해하여야 한다. 예를 들면, 감자 칩의 색 특성들은 출발 제품의 당의 양을 제어함으로써 조정될 수 있다. 일부 향 특성들은 최종 제품에 다양한 착향제를 첨가함에 의하여 변화될 수 있다. 제품의 물리적 질감은, 예를 들면, 팽창제 또는 다양한 유화제를 첨가함으로써 조정될 수 있다.
도우 제조에 있어서 제제의 조합
본원 발명의 상기 상세한 구체예에서, 초점은 조리된 스낵에서 발견되는 아크릴아마이드의 양을 저하시키기 위하여 이원자가 또는 삼원자가 양이온과 같은 싱글제, 또는 여러가지 아미노산들 중 하나에 의하여 유발된 아크릴아마이드의 감소였다. 본원 발명의 그밖의 다른 구체예에서, 칩들의 향을 현저히 변화시키지 않고 아크릴아마이드를 상당히 감소시키기 위하여 염화 칼슘과 다른 제제들을 조합시키는 것과 같이, 다양한 제제들을 조합시키는 것에 관계한다.
I. 염화 칼슘, 시트르산, 인산의 조합
발명자들은 칼슘 이온이 산성 pH에서 아크릴아마이드 함량을 더욱 효과적으로 감소시킴을 발견하였다. 아래 나타난 테스트에서, 산의 존재하에서의 염화 칼슘의 첨가를 연구하였으며, 단지 산을 가지는 샘플과 비교하였다.
Figure 112007024839311-PCT00018
표 15: 아크릴아마이드에 대한 인산 또는 시트르산과 CaCl 2 의 조합의 영향
상기 표 15에서 보는 바와 같이, 인산만의 첨가는 아크릴아마이드 형성을 73%만큼 감소시켰던 반면, CaCl2과 산의 첨가는 아크릴아마이드 수준을 93%만큼 떨어뜨렸다. 도 5는 이러한 결과를 그래프 형태로 보여준다. 본 도면에서, 대조군의 아크릴아마이드 수준(502)은 꽤 높지만(1191), 인산만을 첨가할 경우 현저히 떨어지고, 염화 칼슘과 산이 첨가되는 경우 더 낮아진다. 동시에, 다양한 칩들의 수분 수준(504)은 제제가 첨가된 칩들에서 다소 더 낮았지만 동일한 범위에 머물렀다. 그러므로, 염화 칼슘과 산은 아크릴아마이드를 효과적으로 감소시킬 수 있음이 증명되었다.
감자 도우에 첨가제로서 염화 칼슘과 인산을 사용하여 또다른 테스트가 수행되었다. 감자 플레이크의 0 중량%, 0.45 중량% 및 0.90 중량%의 세 가지 상이한 수준의 염화 칼슘이 사용되었다. 이들은 세 가지 다른 수준, 즉 플레이크의 0%, 0.05%, 또는 0.1%의 세 가지 상이한 인산 수준과 혼합되었다. 추가적으로, 플레이크에서 세 가지 수준, 0.2%, 1.07%, 및 2.07%의 환원 당이 테스트 되었으나, 이들 수준들 모두의 조합이 제공된 것은 아니다. 각 테스트 물질을 도우 내부로 혼합하고, 성형하고, 조리하여 감자칩을 형성하였다. 튀김 오일 온도, 튀김 시간, 및 쉬이트 두께는 각각 35OF, 16초, 그리고 0.64 mm로 일정하게 유지되었다. 명확하게 하기 위하여, 결과들을 세 가지 별도의 표들(16A, 16B, 및 16C)로 나타내었으며, 각각의 표는 감자 플레이크에 있는 당 수준들 중 하나에대한 결과들을 보여준다. 추가적으로, 테스트들은 염화 칼슘 또는 인산이 전혀 없는 대조군들이 좌측에 있도록 배열된다. 표에서, 각각의 염화 칼슘(CC) 수준은 다음의 인산(PA) 변화와 함께 그룹지어진다.
Figure 112007024839311-PCT00019
표 16A: 아크릴아마이드 수준 - 0.2% 환원 당에 대한 CaCl 2 /인산의 효과
본 테스트 중 환원당의 가장 낮은 수준에서, 우리는 생성된 아크릴아마이드의 수준이 기대되었던 바와 같이 통상적으로 낮은 범위임을 알 수 있다. 이러한 낮은 당 수준에서, 염화 칼슘은 단독으로 아크릴아마이드 수준을 대조군의 1/4 미만으로 감소시켰으며, 인산을 첨가하여 얻은 추가적인 이점이 거의 없었다. 다음의 표에서 보는 바와 같이, 중간-범위의 환원당에서, 염화 칼슘의 조합은 아크릴아마이드 수준을 대조군의 367 ppb에서 셀(12)의 69 ppb로 감소시킨다. 이러한 감소 중 일부는 셀(12)의 약간 더 높은 수분 함량 {2.77 대 2.66(대조군)}의 원인이 될 수도 있지만, 염화 칼슘과 인산 수준이 반이 되는 경우 조차도 아크릴아마이드가 현저히 감소되는 것에 의해서도 또한 뒷받침된다. 이는 셀(6)에 나타나 있는데, 대조군보다 훨씬 낮은 수분 함량 및 현저한 아크릴아마이드 감소를 가진다.
Figure 112007024839311-PCT00020
표 16B: 아크릴아마이드 수준 - 1.07% 환원 당에 대한 CaCl 2 /인산의 영향
Figure 112007024839311-PCT00021
표 16C: 아크릴아마이드 수준 - 2.07% 환원 당에 대한 CaCl 2 /인산의 영향
이들 세 개의 표에서 볼 수 있는 바와 같이, 아크릴아마이드 수준을 감소시키는데 필요한 염화 칼슘 및 인산의 수준은 기대되었던 바와 같이 환원당 수준이 증가함에 따라 증가한다. 도 6은 상기 세 개의 표에 해당하는 그래프를 보여주는데, 막대(602)는 아크릴아마이드 수준을 보여주며, 점(604)은 수분 수준을 증명한다. 결과를 감자로부터 얻을 수 있는 환원당 수준으로 다시 그룹으로 묶고; 각각의 그룹 내에서 첫번째 막대로서 일반적으로 아래쪽으로 이동된 후, 몇가지 아크릴아마이드-감소제는 아크릴아마이드 수준을 낮추기 위하여 사용된다.
