降低全谷物粉中的天冬酰胺的方法

技术领域

本文描述的方法总体上涉及降低全谷物粉的天冬酰胺含量，从而降低在热加工时全谷物粉的丙烯酰胺浓度，以及降低含有全谷物粉的热加工产品的丙烯酰胺浓度。

背景技术

丙烯酰胺是在高温蒸煮过程中可在一些食品中形成的化学物质。例如，丙烯酰胺可以在高于约120℃的温度下通过美拉德反应途径通过还原糖与氨基酸(诸如天冬酰胺)之间的非酶促褐变反应形成。因此，在烘焙物和其他烘焙产品的生产期间，丙烯酰胺的形成可能是一个问题。此外，天冬酰胺主要存在于全谷物的麸和胚芽中，而不是胚乳中。因此，与主要由胚乳形成的白色粉中的天冬酰胺水平相比，全谷物粉可以具有高出三分之二的天冬酰胺水平，从而增加了含有全谷物粉的烘焙物中丙烯酰胺形成的可能性。

发明内容

本文描述了通过在调质(tempering)期间用降低天冬酰胺的组合物处理全谷物来降低全谷物粉的天冬酰胺含量的方法。在一些方法中，该降低天冬酰胺的组合物包括天冬酰胺酶。在其他方法中，该降低天冬酰胺的组合物包括具有或以其他方式促进天冬酰胺酶活性的酵母。有利地，在这两种方法中，将该天冬酰胺酶活性定位并集中在全谷物的麸和胚芽中，从而在处理期间和之后使该天冬酰胺酶活性最大化。

在降低天冬酰胺的组合物包括天冬酰胺酶的方法中，该酶促处理包括在作为调质介质的天冬酰胺酶的水溶液中对全谷物进行调质。天冬酰胺酶的水溶液可以按调质混合物的约5重量％至约15重量％被包含。调质介质中的天冬酰胺酶将全谷物中的天冬酰胺水解为天冬氨酸和氨，从而减少全谷物中可用于在烘焙期间形成丙烯酰胺的天冬酰胺的量。

在一些方法中，该天冬酰胺酶可以具有每克酶约3500ASNU的天冬酰胺酶活性。在一些方法中，该天冬酰胺酶可以来源于米曲霉(Aspergillus oryzae)。在调质期间该调质介质中天冬酰胺酶的浓度可以为至少约2550ppm，例如，约4550ppm。

在降低天冬酰胺的组合物包括酵母的方法中，该酵母以例如调质混合物的约0.1重量％至约4.0重量％的量被包含在调质介质中，并且在一些方法中以调质混合物的约0.2重量％至约2.0重量％的量被包含在调质介质中。特别有用的降低天冬酰胺的酵母菌株包括面包酵母(即，酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae))，并且更具体地，具有天冬酰胺酶活性和/或能够在水性介质中降解天冬酰胺的非转基因面包酵母。

在一些方法中，用降低天冬酰胺的组合物进行的调质操作可以在环境温度下进行，并且在其他方法中，在约10℃至约60℃的温度下进行，例如在约50℃下进行。在一些方法中，调质操作可以进行约4小时至约8小时的持续时间。在其他方法中，调质操作可以进行更长的持续时间，例如，多达24小时。在一些方法中，调质操作可以进行甚至更长时间，例如，多达32小时，特别是当希望获得发芽的谷物时。基于所使用的特定降低天冬酰胺的组合物，调质操作过程通常可以在有效地将全谷物水合至合适的水分含量并且促进高水平的天冬酰胺酶活性的条件下进行。例如，在一些方法中，经调质的谷物的最终水分含量可以为约14重量％至约26重量％。在一些方法中，可以将经调质的全谷物干燥，以获得适于碾磨的水分含量，例如，至约10重量％至约16重量％的水分含量。

在调质后可以将全谷物碾磨，例如，以获得麸和胚芽级分以及胚乳级分。麸和胚芽级分可以任选地经受稳定化处理，以降低脂肪酶，从而形成稳定化的麸和胚芽级分。然后可以将稳定化的麸和胚芽级分与胚乳级分组合，以形成具有降低的天冬酰胺水平的稳定化的全谷物全谷物粉。

通过用降低天冬酰胺的组合物对全谷物进行调质而获得的全谷物粉通常具有不超过约250ppm的天冬酰胺含量。在一些方法中，与未经处理的全谷物粉相比，用降低天冬酰胺的组合物进行调质可以将全谷物粉的天冬酰胺含量降低至少约25％。

在一些方法中，降低天冬酰胺的组合物的至少一部分可以在调质期间被全谷物吸收，主要被全谷物的麸和胚芽吸收。以这种方式，天冬酰胺酶活性集中在全谷物中含有最高量天冬酰胺的部分中。降低天冬酰胺的组合物的至少一部分也可以在碾磨后保留在全谷物粉中，从而允许全谷物中的天冬酰胺在处理后以及在一些情况下在储存和/或面团形成期间持续水解。

所得到的全谷物粉特别适用于生产烘焙物。天冬酰胺浓度已被证明是全谷物中丙烯酰胺形成的主要限制因素。因此，使用本文所述的方法降低全谷物粉的天冬酰胺含量可以显著降低含有经处理的全谷物粉的烘焙物中不期望的丙烯酰胺形成。例如，在一些方法中，与使用未经处理的全谷物粉生产的烘焙物相比，使用本文所述的天冬酰胺降低型全谷物粉生产的烘焙物可以表现出至少约20％和至多约50％或更多的丙烯酰胺的显著降低。

