Brevet FR2672187A1 — publié le 19920807

ALIMENT POLYSACCHARIDIQUE, NOTAMMENT AMYLACE, A DIGESTIBILITE CONTROLEE ET SON PROCEDE DE FABRICATION L'invention se rapporte à un nouvel aliment polysaccharidique, amylacé notamment, dont la digestibilité peut être contrôlée dans le temps, ainsi qu a son procédé de préparation aboutissant à une structure polyphasique de type concentrique. L'amidon, glucide de réserve d'origine végétale, occupe une place importante dans l'alimentation humaine. Sa digestion est assurée par les amylases salivaires et pancréatiques, et les oligosaccharidases de la bordure en brosse des cellules intestinales. Le glucose ainsi libéré par action enzymatique est absorbé au niveau du duodénum, avec pour conséquence une augmentation de la glycémie post-prandiale. La courbe de réponse glycémique plasmatique périphérique veineuse après hyperglycémie provoquée par l'ingestion d'un composant amylacé chez un sujet sain peut se décomposer en trois phases - une première phase d'augmentation brutale du taux de glucose sanguin qui atteint un maximum en 30 à 60 minutes après l'ingestion, - une deuxième phase inconstante où la glycémie redescend en dessous de sa valeur basale, dite phase d'hypoglycémie relative, - une troisième phase de retour à la glycémie initiale. On a constaté que, si l'amplitude maximale glycémique post-prandiale est très différente d'un amylacé à l'autre - par exemple entre le pain, les pâtes alimentaires ou les pommes de terre et les lentilles - par contre ce maximum intervient toujours 30 à 60 minutes après l'ingestion de l'aliment, chez un sujet sain. Il existe cependant des situations où il serait souhaitable de répartir sur une plus longue période de temps l'assimilation des glucides de l'amidon afin d'éviter une chute du taux de glucose dans le sang. C'est le cas, par exemple, lorsque le corps est soumis à un effort prolongé ou lorsqu'on souhaite prévenir une hypoglycémie. L'invention a donc pour objectif la création d'un nouvel aliment polysaccharidique, en particulier amylacé, dont les effets hyperglycémiants sont retardés par rapport à ceux d'un aliment polysaccharidique classique avec, notamment, un maximum d'hyperglycémie post-prandiale survenant plus de 60 minutes après l'ingestion, chez un sujet sain. Conformément à l'invention, le nouvel aliment polysaccharidique, en particulier amylacé, est caractérisé en ce qu'il présente une structure particulaire possédant au moins une première couche d'un premier composant et une deuxième couche d'un deuxième composant polysaccharidique, notamment amylacé, concentriques, la deuxième étant extérieure par rapport à la première, et en ce que ladite deuxième couche est plus faiblement hydrolysable par action enzymatique que la première. En particulier, la première couche est constituée par un constituant amylacé composé, en majeure partie, de 50 à 100 r, d'amylopectine. Selon une forme particulière de l'invention, la deuxième couche est composée d'au moins 50 % d'amylose rétrogradée. Selon une autre forme particulière de l'invention, la deuxième couche est composée de particules d'amylose rétrogradée cimentées par une solution d'amylose rétrogradée. Selon une autre forme particulière de l'invention, la deuxième couche comporte, en outre, des polysaccharides non amylacées. Selon une autre forme particulière de l'invention, le nouvel aliment est constitué de particules de granularité comprise entre 100 pm et 2000 um, de préférence entre 100 pm et 1000 um, enrobés d'une mince pellicule continue d'amylose, d'épaisseur comprise entre 10 et 50 pm. Un procédé non limitatif de préparation du produit de l'invention consiste à réaliser, dans un premier temps, des particules d'un composant à base d'amidon, puis à enrober lesdites particules d'une pellicule d'un composant moins hydrolysable. Selon une forme particulière de réalisation de l'enrobage, on agglomère autour desdites particules une poudre d'amylose rétrogradée cimentée par une solution d'amylose qui sera ultérieurement rétrogradée, par passage au froid par exemple. Selon une autre forme particulière, préférée, de l'enrobage on dépose un film d'amylose autour desdits particules à partir d'une solution riche en amylose qui est mis ensuite à rétrograder. La solution comprend de préférence moins de 10 % de matière sèche. La méthode d'obtention de cette solution