Brevet FR2723106A1 — publié le 19960202

Cette invention concerne la dextrine et, plus spécifiquement, une dextrine béta-limite nouvelle, obtenue à partir d'amidon cireux terne. Cette dextrine béta-limite nouvelle peut être utilisée dans le domaine des produits alimentaires, comme agent support de parfum et agent de turbidité pour boissons. Les essences de parfum pour boissons ne sont pas complètement solubles dans l'eau et on utilise fréquemment un support, un dispersant ou un agent encapsulant pour stabiliser les essences de parfum et pour faciliter leur distribution uniforme dans les boissons. La dextrine et la maltodextrine ainsi que les gommes naturelles sont conventionnellement utilisées comme supports pour essences de parfum. Les agents de turbidité pour boissons sont utilisés pour conférer un aspect trouble à une boisson telle que les boissons parfumées au citron. Dans le passé, des substances telles que des essences végétales bromées ou d'autres substances chimiquement modifiées ont été utilisées comme agents de turbidité pour boissons. Des questions récentes concernant l'innocuité de ces matières ont fait qu'elles ont souffert d'une défaveur sur le plan de la réglementation. Des gommes végétales ont également été utilisées mais ces matières sont souvent dérivées de matières premières qui viennent de pays étrangers éloignés et leur approvisionnement ainsi que leur qualité n'ont pas toujours été fiables. Actuellement, l'utilisation de produits chimiquement modifiés dans les produits alimentaires souffre de la défaveur du grand public et l'industrie alimentaire recherche des produits naturels n'ayant pas subi de modification chimique. On a besoin d'un agent de turbidité pour boisson et d'un support de parfum qui provienne d'une source fiable, ne soit pas chimiquement modifié et soit efficace dans les systèmes de boissons. En outre, un tel produit devrait assurer une barrière d'oxygène efficace et avoir un poids moléculaire élevé pour accroître le volume du produit final. Les agents de turbidité pour boissons devraient être exempts de contaminants à poids moléculaire faible, tels que le dextrose et le maltose. Il a maintenant été découvert qu'une dextrine béta-limite, fabriquée à partir d'un amidon cireux terne, est un excellent support de parfum et un excellent agent de turbidité 2 - pour boissons. La dextrine bêta- limite de la présente invention est un produit naturel qui est produit par l'action d'un enzyme, une béta-amylase, sur une bouillie aqueuse d'amidon cireux terne. L'amidon est facilement disponible dans le monde entier et généralement stable aux points de vue prix et disponibilité. Il a été constaté que la dextrine béta limite de la présente invention a un DE inférieur à 1 et un degré de polymérisation d'environ 15.000 à environ 20.000 ( moyenne pondérale). Le degré de polymérisation est déterminé à partir de la moyenne pondérée du poids moléculaire maximum déterminé par la méthodologie de la chromatographie avec exclusion de dimension (SEC). Il a également été constaté que la dextrine bêta limite de la présente invention peut donner une solution aqueuse ayant un extrait sec aussi élevé que 40% en poids à la température ambiante (22 C). Cela fait de la dextrine bêta limite de la présente invention le produit idéal comme agent de turbidité pour boissons, épaississant pour les gum candies, utile dans les produits extrudés, utile comme agent de gonflement, sans parler de son utilisé comme support pour ingrédients volatils pour séchage par pulvérisation. Du fait de son poids moléculaire, de sa solubilité dans l'eau froide et de son excellente capacité de retenue d'eau à faible viscosité (approchant la viscosité newtonnienne), la dextrine bêta-limite de la présente invention peut être utilisée dans les produits à faible teneur en matière grasse o l'ajustement de la sensation buccale est important. Le remplacement des matières grasses requiert l'ajustement de la sensation buccale pour simuler les matières grasses naturelles. Ainsi la dextrine béta-limite de la présente invention peut être utilisée dans les