附图说明

图1是降低用于生产烘焙物的全谷物粉的天冬酰胺含量的示例性方法的工艺流程图。

图2是说明用降低天冬酰胺的酵母进行调质后的天冬酰胺减少的图。

具体实施方式

术语“全谷物”包含在任何加工之前的谷物整体，例如作为小麦浆果或籽粒。如美国食品药物管理局(FDA)2006年2月15日指南草案中所指出的以及如本文所用，术语“全谷物”包括由谷物的完整的、磨碎的、破裂的或剥落的果实组成的谷物，其主要组分-淀粉胚乳、胚芽和麸-以与它们在完整谷物中存在的比例相同的相对比例存在。据FDA概述，此类谷物可以包括大麦、荞麦、干小麦、玉米、小米、粗粮(flee)、黑麦、燕麦、高粱、小麦和野生稻米。

如本文所用，术语“碾磨”包含轧制、破碎筛分和分选全谷物以将其分离成其组成部分的步骤，这些步骤也可能导致组成部分的粒度的一些减小。

如本文所用，术语“研磨”包含涉及减小粒度的任何方法，包含但不限于使颗粒彼此碰撞或机械地减小粒度。

如本文所用，术语“调质”是在碾磨之前将水添加到小麦中以使麸变坚韧并且使全谷物的胚乳变柔和，从而提高粉分离效率的过程。

除非另外指明，否则本文所用的百分比均按重量计并且基于填充物组成。

本文描述了降低全谷物粉的天冬酰胺含量的方法，该全谷物粉用于生产烘焙物和具有降低的丙烯酰胺含量的烘焙物，其含有具有降低的天冬酰胺含量的全谷物粉。降低烘焙物中的丙烯酰胺的一种技术包括面团形成期间添加天冬酰胺酶作为成分，以将谷物中的天冬酰胺水解成天冬氨酸(或天冬氨酸)和氨，从而降低可用于在加热期间形成丙烯酰胺的天冬酰胺的量。然而，面团的高水分含量以及各种面团成分的存在可能会不期望地抑制或以其他方式稀释天冬酰胺酶的酶活性。本文描述了一种卓越方法，该方法在较低水分含量下降低全谷物粉中的天冬酰胺，以使酶活性在全谷物的高天冬酰胺部分中最大化、将酶活性定位和集中在全谷物的高天冬酰胺部分中，从而导致所得全谷物粉中的天冬酰胺降低得更多，并且因此导致含有天冬酰胺降低型全谷物粉的烘焙物中丙烯酰胺含量较低。

图1示出了一种降低用于生产烘焙物的全谷物粉的天冬酰胺含量的示例性方法。天冬酰胺-丙烯酰胺的氨基酸前体-以高的量存在于全谷物中，并且主要存在于全谷物的麸和胚芽中。作为在如本文所述的调质期间用降低天冬酰胺的组合物处理全谷物的结果，天冬酰胺酶活性可被最大化并且全谷物(和由其生产的粉)的天冬酰胺含量可被显著降低，从而减轻含有来源于经处理的全谷物的全谷物粉的烘焙物中不期望的丙烯酰胺的形成。

据信，与例如在面团形成期间使用天冬酰胺酶作为成分或以其他方式在碾磨后处理谷物相比，在调质期间用降低天冬酰胺的组合物处理全谷物具有多个优点。例如，在面团形成期间，天冬酰胺酶可能受到其他成分(诸如例如盐、食糖和膨松剂)的限制。由于面团形成期间的高水分含量(例如，高达50％水分)，酶活性也可能降低或以其他方式被稀释。另外，由于全谷物的外麸和胚芽与内胚乳相比含有更高量的天冬酰胺，因此在调质期间(即，在碾磨之前)用降低天冬酰胺的组合物处理全谷物可将天冬酰胺酶活性定位并集中在全谷物中具有最高天冬酰胺含量的部分中。此外，在调质期间(即，在用于生产烘焙物的过程的早期)对全谷物进行酶促处理允许在处理期间和之后使天冬酰胺酶活性最大化。例如，由于降低天冬酰胺的组合物的至少一部分可以在调质期间被吸收在全谷物的麸和胚芽中，所以在调质、碾磨之后，并且甚至在全谷物粉被添加到面团中之后，天冬酰胺酶降解可以继续进行，从而导致卓越的天冬酰胺酶活性的降低，并且通过延伸，丙烯酰胺形成被更好地降低。

如图1所示，在调质期间用降低天冬酰胺的组合物处理全谷物可以包括将降低天冬酰胺的组合物102与水104混合以获得基本上水性的调质介质，将该调质介质与全谷物106混合。

全谷物主要含有胚乳、麸和胚芽，比例分别递减。在全小麦谷物中，基于完整谷物的重量，例如，在约13重量％的田间水分下，胚乳或淀粉为约83重量％，麸为约14.5重量％，并且胚芽为约2.5重量％。胚乳含有淀粉，并且蛋白质含量比胚芽和麸低。胚乳的天冬酰胺含量也比麸和胚芽部分低。麸(果皮或外壳)是成熟的子房壁，其位于角质层之下，并且包括向下至种皮的所有外部细胞层。麸富含非淀粉多糖，诸如纤维素和戊聚糖。相对于胚乳，麸或果皮的天冬酰胺含量也较高。由于纤维含量高，麸或果皮往往非常坚硬，并且赋予干燥的、砂砾样口感，特别是当以大粒度存在时。麸或果皮还含有谷物的大部分脂肪酶和脂氧化酶，这些酶需要进行稳定化。随着研磨或碾磨程度的增加，麸粒度接近淀粉的粒度，使得麸和淀粉更难分离。另外，由于更多的机械能输入、以及与胚乳相比麸的研磨性、以及淀粉颗粒的破裂，淀粉损伤往往会增加。另外，机械损伤的淀粉往往更容易糊化。胚芽的特征在于其高脂肪油含量。胚芽还富含粗蛋白、食糖和灰分组分。

