ЗЕРНОВОЙ МАТЕРИАЛ С НИЗКИМ СОДЕРЖАНИЕМ ФРУКТАНА И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УКАЗАННОГО МАТЕРИАЛА
LOW FRUCTAN CEREAL MATERIAL AND METHOD FOR PRODUCING SAID MATERIAL

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к способу, который позволяет эффективно удалять фруктан из зернового сырья. Согласно настоящему изобретению в способе применяют зерновую закваску или микробиальную закваску для уменьшения содержания фруктана. Указанную зерновую закваску или микробиальную закваску получают из зернового материала, имеющего низкое содержание поврежденного крахмала. Зерновой материал, полученный способом согласно настоящему изобретению, имеет содержание фруктана значительно ниже по сравнению с исходным содержанием. Данный материал с низким содержанием фруктана можно применять для получения ингредиентов с низким содержанием фруктана, продуктов, подходящих, например, для диеты с низким содержанием FODMAP и различных злаковых пищевых продуктов, обладающих преимуществами в отношении диеты. Настоящее изобретение также относится к продуктам, содержащим ингредиенты с низким содержанием фруктана.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Проблемы, связанные с пищеварением, часто представляют собой причину общего и социального дискомфорта. Данные проблемы охватывают разнообразный набор желудочно-кишечных симптомов, среди которых наиболее часто встречаются вздутие живота, газообразование, боль в животе, общий дискомфорт, запор и частый жидкий стул. На сегодняшний день полагают, что многие из страдающих такими симптомами страдают от синдрома раздраженного кишечника (СРК). СРК, очевидно, более часто встречается у женщин, и полагают, что указанное заболевание затрагивает 10-20% населения Европы и США; т.е. СРК чаще встречается у населения Европы и США, чем непереносимость лактозы (многие люди, страдающие непереносимостью лактозы, однако, могут иметь СРК, и наоборот).
В настоящее время подходящей медицинской терапии для СРК не существует. Большое внимание было уделено диетотерапии при СРК. Больше всего внимания было уделено диете, называемой диетой с низким содержанием FODMAP. Идея данной диеты заключается в том, чтобы избегать пищевых продуктов, содержащих вещества FODMAP. Термин FODMAP является аббревиатурой «fermentable oligo-, di-, andmonosaccharides and polyols», что означает «ферментируемые олиго-, ди- и моносахариды и полиолы». Вещества FODMAP представляют собой короткоцепочечные углеводы и моносахариды, которые плохо абсорбируются в тонкой кишке. Вещества FODMAP включают фруктаны, галактаны, фруктозу и полиолы.
Обычные источники фруктанов включают, например, пшеницу, рожь, лук и чеснок. Некоторые примеры содержания фруктанов в зерновых культурах следующие: рожь (отруби) 7% (из расчета на зерновой материал), рожь (зерно) 3-7%, и пшеничная мука 1-4%. Хотя обычно не считают, что пшеница имеет высокое содержание веществ FODMAP, относительно высокий уровень потребления пшеницы делает ее значимым источником фруктанов. Это является причиной того, что в рекомендациях к диете FODMAP дают указание избегать употребления пшеницы. Уровень потребления ржи в Северной Европе является высоким. Ржаной хлеб содержит больше веществ FODMAP по сравнению с пшеничным хлебом, потому что цельнозерновая рожь содержит больше фруктанов, чем пшеничная мука.
Фруктаны состоят из остатков фруктозы, обычно с терминальной молекулой сахарозы (т.е. дисахаридом глюкозы и фруктозы). Положение связи между остатками фруктозы определяет тип фруктана. Основными типами фруктанов со связью одного типа являются инулин и леван (или флеин). Кроме того, существует фруктан со смешанным типом связи, называемый граминаном.