produits alimentaires à faible teneur en matière grasse pour conférer au produit une sensation buccale appropriée. En d'autres termes, la dextrine bêta limite de la présente invention peut fonctionner comme un succédané de matière grasse dans les aliments. De même, comme la dextrine bêta-limite de la présente invention, bien qu'étant très soluble, atteint très lentement l'équilibre de solubilité, elle peut fonctionner comme un agent de libération lente dans des applications appropriées comme, par exemple, agent de libération lente pour la délivrance d'édulcorants et de médicaments non caloriques. En outre, comme la dextrine bêta-limite de la présente invention possède une bonne capacité de retenue d'eau, un faible équivalent dextrose, une susceptibilité aux enzymes limitée et une bonne solubilité dans l'eau, elle peut avoir un effet accélérateur pour la guérison des blessures. -3 - L'amidon utilisé pour fabriquer la dextrine béta limite de la présente invention est obtenu à partir d'une plante contenant de l'amidon avec un génotype homozygote cireux, terne (duwx). Le terme amidon duwx signifie non seulement que l'amidon a été obtenu à partir d'une plante contenant de l'amidon qui possède un génotype homozygote duwx. duiduwxwx mais également de translocations, inversions et autres variantes qui contiennent le génotype duwx. Toute source végétale qui produit de l'amidon comestible et qui peut être croisée pour produire une plante ayant un génotype homozygote duwx peut être utilisée. I1 a été constaté que le maïs cireux, le riz cireux, l'orge cireux et le sorgho cireux possèdent le gène cireux mutant (wx) alors que le gène terne (du) est obtenu de graines de céréales telles que le maïs, le riz, l'orge et le sorgho. Le maïs est la source végétale préférée. Le gène cireux est, dit-on, situé sur le chromosome 9 des chromosomes du maïs. Voir "Dévelopment Genetics", volume 5, pages 1- 24, 1984. Le gène terne est, dit-on, situé sur le chromosome 10 des chromosomes du maïs. Généralement, pour obtenir une plante contenant de l'amidon avec les mutants récessifs doubles du génotype du et wx, on croise une plante d'un mutant wx avec une plante ayant un mutant du et on les accouple ensuite pour obtenir une plante homozygote en duwx. Une fois le génotype duwx homozygote obtenu, on utilise des techniques de culture standard pour obtenir un hybride vigoureux. Les hybrides sont préférés à cause de leur rendement en amidon élevé en comparaison des lignées naturelles. Comme on le sait bien, la semence de blé est différente du blé récolté afin d'être utilisé pour l'alimentation. La méthode de croisement des plantes et d'obtention de génotypes spécifiques dans le rejeton, ainsi que la culture pour obtenir un hybride vigoureux, sont conventionnelles. L'extraction d'amidon duwx de la plante est bien connue et comprend typiquement un processus de broyage, soit à sec soit humide. Les techniques de broyage utilisées pour extraire l'amidon de la plante sont conventionnelles. L'utilisation d'un amidon cireux terne est traitée dans les brevets US n 4 789 557 et 5 147 665. L'enzyme utilisé pour traiter l'amidon cireux terne et pour convertir ce dernier en la dextrine béta-limite de la présente invention, est une béta-amylase (E.C.N.3.2.1.2) obtenue à partir d'une source végétale et, plus spécifiquement, une béta-amylase obtenue à partir de l'orge. Des sources appropriées de cet enzyme comprennent des céréales, comme par exemple l'orge, l'avoine, le seigle et le froment, spécialement pendant la germination, mais aussi les graines de soja et les patates douces. L'enzyme béta-amylase est exempt d'activité -4 - alpha amylase. La quantité d'enzyme utilisée dans la présente invention est d'environ 1, 0 % à environ 0,1% par rapport au poids d'amidon et, ce qui est encore préférable, environ 0,2%. Pour fabriquer la dextrine béta-limite de la présente invention, on prépare une bouillie aqueuse de granules d'amidon duwx présentant un extrait sec entre environ 5% en poids et environ 40% en poids puis on la cuit au moyen d'un cuiseur à jet pour gélatiniser les