MX2007002162A - Metodo para reducir la formacion de acrilamida en alimentos termicamente procesados. - Google Patents

Abstract

Se agrega un agente reductor de acrilamida a un producto alimenticio a base de almidon que tiene una estructura celular desorganizada antes de la deshidratacion del producto alimenticio. De esta manera, una hojuela de papa deshidratada puede ser producida, la cual posteriormente puede hacerse una masa. La masa resultante puede ser fabricada y cuando se frie dara como resultado niveles mas bajos de acrilamida.

Description

MÉTODO PARA REDUCIR LA FORMACIÓN DE ACR LAMIDA EN ALIMENTOS TÉRMICAMENTE PROCESADOS ANTECEDENTES DE LA INVENCION Referencia Cruzada Solicitudes Relacionadas Esta solicitud es una continuación en parte de las Solicitudes de Patente de E.U.A. copendientes 10/372,738 y 10/372,154, ambas presentadas el 21 de febrero del 2003 y ambas son continuaciones en parte de la Solicitud de Patente de E.U.A copendiente 10/247,504, presentada el 19 de septiembre del 2002.

Campo Técnico La presente invención se refiere a un método para reducir la cantidad de acrilamida en alimentos térmicamente procesados y permite la producción de alimentos que tengan niveles significativamente reducidos de acrilamida. La invención más específicamente se refiere a: a) agregar una combinación de dos o más agentes reductores de acrilamida cuando se hace un producto alimenticio fabricado, y b) el uso de varios agentes reductores de acrilamida durante la producción de hojuelas de papa u otros productos intermediarios utilizados para hacer un producto alimenticio fabricado.

Descripción de la Técnica Relacionada El químico acrilamída ha sido enormemente utilizado en su forma de polímero en aplicaciones industriales para tratamiento de agua, recuperación mejorada de aceite, fabricación de papel, floculantes, espesantes, procesamiento de mineral y telas de compresión permanente. La acrilamida participa como un sólido cristalino blanco, es inodoro, y es altamente soluble en agua (2155 g/L a 30°C). Los sinónimos para acrilamída incluyen 2-propenamida, etilen carboxamida, amida de ácido acrílico, vinil amida, y amida de ácido propenoico. La acrilamida tiene una masa molecular de 71.08, un punto de fusión de 84.5°C, y un punto de ebullición de 125°C a 25 mmHg. En los últimos años, se ha probado una amplia variedad de alimentos como positivos para la presencia del monómero acrilamida. La acrilamida especialmente se ha encontrado principalmente en productos alimenticios de carbohidratos que han sido calentados o procesados a altas temperaturas. Ejemplos de alimentos que han probado ser positivos para acrilamida incluye café, cereales, galletas, papas fritas, galletas saladas, papas fritas a la francesa, panes y rollos, y carnes empanizadas fritas. En general, se han encontrado contenidos relativamente bajos de acrilamida en alimentos ricos en proteína calientes, mientras que contenidos relativamente altos de acrilamida se han encontrado en alimentos ricos en carbohidrato, comparado con niveles no detectables en alimentos no calentados y hervidos. Los niveles reportados de acrilamida encontrada en varios alimentos similarmente procesados incluyen una escala de 330 - 2,300 (µg/kg) en papas fritas, una escala de 300 - 1100 (µg/kg) en papas a la francesa, una escala de 120 - 180 (µg/kg) en hojuelas de maíz, y niveles que varían de no detectables hasta 1400 (µg/kg) en varios cereales para el desayuno. Actualmente se cree que la acrilamida se forma a partir de la presencia de aminoácidos y azúcares reductores. Por ejemplo, se cree que una reacción entre asparagina libre, un aminoácido comúnmente encontrado en vegetales crudos, y azúcares reductores libres representa la mayor parte de la acrilamida encontrada en productos alimenticios fritos. La asparagina representa aproximadamente 40% de los aminoácidos libres totales encontrados en papas crudas, aproximadamente 18% de los aminoácidos libres totales encontrados en centeno con un alto contenido de proteína, y aproximadamente 14% de los aminoácidos libres totales encontrados en trigo. La formación de acrilamida partida de aminoácidos distintos a la asparagina es posible, pero aún no ha sido confirmada a que grado de certeza. Por ejemplo, se ha reportado alguna formación de acrilamida a partir de la prueba de glutamina, metionina, cisteína y ácido aspártico como precursores. Estos hallazgos son difíciles de conformar, sin embargo, debido a las potenciales impurezas de la asparagina en aminoácidos de abastecimiento. Sin embargo, la asparagina ha sido identificada como el precursor de aminoácido más responsable de la formación de acrilamida.

Ya que la acrilamida en alimentos es un fenómeno recientemente descubierto, su exacto mecanismo de formación aún no ha sido confirmado. Sin embargo, ahora se cree que la ruta más probable para la formación de acrilamida involucra una reacción de aillard. La reacción de Maillard enormemente ha sido reconocida en la química de alimentos como una de las reacciones químicas más importantes en el procesamiento de alimentos y puede afectar el sabor, color y valor nutritivo del alimento. La reacción de Maillard requiere calor, humedad, agentes reductores y aminoácidos. La reacción de Maillard involucra una serie de reacciones complejas con numerosos intermediarios, pero generalmente puede ser descrita con la implicación de tres pasos. El primer paso de la reacción de Maillard implica la combinación de un grupo amino libre (de aminoácidos libres y/o proteínas) con un azúcar reductor (tal como glucosa) para formar productos de redisposición de Amadori o Heyns. El segundo paso implica la degradación de los productos de redisposición de Amadori o Heyns a través de diferentes rutas alternativas que implican desoxiosonos, fisión, o degradación de Strecker. Una serie compleja de reacciones, incluyendo la deshidratación, eliminación, ciclización, fisión y fragmentación, da como resultado una combinación de intermediarios de sabor y compuestos de sabor. El tercer paso de la reacción de Maillard se caracteriza por la formación de polímeros y copolímeros nitrogenosos color café. El uso de la reacción de Maillard como la ruta más probable para la formación de acrilamida, la Figura 1 ¡lustra una simplificación de trayectoria sospechada para la formación de acrilamida, empezando con asparagina y glucosa. No se ha determinado que la acrilamida sea dañina a seres humanos, pero su presencia en productos alimenticios, especialmente a niveles elevados, es indeseable. Como se observó previamente, concentraciones relativamente más altas de acrilamida se encuentran productos alimenticios que han sido calentados o térmicamente procesados. La reducción de acrilamida en dichos productos alimenticios puede lograrse reduciendo o eliminado los compuestos precursores para formar acrilamida, inhibiendo la formación de acrilamida durante el procesamiento del alimento, rompiendo o haciendo reaccionar el monómero de acrilamida una vez formado en el alimento, o removiendo la acrilamida del producto antes de su consumo. Con razón, cada producto alimenticio presenta retos únicos para lograr cualquiera de las opciones anteriores. Por ejemplo, los alimentos que están en rebanadas o cocinados como piezas coherentes pueden no ser fácilmente mezclados con varios aditivos sin destruir físicamente las estructuras de celda que proporcionan a los productos alimenticios sus únicas características después de la cocción. Otros requerimientos de procesamiento para productos alimenticios específicos asimismo pueden hacer que las estrategias de reducción de acrilamida sean incompatibles o extremadamente difíciles. A manera de ejemplo, la Figura 2 ilustra métodos bien conocidos en la técnica para hacer papas fritas de un abastecimiento de papas crudas. Las papas crudas, las cuales contienen aproximadamente 80% o más de agua en peso, primero se procesan hacia un paso de peladura 21. Después, las cascaras son peladas de las papas crudas, las papas después son transportadas a un paso de rebanado 22. El espesor de cada rebanada de papa en el paso de rebanado 22 es dependiente del espesor deseado del producto final. Un ejemplo en la técnica anterior involucra el rebanado de papas a aproximadamente 0.134 cm en espesor. Estas rebanadas después son transportadas a un paso de lavado 23, en donde el almidón de la superficie sobre cada rebanada es removido con agua. Las rebanadas de papa lavadas después son transportadas a un paso de cocción 24. Este paso de cocción 24 típicamente involucra freír las rebanadas en una freidora continua a, por ejemplo, 177°C durante aproximadamente 2.5 minutos. El paso de cocción generalmente reduce el nivel de humedad de la papa frita a menos de 2% en peso. Por ejemplo, una papa frita típica sale de la freidora con aproximadamente 1.4% de humedad en peso. Las papas fritas cocinadas después son transportadas a un paso de sazonado 25, en donde se aplican condimentos o sazonadores en un tambor de rotación. Finalmente, las papas fritas condimentadas prosiguen hacia un paso de empaque 26. Este paso de empaque 26 usualmente involucra alimentar las papas fritas condimentadas a uno o más dispositivos de carga que después dirigen las papas fritas a una o más máquinas verticales de forma, llenado y sellado para empacar en un paquete flexible. Una vez empacado, el producto va hacia la distribución y es comprado por un consumidor. Ajustes menores en un número de los pasos de procesamiento de papas fritas descritos anteriormente pueden dar como resultado cambios importantes en las características del producto final. Por ejemplo, un tiempo de residencia extendido de las rebanadas en el agua en el paso de lavado 23 puede dar como resultado la lixiviación de compuestos de las rebanadas que proporcionan el producto final con su sabor a papa, color y textura. Los- tiempos de residencia incrementados o temperaturas de calentamiento en el paso de cocción 24 pueden dar como resultado un incremento en los niveles de color café de Maillard en la papa frita, así como un contenido de humedad más bajo. Si se desea incorporar ingredientes en las rebanadas de papa antes de freír, puede ser necesario establecer mecanismo que proporcionen la absorción de los ingredientes agregados en las porciones interiores de las rebanadas sin romper la estructura celular de la papa frita o lixiviar compuestos benéficos de la rebanada. A manera de otro ejemplo de productos alimenticios calentados que representan únicos retos para reducir los niveles de acrilamida en los productos finales, también se pueden hacer bocadillos a partir de una masa. El término "bocadillo fabricado" representa un alimento de bocadillo que utiliza como su ingrediente de partida algo diferente al material de partida almidonado original y no alterado. Por ejemplo, los bocadillos fabricados incluyen papas fritas fabricadas que utilizan un producto de papa deshidratada como un material de partida y hojuelas de maíz que utilizan harina en forma de masa como su material de partida. Se ha observado aquí que el producto de papa deshidratada puede ser harina de papa, hojuelas de papa, granulos de papa, u otras formas en donde existen papas deshidratadas. Cuando se utilizan cualquiera de términos en esta solicitud, se entienden que todas estas variaciones quedan incluidas. Haciendo referencia de nuevo a la Figura 2, una papa frita fabricada no requiere del paso de peladura 21, el paso de rebanado 22, o el paso de lavado 23. Más bien, las papas fritas fabricadas comienzan con, por ejemplo, hojuelas de papa, las cuales se mezclan con agua y otros ingredientes menores para formar una masa. Esta masa después se forma en láminas y se corta antes de proseguir a un paso de cocción. El paso de cocción puede involucrar freír u hornear. Las papas fritas después prosiguen a un paso de sazonado y un paso de empaque. La mezcla de la masa de papa generalmente la conduce a la fácil adición de otros ingredientes. En forma inversa, la adición de tales ingredientes a un producto de alimento crudo, tal como rebanadas de papa, requiere que se encuentre un mecanismo para permitir la penetración de ingredientes en la estructura celular del producto. Sin embargo, la adición de cualquier ingrediente en el paso de mezclado debe realizarse considerando que los ingredientes adversamente pueden afectar las características de laminación de la masa así como las características finales de la papa frita. Podría ser deseable desarrollar uno o más métodos para reducir el nivel de acrilamida en el producto final de alimentos calentados o térmicamente procesados. Idealmente, dicho procedimiento sustancialmente debe reducir o eliminar el contenido de acrilamida en el producto final sin afectar adversamente la calidad y características del producto final. Además, el método debe ser fácil de implementar y, de preferencia, agregar poco o nada de costo al procedimiento completo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCION En el procedimiento inventivo de la presente solicitud, la estructura celular de un alimento a base de almidón que contiene asparaginas es desorganizada, y se agrega un agente reductor de acrilamida a un alimento a base de almidón antes del secado. En una modalidad, el alimento a base de almidón es una papa. El agente puede incluir cualquiera de un catión divalente o trivalente o combinación de dichos cationes, un ácido, o un aminoácido. El agente puede ser agregado durante la molienda, mezclado en seco, mezclado en húmedo, u otro mezclado, de manera que los agentes están presentes a través de todo el producto alimenticio. En modalidades preferidas, se utilizan cationes de calcio junto con ácido fosfórico, ácido cítrico, y/o cisteína. La combinación de agentes puede ser ajustada con el fin de reducir la formación de acrilamida en el producto terminado a un nivel deseado mientras se afecta en forma mínima la calidad y características del producto final.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Los aspectos novedosos que se consideran característicos de la invención se establecen en las reivindicaciones anexas. Sin embargo, la misma invención, así como su modo preferido de uso, otros objetos y ventajas de la misma, se entenderán mejor haciendo referencia a la siguiente descripción detallada de las modalidades ilustrativas cuando se lean juntos con los dibujos anexos, en los cuales: La Figura 1 ilustra una simplificación de trayectoria con sospecha para la formación de acrilamida empezando con asparagina y glucosa. La Figura 2 ilustra métodos de la técnica anterior bien conocidos para hacer papas fritas a partir de un abastecimiento de papa cruda. Las Figuras 3A y 3B ilustran métodos para hacer un bocadillo fabricado de acuerdo con dos modalidades separadas de la invención. La Figura 4 ilustra gráficamente los niveles de acrilamida encontrados en una serie de pruebas en donde se agregaron cisteína y lisina. La Figura 5 gráficamente ilustra los niveles de acrilamida encontrado en una serie de pruebas en donde se combinó CaCI2 con ácido fosfórico o ácido cítrico. La Figura 6 gráficamente ¡lustra los niveles de acrilamida encontrados en una serie de pruebas en donde se agregaron CaCI2 y ácido y fosfórico a hojuelas de papa teniendo varios niveles de azúcares reductores. La Figura 7 gráficamente ilustra los niveles de acrilamida encontrados en una serie de pruebas en donde se agregaron CaCl2 y ácido fosfórico a hojuelas de papa. La Figura 8 gráficamente ilustra los niveles de acrilamida encontrados en una serie de pruebas en donde se agregaron CaCl2 y ácido cítrico a la mezcla para hojuelas de maíz. La Figura 9 gráficamente ¡lustra los niveles de acrílamida encontrados en papas fritas fabricadas con cisteína, cloruro de calcio, y ya sea ácido fosfórico o ácido cítrico. La Figura 10 gráficamente ilustra los niveles de acrilamida encontrados en papas fritas cuando se agregan cloruro de calcio y ácido fosfórico ya sea al paso para hacer hojuelas o al paso para fabricar las papas fritas. La Figura 11 gráficamente ilustra el efecto de asparaginasa y regulador de pH en el nivel de acrilamida en papas fritas. La Figura 12 gráficamente ilustra los niveles de acrilamida encontrados en papas fritas freídas en aceite conteniendo romero.