Из уровня техники известны некоторые документы, в которых описано определением уровня содержания фруктана в хлебе. В статье Andersson и соавт. (2009) показано, что хлеб из дрожжевого теста и особенно хлеб из теста на опаре имел более низкое содержание фруктана по сравнению с цельнозерновой ржаной мукой. Результаты Andersson и соавт. показали, что содержание фруктана в цельнозерновой ржи может быть уменьшено с 5,0% до 1,9% за счет применения опары (62% уменьшение) и до 3,4% за счет применения дрожжевой ферментации (32% уменьшение). Данные результаты также показали, что во время хлебопекарного производства происходит разложение фруктанов, что приводит к уменьшению содержания общего и экстрагируемого пищевого волокна в хлебе.
В статье Rakha и соавт.(2010) раскрыто, что во время хлебопекарного производства низкомолекулярная фракция фруктана наиболее доступна для разложения дрожжами или эндогенными ферментами, присутствующими в ингредиентах. Согласно Rakha и соавт. содержание фруктана во фракциях ржаного помола находится в диапазоне от 3,4% во внутреннем эндосперме до 5,0% в отрубях. Содержание фруктана в ржаных хлебных изделиях находилось в диапазоне от 1,9% до 4,0%, причем среднее содержание 2,8% было в хрустящих хлебцах, и образец, содержащий только цельнозерновую ржаную муку, имел самое высокое содержание фруктана.
Тесто согласно заявке на патент США №2011/0129572 А1 содержит по меньшей мере один содержащий фруктозу полисахарид и по меньшей мере один фермент, способный разлагать указанный полисахарид на короткоцепочечный фруктоолигосахарид и фруктозу. Было указано, что выпеченный продукт, полученный с применением данного теста, имеет повышенную мягкость по сравнению с другим идентичным контрольным хлебом или выпеченным продуктом, полученным с применением теста, не содержащего данный фермент.
Изобретение, согласно заявке на патент ЕР №1084624, связанное с понижением количества фруктана в растительном продукте, заключается в том, что, хотя штаммы Lactobacillus, как правило, не разлагают фруктаны, существуют штаммы Lactobacillus, которые обладают данным свойством. Согласно заявке на патент ЕР №1084624 данные штаммы предпочтительно представляют собой Lactobacillus paracasei и Lactobacillus plantarum.
Как можно заметить из вышесказанного, некоторые способы изменения уровней фруктана известны и используются в настоящее время. Кроме того, известно, что кислый хлеб естественным образом имеет более низкий уровень содержания фруктана. Данные способы понижения уровня содержания фруктана обычно основаны на применении ферментации или конкретных ферментов. Однако при применении разлагающих фруктан ферментов существует вероятность того, что в качестве продуктов разложения образуются фруктоолигосахариды (FOS), и это означает, что не весь фруктан превращается во фруктозу.
FOS представляют собой углеводы, которые организм человека не может полностью усвоить и, следовательно, которые могут функционировать как пребиотики. Существует предположение о том, что FOS имеют некоторые положительные эффекты. Например, они могут, вырабатывать вещества, которые останавливают рост вредных, токсичных грамотрицательных и грамположительных бактерий в кишечнике. Однако согласно имеющимся в настоящее время научным данным, FOS могут иметь некоторые вредные эффекты. FOS могут вызывать, например, вздутие живота, метеоризм, абдоминальный и кишечный дискомфорт и отрыжку. Кроме того, было показано, что люди, страдающие непереносимостью лактозы, особенно страдают от данных побочных эффектов. Причиной данных симптомов может быть то, что FOS, как правило, более активны в желудочно-кишечном тракте, чем полимеры фруктана, поскольку микрофлора кишечника быстрее их ферментирует. Кроме того, фруктоза считается также веществом FODMAP, особенно когда в компоненте пищи или в пище присутствует несопоставимое количество глюкозы. Это связано с тем, что абсорбция фруктозы в организме человека происходит вместе с глюкозо-индуцированной системой поглощения. Если фруктоза не абсорбирована, она подвергнется ферментации микрофлорой кишечника. Кроме того, образование маннита (полиола) обычно происходит при ферментации в присутствии гетероферментативных лактобактерий и источника фруктозы. Это связано с тем, что гетероферментативные лактобактерий используют фруктозу в качестве акцептора электронов и, таким образом, превращают ее в маннит. Это практически означает, что существенное количество маннита присутствует во многих ферментированных зерновых продуктах.
