КОМПОЗИЦИЯ ИЗ ГИДРОЛИЗОВАННОГО ЦЕЛЬНОГО ЗЕРНА
HYDROLYSED WHOLE GRAIN COMPOSITION

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к композициям из гидролизованного цельного зерна. Более конкретно, настоящее изобретение относится к композициям из гидролизованного цельного зерна, обладающим оптимизированным составом сахаров и оптимизированным органолептическими свойствами, такими как вкус и вязкость при использовании в качестве ингредиента в пищевых продуктах.
Уровень техники
В настоящее время существует целый ряд данных, полученных в основном в ходе эпидемиологических исследований, что ежедневный прием трех порций продуктов из цельного зерна, то есть 48 г цельного зерна, положительно связан с пониженной опасностью развития сердечно-сосудистых заболеваний, повышенной чувствительностью к инсулину и пониженной опасностью возникновения диабета II типа, ожирения (в основном, висцерального ожирения) и рака пищеварительной системы. Считается, что это благоприятное влияние цельного зерна на здоровье обусловлено синергетической ролью пищевых волокон и других компонентов, таких как витамины, минералы и биоактивные фитохимикаты.
Регулирующие органы Швеции, США и Великобритании на базе имеющихся научных обоснований уже одобрили конкретные требования, связанные с полезностью для здоровья сердца. Популярность продуктов питания, содержащих пищевые волокна, у потребителей также возрастает не только потому, что потребление цельного зерна теперь включено в некоторые национальные рекомендации по питанию, но также потому, что продукты из цельного зерна считаются полезными и естественными. Рекомендации по потреблению цельного зерна были введены государственными органами и экспертными группами, чтобы содействовать употреблению в пищу цельного зерна. Например, в США рекомендации предусматривают потребление 45-80 г цельного зерна в день. Однако данные, полученные в ходе национальных программ по изучению пищевого рациона в Великобритании, США и в Китае, показывают, что потребление цельного зерна варьирует от 0 до 30 г цельного зерна в день.
Отсутствие предлагаемых на рынке продуктов из цельного зерна и невысокие органолептические качества имеющихся цельнозерновых продуктов считаются препятствиями к потреблению цельного зерна, и количество цельных зерен, добавляемых в продукты питания, ограничено по причине того, что при увеличении количества добавляемого цельного зерна физические и органолептические свойства продуктов могут кардинально измениться.
Цельные зерна также являются признанным источником пищевых волокон, фитонутриентов, антиоксидантов, витаминов и минералов. Согласно определению Американской ассоциации специалистов по химии зерна (ААСС), цельные зерна и пищевой продукт, приготовленный из цельных зерен, состоит из цельного семени. Цельное семя включает зародыш, эндосперм и отруби. Его обычно называют зерновкой.
Кроме того, в последние годы потребители обращают все большее внимание на этикетку продуктов питания, и они ожидают, что изготовленные пищевые продукты будут максимально естественными и здоровыми. Поэтому желательно разработать ингредиенты для технологии переработки продуктов питания и напитков и продуктов питания и напитков, которые ограничат применение ненатуральных пищевых добавок, даже если такие ненатуральные пищевые добавки были полностью одобрены органами здравоохранения и органами, отвечающими за безопасность питания.
Принимая во внимание пользу цельного зерна для здоровья, желательно разработать цельнозерновой ингредиент, в котором бы содержалось максимально возможное количество ненарушенных пищевых волокон. Разумеется, что для повышения содержания цельных зерен в продукте или в порции можно увеличить размер порции. Но это нежелательно, так как это приводит к поглощению большего количества калорий. Еще одна сложность простого увеличения содержания цельных зерен в продукте заключается в том, что это обычно негативно сказывается на физических свойствах, таких как вкус, текстура и общий внешний вид продукта (органолептические свойства), а также на его способности к обработке.
Для увеличения суточного потребления цельного зерна потребитель не соглашается идти на компромисс по органолептическим показателям. Такими органолептическими показателями являются вкус, текстура и внешний вид продукта.
Очевидно, что обязательное требование в пищевой промышленности состоит в эффективности технологической линии. Это включает погрузочно-разгрузочные операции и переработку сырья, формирование продуктов, упаковку и последующее хранение на складе, на полке или дома.
US 4,282,319 относится к способу приготовления гидролизованных продуктов из цельного зерна и полученным таким способом продуктам. Способ включает ферментную обработку в водной среде протеазой и амилазой. Полученный продукт можно добавлять к продуктам разного типа. В US 4,282,319 описано полное расщепление протеинов, присутствующих в цельном зерне.
В US 5,686,123 раскрывается суспензия зерновых, полученная обработкой как альфа-амилазой так и бета-амилазой, поскольку оба фермента, в частности, образуют блоки мальтозы и не обладают действием глюканазы.
Таким образом, задачей настоящего изобретения является обеспечение композиции из гидролизованного цельного зерна, богатой пищевыми волокнами, обладающей прекрасными потребительскими качествами при применении в качестве пищевого продукта, которую можно просто производить в промышленном масштабе при разумных затратах без ущерба органолептическим качествам.
Сущность изобретения
Соответственно, по первому аспекту изобретение относится к композиции из гидролизованного цельного зерна, содержащей:
- альфа-амилазу или ее фрагмент, причем эта альфа-амилаза или ее фрагмент в активном состоянии не обладает гидролитическим действием по отношению к пищевым волокнам, и
при этом композиция из гидролизованного цельного зерна обладает:
содержанием глюкозы по меньшей мере 0,25 масс.% композиции из гидролизованного цельного зерна в пересчете на сухое вещество, более конкретно по меньшей мере 0,35%, например по меньшей мере 0,5%, и/или соотношением мальтозы к глюкозе ниже 144:1 по массе композиции, более конкретно соотношением ниже 120:1, более конкретно соотношением ниже, 100:1 например соотношением ниже 50:1, более конкретно соотношением ниже 30:1, например соотношением ниже 20:1, более конкретно, соотношением ниже 1:10, или соотношением мальтозы к фруктозе ниже 230:1 по массе композиции, более конкретно ниже 144:1, более конкретно ниже 120:1, более конкретно ниже 100:1, например ниже 50:1, более конкретно ниже 30:1, более конкретно ниже 20:1 или более конкретно ниже 10:1, или
соотношением мальтозы к глюкозе+фруктозе ниже 144:1 по массе композиции, более конкретно ниже 120:1, более конкретно ниже 100:1, например ниже 50:1, более конкретно ниже 30:1, более конкретно ниже 20:1 или более конкретно ниже 10:1.
По второму аспекту настоящее изобретение относится к способу приготовления композиции из гидролизованного цельного зерна, причем этом способ включает:
a) приведение в соприкосновение цельнозернового компонента с ферментной композицией в воде, причем ферментная композиция содержит по меньшей мере одну альфа-амилазу, причем эта ферментная композиция не обладает гидролитическим действием по отношению к пищевым волокнам,
b) проведение реакции ферментной композиции с цельнозерновым компонентом для получения гидролизата цельного зерна,
c) получение композиции из гидролизованного цельного зерна инактивацией упомянутых ферментов после достижения упомянутым гидролизатом вязкости в диапазоне от 50 до 5000 мПа*с, измеренной при 65°С.