尽管不限于此，但本文所用的全谷物可以选自例如软/软和软/硬小麦浆果。在一些方法中，这些全谷物可以包括白或红小麦浆果、硬小麦浆果、软小麦浆果、冬小麦浆果、春小麦浆果、硬粒小麦浆果或它们的组合。可根据各种或某些实施方案或方面加工的其他全谷物的示例包含，例如，燕麦、玉米、稻米、野生稻米、黑麦、大麦、荞麦、干小麦(bulgar)、小米、斯佩耳特小麦、高粱等，以及全谷物的混合物。全谷物可以例如呈全谷物籽粒、薄片等的形式。优选地，全谷物在调质前未被蒸煮。

再次参考图1，在包含水104和降低天冬酰胺的组合物102的调质介质中全谷物106经受调质108。

在一些方法中，降低天冬酰胺的组合物可以包括天冬酰胺酶组合物。天冬酰胺酶组合物可以包括任何天冬酰胺酶或其组合，并且天冬酰胺酶可以来源于任何合适的来源。在一些方法中，天冬酰胺酶可以呈粉末形式或具有颗粒形式。在其他方法中，天冬酰胺酶可以呈液体形式。在一些方法中，天冬酰胺酶可以来源于米曲霉。在一些方法中，天冬酰胺酶可以具有每克酶约3500ASNU的天冬酰胺酶活性。在本文所述的实施方案中可采用的一种非限制性示例性天冬酰胺酶包含由丹麦巴格斯瓦尔德市的诺维信公司(Novozymes A/S)制造的

在其他实施方案中，降低天冬酰胺的组合物可以包括具有天冬酰胺酶活性的酵母菌株。特别有用的降低天冬酰胺的酵母菌株是面包酵母(即，酿酒酵母)，并且更具体地，具有天冬酰胺酶活性和/或能够在水性介质中降解天冬酰胺的非转基因面包酵母。在本文所述的实施方案中可采用的一种非限制性示例性降低天冬酰胺的酵母包括Acryleast

在一些方法中，调质操作108可以在含有调质水104和全谷物106的常规调质桶中进行，并且可以将降低天冬酰胺的组合物102添加到调质桶中的水104中。在其他实施方案中，可以将降低天冬酰胺的组合物102与全部或部分调质水104预混合以获得水性调质介质，将该水性调质介质添加到调质桶中以与全谷物106混合。在任一情况下，含有水104和降低天冬酰胺的组合物102的调质介质的量为调质混合物的约5重量％至约15重量％。

可通过用降低天冬酰胺的组合物对全谷物进行调质来控制全谷物的水分含量，使得谷物的外部部分被水合或润湿而其内部部分基本上不被润湿。这种处理避免或基本上降低了干燥从籽粒或谷物的内部或胚乳获得的细小级分的需要，同时使籽粒或谷物的外部或麸和胚芽部分润湿，以便在需要或期望时进行后续稳定化处理。这种处理还将天冬酰胺酶活性定位和集中在籽粒或谷物的麸和胚芽部分中，与内胚乳部分相比，麸和胚芽部分含有更高量的天冬酰胺。

全谷物的调质操作可以在任何合适的容器中进行，例如在浴槽或桶中。调质时间可以在约2小时至最多32小时的范围内，这取决于所使用的特定降低天冬酰胺的组合物和所需的最终水分含量。

例如，在调质介质中使用的降低天冬酰胺的组合物是天冬酰胺酶的方法中，调质时间可以在例如约4小时至约8小时的范围内，以充分润湿全谷物并充分降低其中的天冬酰胺含量。在其他方法中，调质时间可以长达24小时。在调质介质中使用的降低天冬酰胺的组合物是降低天冬酰胺的酵母组合物的方法中，调质时间可以在例如约10小时至约32小时的范围内，并且在一些方法中为约14小时至约30小时。应当注意的是，调质时间应当适合于有效地将全谷物水合至合适的水分含量，并且基于所使用的特定降低天冬酰胺的组合物促进高水平的天冬酰胺酶活性。

在一些方法中，可以对全谷物进行调质以获得基于全谷物重量的约14重量％至约26重量％的水分含量，更优选地约15重量％至约24重量％，并且在某些方法中最优选地约16重量％至约22重量％。在降低天冬酰胺的组合物是酵母的方法中，诸位发明人发现，酵母在约21重量％的谷物水分含量下具有特别高的天冬酰胺酶活性。

如本文所讨论的，降低天冬酰胺的组合物的至少一部分可以在调质期间被全谷物吸收，从而允许在调质和碾磨之后、在储存期间以及甚至在面团形成期间持续的天冬酰胺酶活性。因此，通常优选的是，选择调质时间和最终水分以获得适于碾磨的水分含量，同时还使调质后持续的天冬酰胺酶活性最大化。

在一些实施方案中，用降低天冬酰胺的组合物进行的调质操作可以在约10℃至约60℃的温度下，例如在约50℃下进行。优选地，调质操作在不施加主动加热的情况下进行。在一些方法中，调质操作可以在环境温度下进行，该环境温度有时会基于例如环境因素而变化。然而，优选的是，调质操作在不高于60℃的温度下进行。也可以选择调质温度以避免大量淀粉糊化、蛋白质变性和/或天冬酰胺酶或酵母失活。