DESCRIPCIÓN DETALLADA La formación de acrilamida en alimentos térmicamente procesados requiere de una fuente de carbono y una fuente de nitrógeno. Se hace una hipótesis de que el carbono se proporciona a través de una fuente de carbohidrato y el nitrógeno se proporciona a través de una fuente de proteína o fuente de aminoácido. Muchos ingredientes alimenticios derivados de plantas tales como arroz, trigo, maíz, cebada, soya, papa y avena contienen asparagina y principalmente son carbohidratos que tienen componentes menores de aminoácido. Típicamente, dichos ingredientes alimenticios tienen una pequeña combinación de aminoácido, que contiene otros aminoácidos además de asparagina. Por "térmicamente procesado" se quiere dar a entender alimento o ingredientes alimenticios en donde los componentes del alimento, tales como una mezcla de ingredientes alimenticios, se calientan a temperaturas de por lo menos 80°C, preferiblemente, el procesamiento térmico del alimento o ingredientes alimenticios toma lugar a temperaturas en aproximadamente 100°C y 205°C. El ingrediente alimenticio puede ser separadamente procesado a temperatura elevada antes de la formación del producto alimenticio final. Un ejemplo de un ingrediente alimenticio térmicamente procesado es hojuelas de papa, las cuales se forman a partir de papas crudas en un procedimiento que expone a la papa a temperaturas tan altas como 170°C. (Los términos "huelas de papa", "granulos de papa", y "harina de papa" se utilizan intercambiablemente aquí, y denotan cualquier producto deshidratado a base de papa). Ejemplos de otros ingredientes alimenticios térmicamente procesados incluyen avenas procesadas, arroz hervido 1: y seco, productos de soya cocinados, masa de maíz, granos de café tostados y granos de cacao tostados. Alternativamente, se pueden utilizar ingredientes alimenticios crudos en la preparación del producto alimenticio final, en donde la producción del producto alimenticio final incluye un paso de calentamiento térmico. Un ejemplo de un procesamiento de material crudo en donde el producto alimenticio final resulta de un paso de calentamiento térmico, es la fabricación de papas fritas a partir de rebanadas de papa cruda a través del paso de freír a una temperatura de aproximadamente 100°C a aproximadamente 205°C o la producción de papas a la francesa freídas a temperaturas similares.

Efecto de Aminoácidos sobre la Formación de Acrilamida De acuerdo con la presente invención, sin embargo, se ha encontrado que ocurre una formación importante de acrilamida cuando el aminoácido, asparagina, se calienta en presencia de un azúcar reductor. El calentamiento de otros aminoácidos tales como lisina y alanina en presencia de un azúcar reductor tal como glucosa, no conduce a la formación de acrilamida. Pero, sorprendentemente, la adición de otros aminoácidos a la mezcla de asparagina-azúcar puede incrementar o reducir la cantidad de acrilamida formada. Habiendo establecido la rápida formación de acrilamida cuando la asparagina se calienta en presencia de un azúcar reductor, una reducción de acrilamida en alimentos térmicamente procesados puede lograrse inactivando a la asparagina. Por "inactivar" se quiere dar a entender remover la asparagina del alimento o hacer que la asparagina ya no sea reactiva a lo largo de la ruta de formación de acrilamida a través de la conversión o unión a otro químico que interfiere con la formación de acrilamida a partir de asparagina.

I. Efecto de Cisteína, Lisina, Glutamina y Glicina sobre la Formación de Acrilamida Ya que la asparagina reacciona con glucosa para formar acrilamida, el incremento de la concentración de otros aminoácidos libres puede afectar la reacción entre asparagina con glucosa y reducir la formación de acrilamida. Para este experimento, se preparó una solución de asparagina (0.176%) y glucosa (0.4%) en un regulador de pH de fosfato de sodio a un pH de 7.0. Se agregaron otros cuatro aminoácidos, glicina, (GLY), lisina (LYS), glutamina (GLN), y cisteína (CYS) a la misma concentración como la glucosa en una base molar. El diseño experimental fue totalmente factorial sin replicación de manera que se probaron todas las combinaciones posibles de aminoácidos agregados. Las soluciones se calentaron a 120°C durante 40 minutos antes de medir el contenido de acrilamida.

El Cuadro 1 a continuación muestra las concentraciones y los resultados.

Cuadro 1: Efecto de Cisteína, Lisina, Glutamina y Glicina en la Formación de Acrilamida Como se muestra en el cuadro anterior, la glucosa y asparagina sin ningún otro aminoácido formaron 1679 ppb de acrilamida. Los aminoácidos agregados tuvieron tres tipos de efectos. 1) La cisteína casi eliminó la formación de acrilamida. Todos los tratamientos con cisteína tuvieron menos de 25 ppb de acrilamida (una reducción del 98%). 2) La lisina y glicina redujeron la formación de acrilamida, pero no tanto como la cisteína. Todos los tratamientos con lisina y/o glicina pero sin glutamina y cisteína, tuvieron menos de 220 ppb de acrilamida (una reducción del 85%). 3) Sorprendentemente, la glutamina incrementó la formación de acrilamida a 5378 ppb (incremento del 200%). La glutamina más cisteína no formo acrilamida. La adición de glicina y lisina a glutamina redujo la formación de acrilamida. Estas pruebas demuestran la efectividad de cisteína, lisina y glicina para reducir la formación de acrilamida. Sin embargo, los resultados de glutamina demuestran que no todos los aminoácidos son efectivos para reducir la formación de acrilamida. La combinación de cisteína, lisina o glicina con un aminoácido que sólo puede acelerar la formación de acrilamida (tal como glutamina) asimismo puede reducir la formación de acrilamida.

II. Efectos de Cisteína, Lisina, Glutamina y Metionina a Diferentes Concentraciones y Temperaturas. Como se reportó anteriormente, la cisteína y lisina redujeron el nivel de acrilamida cuando se agregaron a la misma concentración como la glucosa. Se diseñó después un experimento para responder a las siguientes preguntas: 1) ¿Cómo pueden afectar las concentraciones más bajas de cisteína, lisina, glutamina y metionina a la formación de acrilamida? 2) ¿Los efectos de cisteína y lisina agregadas son los mismos cuando la solución se calienta a 120°C y 150°C? Una solución de asparagina (0.176%) y glucosa (0.4%) se preparó en un regulador de pH de fosfato de sodio a un pH de 7.0. Se agregaron dos concentraciones de aminoácido (cisteína (CYS), lisina (LYS), glutamina (GLN), o metionina (MET)). Las dos concentraciones fueron de 0.2 y 1.0 moles de aminoácido por mol de glucosa. En la mitad de las pruebas, se calentaron dos ml de las soluciones a 120°C durante 40 minutos; en la otra mitad, se calentaron dos ml a 150°C durante 15 minutos. Después de calentar, la acrilamida se midió a través de GC-MS, con los resultados mostrados en el Cuadro 2. El control fue la solución de asparagina y glucosa sin un aminoácido agregado.