По третьему аспекту настоящее изобретение относится к пищевому продукту, содержащему композицию из гидролизованного цельного зерна по изобретению.
Краткое описание чертежей
На фигуре 1 показан результат исследования методом тонкослойной хроматографии различных ферментов, приведенных в соприкосновение с пищевыми волокнами. Ниже даны подписи к различным дорожкам:
о
A: пятно чистого арабиноксилана (раствор сравнения)
о
β: пятно чистого бета-глюкана (раствор сравнения)
А: пятно арабиноксилана после инкубации с ферментом, обозначенным под дорожкой (BAN, валидаза НТ 425L и алкалаза AF 2.4L)
β: пятно бета-глюкана после инкубации с ферментом, обозначенным под дорожкой (BAN, валидаза НТ 425L и алкалаза AF 2.4L)
о
Е: пятно фермента (раствор сравнения)
На фигуре 2 показан результат исследования β-глюкана и арабиноксилана методом эксклюзионной хроматографии (SEC) с профилем молекулярной массы без добавления фермента (сплошная линия) и после инкубации с алкалазой 2.4L (пунктирная линия). А) β-глюкан овса; В) арабиноксилан пшеницы.
На фигуре 3 показан результат исследования β-глюкана и арабиноксилана методом эксклюзионной хроматографии (SEC) с профилем молекулярной массы без добавления фермента (сплошная линия) и после инкубации с валидазой НТ 425L (пунктирная линия). А) β-глюкан овса; В) арабиноксилан пшеницы.
На фигуре 4 показан результат исследования β-глюкана и арабиноксилана методом эксклюзионной хроматографии (SEC) с профилем молекулярной массы без добавления фермента (сплошная линия) и после инкубации с MATS L (пунктирная линия). А) β-глюкан овса; В) арабиноксилан пшеницы.
Раскрытие изобретения
Изобретатели настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что при обработке цельнозернового компонента альфа-амилазой и в известных случаях протеазой цельное зерно становится менее вязким, что облегчает последующее смешивание с пищевым продуктом. В результате, появляется возможность увеличения количества цельных зерен в продукте. Кроме того, обработка альфа-амилазой также позволяет снизить потребность в добавлении подсластителя, такого как сахароза, к пищевому продукту, в котором использована композиция из гидролизованного цельного зерна по изобретению.
Таким образом, по первому аспекту изобретение относится к композиции из гидролизованного цельного зерна, содержащей:
- альфа-амилазу или ее фрагмент, причем эта альфа-амилаза или ее фрагмент в активном состоянии не обладают гидролитическим действием по отношению к пищевым волокнам, и
при этом композиция из гидролизованного цельного зерна обладает:
содержанием глюкозы по меньшей мере 0,25 масс.% композиции из гидролизованного цельного зерна в пересчете на сухое вещество, более конкретно по меньшей мере 0,35%, например по меньшей мере 0,5%, и/или
соотношением мальтозы к глюкозе ниже 144:1 по массе композиции, более конкретно соотношением ниже 120:1, более конкретно соотношением ниже 100:1 например, соотношением ниже 50:1, более конкретно соотношением ниже 30:1, например, соотношением ниже 20:1, более конкретно, соотношением ниже 10:1, или
соотношением мальтозы к фруктозе ниже 230:1 по массе композиции, более конкретно ниже 144:1, более конкретно ниже 120:1, более конкретно ниже 100:1, например, ниже 50:1, более конкретно ниже 30:1, более конкретно ниже 20:1 или более конкретно ниже 10:1, или
соотношением мальтозы к глюкозе+фруктозе ниже 144:1 по массе композиции, более конкретно ниже 120:1, более конкретно ниже 100:1, например, ниже 50:1, более конкретно ниже 30:1, более конкретно ниже 20:1 или более конкретно ниже 10:1.
Может существовать ряд преимуществ в наличии продукта, содержащего композицию из гидролизованного цельного зерна по изобретению:
I. В конечном продукте может быть обеспечено увеличение содержания цельного зерна и волокон, при этом органолептические свойства продукта существенно не затрагиваются;
II. Пищевые волокна цельного зерна могут быть сохранены;
III. Значительно быстрее возникает чувство сытости, при этом не затрагиваются органолептические свойства продукта и более медленное переваривание. В настоящее время существуют ограничения по обогащению пищевых продуктов цельным зерном по причине нетекучей вязкости, зернистой текстуры и вкуса. Однако применение гидролизованного цельного зерна по настоящему изобретению в продуктах питания позволяет обеспечить желаемую вязкость, гладкую текстуру, минимальное влияние на вкус, а также придать дополнительные свойства продукта здорового образа жизни;
IV. Дополнительное преимущество может заключаться возможности улучшения углеводного состава продукта питания за счет замены традиционных добавляемых извне подсластителей, таких как сироп глюкозы, кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы, инвертный сахар, мальтодекстрин, сахароза и т.д., более полезным источником сладкого вкуса.
Важным параметром качества большинства продуктов питания применительно к их пригодности для переработки является вязкость композиции из гидролизованного цельного зерна. В настоящем контексте термин «вязкость» является показателем «плотности» или текучести жидкости. Таким образом, вязкость служит критерием оценки сопротивления жидкости, которая подвергается деформации напряжением сдвига или напряжением растяжения. Если не указано иное, вязкость приведена в мПа*с.
Вязкость можно измерять с помощью анализатора Rapid Visco Analyser, выпускаемого фирмой Newport Scientific. Анализатор Rapid Visco Analyser измеряет сопротивление продукта перемешивающему действию лопасти. Вязкость измеряли после 10 минут перемешивания при 65°С и 50 об/мин.
Вязкость композиции из гидролизованного цельного зерна по изобретению может варьировать. В одном из вариантов воплощения настоящего изобретения вязкость, измеренная при 65°С, находилась в диапазоне 1-4000 мПа*с, более конкретно в диапазоне 10-3000 мПа*с, более конкретно в диапазоне 10-1500 мПа*с, более конкретно в диапазоне 10-1000 мПа*с, более конкретно в диапазоне 10-500 мПа*с, более конкретно в диапазоне 2-500 мПа*с, или более конкретно в диапазоне 2-200 мПа*с. Вязкость в воплощении изобретения замеряли при содержании сухих веществ 50.
Цельнозерновой компонент может быть получен из разных источников. Примерами источников цельного зерна служат манная крупа, рисовая или кукурузная мука, зерно грубого помола, мука и тонкоизмельченное зерно (тонкоизмельченная мука). Цельные зерна могут быть измельчены предпочтительно сухим способом помола. Такой помол может проводиться до или после приведения в соприкосновение цельнозернового компонента с ферментной композицией по изобретению.
В одном из воплощений настоящего изобретения цельнозерновой компонент можно подвергать тепловой обработке для ограничения прогоркания и количества микроорганизмов.
Цельнозерновыми крупами являются семена однодольных растений семейства Роасеае (Graminea), возделываемых для получения съедобных крахмалистых зерен. Примерами цельнозерновых круп служат ячмень, рис, черный рис, коричневый рис, дикий рис, гречиха, булгур, кукуруза, просо, овес, сорго, спельта, тритикале, рожь, пшеница, ядро пшеничного зерна, тэфф, канареечник, коикс-слезы Иова и фонио. Виды растений, не относящихся к семейству злаковых, также дающие крахмалистые семена или плоды, которые можно применять аналогично семенам зерновых, называют псевдо-зерновыми культурами. В качестве примеров псевдо-зерновых культур можно назвать амарант, гречиху, татарскую гречиху и киноа. При упоминании зерновых культур подразумеваются как зерновые, так и псевдо-зерновые культуры.
