ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПИЩЕВОЙ ПРОДУКТ, СОДЕРЖАЩИЙ СМЕСЬ ОСОБЫХ ВОЛОКОН
FUNCTIONAL FOOD PRODUCT CONTAINING SPECIFIC FIBRES MIXTURE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к стабильному во времени жидкому или полужидкому пищевому продукту, содержащему трехкомпонентную смесь из водорастворимых волокон, повышающих вязкость, водорастворимых волокон, не повышающих вязкость, и водонерастворимых волокон и сохраняющему значительную вязкость в процессе пищеварения.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Желирующие или загущающие водорастворимые полисахаридные волокна известны своим благотворным влиянием на здоровье.
В желудке гидроколлоиды разбухают в присутствии воды и вызывают растяжение стенок желудка, повышают консистенцию болюса и задерживают эвакуацию из желудка, что приводит к чувству наполненности желудка и насыщения.
В контексте настоящего изобретения под гидроколлоидами подразумеваются структурирующие водорастворимые полисахаридные волокна, и, таким образом, исключаются крахмалы, которые также являются структурирующими полисахаридами, но метаболизируются в тонкой кишке.
Общеизвестно, что в кишечнике повышенная вязкость, созданная гидроколлоидами:
- уменьшает скорость диффузии питательных веществ, позволяя, например, снизить скорость образования постпрандиальной глюкозы, приводя к ограничению гликемического пика, что полезно, например, для больных диабетом;
- способствует пассивной экскреции желчных кислот, которые выводятся в вязком болюсе. В ответ организм повторно синтезирует желчные кислоты, что приводит к потреблению холестерина и, следовательно, к пониженному уровню холестерина в крови.
Однако введение желирующих или загущающих гидроколлоидов в жидкую или полужидкую среду связано со значительными технологическими проблемами.
Если речь идет о молочных продуктах, эти проблемы состоят в следующем:
- невозможность введения значительного количества гидроколлоидов в молочную смесь перед ферментацией: ограниченная совместимость полисахаридов с молочными белками выражается в отделении фазы и формировании сгустка низкого качества, что делает продукт непригодным к употреблению;
- введение гидроколлоидов с помощью плодовой композиции также ограничено из-за чрезмерного уплотнения структуры плодовой композиции, что делает плодовую композицию слишком вязкой и не поддающейся перекачиванию.
Например, максимальное количество природного гуара, которое можно ввести в плодовый йогурт с нарушенным сгустком с помощью обычных способов, составляет приблизительно 0,2%.
Представляющим интерес техническим решением может являться применение веществ, понижающих вязкость, таких как слабо гидролизованные, т.е. имеющие низкий декстрозный эквивалент (DE), мальтодекстрины, или водорастворимых волокон, не повышающих вязкость, которые могут ограничить вязкость гидроколлоидных растворов. Однако для достижения желаемого эффекта необходимо применять значительно больше веществ, понижающих вязкость, чем растворимых волокон, повышающих вязкость. При таких условиях некоторые вещества, понижающие вязкость, создают проблемы, такие как формирование нерастворимых кристаллов, которые осаждаются в процессе хранения, как со слабо гидролизованными мальтодекстринами, так и с природными или длинноцепочечными инулинами. Такая кристаллизация вызывает ухудшение органолептического качества продукта (в частности, ощущение зернистости) и изменение цвета (например, земляничная плодовая композиция меняет цвет с красного на розовый). Вещества, понижающие вязкость, могут также иметь недостатки, относящиеся к питательным свойствам, такие как внесение значительного количества калорий (для мальтодекстринов) или симптомы пищеварительного дискомфорта из-за присутствия ферментируемых волокон в толстой кишке. Кроме того, двухкомпонентные смеси растворимых волокон, повышающих и не повышающих вязкость, являются недостаточно стабильными во времени. Со временем, в большей или меньшей степени, наблюдается отделение фазы продукта, которое может доходить до образования высокоструктурированной фазы наряду с фазой большего объема, но значительно меньшей вязкости. Следовательно, система этого типа вызывает риск нестабильности в масштабе одного дня или недели при хранении при постоянной температуре или в более коротком временном масштабе в случае изменения температуры, например в случае с охлажденным продуктом, хранящимся при температуре от 4 до 10°С, температура которого после потребления повышается до 37°С.
Патентная заявка WO 00/67592 компании Opta Food Ingredients показывает, что можно применять мальтодекстрин с низким DE, гидролизованный гуар или инулин для получения значительного понижения вязкости раствора глюкоманнана.
Подобным же образом, патентная заявка US 2003013679 компании Abott Laboratories описывает применение мальтодекстрина с низким DE для значительного понижения вязкости 2% раствора гуара.
Однако мальтодекстринов для получения желаемой пониженной вязкости необходимо применять значительно больше, чем растворимых волокон, повышающих вязкость. В соответствии с патентной заявкой US 2003013679 необходимое количество мальтодекстринов в 5-14 раз превышает количество растворимых волокон, повышающих вязкость. Например, для получения 2% растворимого волокна в готовом продукте необходимо добавить от 10 до 28% слабо гидролизованных мальтодекстринов, которые вносят от 40 до 112 ккал на 100 г готового продукта. Помимо того, что мальтодекстрины имеют энергетическую ценность, идентичную энергетической ценности сахаров (4 ккал/г), их получают посредством частичного гидролиза из полностью желированного крахмала и, следовательно, они быстро метаболизируются пищеварительными амилазами (слюнной и кишечной). Это способствует быстрому поступлению глюкозы в кровь, тем самым противодействуя благотворному влиянию растворимого волокна, известного тем, что оно задерживает поступление глюкозы в кровь. Таким образом, указанное техническое решение представляет очень ограниченный интерес при разработке ингредиентов, предназначенных для контроля веса или чувства насыщения.
Что касается инулина и других в большей или меньшей степени гидролизованных фруктоолигосахаридов, то они имеют низкую желудочно-кишечную переносимость с появлением симптомов дискомфорта (вздутие, урчание и т.д.) при применении в количестве, превышающем от 15 до 20 г в день. Учитывая значительное количество, необходимое для получения эффекта пониженной вязкости, готовый продукт, который может содержать от 10 до 15 г фруктоолигосахаридов, таким образом, имеет ограниченную переносимость.
В статье Jasim Ahmed et al. (Int. Journal of Food Properties, 2005, 8, 179-192) сообщается, что добавление гуммиарабика значительно понижает реологию гуара (и ксантановой камеди). Однако эти наблюдения относятся к очень высокому содержанию гуммиарабика в смеси, превышающему содержание гуаровой камеди в 16-80 раз. При низком содержании гуара (0,25% в смеси с 20% гуммиарабика) вязкость очень близка к вязкости гуммиарабика при этой концентрации. При повышении концентрации до 1,25% вязкость также значительно повышается (экспоненциальный аспект), даже если остается более низкой, чем вязкость чистой гуаровой камеди (т.е. при отсутствии 20% гуммиарабика). Таким образом, данные, приведенные в этой статье, не позволяют распространить поведение смеси гуар/акация на пропорции в соответствии с настоящим изобретением. Моделирование и заключения, данные авторами, по существу основаны только на испытаниях, проведенных в экспериментальной области, далекой от области, которая будет рассмотрена ниже. Автор этой публикации не намеревался применять большое количество гуаровой камеди и сосредоточился на специфических проблемах кондитерской промышленности, распространение которых на жидкие и полужидкие продукты представляется затруднительным. Кроме того, указанное техническое решение приводит к очень высокому содержанию гуммиарабика в готовом продукте и, следовательно, к риску появления желудочно-кишечного дискомфорта в результате ферментации гуммиарабика в толстой кишке: для получения 2% гуара в готовом продукте доза гуммиарабика, применяемая в соответствии с Jacim et al., превышает 32%. Очень высокое содержание гуммиарабика в готовом продукте приемлемо только в том случае, если количество потребляемого готового продукта очень мало, приблизительно несколько граммов, что применимо к кондитерским изделиям (конфетам, жевательной резине и т.д.). Однако для жидких и полужидких продуктов, таких как охлажденные молочные продукты, напитки и плодовые пюре, которые продают порциями, имеющими массу приблизительно 100 г или более, количества гуммиарабика, указанные в статье Jacim et al., создают риск непереносимости для потребителя.
В патентной заявке WO 2005/036971 описывается гуммиарабик, среди прочего, как модификатор реологии в системах, содержащих:
- по меньшей мере, 50% абсорбируемого сахара;
- загуститель, такой как гуар, бета-глюкан и/или модифицированный крахмал.
Задачей является изготовление сухих продуктов (зерновых продуктов, макаронных изделий) с пониженным содержанием абсорбируемого сахара. Таким образом, задача, решаемая с помощью этого изобретения, значительно отличается от задачи настоящего изобретения.
В патенте ЕР 1008306 описывается добавление гуммиарабика, позволяющее понизить вязкость раствора подорожника. Патент относится к подорожнику и не рассматривает другие структурирующие добавки, а лучшим из заявленных веществ, понижающих вязкость, является модифицированный кукурузный крахмал. Опять же, для получения заметного воздействия на вязкость необходимо добавлять очень большое количество модифицированного кукурузного крахмала. Вязкость 2% раствора подорожника можно уменьшить практически до значения 1% раствора подорожника путем добавления кукурузного крахмала, но в количестве, составляющем приблизительно от 10 до 20%.