d'amylose utilise tout procédé approprié d'ordre hydrothermique ou chimique, par exemple alcalin. Par sa structure, l'aliment conforme à l'invention présente ainsi, pendant la première phase d'augmentation du taux de glucose sanguin, une vitesse d'hydrolyse nulle initialement ou très faiblement croissante en fonction du temps. Ce phénomène est dû au fait que la deuxième couche - celle dont la vitesse d'hydrolyse est la plus faible - doit être d'abord hydrolysée au moins partiellement avant que le couche sous-jacente ne soit accessible aux amylases. On réalise de la sorte un retard de l'apparition du pic glycémique par rapport à celui qui serait produit par l'ingestion d'un aliment constitué uniquement par le composant de la première couche. Un tel aliment est particulièrement adapté à la pratique d'efforts prolongés pour lesquels la fatigue est contemporaine des épisodes hypoglycémiques. I1 trouve également une application à l'alimentation des diabétiques insulino-traités pour limiter le risque d'hypoglycémies post-prandiales tardives. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description, qui suit, de modes de réalisation de l'invention, en regard des schémas annexés sur lesquels: - la figure 1 représente le tracé de réponses glycémiques moyennes à l'ingestion de repas à base d'aliments amylacés tels qu'une purée de pommes de terre et des haricots blancs chez des sujets en bonne santé. - les figures 2a à 2c représentent des courbes d'hydrolyse in-vitro de produits conformes à l'invention. - les figures 3a à 3f sont des microphotographies de particules grossies 240 fois, respectivement prises en surface et en coupe, montrant l'effet de l'hydrolyse sur une particule respectivement avant (3a, 3b), après 30' (3c, 3d) et après 3 h d'hydrolyse (3e, 3f). - les figures 4a à 4d sont des microphotographies de particules enrobées conformément à l'invention, grossies 240 fois, respectivement prises en surface et en coupe, montrant l'effet de l'hydrolyse sur une particule : respectivement avant (4a, 4b) et après 3 h d'hydrolyse (4c, 4d). - la figure 5 est une microphotographie d'une particule enrobée, grossie 325 fois. Le schéma de la figure 1 représente, en fonction du temps (minutes), le taux de glycémie sanguine, en mmol/l, après ingestion de deux repas à base d'aliments amylacés chez des sujets sains. Quel que soit l'aliment : pommes de terre, haricots blancs, on constate que la courbe présente sensiblement toujours le même aspect général, avec une première phase de croissance rapide du taux de glycémie, correspondant à une vitesse d'hydrolyse initiale élevée de l'amidon. Cette vitesse décroît ensuite régulièrement jusqu'à s'annuler. Le taux de glycémie a alors atteint sa valeur maximale entre la 30ème et la 60ème minute ; il décroît ensuite au cours de la deuxième phase pour se stabiliser pendant la troisième phase et revenir à sa valeur initiale. L'invention propose un aliment polysaccharidique, en particulier amylacé, dont la cinétique d'hydrolyse au cours de la première des trois phases est modifiée de façon à retarder l'apparition du pic glycémique. Le produit de l'invention, dont la courbe d'hydrolyse in-vitro est représentée de manière générale sur les figures 2a, 2b, 2c, se caractérise par une vitesse d'hydrolyse initiale très faible qui, à partir d'un certain moment, s' accroît pour diminuer ensuite régulièrement jusqu'à s'annuler. On parvient à ce résultat en réalisant un aliment se présentant sous une forme particulaire, sphérique par exemple, dont la digestibilité augmente de la périphérie vers le centre. I1 comprend une première couche composée d'un composant amylacé, ou plus généralement polysaccharidique, relativement aisément digestible, revêtue d'au moins une deuxième couche d'un deuxième composant dont la digestibilité - est-à-dire sa vitesse d'hydrolyse enzymatique - est plus faible que pour le premier aliment. La première couche peut constituer la partie centrale, le noyau, de la particule et la deuxième couche un enrobage de celui-ci. Afin que la particule soit hydrolysée conformément à la cinétique désirée, il est important que la deuxième couche subisse effectivement l'action des enzymes en priorité par rapport à la première couche qui doit rester isolée des enzymes le plus longtemps possible. En effet si tel n'était pas le cas, l'effet recherché ne pourrait être