В данной области техники все еще необходимы зерновые материалы, которые по существу не содержат фруктана и, таким образом, могут быть применены для приготовления продуктов, пригодных для диет с низким содержанием FODMAP. Также в данной области техники все еще необходимым является эффективный способ удаления фруктана из зернового материала, который не приведет к появлению неблагоприятных продуктов разложения и дополнительным метаболитам в конечном продукте, таким как FOS, фруктоза или маннит. Поэтому способ, который позволил бы эффективно удалять фруктан без возникновения неблагоприятных продуктов разложения и метаболитов, был бы очень полезен для разработки пищевых продуктов, подходящих для диеты с низким содержанием FODMAP. Потребление данных пищевых продуктов не вызвало бы желудочно-кишечных заболеваний. Указанные пищевые продукты могли бы даже иметь положительный эффект на здоровое состояние желудочно-кишечного тракта и, таким образом, на общее хорошее самочувствие.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение охарактеризовано признаками независимых пунктов формулы изобретения. Некоторые конкретные варианты реализации изобретения охарактеризованы в зависимых пунктах формулы изобретения.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложен способ получения зернового материала с низким содержанием фруктана за счет применения молочнокислых бактерий, причем указанный способ включает стадии:
- получение зерновой закваски из зернового материала, имеющего низкое содержание поврежденного крахмала, за счет применения части материала из предыдущей партии;
- смешивание зернового сырья с жидкостью и с указанной зерновой закваской, которая содержит молочнокислые бактерии, способные усваивать фруктан;
- инкубирование полученной смеси; и
- получение (восстановление) зернового материала с низким содержанием фруктана.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложен способ получения зернового материала с низким содержанием фруктана за счет применения молочнокислых бактерий, причем указанный способ включает стадии:
- получение зерновой закваски из зернового материала, имеющего низкое содержание поврежденного крахмала, за счет применения части материала из предыдущей партии;
- выделение изолятов чистой культуры (=«микробиальная закваска») из указанной зерновой закваски, которая содержит молочнокислые бактерии, обладающие способностью усваивать фруктан;
- смешивание зернового сырья с жидкостью и с указанным(и) изолятом (изолятами) чистой культуры;
- инкубирование полученной смеси; и
- получение (восстановление) зернового материала с низким содержанием фруктана.
Настоящее изобретение относится к способу, который позволяет эффективно удалять фруктан из зернового материала. Сырье согласно настоящему изобретению представляет собой зерновой материал из пшеницы, ячменя или ржи или смесей, содержащих любой зерновой материал из перечисленных. Согласно способу согласно настоящему изобретению зерновое сырье замачивают в жидкости, и к смеси добавляют микробиальную закваску или зерновую закваску. Полученную смесь затем инкубируют.
В другом аспекте настоящего изобретения предложен зерновой материал с низким содержанием фруктана, который получают согласно способам по настоящему изобретению. Таким образом, настоящее изобретение также относится к зерновым материалам из пшеницы, ржи и ячменя, которые можно получить согласно способам по настоящему изобретению, и которые по существу не содержат фруктана. Более конкретно, настоящее изобретение относится к зерновому материалу с низким содержанием фруктана, содержащему от 0 до 0,5% масс., фруктана. Согласно настоящему изобретению зерновой материал с низким содержанием фруктана можно применять для приготовления продуктов, которые подходят для диетических продуктов с низким содержанием FODMAP.