Патент US 5545411 описывает добавление от 1 до 2% гуммиарабика для уменьшения (от 20 до 30%) вязкости композиций для энтерального питания, содержащих соевые волокна (от 0,2 до 3%).
Патенты JP 2005185132 и US 4988530 описывают напитки, одновременно содержащие пектин и гуммиарабик. Однако в них ничего не сообщается о специальном воздействии на вязкость, оказываемом гуммиарабиком.
Патент US 4971810 описывает способ приготовления йогуртов, содержащих волокна, в частности гуммиарабик. Однако проблема понижения вязкости не затрагивается.
Таким образом, предшествующий уровень техники показывает, что высокую вязкость, обеспеченную водорастворимыми волокнами, повышающими вязкость, такими как гуар, можно понизить в присутствии некоторых молекул с высокой молекулярной массой, таких как слабо гидролизованные мальтодекстрины, гуммиарабик, частично гидролизованные гуары, модифицированные крахмалы и т.д. Однако эти молекулы требуется добавлять в слишком большом количестве, т.е. их доза обычно, по меньшей мере, в 10 раз превышает дозу растворимого волокна, повышающего вязкость.
Предшествующий уровень техники также показывает, что указанные двухкомпонентные смеси применяют для получения продуктов, оказывающих воздействие на контроль веса, чувство насыщения или уровень глюкозы в крови. Как правило (см., в частности, указанный патент US 2003013679), продукты, описанные в предшествующем уровне техники, имеют форму порошковой смеси, которую потребитель восстанавливает водой перед потреблением. Однако порошковой смеси, обычно предлагаемой производителями пищевых добавок, недостаточно для приготовления пищевого продукта типа охлажденного молочного продукта, напитка или плодового пюре. Пищевой продукт с высокой активностью воды подвергают механической тепловой обработке, чтобы обеспечить, по меньшей мере, некоторое микробиологическое качество, что может изменить взаимодействия между двумя типами волокон.
Кроме того, смесь волокон, повышающих вязкость, и вещества, понижающего вязкость, после гидратации в пищевом продукте может иметь химическую и физическую стабильность на протяжении срока хранения продукта. В частности, необходимо исключить всякое отделение макроскопической фазы, вызванное последовательными коалесценцией и отстаиванием/оседанием продукта. Интересно, что в предшествующем уровне техники не отмечен тот факт, что двухкомпонентные смеси волокон могут подвергаться быстрому изменению с быстрым отделением фазы при хранении.
Патентная заявка WO 2006/134157 описывает охлажденный молочный продукт, способный вызывать чувство насыщения, изготовленный на основе водорастворимых волокон, повышающих вязкость, таких как, по меньшей мере, частично гидролизованная гуаровая камедь.
Однако характеристическая вязкость частично гидролизованной гуаровой камеди при температуре окружающей среды составляет 0,3 дл/г и, следовательно, не создает никакой проблемы вязкости и стабильности, и, таким образом, ее проще применять, чем природную гуаровую камедь.
В частности, состав промежуточной композиции, предназначенной для применения в йогурте, приведен в таблице 4 указанной патентной заявки WO 2006/134157.
Этот промежуточный продукт содержит 11 мас.% частично гидролизованной гуаровой камеди SunFiber.
Промежуточный продукт также содержит 3 мас.% пшеницы и 16 мас.% яблочного пюре. В соответствии с книгой Souci-Fachmann-Kraut (Food composition and nutrition tables) и их сетевой базой данных, доступной по адресу www.sfk-online.net. яблочное пюре содержит 2 мас.% волокон в целом. Из этих волокон 24 мас.% являются водорастворимыми волокнами, и 76 мас.% являются водонерастворимыми волокнами.
Таким образом, промежуточная композиция, описанная в этом документе, содержит только 0,0760 мас.% водорастворимых полисахаридных волокон, не повышающих вязкость. Для получения йогурта, содержащего 2 г гуаровой камеди на 125 г готового продукта, в йогурт добавляют 18 мас.% этой промежуточной композиции. Таким образом, йогурт содержит только 0,0138 мас.% водорастворимых полисахаридных волокон, не повышающих вязкость.
В указанном документе не описывается и не предполагается, что водорастворимые полисахаридные волокна, не повышающие вязкость, могут оказывать влияние на вязкость. В действительности, количество волокон этого типа, применяемое в соответствии с документом, не является достаточным для действительного понижения вязкости. Кроме того, такое понижение вязкости не требуется, поскольку частично гидролизованная гуаровая камедь не приводит к повышению вязкости при применении в йогурте. Таким образом, в соответствии с указанным документом водорастворимые полисахаридные волокна, не повышающие вязкость, не играют роли вещества, понижающего вязкость.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что можно применять водорастворимые полисахаридные волокна, не повышающие вязкость, в качестве вещества, понижающего вязкость, такого как гуммиарабик, в сочетании с водонерастворимыми целлюлозными волокнами для получения жидкого или полужидкого пищевого продукта, стабильного во времени и имеющего высокое содержание водорастворимых полисахаридных волокон, повышающих вязкость, таких как гуаровая камедь. Кроме того, содержание гуммиарабика, необходимое для понижения вязкости гуаровой камеди (или других растворимых волокон, повышающих вязкость), значительно меньше упомянутого в предшествующем уровне техники: содержание гуммиарабика, в 1,5-4 раза превышающее содержание гуаровой камеди, является достаточным для значительного понижения вязкости. Однако присутствие нерастворимого волокна необходимо для обеспечения стабильности смеси и гомогенности продукта при хранении.
Таким образом, стабильные полужидкие водные «растворы», содержащие до 5 мас.% гуаровой камеди, можно получить с помощью применения трехкомпонентных смесей (гуар/акация/водонерастворимые целлюлозные волокна) в соответствующих пропорциях. Подобным образом можно приготовить сиропы для напитков, содержащие гуаровую камедь, но остающиеся достаточно жидкими, так что их можно пастеризовать и разбавлять с помощью обычного оборудования.
Кроме того, некоторые водорастворимые полисахаридные волокна, не повышающие вязкость, такие как гуммиарабик, фруктоолигосахариды, гидролизованный гуар, имеют пребиотический эффект. В результате ферментации этих волокон микрофлорой толстой кишки образуются короткоцепочечные жирные кислоты (бутираты, пропионаты, пируваты) и локально понижается pH, два этих фактора приводят к увеличению популяции бифидобактерий и уменьшению популяций патогенных бактерий (Coliforms, Salmonellae и т.д.). Тем не менее ферментация может вызывать дискомфорт, в частности, в результате образования газов, а также важно учитывать желудочно-кишечную переносимость, например гуммиарабик переносится лучше, чем фруктоолигосахариды (ФОС): доза, вызывающая легкие симптомы дискомфорта, такие как вспучивание, составляет для гуммиарабика 40 г в день, а для ФОС и инулинов от 15 до 20 г в день. Дозы гуммиарабика, применяемые в соответствии с настоящим изобретением, меньше указанной приемлемой дозы и, следовательно, не создают проблем желудочно-кишечной непереносимости.
Таким образом, настоящее изобретение относится к стабильному жидкому или полужидкому продукту, сухой экстракт которого составляет менее 30 мас.%, предпочтительно менее 20 мас.% от общей массы продукта, содержащему волокна в количестве от 1 до 24 мас.% от общей массы пищевого продукта и отличающемуся тем, что волокна состоят из смеси следующих компонентов:
A) водорастворимые полисахаридные волокна, повышающие вязкость, в количестве от 0,4 до 5 мас.% от общей массы продукта;
5
6
B) водорастворимые волокна, не повышающие вязкость, со средней молярной массой от 3·10 до 3·10 г/моль и характеристической вязкостью в водном растворе менее 0,3 дл/г в количестве от 0,8 до 20 мас.% от общей массы продукта;
C) водонерастворимые целлюлозные волокна в количестве от 0,04 до 0,6 мас.% от общей массы продукта.
5
Предпочтительно водорастворимые полисахаридные волокна, повышающие вязкость, имеют среднюю молярную массу, равную 7·10 г/моль или более, и/или характеристическую вязкость при температуре окружающей среды более 5 дл/г, более предпочтительно более 6 дл/г.
В контексте настоящего изобретения под «водорастворимыми полисахаридными волокнами, повышающими вязкость» подразумеваются любые природные или слабо гидролизованные водорастворимые полисахаридные пищевые волокна, малая доза которых обеспечивает вязкость.