Cuadro 2: Efecto de Temperatura y Concentración de Aminoácidos sobre el Nivel de Acrilamida En estas pruebas con cisteína y lisina, un control formó 1332 ppb de acrilamida después de 40 minutos a 120°C, y 3127 ppb de acrilamida después de 15 minutos a 150°C. La cisteína y la lisina redujeron la formación de acrílamida a 120°C y a 150°C, con una reducción de acrilamida siendo aproximadamente proporcional a la concentración de cisteína o Usina agregada. En estas pruebas con glutamina y metionina, un control formó 1953 ppb de acrilamida después de 40 minutos a 120°C y un control formó 3866 ppb de acrilamida después de 15 minutos a 150°C. La glutamina incrementó la formación de acrilamida a 120°C y a 150°C. La metionina 0.2 moles/moles de glucosa no afectó la formación de acrilamida. La metionina a 1.0 moles/moles de glucosa redujo la formación de acrilamida en menos de cincuenta por ciento. lll. Efecto de Diecinueve Aminoácidos sobre la Formación de Acrilamida en una Solución de Glucosa y Asparagina El efecto de cuatro aminoácidos (lisina, cisteína, metionina y glutamina) sobre la formación de acrilamida fue como se describió anteriormente. Se probaron quince aminoácidos adicionales. Se preparó una solución de asparagina (0.176%) y glucosa (0.4%) en un regulador de pH de fosfato de sodio con un pH de 7.0. Los quince aminoácidos se agregaron a la misma concentración como la glucosa en una base molar. El control contuvo una solución de asparagina y de glucosa sin ningún otro aminoácido. Las soluciones se calentaron a 120°C durante 40 minutos antes de medir el nivel de acrilamida mediante GC-MS. Los resultados se proporcionan en el Cuadro 3 a continuación.

Cuadro 3: Efectos de Otros Aminoácidos sobre la Formación de Acrilamida Como se puede ver a partir del cuadro anterior, ninguno de los quince aminoácidos adicionales fue tan efectivo como la cisteína, lisina o glicina para reducir la formación de acrilamida. Nueve de los aminoácidos adicionales redujeron el nivel de acrilamida a un nivel de entre 22-78% el control, mientras que seis aminoácidos incrementaron la acrilamida a un nivel de entre 111-150% del control. El Cuadro 4 a continuación resume los resultados de todos aminoácidos, listando los aminoácidos en orden de efectividad. La cisteína, lisina y glicina fueron inhibidores efectivos, con la cantidad de acrilamida formada menor que 15% de aquella formada en el control. Los siguientes nueve aminoácidos fueron inhibidores menos efectivos, teniendo una formación de acrilamida total de entre 22-78% de aquella formada en el control. Los siguientes siete aminoácidos incrementaron el nivel de acrilamida. La glutamina ocasionó ei incremento más grande de acrilamida, mostrando un 320% del control.

Cuadro 4: Formación de Acrilamida en Presencia de 19 Aminoácidos IV. Hojuelas de Papa con 750 ppm de L-C¡steína Agregada Se fabricaron hojuelas de papa de prueba con 750 ppm (partes por millón) de L-cisteína agregada. Las hojuelas de papa de control no contuvieron L-cisteína agregada. Se cargaron a un frasco de vidrio tres gramos de hojuelas de papa. Después de tapar herméticamente, los frascos se calentaron durante 15 minutos o 40 minutos a 120°C. Se medió el nivel de acrilamida a través de GC-MS en partes por billón (ppb).

Cuadro 5: Reducción de Acrilamida durante el Tiempo con Cisteína V. Hojuelas de Papa Fabricadas Horneadas Presentando los resultados anteriores, se desarrollaron modalidades preferidas de la invención en donde se agregó cisteína o lisina a la fórmula para un bocadillo fabricado, en este caso papas fritas horneadas, fabricadas. El procedimiento para hacer este producto se muestra en la Figura 3A. En un paso de preparación de masa 30, se combinaron hojuelas de papa, agua y otros ingredientes para formar una masa. (Los términos "hojuelas de papa" y "harina de papa" se utilizan intercambiablemente aquí y cualquiera pretende abarcar todas las preparaciones de hojuela o en polvo secas, sin considerar el tamaño de partícula). En un paso de laminación 31, la masa se hace correr a través de un laminador, el cual aplana la masa, y después la corta en piezas discretas. En un paso de cocción 32, las piezas fueron horneadas hasta que obtuvieron un color específico y un contenido de agua específicos. Las hojuelas resultantes después fueron sazonadas en un paso de sazonado 33 y se colocaron en paquetes en un paso de empaque 34. Una primera modalidad de la invención se demuestra a través del uso del procedimiento descrito anteriormente. Para ilustrar esta modalidad, se hizo una comparación entre lotes de control y de prueba, a los cuales se agregaron cualquiera de las tres concentraciones de cisteína o una concentración de lisina.

Cuadro 6: Efecto de Lisina y Varios Niveles de Cisteína sobre el Nivel de Acrilamida Se espera que el isómero D o una mezcla racémica de los isómeros tanto D- como L- de los aminoácidos podría ser efectivamente igual, aunque el isómero L es probable que sea la mejor fuente y la menos costosa. En todos los lotes, los ingredientes secos primero fueron mezclados conjuntamente, después se agregó el aceite a cada mezcla seca y se combinó. La cisteína o lisina se disolvió en el agua antes de agregar a la masa. El nivel de humedad de la masa antes de la laminación fue de 40% a 45% en peso. La masa se laminó para producir un espesor de entre 0.0508 y 0.0762 cm, cortados en piezas con tamaño de hojuela, y se hornearon. Después de la cocción, se realizó la prueba para humedad, aceite y color de acuerdo con la escala de Hunter-L-A-B. Las muestras se probaron para obtener los niveles de acrilamida en el producto terminado. El Cuadro 6 anterior muestra los resultados de estos análisis. En las hojuelas de control, el nivel de acrilamida después de la cocción final fue de 1030 ppb. Tanto la adición de cisteína, a todos los niveles probados, como de lisina, redujo significativamente el nivel de acrilamida final. La Figura 4 muestra los niveles de acrilamida resultantes en forma gráfica. En este dibujo, el nivel de acrilamida detectada en cada muestra se ilustra a través de una barra sombreada 402. Cada barra tiene una etiqueta que lista la prueba apropiada inmediatamente abajo y se calibra a la escala para acrilamida en la parte izquierda del dibujo. También mostrado para cada prueba está el nivel de humedad de la hojuela producida, visto como un punto individual 404. Los valores para los puntos 404 se calibran a la escala de porcentaje de humedad mostrado en la parte derecha del dibujo. La línea 406 conecta los puntos individuales 404 para mayor visibilidad. Debido al efecto marcado de humedad más baja sobre el nivel de acrilamida, es importante tener un nivel de humedad con el fin de evaluar apropiadamente la actividad de cualquiera de los agentes reductores de acrilamida. Como se utiliza aquí, un agente reductor de acrilamida es un aditivo que reduce el contenido de acrilamida. La adición de cisteína o lisina a la masa significativamente reduce el nivel de acrilamida presente en el producto terminado. Las muestras de cisteína ilustran que el nivel de acrilamida se reduce aproximadamente a una proporción directa a la cantidad de cisteína agregada. Se debe tener consideración, sin embargo, de los efectos colaterales sobre las características (tales como color, sabor y textura) del producto final a partir de la adición de un aminoácido al procedimiento de fabricación. También se realizaron pruebas adicionales, utilizando cisteína agregada, lisina y combinaciones de cada uno de los dos aminoácidos con CaCI2. Estas pruebas utilizaron el mismo procedimiento descrito en la prueba anterior, pero utilizaron hojuelas de papa teniendo niveles variables de agentes reductores y cantidades variables de aminoácidos y CaCI2 agregados. En el Cuadro 7, a continuación, el lote 1 de hojuelas de papa tubo 0.81% de azúcares reductores (esta porción del cuadro reproduce las pruebas de la prueba mostrada anteriormente), el lote 2 tubo .0% y el lote 3 tubo 1.8% de azúcares reductores.

Cuadro 7: Efecto de Concentraciones Variables de Cisteína, Lisina, Azúcares Reductores Como se muestra través de los datos en este cuadro, la visión ya sea de cisteína o de lisina proporciona una mejora importante en el nivel de acrilamida a cada nivel de azúcares reductores probados. La combinación de lisina con cloruro de calcio proporcionó una eliminación casi total de la acrilamida producida, a pesar de hecho de que esta prueba se realizó con el nivel más alto de azúcares reductores.

VI. Pruebas en Papas Fritas Rebanadas Un resultado similar puede ser obtenido con papas fritas hechas de rebanadas de papa. Sin embargo, el aminoácido deseado simplemente no puede ser mezclado con las rebanadas de papa, así como con las modalidades anteriormente descritas, ya que esto podría destruir la integridad de las rebanadas. En una modalidad, las rebanadas de papa se sumergieron en una solución acuosa conteniendo el aditivo de aminoácido deseado durante un período de tiempo suficiente para permitir que el aminoácido emigre hacia la estructura celular de las rebanadas de papa. Esto puede realizarse, por ejemplo, durante el paso de lavado 23 ¡lustrado en la Figura 2. El Cuadro 8 a continuación muestra el resultado de agregar un porcentaje en peso de cisteína al tratamiento de lavado que fue descrito en el paso 23 de la Figura 2 anterior. Todos los lavados se realizaron a temperatura ambiente durante el tiempo indicado; a los tratamientos de control no se les agregó nada al agua. Las papas fritas fueron freídas en aceite de semilla de algodón a 178°C durante el tiempo indicado.