granules d'amidon. La formation de la bouillie et la cuisson sont effectuées de manière conventionnelle avec un équipement conventionnel. L'amidon gélatinisé est ensuite traité avec l'enzyme au pH et à la température approprié(e) pour convertir l'amidon en dextrine béta- limite. La dextrine béta limite résultante est ensuite récupérée et séchée d'une manière conventionnelle avec un équipement conventionnel. De bons résultats ont été obtenus par séchage par pulvérisation de la dextrine béta-limite récupérée jusqu'à une teneur en humidité inférieure à environ 12% en poids et, ce qui est encore préférable, environ 5%. D'autres méthodes de séchage peuvent également être utilisées, telles que le sécheur à tambour, les évaporateurs à film tombant ou montant, la lyophilisation, le séchage sur plateau et autres méthodes connues. Généralement, pendant la récupération de la dextrine béta limite de la présente invention, le maltose est éliminé de la bouillie par tout moyen conventionnel tel que l'ultrafiltration. Le maltose peut cependant être éliminé par des moyens autres que 'ultrafiltration. On peut utiliser l'éthanol (0,5 volume) pour précipiter la dextrine béta-limite de la solution. Trois à quatre précipitations réduisent la teneur en maltose dans la dextrine béta limite à environ 1% en poids. La décantation, du précipité gommeux, suivie d'une remise en solution dans l'eau avec agitation mécanique s'est avérée suffisante. De même, des séparations par filtration sur gel peuvent être utilisées pour séparer la dextrine de la solution. En outre, des méthodes alternatives qui permettent la séparation du maltose et de la dextrine béta-limite peuvent également être utilisées. Dans un exemple spécifique, l'amidon est délayé en une bouillie à environ 10% d'extrait sec et cuit au moyen d'un cuiseur à jet à environ 220 C, refroidi rapidement, par exemple au moyen d'un refroidisseur flash, puis digéré avec la béta amylase à 55-60 C et au pH 5,0 - 5,5 à environ 0,2% d'enzyme (base sèche) pendant 48 heures. De préférence, on sépare le sous-produit de la réaction (maltose) de la dextrine béta- limite. Cette opération est effectuée d'une manière conventionnelle avec un équipement -5 - conventionnel. De bons résultats ont été obtenus grâce à une combinaison d'ultrafiltration suivie d'une diafiltration pendant que la conversion a lieu pour éviter l'inhibition en retour par le sous-produit. Le courant de filtrat est concentré pendant la digestion par évaporation (il est préférable de jeter les lavages très dilués) et le maltose récupéré par cristallisation ou tout autre procédé approprié. Une fois la conversion terminée, les protéines et les lipides (boue) sont éliminés par centrifugation à grande vitesse dans une centrifugeuse Sharples ou une centrifugeuse semblable. Ce sirop peut être concentré par des procédés bien connus des spécialistes puis séché par pulvérisation jusqu'à obtention d'une poudre blanche non- hygroscopique ou il peut être séché par pulvérisation sans concentration. Le produit de la conversion en dextrine bêta-limite peut également être utilisé sans élimination du maltose produit ou après élimination partielle de ce dernier. La viscosité de ces solutions est principalement fonction de la dextrine bêta-limite présente et il existe des applications o la présence du maltose n'est pas nuisible. La dextrine bêta-limite de la présente invention est utile dans la formation d'émulsions d'essences de parfums pour encapsulation dans un produit sec ou pour produire une turbidité dans des boissons. Des solutions jusqu'à 40% d'extrait sec peuvent être préparées à la température ambiante. Typiquement, quatre parties d'une solution à 20% sont homogénéisées avec une partie d'essence de parfum. L'émulsion est ensuite séchée par pulvérisation pour former une poudre contenant l'essence. Une émulsion concentrée peut également être préparée et ajoutée, comme support de parfum et agent de turbidité, à des mélanges de boissons. Ces aspects et d'autres aspects de la présente invention peuvent être encore mieux compris en se référant aux exemples