며칠 후, 동일한 세 가지 수준의 염화 칼슘 및 네 가지 수준의 인산 (0, 0.025%, 0.05%, 및 0.10%)으로 1.07% 환원 당을 보유한 감자 플레이크만을 사용하여 상기 세 개의 표와 동일한 프로토콜로 또다른 테스트를 수행하였다. 결과는 아래 표 17에 나타나있다. 도 7은 상기 표의 결과들을 그래프로 보여주는데, 아크릴아마이드 수준은 막대(702)로 표현되며, 도면 좌측편에 있는 눈금으로 눈금되고, 수분 백분율은 점(704)로 표현되며, 도면 우측편의 눈금으로 눈금된다. 염화 칼슘의 양이 증가함에 따라, 예컨대, 표 전체를 가로질러 좌측에서 우측으로 움직임에 따라, 아크릴아마이드는 감소한다. 유사하게, 염화 칼슘의 각각의 수준에 있어서는, 예컨대, 염화 칼슘의 하나의 수준 내에서 좌측에서 우측으로 이동함에 따라, 아크릴아마이드 수준도 일반적으로 감소한다.
Figure 112007024839311-PCT00022
표 17: 아크릴아마이드 수준 - 1.07% 환원당에 대한 CaCl 2 / 인산의 영향
II . 시스테인과 염화 칼슘/시트르산
발명자가 수행한 옥수수 칩에 대한 이전의 테스트들 중 일부에서, 아크릴아마이드를 원하는 수준으로 감소시키는데 필요한 염화칼슘과 인산의 양은 불쾌한 향을 생성하였다. 다음의 테스트는 감자도우에 시스테인이 첨가되는 경우-칩에서 아크릴아마이드 수준을 저하시키는 것으로 나타났던 경우- 아크릴아마이드 수준을 낮게 유지하면서 염화 칼슘과 산의 수준을 허용가능한 맛의 수준으로 낮출 수 있게 될지 여부를 밝히기 위하여 고안되었다. 이 테스트에서, 세 가지 제제들이 마사(도우)에 (i)제 1 실험에서 0.106% Ca/Cl2, 0.084% 시트르산, 및 0.005% L.시스테인; (ii)제 2 실험에서 0.106% Ca/Cl2 및 0.084% 시트르산, 그러나 시스테인은 전혀 없고, 제 3 실험에서는 0.053% Ca/Cl2, 0.042% 시트르산과 0.005% L.시스테인의 비율로 첨가되었다. 각 실험은 다시 반복하여 수행되었으며, 모든 결과들이 아래에 나타나 있다. 마사는 약 50%의 수분을 보유하므로, 이들 비율을 고체로만 계산한다면 농도는 대략 두배가 될 것이다. 추가적으로, 각 테스트에서, 실험의 일부는 칩 중량에 기초하여 약 10%의 나초 치즈 조미료로 착향되었다. 이 테스트의 결과들이 아래 표 18에 나타나있다. 이 표에서, 각 카테고리의 칩, 예컨대, 대조군인 플레인 칩에 있어서, 제 1 수행 실험의 결과들은 아크릴아마이드 #1로 제공되고; 제 2 실험의 결과들은 아크릴아마이드 #2로 제공되며, 이들 두 실험의 평균이 아크릴아마이드 평균으로 제공된다. 제 1 실험에서 단 하나의 수분 수준만이 취해졌으며; 이러한 값이 나타나있다.
Figure 112007024839311-PCT00023
Figure 112007024839311-PCT00024
표 18: 옥수수 칩에서 아크릴아마이드 수준에 대한 CaCl 2 / 시트르산과 시스 테인의 효과
0.106%의 CaC12 및 0.084%의 시트르산과 조합된 경우, 시스테인의 첨가는 아크릴아마이드의 생성을 약 절반으로 줄였다. 본 테스트 세트에서, 시스테인의 첨가는 아크릴아마이드를 더욱 많이 감소시키는 것으로 나타나지 않았지만, 나초 착향제로 착향된 칩에서, 염화 칼슘과 시트르산은 단독으로 아크릴아마이드 생성을 80.5에서 54 ppb로 감소시켰다.
도 8은 상기 표와 동일한 데이타를 그래프로 도시한다. 실험이 수행되었던 각 유형의 칩에 있어서 (예컨대, 플레인 칩, 대조군), 두 개의 막대(802)는 아크릴아마이드 결과를 보여준다. 제 1 실험으로부터의 아크릴아마이드 결과(802a)는 각 유형의 칩에 대하여 좌측에 도시되며, 제 2 실험으로부터의 아크릴아마이드 결과(802b)는 우측에 도시된다. 두 가지 아크릴아마이드 결과들은 그래프 좌측에 있는 눈금에 대해 눈금이 정해진다. 하나의 수분 수준이 아크릴아마이드 그래프 위에 그려진 지점(804)으로 도시되고 그래프 우측에 있는 눈금에 대해 눈금이 정해진다.
상기 테스트가 완료된 후, 가공된 감자 칩들은 두 가지 상이한 수준의 환원 당을 함유하는 감자 플레이크를 사용하여 유사하게 테스트되었다. 옥수수 칩 테스트에서 사용되었던 농도를 가공된 감자칩으로 변형하기 위하여, 감자 플레이크, 감자 전분, 유화제 및 첨가된 당의 합은 고체로서 고려되었다. CaCl2, 시트르산, 및 시스테인의 양은 고체에 기초하여 옥수수 칩에서와 동일한 농도를 산출하기 위해 조정된다. 그러나 이 테스트에서, 더 높은 염화 칼슘 및 시트르산 수준이 사용되었을 때, 더 높은 시스테인의 수준이 또한 사용되었다. 추가적으로, 인산과 조합되고, 시스테인과 조합된 염화 칼슘의 사용 및 인산과 조합되고 시스테인과 조합되지 않은 염화 칼슘의 사용에 대하여 테스트 중 저급 환원당 부분에서 비교가 이루어졌다. 결과는 표 19에 나타나있다.