Cuadro 8: Efecto de Cisteína en Agua de Lavado de las Rebanadas de Papa sobre Acrilamida Como se muestra en este cuadro, la inmersión de rebanadas de papa con un espesor de 0.134 cm durante 15 minutos en una solución acuosa conteniendo una concentración de uno por ciento en peso de cisteína es suficiente para reducir el nivel de acrilamida del producto final en el orden de 100-200 ppb. La invención también ha sido demostrada agregando cisteína a la masa de maíz (o mezcla) para hojuelas de tornilla. Se agregó L-cisteína disuelta a maíz cocinado durante el procedimiento de molienda, de manera que la cisteína se distribuyó uniformemente en la masa producida durante la molienda. La adición de 600 ppm de L-cisteína redujo el nivel de acrilamida de 190 ppb en el producto de control a 75 ppb en el producto tratado con L-cisteína. Se puede utilizar cualquier número de aminoácidos con la invención descrita aquí, siempre que se hagan ajustes para los efectos colaterales de los ingredientes adicionales, tales como cambios del color, sabor y textura del alimento. Aunque todos los ejemplos mostrados utilizan a-aminoácidos (en donde el grupo NH2 está unido al átomo alfa-carbono), los solicitantes anticipan que otros isómeros, tales como ß-o ?-aminoácidos, también pueden ser utilizados, aunque los ß- y ?-aminoácidos no son comúnmente utilizados como aditivos alimenticios. La modalidad preferida de esta invención utiliza cisteína, lisina, y/o glicina. Sin embargo, también se puede utilizar otros aminoácidos tales como histidina, alanina, metionina, ácido glutámico, ácido aspártico, prolina, fenilalanina, valina y arginina. Dichos aminoácidos, y en particular cisteína, lisina y glicina, son relativamente no costosos y comúnmente utilizados como aditivos alimenticios. Estos aminoácidos preferidos pueden ser utilizados solos o en combinación con el fin de reducir la cantidad de acrilamida en el producto alimenticio final. Además, el aminoácido puede ser agregado a un producto alimenticio antes de calentar a través de ya sea agregar el aminoácido comercialmente disponible al material de partida al producto alimenticio, o agregar otro ingrediente alimenticio que contenga un alto nivel de concentración del aminoácido libre. Por ejemplo, la caseína contiene lisina libre y la gelatina contiene glicina libre. De esta manera, cuando los solicitantes indican que un aminoácido se agrega a una formulación alimenticia, se entenderá que el aminoácido puede ser agregado como un aminoácido comercialmente disponible o como un alimento con una concentración del aminoácido(s) libre que sea mayor que el nivel de existencia natural de la asparagina en el alimento. La cantidad de aminoácido que debe ser agregada al alimento con el fin de reducir los niveles de acrilamida a un nivel aceptable puede ser expresada en varias formas. Con el fin de ser comercialmente aceptable, la cantidad de aminoácido agregada debe ser lo suficiente para reducir el nivel final de la producción de acrilamida a través de por lo menos un veinte por ciento (20%) según comparado con un producto que no sea tratado así. Muy preferiblemente, el nivel de producción de acrilamida debe ser reducido por una cantidad en la escala de treinta y cinco a noventa y cinco por ciento (35-95%) aún muy preferiblemente, el nivel de producción de acrilamida debe ser reducido por una cantidad en la escala de cincuenta a noventa y cinco por ciento (50-95%). En una modalidad preferida que utiliza cisteína, se ha determinado que la adición de por lo menos 100 ppm puede ser efectiva para reducir el nivel de acrilamida. Sin embargo, una escala preferida de adición de cisteína es de entre 100 ppm y 10,000 ppm, la escala muy preferida de cantidad siendo de aproximadamente 1,000 ppm. En modalidades preferidas que utilizan otros aminoácidos efectivos, tales como lisina y glicina, una relación molar del aminoácido agregado al azúcar reductor presente en el producto de por lo menos 0.1 moles de aminoácido a un mol de azúcares reductores (0.1:1), se ha encontrado que es efectiva para reducir la formación de acrilamida. Muy preferiblemente, la relación molar de aminoácido agregado a azures reductores debe ser de entre 0.1:1 y 2:1, siendo muy preferida una relación de aproximadamente 1:1. Los mecanismos a través de los cuales los aminoácidos seleccionados reducen la cantidad de acrilamida encontrada actualmente no son conocidos. Posibles mecanismos incluyen la competencia del reactivo y dilución del precursor, que creará menos acrilamida, y un mecanismo de reacción con acrilamida para romperla. Los posibles mecanismo incluyen, (1) la inhibición de la reacción de Maillard, (2) el consumo de glucosa y otros azúcares reductores; y (3) la reacción con acrilamida. La cisteína, con un grupo tiol libre, actúa como un inhibidor de la reacción de Maillard. Ya que se cree que la acrilamida se forma a partir de asparagina mediante la reacción de Maillard, la cisteína debe reducir la velocidad de la reacción de Maillard y formación de acrilamida. La lisina y la glicina reacción rápidamente con glucosa y otros azúcares reductores. Si la glucosa es consumida por lisina y glicina, entonces menos glucosa reaccionará con asparagina para formar acrilamida. El grupo amino de los aminoácidos puede reaccionar con el doble enlace de acrilamida, una adición de Michael. El tiol libre de la cisteína también puede reaccionar con el doble enlace de acrilamida.

Se debe entender que cambios adversos en las características del producto final, tales como cambios en color, sabor y textura, pueden ser causados por la visión de un aminoácido. Estos cambios en las características del producto de acuerdo con esta invención, pueden ser compensados a través de varios otros métodos. Por ejemplo, las características de color en las hojuelas de papa pueden ajustadas controlando la cantidad de azúcares en el producto de partida. Algunas características del sabor pueden ser cambiadas a través de la adición de varios agentes saborizantes al producto final.

La textura típica del producto puede ser ajustada, por ejemplo, a través de la adición de agentes de fermentación o varios emulsificantes.

Efecto de Cationes Di- y Trivalentes sobre la Formación de Acrilamida Otra modalidad de la invención involucra reducir la producción de acrilamida a través de la adición de un catión divalente o trivalente a una fórmula para un bocadillo antes de la cocción o procesamiento térmico de ese bocadillo. Los químicos entenderán que los cationes no existen en aislamiento, pero se encuentran en presencia de un anión que tiene la misma valencia. Aunque se hace referencia aquí a la sal que contiene el catión divalente o trivalente, es el catión presente en la sal el que se cree que proporciona una reducción en la formación de acrilamida, reduciendo la solubilidad de asparagina en agua. Estos cationes también son denominados como un catión con una valencia de por lo menos dos. De manera interesante, los cationes de una sola valencia no son efectivos para utilizarse con la presente invención. Para seleccionar un compuesto apropiado que contenga el catión con una valencia de por lo menos dos en combinación con un anión, los factores importantes son solubilidad de agua, seguridad del alimento, y por lo menos una alteración a las características del alimento particular. Se pueden utilizar combinaciones de varias sales, aunque esto se discutirá aquí solamente como sales individuales.

Los químicos hablan de la valencia de un átomo como una medida de su habilidad para combinarse con otros elementos. Específicamente, un átomo divalente tiene la habilidad de formas dos enlaces iónicos con otros átomos, mientras que un átomo trivalente puede formar tres enlaces iónicos con otros átomos. Un catión es un ion positivamente cargado, un átomo que ha perdido uno o más electrones, proporcionándole una carga positiva. Un catión divalente o trivalente, entonces, es un ion positivamente cargado que tiene la habilidad para dos o tres enlaces iónicos, respectivamente. Se pueden utilizar sistemas de modelo simple para probar los efectos de cationes divalentes o trivalentes sobre la formación de acrilamida. El calentamiento de asparagina y glucosa en proporciones molares de 1:1 puede generar acrilamida. Las comparaciones cuantitativas del contenido de acrilamida con y sin una sal agregada miden la habilidad de la sal para promover o inhibir la formación de acrilamida. Se utilizaron dos métodos de preparación de muestra y de calentamiento. Un método implicó mezclar los componentes secos, agregar una cantidad igual de agua, y calentar en un frasco ligeramente tapado. Los reactivos se concentraron durante el calentamiento a la mayoría del agua que se escapó, duplicando las condiciones de cocción. Se puede producir jarabes o breas espesos, complicando la recuperación de acrilamida. Estas pruebas se ilustras en los Ejemplos 1 y 2 más adelante. Un segundo método utilizando vasos de presión permitió experimentos más controlados. Se combinaron soluciones de los componentes de prueba y se calentaron bajo presión. Los componentes de prueba pueden ser agregados a las concentraciones encontradas en los alimentos, y los reguladores de pH pueden duplicar el valor de pH de los alimentos comunes. En estas pruebas, nada de agua escapa, simplificando la recuperación de acrilamida, como se muestra en el Ejemplo 3 más adelante.

I. Cationes Divalentes, Trivalentes Reducen el Nivel de Acrilamida, los Monovalentes no Un frasco de vidrio de 20 mililitros conteniendo monohidrato de L-asparagina (0.15 g, 1 mmoles), glucosa (0.2 g, 1 mmoles) y agua (0.4 mL) se cubrió con una hoja de aluminio y se calentó en un horno de cromatografía de gas (GC) programado para calentar de 40°C a 220°C a 20°C/minuto, manteniendo dos minutos a 220°C, y enfriando de 220°C a 40°C a 20°C/minuto. El residuo se extrajo con agua y se analizó para el contenido de acrilamida utilizando cromatografía de gas-espectroscopia de masas (GC-MS). El análisis encontró aproximadamente 10,000 ppb (partes/billón) de acrilamida. Dos frascos adicionales conteniendo monohidrato de L-asparagina (0.13 g, 1 mmoles), glucosa (0.2 g, 1 mmoles), cloruro de calcio anhidro (0.1 g, 1 mmoles) y agua (0.4 mL) se calentaron y se analizaron. El análisis encontró 7 y 30 ppb de acrilamida, una reducción mayor que noventa y nueve por ciento. Dado el resultado sorprendente de que las sales de calcio redujeron enormemente la formación de acrilamida, se realizó otra clasificación de sale y se identificaron cationes divalentes y trivalentes (magnesio, aluminio) como produciendo un efecto similar. Se debe observar que experimentos similares con cationes monovalentes, es decir, 0.1/0.2 g de bicarbonato de sodio y carbonato de amonio (como se carbamato de amonio y bicarbonato de amonio) incrementó la formación de acrilamida, como se puede ver en el Cuadro 9 a continuación.

Cuadro 9 II. Cloruro de Calcio y Cloruro de Magnesio En un segundo experimento, se realizó una prueba similar a aquella descrita anteriormente, pero en lugar de utilizar cloruro de calcio anhidro, se utilizaron dos diferentes diluciones cada una de cloruro de calcio y cloruro de magnesio. Los frascos conteniendo monohidrato de L-asparagina (0.15 g, 1 mmoles) y glucosa (0.2 g, 1 mmoles) se mezclaron con uno de los siguientes: 0.5 mL de agua (control), 0.5 mL de una solución al 10% de cloruro de calcio (0.05 mmoles), 0.5 mL de una solución al 10% de cloruro de calcio (0.05 mmoles) más 0.45 mL de agua, 0.5 mL de una solución al 10% de cloruro de magnesio (0.5 mmoles), o 0.05 mL de una solución al 10% de cloruro de magnesio (0.05 mmoles) más 0.45 mL de agua. Las muestras por duplicado se calentaron y se analizaron como se describe en el Ejemplo 1. Los resultados fueron promediados y se resumen en el Cuadro 10 a continuación: Cuadro 10: Efecto de Cloruro de Calcio, Cloruro de Magnesio sobre Acrilamida lll. pH y Efectos de Regulación de pH Como se mencionó anteriormente, esta prueba no involucró la pérdida de agua del contenedor, pero se realizó bajo presión. Se calentaron frascos conteniendo 2 mL de una solución de abastecimiento regular en su pH (15 mM asparagina, 15 mM glucosa, 500 mM fosfato o acetato) y 0.1 mL de la solución de sal (1000 mM) en una bomba de Parr colocada en un horno de cromatografía de gas programado para calentar de 40 a 150°C a 20°/minuto y se mantuvo a 150°C durante 2 minutos. La bomba se removió del horno y se enfrío durante 10 minutos. Los contenidos se extrajeron con agua y se analizaron para acrilamida siguiendo el método de GC-MS. Para cada combinación de pH y regulador de pH, se corrió un control sin una sal agregada, así como con tres sales diferentes. Los resultados de las pruebas por duplicado se promediaron y se resumen en el Cuadro 11 a continuación.