Таким образом, цельнозерновой компонент по изобретению может происходить от зерновых и псевдо-зерновых культур. Так, в одном из вариантов осуществления изобретения композицию из гидролизованного цельного зерна получают из растения, выбранного из группы, включающей ячмень, рис, коричневый рис, дикий рис, черный рис, гречиху, булгур, кукурузу, просо, овес, сорго, спельту, тритикале, рожь, пшеницу, ядро пшеничного зерна, тэфф, канареечник, коикс-слезы Иова, фонио, амарант, гречиху, татарскую гречиху, киноа, другие виды зерновых и псевдо-зерновых культур и их смеси. Как правило, источник зерна зависит от типа продукта, поскольку каждое зерно вносит свои вкусовые особенности.
Цельнозерновыми компонентами являются компоненты, изготовленные из нешлифованных семян зерновых культур. Цельнозерновые компоненты включают цельные съедобные части зерна, то есть зародыш, эндосперм и отруби. Цельнозерновые компоненты могут быть представлены в различных формах, в таких как молотый продукт, хлопья, дробленый продукт или в других формах, широко известных в мукомольной промышленности.
В настоящем контексте выражение «композиция из гидролизованного цельного зерна» относится к ферментно обработанным цельнозерновым компонентам или к цельнозерновому компоненту, обработанному по меньшей мере альфа-амилазой, причем альфа-амилаза в активном состоянии не обладает гидролитическим действием по отношению к пищевым волокнам. Композицию из гидролизованного цельного зерна можно дополнительно обработать протеазой, причем протеаза в активном состоянии не обладает гидролитическим действием по отношению к пищевым волокнам.
В настоящем контексте также подразумевается, что выражение «композиция из гидролизованного цельного зерна» также относится к ферментной обработке муки и последующему восстановлению цельного зерна смешиванием муки, отрубей и зародышей. Также подразумевается, что восстановление может проводиться перед использованием в конечном продукте или при смешивании в конечном продукте. Таким образом, восстановление цельного зерна после обработки одной или нескольких отдельных частей цельного зерна также является частью настоящего изобретения.
До или после размалывания цельного зерна цельнозерновой компонент может быть подвергнут обработке гидролизом для разрушения структуры полисахаридов и в известных случаях структуры протеинов цельнозернового компонента.
Композиция из гидролизованного цельного зерна может быть представлена в форме жидкости, концентрата, порошка, сока или пюре. При применении более одного типа ферментов считается, что ферментная обработка цельных зерен может выполняться последовательным добавлением ферментов или предоставлением композиции ферментов, содержащей более одного типа ферментов.
В настоящем контексте выражение «фермент в активном состоянии не обладает гидролитическим действием по отношению к пищевым волокнам» следует понимать как охватывающее смесь ферментов, из которой был получен фермент. Например, протеазы, амилазы, глюкозоизомераза и амилоглюкозидаза, описанные в настоящем контексте, могут быть представлены перед применением в виде смеси ферментов, которая не была полностью очищена и, следовательно, обладает ферментной активностью по отношению, например, к пищевым волокнам. Однако активность по отношению к пищевым волокнам может также исходить от конкретного фермента, если этот фермент многофункционален. При описанном здесь применении ферменты (или смеси ферментов) не обладают гидролитической активностью по отношению к пищевым волокнам.
Выражение «отсутствие гидролитической активности» или «не обладают гидролитической активностью по отношению к пищевым волокнам» может охватывать расщепление до 5% пищевых волокон, например, расщепление до 3%, более конкретно, до 2% и в частности расщепление до 1%. Такое расщепление может оказаться неизбежным при применении высоких концентраций или чрезмерно продолжительном периоде инкубации.
Выражение «в активном состоянии» относится к способности фермента или смеси ферментов к гидролитической активности и является состоянием фермента до того, как он был инактивирован. Инактивирование может проводиться разложением и денатурацией.
Если не указано иное, обычно массовые проценты в материалах заявки приведены в виде процента по массе в пересчете на сухое вещество.
Композиция из гидролизованного цельного зерна по изобретению может содержать протеазу, которая в активном состоянии не обладает гидролитическим действием по отношению к пищевым волокнам. Преимущество добавления протеазы по изобретению заключается в том, что можно дополнительно снизить вязкость гидролизованного цельного зерна, что также может привести к уменьшению вязкости конечного продукта. Таким образом, в одном из вариантов воплощения по изобретению композиция из гидролизованного цельного зерна содержит протеазу или ее фрагмент в концентрации от 0,0001 до 5 масс.% общего веса доли цельного зерна, более конкретно 0,01-3%, более конкретно 0,01-1%, более конкретно 0,05-1%, более конкретно 0,1-1%, более конкретно 0,1-0,7% или более конкретно 0,1-0,5%. Оптимальная концентрация добавляемых протеаз зависит от нескольких факторов. Поскольку было обнаружено, что добавление протеазы при производстве гидролизованного цельного зерна может привести к появлению горьковатого привкуса, добавление протеазы может считаться компромиссом между достижением более низкой вязкости и появлением привкуса. Кроме того, количество протеазы может также зависеть от времени инкубации при производстве гидролизованного цельного зерна. Так, при увеличении времени инкубации можно применять более низкую концентрацию протеазы.
Протеазы являются ферментами, обеспечивающими гидролиз протеинов. Их можно использовать для снижения вязкости композиции из гидролизованного цельного зерна. Так, примером подходящего фермента является алкалаза 2.4L (ЕС 3.4.21.62), производимая фирмой Novozymes.
В зависимости от времени инкубации и концентрации протеазы некоторое количество протеинов композиции из гидролизованного цельного зерна может быть гидролизовано до аминокислот и пептидных фрагментов. Так, в одном из вариантов осуществления изобретения оказывается гидролизованным 1-10% протеинов цельнозерновой композиции, более конкретно 2-8%, например 3-6%, 10-99%, более конкретно 30-99%, более конкретно 40-99%, более конкретно 50-99%, более конкретно 60-99%, более конкретно 70-99%, более конкретно 80-99%, более конкретно 90-99%, или более конкретно 10-40%, 40-70%, и 60-99. В этом случае также расщепление протеинов может приводить к снижению вязкости и улучшению органолептических свойств.
В настоящем контексте выражение «содержание гидролизованного протеина» относится к содержанию гидролизованного протеина в цельнозерновой композиции, если не указано иное. Протеины могут быть расщеплены на более или менее крупные пептидные блоки или даже на аминокислотные компоненты. Специалисту в этой области известно, что при переработке и хранении происходит расщепление небольшого количества протеинов, которое не обусловлено внешним ферментным расщеплением.
В общем, следует понимать, что ферменты, применяемые при производстве композиции из гидролизованного цельного зерна, отличаются от соответствующих ферментов, естественным образом присутствующих в цельнозерновом компоненте.
Возможно, следует оценить расщепление протеинов на конкретных протеинах, присутствующих в цельнозерновой композиции. Так, в одном из вариантов осуществления изобретения расщепленные протеины являются протеинами цельного зерна, более конкретно глютеновыми протеинами, глобулинами, альбуминами и гликопротеинами.