Как указано выше, согласно настоящему изобретению способ получения зернового материала с низким содержанием фруктана включает в себя стадии смешивания зернового сырья с жидкостью и с зерновой закваской, полученной из зернового материала, имеющего низкое содержание поврежденного крахмала, за счет применения части материала из предыдущей партии, и инкубирования полученной смеси. Зерновая закваска или микробиальная закваска, применяемая в способе согласно настоящему изобретению, содержат молочнокислые бактерии и обладают способностью усваивать более 90%, предпочтительно более 95% фруктана из зернового сырья, когда смесь инкубируют при температуре от 20 до 50°С в течение от 4 до 72 часов. После инкубирования замоченный зерновой материал имеет содержание фруктана значительно ниже, чем в зерновом сырье.
Далее обычно проводят обработку зернового материала, и она может включать, например, мокрый способ помола, пастеризацию, экструзию, сушку или сухой способ помола, или регулирование кислотности. Полученный зерновой материал с низким содержанием фруктана можно применять для получения различных продуктов с низким содержанием фруктана, и особенно тех, которые подходят для диеты с низким содержанием FODMAP, например, для получения выпечки. Таким образом, применение зернового материала с низким содержанием фруктана, который получают согласно способам по настоящему изобретению, для приготовления теста, также является аспектом настоящего изобретения. Другим аспектом настоящего изобретения является выпеченный продукт, содержащий зерновой материал с низким содержанием фруктана, который получают согласно способам по настоящему изобретению.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1. Снижение содержания фруктана в цельнозерновой ржаной муке за счет применения разных зерновых заквасок представлено как функция от времени. Зерновая закваска для опары-1 была приготовлена с применением ржаного материала, практически не содержащего поврежденный крахмал, и при температуре ферментации 45°С. Остальные три зерновые закваски были приготовлены с применением ржаного материала, содержащего поврежденный крахмал. Они подвергались ферментации при 30°С (опара-2, опара-3) и при 45°С (опара-4).
Фиг. 2. Было показано, что содержание фруктана в опарах, приготовленных с применением злакового материала, практически не содержащего поврежденный крахмал (А), по сравнению с аналогичной системой опары, приготовленной с применением злакового материала, содержащего поврежденный крахмал (В), составляет 0,1% и 3,7% (из расчета на зерновой материал) по сравнению с содержанием фруктана 4,3% и 4,4% в зерновом сырье, соответственно.
Фиг. 3. Профили олигосахаридов в опаре, приготовленной с применением злакового материала, практически не содержащего поврежденный крахмал, (А) по сравнению с аналогичной системой опары, приготовленной с применением злакового материала, содержащего поврежденный крахмал, (В). Пики между 25 и 40 мин обозначают в основном FOS.
Фиг. 4. Изменение концентраций маннита и фруктозы во время инкубирования резаных ядер ржи и воды с разрушающей фруктан зерновой закваской. Левый график: Концентрация маннита в г/кг. Правый график: Концентрация фруктозы в % от сухого вещества.
Фиг. 5. 11 бактериальных колоний были выделены из зерновой закваски, которая была способна эффективно уменьшать уровень фруктана. Бактерии данных колоний были проанализированы, и их способность усваивать фруктан была измерена.
Фиг. 6. Сплошными линиями обозначен стандартный ржаной хлеб типа «памперникель» с содержанием фруктана 2%, и пунктирными линиями обозначен ржаной хлеб типа «памперникель» с уменьшенным содержанием фруктана 0,5%. Верхний график показывает уровни содержания водорода в выдыхаемом человеком воздухе после завтрака, и нижний график показывает общую оценку симптомов как функцию от времени после завтрака
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение включает эффективные способы удаления фруктана из зернового материала. Указанные способы не приводят к неблагоприятному разложению фруктана, что приводило бы к неблагоприятным продуктам разложения и метаболитам, таким как FOS, фруктоза и маннит.