在一些方法中，可以控制调质温度和水分含量，如通过差示扫描量热法(DSC)所测量的，使得淀粉糊化可小于约25％，优选地小于约10％，最优选地小于约5％。所实现的低程度的淀粉糊化和低程度的淀粉损伤的例子是，在约65℃至约70℃的峰值温度下，如通过差示扫描量热法(DSC)所测量的，基于麸和胚芽级分中淀粉的重量，淀粉熔化焓大于约4J/g，优选地大于约5J/g。在实施方案中，在约60℃至约65℃的峰值温度下，如通过差示扫描量热法(DSC)所测量的，基于麸和胚芽级分的重量，麸和胚芽级分可具有淀粉熔化焓大于约2J/g。通常，当：a)将足量的水(基于淀粉的重量，通常为至少约30重量％)添加到淀粉中并与淀粉混合，以及b)将淀粉的温度升高至至少约80℃(176℉)，优选地100℃(212℉)或更高时，发生淀粉糊化。糊化温度取决于可用于与淀粉相互作用的水的量。通常，可用水的量越低，糊化温度越高。糊化可以定义为淀粉颗粒内的分子序的瓦解(破坏)，表现为性质的不可逆变化，诸如颗粒溶胀、天然微晶熔化、双折射损失和淀粉溶解。糊化的初始阶段的温度和发生糊化的温度范围受制于淀粉浓度、观察方法、颗粒类型和所观察的颗粒群内的异质性。糊化是淀粉溶解中第一阶段糊化之后的第二阶段现象。其涉及颗粒溶胀增加、分子组分(即直链淀粉，随后是支链淀粉)从颗粒中渗出，以及最终颗粒被完全破坏。参见Atwell等人,“TheTerminology And Methodology Associated With Basic Starch Phenomena,”CerealFoods World,第33卷,第3期,第306-311页(1988年3月)。

低程度的淀粉糊化和淀粉损伤可以通过碳酸钠-水溶剂保持力(SRC碳酸钠)来测量。溶剂保持力(SRC)可以通过以下方式测量：将具有重量(A)(例如约5g)的成分或组分的样品(诸如全谷物粉)与大量过量的水或其他溶剂(诸如碳酸钠的水溶液(例如5重量％的碳酸钠))混合，并对该溶剂-粉混合物进行离心。然后可以将上清液轻轻倒出，并且可以将样品称重以获得离心后的湿润样品的重量(B)，其中通过以下等式计算SRC值：SRC值＝((B-A)/A))×100。在一些实施方案中，天冬酰胺降低型全谷物粉可以具有与对照相当的碳酸钠-水溶剂保持力(SRC碳酸钠)。

返回参考图1，在调质后全谷物可以经受常规碾磨110，以获得麸和胚芽级分112以及分离的胚乳级分114。

示例性碾磨技术包括粉碾磨和/或研磨操作，该操作用于获得麸和胚芽级分以及胚乳级分，并且用于获得具有诸如以下文献中公开的粒度分布的粉以及级分和组分：例如，美国专利申请公开号US 2005/0136173、US2006/0073258、2007/0269579、2007/0292583；美国专利第7,258,888号、第8,133,527号和第8,173,193号；以及国际专利申请公开号WO2007/149320。在一些实施方案中，可以采用粉碾磨和/或研磨操作，该操作用于获得麸和胚芽级分以及胚乳级分，并且用于获得具有如以下文献中公开的粒度分布的粉以及级分和组分：美国专利申请公开号2007/0292583；美国专利第8,133,527号和第8,173,193号；以及国际专利申请公开号WO 2007/149320和WO 2012/148543。在本段中标识的每篇参考文献的公开内容通过引用整体并入本文。

在一些方法中，在与胚乳级分114再次组合之前，麸和胚芽级分112可以任选地经受一个或更多个稳定化处理116(加热或不加热)，以使脂肪酶灭活或降低脂肪酶活性。示例性稳定化处理可以包括，例如，如国际专利公开号WO 2012/142399中所公开的通过用脂肪酶抑制剂处理而进行的稳定化和/或如WO 2014/149810中所公开的通过在输送和混合的同时加热而进行的稳定化(这些参考文献的公开内容通过引用整体并入本文)，该稳定化处理可以与本申请的酶调质一起使用，以帮助降低小麦风味和增强通过其中公开的方法生产的产品的焦糖化风味，条件是脂肪酶抑制剂稳定化处理条件，诸如pH，或脂肪酶抑制剂本身，不会不利地影响使用本文描述的天冬酰胺酶调质方法造成的天冬酰胺的降低。

无论是否对分离出的一个或更多个级分进行进一步加工、稳定等，将麸和胚芽级分与胚乳级分再次组合，以形成天冬酰胺降低型全谷物粉。在一些实施方案中，麸和胚芽级分来源于与胚乳级分来源相同的全谷物。然而，在其他实施方案中，可以将麸和胚芽级分与源自或获自不同谷物来源的胚乳级分组合或共混。然而，在每个实施方案中，将麸和胚芽级分以及胚乳级分组合或共混，以提供经酶处理的全谷物粉，该粉含有的胚乳、麸和胚芽的比例与它们在完整谷物中存在的相对比例相同或基本上相同。