이로부터 우리는 상기 제 1 수준의 염화 칼슘, 시트르산, 및 시스테인과 조합된 1.25%의 환원 당을 가진 감자 플레이크에서 아크릴아마이드 형성이 1290 ppb에서 대조군 수치의 절반 미만인 594 ppb로 감소되었음을 알 수 있다. 더 높은 수준의 제제 조합물을 사용하는 것은 아크릴아마이드 형성을 대조군 양의 절반 미만인 306 ppb로 감소시켰다.
동일한 감자 플레이크를 사용하는 경우, 인산 및 염화 칼슘만으로 아크릴아마이드 형성을 동일한 1290에서 366 ppb로 감소시켰으며, 인산과 염화칼슘이 첨가된 적은 양의 시스테인은 아크릴아마이드를 188 ppb로 훨씬 더 감소시켰다.
마지막으로, 2% 환원 당을 가지는 감자 플레이크에서, 염화 칼슘, 시트르산, 및 시스테인의 첨가는 아크릴아마이드 형성을 1420에서 절반 미만인 665 ppb로 감소시켰다.
Figure 112007024839311-PCT00025
표 19: 감자칩에서 CaCl 2 / 산을 보유한 시스테인의 아크릴아마이드 수준에 대한 영향
도 9는 본 실험의 결과들을 그래프로 논증한다. 결과들은 먼저 환원당 수준으로 그룹되어 도시된 후, 첨가된 아크릴아마이드-감소제의 양으로 도시된다. 이전의 그래프들에서, 아크릴아마이드 수준을 나타내는 막대(902)는 그래프 좌측에 있는 눈금에 따라 눈금이 정해지고, 수분 수준을 나타내는 점들(904)은 그래프 우측에 있는 눈금에 따라 눈금이 정해진다.
상기 실험들은 아크릴아마이드-감소제들이 별개로 사용되어야 하는 것은 아니지만, 부가적 이점을 제공하기 위하여 조합될 수 있음을 보여주었다. 이러한 가적 이점은 식품에서 아크릴아마이드 수준을 더욱더 낮추기 위하여 또는 상기 식품들의 질감의 맛을 현저히 변화시키지 않고 아크릴아마이드 수준을 저하시키기 위하여 사용될 수 있다. 도시된 특정 구체예들은 시트르산 또는 인산과 조합되고 시스테인과 조합된 염화 칼슘을 개시하였으나, 당업자는 조합들은 그밖의 다른 칼슘염, 그밖의 다른 이원자가 또는 삼원자가 양이온의 염, 그밖의 다른 식품-등급의 산, 및 최종 식제품에서 아크릴아마이드를 저하시키는 것으로 나타난 그밖의 다른 아미노산을 사용할 수 있음을 알 것이다. 추가적으로, 이것은 감자칩 및 옥수수칩에서 증명되었으나, 당업자는 동일한 제제들의 조합의 사용이 아크릴아마이드를 형성하게 되는 쿠키, 크래커 등과 같은 그밖의 다른 가공 식품 제품들에서 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
감자 플레이크 제조에 첨가되는 아크릴아마이드를 감소시키기 위한 제제
염화 칼슘과 산의 첨가는 감자 플레이크를 사용하여 제조되는 튀겨진 그리고 구워진 스낵 식품에서 아크릴아마이드를 저하시키는 것으로 나타났다. 산의 존재는 pH를 저하시킴으로써 저하 효과를 달성하는 것으로 생각된다. 염화 칼슘이 아크릴아마이드를 형성하기 위한 카르복실기의 손실 또는 유리 아스파라긴으로부터 아민기의 후속 손실을 방해하는지 여부는 공지되어 있지 않다. 아민기의 손실은 고온을 필요로 하는 것으로 나타나며, 반적으로 스낵 탈수의 말단쪽에서 발생한다. 카르복실기의 손실은 물의 존재하에서 저온에서 발생하는 것으로 생각된다.
감자 플레이크는 일련의 물과 증기 조리를 사용하여(전형적) 또는 증기 조리 만을 사용하여(이는 노출된 감자 표면으로부터 덜 삼출시킴) 제조될 수 있다. 조리된 감자들은 이후 으깨어져서 드럼 건조된다. 이들 플레이크로 제조된 제품들은 훨씬 더 높은 수준의 아크릴아마이드를 얻을 수 있다 하더라도, 플레이크를 분석하면 플레이크에 매우 낮은 아크릴아마이드 수준이 있는 것으로 나타났다(100 ppb 미만).
산으로 도우 pH를 저하시키거나 염화 칼슘을 도우에 첨가하는 것이 카르복실기의 손실을 방해한다면, 이후 상기 첨가제들을 플레이크 제조 공정 동안 도입하는 것은 (a) 카르복실 손실을 감소시키므로, 스낵 식품 탈수 동안 아민 손실의 비율을 감소시키거나 (b) 기전이 무엇이든간에, 스낵 식품으로 탈수되는 도우에서 개입 첨가제가 잘 분배되는 것을 확보할 수 있음이 이론화되었다. 만약 발생한다면, 전자는 후자보다 아크릴아마이드에 더 큰 영향을 미칠 것이다.
가공 식품에서 아크릴아마이드 형성을 감소시킬 수 있는 또다른 첨가제는 아스파라기나아제이다. 아스파라기나아제는 아스파르트산과 암모니아로 아스파라긴을 분해하는 것으로 공지되어 있다. 슬라이스된 감자들로부터 감자칩을 제조하는데 있어서 이 효소를 사용하는 것이 가능하지는 않지만, 감자(식품 재료)를 조리하고 으깨어서 플레이크를 제조하는 방법은 세포벽을 파괴하고 아스파라기나아제가 기능할 수 있는 기회를 제공한다. 바람직한 구체예에서, 아스파라기나아제는 식품 등급의 아스파라기나아제로서 깨끗한 형태로 식품 재료에 첨가된다.