obtenu à cause de la plus grande digestibilité de la première couche : dès que l'enzyme peut atteindre le premier composant, l'hydrolyse de ce dernier devient quantitativement prépondérante et impose sa cinétique à l'ensemble. I1 est donc souhaitable que la deuxième couche soit la plus uniforme possible et présente en tous points une épaisseur non nulle de façon à produire un retard significatif de l'hydrolyse de la première couche. En particulier, il semble important que la deuxième soit exempte de toute fissure ou de toute autre lacune. En appliquant l'invention à un aliment amylacé, on réalise des particules enrobées dont le noyau est constitué d'un aliment composé d'une portion substantielle d'amylopectine : purée de pommes de terre, etc., et, l'enveloppe, d'une couche composée d'une matière moins rapidement hydrolysable que l'amylopectine. Par exemple une matière composée en majorité d'amylose rétrogradée convient parfaitement. Toutefois d'autres constituants sont envisageables dans la mesure où ils remplissent la fonction requise : des mélanges d'amidons et de polysaccharides par exemple. Dans le choix des polysaccharides on privilégiera ceux qui, à l'état gélifié, sont résistants à la température et l'acidité, par exemple les carrhagénanes. On décrit ci-après quelques exemples de réalisation. On prépare des particules du type "perles du Japon" à partir d'un mélange de fécule de pommes de terre et d'eau. Le mélange à 55 % de matière sèche (MS) est envoyé sur un tambour rotatif où il se granule petit à petit. Les particules obtenues, de forme sensiblement sphérique, sont mises à cuire pendant 20 minutes au moyen d'air chaud à 100-120 C dans un tube, puis séchées en lit fluidisé pendant 35 minutes à une température de 100 C, et enfin tamisées. La taille des particules est comprise entre 1000 et 2000 pm. Dans un deuxième temps, les perles sont enrobées d'une fraction d'amidon plus résistant qui peut consister par exemple en de l'amylose d'amidons très riches en amylose (amylomaïs, riz, orge) ou bien en des amidons rétrogradés cimentés par une solution d'amylose. Dans les 2 cas le produit obtenu est stocké au froid pour permettre la rétrogradation de l'amylose. A cet effet, on prépare d'abord une solution riche en amylose par empesage d'une suspension à 5 % d'amidon de maïs à 50 /. d'amylose dans un réacteur à double enveloppe maintenu à 105-110 C sous une agitation de 600 t/min pendant 30 minutes. L'empois obtenu a été centrifugé à 4500 t/min pendant 15 minutes, le surnageant récupéré et conservé à 50 0C. Une solution consiste à partir d'une amylose préalablement extraite, solubilisée dans la soude 0,5 ou 1N puis neutralisée par HC1. L'enrobage a été réalisé, selon un premier mode de préparation, au moyen d'une turbine. I1 s'agit d'une méthode connue de l'industrie pharmaceutique pour la fabrication de comprimés dragéifiés. La turbine consiste en une cuve montée sur un axe incliné et entraîné en rotation par un moteur électrique. Les perles roulent sur elles-mêmes. On projette la solution d'enrobage sous pression avec un pistolet à air comprimé en direction des perles qui sont progressivement enrobées. Les perles ainsi traitées sont stockées ensuite à 4 0C pendant un temps suffisant pour permettre la rétrogradation de l'amylose. Enfin il est possible de sécher et/ou lyophiliser les perles pour permettre leur conservation à température ambiante. La solution d'enrobage choisie dans un exemple était une solution d'amylose, telle que préparée selon l'une des méthodes indiquées plus haut. Selon un autre exemple on a apporté de l'amylomaïs rétrogradé en pulvérisation fine au cours de la projection de la solution d'enrobage. Une autre méthode d'enrobage, sur lit fluidisé, consiste à maintenir les perles en suspension dans un courant d'air chaud (30 à 400C) turbulent, tandis que lton pulvérise la solution d'enrobage en direction de la masse en suspension. On a réalisé de la sorte trois séries de produits enrobés, et un témoin BLANC non enrobé mais ayant été traité par une pulvérisation d'eau et un stockage au froid (AA) enrobage de "perles du Japon", en turbine avec une poudre d'amylomaïs cimentée par une solution d'amylose (AB) enrobage de "perles du Japon", en turbine, avec une solution d'amylose (AN) enrobage de "perles du Japon", en lit fluidisé, avec une solution d'amylose dont les caractéristiques sont les suivantes PRODUIT DIAMETRE MS AMYLOSE SOLUTION STOCKAGE LYOPHILI- % DIAMETRE % AMYLOSE SECHAGE A 40C SATION (mm) litre % AA1 1,25-2 93,82 0,1 1,5 Non 48 h 12 h AA2 1,25-2 94,78 0,1 1,5 Non 48 h 12 h AB1 1,25-2 92,71 0,4 1,5 Souffl. 