5
6
Среди указанных волокон полисахариды со средней молярной массой, равной 7·10 г/моль, и с прямой или слегка разветвленной структурой называют «повышающими вязкость», поскольку их введение в малых дозах (обычно от приблизительно 0,05 до 0,5%) может повысить вязкость растворителя на несколько порядков. Этот эффект связан со значительным осмотическим разбуханием полимерной цепи в воде, вызывающим принятие расширенной конформации, тем самым мобилизуя большое количество молекул воды. Раствор, содержащий полимер, повышающий вязкость, имеет пониженную скорость потока и повышенную вязкость, причем вязкость определяется как отношение между усилием, приложенным для создания потока, и характеристической скоростью этого потока. Для объективной количественной оценки загущающей природы полимера предпочтительно обратиться к объему, занимаемому полимерной цепью в растворе: характеристическая вязкость по определению является так называемым «гидродинамическим» объемом, который занимает один грамм полимера в растворе. Указанный объем можно определить опытным путем посредством измерения вязкости полимерных растворов с различными концентрациями и распространения значения пониженной вязкости при нулевой концентрации. Обычно природные гуары, молекулярная масса которых составляет 10 г/моль или более, имеют характеристическую вязкость, составляющую приблизительно от 8 до 30 дл/г (Doublier, and Wood, Cereal Chemistry, 1995, 72, 335-340).
Предпочтительно водорастворимые полисахаридные волокна, повышающие вязкость, в соответствии с настоящим изобретением являются волокнами природного, растительного происхождения, и предпочтительно волокна выбирают из камеди рожкового дерева, пажитника, конжакового глюкоманнана, камеди тары, бета-глюканов овса и ячменя, гуаровой камеди, пектина и волокон мякоти апельсина. Более предпочтительно волокна выбирают из гуаровой камеди, камеди рожкового дерева, конжакового глюкоманнана и бета-глюканов овса и ячменя. Наиболее предпочтительно они являются гуаровой камедью. Предпочтительно гуаровая камедь является камедью, продаваемой под торговыми названиями Meyproguar M 225 (от компании Danisco) или Viscogum MP 41230 (от компании Cargill). Эти продукты являются обычными, негидролизованными природными гуарами.
Предпочтительно в пищевом продукте в соответствии с настоящим изобретением отношение между гуаровой камедью и гуммиарабиком составляет приблизительно от 1,5 до 6. Более предпочтительно указанное отношение составляет приблизительно от 2 до 4.
5
6
В контексте настоящего изобретения под «водорастворимыми полисахаридными волокнами, не повышающими вязкость» подразумеваются любые полисахаридные водорастворимые пищевые волокна, не повышающие вязкость при применении в малых дозах, несмотря на высокую молярную массу (от 3·10 до 3·10г/моль). Указанные волокна имеют очень компактную конформацию и занимают маленький гидродинамический объем в растворе, что означает низкую вязкость раствора.
5
6
Предпочтительно волокна выбирают из гуммиарабика, водорастворимых яблочных волокон (например, Pomelite LV) или соевых волокон (например, Soya Fibe), более предпочтительно из гуммиарабика и водорастворимых яблочных волокон, и наиболее предпочтительно волокна являются гуммиарабиком. Гуммиарабик является одним из растворимых волокон, представляющих наибольший интерес с точки зрения технологии (слабо структурирующая камедь) и питания (хорошая пищевая переносимость и пребиотический эффект). Гуммиарабик представляет собой натуральное растворимое пищевое волокно. Он является макромолекулой с высокой молярной массой (от 4·10 до 2·10 г/моль), но с характеристической вязкостью менее 0,2 дл/г (Al-Assaf et al., Food Hydrocolloids, 2005, 19, 647-667; Flindt et al., Food Hydrocolloids, 2005, 19, 687-701). При одинаковой молярной массе характеристическая вязкость гуммиарабика в 30-40 раз меньше, чем характеристическая вязкость гуара, что демонстрирует другую конформацию в растворе. Гуммиарабик, известный также как аравийская камедь, представляет собой экссудат акации, очищенный только физическим способом, хорошо известным специалистам в данной области техники, включающим в себя этапы размола, растворения в воде, фильтрации, центрифугирования, микрофильтрации и сушки распылением или грануляции. Существует два типа гуммиарабика: камедь сеяльской акации (Acacia Seyal) и камедь сенегальской акации (Acacia Senegal). Они слабо различаются по структуре. Однако их можно дифференцировать по очень разной вращательной способности и по моносахаридному составу (46% арабинозы в камеди сеяльской акации и 24% в камеди сенегальской акации). Предпочтительно гуммиарабик представляет собой камедь акации сенегальской, камедь акации сеяльской или их смесь. Под «камедью акации сенегальской» подразумевается камедь, полученная из экссудата, выделенного естественным образом или с помощью насечек, нанесенных на стволы или ветви деревьев рода Acacia Senegal. Предпочтительно применяют гуммиарабик Fiberegum В, поставляемый компанией CNI.
Предпочтительно водонерастворимые целлюлозные волокна содержат целлюлозу и/или гемицеллюлозу. Предпочтительно их выбирают из волокон пшеницы, хлопка и древесины и их смесей, и более предпочтительно они являются волокнами пшеницы.
4
-1
Предпочтительно водонерастворимые целлюлозные волокна и водорастворимые полисахаридные волокна, не повышающие вязкость, имеют форму тесной смеси, предпочтительно полученной (α1) с помощью совместной сушки водонерастворимых целлюлозных волокон с водорастворимыми полисахаридными волокнами, не повышающими вязкость, или (α2) с помощью смешивания при сильном сдвиге, предпочтительно составляющем более 10 с, водонерастворимых целлюлозных волокон с водорастворимыми полисахаридными волокнами, не повышающими вязкость, или (α3) с помощью гомогенизации под давлением, предпочтительно составляющим, по меньшей мере, 50 бар, водонерастворимых целлюлозных волокон и водорастворимых полисахаридных волокон, не повышающих вязкость. Предпочтительно волокна являются совместно высушенной смесью, полученной на этапе (α1). Предпочтительно в смеси содержание водонерастворимых целлюлозных волокон составляет от 5 до 30 мас.%, предпочтительно 20 мас.% от общей массы смеси, и содержание водорастворимых полисахаридных волокон, не повышающих вязкость, составляет от 70 до 95 мас.%, предпочтительно 80 мас.% от общей массы смеси. При содержании водонерастворимого целлюлозного волокна, превышающем 30 мас.%, смесь невозможно высушить. При содержании водонерастворимого целлюлозного волокна, составляющем менее 5%, применение смеси является бесполезным.
Именно водонерастворимое целлюлозное волокно выполняет функцию стабилизатора в пищевом продукте в соответствии с настоящим изобретением. Однако оно выполняет свою функцию только после диспергирования, и это диспергирование осуществляется благодаря присутствию в гомогенной смеси водорастворимых полисахаридных волокон, не повышающих вязкость. Таким образом, именно гомогенную смесь можно рассматривать как выполняющую функцию стабилизатора в пищевом продукте в соответствии с настоящим изобретением. Предпочтительно водонерастворимое целлюлозное волокно является волокном пшеницы. Предпочтительно применяемая совместно высушенная смесь является системой волокно пшеницы/гуммиарабик, поставляемой компанией CNI под торговым названием «Equacia».
-1
Под «сдвигом» в контексте настоящего изобретения подразумевается скорость сдвига, выраженная предпочтительно в с.
-1
В контексте настоящего изобретения под «жидким или полужидким пищевым продуктом» подразумевается продукт, который можно пить непосредственно из бутылки (жидкий продукт) или всасывать с помощью приложения умеренного давления к пакетику (плодовое пюре) или картонной коробке или который можно употреблять с помощью ложки (полужидкий продукт). Предпочтительно кажущаяся вязкость продукта при скорости сдвига 10 с и температуре 20°С составляет от 0,05 Па·с (для наиболее жидких продуктов) до 10 Па·с для наиболее структурированных продуктов.
Предпочтительно продукт выбирают из охлажденных молочных продуктов, соков растений, напитков и их смесей, предпочтительно из охлажденных молочных продуктов, содержащих плоды, плодовых и/или овощных соков, ароматизированной воды или плодовых пюре. В контексте настоящего изобретения под «напитком» подразумевается любой продукт, преимущественно состоящий из воды и содержащий ароматизатор, в частности ароматизированная вода.
Предпочтительно жидкий или полужидкий пищевой продукт в соответствии с настоящим изобретением является охлажденным молочным продуктом. Пищевой продукт может, например, представлять собой молочный продукт с добавлением плодового сока или соевого сока.
Под «ферментированным молочным продуктом», в частности, подразумевается ферментированный молочный продукт, готовый к потреблению человеком, т.е. ферментированный молочный продукт питания. В настоящей заявке под этим термином, в частности, подразумеваются ферментированные молочные изделия и йогурты. В качестве альтернативы ферментированные молочные продукты питания могут являться творогами или «petits-suisses» (мягкими творожными сырками).
Термины «ферментированные молочные продукты» и «йогурты» имеют обычное для молочной промышленности значение, т.е. продукты, предназначенные для потребления человеком, полученные в результате молочнокислой ферментации молочной основы. Эти продукты могут содержать вторичные ингредиенты, такие как плоды, растения, сахар и т.д. Можно, например, обратиться к Постановлению Французской республики №88-1203 от 30 декабря 1988, опубликованному в Официальном журнале Французской республики 31 декабря 1988, о ферментированном молоке и йогурте. Также можно обратиться к «Кодекс Алиментариус» (подготовленный Комиссией Кодекс Алиментариус и опубликованный Информационным отделом Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО), доступный в режиме онлайн по адресу http://www.codexalimentarius.net; более конкретно, том №12 Кодекс Алиментариус «Стандарт кодекса на молоко и молочные продукты» и стандарт «CODEX STAN А-1 1(а)-1975»).