발명자는 감자 플레이크로 제조된 제품에서 아크릴아마이드 수준을 감소시키는데 있어 감자 플레이크의 제조동안 첨가되는 다양한 제제들의 효율성을 연구하기 위한 다음의 실험 세트들을 고안하였다.
I. 감자 플레이크 제조시 사용되는 염화 칼슘과 인산
이러한 일련의 테스트들은 감자 플레이크 제조 동안 CaCl2 및/또는 인산이 첨가되는 경우 아크릴아마이드 수준의 감소를 평가하기 위하여 고안되었다. 또한 이 테스트들은 이러한 첨가제들이 나중에 도우 제조 단계에서 첨가되는 경우와 동일한 영향을 미쳤는지 여부를 다룬다.
이러한 테스트에 있어서, 감자는 20%의 고형 및 1%의 환원 당을 포함하였다. 감자는 16분 동안 조리되었으며, 재료들을 첨가하여 으깨어졌다. 모든 배취들은 13.7 gm의 유화제 및 0.4 gm의 시트르산을 수용하였다. 6개 배취들 중 4개의 배취에는 두 가지 수준들(감자 고형의 0.2% 및 0.4%) 중 하나의 수준으로 인산을 첨가하였고, 4개의 배취들 중 3개의 배취에는 두 가지 수준들 (0.45 중량% 및 0.90 중량%의 감자 고형) 중 하나의 수준으로 CaCl2를 수용하였다. 감자들을 건조시키고, 주어진 크기의 플레이크들로 연마한 후, 다양한 측정들을 수행하였으며, 각 배취는 도우로 제조되었다. 도우는 4629 gm의 감자 플레이크와 감자 전분, 56 gm의 유화제, 162 ml의 액상 슈크로오스 및 2300 ml의 물을 사용하였다. 추가적으로, 플레이크 제조하는 동안 인산 또는 CaCl2를 수용하지 않았던 2 개의 배취들 모두는 도우가 제조되었을 때 이러한 첨가제들을 주어진 수준으로 수용하였다. 도우는 0.64 mm의 두께로 압연되고, 조각들로 절단되어, 35O°F에서 20초 동안 튀겨졌다. 아래 표 20은 이러한 다양한 배취들에 대한 테스트 결과들을 보여준다.
Figure 112007024839311-PCT00026
표 20: 플레이크 또는 도우에 첨가된 CaCl 2 / 인산의 아크릴아마이드 수준에 대한 영향
상기 결과 및 첨부된 도 10의 그래프에서 보는 바와 같이, 아크릴아마이드 수준은 오직 인산만이 플레이크 제조에 첨가되었을 때 테스트 C에서 가장 높았으며, 염화 칼슘과 인산이 조합되어 사용되었을 때 가장 낮았다.
II . 감자 플레이크 제조시 사용되는 아스파라기나아제
아스파라기나아제는 아스파르트산과 암모니아로 아스파라긴을 분해하는 효소이다. 아스파르트산은 아크릴아마이드를 형성하지 않기 때문에, 발명자들은 아스파라기나아제 처리가 감자 플레이크가 가열될 때 아스파라기나아제 처리가 아크릴아마이드 형성을 감소시키는 것으로 판단하였다. 다음의 테스트가 수행되었다. 2 그램의 표준 감자 플레이크를 금속 건조 팬에서 35 ml의 물과 혼합하였다. 팬을 덮고, 60분 동안 100℃에서 가열하였다. 냉각 후, 5 ml의 물에서 필요한 것으로 계산된 양보다 훨씬 더 많은 아스파라기나아제의 양인 250 단위의 아스파라기나아제를 첨가하였다. 대조군에 있어서, 감자 플레이크와 5 ml의 물을 효소 없이 혼합하였다. 아스파라기나아제를 보유한 감자 플레이크를 1시간 동안 실온에서 보유시켰다. 효소 처리 후, 감자 플레이크 슬러리를 60℃에서 하룻밤 동안 건조시켰다. 건조 감자 플레이크를 가진 팬들을 덮고, 120℃에서 40분 동안 가열하였다. 아크릴아마이드를 브롬화된 유도체의 가스 크로마토그래피, 질량 분석법으로 측정하였다. 대조군 플레이크는 11,036 ppb의 아크릴아마이드를 함유하였던 반면, 아스파라기나아제-처리된 플레이크는 117 ppb의 아크릴아마이드를 함유하여, 98% 이상이 감소하였다.
상기 제 1 테스트에 따라, 효소가 효능을 나타내게 하기 위하여 아스파라기나아제를 첨가하기 전에 감자 플레이크와 물을 조리하는 것이 필요한지 필요하지 않은지를 조사하였다. 이를 테스트하기 위하여, 다음의 실험이 수행되었다:
감자 플레이크를 네 가지 방식 중 하나로 사전처리하였다. 네 개 그룹 각각에서, 2 그램의 갑자 플리에크를 35 밀리리터의 물과 혼합하였다. 대조군의 사전-처리 그룹(a)에서, 감자 플레이크와 물은 혼합되어, 페이스트를 형성하였다. 그룹(b)에서, 감자 플레이크는 고속의 Bio 균질화기 M 133/1281-0에서 25 ml의 물과 균질화되어, 추가적인 10 ml의 탈이온수와 혼합되었다. 그룹(c)에서, 감자 플레이크와 물은 혼합되고, 덮이고, 60℃에서 60분 동안 가열되었다. 그룹(d)에서, 감자 플레이크와 물은 혼합되고, 덮이고, 100℃에서 60분 동안 가열되었다. 각각의 사전 처리 그룹 (a), (b), (c), 및 (d)에 있어서, 플레이크는 나누어졌는데, 사전-처리 그룹 중 절반은 아스파라기나아제로 처리되고, 다른 절반은 아스파라기나아제를 전혀 첨가하지 않은 대조군으로 사용되었다.