24 h 24 h AB2 1,25-2 93,90 0,6 1,5 Souffl. 24 h 24 h AB3 1,25-2 94,34 0,8 1,5 Souffl. 72 h 48 h AN 1,25-1,6 94,22 0,5 3,5 Air compr. > 96 h 48 h BLANC > 1,25 85,76 Non 48 h 24 h On a observé au microscope électronique une perle du lot (AB) dont la photographie (grossissement 325) de la figure 5 montre que les grains d'amidons superficiels disparaissent totalement sous la couche d'amylose. La surface apparait lisse. L'épaisseur de l'enrobage, visible grâce à une faille, est d'environ 25 micromètres. Les perles ont été soumises à une hydrolyse in-vitro à 37+2 c par une a-amylase pancréatique d'origine porcine selon la méthode rapportée dans l'articule "Insulin and glycemic responses in healthy humans to native starches processed in different ways : correlation with in-vitro a-amylase hydrolysis" Am. J. Clin. Nutr. 1989, 50, p. 315-323. (Bornet FRJ, Fontvieille A.M., Riskalla S.W., Colonna P., Blayo A., Mercier C., Slama G.) La quantité d' alpha-amylase par gramme d'amidon a été augmentée de 5 fois par rapport à la méthode initiale (18 nKat/g, 1 mg de la préparation enzymatique 6.48 nKat). La cinétique d'hydrolyse est suivie pendant 3 heures. Le milieu d'hydrolyse continuellement agité contient l'équivalent de 18 g d'amidon sec, 200 ml de tampon phosphate et 200 ml d'eau distillée. Un prélèvement en continu du surnageant est fractionné (0,9 ml toutes les 5 minutes) dans un mélange alcool-acide (4,5 ml) (éthanol à 95 % contenant 1,5 % d'acide acétique glacial). La fraction des glucides hydrolysés est laissée une nuit à 4 C puis dosée par la méthode automatique à l'orcinol sulfurique. Expression des résultats : la quantité d'amidon dégradé a été définie comme la fraction glucidique soluble dans l'éthanol à 80 %. Cette fraction est constituée de glucose et d'oligosides de degré de polymérisation pouvant atteindre 10 à 14 unités anhydroglucose. L'amidon hydrolysé est exprimé en pourcentage de l'amidon global présent au temps 0. [Glucose] échantillon (t) x 0,9 0,9 % Amidon hydrolysé (t) x x x 100 [Amidon] (tO) 5,4 On a reporté sur des graphiques le pourcentage d'amidon hydrolysé en fonction du temps pour chacune des séries ; les résultats sont représentés sur les figures 2a, 2b, 2c. On constate que les produits BLANC ont une cinétique d'hydrolyse dont la vitesse est décroissante, et le pourcentage hydrolysé après trois heures est > 30 %. Les produits AN (figure 2b) ont une vitesse croissante au cours des 70 premières minutes puis décroissante. Après 3 heures la quantité d'amidon hydrolysée est d'environ 35 %. La répétabilité est excellente, pour les 3 essais, le coefficient de variation est inférieur à 3 % quels que soient les temps d' hydrolyse. Les perles AB ont le même type de cinétique (figure 2c) avec une vitesse croissante au cours de la première demi-heure. On constate que les perles enrobées à l'aide de la plus grande quantité de solution d'amylose (AB3) ont la plus faible cinétique d'hydrolyse. La cinétique des perles AA varie fortement d'une série à l'autre. Toutefois on retrouve toujours une vitesse initiale croissante. Les observations montrent que le facteur prédominant dans la modification de la cinétique d'hydrolyse de perles semble être leur état de surface après enrobage qui détermine l'accessibilité de l'enzyme pour son substrat. On a reproduit sur les figures 3a à f les photographies de "perles du Japon" native, c'est-à-dire avant enrobage, grossies 240 fois. La photographie 3a de la surface d'une perle avant hydrolyse montre des grains d'amidon (g) bien individualisés de forme ellipsoïdale et de tailles diverses (7,5-75 um). La photographie 3b d'une perle coupée transversalement, avant hydrolyse, montre que l'intérieur de la perle est constitué d'une phase continue (PC) vitreuse où sont noyés des grains d'amidons (g). De nombreuses cavités (C) à surface lisse sont apparentes. La photographie 3c de la surface d'une perle après 30 minutes d'hydrolyse fait apparaître une déformation des grains d'amidon (g). La phase continue (PC) sous-jacente commence à être visible en certains endroits. Vu en coupe sur la photographie 3d, l'intérieur