Амилаза (ЕС 3.2.1.1) является ферментом, относящимся к сахаридазам: ферментам, которые расщепляют полисахариды. Она является основным компонентом сока поджелудочной железы и слюны, необходимым для расщепления длинноцепочечных углеводородов, таких как крахмал, на более мелкие блоки. Здесь применяют альфа-амилазу для гидролиза желатинизированного крахмала с целью снижения вязкости композиции из гидролизованного цельного зерна. Валидаза НТ 425L, валидаза RA фирмы Valley Research, фунгамил фирмы Novozymes и MATS фирмы DSM служат примерами альфа-амилаз, подходящих для применения в настоящем изобретении. Эти ферменты не обладают активностью по отношению к пищевым волокнам в используемых условиях обработки (продолжительность, концентрация фермента). Например, BAN фирмы Novozymes, наоборот, помимо крахмала расщепляет пищевые волокна на волокна с низкой молекулярной массой или олигосахариды, см. также пример 3.
В одном из вариантов воплощения настоящего изобретения ферменты не проявляют активности по отношению к пищевым волокнам, если концентрация фермента составляет ниже 5 масс.%, более конкретно ниже 3 масс.%, например, ниже 1 масс.%, более конкретно ниже 0,75 масс.%, например, ниже 0,5 масс.%.
Некоторые альфа-амилазы в качестве самых мелких углеводных единиц образуют блоки мальтозы, тогда как другие также могут образовывать некоторое количество блоков глюкозы. Таким образом, в одном из вариантов воплощения настоящего изобретения альфа-амилаза или ее фрагменты в активном состоянии являются альфа-амилазой, производящей смешанные сахара и также обладающей активностью по наработке глюкозы. Было установлено, что некоторые альфа-амилазы в активном состоянии, обладая активностью по наработке глюкозы, не обладают гидролитическим действием по отношению к пищевым волокнам. Располагая альфа-амилазой, которая обладает активностью по наработке глюкозы, можно обеспечить получение более сладкого продукта, так как глюкоза почти вдвое слаще мальтозы. В одном из вариантов воплощения настоящего изобретения к пищевому продукту необходимо отдельно добавлять меньшее количество внешнего источника сахара, если применяют композицию из гидролизованного цельного зерна по настоящему изобретению. Если в ферментной композиции используют альфа-амилазу, обладающую активностью по наработке глюкозы, появляется возможность отказаться или по меньшей мере сократить применение других внешних источников сахара или подсластителей, не относящихся к сахарам.
В настоящем контексте выражение «внешний источник сахара» относится к сахарам, которые первоначально не присутствовали или первоначально не были образованы в композиции из гидролизованного цельного зерна. Примерами таких внешних источников сахара могут быть сахароза, глюкозный сироп, лактоза и искусственные подсластители.
Амилоглюкозидаза (ЕС 3.2.1.3) является ферментом, способным высвобождать глюкозные остатки из крахмала, мальтодекстринов и мальтозы гидролизом блоков глюкозы от невосстанавливающего конца цепи полисахаридов. Сладость препарата увеличивается по мере повышения концентрации высвобожденной глюкозы. Так, в одном из вариантов воплощения настоящего изобретения пищевой продукт дополнительно содержит амилоглюкозидазу или ее фрагменты. Может быть предпочтительным добавление амилоглюкозидазы при производстве композиции из гидролизованного цельного зерна, поскольку сладость препарата увеличивается по мере повышения концентрации высвобожденной глюкозы. Также может быть предпочтительным, если амилоглюкозидаза не будет влиять прямо или косвенно на свойства цельных зерен как продуктов здорового питания. Так, в одном из вариантов воплощения настоящего изобретения амилоглюкозидаза в активном состоянии не обладает гидролитическим действием по отношению к пищевым волокнам. Преимущество изобретения и, более конкретно способа приготовления пищевых продуктов, включающего композицию из гидролизованного цельного зерна по изобретению, состоит в том, что оно позволяет уменьшить содержание сахара (например, сахарозы) в пищевом продукте по сравнению с продуктами, описанными в предшествующем уровне техники. При применении амилоглюкозидазы в ферментной композиции может появиться возможность отказаться от применения других внешних источников сахара, например, от добавления сахарозы.
Однако, как было указано выше, некоторые альфа-амилазы способны образовывать блоки глюкозы, которые могут добавить достаточно сладости продукту, что позволит сделать необязательным применение амилоглюкозидазы. Кроме того, применение амилоглюкозидазы также повышает затраты на производство композиции из гидролизованного цельного зерна и поэтому может быть желательным ограничить применение амилоглюкозидаз. Таким образом, еще в одном из вариантов воплощения настоящего изобретения композиция из гидролизованного цельного зерна по изобретению не содержит амилоглюкозидазу, более конкретно экзогенную амилоглюкозидазу.
Глюкозоизомераза (кетоизомераза D-глюкозы) вызывает изомеризацию глюкозы во фруктозу. Так, в одном из вариантов воплощения настоящего изобретения композиция из гидролизованного цельного зерна дополнительно содержит глюкозоизомеразу или ее фрагменты, причем глюкозоизомераза или ее фрагменты в активном состоянии не обладает гидролитическим действием по отношению к пищевым волокнам. Сладость глюкозы составляет 70-75% сладости сахарозы, тогда как фруктоза вдвое слаще сахарозы. Таким образом, особую ценность представляют собой способы изготовления фруктозы, потому что сладость продукта может быть значительно повышена без добавления внешнего источника сахара (такого как сахароза или искусственные подсластители).
Для производства композиции из гидролизованного цельного зерна по изобретению может быть использован ряд конкретных ферментов или смесей ферментов. Требование заключается в том, чтобы они не обладали существенной гидролитичекой активностью по отношению к пищевым волокнам в применяемых условиях способа. Так, в одном из вариантов воплощения настоящего изобретения альфа-амилаза может быть выбрана из числа валидазы НТ 425L и валидазы RA фирмы Valley Research, фунгамила фирмы Novozymes и MATS фирмы DSM, протеаза может быть выбрана из группы, включающей алкалазу, изим В (iZyme В) и изим G (iZyme G) (Novozymes).
Концентрация ферментов по изобретению в композиции из гидролизованного цельного зерна может влиять на органолептические свойства пищевого продукта, содержащего упомянутую композицию. Кроме того, можно также корректировать концентрацию ферментов изменением параметров, таких как температура и время инкубации. Так, в одном из вариантов воплощения настоящего изобретения композиция из гидролизованного цельного зерна содержит от 0,0001 до 5 масс.% от общей массы цельного зерна в композиции по меньшей мере одного из ферментов:
- альфа-амилаза или ее фрагменты, причем альфа-амилаза или ее фрагменты в активном состоянии не обладают гидролитическим действием по отношению к пищевым волокнам;
- амилоглюкозидаза или ее фрагменты, причем амилоглюкозидаза в активном состоянии не обладает гидролитическим действием по отношению к пищевым волокнам; и
- глюкозоизомераза или ее фрагменты, глюкозоизомераза причем в активном состоянии не обладает гидролитическим действием по отношению к пищевым волокнам.