40 밀리미터의 탈이온수에 1000 단위를 용해시켜 아스파라기나아제 용액을 제조하였다. 아스파라기나아제는 Erwinia chrysanthemi사의, Sigma A-2925 EC 3.5.1.1.였다. 5 밀리리터의 아스파라기나아제 용액 (5ml)을 테스트 감사 플레이크 슬러리 (a), (b), (c), 및 (d) 각각에 첨가하였다. 5 밀리리터의 탈이온수를 대조군 감자 플레이크 슬러리 (a)에 첨가하였다. 모든 슬러리들을 실온에서 1시간 동안 두었으며, 모든 테스트는 두 번 수행되었다. 감자 플레이크 슬러리를 함유하는 덮이지 않은 팬을 밤새도록 60℃에서 두어 건조시켰다. 팬을 덮은 후, 감자 플레이크를 120℃에서 40분 동안 가열하였다. 브롬화된 유도체의 가스 크로마토그래피, 질량 분석법으로 아크릴아마이드를 측정하였다.
아래 표 21에서 보는 바와 같이, 아스파라기나아제 처리는 모든 사전처리에 있어서 아크릴아마이드 형성을 98% 이상 감소시켰다. 효소를 첨가하기 전 감자 플레이크를 균질화하는 것도, 가열하는 것도 아스파라기나아제의 효율성을 증가시키지 않았다. 감자 플레이크에서, 아스파라긴은 세포 구조를 더 손상시키는 처리를 하지 않고 아스파라기나아제로 쉽게 이용할 수 있다. 명백하게도, 감자 플레이크를 처리하기 위하여 사용된 아스파라기나아제의 양은 매우 과량이었다. 감자 플레이크가 1%의 아스파라긴을 함유하는 경우, 125 단위의 아스파라기나아제를 2 그램의 감자 플레이크에 1시간 동안 첨가하는 것은 효소의 대략 50배 과량이다.
Figure 112007024839311-PCT00027
표 21: 아스파라긴의 효과성에 대한 감자 플레이크의 사전처리의 영향
감자 플레이크를 제조하는 동안 아스파라기나아제의 첨가가 플레이크로 제조된 조리된 제품에서 아크릴아마이드를 감소시키는지 그리고 플레이크를 효소 활성에 바람직한 pH (예컨대, pH = 8.6)로 만들기 위하여 사용된 으깬 감자를 완충시키는 것이 아스파라기나아제의 효과성을 증가시키는지 여부를 평가하기 위하여 또다른 테스트 세트를 고안하였다. 1 리터의 물에 4 그램의 수산화 나트륨을 첨가하여 0.1 몰 용액을 형성시켜 만든 수산화 나트륨 용액으로 완충시켰다.
두 개의 감자 플레이크 배취를 대조군으로 제조하고, 하나는 완충시켰으며 다른 하나는 완충시키지 않았다. 아스파라기나아제를 두 개의 추가적인 감자 플레이크 배취에 첨가하였다; 다시 하나는 완충시키고, 다른 하나는 완충시키지 않았다. 아스파라기나아제는 Sigma Chemical사에서 구입하였으며, 8:1의 물 대 효소의 비율로 물과 혼합하였다. 아스파라기나아제가 첨가된 두 개의 배취에 대하여, 탈수를 최소화시키기 위하여 뚜껑 덮인 용기에서 효소 첨가 후 메쉬를 40분 동안 유지시키고, 대략 36℃에 두었다. 이후 메쉬를 드럼 건조기에서 가공하여, 플레이크를 생성하였다. 앞서 설명한 프로토콜에 따라 감자 도우를 제조하기 위하여 감자 플레이크를 사용하였으며, 그 결과는 아래 표 22에 나타나있다.
Figure 112007024839311-PCT00028
표 22: 감자 칩의 아크릴아마이드 수준에 대한 아스파라기나아제 및 완충의 영향
표 22에서 볼 수 있는 바와 같이, 완충시키지 않고 아스파라기나아제를 첨가하는 것은 완성된 칩에서의 아크릴아마이드 형성을 768에서 54 ppb로, 93%만큼 감소시켰다. 완충의 사용은 아크릴아마이드 형성에 바람직한 영향을 주는 것으로 보이지는 않았다; 그보다는 완충 용액의 사용은 대조군 및 아스파라기나아제 실험 모두에서 더 많은 양의 아크릴아마이드가 형성되게 하였다. 또한, 아스파라기나아제는 아크릴아마이드 수준을 1199에서 111로, 91%만큼 감소시켰다. 도 11은 표 22의 결과를 그래프 방식으로 보여준다. 이전의 도면에서와 같이, 막대(1102)는 각 실험에 대한 아크릴아마이드 수준을 나타내며, 이것은 그래프 좌측편에 있는 눈금에 따라 눈금되며, 점(1104)은 칩의 수분 수준을 나타내며, 이것은 그래프 우측편에 있는 눈금에 따라 눈금된다.
또한 효소가 활성이었는지를 결정하기 위하여 유리 아스파라긴을 체크하기 위해 샘플에 실험을 수행하였다. 결과는 아래 표 23에 나타나있다.
Figure 112007024839311-PCT00029
표 23: 효소 처리된 플레이크에서 유리 아스파라긴에 대한 테스트
완충되지 않은 그룹에서, 아스파라기나아제의 첨가는 유리 아스파라긴을 1.71에서 0.061로, 96.5% 만큼 감소시켰다. 완충된 그룹에서, 아스파라기나아제의 첨가는 유리 아스파라긴을 2.55에서 0.027로, 98.9% 만큼 감소시켰다.