de la perle semble peu modifié. La photographie 3e de la surface d'une perle, après 3 h d'hydrolyse, montre que le contenu des grains d'amidon est attaqué par les enzymes, leur enveloppe persiste sous forme de fantôme (f). En coupe, sur la photographie 3f, la structure de la perle apparaît très spongieuse. Seuls quelques zones de phase continue (PC) et quelques grains résistent encore à l'hydrolyse (H) des alpha-amylases. A titre de comparaison, on a examiné au microscope électronique des particules enrobées selon l'invention. La photographie 4a montre l'état de surface d'une perle, avant hydrolyse. On observe que la surface est lisse. Le relief des grains a totalement disparu sous la couche d'amylose (E enrobage). La photographie 4b montre en coupe une perle, avant hydrolyse. On constate que la structure interne des perles enrobées est la même que celle des perles natives. On distingue une phase continue (PC) vitreuse constituée par des grains d'amidon "fondus". Des grains d'amidon (g) à la structure intacte sont identifiables. La photographie 4c montre l'état de la surface d'une perle, après 3 heures d'hydrolyse. Les grains (g) d'amidon réapparaissent sous l'enrobage (E) morcelé. La photographie 4d montre la coupe transversale d'une perle, après 3 heures d'hydrolyse. L'intérieur de la perle est peu modifié. La surface d'une cavité commence à prendre un aspect piqueté sous l'effet de l'hydrolyse (H). REVENDICATIONS 1) Aliment polysaccharidique, notamment amylacé, caractérisé en ce qu'il présente une structure particulaire comportant au moins une première couche d'un premier composant amylacé et une deuxième couche d'un deuxième composant polysaccharidique, notamment amylacé, concentriques, la deuxième étant externe par rapport à la première, et en ce que ladite deuxième couche est plus faiblement hydrolysable par action enzymatique que la première. 2) Aliment polysaccharidique selon la revendication 1 caractérisé en ce que la première couche constitue le noyau des particules et la deuxième couche un enrobage de ce dernier. 3) Aliment polysaccharidique selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la première couche est composée d'un composant comprenant au moins 50 % d'amylopectine. 4) Aliment polysaccharidique selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la deuxième couche est composée essentiellement d'amylose rétrogradée. 5) Aliment polysaccharidique selon la revendications 4 caractérisé en ce que la deuxième couche est composée de particules d'amylose rétrogradée cimentées par une solution d'amylose rétrogradée. 6) Aliment polysaccharidique selon la revendication 4 ou 5 caractérisé en ce que la deuxième couche comporte en outre des polysaccharides non amylacés. 7) Aliment polysaccharidique selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les particules ont une granulométrie comprise entre 100 lun et 2000 um, de préférence entre 100 um et 1000 um. 8) Aliment polysaccharidique selon la revendication 7 caractérisé en ce que la deuxième couche a une épaisseur comprise entre 10 iim et 50 um. 9) Procédé de préparation d'un composant polysaccharidique conforme à l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce qu'il consiste à - préparer des particules d'un composant amylacé comprenant de 50 à 100 % d'amylopectine selon une technique de granulation, connue en soi - enrober les particules pour former ladite deuxième couche avec une solution d'enrobage contenant un composant moins hydrolysable que ledit composant amylacé. 10) Procédé selon la revendication 9 caractérisé en ce que l'enrobage est effectué par pulvérisation de ladite solution sur des particules mises en mouvement dans un appareil du type turbine. 11) Procédé selon la revendication 9 caractérisé en ce que l'enrobage est effectué par pulvérisation de ladite solution sur des particules mises en suspension dans un lit fluidisé. 12) Procédé selon l'une des revendications 9 à 11 caractérisé en ce que l'on projette de la poudre d'un deuxième composant moins hydrolysable que ledit composant amylacé, en direction des particules, pendant l'enrobage avec ladite solution d'enrobage. 13) Procédé selon l'une des revendications 9 à 12 caractérisé en ce que, lorsque l'aliment comporte de l'amylose rétrogradée, la rétrogradation de l'amylose est obtenue par un passage de l'aliment à faible température.