ci-après: EFMPL.1: Cet exemple compare une dextrine bêta-limite fabriquée selon la présente invention et une dextrine bêta- limite fabriquée à partir d'un amidon de maïs cireux conventionnel. En vue de fabriquer la dextrine de la présente invention, on a cuit, avec un cuiseur à jet, à environ 220 C, pour gélatiniser l'amidon, une bouille d'amidon préparée à partir d'un amidon de blé cireux terne, 4,5 kg (10% d'humidité) et de 40,5 kg d'eau. On a ensuite placé l'amidon gélatinisé dans une cuve à double enveloppe et on a refroidi cette cuve avec de l'eau du robinet froide jusqu'à une température de 55-60 C. Ensuite, on a ajouté 20,4 g (0,5 % du poids d'amidon) d'un enzyme bêta- amylase du commerce, exempt d'activité -6 - alpha- amylase. Pendant la digestion qui a duré 48 heures, on a fait circuler le mélange à travers un filtre à membrane Koch, coupure de poids moléculaire 10 K, avec lavage continu à l'eau déionisée. L'admission d'eau était à peu près égale au débit du filtrat. Le débit de la pompe de recyclage était d'environ 2-5 GPM et le débit de filtrat de 100-200ml/min. Le volume de lavage total représentait environ trois fois le volume initial (185 litres). Le produit contenait environ 1,35 kg de dextrine béta-limite dans environ 30 litres de solution. Cette solution a été pompée à travers une centrifugeuse rapide Carl Padberg (centrifugeuse à circulation continue, à vitesse élevée) à 1-2 litres /minute et la partie sortant en trop-plein a été collectée. Ce sirop résultant a ensuite été séché par pulvérisation d'une manière conventionnelle et appelé échantillon No. 1 - cireux terne. Afin de préparer un amidon témoin pour comparaison avec la présente invention, on a délayé en bouillie un amidon issu de l'amidon de blé cireux blanc et on l'a traité avec une béta-amylase du commerce d'une manière semblable à l'échantillon No. 1 - cireux terne ci-dessus. Apres les 48 heures de digestion, on a ajouté un demi (0,5) volume d'éthanol très pur à la digestion que l'on a ensuite stockée au froid. La couche surnageante a été séparée du précipité gommeux par décantation et de l'eau a été ajoutée au précipité sous agitation pour le redissoudre et la précipitation avec de l'éthanol a été répétée jusqu'à ce que le taux de maltose soit d'environ 0,5 % (3 fois). Le précipité lavé a été séché à 110 C sous vide, dans des récipients en acier inoxydable, après évaporation à la vapeur de l'eau en excès. Ce produit a été appelé échantillon No. 1 - cireux blanc. Enfin, deux autres échantillons de dextrines béta-limite cireuses ternes selon la présente invention ont été préparées. Une seconde bouillie d'amidon cireux terne a été traitée d'une manière semblable à l'échantillon No. 1 - cireux terne ci-dessus, excepté qu'il a été séché sur plateau au lieu de l'être par pulvérisation. Ce produit a été appelé échantillon No. 2 - cireux terne. Le troisième échantillon de dextrine béta-limite cireuse terne a été préparé par formation d'un composite d'un certain nombre de dextrines béta- limite cireuses ternes préparées d'une manière semblable à l'échantillon No. 1 - cireux terne ci-dessus, excepté que la quantité d'amidon utilisée pour former la bouillie était inférieure à 4,5 kg. Le produit composite issu de ces opérations plus petites a été appelé échantillon No. 3 - cireux terne. Le poids moléculaire moyen et la viscosité de solutions à 20% d'extrait sec ont été déterminés et comparés pour l'ensemble des quatre échantillons. Les résultats sont indiqués dans le tableau I ci-dessous: 7 - TABLEAU I Viscosité Brookfield à 20% d'extrait sec Pds mol. 20 t/min. 20t/min. Echantillons max DPW en montée 10Ot/m en descente cireux blanc 4,543 28,043 1194 1000 1150 No. 1 -cireuxterne 3,453 21,315 1015 888 1080 No. 2 - cireuxterne 2,771 17,105 498 480 500 No. 3 - cireux terne 2,303 14,216 398 350 350 * Poids moléculaire maximum SEC apparent (x106) moyenne pondérale ** Degré moyen de polymérisation, calculé à partir du poids moléculaire maximum. Le poids moléculaire maximum SEC et les viscosités Brookfield ont été obtenus d'une manière conventionnelle avec un