Еще в одном из вариантов воплощения настоящего изобретения композиция из гидролизованного цельного зерна содержит от 0,001 до 3 масс.% альфа-амилазы от общей массы цельного зерна в композиции из гидролизованного цельного зерна, более конкретно 0,01-3%, более конкретно 0,01-0,1%, более конкретно 0,01-0,5%, более конкретно 0,01-0,1%, более конкретно 0,03-0,1%, более конкретно 0,04-0,1%. Еще в одном из вариантов воплощения настоящего изобретения композиция из гидролизованного цельного зерна содержит от 0,001 до 3 масс.% амилоглюкозидазы от общей массы цельного зерна в композиции из гидролизованного цельного зерна, более конкретно 0,001-3%, более конкретно 0,01-1%, более конкретно 0,01-0,5%, более конкретно 0,01-0,5%, более конкретно 0,01-0,1%, более конкретно 0,03-0,1%, более конкретно 0,04-0,1%. Еще в одном варианте воплощения настоящего изобретения композиция из гидролизованного цельного зерна содержит от 0,001 до 3 масс.% глюкозоизомеразы от общей массы цельного зерна в композиции из гидролизованного цельного зерна, более конкретно 0,001-3%, более конкретно 0,01-1%, более конкретно 0,01-0,5%, более конкретно 0,01-0,5%, более конкретно 0,01-0,1%, более конкретно 0,03-0,1%, более конкретно 0,04-0,1%.
Бета-амилазы являются ферментами, которые также расщепляют сахариды, однако бета-амилазы в качестве самой мелкой углеводной единицы в основном образуют мальтозу. Так, в одном из вариантов воплощения композиция из гидролизованного цельного зерна по изобретению не содержит бета-амилазу, более конкретно, экзогенную бета-амилазу. За счет отсутствия бета-амилаз гидролиз более крупных фрагментов крахмалов будет происходить до блоков глюкозы, поскольку альфа-амилазы не конкурируют с бета-амилазами за субстраты. Следовательно, можно получить улучшенный состав сахаров. Это отличает изобретение от US 5,686,123, в котором раскрывается суспензия зерновых, образованная обработкой одновременно альфа-амилазой и бета-амилазой.
В некоторых случаях нет необходимости прибегать к действию протеазы для придания [продукту] относительно низкой вязкости. Так, в одном из вариантов воплощения изобретения композиция из гидролизованного цельного зерна не содержит протеазу, более конкретно, экзогенную протеазу. Как описано выше, добавление протеазы может вызвать появление горького привкуса, что было бы желательно не допустить в некоторых случаях. Это отличает изобретение от US 4,282,319, в котором раскрывается способ, включающий ферментную обработку протеазой и амилазой.
Как правило, ферменты, применяемые по настоящему изобретению для получения композиции из гидролизованного цельного зерна, в активном состоянии не обладают гидролитическим действием по отношению к пищевым волокнам. Так, еще в одном из вариантов воплощения настоящего изобретения композиция из гидролизованного цельного зерна содержит в основном ненарушенную бета-глюкановую структуру по сравнению с исходным материалом. Еще в одном из вариантов воплощения настоящего изобретения композиция из гидролизованного цельного зерна содержит в основном ненарушенную арабиноксилановую структуру по сравнению с исходным материалом. За счет применения одного или нескольких ферментов по изобретению для получения композиции из гидролизованного цельного зерна можно сохранить в основном ненарушенную бета-глюкановую и арабиноксилановую структуру. Степень расщепления бета-глюкановых и арабиноксилановых структур можно определить методом эксклюзионной хроматографии (SEC). Этот метод SEC был подробно описан в документе "Determination of beta-Glucan Molecular Weight Using SEC with Calcofluor Detection in Cereal Extracts Lena Rimsten, Tove Stenberg, Roger Andersson, Annica Andersson, and Per Aman. Cereal Chem. 80 (4): 485-490", который включен в документ в виде ссылки.
В контексте настоящего документа фразу «в основном ненарушенную структуру» следует понимать как структуру, которая в значительной степени осталась ненарушенной. Однако в связи с естественным расщеплением в любом природном продукте часть структуры (более конкретно бета-глюкановой структуры или арабиноксилановой структуры) может оказаться расщепленной, несмотря на то, что это расщепление не было обусловлено добавленными ферментами. Так, «в основном ненарушенную структуру» следует понимать так, что структура не нарушена по меньшей мере на 95%, более конкретно, по меньшей мере на 97%, предпочтительно по меньшей мере на 98% или более предпочтительно не нарушена по меньшей мере на 99%.
В контексте настоящего документа ферменты, такие как протеазы, амилазы, глюкозоизомеразы и амилоглюкозидазы, относятся к ферментам, которые были предварительно очищены или частично очищены. Такие протеины/ферменты могут быть произведены в бактериях, грибах или дрожжах, однако они также могут иметь растительное происхождение. Обычно такие произведенные ферменты в контексте настоящего документа будут относиться к категории «экзогенные ферменты». Такие ферменты могут быть добавлены в продукт при производстве для придания некоторого ферментного действия веществу. Аналогично, в контексте настоящего документа, если фермент исключают из настоящего изобретения, такое исключение относится к экзогенным ферментам. В контексте настоящего документа такие ферменты, например, обеспечивают ферментное расщепление крахмала и протеинов для уменьшения вязкости. Применительно к способу по изобретению следует понимать, что такие ферменты могут находиться в растворе или быть прикрепленными к поверхности, например, как иммобилизированные ферменты. В последнем способе протеины могут не входить в состав конечного продукта.
Как было указано выше, результатом действия альфа-амилазы является полезный состав сахаров, который может оказывать влияние на вкус и снижать количество сахара или подсластителя, добавляемого извне в конечный продукт.
В одном из вариантов воплощения настоящего изобретения содержание глюкозы в композиции из гидролизованного цельного зерна составляет по меньшей мере 0,25 масс.% композиции из гидролизованного цельного зерна в пересчете на сухое вещество, более конкретно по меньшей мере 0,35%, в частности, по меньшей мере 0,5%.
В зависимости от конкретных применяемых ферментов состав сахаров в конечном продукте может меняться. Так, в одном из вариантов воплощения композиция из гидролизованного цельного зерна обладает соотношением мальтозы к глюкозе ниже 144:1 по массе композиции, более конкретно ниже 120:1, в частности, ниже 100:1, например, ниже 50:1, более конкретно ниже 30:1, в частности ниже 20:1 или ниже 10:1.
Если в качестве фермента, расщепляющего крахмал, применяют только образующую глюкозу альфа-амилазу, большая часть конечного продукта будет находиться в форме глюкозы по сравнению с применением альфа-амилазы, образующей блоки мальтозы. Поскольку глюкоза обладает более сладким вкусом, чем мальтоза, в результате этого можно будет отказаться от введения дополнительного источника сахара (например, сахарозы). Это преимущество может быль сильнее выражено, если соотношение будет снижено за счет преобразования мальтозы, присутствующей в гидролизованном цельном зерне, в глюкозу (одна единица/молекула мальтозы преобразуется в две единицы глюкозы).
Соотношение мальтозы к глюкозе может быть дополнительно снижено при включении в ферментную композицию амилоглюкозидазы, поскольку эти ферменты также образуют блоки глюкозы.