Таким образом, под «ферментированным молочным продуктом» в контексте настоящей заявки подразумевается молочный продукт, приготовленный из молочного субстрата, подвергшегося обработке, по меньшей мере, эквивалентной пастеризации, засеянный культурами микроорганизмов, принадлежащих к виду или видам, характерным для каждого продукта. «Ферментированный молочный продукт» не подвергался никакой обработке, позволяющей изъять составной элемент применяемого молочного субстрата, и в особенности не подвергался обезвоживанию коагулята. Коагуляция «ферментированного молочного продукта» не должна осуществляться никакими другими средствами, кроме тех, которые происходят от активности применяемых микроорганизмов. Таким образом, термин «ферментированный молочный продукт» обычно употребляется для обозначения ферментированных молочных изделий, отличных от йогурта, и ферментированный молочный продукт может в зависимости от страны называться, например, «кефир», «кумыс», «Lassi», «Dahi», «Leben», «Filmjolk», «Villi», «ацидофилин».
Под «йогуртом» подразумевается ферментированный молочный продукт, полученный в соответствии с локальными и постоянными обычаями, путем развития особых термофильных молочных бактерий, а именно Lactobacillus bulgaricus и Streptococcus thermophilus, которые должны содержаться живыми в готовом продукте в количестве, по меньшей мере, 10 миллионов бактерий на один грамм по отношению к молочной части. В некоторых странах законодательство разрешает добавление других молочных бактерий для получения йогурта, и в особенности дополнительное применение штаммов Bifidobacterium, и/или Lactobacillus acidophilus, и/или Lactobacillus casei. Эти дополнительные молочные штаммы предназначены для придания готовому продукту различных свойств, таких как содействие равновесию кишечной флоры или модулирование иммунной системы.
Количество свободной молочной кислоты, содержащейся в ферментированном молочном субстрате, при продаже потребителю должно составлять не менее 0,6 г на 100 г, а содержание белков по отношению к молочной части не должно быть меньше, чем в нормальном молоке.
Под термином «творог» или «мягкий творожный сырок» («petit-suisse») в контексте настоящей заявки подразумевается невыдержанный, несоленый сыр, подвергавшийся ферментации только молочными бактериями (никакой другой ферментации, кроме молочной). Содержание сухого вещества в творогах может быть снижено до 15 или 10 г на 100 г творога в соответствии с содержанием жиров, которое составляет или на 25% больше 20 г, или всего 20 г на 100 г творога после полного обезвоживания. Содержание сухого вещества в твороге составляет от 13 до 20%. Содержание же сухого вещества в мягком творожном сырке не ниже 23 г на 100 г продукта. Обычно оно составляет от 25 до 30%. Твороги и мягкие творожные сырки обычно входят в группу продуктов под названием «свежие сыры», обычно применяемым в области, к которой относится настоящее изобретение.
Предпочтительно охлажденный молочный продукт выбирают из йогуртов, включая йогурты с нарушенным сгустком, питьевых йогуртов, свежих сыров и ферментированных молочных продуктов.
В соответствии с одним из частных вариантов осуществления охлажденный молочный продукт в соответствии с настоящим изобретением имеет низкое содержание жиров и сахара.
В контексте настоящего изобретения «маложирным» является продукт, содержащий:
- менее чем приблизительно 3 г жира на 100 г продукта, если продукт является твердым (типа густого йогурта или свежего сыра);
- менее чем приблизительно 1,5 г жира на 100 мл продукта для жидкого продукта (типа питьевого йогурта).
В этом отношении заявитель уточняет, что указанное определение соответствует Руководящим указаниям Кодекса по применению требований к питательной ценности, принятым Комиссией Кодекс Алиментариус в 1997 и измененным в 2001.
Под продуктом «с низким содержанием сахара» подразумевается продукт, содержащий не более чем:
- приблизительно 0,5 г сахара на 100 г продукта для твердого продукта;
- приблизительно 2,5 г сахара на 100 мл для жидкого продукта.
Здесь также заявитель указывает, что это определение соответствует Заключению, данному межминистерской комиссией по отдельным пищевым продуктам, от 8 июля 1998 и касающемуся точного характера требований к питательной ценности.
Предпочтительно указанный продукт имеет низкую энергетическую плотность. Под продуктом с «низкой энергетической плотностью» (т.е. удельной энергоемкостью) здесь подразумевается продукт, содержащий приблизительно от 40 до 120 ккал, предпочтительно приблизительно от 60 до 110 ккал, более предпочтительно приблизительно от 70 до 100 ккал на 100 г.
В соответствии с другим вариантом осуществления охлажденный молочный продукт в соответствии с настоящим изобретением содержит белки в количестве, составляющем от 2 до 10 мас.%, предпочтительно от 4 до 7 мас.% от общей массы охлажденного молочного продукта. Предпочтительно белки являются молочными и/или растительными белками. Молочные белки выбирают, например, из молочного порошка, казеинов и сывороточных белков. Растительные белки содержат, например, соевые белки и/или пшеничные белки, в частности глютен и частично гидролизованный глютен.
Предпочтительно охлажденный молочный продукт в соответствии с настоящим изобретением содержит плоды. Предпочтительно плоды выбирают из группы, состоящей из яблока, апельсина, бузины, земляники, персика, абрикоса, сливы, малины, ежевики, красной смородины, лимона, грейпфрута, банана, ананаса, киви, груши, вишни, кокоса, маракуйи, манго, инжира, ревеня, дыни, тропических плодов, личи, винограда, черники и их смесей.
В соответствии с одним из частных вариантов осуществления пищевой продукт в соответствии с настоящим изобретением является содержащим плоды охлажденным молочным продуктом, имеющим следующее массовое содержание каждого из волокон относительно общей массы продукта:
А1) от 0,4 до 2%, предпочтительно 1% водорастворимых полисахаридных волокон, повышающих вязкость;
В1) от 0,8 до 8%, предпочтительно 2% водорастворимых полисахаридных волокон, не повышающих вязкость, и
С1) от 0,04 до 0,25%, предпочтительно 0,1% водонерастворимых целлюлозных волокон.
В соответствии с другим вариантом осуществления жидкий или полужидкий пищевой продукт в соответствии с настоящим изобретением является плодовым пюре. Предпочтительно пюре содержит:
А2) водорастворимые полисахаридные волокна, повышающие вязкость, в количестве, составляющем от 1 до 5 мас.%, предпочтительно 2,5 мас.% от общей массы пюре или плодовой композиции;
В2) водорастворимые полисахаридные волокна, не повышающие вязкость, в количестве, составляющем от 2 до 20 мас.%, предпочтительно 7,4 мас.% от общей массы пюре или плодовой композиции, и
С2) водонерастворимые целлюлозные волокна в количестве, составляющем от 0,05 до 0,6 мас.%, предпочтительно 0,15 мас.% от общей массы пюре или плодовой композиции.
Структура плодовых пюре близка к структуре обычных пюре.
Предпочтительно пищевой продукт в соответствии с настоящим изобретением является стабильным при 4°С, по меньшей мере, в течение 4 недель, более предпочтительно в течение 12 месяцев при комнатной температуре.
В контексте настоящего изобретения под «стабильным пищевым продуктом» подразумевается определенный выше пищевой продукт, в котором после хранения в течение 8 недель при температуре 10°С содержание отделенной жидкой фазы составляет менее 5 мас.%, предпочтительно менее 3 мас.%, более предпочтительно менее 1 мас.% от общей массы пищевого продукта. Под «отделенной жидкой фазой» подразумевается прозрачная водная фаза, появляющаяся внизу пищевого продукта. Продукт, содержащий менее 5 мас.% отделенной жидкой фазы, рассматривается как стабильный, поскольку практически никакого отделения макроскопической фазы не имеется. 4-недельный период является минимальным периодом стабильности, ожидаемым от йогурта.
Предпочтительно вязкость пищевого продукта в соответствии с настоящим изобретением составляет более чем 0,2 Па·с, т.е. в 200 раз превышает вязкость воды, предпочтительно в условиях пищеварения. Более предпочтительно вязкость продукта в соответствии с настоящим изобретением составляет более чем 1 Па·с, т.е. в 1000 раз превышает вязкость воды. Наиболее предпочтительно вязкость продукта в соответствии с настоящим изобретением составляет более чем 3 Па·с, т.е. в 3000 раз превышает вязкость воды.
Под «условиями пищеварения» подразумевается время, в течение которого пищевой продукт находится в условиях желудка и кишечника, т.е. при pH желудка и кишечника и в контакте с пищеварительными ферментами, естественно присутствующими в этих частях пищеварительного тракта. Более точно эти условия желудка и кишечника могут быть воссозданы in vitro путем помещения пищевого продукта в соответствии с настоящим изобретением в лабораторный сосуд, нагрева его до 37°С в течении 30 минут и последующего окисления до pH 2 с помощью раствора 4N HCl. После непрерывного перемешивания в течение 10 минут в продукт, окисленный на предшествующем этапе, добавляют 1,25 мас.% пепсина в виде порошка. После 35 минут ожидания pH продукта доводят до 6 с помощью концентрированного 4N гидроксида натрия (NaOH). После перемешивания в течение 10 минут добавляют 0,5 мас.% панкреатина. Перемешивание продолжают в течение 10 минут.