在一些实施方案中，天冬酰胺降低型全谷物粉可以具有在第35号(500微米)美国标准筛上为0重量％的粒度分布，以及在第70号(210微米)美国标准筛上为小于或等于约20重量％(优选地小于或等于约10重量％或5重量％)的粒度分布。在另一个实施方案中，天冬酰胺降低型全谷物粉可以具有通过第70号(210微米)美国标准筛的高达约100重量％的粒度分布。另外，天冬酰胺降低型全谷物粉还可以具有至少75重量％，优选地至少85重量％，例如约90重量％至约98重量％，小于或等于149微米和小于或等于5重量％大于250微米的粒度分布。在某些方面，麸和胚芽级分可以具有在第35号(500微米)美国标准筛上为0重量％的细小粒度分布，以及在第70号(210微米)美国标准筛上为小于或等于约20重量％的粒度分布。

通过用本文所述的降低天冬酰胺的组合物对全谷物进行调质而获得的全谷物粉118表现出卓越的天冬酰胺含量的降低。例如，所得到的天冬酰胺降低型全谷物粉通常具有不超过约250ppm的天冬酰胺含量。在一些方法中，与未经处理的全谷物粉相比，本文所述的调质处理可以将全谷物粉的天冬酰胺含量降低至少约25％。在一些方法中，与未经处理的全谷物粉相比，天冬酰胺含量的降低可以为至少约30％、至少约35％、至少约40％、至少约45％、至少约50％、至少约55％、至少约60％、至少约65％，并且在一些方法中至少约70％。

本文所述的天冬酰胺降低型全谷物粉可以被包装、稳定地储存，并且随后或立即进一步用于食品生产中。通过添加水和其他适用的食品成分、混合、成型和烘焙或油炸等，天冬酰胺降低型全谷物粉准备好被进一步加工成最终食品产品。含有天冬酰胺降低型全谷物粉的面团可以在大规模生产的基础上连续生产和机械加工，例如成片、层压、模制、挤出或共挤出，以及切割。

本文所述的天冬酰胺降低型全谷物粉可用于多种食品产品中，并且尤其可用于经蒸煮、烘焙或以其他方式热处理的产品中，并且从而容易产生丙烯酰胺。例如，在一些方法中，与使用未经处理的全谷物粉生产的烘焙物相比，使用如本文所述的天冬酰胺降低型全谷物粉生产的烘焙物可以表现出至少约20％、至少约25％、至少约30％、至少约35％、至少约40％，并且在一些方法中至少约45％的丙烯酰胺的显著减少。在一些方法中，与使用未经处理的全谷物粉生产的烘焙物相比，丙烯酰胺含量的降低可以为至少约50％或更多。

食品产品可以包括含淀粉类食品产品，意大利面食产品、即食谷物、糖果以及特别是饼干类产品。在一些实施方案中，食品产品可以是烘焙产品或点心食品。烘焙产品可以包括曲奇饼、薄脆饼干、披萨皮、饼皮、面包、贝果、椒盐卷饼、布朗尼饼、松饼、华夫饼、糕点、蛋糕、速烤面包、甜面包卷、甜甜圈、水果和谷物棒、玉米面饼和半熟烘焙产品。点心产品可以包括点心片和挤压、膨化的点心。食品产品特别地可以选自曲奇饼、薄脆饼干和谷物脆棒。曲奇饼可以是棒状产品、挤压的、共挤压的、成片和切割的、旋转模制的、线切割的或夹心曲奇饼。可生产的曲奇饼的示例包括食糖威化饼、水果馅曲奇饼、巧克力片曲奇饼、食糖曲奇饼等。薄脆饼干可以是发酵或非发酵型薄脆饼干，以及全麦薄脆饼干。所生产的烘焙物可以是具有全脂含量的饼干、薄脆饼干或曲奇饼，或者它们可以是减脂、低脂或无脂产品。

除了水之外，可以与天冬酰胺降低型全谷物粉混合的饼干、曲奇饼、薄脆饼干和点心成分包括强化小麦粉、植物起酥油、食糖、盐、高果糖玉米糖浆、膨松剂、调味剂和着色剂。可以使用的强化小麦粉包括富含烟酸、还原铁、硝酸硫胺和核黄素的小麦粉。可使用的植物起酥油包括由部分氢化的大豆油制成的那些。可以使用的膨松剂包含磷酸钙和小苏打。可以使用的着色剂包括植物着色剂，诸如胭脂树提取物和姜黄油树脂。

在一些实施方案中，制备的面团包含包括常规量的前述饼干、曲奇饼、薄脆饼干和点心成分的各种组合的面团。根据一些实施方案，将所有前述成分均匀混合，并且控制水的量以形成具有所需稠度的面团。然后可以将面团成形为块并且进行烘焙或油炸，以生产具有优异的水分、几何形状、外观、质地和风味属性的产品。

在一些方法中，基于面团的重量(不包括内含物的重量)，可用于烘焙物组合物(诸如曲奇饼、饼干和薄脆饼干)的粉组分、天冬酰胺降低型全谷物粉和任选的其他粉的总量可以在例如约20重量％至约80重量％、优选地约45重量％至约75重量％的范围内。除非另有说明，否则所有重量百分比均基于形成面团或调配物的所有成分的总重量，但不包括内含物，诸如糖果或风味片或块状物、坚果、葡萄干等。因此，“面团的重量”不包括内含物的重量，但“面团的总重量”包括内含物的重量。