Если ферментная композиция содержит глюкозоизомеразу, часть глюкозы будет преобразована во фруктозу, которая обладает еще более сладким вкусом, чем глюкоза. Так, в одном из вариантов воплощения композиция из гидролизованного цельного зерна обладает соотношением мальтозы к глюкозе+фруктозе ниже 144:1 по массе композиции, более конкретно ниже 120:1, в частности ниже 100:1, например, ниже 50:1, более конкретно ниже 30:1, в частности ниже 20:1 или ниже 10:1.
Кроме того, в одном из вариантов воплощения настоящего изобретения композиция из гидролизованного цельного зерна может обладать соотношением мальтозы к фруктозе ниже 230:1 по массе композиции, более конкретно ниже 144:1, в частности ниже 120:1, более конкретно ниже 100:1, например, ниже 50:1 более конкретно ниже 30:1, в частности ниже 20:1 или ниже 10:1.
В контексте настоящего документа выражение «общее содержание цельного зерна» следует понимать как общее содержание «гидролизованного цельного зерна» и «твердого цельного зерна». Если не указано иное, «общее содержание цельного зерна» выражено в массовых % в конечном продукте. В одном из вариантов воплощения общее содержание цельного зерна в композиции из гидролизованного цельного зерна составляет 1-99 масс.% цельнозерновой композиции, более конкретно 1-80%, в частности 1-60%, более конкретно 10-50%, в частности 10-40% или более конкретно 15-25%.
В контексте настоящего документа выражение «содержание композиции из гидролизованного цельного зерна» следует понимать количество гидролизованного цельного зерна в массовых % в конечном продукте. Содержание композиции из гидролизованного цельного зерна является частью общего содержания цельнозерновой композиции. Так, в одном из вариантов воплощения содержание композиции из гидролизованного цельного зерна в композиции из гидролизованного цельного зерна по изобретению составляет 1-99 масс.% цельнозерновой композиции, более конкретно 1-80%, в частности 1-60%, более конкретно 10-50%, в частности 10-40% или более конкретно 15-25%.
Количество композиции из гидролизованного цельного зерна в конечной композиции может зависеть от типа цельнозернового компонента и количества жидкости, добавленной при производстве. Аналогично, если продукт высушить, то общая концентрация цельного зерна повысится.
Было бы предпочтительно иметь композицию из гидролизованного цельного зерна с высоким содержанием пищевых волокон, не ухудшающую органолептические свойства конечного продукта. Так, еще в одном из вариантов воплощения содержание пищевых волокон в композиции из гидролизованного цельного зерна составляет 0,1-20 масс.% композиции из гидролизованного цельного зерна, более конкретно 0,1-20%, в частности 5-20%, предпочтительно 5-15%. Пищевой продукт, содержащий композицию из гидролизованного цельного зерна по изобретению, может содержать большое количество пищевых волокон за счет добавления композиции из гидролизованного цельного зерна согласно настоящему изобретению. Это может быть достигнуто уникальной организацией способа по настоящему изобретению.
Пищевые волокна представляют собой съедобные части растений, которые не расщепляются пищеварительными ферментами. Пищевые волокна сбраживаются микрофлорой в толстом кишечнике человека. Существует два типа волокон: растворимые волокна и нерастворимые волокна. Как растворимые, так и нерастворимые пищевые волокна могут вызывать ряд положительных физиологических действий, включая хорошее прохождение по кишечному тракту, что предупреждает возникновение запоров или ощущения переполнения. Органы здравоохранения рекомендуют потреблять от 20 до 35 г волокон в день в зависимости от веса, пола, возраста и потребляемой калорийности.
Растворимыми волокнами являются пищевые волокна, которые полностью или частично сбраживаются в толстом кишечнике. Примерами растворимых волокон зерновых служат бета-глюканы, арабиноксиланы, арабинолактаны и устойчивый крахмал типа 2 и 3, и олигосахариды, являющиеся производными последних. Растворимые волокна из других источников включают, например, пектины, аравийскую камедь, камеди, альгинат, агар-агар, полидекстрозу, инулины и галакто-олигосахариды. Некоторые растворимые волокна называют пребиотиками, так как они являются источником энергии для полезных бактерий (например, для Bifidobacteria и Lactobacilli), присутствующих в толстом кишечнике. Дополнительные преимущества растворимых волокон включают контроль уровня сахара в крови, что важно для предупреждения диабета, контроль уровня холестерина или опасности возникновения сердечно-сосудистых заболеваний.
Нерастворимыми волокнами являются пищевые волокна, которые не сбраживаются в толстом кишечнике или очень медленно сбраживаются кишечной микрофлорой. Их примеры включают целлюлозы, гемицеллюлозы, устойчивый крахмал типа 1 и лигнины. Дополнительные преимущества нерастворимых волокон включают стимуляцию работы кишечника за счет стимуляции перистальтики, что заставляет мышцы толстой кишки работать более интенсивно, становиться сильнее и лучше функционировать. Есть также данные о том, что потребление нерастворимых волокон может быть связано со снижением риска рака кишечника.
Влажность композиции из гидролизованного цельного зерна по изобретению может варьировать. Так, еще в одном из вариантов воплощения влажность композиции из гидролизованного цельного зерна составляет 1-50 масс.% композиции из гидролизованного цельного зерна, то есть в пределах 20-40%. Примерами факторов, влияющих на влажность, может быть количество композиции из гидролизованного цельного зерна и степень гидролиза этой композиции. В контексте настоящего документа выражение «общее содержание сухих веществ» равно 100 минус влажность композиции (в %).
Композиция из гидролизованного цельного зерна по изобретению может быть изготовлена в различных формах. Так, в одном из вариантов воплощения композиция из гидролизованного цельного зерна изготовлена в форме жидкости, концентрата, порошка, сока или пюре. Преимуществом того, что композиция из гидролизованного цельного зерна может иметь разные формы, состоит в том, что при применении в пищевом продукте можно избежать разведения, используя сухую или полусухую форму. Аналогично, при желании получить более влажный продукт можно применять композицию из гидролизованного цельного зерна в жидком состоянии.
Зачастую к продуктам, которые должны быть в сухом или полусухом состоянии, добавляют влагопоглотители. Так, в одном из вариантов воплощения композиция из гидролизованного цельного зерна не содержит влагопоглотителей.
По одному из аспектов приготовления композиции из гидролизованного цельного зерна по настоящему изобретению предлагается способ, который включает:
a) приведение цельнозернового компонента в соприкосновение с ферментной композицией в воде, причем ферментная композиция включает по меньшей мере одну альфа-амилазу, причем упомянутая ферментная композиция не проявляет гидролитического действия по отношению к пищевым волокнам,
b) проведение реакции ферментной композиции с цельнозерновым компонентом с образованием гидролизата цельного зерна,
c) получение композиции из гидролизованного цельного зерна инактивацией упомянутых ферментов после достижения упомянутым гидролизатом вязкости в диапазоне от 50 до 5000 мПа*с при измерении при 65°С. В одном из вариантов воплощения ферментная композиция также содержит протеазу или ее фрагменты, причем протеаза или ее фрагменты в активном состоянии не обладают гидролитическим действием по отношению к пищевым волокнам. Аналогично, ферментная композиция по настоящему изобретению может содержать амилоглюкозидазу и/или глюкозоизомеразу.