마지막으로, 각 그룹의 샘플 플레이크를 모델 시스템에서 평가하였다. 이 모델 시스템에서, 각 샘플의 소량의 플레이크는 물과 혼합되어, 물에 대해 약 50%의 플레이크 용액을 형성하였다. 이 용액을 테스트 튜브에서 120℃에서 40분 동안 가열하였다. 이후 아크릴아마이드에 대하여 샘플을 분석하였으며, 그 결과가 표 24에 나타나있다. 각 범주에 대하여 두번의 결과들이 나란히 나타나있다. 모델 시스템에서, 완충되지 않은 플레이크에 대한 아스파라기나아제의 첨가는 아크릴아마이드를 평균 993.5 ppb에서 83 ppb로, 91.7% 만큼 감소시켰다. 완충 용액에 대한 아스파라기나아제의 첨가는 아크릴아마이드를 889.5 ppb에서 평균 64.5로, 92.7% 만큼 감소시켰다.
Figure 112007024839311-PCT00030
표 24: 튀김 오일에 첨가된 아크릴아마이드 로즈마리 추출물에 대한 아스파라기나아제의 모델 시스템 영향
별도의 테스트에서, 가공된 감자 칩에 관하여 튀김 오일에 로즈마리 추출물을 첨가하는 것의 효과가 시험되었다. 이 테스트에서, 동일하게 가공된 감자 칩은 첨가제가 전혀 없는 오일에서(대조군) 또는 로즈마리 추출물이 네 가지 수준, 즉, 500, 750, 1,000, 또는 1,500 백만분율(parts per million) 중 하나의 수준으로 첨가된 로즈마리 추출물을 가지는 오일에서 튀겨졌다. 아래의 표 25는 이 테스트의 결과를 제공한다.
Figure 112007024839311-PCT00031
표 25: 아크릴아마이드에 대한 로즈마리의 영향
대조군 칩의 평균 아크릴아마이드 수준은 1133.5 ppb 였다. 튀김 오일에 500 ppm의 로즈마리를 첨가하는 것은 아크릴아마이드를 840으로, 26% 만큼 감소시켰으며, 로즈마리를 750 ppm으로 증가시키는 것은 아크릴아마이드 형성을 그보다 더 775로, 31.6% 만큼 감소시켰다. 그러나, 로즈마리를 1000 ppm으로 증가시키는 것은 전혀 영향을 미치지 않았으며, 로즈마리를 1500 ppm으로 증가시키는 것은 아크릴아마이드 형성을 1608 ppm, 41.9%만큼의 증가를 유발시켰다.
도 12는 로즈마리 실험의 결과들을 그래프로 설명한다. 앞의 실시예에서와 같이, 막대(1202)는 아크릴아마이드 수준을 설명하며 그래프 좌측편에 있는 눈금으로 눈금되고, 점(1204)은 칩의 수분량을 설명하며, 그래프 우측편에 있는 눈금으로 눈금된다.
개시된 테스트 결과들은 열 가공된 가공 식품에서 사용될 수 있는 아크릴아마이드-감소제의 정보에 추가되었다. 이원자가 및 이가 양이온들 및 아미노산들은 열가공된 가공 식품에서 아크릴아마이드 발생률을 감소시키는데 효과적인 것으로 나타났다. 이러한 제제들은 개별적으로 사용될 수 있으나, 서로 조합되어 또는 이들의 효과성을 증가시키는 산과 조합되어 사용될 수도 있다. 제제의 조합은 열가공 식품에서 아크릴아마이드의 발생률을 하나의 제제에 의하여 얻을 수 있는 아크릴아마이드 발생률로부터 더욱 감소시키기 위하여 사용될 수 있으며, 또는 제제의 조합은 식제품의 맛 그리고 질감을 과도하게 변형시키지 않고 낮은 아크릴아마이드 수준을 얻기 위하여 사용될 수 있다. 아스파라기나아제는 가공 식품에서 효과적인 아크릴아마이드-감소제로서 테스트되었다. 또한 이러한 제제들은 가공 식품용 도우에 첨가되는 경우 뿐만 아니라, 건조된 감자 플레이크 또는 그밖의 다른 건조된 감자 제품과 같은 중간 제품의 가공품을 제조하는 동안 상기 중간 제품에 첨가될 수 있음을 보여주었다. 중간 제품에 첨가되는 제제들은 도우에 첨가되는 제제들만큼 유익할 수 있다.
본원 발명은 몇몇 구체예들을 참고하여 특별하게 보여지고 설명되었으나, 아미노산 첨가제를 사용함에 의하여 열가공 식품에서 아크릴아마이드를 감소시키는 그밖의 다른 다양한 접근들이 본원 발명의 범위 및 원리를 벗어나지 않고 이루어질 수 있음을 당업자는 이해할 것이다. 예를 들면, 감자 및 옥수수 산물에 관하여 절차가 개시되었으나, 이 절차는 보리, 밀, 호밀, 쌀, 귀리, 기장, 및 그밖의 다른 전분-기초 곡식으로 제조된 식제품, 뿐만 아니라 아스파라긴과 환원당을 함유하는 그밖의 다른 식품, 예컨대, 고구마, 양파 및 그밖의 다른 야채의 가공에서 사용될 수 있다. 또한, 이 공정은 감자 칩 및 옥수수 칩에서 설명되었으나, 그밖의 다른 유형의 스낵 칩, 씨리얼, 쿠키, 크래커, 단단한 프렛첼, 롤빵, 및 빵가루입힌 고기용 빵가루와 같은 그밖의 다른 많은 다른 가공 식품 제품의 가공에서 사용될 수 있다.