Cuadro 11: Efecto de pH y Regulador de pH sobre la Reducción de Acrilamida con Cationes Divalentes/Trivalentes ocurrieron en acetato a un pH de 7 y en fosfato a un pH de 5.5. Se encontraron solamente reducciones pequeñas en acetato a un pH de 5.5 y fosfato a un pH de 7.

IV. El Incremento de Cloruro de Calcio Reduce el Nivel de Acrilamida Siguiendo ios resultados de los sistemas modelo, se realizó una prueba de laboratorio a pequeña escala, en donde se agregó cloruro de calcio a hojuelas de papa antes de calentamiento. Se agregaron tres ml de una solución al 0.4%, 2% o 10% de cloruro de calcio a 3 gramos de hojuelas de papa. El control fue de 3 gramos de hojuelas de papa mezcladas con 3 ml de agua desionizada. Las hojuelas se mezclaron para formar una pasta relativamente uniforme y después se calentaron en un frasco de vidrio sellado a 120°C durante 40 minutos. Después de calentamiento se midió el nivel de acrilamida mediante GC-MS. Antes de calentar, las hojuelas de papa de control contuvieron 46 ppb de acrilamida. Estos resultados se reflejan en el Cuadro 12 a continuación.

Cuadro 12: Efecto de la Resistencia de Solución de Cloruro de Calcio sobre la Reducción de Acrilamida Dados los resultados anteriores, se condujeron pruebas en donde se agregó una sal de calcio a la fórmula para un bocadillo fabricado, en este caso papas fritas fabricadas horneadas. El procedimiento para hacer papas fritas fabricadas horneadas consiste de los pasos mostrados en la Figura 3B. El paso de preparación de masa 35 combina hojuelas de papa con agua, el par de catión/anión (el cual en este caso es cloruro de calcio) y otros ingredientes menores, los cuales se mezclaron concienzudamente para formar una masa. (Otra vez, el término "hojuelas de papa" pretende aquí abarcar todas las hojuelas de papa secas, granulos de papa o preparaciones en polvo, sin considerar el tamaño de partícula). En el paso de laminación/corte 36, la masa se hace correr a través de un laminador, el cual aplana la masa, y después se corta en piezas individuales. En el paso de cocción 37, las piezas formadas son cocinadas a un color y contenido de agua especificado. Las papas fritas resultantes después son sazonadas en un paso de sazonado 38 y empacadas en un paso de empaque 39. En una primera prueba, se prepararon dos lotes de papas fritas fabricadas y se cocinaron de acuerdo con la receta dada en el Cuadro 13; con la única diferencia entre los lotes de que el lote de prueba contuvo cloruro de calcio. En ambos lotes, los ingredientes secos primero se mezclaron conjuntamente, después se les agregó aceite a cada mezcla seca, y se mezclaron. El cloruro de calcio se disolvió en el agua antes de agregar a la masa. El nivel de humedad de la masa antes de la laminación fue de 40% a 45% en peso. La masa fue laminada para producir un espesor de entre 0.0508 y 0.0762 cm, se cortó en piezas de tamaño de hojuela, y se horneó. Después de la cocción, se realizó una prueba para humedad, aceite y color de acuerdo con la escala de Hunter L-a-b. Las muestras se probaron para obtener niveles de acrilamida en el producto terminado. El Cuadro 13 a continuación también muestra los resultados de estos análisis.

Cuadro 13: Efecto de CaCI2 sobre el Nivel de Acrilamida en Papas Fritas Como estos resultados muestran, la adición de cloruro de calcio a la masa en una relación en peso de cloruro de calcio a hojuelas de papa de aproximadamente 1 a 125 significativamente reduce el nivel de acrilamida presente en el producto terminado, reduciendo los niveles finales de acrilamida de 1030 ppb a 160 ppb. Además, los porcentajes de aceite y agua en el producto final no parecen haber sido afectados por la adición de cloruro de calcio. Sin embargo, se observó que CaCl2 puede ocasionar cambios en el sabor, textura y color del producto, dependiendo de la cantidad utilizada. El nivel de catión divalente o trivalente que se agrega a un alimento para la reducción de acrilamida puede ser expresado en un número de forma. Con el fin de ser comercialmente aceptable, la cantidad de catión agregado debe ser lo suficiente para reducir el nivel final de producción de acrilamida en al menos un veinte por ciento (20%>). Muy preferiblemente, el nivel de producción de acrilamida debe ser reducido en una cantidad en la escala de treinta y cinco - noventa y cinco por ciento (35-95%). Aún muy preferiblemente, el nivel de producción de acrilamida debe ser reducido por una cantidad en la escala de cincuenta - noventa y cinco por ciento (50-95%). Para expresar esto en una forma diferente, la cantidad de catión divalente o trivalente que se agregará puede ser dada como una relación entre los moles de catión a los moles de la asparagina libre presente en el producto alimenticio. La relación de moles de catión divalente o trivalente a moles de la asparagina libre debe ser por lo menos de uno a cinco (1:5). Muy preferiblemente, la relación es de por lo menos uno a tres (1:3), y aún muy preferiblemente uno a dos (1:2). En la modalidad actualmente preferida, la relación de moles de cationes a moles de asparagina es de entre aproximadamente 1:2 y 1:1. En el caso de magnesio, el cual tiene menos efectos sobre el sabor de producto que el calcio, la relación molar de catión a asparagina puede ser tan alta como aproximadamente dos a uno (2:1). Se realizaron pruebas adicionales, utilizando los mismos procedimientos descritos anteriormente, pero con diferentes lotes de hojuelas de papa conteniendo diferentes niveles de agentes reductores y cantidades variables de cloruro de calcio agregado. En el Cuadro 14 a continuación, las papas fritas teniendo 0.8% de azúcares reductores reproducen la prueba mostrada anteriormente.

Cuadro 14: Efecto de CaCI2 a través de Niveles Variables de Agentes Reductores y Niveles de Catión Como se ve en este cuadro, la adición de CaCI2 consistentemente reduce el nivel de acrilamida en el producto final, aún cuando la relación en peso de CaCI2 agregado a las hojuelas de papa es menor que 1:250. Se puede utilizar cualquier número de sales que formen un catión divalente o trivalente (o dicho de otra manea, que produzcan un catión con una valencia de por lo menos dos) dentro de la invención aquí descrita, siempre que se hagan ajustes para los efectos colaterales de este ingrediente adicional. El efecto de reducir el nivel de acrilamida parece derivarse del catión divalente o trivalente, en lugar del anión que está en par con él. Las limitaciones para el par de catión/anión, otra valencia, están relacionados con su aceptabilidad en alimentos, tales como seguridad, solubilidad y su efecto sobre el sabor, olor, apariencia y textura. Por ejemplo, la efectividad del catión puede relacionarse directamente a su solubilidad. Las sales altamente solubles, tales como aquellas sales que comprenden aniones de acetato o cloruro, son aditivos muy preferidos. Las sales menos solubles, tales como aquellas sales que comprenden aniones de carbonato o de hidróxido pueden hacerse más solubles a través de la adición de ácidos fosfórico o cítrico o rompiendo la estructura celular del alimento a base de almidón. Los cationes sugeridos incluyen calcio, magnesio, aluminio, fierro, cobre y zinc. Las sales adecuadas para estos cationes incluyen cloruro de calcio, citrato de calcio, lactato de calcio, malato de calcio, gluconato de calcio, fosfato de calcio, fosfato de calcio, acetato de calcio, EDTA de calcio-sodio, glicerofosfato de calcio, hidróxido de calcio, iactobionato de calcio, óxido de calcio, propionato de calcio, carbonato de calcio, lactato de calcio-estearoilo, cloruro de magnesio, citrato de magnesio, lactato de magnesio, malato de magnesio, gluconato de magnesio, fosfato de magnesio, hidróxido de magnesio, carbonato de magnesio, sulfato de magnesio, hexahidrato de cloruro de aluminio, cloruro de aluminio, hidróxido de aluminio, alumbre de amonio, alumbre de potasio, alumbre de sodio, sulfato de aluminio, cloruro férrico, gluconato ferroso, citrato de amonio férrico, pirofosfato férrico, fumarato ferroso, lactato ferroso, sulfato ferroso, cloruro cúprico, gluconato cúprico, sulfato cúprico, gluconato de zinc, óxido de zinc, y sulfato de zinc. La modalidad actualmente preferida de esta invención utiliza cloruro de calcio, aunque se cree que los requerimientos pueden ser mejor satisfechos a través de una combinación de sales de uno o más de los cationes apropiados. Un número de las sales, tales como sales de calcio, y en particular cloruro de calcio, son relativamente no costosas y comúnmente utilizadas como alimentos. El cloruro de calcio puede ser utilizado en combinación con citrato de calcio, reduciendo así los efectos colaterales de sabor del CaCI2. Además, se puede utilizar cualquier número de sales de calcio en combinación con una o más sales de magnesio. Un experto en la técnica entenderá que la formulación específica de sales requeridas puede ser ajustada dependiendo del producto alimenticio en cuestión y las características deseadas del producto final.

Se debe entender que los cambios en las características del producto final, tales como cambios de color, sabor y consistencia, pueden ser ajustados a través de varios medios. Por ejemplo, las características de color en papas fritas pueden ser ajustadas controlando la cantidad de azúcares en el producto de partida. Algunas características de sabor pueden ser cambiadas a través de la adición de varios agentes saborizantes al producto final. La textura física del producto puede ser ajustada, por ejemplo, a través de al adición de agentes de fermentación o varios emulsificantes.

Combinaciones de Agentes para Hacer la Masa En las modalidades antes descritas de la invención, el foco fue en la reducción de la acrilamida causada por un agente individual, tal como un catión divalente o trivalente o uno de varios aminoácidos, para reducir la cantidad de acrilamida encontrada en bocadillos cocinados. Otras modalidades de la ¡nvención involucran la combinación de varios agentes, tales como combinar el cloruro de calcio con otros agentes para proporcionar una reducción importante de acrilamida sin alterar enormemente el sabor de las papas fritas.