équipement conventionnel. EXEMPLE 2: Des émulsions ont été préparées avec les échantillons No. 1 - cireux terne et No. 2 - cireux terne de l'exemple 1 ci-dessus. Ces derniers contenaient une partie d'essence de parfum, une partie de dextrine béta-limite et trois parties d'eau, qui ont été émulsifiées dans un mélangeur Waring. L'échantillon No. 1 - cireux terne a donné l'émulsion la plus stable bien qu'au cours d'un maintien au repos de 30 jours une séparation de l'huile ait été manifeste dans les deux. Le tableau II ci- dessous indique les viscosités de ces émulsions, fraîches et après 3 jours de stockage. -8 - TABLEAU I Viscosités Brookfield (20% d'extrait sec) Echantilon 1Jours de stock 20t/min. 100t/min. 20 t/min. No. 1 - cireux terne 0 0452 4270 5200 No. 1 - cireux terne 3 24975 6640 10660 No. 2 - cireux terne 0 2946 1006 2820 No. 2 - cireux terne 3 2996 1000 2990 EXEMPLE 3: Cet exemple compare le poids moléculaire de la dextrine béta-limite fabriquée selon la présente invention avec la dextrine béta-limite fabriquée avec de l'amidon de blé cireux conventionnel. Le tableau III ci-dessous indique les résultats. TABLEAU III Echantillon Poids moléculaire (x106) No. 4 - cireux terne 3.408 Cireux 2. 957 Les dextrines béta limite ont été préparées selon l'exemple 1 cidessus et leurs poids moléculaires ont été déterminés également comme dans l'exemple 1 cidessus. EXEMPLE-J.: Cet exemple illustre l'aptitude supérieure de la dextrine béta-limite de la présente invention à agir comme support en comparaison des supports conventionnels. Deux dextrines bêta-limite ont été préparées, l'une avec de l'amidon de blé duwx et l'autre avec un amidon de blé cireux conventionnel. Dans les deux cas, la partie maltose n'a 9 - pas été enlevée. Les deux échantillons ont été séchés par pulvérisation pour obtenir un produit sec. En vue de comparer les deux, on a préparé deux formulations séparées. Les deux ont été préparées par mélange de 600 grammes de dextrine béta-limite avec 1400 grammes d'eau puis addition dans 133,24 grammes d'une essence d'orange. Après mélange complet de l'essence d'orange dans la bouillie, chaque bouillie a été séchée par pulvérisation jusqu'à un taux d'humidité de 3,5 % en poids. Avant le séchage, la viscosité de chaque bouillie a été contrôlée. Il a été constaté que l'émulsion préparée avec la dextrine bêta limite duwx avait une viscosité Brookfield de 430 cps alors que l'émulsion préparée avec la dextrine béta-limite cireuse avait une viscosité Brookfield de 670 cps. Les deux viscosités ont été mesurées d'une manière conventionnelle avec un équipement conventionnel. Apres le séchage, chaque produit a été contrôlé pour déterminer le pourcentage d'essence retenu. Il a été constaté que la dextrine bétalimite duwx retenait 75,43% en poids de l'essence tandis que la dextrine béta-limite cireuse n'en retenait que 71,5% en poids. Ensuite, on a contrôlé la stabilité d'une émulsion aqueuse préparée à partir du produit séché par pulvérisation. Pour contrôler la stabilité, on a préparé une solution aqueuse de chacun des deux produits à 0,2% d'extrait sec et on a stocké ces solutions à 45 C pendant une période de 5 jours. Au cours de cette période de 35 jours, il a été constaté que la solution aqueuse préparée avec la dextrine bêta-limite d'amidon duwx était plus stable que la solution aqueuse préparée avec la dextrine bêta- limite d'amidon cireux. Spécifiquement, on a constaté que la solution aqueuse préparée avec la dextrine bêta-limite d'amidon duwx avait une absorbance de 1,5 initialement (jour 0) et une absorbance de 1,3 au bout de 35 jours. Au contraire, la solution aqueuse préparée avec la dextrine bêta-limite obenue avec de l'amidon cireux avait une absorbance de 1, 25 initialement et de 0,8 au bout de 35 jours de stockage. Ces valeurs ont été mesurées au spectrophotomètre à 400 nm dans une cellule de 1 centimètre en utilisant de l'eau comme témoin. En d'autres termes, la solution aqueuse préparée avec la dextrine bêta-limite de la présente invention était plus stable que la solution aqueuse de dextrine bêta-limite préparée avec l'amidon de blé cireux. On comprendra que les revendications ont pour but de "couvrir" tous les changements et toutes les modifications des configurations préférées de mise en application de cette invention choisies ici dans un but d'illustration, qui ne s'écartent pas de l'esprit et du champ d'application de la présente invention. - 10- REVENDICATIONS 1. Une dextrine béta-limite ayant un DE inférieur à environ 1 et un degré de polymérisation déterminé par une moyenne pondérale d'environ 15. 