-1
Приведенные выше значения вязкости являются значениями, измеренными при указанных условиях при скорости сдвига 10 с.
Более подробно испытание in vitro будет приведено ниже в Примере 3.
Настоящее изобретение также относится к способу получения жидкого или полужидкого пищевого продукта в соответствии с изобретением, включающему в себя следующие этапы:
a) добавление волокон в соответствии с настоящим изобретением в исходную матрицу и
b) смешивание полученного продукта.
Под «исходной матрицей» подразумевается молоко, ферментированный молочный продукт, растительный сок, ферментированный растительный сок, вода, ферментированная вода, плодовое пюре.
Предпочтительно способ в соответствии с настоящим изобретением содержит этап (α), предшествующий этапу (а), состоящий в распределении (диспергировании) водонерастворимых целлюлозных волокон в водорастворимых полисахаридных волокнах, не повышающих вязкость, посредством:
- α1) совместной сушки водонерастворимых целлюлозных волокон и водорастворимых полисахаридных волокон, не повышающих вязкость, или
4
-1
- α2) смешивания при сильном сдвиге, предпочтительно составляющем более 10 с, водонерастворимых целлюлозных волокон с водорастворимыми полисахаридными волокнами, не повышающими вязкость, или
- α3) гомогенизации под давлением, предпочтительно составляющим, по меньшей мере, 50 бар, смеси водонерастворимых целлюлозных волокон и водорастворимых полисахаридных волокон, не повышающих вязкость.
Предпочтительно этап (α) является этапом (α1), т.е. совместной сушкой водонерастворимых целлюлозных волокон и водорастворимых полисахаридных волокон, не повышающих вязкость.
При совместной сушке готовый высушенный продукт предпочтительно максимально содержит 30 мас.% водонерастворимых целлюлозных волокон. Предпочтительно в готовом высушенном продукте содержание водонерастворимых целлюлозных волокон, предпочтительно пшеничных волокон, составляет от 5 до 30 мас.% от общей массы смеси, и содержание водорастворимых полисахаридных волокон, не повышающих вязкость, предпочтительно гуммиарабика, составляет от 70 до 95 мас.% от общей массы смеси, предпочтительно 20 мас.% водонерастворимых целлюлозных волокон и 80 мас.% водорастворимых полисахаридных волокон, не повышающих вязкость.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения волокна, добавляемые на этапе (а), имеют форму промежуточной композиции, предпочтительно выбранной из плодовых композиций и сиропов.
В контексте настоящего изобретения под «плодовой композицией» подразумевается любая водная суспензия, содержащая кусочки плодов или плодовое пюре. В контексте настоящего изобретения под «плодовым пюре» подразумевается поддающийся ферментации, но не ферментированный продукт, полученный с помощью протирания (или любым другим подобным способом) съедобной части цельного или очищенного плода без удаления сока. Пюре может быть концентрированным, и в этом случае его получают из плодового пюре путем физического удаления определенной части входящей в него воды.
Предпочтительно структура плодовой композиции, измеренная с помощью измерительной системы CENCO, составляет от 5 до 15, предпочтительно от 5 до 12. Такой тип измерения структуры обычно применяют специалисты в данной области техники. В этом случае невозможно применять обычные приборы для измерения вязкости или структуры, поскольку плодовые композиции не являются однородными смесями.
Чем выше значения измерения, полученные с помощью прибора CENCO, тем более жидкой является композиция.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения плодовая композиция дополнительно содержит сахар или подсластитель и, необязательно, краситель, ароматизатор и/или подкислитель. Сахара предпочтительно являются моносахаридами и дисахаридами. Из моносахаридов можно упомянуть фруктозу, галактозу, глюкозу. Из дисахаридов предпочтительно можно упомянуть сахарозу.
В контексте настоящего изобретения под «сиропом» подразумевается жидкая композиция, содержащая сахар, структурирующую добавку (или добавки), воду и ароматизатор (или ароматизаторы).
Настоящее изобретение также относится к промежуточной композиции, предпочтительно предназначенной для применения в жидком или полужидком продукте в соответствии с настоящим изобретением и содержащей:
A3) водорастворимые полисахаридные волокна, повышающие вязкость, в количестве от 2 до 10 мас.%, предпочтительно 5 мас.% от общей массы промежуточной композиции;
В3) водорастворимые полисахаридные волокна, не повышающие вязкость, в количестве от 4 до 40 мас.%, предпочтительно 10 мас.% от общей массы промежуточной композиции, и
С3) водонерастворимые целлюлозные волокна в количестве от 0,2 до 1,25 мас.%, предпочтительно 0,5 мас.% от общей массы промежуточной композиции.
Предпочтительно промежуточная композиция в соответствии с настоящим изобретением является плодовой композицией или сиропом.
Кроме того, настоящее изобретение относится к применению промежуточной композиции в соответствии с настоящим изобретением в жидком или полужидком пищевом продукте, предпочтительно в охлажденном молочном продукте. В частности, если речь идет о плодовой композиции, ее можно вводить в ферментированный молочный продукт в виде смеси или двойного слоя.
Настоящее изобретение также относится к способу получения промежуточной композиции в соответствии с настоящим изобретением, включающему в себя следующие последовательные этапы:
- смешивание разных волокон в форме порошка;
- диспергирование смеси порошков в воде при перемешивании;
- необязательно добавление в дисперсию плодов, сахара, красителей, ароматизаторов;
- пастеризация полученной композиции с помощью тепловой обработки;
- охлаждение полученной промежуточной композиции;
- выдерживание промежуточной композиции в низкотемпературном контейнере (при температуре менее 10°С, предпочтительно менее 4°С).
Плоды добавляют в виде пюре, кусочков, сока и т.д.
Предпочтительно водонерастворимые целлюлозные волокна подвергают обработке, способствующей их распределению (диспергированию), посредством:
- α1) совместной сушки водонерастворимых целлюлозных волокон и водорастворимых полисахаридных волокон, не повышающих вязкость, или
4
-1
- α2) смешивания при сильном сдвиге, предпочтительно составляющем более 10 с, водонерастворимых целлюлозных волокон с водорастворимыми полисахаридными волокнами, не повышающими вязкость, или
- α3) гомогенизации под давлением, предпочтительно составляющим, по меньшей мере, 50 бар, смеси водонерастворимых целлюлозных волокон и водорастворимых полисахаридных волокон, не повышающих вязкость.
Ингредиентами промежуточной композиции в соответствии с настоящим изобретением, помимо водорастворимых волокон, не повышающих вязкость, и водонерастворимых целлюлозных волокон в соответствии с настоящим изобретением, являются, например, водорастворимые полисахаридные волокна, повышающие вязкость, плоды - в виде пюре или кусочков, кислоты, сахара или подсластители, красители и т.д.
Условия пастеризации с помощью тепловой обработки известны специалистам в данной области.
Наконец, настоящее изобретение относится к нелечебному применению пищевого продукта в соответствии с настоящим изобретением в качестве насыщающего пищевого продукта для увеличения чувства наполненности желудка, задержки появления чувства голода и/или для контроля массы тела.
Термин «насыщающий» имеет здесь значения, обычно применяемые в этой области. Это понятие является объектом все возрастающего количества публикаций. Для информации следует указать, что под «насыщающей пищей» здесь подразумевается пища, в частности, создающая у потребителя пониженное чувство голода, пониженный аппетит, повышенную наполненность желудка, задержку возвращения чувства голода между двумя приемами пищи, увеличенный временной интервал между двумя приемами пищи, уменьшенные приемы пищи после потребления. Указанные различные эффекты можно наблюдать по отдельности или вместе, полностью или частично. Также следует упомянуть, что существуют способы маркерных измерений, применяемые для определения насыщающей способности пищи, которые будут описаны ниже (см., в частности, Таблицу 1). В частности, насыщающая пища содействует высвобождению предабсорбционного и постабсорбционного сигналов, которые принимают участие в регулировании кинетики желудка, секреции поджелудочной железы и приема пищи. Указанные сигналы действуют на периферическом и центральном уровнях (см. Таблицу 1). В Таблице 1, которая приведена ниже, сведены наиболее часто встречающиеся маркеры. Для получения дополнительной информации об этих маркерах см. обзор, сделанный De Graaf et al., 2004.