可用于改变所生产产品的质地的工艺相容成分包括食糖，诸如蔗糖、果糖、乳糖、葡萄糖、半乳糖、麦芽糖糊精、玉米糖浆固体、氢化淀粉水解物、蛋白质水解物、葡萄糖糖浆、它们的混合物等。还原糖(诸如果糖、麦芽糖、乳糖和葡萄糖，或还原糖的混合物)可用于促进褐变。果糖的示例性来源包括转化糖浆、高果糖玉米糖浆、糖蜜、红糖、枫叶糖浆、它们的混合物等。

纹理化成分(诸如食糖)可以与固体或结晶形式(诸如结晶或颗粒状蔗糖、颗粒状红糖或结晶果糖)或液体形式(诸如蔗糖糖浆或高果糖玉米糖浆)的其他成分混合。在一些实施方案中，可以使用水分保持性食糖，诸如高果糖玉米糖浆、麦芽糖、山梨糖、半乳糖、玉米糖浆、葡萄糖糖浆、转化糖浆、蜂蜜、糖蜜、果糖、乳糖、葡萄糖以及它们的混合物，来促进烘焙产品的咀嚼性。

除了水分保持性食糖之外，在面团或面糊中也可采用非食糖或者与蔗糖相比具有低甜度的其他水分保持剂或者水分保持剂水溶液。例如，甘油、糖醇(诸如甘露醇、麦芽糖醇、木糖醇和山梨糖醇)以及其他多元醇可用作水分保持剂。水分保持性多元醇(即多羟基醇)的另外的例子包括二醇类，例如丙二醇以及氢化葡萄糖糖浆。其他水分保持剂包括糖酯、糊精、氢化淀粉水解物和其他淀粉水解产物。

在一些实施方案中，基于面团的重量(不包括内含物的重量)，诸如所生产的面团的总食糖固体含量或纹理化成分含量可以在0重量％直至约50重量％的范围内。

食糖固体可以全部或部分地被常规的食糖替代物或常规的膨胀剂(诸如聚葡萄糖、全纤维素、微晶纤维素、它们的混合物等)替代。聚葡萄糖是用于制造降低热量烘焙物的优选的食糖替代物或膨胀剂。示例性的替代量可以是原糖固体含量的至少约25重量％，例如至少约40重量％，优选地约50重量％至约75重量％。

在一些实施方案中，基于面团的重量(不包括内含物的重量)，常规的食糖替代物、常规的膨胀剂或常规的粉替代物(诸如聚葡萄糖)的量可以为约10重量％至约35重量％，例如约15重量％至约25重量％。

面团的水分含量应足以提供所需的稠度，以使面团能够适当地成形、加工和切割。面团的总水分含量将包括作为单独添加的成分被包含的任何水，以及由粉提供的水分、任何膨胀剂或粉替代物(诸如抗性淀粉III型成分)的水分含量和包含在调配物中的其他面团添加剂(诸如高果糖玉米糖浆、转化糖浆或其他液体水分保持剂)的水分含量。

可用于获得面团和烘焙物的油质组合物可以包括任何已知的可用于烘焙应用的起酥油或脂肪共混物或组合物(诸如黄油)，并且它们可以包含常规的食品级乳化剂。经过分馏、部分氢化和/或酯交换的植物油、猪油、海产油以及它们的混合物是可以使用的起酥油或脂肪的示例。还可以使用可食用的热量降低或低热量、部分可消化或不可消化的脂肪、脂肪替代物或合成脂肪，诸如蔗糖聚酯或三酰甘油酯，它们是工艺相容的。可以使用硬脂肪和软脂肪或起酥油和油的混合物，以在油质组合物中实现所需的稠度或熔化特性。可用于获得油质组合物的可食用甘油三酯的示例包括来源于植物来源的天然存在的甘油三酯，该植物来源诸如大豆油、棕榈仁油、棕榈油、菜籽油、红花油、芝麻油、向日葵籽油以及它们的混合物。也可以使用海产油和动物油，诸如沙丁鱼油、鲱鱼油、巴巴苏油、猪油和牛油。合成的甘油三酯以及脂肪酸的天然甘油三酯也可用于获得油质组合物。脂肪酸可以具有8个至24个碳原子的链长。可以使用在例如约75℉至约95℉的室温下的固体或半固体起酥油或脂肪。优选的油质组合物包括大豆油。在实施方案中，基于面团的重量，面团可以包含至多约30重量％，例如约5重量％至约25重量％的至少一种油或脂肪。

可以使用本文所述的天冬酰胺降低型全谷物粉生产的烘焙物包括热量降低的烘焙物，其也是减脂、低脂或无脂产品。如本文所用，减脂食品产品是具有其脂肪含量比标准或常规产品降低至少25重量％的产品。低脂产品具有小于或等于每参考量或标签份三克脂肪的脂肪含量。然而，对于小的参考量(即，30克或更少或两汤匙或更少的参考量)，低脂产品具有小于或等于每50克产品3克的脂肪含量。无脂或零脂产品具有小于每参考量和标签份0.5克脂肪的脂肪含量。对于伴手礼薄脆饼干，诸如咸味薄脆饼干，参考量为15克。对于曲奇饼和用作点心的薄脆饼干，参考量为30克。因此，基于最终产品的总重量，低脂薄脆饼干或曲奇饼的脂肪含量将小于或等于每50克3克脂肪或者小于或等于约6％脂肪。基于最终产品的重量，无脂的伴手礼薄脆饼干将具有小于每15克0.5克或小于约3.33％的脂肪含量。