Для получения композиции из гидролизованного цельного зерна по изобретению можно регулировать несколько параметров способа. Так, в одном из вариантов воплощения стадию lb) выполняют при 30-100°С, предпочтительно от 50 до 85°С, в частности при 30-70°С. Еще в одном из вариантов воплощения стадию lb) выполняют в течение от 1 минуты до 24 часов, более конкретно от 1 минуты до 12 часов, в частности от 1 минуты до 6 часов, более конкретно 5-120 минут. Еще в одном из вариантов воплощения стадию lb) выполняют при 30-100°С в течение 5-120 минут. Еще в одном из вариантов воплощения стадию lс) выполняют при 70-150°С в течение по меньшей мере 1 секунды, более конкретно в течение 1-5 минут, в частности 5-120 минут, более конкретно 5-60 минут. Еще в одном из вариантов воплощения стадию lс) выполняют нагревом по меньшей мере до 90°С в течение 5-30 минут.
Еще в одном из вариантов воплощения реакцию на стадии lс) останавливают, когда гидролизат достигает вязкости от 50 до 4000 мПа*с, более конкретно, от 50 до 3000 мПа*с, в частности от 50 до 1000 мПа*с, более конкретно от 50 до 500 мПа*с. В одном из вариантов воплощения вязкость измеряют при содержании сухих веществ 50.
Еще в одном из вариантов воплощения композицию из гидролизованного цельного зерна на стадии 1) получают, когда вязкость упомянутого гидролизата достигает от 50 до 5000 мПа*с и общее содержание сухих веществ 25-60%. Корректировкой вязкости и содержания сухих веществ гидролизованное цельное зерно может быть получено в разных формах.
Еще в одном из вариантов воплощения композицию из гидролизованного цельного зерна на стадии lс) получают в форме жидкости, концентрата, порошка, сока или пюре. Преимущество того, что композицию из гидролизованного цельного зерна можно производить в разных формах, состоит в том, что гидролизованное цельное зерно можно добавлять в больших концентрациях к пищевому продукту без опасности разбавить этот продукт.
Приведенные выше параметры можно корректировать для обеспечения определенной степени расщепления крахмала, состава сахаров, общего содержания сухих веществ и для того, чтобы контролировать органолептические свойства конечного продукта.
Для улучшения ферментной обработки цельнозернового компонента может быть предпочтительным обрабатывать зерна до или после ферментной обработки. В результате измельчения зерен большая поверхность становится доступной для воздействия ферментов, и процесс может быть ускорен. Кроме того, применение частиц зерен более мелкого размера может улучшить органолептические свойства. Еще в одном из вариантов воплощения изобретения перед или после ферментной обработки цельные зерна обжаривают или подрумянивают. Обжаривание или подрумянивание может улучшить вкус конечного продукта.
Для продления срока хранения продукта его можно обрабатывать разными способами. Так, в одном из вариантов воплощения способ дополнительно включает по меньшей мере одну из следующих обработок: высокотемпературную обработку, пастеризацию, термическую обработку, обработку в автоклаве и любую другую термическую или нетермическую обработку, в частности, обработку давлением. Еще в одном из вариантов воплощения композиции из гидролизованного цельного зерна продукт подвергают выдерживанию в закрытом пространстве в асептических условиях. Еще в одном из вариантов воплощения композиции из гидролизованного цельного зерна продукт подвергают выдерживанию в закрытом пространстве в неасептических условиях, более конкретно в автоклаве или резервуаре для выдерживания в горячем состоянии.
По еще одному аспекту изобретение относится к пищевому продукту, включающему композицию из гидролизованного цельного зерна по изобретению. Композиция из гидролизованного цельного зерна может присутствовать в таком пищевом продукте в количестве 1-99 масс.% пищевого продукта, более конкретно 1-60%, в частности 1-40% и более конкретно 1-20%. Концентрация может зависеть от типа пищевого продукта, в котором применяется композиция.
Следует отметить, что варианты воплощения и признаки, описанные в контексте одного из аспектов или вариантов воплощения настоящего изобретения, также применимы к другим аспектам изобретения.
Все патентные и непатентные ссылки, приведенные в настоящей заявке, включены путем ссылки как неотделимая часть настоящего документа.
Ниже изобретение будет описано более подробно на примерах, не ограничивающих притязания изобретения.
ПРИМЕРЫ
Пример 1 - Приготовление композиции из гидролизованного цельного зерна
Для гидролиза пшеницы, ячменя и овса использовали ферментную композицию, содержащую валидазу НТ 425L (альфа-амилаза) в известных случаях в сочетании с алкалазой 2.4 L (протеаза).
Смешивание можно проводить в варочном аппарате с двойной рубашкой, хотя для этой цели может применяться другое промышленное оборудование. Скребковый смеситель работает непрерывно и очищает внутреннюю поверхность смесителя. Это препятствует пригоранию продукта и позволяет поддерживать равномерную температуру. Таким образом, активность фермента лучше контролируется. В двойную рубашку можно подавать пар для повышения температуры, а для снижения температуры используют холодную воду.
В одном из вариантов воплощения ферментную композицию и воду смешивают при комнатной температуре от 10 до 25°С. При такой низкой температуре ферменты ферментной композиции обладают очень слабой активностью. Затем добавляют цельнозерновой компонент, и ингредиенты перемешивают в течение короткого времени обычно в течение менее 20 минут до получения однородной смеси.
Смесь нагревают постепенно или ступенчато для активации ферментов и гидролиза цельнозернового компонента.
В результате гидролиза вязкость смеси снижается. Когда вязкость гидролизата цельного зерна достигает уровня от 50 до 5000 мПа*с при измерении при 65°С и содержание сухих веществ составляет, например, от 25 до 60% по весу, ферменты инактивируют нагревом гидролизата до температуры свыше 100°С, предпочтительно впрыском пара при 120°С.
Ферменты вводят дозированно в зависимости от общего количества цельного зерна. Количество ферментов изменяется в зависимости от типа цельнозернового компонента, поскольку содержание в них протеинов различается. Соотношение вода/цельнозерновой компонент может быть адаптировано в соответствии с требуемой влажностью конечного жидкого цельнозернового продукта. Обычно соотношение вода/цельнозерновой компонент составляет 60/40. Проценты приведены по массе.
Гидролизованная цельная пшеница
Мука из цельной пшеницы
Субстрат
Фермент амилаза
0,10% относительно субстрата
Фермент протеаза
0,05% относительно субстрата
Гидролизованный цельный ячмень
Мука из цельного ячменя
Субстрат
Фермент амилаза
0,10% относительно суострата
Фермент протеаза
0,05% относительно субстрата
Гидролизованный цельный овес
Мука из цельного овса
Субстрат
Фермент амилаза
0,10% относительно субстрата
Фермент протеаза
0,05% относительно субстрата
Пример 2 - Состав сахаров композиции из гидролизованного цельного зерна
Композиции гидролизованного цельного зерна, включающие пшеницу, ячмень и овес были приготовлены в соответствии со способом, описанном в примере 1.
Определение углеводов по методу НРАЕ
Для иллюстрации состава сахаров композиций из гидролизованного цельного зерна композиции из гидролизованного цельного зерна были подвергнуты исследованию методом высокощелочной ионообменной жидкостной хроматографии высокого разрешения (НРАЕ).