Таблица 1
МАРКЕРЫ
УДОВЛЕТВОРЕНИЕ ГОЛОДА (конец приема пищи)
НАСЫЩЕНИЕ (начало приема пищи)
Поведенческий
Прием пищи
Предшествующий прием пищи
Интервал между приемами пищи
Субъективное определение аппетита (например, голод и чувство наполненности желудка)
Субъективное определение аппетита (например, голод и чувство наполненности желудка)
Периферический
Растяжение стенок желудка
Изменение уровня глюкозы в плазме крови (ST)
Измерение уровня ССК (холецистокинина) в плазме
Измерение уровня лептина в плазме (LT)
Измерение GLP-1 (глюкагон-подобного пептида-1) в плазме
Измерение уровня грелина в плазме (ST и LT)
Центральный
Визуализация мозга
Визуализация мозга
ST: краткосрочный
LT: долгосрочный
-1
В соответствии с настоящим изобретением можно получать насыщающие продукты благодаря высокому содержанию растворимых волокон, повышающих вязкость: от 0,4 до 4% от массы готового продукта. При указанных дозах вязкость гуаровой камеди находится в диапазоне от 0,2 до 150 Па·с (т.е. в 200-150000 раз превышает вязкость воды при температуре 25°С). Вязкость измеряли высокоточным реометром MCR300 от компании Anton Paar - Physica с помощью коаксиального цилиндра СС27 и измерительной камеры с термостатическим регулированием посредством эффекта Пельтье (TEZ 150 PC). Выбранная скорость сдвига составила 10 с, что соответствует сдвигам, встречающимся в условиях кишечника.
Под действием волокон, повышающих вязкость, пищевой болюс значительно загущается, что задерживает эвакуацию из желудка и продвижение болюса в кишку, таким образом, способствуя эффекту насыщения.
В нашем случае представляющим интерес является тот факт, что система, состоящая из волокон, повышающих вязкость, производящих эффект насыщения, и волокон, не повышающих вязкость, производящих пребиотический эффект, не повышает вязкость продукта или повышает ее лишь в очень незначительной степени, но осуществляет свою функцию (или свои функции), как только попадает в пищеварительный тракт.
Действие насыщающего волокна, повышающего вязкость (например, гуаровой камеди), значительно больше выражено в верхнем отделе пищеварительного тракта (желудок и тонкий кишечник), тогда как действие пребиотического волокна, не повышающего вязкость (например, гуммиарабика), значительно больше выражено в нижнем отделе пищеварительного тракта (толстая и ободочная кишки).
Настоящее изобретение также относится к нелечебному применению пищевого продукта в соответствии с настоящим изобретением в качестве продукта питания, предпочтительно функционального продукта питания, снижающего уровень холестерина в крови и задерживающего гликемический и инсулинемический ответы организма на прием пищи.
Кроме того, изобретение относится к нелечебному применению в качестве функционального продукта питания, снижающего уровень холестерина в крови.
Кроме того, настоящее изобретение относится к применению пищевого продукта в соответствии с настоящим изобретением в качестве лечебного средства.
Предпочтительно пищевой продукт в соответствии с настоящим изобретением применяют в качестве лечебного средства и в качестве функционального продукта питания, снижающих уровень холестерина в крови человека и задерживающих гликемический и инсулинемический ответы организма человека на прием пищи, таким образом, предотвращая появление симптомов метаболического синдрома.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения пищевой продукт в соответствии с изобретением применяют в качестве лечебного средства и в качестве функционального продукта питания, снижающих уровень холестерина в крови человека и предотвращающих появление симптомов, связанных с сердечно-сосудистыми расстройствами.
Лучше понять настоящее изобретение помогут неограничивающие примеры и прилагаемые чертежи, которые будут приведены ниже.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
-1
На фиг.1 представлено измерение вязкости в Па·с водного раствора природной гуаровой камеди (Meyproguar M225) при скорости сдвига 10 с в зависимости от концентрации природной гуаровой камеди (мас.%).
-1
На фиг.2 представлено измерение вязкости в Па·с водного раствора природной гуаровой камеди при скорости сдвига 10 с в зависимости от концентрации природной гуаровой камеди (мас.%) и в присутствии некоторого количества гуммиарабика (0,10 и 20 мас.%).
-1
На фиг.3 представлено измерение вязкости в Па·с водного раствора природной гуаровой камеди при скорости сдвига 10 с в зависимости от концентрации природной гуаровой камеди (мас.%) при постоянном отношении количества гуммиарабика к количеству гуара: отношение гуар/акация варьируется от 1,5 до 4. Таким образом, по фиг.3 как количество гуара, так и количество акации являются переменными, но их отношение остается постоянным.
-1
На фиг.4 представлена концентрация гуммиарабика (мас.%) в водном растворе в зависимости от концентрации гуаровой камеди (мас.%), обеспечивающая вязкость, составляющую 10 Па·с при скорости сдвига 10 с.
На фиг.5 представлено измерение вязкости в Па·с водного раствора, содержащего 2 мас.% природной гуаровой камеди и 10 или 20 мас.% разных водорастворимых волокон, не повышающих вязкость: гуммиарабика (Fibregum В), яблока (Pomelite) и сои (Soyafibe).
На фиг.6 представлено измерение вязкости в Па·с водного раствора, содержащего 2 мас.% природной гуаровой камеди (Meyproguar, Danisco), или 2 мас.% глюкоманнана (Rheolex RS, Shimuzu), или 5 мас.% пектина (TS-P 6786, Danisco), или 5 мас.% обогащенных бета-глюканом овсяных отрубей (Oatwell 22, CreaNutrition). Сравнивают вязкость растворимых волокон, повышающих вязкость, при отсутствии гуммиарабика и при добавлении 10% гуммиарабика (Fibregum В).
-1
На фиг.7 представлен пример результатов испытаний in vitro для кажущейся вязкости (Па·с) при температуре 37°С и скорости сдвига 10 с в зависимости от этапа пищеварения, полученного с маложирным йогуртом с нарушенным сгустком типа Taillefine Brasse Nature и с тем же йогуртом, смешанным с плодовой композицией, содержащей 5 мас.% природной гуаровой камеди и 10 мас.% гуммиарабика. Содержание белой массы и плодовой композиции в готовом продукте составляет 80 и 20 мас.% соответственно, количества природной гуаровой камеди и гуммиарабика в готовом продукте составляют 1 мас.% и 2 мас.% соответственно.
-1
Вязкость измеряли высокоточным реометром MCR300 от компании Anton Paar - Physica с помощью коаксиального цилиндра СС27 и измерительной камеры с термостатическим регулированием посредством эффекта Пельтье (TEZ 150 PC). Выбранная скорость сдвига составила 10 с, что соответствует сдвигам, встречающимся в условиях кишечника.
На фиг.8 представлены изменения во времени комплексной вязкости смесей, состоящих из 80% высокобелковой белой массы (содержащей 6,5% белка) и 20% плодовой композиции А (содержащей 7,5% гуаровой камеди и 12,5% гуммиарабика) или плодовой композиции В (содержащей 7,5% гуаровой камеди и 20% гуммиарабика). Таким образом, продукт А содержит 1,5% гуаровой камеди и 2,5% гуммиарабика, а продукт В содержит 1,5% гуаровой камеди и 4% гуммиарабика.
ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Пример 1
Приготовление полужидких «растворов», содержащих от 2 до 4% гуаровой камеди, с присутствием гуммиарабика и пшеничных волокон
6
5
Применяли гуар Meyproguar M225 (Danisco). Указанный гуар является обычным негидролизованным природным гуаром. Его молярная масса составляет 2,7·10 г/моль, что соответствует характеристической вязкости приблизительно 20 дл/г (Doublier and Wood, Cereal Chemistry, 1995, 72, 335-340). Применяли гуммиарабик Fibregum В (CNI). Его молярная масса составляет 6,4·10 г/моль, что соответствует характеристической вязкости приблизительно 0,18 дл/г (Al-Assaf et al., Food Hydrocolloids, 2005, 19, 647-667; Flindt et al., Hydrocolloids, 2005, 19, 687-701).
Лабораторные испытания проводили при следующих условиях:
- смешивание порошков и диспергирование в холодной воде;
-1
- нагрев смеси при перемешивании (сдвиг 30 с) до 95°С;
-1
- охлаждение при перемешивании (сдвиг 30 с) до 20°С;
-1
- измерение кажущейся вязкости при скорости сдвига 10 с с помощью реометра MCR300 (Anton Paar), оборудованного коаксиальными цилиндрами (СС27).
При указанных условиях:
В растворах, содержащих только гуар, быстро развивается высокая вязкость (см. фиг.1). При концентрации, составляющей 2 мас.% гуара, вязкость уже достигает 19 Па·с, т.е. раствор трудно перекачивать. Для получения полужидкого «раствора» в значении настоящего изобретения максимальная вводимая доза гуара составляет приблизительно 1,5 мас.%.
Растворы, содержащие только гуммиарабик, имеют низкую вязкость: при 20% вязкость раствора гуммиарабика составляет только 0,02 Па·с, т.е. в 20 раз превышает вязкость воды при температуре 25°С (Jasim Ahmed et al., Int. Journal of Food Properties, 2005, 8, 179-192).
При достаточной концентрации гуммиарабика можно получить полужидкие «растворы», содержащие до 10 мас.% гуаровой камеди (фиг.2).
В действительности указанные растворы являются двухфазными системами, в которых сосуществуют:
- непрерывная фаза, преимущественно содержащая гуммиарабик (и незначительное количество гуара);
- дисперсная фаза с высоким содержанием гуара и незначительным содержанием гуммиарабика.
Эти две фазы имеют разную плотность, и из соображений стабильности необходимо добавление в продукт водонерастворимых целлюлозных волокон, таких как пшеничные волокна.