000 à environ 20.000, ladite dextrine étant obtenue à partir d'un amidon duwx, ledit amidon duwx étant obtenu à partir d'une plante contenant de l'amidon avec un génotype homozygote cireux terne. 2. La dextrine béta-limite de la revendication 1, caractérisée par le fait que l'amidon duwx est obtenu à partir du maïs. 3. La dextrine béta-limite de la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que ladite dextrine bêta-limite est utilisée comme support de parfum, agent de turbidité pour boissons ou succédané de matière grasse dans les produits alimentaires. 4. Un support d'essences de parfum, comprenant une dextrine bêta-limite ayant un DE inférieur à environ 1 et un degré de polymérisation (moyenne pondérale) d'environ 15.000 à environ 20.000, ladite dextrine étant obtenue à partir d'un amidon duwx. 5. Le support de parfum de la revendication 4, caractérisé par le fait que l'amidon duwx est obtenu à partir du maïs. 6. Un procédé pour la fabrication d'un support de parfum comprenant: - le traitement d'une bouillie aqueuse d'amidon duwx avec un enzyme bêtaamylase pour produire une dextrine bêta-limite ayant un DE inférieur à environ 1 et un degré de polymérisation (moyenne pondérale) d'environ 15. 000 à environ 20.000; et - la récupération de la dextrine bêta-limite. 7. Le procédé de la revendication 6, caractérisé par le fait que ledit amidon duwx est obtenu à partir du maïs. 8. Le procédé de la revendication 6 ou 7 caractérisé par le fait que ladite phase de traitement est effectuée à une température d'environ 55 à 60 C et à un pH d'environ 5 à 5,5 pendant une période allant jusqu'à environ 48 heures. - 11 - 9. Le procédé de la revendication 6, caractérisé par le fait qu'avant ladite phase de traitement, le procédé comprend, en outre, les phases séquentielles suivantes: - formation d'une bouillie aqueuse de granules d'amidon duwx et d'eau, ladite bouillie ayant un extrait sec d'environ 5 à 40% en poids; et - cuisson avec un cuiseur à jet de ladite bouillie pour gélatiniser lesdits granules d'amidon. 10. Le procédé de la revendication 6, caractérisé par le fait qu'après la récupération de ladite dextrine béta-limite, ladite dextrine béta-limite récupérée est soumise à une phase de séchage par pulvérisation pour obtenir une poudre blanche ayant une teneur en humidité d'environ 12% en poids ou moins. 11. Le procédé de la revendication 6, caractérisé par le fait que ladite bouillie est traitée à raison d'environ 0,2% en poids avec ledit enzyme béta-amylase. 12. Le procédé de la revendication 6, caractérisé par le fait que l'enzyme béta-amylase est obtenu à partir de l'orge. 13. Le procédé de la revendication 6, caractérisé par le fait que la bouillie est traitée à raison d'environ 0,1 à environ 1,0% en poids avec ledit enzyme bétaamylase. 14. Le procédé de la revendication 9, caractérisé par le fait que ledit amidon duwx est obtenu à partir du maïs. 15. Le procédé de la revendication 14, caractérisé par le fait que ladite phase de traitement est effectuée à une température d'environ 55 C à 60 C et à un pH d'environ 5 à 5,5 pendant une période allant jusqu'à environ 48 heures. 16. Le procédé de la revendication 15, caractérisé par le fait que l'enzyme béta-amylase est obtenu à partir de l'orge. 17. Le procédé de la revendication 16, caractérisé par le fait que ladite bouillie est traitée à raison d'environ 0,1 à environ 1,0% en poids avec ledit enzyme bétaamylase. 18. Le procédé de la revendication 17, caractérisé par le fait que ladite bouillie est traitée à raison d'environ 0,2% en poids avec ledit enzyme béta-amylase.