除上述之外，面团还可以包括在薄脆饼干和曲奇饼中常规使用的其他添加剂。此类添加剂可以包括例如常规量的奶副产品、蛋或蛋副产品、可可、香草或其他调味剂。

适于包含在烘焙物中的蛋白质来源可以包含在用于促进美拉德褐变的面团中。蛋白质来源可包括脱脂乳粉固形物、干燥的或粉末状的蛋、它们的混合物等。例如，基于面团的重量(不包括内含物的重量)，蛋白质来源的量可以例如至多约5重量％。

基于面团的重量(不包括内含物)，面团组合物可以含有至多约5重量％的膨松剂体系。可以使用的化学膨松剂或pH调节剂的示例包含碱性材料和酸性材料，诸如碳酸氢钠、碳酸氢铵、酸性磷酸钙、酸式焦磷酸钠、磷酸二铵、酒石酸、它们的混合物等。酵母可以单独使用或与化学膨松剂组合使用。

所采用的面团可以包括抗霉菌素或防腐剂，诸如丙酸钙、山梨酸钾、山梨酸等。为了确保微生物的贮存稳定性，示例性的量可以为面团的至多约1重量％(不包括内含物的重量)。

乳化剂可以以有效的乳化量包含在面团中。可以使用的示例性的乳化剂包括单甘油酯和二甘油酯、聚氧乙烯失水山梨糖醇脂肪酸酯、卵磷脂、硬脂酰乳酸盐以及它们的混合物。可以使用的示例性的聚氧乙烯失水山梨糖醇脂肪酸酯是水溶性聚山梨酯如聚氧乙烯(20)失水山梨糖醇单硬脂酸酯(聚山梨酯60)、聚氧乙烯(20)失水山梨糖醇单油酸酯(聚山梨酯80)以及它们的混合物。可以使用的天然卵磷脂的示例包括那些来源于植物诸如大豆、油菜籽、向日葵或玉米的卵磷脂，以及那些来源于动物来源诸如蛋黄的卵磷脂。优选源自大豆油的卵磷脂。硬脂酰乳酸盐的示例是碱性硬脂酰乳酸盐和碱土硬脂酰乳酸盐，诸如硬脂酰乳酸钠、硬脂酰乳酸钙以及它们的混合物。可以使用的乳化剂的示例性量为面团的至多约3重量％(不包括内含物的重量)。

可以使用用于生产饼干、曲奇饼和薄脆饼干面团的常规面团混合技术和设备来进行面团的生产。

尽管烘焙时间和温度将根据不同的面团或面糊配方、烤箱类型等而变化，但是一般而言，商业曲奇饼、布朗尼饼和蛋糕烘焙时间可以在约2.5分钟至约15分钟的范围内，并且烘焙温度可以在约250℉(121℃)至约600℉(315℃)的范围内。

烘焙产品可以具有小于约0.7，优选地小于约0.6的相对蒸气压(“水活性”)，以获得无防腐剂的微生物贮存稳定性。基于烘焙产品的重量(不包括内含物)，曲奇饼、布朗尼饼和蛋糕产品通常具有小于约20重量％的水分含量，例如对于曲奇饼，水分含量为约2重量％至约9重量％。

例如，在一些实施方案中，用于生产贮存稳定的薄脆饼干或曲奇饼(诸如全麦薄脆饼干)的面团可以包含约40重量％至约65重量％的全谷物粉、约15重量％至约25重量％的至少一种食糖(诸如蔗糖)、约5重量％至约25重量％的至少一种油或脂肪(诸如植物油或起酥油)、约0重量％至约10重量％的至少一种水分保持性食糖(诸如高果糖玉米糖浆和蜂蜜)、约0重量％至约1重量％的蛋白质来源(诸如脱脂乳粉固形物)、约0重量％至约1重量％的调味剂(诸如盐)、约0.5重量％至约1.5重量％的膨松剂(诸如碳酸氢铵和碳酸氢钠)以及约8重量％至约20重量％的添加的水，其中每个重量百分比基于面团的重量，且重量百分比加起来为100重量％。

在实施方案中，含有全谷物粉的烘焙物由于全谷物中降低的天冬酰胺含量而表现出降低的丙烯酰胺含量，该全谷物粉来源于用降低天冬酰胺的组合物(诸如天冬酰胺酶或如本文所述的具有天冬酰胺酶活性的某些酵母)调质期间处理全谷物。例如，在一些方法中，与使用未经处理的全谷物粉生产的烘焙物相比，使用本文所述的天冬酰胺降低型全谷物粉生产的烘焙物可以表现出至少约20％、至少约25％、至少约30％、至少约35％、至少约40％，并且在一些方法中至少约45％的丙烯酰胺的显著降低。在一些方法中，与使用未经处理的全谷物粉生产的烘焙物相比，丙烯酰胺含量的降低可以是至少约50％或更多。

进行了一项实验以证明与在没有天冬酰胺酶的情况下调质的全谷物相比，在调质期间用天冬酰胺酶的水溶液处理的全谷物的天冬酰胺含量显著降低。在添加2％水的情况下，在环境温度下对未蒸煮的全小麦籽粒样品进行调质。经调质的全谷物的最终水分含量介于9％和15％之间。然后将经调质的全谷物碾磨，以获得全谷物粉。

将另一个未蒸煮的全小麦籽粒样品在添加11％的水并且含有4550ppm的天冬酰胺酶的情况下进行调质。调质操作在50℃下进行，并且经调质的全谷物的最终水分含量介于20％和26％之间。然后将全谷物碾磨，以获得全谷物粉。