Таким образом, появляется возможность получения полужидких «растворов», содержащих от 0,4 до 5 мас.% гуаровой камеди в присутствии гуммиарабика в концентрации от 0,8 до 20 мас.%.
-1
-1
На фиг.3 также представлена вязкость в Па·с водного раствора природной гуаровой камеди при сдвиге 10 с в зависимости от концентрации природной гуаровой камеди (мас.%) и гуммиарабика, добавляемого к гуару при постоянном отношении. Закрашенные значки соответствуют изменениям кажущейся вязкости при сдвиге 10 с в зависимости от концентрации одного гуара: вязкость заметно повышается с повышением концентрации, что можно показать как степенную зависимость с показателем степени 3,35. В присутствии гуммиарабика, добавляемого пропорционально количеству гуаровой камеди, можно наблюдать такую же степенную зависимость, но содержащую значительно больше гуара и изменяющуюся в соответствии с отношением акация/гуар. Например, для отношения акация/гуар 2,5 найдена степенная зависимость для концентраций гуаровой камеди более 6% (и, следовательно, для концентраций акации более 15%). Для отношения акация/гуар, равного 4, эта зависимость найдена для концентраций приблизительно от 3 до 4%.
Ниже указанных критических концентраций вязкость смеси гуар/акация изменяется комплексно и повышается даже при разведении: например, вязкость повышается от значения 1,2 Па·с для 5% концентрации гуара и 12,5% концентрации акации до значения 6,0 Па·с для 2% концентрации гуара и 5% концентрации акации: указанное повышение вязкости при разведении является отличительной особенностью настоящего изобретения и никогда не наблюдалось при применении только волокна, повышающего вязкость.
На фиг.3 закрашенные кружки представляют значения только гуаровой камеди, но в концентрациях, увеличенных в 7 раз. Полученные точки хорошо соответствуют направлению изменения вязкости в зависимости от концентрации смесей гуар/акация, по меньшей мере, для наибольших значений. Таким образом, смесь волокон в соответствии с настоящим изобретением на практике позволяет вводить в готовый продукт максимально в семь раз больше волокон, повышающих вязкость, сохраняя при этом неизменную вязкость.
Следующие утверждения подтверждают важность настоящего изобретения для приготовления продуктов здорового питания:
a) можно получить готовый продукт с высоким содержанием волокон, но в упакованной форме имеющий ограниченную вязкость по сравнению с вязкостью, создаваемой только растворимыми волокнами, повышающими вязкость;
b) после потребления продукт постепенно разбавляется в процессе пищеварения или питьевой водой, или пищеварительными жидкостями (слюной, желудочным соком и т.д.). Как показано на фиг.3, вязкость остается высокой в процессе разбавления и может даже повышаться в некотором диапазоне концентраций в зависимости от отношения акация/гуар.
Для данной концентрации гуаровой камеди существует минимальная концентрация гуммиарабика, позволяющая получить систему, вязкость которой составляет менее 10 Па·с, что соответствует вязкости продукта, легко поддающегося перекачиванию и смешиванию. Зависимость между указанными двумя концентрациями приведена на фиг.4. Площадь над линией соответствует площади возможного функционирования. В целом требуемое количество гуммиарабика в 2-3 раза превышает запланированное количество гуара. Опять же, этот коэффициент от 2 до 3 значительно меньше, чем приведенные в предшествующем уровне техники для понижающих вязкость добавок, имеющих отношение, близкое к 10.
Подобные результаты, но представляющие меньший интерес, можно получить, применяя соевые волокна (Soya Fibe, поставщик - компания Fuji Oil) или растворимые яблочные волокна (Pomelite LV, поставщик - компания Val de Vire) (фиг.5):
- 20 мас.% растворимых яблочных волокон (Pomelite LV) позволяют в 20 раз снизить вязкость раствора, содержащего 2 мас.% природной гуаровой камеди;
- 10 мас.% соевых волокон (Soya Fibe) позволяют в 4 раза уменьшить вязкость раствора, содержащего 2 мас.% природной гуаровой камеди.
Подобные результаты, представляющие такой же интерес, можно также получить, применяя гуммиарабик для значительного понижения вязкости других волокон, повышающих вязкость, в растворе (фиг.6):
- 10 мас.% гуммиарабика позволяют в 100 раз снизить вязкость раствора, содержащего 2 мас.% глюкоманнана (Rheolex RS, поставщик - компания Shimizu);
- 10 мас.% гуммиарабика позволяют в 100 раз снизить вязкость раствора, содержащего 5 мас.% овсяных отрубей, обогащенных бета-глюканом (Oatwell 22 мас.% β-глюкана, поставщик - компания Crea Nutrition).
Пример 2
Плодовые композиции с высоким содержанием гуаровой камеди
Способ, описанный в Примере 1, можно применять для получения плодовых композиций, содержащих от 1 до 10 мас.% гуаровой камеди.
В качестве примера, не содержащую сахара земляничную композицию, содержащую 5 мас.% гуаровой камеди, приготовили при следующих условиях:
Состав:
Концентрированное земляничное пюре (x6)
8,3%
Гуаровая камедь (Meyproguar M225)
5,0%
Гуммиарабик (Fibergum В)
6,0%
Equacia
5,0%
Вода
74,3%
+ Окислители, подсластители,
красители и ароматизаторы
1,4%
Ингредиент Equacia от компании CNI является совместно высушенной смесью, состоящей из 90% гуммиарабика и 10% пшеничной целлюлозы.
Способ
1) Добавить 10 мас.% воды в концентрированное земляничное пюре и нагреть до 85°С.
2) Приготовить раствор природного гуара и гуммиарабика:
- смешать порошки;
- диспергировать в 60 мас.% воды при 50°С при перемешивании.
3) Добавить полученный раствор в плодовое пюре и нагреть до 85°С.
4) Добавить подсластители и красители, диспергированные в остальной части воды при 50°С.
5) Охладить до 60°С.
6) Добавить ароматизатор и лимонную кислоту для доведения pH до 4.
Таким образом можно получить довольно жидкую земляничную композицию.
Однако без применения особых стабилизаторов (например, Equacia от компании CNI) указанная земляничная композиция является нестабильной при хранении при 10°С. В этом случае наблюдается отделение макроскопической фазы: жидкая фаза с высоким содержанием гуммиарабика появляется на дне коробочки через несколько часов хранения при 10°С.
Пример 3
Приготовление ферментированных молочных продуктов с высоким содержанием гуаровой камеди
Ферментированные молочные продукты, содержащие до 2 мас.% гуаровой камеди, можно получить путем смешивания указанных плодовых композиций с йогуртом с нарушенным сгустком. Консистенция указанной смеси меняется в течение первых минут и затем остается стабильной во времени. Применение измерений гармонических колебаний позволяет осуществить приготовление этой смеси без механического воздействия. Принцип состоит в том, что материал подвергают синусоидальной деформации во времени с частотой f и с достаточно низким уровнем деформации, так что напряжение остается пропорциональным деформации. При указанных условиях образец отвечает проявлением ответного напряжения, которое также является синусоидальной функцией времени, но со сдвигом фазы. Этот сдвиг обозначает равновесие между твердой составляющей (или упругой, количество которой определяет коэффициент упругости G') и жидкой составляющей (или вязкой, количество которой определяет коэффициент вязкости G'') в поведении материала.
Комплексную вязкость η* определяют по формуле:
-1
где G' и G'' - коэффициенты упругости и вязкости соответственно (выраженные в Па) и f - частота деформации (выраженная в с). Выбранные частоты здесь составляют 1 Гц, и деформации составляют 0,1%, что обеспечивает перемещение в пределах линейной вязкоупругости.
Средством измерения является мобильная лопастная измерительная система с шестью лопастями диметром 2 см от компании Anton Paar - Physica (FL100). Указанную систему погружают в центр образца, и она ограничивает деструктурирование указанного образца, благодаря маленькой контактной поверхности в горизонтальной плоскости. Измерение осуществляют при температуре 10±0,1°С, причем образец помещают в измерительную камеру с термостатическим регулированием с помощью эффекта Пельтье (TEZ 150 PC).
Применяемый способ позволяет осуществить последующие изменения, которым подвергается смесь белой массы и плодовой композиции, при условиях такого низкого механического воздействия, что смесь можно рассматривать как находящуюся в состоянии покоя.
На фиг.8 представлены изменения во времени комплексной вязкости смесей, состоящих из 80% высокобелковой белой массы (содержащей 6,5% белков) и 20% плодовой композиции А (содержащей 7,5% гуаровой камеди и 12,5% гуммиарабика) или плодовой композиции В (содержащей 7,5% гуаровой камеди и 20% гуммиарабика). Готовый продукт А содержит 1,5% гуаровой камеди и 2,5% гуммиарабика, и готовый продукт В содержит 1,5% гуаровой камеди и 4% гуммиарабика.
На фиг.8 смесь, приготовленная с плодовой композицией А, представлена в виде непрерывной линии, а смесь с плодовой композицией В представлена значками.