Claims (41)

  1. 다음 단계들을 포함하며, 유리 아스파라긴 및 단순 당을 함유하는 가공 식품의 열가공에 의해 생성되는 아크릴아마이드의 양을 감소시키는 방법:
    a) 열가공 식품을 위한 전분-기초 도우에 제 1 아크릴아마이드-감소제를 첨가하는 단계;
    b) 상기 전분-기초 도우에 제 2 아크릴아마이드-감소제를 첨가하는 단계, 여기서, 상기 제 1 및 제 2 아크릴아마이드-감소제는 이원자가 양이온들, 삼원자가 양이온들, 식품-등급의 산, 및 아미노산으로 구성된 아크릴아마이드-감소제 그룹에서 선택되는 상이한 제제들이며:
    c) 상기 식제품을 열가공하는 단계.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 첨가 단계 a) 및 b)는 상기 아크릴아마이드-감소제를 사용하지 않고 제조된 동일한 열가공 식품에서의 최종 아크릴아마이드 수준보다 20 퍼센트 이상 낮은 열가공 식품에서의 최종 아크릴아마이드 수준을 생성하기에 충분한 양의 제 1 아크릴아마이드-감소제 및 제 2 아크릴아마이드-감소제를 첨가함을 특징으로 하는 아크릴아마이드의 양을 감소시키는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 첨가 단계 a) 및 b)는 상기 아크릴아마이드-감소제를 사용하지 않고 제조된 동일한 열가공 식품에서의 최종 아크릴아마이드 수준보다 35 퍼센트 이상 낮은 열가공 식품에서의 최종 아크릴아마이드 수준을 생성하기에 충분한 양의 제 1 아크릴아마이드-감소제 및 제 2 아크릴아마이드-감소제를 첨가함을 특징으로 하는 아크릴아마이드의 양을 감소시키는 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 첨가 단계들 a) 및 b)는 상기 아크릴아마이드-감소제를 사용하지 않고 제조된 동일한 열가공 식품에서의 최종 아크릴아마이드 수준보다 50 퍼센트 이상 낮은 열가공 식품에서의 최종 아크릴아마이드 수준을 생성하기에 충분한 양의 제 1 아크릴아마이드-감소제 및 제 2 아크릴아마이드-감소제를 첨가함을 특징으로 하는 아크릴아마이드의 양을 감소시키는 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 첨가 단계들 a) 및 b)는 상기 아크릴아마이드-감소제를 사용하지 않고 제조된 동일한 열가공 식품에서의 최종 아크릴아마이드 수준보다 65 퍼센트 이상 낮은 열가공 식품에서의 최종 아크릴아마이드 수준을 생성하기에 충분한 양의 제 1 아크릴아마이드-감소제 및 제 2 아크릴아마이드-감소제를 첨가함을 특징으로 하는 아크릴아마이드의 양을 감소시키는 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 첨가 단계들 a) 및 b)는 상기 아크릴아마이드-감소제를 사용하지 않고 제조된 동일한 열가공 식품에서의 최종 아크릴아마이드 수준보다 50-95 퍼센트 범위로 낮은 열가공 식품에서의 최종 아크릴아마이드 수준을 생성하기에 충분한 양의 제 1 아크릴아마이드-감소제 및 제 2 아크릴아마이드-감소제를 첨가함을 특징으로 하는 아크릴아마이드의 양을 감소시키는 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 아크릴아마이드-감소제의 그룹은 염화 칼슘, 인산, 시트르산, 및 시스테인으로 구성됨을 특징으로 하는 아크릴아마이드의 양을 감소시키는 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 아크릴아마이드-감소제는 염화 칼슘이며, 상기 제 2 아크릴아마이드-감소제는 인산임을 특징으로 하는 아크릴아마이드의 양을 감소시키는 방법.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 아크릴아마이드-감소제는 염화 칼슘이며, 상기 제 2 아크릴아마이드-감소제는 시트르산임을 특징으로 하는 아크릴아마이드의 양을 감소시키는 방법.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 아크릴아마이드-감소제는 염화 칼슘이며, 상기 제 2 아크릴아마이드-감소제는 시스테인임을 특징으로 하는 아크릴아마이드의 양을 감소시키는 방법.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 아크릴아마이드-감소제는 상기 가공 식품에서 발견되는 유리 아스파라긴 1.0 몰 당 0.5 몰 이상의 염화 칼슘 비율로 첨가되는 염 화 칼슘임을 특징으로 하는 아크릴아마이드의 양을 감소시키는 방법.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 아크릴아마이드-감소제와 상이한 제 3 아크릴아마이드-감소제를 상기 전분-기초 도우에 첨가하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 아크릴아마이드의 양을 감소시키는 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 제 1 아크릴아마이드-감소제는 염화 칼슘이며, 상기 제 2 아크릴아마이드-감소제는 시트르산이고, 상기 제 3 아크릴아마이드-감소제는 시스테인임을 특징으로 하는 아크릴아마이드의 양을 감소시키는 방법.
  14. 제 12항에 있어서, 상기 제 1 아크릴아마이드-감소제는 염화 칼슘이며, 상기 제 2 아크릴아마이드-감소제는 인산이고, 상기 제 3 아크릴아마이드-감소제는 시스테인임을 특징으로 하는 아크릴아마이드의 양을 감소시키는 방법.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 전분-기초 도우에는 감자, 옥수수, 보리, 밀, 호밀, 쌀, 귀리, 및 기장으로 구성되는 그룹에서 선택된 전분 성분이 포함됨을 특징으로 하는 아크릴아마이드의 양을 감소시키는 방법.
  16. 제 1항에 있어서, 상기 열가공 식품에는 가공된 감자 칩이 포함됨을 특징으로 하는 아크릴아마이드의 양을 감소시키는 방법.
  17. 제 1항에 있어서, 상기 열가공 식품에는 가공된 옥수수 칩이 포함됨을 특징으로 하는 아크릴아마이드의 양을 감소시키는 방법.
  18. 제 1항에 있어서, 상기 열가공 식품에는 아침식사 씨리얼이 포함됨을 특징으로 하는 아크릴아마이드의 양을 감소시키는 방법.
  19. 제 1항에 있어서, 상기 열가공 식품에는 크래커가 포함됨을 특징으로 하는 아크릴아마이드의 양을 감소시키는 방법.
  20. 제 1항에 있어서, 상기 열가공 식품에는 쿠키가 포함됨을 특징으로 하는 아크릴아마이드의 양을 감소시키는 방법.
  21. 제 1항에 있어서, 상기 열가공 식품에는 딱딱한 프레첼이 포함됨을 특징으로 하는 아크릴아마이드의 양을 감소시키는 방법.
  22. 제 1항에 있어서, 상기 열가공 식품에는 빵 제품이 포함됨을 특징으로 하는 아크릴아마이드의 양을 감소시키는 방법.
  23. 제 1항의 방법에 의하여 제조된 열가공 식품.