从未经处理的全谷物获得的全谷物粉的天冬酰胺含量为194ppm，而从在调质期间用天冬酰胺酶进行酶促处理的全谷物获得的全谷物粉的天冬酰胺含量为292ppm，天冬酰胺降低超过30％。该实施例证明了通过使用天冬酰胺酶的水溶液作为调质介质对全谷物进行调质所实现的天冬酰胺含量的显著降低。

该实施例说明了使用不同的处理参数(诸如酵母水平、水分水平和调质持续时间)在含有降低天冬酰胺的酵母组合物的溶液中对全小麦籽粒进行调质所获得的全谷物粉中天冬酰胺的降低，如表1所示。

在含有降低天冬酰胺的酵母的溶液中对全小麦籽粒进行调质。调质介质中使用的酵母是面包酵母，该面包酵母已经在选择性培养基上生长以促进天冬酰胺酶活性。全谷物在调质前具有小于15％的水分含量。将酵母溶解在水中，并将该溶液添加到调质介质中，以使酵母水平介于调质混合物的0.2重量％和2重量％之间。调质操作进行14小时至30小时的不同持续时间，以获得介于16％和21％之间的水分含量。将全小麦籽粒的对照样品在水溶液中调质14小时，以获得16％的水分含量。

表2中提供了每个样品的具体调质条件。

在调质后将全小麦籽粒碾磨，并测量所得粉的天冬酰胺含量。实验结果示于下表3和图2中。

与对照样品(S4)相比，样品S1和S9实现了约77％的游离天冬酰胺的降低。将样品S1在含有2％降低天冬酰胺的酵母的调质介质中调质14小时至水分含量为16％，同时将样品S9在含有2％降低天冬酰胺的酵母的调质介质中调质30小时至水分含量为21％。样品S2通过在含有1％降低天冬酰胺的酵母的调质介质中调质22小时至水分含量为21％而实现约71％的游离天冬酰胺降低。

该实施例说明了使用精制小麦粉以及通过在含有降低天冬酰胺的酵母组合物的溶液中对全谷物进行调质而获得的麸和胚芽制备的饼干中丙烯酰胺的降低。

在含有降低天冬酰胺的酵母的溶液中对全小麦籽粒的实验样品进行调质。调质介质中使用的酵母是面包酵母，该面包酵母已经在选择性培养基上生长以促进天冬酰胺酶活性。全谷物在调质前具有小于15％的水分含量。将酵母溶解在水中，并且将该溶液添加到调质介质中。调质操作在表4所示的条件下进行。将对照样品在没有降低天冬酰胺的酵母的水中进行调质。在调质后将全小麦籽粒在不经干燥的情况下进行碾磨，并制备饼干面团。将饼干面团在介于190℃和250℃之间的温度下烘焙415秒。该饼干含有33.5％从经处理的全小麦籽粒获得的精制粉和3％从经处理的小麦籽粒获得的麸和胚芽。

如表4所示，与在没有降低天冬酰胺的酵母的情况下调质的对照饼干相比，使用从在调质期间用降低天冬酰胺的酵母处理的小麦籽粒获得的全小麦粉制备的饼干显示出丙烯酰胺含量的显著降低。

该实施例证明了当在调质期间用降低天冬酰胺的酵母处理饼干中另外的谷物成分时可实现的进一步的天冬酰胺降低。根据实施例3制备饼干，使得它们包含精制小麦粉和从经处理的小麦籽粒获得的麸和胚芽。包含在饼干中的另外的谷物成分是燕麦薄片和其他全谷物粉，其包括黑麦、大麦和斯佩耳特小麦的共混物。在表5所示和如下所述的条件下，用降低冬酰胺酵母处理另外的谷物成分。制备饼干面团，并且将其在介于190℃和250℃之间变化的温度下烘焙415秒。该饼干含有33.5％精制粉和3％在实施例3中获得的麸和胚芽，以及9.5％燕麦薄片和8％其他全谷物粉，其包括黑麦、大麦和斯佩耳特小麦的共混物。

在一个饼干(在表5中标识为“饼干A”)中，用降低天冬酰胺的酵母对燕麦薄片进行调质，而其他全谷物粉不进行处理。在第二个饼干(在表5中标识为“饼干B”)中，在水中用降低天冬酰胺的酵母对其他全谷物粉进行处理，而燕麦薄片不进行处理。

如表5所示，与实施例3中的对照相比，含有经处理的小麦粉、经处理的麸和胚芽、经处理的燕麦薄片和未经处理的其他全谷物粉的饼干A显示出72％的天冬酰胺降低。与实施例3中的对照相比，含有经处理的小麦粉、经处理的麸和胚芽、经处理的其他全谷物粉和未经处理的燕麦薄片的饼干B显示出28.5％的天冬酰胺降低。

该实施例说明了饼干中丙烯酰胺的降低，其中饼干中的所有谷物成分均用降低天冬酰胺的酵母进行处理。制备饼干，该饼干含有根据实施例3处理的精制小麦粉以及麸和胚芽，并且其中含有相同量，以及根据实施例4处理的燕麦薄片和其他全谷物粉，其中含有相同量。如表6中所示，与实施例3中没有谷物成分用降低天冬酰胺的组合物处理的对照相比，所有谷物成分均用降低天冬酰胺的组合物处理的饼干显示出52％的丙烯酰胺含量降低。

本领域的技术人员将认识到，还可在不脱离本发明范围的前提下，对以上描述的实施方案作出许多其他修改、变更和组合，并且此类修改、变更和组合将被视为落入本发明的构思的范围内。