Повышение консистенции обнаруживается уже с первых минут. Повышение замедляется приблизительно через 30 минут, затем стабилизируется около плато значения через несколько часов. Ниже приведена таблица, в которой представлено несколько значений комплексной вязкости в разные моменты времени, а также скорость повышения комплексной вязкости между двумя моментами времени при условиях, рассчитанных по формуле:
Время
Комплексная вязкость смеси с плодовой композицией А (Па·с)
Скорость повышения комплексной вязкости в композиции А (Па)
Комплексная вязкость смеси с плодовой композицией В (Па·с)
Скорость повышения комплексной вязкости в композиции В (Па)
1 минута
178
185
10 минут
211
3,646
229
4,933
30 минут
221
0,336
245
0,763
60 минут
224
0,057
252
0,236
2 часа
227
0,024
259
0,118
24 часа
245
0,012
291
0,024
68 часов
259
0,003
309
0,007
Из таблицы ясно видно, что комплексная вязкость преимущественно изменяется через короткое время и что плато достигается через 24 часа после смешивания при 10°С.
Также можно видеть, что повышение комплексной вязкости более значительно, если плодовая композиция содержит больше гуммиарабика: разница является относительно ограниченной (приблизительно 30 Па), но систематической. Таким образом, применяемое соотношение гуаровой камеди и гуммиарабика является рычагом, позволяющим регулировать уровень структуры готового продукта.
В целом, наблюдаемое повышение консистенции может происходить в результате осмотического набухания двух полимеров (гуаровой камеди и гуммиарабика) в процессе смешивания с белой массой, содержащей 85% воды. В процессе пищеварения продукт снова разбавляется, как жидкостями, потребленными при приеме пищи (например, питьевой водой), так и пищеварительными жидкостями (слюна, желудочный сок и т.д.). Это разбавление, в свою очередь, обеспечивает осмотическое набухание двух полимеров до полной гидратации каждого из них и получения гомогенной фазы. Набухание связано с повышением вязкости, которое частично компенсирует падение вязкости при разбавлении, тем самым позволяя получить готовые продукты, на вязкость которых мало влияет разбавление, как показано в Примере 4.
Другое преимущество настоящего изобретения состоит в том, что высокая вязкость, созданная высокой дозой гуара в готовом продукте, также сохраняется в процессе пищеварения.
Для подтверждения этого результата провели испытание in vitro для оценки вязкости, созданной волокнами в процессе пищеварения. Это испытание включает в себя желудочную фазу, за которой следует кишечная фаза.
Испытание включает в себя следующие этапы:
1) готовый продукт, содержащий волокна, сначала нагревают до 37°С в течение 30 минут (этап 1);
2) затем окисляют до pH 2 с помощью раствора 4N HCl (этап 2);
3) после 10 минут постоянного перемешивания 1,25 мас.% пепсина Sigma Р7000 добавляют в форме порошка для гидролизации белковых микрогелей йогурта (этап 3);
4) после 35 минут ожидания, соответствующего полуэвакуации из желудка для жидкого продукта, pH повышают до 6 с помощью концентрированного 4N гидроксида натрия (NaOH), что соответствует pH тонкой кишки (этап 4);
5) после перемешивания в течение 10 минут добавляют 0,5 мас.% порошкового панкреатина Sigma P7545 (этап 5). Панкреатин содержит различные ферменты, включая протеазы, липазы и амилазы. Перемешивание продолжают в течение 10 минут.
-1
-1
На каждом из указанных этапов берут образец и измеряют его вязкость с помощью реометра MCR300 от компании Anton Paar-Physica. Вычерчивают реологическую кривую с подъемом от 1 до 100 с в течение 3 минут, затем спуском от 100 до 1 с в течение 3 минут, с геометрической прогрессией скоростей сдвига.
Реологические кривые анализируют на двух уровнях:
- качественном: форма реологической кривой дает информацию об ингредиенте или ингредиентах, создающих вязкость продукта: характерным полученным результатом является значительное реологическое разжижение и тиксотропное поведение на этапе 1, вызванные обратимой ориентацией (для реологического разжижения) и частично необратимым разрушением (для тиксотропии) белковых микрогелей. На этапе 5 наблюдается поведение, более соответствующее поведению полимерного раствора, с ньютоновским плато при низкой скорости и реологическим разжижением при большей скорости, и
-1
- количественном: численное значение вязкости при скорости сдвига 10 с, соответствующее сдвигу, которому подвергается пищевой болюс в тонкой кишке, получают из реологических кривых.
В качестве примера на фиг.7 представлен результат испытания in vitro, полученный с маложирным йогуртом с нарушенным сгустком типа Taillefine Brasse Nature и с тем же йогуртом, смешанным с плодовой композицией, содержащей 5 мас.% природной гуаровой камеди и 10 мас.% гуммиарабика. Содержание белой массы и плодовой композиции в готовом продукте составляет 80 и 20 мас.% соответственно, количества природной гуаровой камеди и гуммиарабика в готовом продукте составляют 1 мас.% и 2 мас.% соответственно.
- Вязкость 2 йогуртов остается относительно неизменной в результате окисления до pH 2 (этап 2).
- С другой стороны, после добавления пепсина (этап 3) йогурт с нарушенным сгустком демонстрирует значительное снижение вязкости, вызванное деструктуризацией белковых микрогелей в результате добавления высокой дозы протеазы. Для йогурта, содержащего гуар, снижение вязкости значительно меньше, чем для обычного йогурта.
- Возврат к pH 6 (этап 4) снова способствует заметному снижению вязкости йогурта Taillefine Brasse Nature, что можно отнести за счет повторного растворения белков при pH, превышающем pH изоэлектрического состояния. Как и на этапе 3, наблюдается ограниченное понижение вязкости йогурта, содержащего смесь гуар/акация.
-1
-3
- Добавление панкреатина (этап 5) не приводит к какому-либо изменению вязкости, поскольку два продукта не содержат никаких сложных глюцидов или липидов, внесение которых в структуру могло бы оказать влияние на этом этапе. Этот этап иллюстрирует значительную разницу вязкости в кишке: кажущаяся вязкость при сдвиге 10 с повышается от 4,7·10 Па·с для Taillefine Brasse Nature до 1,6 Па·с для той же белой массы, смешанной с плодовой композицией для обеспечения 1 мас.% природной гуаровой камеди и 2 мас.% гуммиарабика (в готовом продукте).
Таким образом, испытание in vitro подтверждает, что настоящее изобретение в конечном итоге позволяет получить йогурты, развивающие в процессе пищеварения значительно более высокую вязкость (в приведенном примере - в 340 раз), чем обычный йогурт.
Пример 4
Плодовое пюре с насыщающим эффектом
Плодовые пюре со значительным содержанием гуаровой камеди можно приготовить в соответствии с настоящим изобретением. Ниже в качестве примера будет приведен один из составов:
Концентрированное(×3) яблочное пюре
23%
Черносмородиновое пюре
12%
Сахар
4%
Гуммиарабик
7,35%
Гуаровая камедь
2,5%
Пшеничное волокно
0,15%
Вода
51%
Примечание: пшеничное волокно вводили, применяя коммерческий продукт Equacia, состоящий из 90% гуммиарабика и 10% пшеничного волокна.
Способ получения
Этап 1: смешивание гуммиарабика, Equacia, гуаровой камеди и воды.
Этап 2: добавление концентрированного яблочного пюре и черносмородинового пюре.
Этап 3: варка (90°С в течение 5 минут).
Этап 4: охлаждение и расфасовка.
Таким способом можно получить плодовое пюре, достаточно жидкое для потребления путем всасывания из упаковки. Ниже будет приведено сравнение питательного состава указанного пюре с питательным составом плодового пюре, имеющегося на рынке:
Насыщающее пюре
Яблочно-черносмородиновое пюре ANDROS
Калорийность
64 ккал
82 ккал
Карбогидраты
11,5 г/100 г
19 г/100 г
Липиды
0,22 г/100 г
0,5 г/100 г
Белки
0,28 г/100 г
0,4 г/100 г
Волокна
8,8 г/100 г (30% рекомендованной ежедневной дозы (RDA))
Не указано на упаковке
-1
Вязкость продуктов (при сдвиге 10 с, как в предшествующих случаях) измеряли на начальном продукте и на продукте после разведения (100 г продукта и 200 г добавленной воды):
Вязкость готового продукта (Па·с)
Вязкость после разведения (Па·с)
Потеря вязкости при разведении
Насыщающее пюре
6
0,9
Коэффициент 6,7
Яблочно-черносмородиновое пюре ANDROS
4
0,005
Коэффициент 800
В правой колонке приведен коэффициент потери вязкости в результате разведения: коэффициент потери вязкости насыщающего пюре в соответствии с настоящим изобретением составляет только 6,7, тогда как вязкость пюре, имеющегося на рынке, снижается в 800 раз.
Таким образом, трехкомпонентная смесь волокон в соответствии с настоящим изобретением позволяет в значительной степени восстановить вязкость, пониженную в результате разведения.
Пищеварение также связано с разбавлением пищи: потребление воды одновременно с приемом пищи, слюна, желудочный сок и т.д. Учитывая особенности поведения смесей волокон, описанных в настоящем изобретении, вязкость сохраняется в процессе пищеварения в большей степени, что придает насыщающий характер пище.