I. Combinaciones de Cloruro de Calcio, Ácido Cítrico, Ácido Fosfórico Los inventores han encontrado que los iones de calcio reducen más efectivamente el contenido de acrilamida a un pH ácido. En la prueba mostrada más adelante, la adición de cloruro de calcio en presencia de un ácido se estudió y se comparó con una muestra con el justo contenido de ácido.

Cuadro 15: Efecto de Combinar CaCI2 con Acido Fosfórico o Ácido Cítrico en Acrilamida Como se puede ver en el Cuadro 15 anterior, la adición de ácido fosfórico solo reduce la formación de acrilamida en un 73%, mientras que la adición de CaCI2 y un ácido redujo el nivel de acrilamida en un 93%. La Figura 5 muestra estos resultados en forma gráfica. En este dibujo, el nivel de acrilamida 502 del control es absolutamente alto (1191), pero calló significativamente cuando se agregó solamente ácido fosfórico y aún se redujo más cuando se agregaron cloruro de calcio y un ácido. Al mismo tiempo, los niveles de humedad 504 de las varias papas fritas permaneció en la misma escala, aunque se redujo un poco en las papas fritas con agentes agregados. De esta manera, se demostró que el cloruro de calcio y un ácido efectivamente pueden reducir el nivel de acrilamida. Se realizaron otras pruebas utilizando cloruro de calcio y ácido fosfórico como aditivos a una masa de papa. Se utilizaron tres diferentes niveles de cloruro de calcio, que corresponden a 0%, 0.45% y 0.90% en peso de las hojuelas de papa. Estos se combinaron con tres diferentes niveles de ácido fosfórico, que corresponden a 0%, 0.05%, o 0.1% de las hojuelas. Además, se probaron tres niveles del azúcar reductor en las hojuelas, correspondiendo a 0.2%, 1.07% y 2.07%, aunque no todas las combinaciones de estos niveles se presentaron. Cada prueba se mezcló en la masa, se configuró y se cocinó para formar papas fritas. La temperatura de freído del aceite, el tiempo de freído y el espesor de la lámina se mantuvieron constantes a 176.6°C, 16 segundos, y 0.64 mm respectivamente. Para claridad, los resultados se presentan en tres cuadros separados (16A, 16B y 16C), cada cuadro mostrando los resultados para uno de los niveles de azúcar en las hojuelas de papa. Además, las pruebas se dispusieron de manera que los controles, sin nada de cloruro de calcio o de ácido fosfórico, se dejaron a mano izquierda. Dentro del cuadro, cada nivel de cloruro de calcio (CC) se agrupó conjuntamente, con variaciones en el ácido fosfórico siguiente (PA). Cuadro 16A: Efecto de CaCI2/Ácido Fosfórico sobre el Nivel de Acriiamida-0.2% de Azúcares Reductores En el nivel más bajo de agentes reductores en esta prueba, se puede ver que los niveles de acrilamida producidos están normalmente en la escala más baja, como se esperaba. A este nivel de azúcares, el cloruro de calcio solo redujo el nivel de acrilamida a menos de 1/4 del control, con poco beneficio adicional ganado por la adición de ácido fosfórico. En la escala media de azúcares reductores, mostrada en el siguiente cuadro, la combinación de cloruro de calcio redujo el nivel de acrilamida de 367 ppb en el control a 69 ppb en la célula 12. Aunque algo de esta reducción se puede atribuir al contenido de humedad ligeramente más alto de la célula 12 (2.77 contra 2.66 para el control), además muestra otro soporte por la reducción importante en acrilamida aún cuando los niveles de cloruro de calcio y de ácido fosfórico se pongan a la mitad. Esto se muestra en la celda 6, la cual tiene una reducción importante en acrilamida y el contenido de humedad menor que el control.

Cuadro 16B: Efecto de CaCI2/Acido Fosfórico sobre el Nivel de Acrilamida-1.07% de Azúcares Reductores Cuadro 16C: Efecto de CaCI2/Ácido Fosfórico sobre el Nivel de Acrilamida-2.07% de Azúcares Reductores Como se puede ver a partir de estos tres cuadros, los niveles de cloruro de calcio y ácido fosfórico necesarios para reducir el nivel de acrilamida se incrementan a medida que el nivel de los azúcares reductores incrementa, como se esperaba. La Figura 6 muestra una gráfica que corresponde a los tres cuadros anteriores, las barras 602 mostrando el nivel de acrilamida y los puntos 604 demostrando el nivel de humedad. Estos resultados otra vez se agruparon mediante el nivel de azúcar reductor disponible de la papa; dentro de cada grupo, existe un movimiento general descendente como número uno y después se utilizaron varios agentes reductores de acrilamida para reducir el nivel de acrilamida. Después de varios días, se condujo otra prueba con el mismo protocolo, para los tres cuadros anteriores, utilizando solamente las hojuelas de papa con 1.07% de agentes reductores con los mismos tres niveles de cloruro de calcio y con cuatro niveles de ácido fosfórico (0, 0.025%, 0.05% y 0.10%). Los resultados se muestran a continuación en el Cuadro 17. La Figura 7 muestra gráficamente los resultados para el cuadro, los niveles de acrilamida expresados como barras 702 y calibrados a las marcas en el lado a mano izquierda, mientras que el porcentaje de humedad se expresa como punto 704 y se calibran a las marcas en el lado a mano derecha del dibujo. A medida que la cantidad de cloruro de calcio se incrementa, por ejemplo, moviéndose de izquierda a derecha a través de todo el cuadro, el nivel de acrilamida se reduce. Asimismo, para cada nivel de cloruro de calcio, por ejemplo, moviéndose de izquierda a derecha dentro de un nivel de cloruro de calcio, el nivel de acrilamida generalmente se reduce.

Cuadro 17: Efecto de CaCI2/Acido Fosfórico sobre el Nivel de Acrilamida-1.07% de Azúcares Reductores II. Cloruro de Calcio/Ácido Cítrico con Cisteína En algunas de las pruebas previas en hojuelas de maíz realizadas por los inventores, la cantidad de cloruro de calcio y ácido fosfórico necesarios para llevar el nivel de acrilamida a un nivel deseado produjo sabores objetables. Se diseñó la siguiente prueba para revelar si la adición a la masa de papa de cisteína, la cual ha mostrado que reduce los niveles de acrilamida en las hojuelas, podría permitir que los niveles de cloruro de calcio y ácido se reduzcan a niveles de sabor aceptables mientras se mantiene el nivel de acrilamida bajo. En esta prueba, los tres agentes se agregaron a la masa a una relación de (i) 0.106% Ca/CI2) 0.084% ácido cítrico, y 0.005% de L-cisteína en un primer experimento; (ii) 0.106%o Ca/CI2, 0.042% de ácido cítrico, pero sin cisteína en un segundo experimento, y 0.053% Ca/CI2, 0.042% de ácido cítrico con 0.005% de L-cisteína como un tercer experimento. Cada experimento se realizó por duplicado y se operó de nuevo, ambos resultados mostrándose más adelante. La masa tiene un contenido de humedad del 50%, de manera que las concentraciones podrían duplicarse aproximadamente si una traduce estas relaciones a solo sólido. Además, en cada prueba, parte de la operación se sazonó con un sazonador sabor a queso a aproximadamente 10% en peso de la base de papas fritas. Los resultados de esta prueba se muestran en el Cuadro 18 a continuación. En este cuadro, para cada categoría de papas fritas, por ejemplo, papas fritas planas, de control, los resultados del primer experimento de operación se presentan en acrilamida #1; los resultados del segundo experimento se presentan como acrilamida #2, y el promedio de los dos dando el promedio de acrilamida. Solamente se tomó un nivel de humedad, en el primer experimento; ese valor es demostrado.

Cuadro 18: Efecto de Cisteína con CaCI2/Ácido Cítrico sobre el Nivel de Acrilamida en Hojuelas de Maíz Cuando se combinó con 0.106% de CaCI2 y 0.084% de ácido cítrico, la adición de cisteína cortó la producción de acrilamida aproximadamente a la mitad. En las papas fritas saborizadas con sabor a nacho, el cloruro de calcio y el ácido cítrico solamente redujeron la producción de acrilamida de 80.5 a 54 ppb, aunque en este grupo de pruebas, la adición de cisteína no pareció proporcionar una reducción adicional de la acrilamida.

La Figura 8 típicamente ilustra los mismos datos como el cuadro anterior. Para cada tipo de papa frita en donde se corrió el experimento (por ejemplo, hojuelas planas, de control), dos barras 802 muestran los resultados de acrilamida. Los resultados de acrilamida 802a del primer experimento se muestran a la izquierda para cada tipo de papa frita, los resultados de acrilamida 802b del segundo experimento mostrados a la derecha. Ambos resultados de acrilamida se calibraron a las marcas sobre la parte izquierda de ia gráfica. El nivel de humedad individual se muestra como un punto 804 cubriendo la gráfica de acrilamida y se calibró a las marcas sobre el lado derecho de la gráfica. Después de completar la prueba anterior, las papas fritas fabricadas fueron similarmente probadas, utilizando hojuelas de papa conteniendo dos diferentes niveles de azúcares reductores. Para traducir las concentraciones utilizadas en la prueba de hojuela de maíz a papas fritas fabricadas, la suma de las hojuelas de papa, almidón de papa, emulsificantes y azúcares agregados fue considerada como los sólidos. Las cantidades de CaCl2, ácido cítrico y cisteína se ajustaron para producir la misma concentración como en las hojuelas de maíz en una base de sólidos. Sin embargo, en esta prueba, cuando se utilizaron niveles más altos de cloruro de calcio y ácido cítrico, también se utilizó un nivel más alto de clsteína. Además, se hizo una comparación en la porción más baja de azúcar reductor de la prueba, con el uso de cloruro de calcio en combinación con ácido fosfórico, con y sin cisteína. Los resultados se muestran en el Cuadro 19. Se puede ver a partir de esto que en las hojuelas de papa con 1.25% de agentes reductores, la combinación de cloruro de calcio, ácido cítrico y cisteína en el primer nivel anterior redujeron la formación de acrilamida de 1290 ppb a 594 ppb, menos de la mitad de la cifra de control. La utilización de niveles más altos de la combinación de agentes redujo la formación de acrilamida a 306 ppb, menos de la mitad de la cantidad de control. Al utilizar las mismas hojuelas de papa, ácido fosfórico y cloruro de calcio solo se redujo la formación de acrilamida del mismo 1290 a 366 ppb, mientras que una pequeña cantidad de cisteína agregada con ácido fosfórico y cloruro de calcio redujo la acrilamida aún más, a 188 ppb. Finalmente, en las hojuelas de papa con un 2% de azúcares reductores, la adición de cloruro de calcio, ácido cítrico y cisteína redujo la formación de acrilamida de 1420 a 665 ppb, menos de la mitad.