  24. 다음 단계들을 포함하는, 가공된 감자 칩 제조 방법:
    a) 감자 플레이크, 물, 제 1 아크릴아마이드-감소 성분 및 제 1 아크릴아마이드-감소 성분과 상이한 제 2 아크릴아마이드-감소 성분을 포함하는 도우를 제조하는 단계, 여기서 상기 제 1 및 제 2 아크릴아마이드-감소 성분들은 상기 도우의 열가공에 의해 생성된 아크릴아마이드의 양을 예정된 수준으로 감소시키기에 충분한 양으로 첨가되며;
    b) 상기 혼합물을 밀어펴고 절단하여, 절단 조각들을 형성하는 단계;
    c) 상기 절단 조각들을 열가공하여 감자 칩을 형성하는 단계.
  25. 제 24항에 있어서, 상기 예정된 수준은 상기 제 1 및 제 2 아크릴아마이드-감소 성분을 사용하지 않은 것을 제외하고는 동일한 방식으로 제조된 감자 칩에서 생성되는 아크릴아마이드 수준의 약 80 퍼센트임을 특징으로 하는 가공된 감자 칩 제조 방법.
  26. 제 24항에 있어서, 상기 예정된 수준은 상기 제 1 및 제 2 아크릴아마이드-감소 성분을 사용하지 않은 것을 제외하고는 동일한 방식으로 제조된 감자 칩에서 생성되는 아크릴아마이드 수준의 약 65 퍼센트임을 특징으로 하는 가공된 감자 칩 제조 방법.
  27. 제 24항에 있어서, 상기 예정된 수준은 상기 제 1 및 제 2 아크릴아마이드-감소 성분을 사용하지 않은 것을 제외하고는 동일한 방식으로 제조된 감자 칩에서 생성되는 아크릴아마이드 수준의 약 50 퍼센트임을 특징으로 하는 가공된 감자 칩 제조 방법.
  28. 제 24항에 있어서, 상기 예정된 수준은 상기 제 1 및 제 2 아크릴아마이드-감소 성분을 사용하지 않은 것을 제외하고는 동일한 방식으로 제조된 감자 칩에서 생성되는 아크릴아마이드 수준의 약 5-50 퍼센트 범위임을 특징으로 하는 가공된 감자 칩 제조 방법.
  29. 제 24항에 있어어서, 상기 제 1 아크릴아마이드-감소 성분 및 제 2 아크릴아마이드-감소 성분은 염화 칼슘, 인산, 시트르산, 및 시스테인으로 구성되는 아크릴아마이드-감소제 그룹에서 선택됨을 특징으로 하는 가공된 감자 칩 제조 방법.
  30. 제 24항에 있어서, 상기 제 1 아크릴아마이드-감소 성분은 염화 칼슘이며 상기 제 2 아크릴아마이드-감소 성분은 인산임을 특징으로 하는 가공된 감자 칩 제조 방법.
  31. 제 24항에 있어서, 상기 제 1 아크릴아마이드-감소 성분은 염화 칼슘이며 상기 제 2 아크릴아마이드-감소 성분은 시트르산임을 특징으로 하는 가공된 감자 칩 제조 방법.
  32. 제 24항에 있어서, 상기 제 1 아크릴아마이드-감소제는 염화 칼슘이며 상기 제 2 아크릴아마이드-감소제는 시스테인임을 특징으로 하는 가공된 감자 칩 제조 방법.
  33. 제 24항에 있어서,상기 열가공 단계 c)는 굽는 단계를 포함함을 특징으로 하는 가공된 감자 칩 제조 방법.
  34. 제 24항에 있어서, 상기 열가공 단계 c)는 튀기는 단계를 포함함을 특징으로 하는 가공된 감자 칩 제조 방법.
  35. 제 24항의 방법에 의하여 제조된 가공된 감자 칩.
  36. 다음 단계들을 포함하는, 가공된 옥수수 칩 제조 방법:
    a) 분쇄된 옥수수, 물, 제 1 아크릴아마이드-감소 성분, 제 2 아크릴아마이드-감소 성분, 및 제 3 아크릴아마이드-감소제를 포함하는 도우를 제조하는 단계, 여기서 상기 제 1, 제 2, 및 제 3 아크릴아마이드-감소제는 서로 상이하고, 상기 제 1, 제 2, 및 제 3 아크릴아마이드-감소 성분은 상기 가공된 옥수수 칩의 열가공에 의해 생성된 아크릴아마이드의 양을 예정된 수준으로 감소시키기에 충분한 양으 로 첨가되며;
    b) 상기 혼합물을 밀어 펴고 절단하여 절단 조각들을 형성하는 단계;
    c) 상기 절단 조각들을 열가공하여 옥수수 칩을 형성하는 단계.
  37. 제 36항에 있어서, 상기 예정된 수준은 상기 제 1, 제 2, 및 제 3 아크릴아마이드-감소 성분을 사용하지 않는 것을 제외하고 동일한 방식으로 제조된 옥수수 칩에서 생성되는 아크릴아마이드 수준의 약 50 퍼센트임을 특징으로 하는 가공된 옥수수 칩 제조 방법.
  38. 제 36항에 있어서, 상기 제 1 아크릴아마이드-감소 성분은 염화 칼슘이며, 상기 제 2 아크릴아마이드-감소 성분은 시트르산이고, 상기 제 3 아크릴아마이드-감소 성분은 시스테인임을 특징으로 하는 가공된 옥수수 칩 제조 방법.
  39. 제 36항에 있어서, 상기 제 1 아크릴아마이드-감소 성분은 염화 칼슘임을 특징으로 하는 가공된 옥수수 칩 제조 방법.
  40. 제 36항에 있어서, 상기 제 2 아크릴아마이드-감소 성분은 시트르산임을 특징으로 하는 가공된 옥수수 칩 제조 방법.
  41. 제 36항에 있어서, 상기 제 3 아크릴아마이드-감소 성분은 시스테인임을 특 징으로 하는 가공된 옥수수 칩 제조 방법.
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