Углеводы экстрагировали водой и отделяли методом ионной хроматографии на анионной ионообменной колонке. Элюированные соединения определяли электрохимическим методом с помощью импульсного амперометрического детектора и проводили количественный анализ сравнением с площадями пиков внешних стандартов.
Общее содержание пищевых волокон
Двойные пробы (обезжиренные при необходимости) диспергировали в течение 16 часов в условиях, моделирующих пищеварительную систему человека, с 3 ферментами (панкреатической альфа-амилазой, протеазой и амилоглюкозидазой) для удаления крахмала и протеина. Для осаждения высокомолекулярных растворимых пищевых волокон добавляли этанол. Полученную смесь фильтровали, отфильтрованный остаток высушивали и взвешивали. В остатке одной из проб определяли содержание протеина; в остатке другой - содержание золы. Фильтрат собирали, концентрировали и анализировали методом ВЭЖХ для определения содержания низкомолекулярных растворимых пищевых волокон (LMWSF).
Цельная пшеница:
Стандарт для пшеницы
Пшеница, гидролизованная алкалазой/валидазой
Общее содержание сахаров (мас.%)
2,03
24,36
Глюкоза
0,1
1,43
Фруктоза
0,1
0,1
Лактоза (моногидрат)
<0,1
<0,1
Сахароза
0,91
0,69
Мальтоза (моногидрат)
0,91
22,12
Маннит
<0,02
<0,02
Фукоза
<0,02
<0,02
Арабиноза
<0,02
0,02
Галактоза
<0,02
<0,02
Ксилоза
<0,02
<0,02
Манноза
<0,02
<0,02
Рибоза
<0,02
<0,02
Нерастворимые и растворимые волокна
12,90
12,94
Волокна с низким молекулярным весом
2,63
2,96
Всего волокон
15,53
15,90
Цельный овес:
Стандарт для овса
Овес, гидролизованный алкалазой/валидазой
Общее содержание сахаров (мас.%)
1,40
5,53
Глюкоза
0,1
0,58
Фруктоза
0,1
0,1
Лактоза (моногидрат)
<0.1
<0,1
Сахароза
1,09
1,03
Мальтоза (моногидрат)
0,11
3,83
Маннит
<0,02
<0,02
Фукоза
<0,02
<0,02
Арабиноза
<0.02
<0,02
Галактоза
<0,02
<0,02
Ксилоза
<0,02
<0,02
Манноза
<0,02
<0,02
Рибоза
<0,02
<0,02
Нерастворимые и растворимые волокна
9,25
11,28
Волокна с низким молекулярным весом
0,67
1,21
Всего волокон
9,92
12,49
Цельный ячмень:
Стандарт для ячменя
Ячмень, гидролизованный алкалазой/валидазой
Общее содержание сахаров (мас.%)
1,21
5,24
Глюкоза
0,1
0,61
Фруктоза
0,1
0,1
Лактоза (моногидрат)
<0,1
<0,1
Сахароза
0,90
0,88
Мальтоза (моногидрат)
0,11
3,65
Маннит
<0,02
<0,02
Фукоза
<0,02
<0,02
Арабиноза
<0,02
<0,02
Галактоза
<0,02
<0,02
Ксилоза
<0,02
<0,02
Манноза
<0,02
<0,02
Рибоза
<0,02
<0,02
Нерастворимые и растворимые волокна
9,70
10,44
Волокна с низким молекулярным весом
2,23
2,63
Всего волокон
11,93
13,07
Результаты явно указывают на то, что существенное увеличение содержания глюкозы обеспечивается за счет гидролиза, причем содержание глюкозы в гидролизованном ячмене составляет 0,61 масс.% в пересчете на сухое вещество; содержание глюкозы в гидролизованном овсе составляет 0,58 масс.% в пересчете на сухое вещество; и содержание глюкозы в гидролизованной пшенице составляет 1,43 масс.% в пересчете на сухое вещество.
Кроме того, результаты также показывают, что соотношение мальтозы к глюкозе составляет от около 15:1 до около 6:1.
Таким образом, на основании этих результатов обеспечивается новый состав сахаров, обладающий более сладким вкусом по сравнению с существующим уровнем техники.
В заключение, поскольку более сладкий вкус может быть обеспечен применением композиции из гидролизованного цельного зерна по изобретению, следовательно, можно исключить или ограничить необходимость в дополнительных подслащивающих источниках.
Кроме того, результаты показывают, что содержание пищевых волокон остается неизменным, и соотношение и количество растворимых и нерастворимых волокон в композиции из негидролизованного цельного зерна и композиции из гидролизованного цельного зерна по существу остается одинаковым.
Пример 3 - Гидролитическая активность по отношению к пищевым волокнам
Был проведен анализ ферментов: валидазы НТ 425L (Valley Research), алкалазы 2.4L (Novozymes) и BAN (Novozymes) методом тонкослойной хроматографии для определения их активности по отношению экстрактам волокон из арабиноксиланов и бета-глюканов, оба являются компонентами пищевых волокон цельного зерна.
Результаты анализа методом тонкослойной хроматографии показали, что амилаза валидаза НТ и протеаза алкалаза не обладают гидролитической активностью ни к бета-глюканам, ни к арабиноксиланам, тогда как имеющийся в продаже препарат альфа-амилазы - BAN вызвал гидролиз как бета-глюканов, так и арабиноксиланов, см. фиг.1. См. также пример 4.
Пример 4 - Профиль молекулярного веса β-глюканов и арабиноксиланов овса после ферментного гидролиза
Гидролиз
Был приготовлен раствор 0,5% (масса/объем) β-глюканов овса средней вязкости (Megazyme) или арабиноксиланов пшеницы средней вязкости (Megazyme) в воде.
Фермент добавляли в соотношении фермент/субстрат (E/S) 0,1% (по объему). Затем смесь оставляли для прохождения реакции при 50°С в течение 20 минут, после этого пробу помещали при 85°С на 15 мин для обеспечения желатинизации и гидролиза крахмала. В конце ферменты инактивировали при 95°С в течение 15 минут. Оценивали разные партии следующих ферментов.
Алкалаза 2.4L (Valley Research):
партия BN 00013
партия 62477
партия 75039
Валидаза НТ 425L (Valley Research):
партия RA8303A
партия 72044
MATSL(DSM):
партия 408280001
Анализ молекулярной массы
Гидролизованные пробы фильтровали на шприцевом фильтре (0,22 мкм), и 25 мкл было нанесено на прибор для жидкостной хроматографии высокого давления серии Agilent 1200, оснащенный 2 последовательными гелевыми колонками TSK (G3000PWXL 7,8×300 мм), (GMPWXL 7,8×30 мм) и защитной колонкой (PWXL 6×44 мм). (Tosoh Bioscence). В качестве подвижного буфера применяли нитрат натрия 0,1М/ при 0,5 мл/мин. Обнаружение проводили измерением коэффициента отражения.
Результаты
На фигурах 2-4 представлены графики контроля (без добавления ферментов) тестируемой пробы с ферментами. Однако поскольку нет существенной разницы между графиками, отличить графики друг от друга сложно.
Выводы
После гидролиза с применением алкалазы 2.4 L (фигура 2), валидазы НТ 425 L (фигура 3) или MATS L (фигура 4) не было выявлено сдвига профиля молекулярной массы бета-глюканов волокон овса и арабиноксиланов волокон пшеницы.