Cuadro 19: Efecto de Cisteína con CaCI2/Ácido sobre el Nivel de Acrilamida en Papas Fritas La Figura 9 demuestra gráficamente los resultados de este experimento. Los resultados se muestran agrupados primero por el nivel de azúcares reductores, después por la cantidad de agentes reductores de acrilamida agregados. Como en las gráficas previas, las barras 902 que representan el nivel de acrilamida son calibradas de acuerdo con las marcas en el lado a mano izquierda de la gráfica, mientras que los puntos 904 que representan el nivel de humedad son calibrados de acuerdo con las marcas en el lado a mano derecha de la gráfica. Los experimentos anteriores han mostrados que los agentes reductores de acrilamida no tienen que ser utilizados en forma separada, sino que más bien pueden ser combinados para proporcionar el beneficio agregado. Este beneficio agregado puede ser utilizado para obtener niveles enormemente más bajos de acrilamida en alimentos, o para logra un bajo nivel de acrilamida sin producir cambios importantes en el sabor o la textura de estos alimentos. Aunque las modalidades especificas mostrados han descrito el cloruro de calcio combinado con ácido cítrico o ácido fosfórico y estos con cisteína, un experto en la técnica podría darse cuenta que las combinaciones pueden utilizar otras sales de calcio, las sales de otros cationes divalentes o trivalentes otros ácidos de grado alimenticio y cualquiera de los otros aminoácidos que han sido mostrados como reductores de acrilamida en un producto alimenticio terminado. Además, aunque esto ha sido demostrado en papas fritas y hojuelas de maíz, un experto en la técnica podría entender que el mismo uso de combinaciones de agentes puede ser utilizad.o en otros productos alimenticios fabricados que se sometan a la formación de acrilamida, tales como galletas, galletas saladas, etc.

Agentes para Reducir Acrilamida Agregados en la Fabricación de Hojuelas de Papa La adición de cloruro de calcio y un ácido ha mostrado reducir el nivel de acrilamida en botanas fritas y horneadas formuladas con hojuelas de papa. Se cree que la presencia de un ácido logra su efecto reduciendo el valor de pH. No se sabe si el cloruro de calcio interfiere con la pérdida del grupo carboxilo o la pérdida subsecuente del grupo amina de la asparagina libre para formar acrilamida. La pérdida del grupo amina parece requerir de una alta temperatura, lo cual generalmente hacia el final de la deshidratación del bocadillo. La pérdida del grupo carboxilo se cree que ocurre a temperaturas más bajas en presencia de agua. Las hojuelas de papa pueden hacerse ya sea con una serie de cocimientos en agua y vapor (convencional) o solamente con cocimiento a vapor (el cual se lixivia desde las superficies expuestas de la papa). Las papas cocinadas después son amasadas y secadas en tambor. El análisis de las hojuelas reveló niveles de acrilamida muy bajos en las hojuelas (menor que 100 ppb), aunque los productos hechos a partir de estas hojuelas pueden retener niveles mucho más altos de acrilamida. Se presentó una teoría de que si se reduce el pH de la masa con ácido o cloruro de calcio agregado a la masa, esto interfiere con la pérdida del grupo carboxílico, después la introducción de estos aditivos durante el procedimiento de producción de hojuelas podría, (a) ya sea reducir la pérdida de carboxilo reduciendo así la velocidad de pérdida de amina durante la deshidratación del bocadillo o (b) cualquiera que sea el mecanismo, asegurar que el aditivo de intervención quede bien distribuido en la masa que está deshidratada en el bocadillo. El primero, si sucede, podría ser un efecto probablemente más grande sobre la acrilamida que el último. Otro posible aditivo para reducir la formación de acrilamida en productos alimenticios fabricados es la asparaginasa. Se sabe que la asparaginasa descompone la asparagína a ácido aspártico y amoniaco. Aunque tampoco es posible utilizar esta encima para hacer papas fritas a partir de papas rebanadas, el procedimiento para hacer hojuelas cocinando y amasando las papas (un ingrediente alimenticio) rompe las paredes de la celda y proporciona una oportunidad para que la asparagina se trabaje. En una modalidad preferida, la asparaginasa agregada al ingrediente alimenticio en forma pura como asparaginasa de grado alimenticio. Los inventores diseñaron los siguientes grupos de experimentos para estudiar la efectividad de los varios agentes agregados durante la producción de las hojuelas de papa para reducir el nivel de acrilamida en productos hechos a partir de hojuelas de papa.

I. Cloruro de Calcio y Ácido Fosfórico Utilizados para Hacer Hojuelas de Papa Esta serie de pruebas se diseñó para evaluar la reducción en el nivel de acrilamida cuando se agregaron CaCI2 y/o ácido fosfórico durante la producción de las hojuelas de papa. Las pruebas también se dirigen a ciertos aditivos que tienen mismo efecto como cuando se agregan en la etapa final para hacer la masa. Para esta prueba, las papas comprendieron 20% de sólidos y 1% de azúcar reductor. Las papas se cocinaron durante 16 minutos y se amasaron con ingredientes agregados. Todos los lotes recibieron 13.7 g de un emulsificante y 0.4 g de ácido cítrico. A cuatro de los seis lotes se les agregó ácido fosfórico a uno de dos niveles (0.2% y 0.4% de sólidos de papa) y tres de los cuatro lotes recibieron CaCI2 a uno de dos niveles (0.45% y 0.90% del peso de sólidos de papa). Después de que las papas se secaron y se molieron a hojuelas de un tamaño dado, se realizaron varias mediciones, y cada lote se formó a una masa. La masa utilizó 4629 g de hojuelas de papa y almidón de papa, 56 g de emulsificante, 162 ml de sacarosa líquida y 2300 ml de agua. Además, de los dos lotes que no recibieron ácido fosfórico o CaCI2 durante la producción de las hojuelas, ambos lotes recibieron estos aditivos a los niveles dados a medida que se hacia la masa. La masa se enrollo a un espesor de 0.64 mm, se cortó en piezas, y se frío a 176.7°C durante 20 segundos. El Cuadro 20 a continuación muestra los resultados de esta prueba para varios lotes.

Cuadro 20: Efecto de CaCI2/Acido Fosfórico agregado u Hojuelas o Masa sobre el Nivel de Acrilamida Como se puede ver en los resultados anteriores y en la gráfica anexa a la Figura 10, el nivel de acrilamida fue el más alto en la Prueba C cuando solamente se agregó ácido fosfórico a la preparación de hojuelas y fue el más bajo cuando se utilizaron cloruro de calcio y ácido fosfórico en combinación. II. Asparaginasa Utilizada para Hacer Hojuelas de Papa La asparaginasa es una enzima que descompone la asparagina a ácido aspártico y amoniaco. Ya que el ácido aspártico no forma acrilamida, los inventores tienen razón de que el tratamiento con la asparaginasa debe reducir la formación de acrilamida cuando se calientan las hojuelas de papa. Se realizó la siguiente prueba. Se mezclaron dos gramos de hojuelas de papa estándar con 35 ml de agua en una charola de secado metálica. La charola se cubrió y se calentó a 100°C durante 60 minutos. Después de enfriar, se agregaron 250 unidades de asparaginasa en 5 ml de agua, una cantidad de asparaginasa que es significativamente más que la cantidad calculada necesaria. Para el control, se mezclaron hojuelas de papa y 5 ml de agua sin enzima. Las hojuelas de papa con asparaginasa se mantuvieran a temperatura ambiente durante 1 hora. Después del tratamiento con enzima, la lechada de hojuelas de papa se secó a 60°C durante la noche. Las charolas con las hojuelas de papa secas se cubrieron y se calentaron a 120°C durante 40 minutos. La acrilamida se midió a través de cromatografía de gas, espectrometría de masas del derivado bromado. Las hojuelas de control contuvieron 11,036 ppb de acrilamida, mientras que las hojuelas tratadas con asparaginasa contuvieron 117 ppb de acrilamida, una reducción de más 98%. Después de esta primera prueba, se hizo una investigación de si es necesario o no cocinar las hojuelas de papa antes de agregar la asparaginasa para que la enzima sea efectiva. Para probar esto, se realizó el siguiente experimento: Se pre-trataron hojuelas de papa en una de cuatro formas. En cada uno de los cuatro grupos, se mezclaron 2 gramos e hojuelas de papa con 35 mililitros de agua. En el grupo de pre-tratamiento de control (a), las hojuelas de papa y el agua se mezclaron para formar una pasta. En el grupo (b), las hojuelas de papa se homogenizaron con 25 ml de agua en un homogenizador Bio Homogenizer 133-1281-0 a alta velocidad y se mezclaron con 10 ml adicionales de agua desionizada. En el grupo (c), las hojuelas de papa y el agua se mezclaron, se cubrieron y se calentaron a 60°C durante 60 minutos. En el grupo (d), las hojuelas de papa y el agua se mezclaron, se cubrieron y se calentaron a 100°C durante 60 minutos. Para cada grupo de pre-tratamiento (a), (b), (c), y (d), las hojuelas se dividieron, con la mitad del grupo de pre-tratamiento siendo tratado con asparaginasa, mientras que la otra mitad sirvió como controles, sin asparaginasa agregada. Se preparó una solución de asparaginasa disolviendo 1000 unidades en 40 mililitros de agua desionizada. La asparaginasa fue de Erwina chrysanthemi, Sigma A-2925 EC 3.5.1.1. Se agregaron cinco mililitros (5 ml) de solución de asparaginasa a cada una de las lechadas de hojuela de papa de prueba (a), (b), (c), y (d). Se agregaron cinco mililitros de agua desionizada a la lechada de hojuela de papa de control (a). Todas las lechadas se dejaron a temperatura ambiente durante una hora, todas las pruebas se realizaron por duplicado. Las charolas no cubiertas conteniendo las lechadas de hojuelas de papa se dejaron durante la noche secar a 60°C. Después de cubrir las charolas, las hojuelas de papa se calentaron a 120°C durante 40 minutos. La acrilamida se midió a través de cromatografía de gas, espectroscopia de masas del derivado bromado. Como se muestra en el Cuadro 21 a continuación, el tratamiento con asparaginasa redujo la formación de acrilamida en más de un 98% para todos los pre-tratamientos. Ni la homogenización ni el calentamiento de las hojuelas de papa antes de agregar la enzima incrementó la efectividad de la asparaginasa. En hojuelas de papa, la asparagina es accesible a asparaginasa sin tratamientos para dañar más la estructura celular. Notablemente, la cantidad de asparaginasa utilizada para tratar hojuelas de papa estuvo en un gran exceso. Si las hojuelas de papa contienen 1% de asparagina, agregando 125 unidades de asparaginasa a 2 gramos de hojuela de papa durante 1 hora, es aproximadamente un exceso de 50 veces de la enzima.

Cuadro 21: Efecto de Pre-tratamientos de Hojuelas de Papa sobre la Efectividad de Asparagina Otro grupo de prueba se diseñó para evaluar si la adición de asparaginasa durante la producción de hojuelas de papa proporcionó una reducción de acrilamida en el producto cocinado hecho las hojuelas y si el control de regulador de pH de las papas amasadas utilizadas para hacer las hojuelas a un pH preferido para actividad enzimática (por ejemplo, pH = 8.6) incrementa la efectividad de la asparaglnasa. La aplicación de regulador de pH se realizó con una solución de hidróxido de sodio, hecha con cuatro gramos de hidróxido de sodio agregado a un litro de agua para formar una solución de un décimo molar. Se hicieron dos lotes de hojuelas de papa como controles, uno regulado en su pH y otro no regulado en su pH. Se agregó asparaglnasa a dos lotes adicionales de hojuelas de papa; otra vez una regulada en su pH mientras que la otra no está regulada en su pH. La asparaginasa se obtuvo de Sigma Chemical y se mezcló con agua en una relación de 8 a 1 agua a enzima. Para los dos lotes en donde se agregó asparaginasa, la masa se mantuvo durante 40 minutos después de agregar la enzima, en un contenedor cubierto para reducir al mínimo la deshidratación y se mantuvo a aproximadamente 36°C. La masa después fue procesada en un secador de tambor producir las hojuelas. Las hojuelas de papa se utilizaron para hacer una masa de papa de acuerdo con los protocolos previamente mostrados, los resultados se muestran en el Cuadro 22 a continuación.

Cuadro 22: Efecto de Asparaginasa y un Regulador de pH sobre el Nivel de Acrilamida en Papas Fritas Como se muestra en el Cuadro 22, la adición de asparaginasa sin un regulador de pH redujo la producción de acrilamida en las papas fritas terminadas, de 768 a 54 ppb, una reducción de 93%. El uso de un regulador de pH no pareció tener el efecto deseado sobre la formación de acrilamida; más bien, el uso de la solución regulada en su pH permitió que se formara una cantidad mayor de acrilamida tanto en los experimentos de control como en el de asparaginasa. Además, la asparaginasa redujo el nivel de acrilamida de 1199 a 111, una reducción del 91%. La Figura 11 muestra los resultados del Cuadro 22 en una forma gráfica. Como en los dibujos previos, las barras 1102 representan el nivel de acrilamida para cada experimento, calibrada de acuerdo con las marcas en el área a mano izquierda de la gráfica, mientras que los puntos 1104 representan el nivel de humedad en las papas fritas a, calibradas de acuerdo con las marcas sobre el lado a mano derecha de la gráfica.

También se realizaron pruebas en las muestras para verificar la asparagina libre para determinar si la enzima se activa. Los resultados se muestran a continuación en el Cuadro 23.

Cuadro 23: Prueba para Asparagina Libre en Hojuelas Tratadas con Enzima En el grupo no regulado en su pH, la adición de asparaginasa redujo la asparagina libre de 1.71 a 0.061, una reducción del 96.5%. En el grupo regulado en su pH, la adición de asparaginasa redujo la asparaginasa libre de 2.55 a 0.027, una reducción del 98.9%. Finalmente, las hojuelas de muestra de cada grupo se valuaron en un sistema modelo. En este sistema modelo, una pequeña cantidad de las hojuelas de cada muestra se mezcló con agua para formar una solución aproximada del 50% de hojuelas en agua. Esta solución se calentó en tubo de ensayo durante 40 minutos a 120°C. La muestra después se analizó para la formación de acrilamida, los resultados mostrados en el Cuadro 24. Los resultados por duplicado para cada categoría se muestran colateralmente. En el sistema modelo, la adición de asparaginasa a las hojuelas no reguladas en su pH redujo la acrilamida de un promedio de 993.5 ppb a 83 ppb, una reducción del 91.7%. La adición de asparaginasa con las hojuelas reguladas en su pH redujo la acrilamida de un promedio de 889.5 ppb a un promedio de 64.5, una reducción del 92.7%.

Cuadro 24: Efecto del Sistema Modelo de Asparaginasa sobre Extracto de Romero de Acrilamida Agregado a Aceite para Freír En una prueba separada, se examinó el efecto de extracto de romero agregado al aceite para freír para papas fritas fabricadas. En esta prueba, se frieron hojuelas de papa idénticamente fabricadas ya sea en aceite que no tenía aditivos (controles) o en aceite que contenía extracto de romero agregado a uno de cuatro niveles: 500, 750, 1,000 ó 1,500 partes por millón. El Cuadro 25 a continuación proporciona los resultados de esta prueba.

Cuadro 25: Efecto de Romero sobre Acrilamida El nivel promedio de acrilamida en las hojuelas de control fue de 1133.5 ppb. La adición de 500 partes por millón del romero al aceite para freír redujo el nivel de acrilamida a 840, una reducción del 26%o, mientras que al incrementar el romero a 750 partes por millón se redujo la formación de acrilamida más, a 775, una reducción del 31.6%. Sin embargo, un incremento de romero a 1000 partes por millón no tuvo ningún efecto y un incremento de romero a 1500 partes por millón ocasionó la formación de acrilamida a un incremento de 1608 partes por billón, un incremento del 41.9%. La Figura 12 ilustra gráficamente los resultados del experimento con romero. Como en los ejemplos previos, las barras 1202 demuestran el nivel de acrilamida y se calibran a las divisiones en el área a mano izquierda de la gráfica, mientras que los puntos 1204 demuestran la cantidad de humedad en las hojuelas y se calibran a la división en el lado a mano derecha de la gráfica. Los resultados de prueba descritos se han agregado al conocimiento de agentes reductores de acrilamida que pueden ser utilizados en alimentos fabricados, térmicamente procesados. Se ha mostrado que los cationes bivalentes y trivalentes y los aminoácidos son efectivos para reducir la incidencia de acrilamida en alimentos fabricados térmicamente procesados. Estos agentes pueden ser utilizados individualmente, pero también se utilizan en combinación entre sí o con ácidos que incrementan su efectividad. La combinación de agentes puede ser utilizada para dirigir más la incidencia de acrilamida en alimentos térmicamente procesados de aquella que se puede obtener a través de agentes individuales o las combinaciones pueden ser utilizadas para obtener un bajo nivel de acrilamida sin alteraciones indebidas en el sabor y textura del producto alimenticio. La asparaginasa ha sido probada como un agente reductor de acrilamida efectivo en alimentos fabricados. También se ha mostrado que estos agentes pueden ser efectivos no solamente cuando se agregan a la masa para el alimento fabricado, sino que también se pueden agregar los agentes a productos intermediarios, tales como hojuelas de papa seca u otros productos de papa seca, durante su fabricación. El beneficio de los agentes agregados a productos intermediarios puede ser tan efectivo como aquellos agregados a la masa. Aunque la invención se ha sido particularmente mostrada y descrita con referencia a varias modalidades, se entenderá por aquellos expertos en la técnica que varios otros aspectos en la reducción de acrilamida en alimentos térmicamente procesados a través del uso de un aditivo de aminoácido pueden hacerse sin apartarse del espíritu y alcance de esta invención. Por ejemplo, aunque el procedimiento ha sido descrito con respecto a papa y productos de maíz, el procedimiento también puede ser utilizado para procesar productos alimenticios hechos de cebada, trigo, centeno, arroz, avenas, mijo, y otros granos a base almidón, así como otros alimentos que contienen asparagina y un efecto reductor, tales como papas dulces, cebolla, y otros vegetales. Además, el procedimiento ha sido demostrado en papas fritas y hojuelas de maíz, pero puede ser utilizado en el procesamiento de muchos otros productos alimenticios fabricados, tales como otros tipos de bocadillos, cereales, galletas, galletas saladas, rosquillas duras cubiertas con sal, panes y rollo, y la panadería para carnes empanizadas.

Claims (21)

REIVINDICACIONES

1.- Un método para hacer un producto alimenticio seco, dicho método comprende los pasos de: a) desorganizar la estructura celular de un alimento a base de almidón que contiene asparagina; b) agregar uno o más agentes reductores de acrilamida seleccionados de cloruro de lacio y un ácido de grado alimenticio, en donde dicho agente(s) reductor comprende de entre aproximadamente 0.45% y 1.0% en peso para dicho alimento a base de almidón para formar una mezcla; c) secar dicha mezcla para formar el producto alimenticio seco.

2.- El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicho paso de desorganizar comprende la cocción de dicho alimento a base de almidón.

3.- El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicho paso de desorganizar comprende emulsificar dicho alimento a base de almidón.

4.- El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicho paso de agregar comprende añadir cloruro de calcio y ácido fosfórico a dicho alimento a base de almidón.

5.- El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicho paso de agregar además comprende añadir una solución de asparaginasa a dicho alimento a base de almidón.

6.- El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicho paso de secar se realiza en un tambor de secado.

7.- El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicho alimento a base de almidón es papas.

8.- El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicho producto alimenticio seco es hojuelas de papa.

9.- Un método para preparar hojuelas de papa, dicho método comprende: a) cocinar y machacar las papas para formar papas machacadas; b) agregar un primer agente reductor de acrilamida que comprende una solución de asparaginasa a dichas papas machacadas para formar papas machacadas mejoradas; c) secar dichas papas machacadas mejoradas para formar un producto de papa seca.

10.- El método de acuerdo con la reivindicación 9, en donde el paso de agregar comprende añadir cloruro de calcio y un ácido de grado alimenticio a dichas papas machacadas.

11.- El método de acuerdo con la reivindicación 9, en donde el paso de agregar comprende añadir cloruro de calcio y ácido fosfórico a dichas papas machacadas.

12.- El método de acuerdo con la reivindicación 9, en donde dicho paso de agregar comprende añadir cloruro de calcio y ácido cítrico a dichas papas machacadas.

13.- El método de acuerdo con la reivindicación 9, en donde dicho paso de agregar comprende añadir una solución de asparaginasa a dichas papas machacadas.

14.- El método de acuerdo con la reivindicación 9, en donde dicho paso de secar se realiza en un tambor de secado.

15.- Un método para hacer un producto alimenticio seco, dicho método comprende los pasos de: a) desorganizar la estructura celular de un alimento a base de almidón que contiene asparagina; b) agregar un primer agente reductor de acrilamida que comprende una solución de asparaginasa a dicho alimento a base de almidón para formar una mezcla; c) secar dicha mezcla para formar el producto alimenticio seco.

16.- El método de acuerdo con la reivindicación 15, en donde el paso de desorganizar comprende cocinar el alimento a base de almidón.

17.- El método de acuerdo con la reivindicación 15, en donde el paso de desorganizar comprende emulsificar el alimento a base de almidón.

18.- El método de acuerdo con la reivindicación 15, en donde el paso de agregar comprende añadir cloruro de calcio y ácido fosfórico al alimento a base de almidón.

19.- El método de acuerdo con la reivindicación 15, en donde el paso de secar se realiza en un tambor de secado.

20.- El método de acuerdo con la reivindicación 15, en donde dicho alimento a base de almidón es papas.

21.- El método de acuerdo con la reivindicación 15, en donde dicho producto alimenticio seco es hojuelas de papa.