Согласно настоящему изобретению предложены зерновые материалы из пшеницы, ржи и ячменя, которые по существу не содержат фруктана и, таким образом, могут быть применены для приготовления продуктов, которые подходят для конкретной диеты, такой как диета с низким содержанием FODMAP. Согласно настоящему изобретению предложен зерновой материал из пшеницы, ржи или ячменя с низким содержанием фруктана, содержащий от 0 до 0,5% масс., фруктана. Предпочтительно, указанный зерновой материал содержит от 0 до 0,3% масс., фруктана. Более предпочтительно, указанный зерновой материал содержит от 0 до 0,1% масс., фруктана.
Согласно настоящему изобретению достигнуто эффективное удаление фруктана из зернового сырья. Зерновое сырье представляет собой предпочтительно пшеницу, ячмень или рожь или смесь, содержащую любую из перечисленных зерновых культур. Также можно применять зерновые культуры близких сортов к пшенице, ячменю и ржи, такие как пшеница спельта, пшеница двузернянка, камут, тритикале и т.д., или смеси, содержащие любые из перечисленных зерновых культур. В настоящем описании «ядро» означает семя злакового растения, в то время как «зерно» означает злаковый материал в целом. Цельнозерновые продукты получают из цельных ядер.
Согласно настоящему изобретению зерновое сырье может содержать рожь, пшеницу или ячмень в виде муки крупного помола, отрубей, ядер, резаных ядер, шлифованных ядер, дробленого зерна, семолины или булгура. Овес как сырье не включен в объем притязаний согласно настоящему изобретению. Однако овес может содержаться в мучных смесях, применяемых в способах выпечки, применяющих зерновой материал с низким содержанием фруктана, полученный согласно способу по настоящему изобретению. Зерновое сырье, применяемое в способе согласно настоящему изобретению, предпочтительно содержит, по меньшей мере, 1% (масс./масс.) фруктана. Однако также зерновое сырье с более низким содержанием фруктана можно добавлять в мучные смеси, применяемые в способах обработки продуктов, таких как выпечка или экструзия, где применяют зерна с низким содержанием фруктана, полученные согласно способу по настоящему изобретению.
Приготовление зерновой закваски
Зерновая закваска (закваска на основе зерна), обладающая способностью усваивать фруктан, количественно может быть получена путем применения части материала из предыдущей партии. Применение части материала из предыдущей партии означает, что небольшие количества теста из приготовления ферментированного продукта от предыдущей партии применяют в качестве инокулятов или закваски для получения следующей партии. Зерновой материал может быть добавлен к жидкости, предпочтительно к воде, в соотношении, которое может составлять 1:0,6 или 1:10, или любое соотношение между данными значениями. Соотношение предпочтительно составляет 1:1,5, когда зерновым материалом является рожь. Соотношение предпочтительно составляет 1:1, когда зерновым материалом является пшеница.
В типичной технологии производства муки доля зерен крахмала разрушается, т.е. образуется поврежденный крахмал. Например, типичная технология производства пшеничной муки может привести к содержанию поврежденного крахмала 5% или более. В настоящем изобретении при приготовлении зерновой закваски важно, чтобы зерновой материал имел низкое содержание поврежденного крахмала. Предпочтительно, содержание поврежденного крахмала в зерновом материале составляет менее чем 1,0%. Более предпочтительно, содержание поврежденного крахмала в зерновом материале составляет менее чем 0,5% или менее чем 0,25%, или даже менее чем 0,1% масс., указанного зернового материала.
Жидкости, в которых можно замачивать зерновое сырье, включают воду, газированную воду, молоко, кислое молоко, сквашенную пахту, молочный кефир, кокосовый кефир, водный кефир, культивированный йогурт, сыворотку, лимонный сок, яблочный уксус, разбавленную кислоту или разбавленное основание, или буфер. Предпочтительной жидкостью является вода.
Смесь инкубируют при 20-50°С от 4 до 72 часов. Предпочтительно температура инкубирования составляет 40-45°С, а время составляет от 6 до 16 часов. На следующий день свежую порцию зернового материала и жидкости, предпочтительно воды, смешивают, как указано выше, и вносят закваску с применением 1-10% предварительно выдержанной смеси. Время и температура инкубирования такие же, что и на предыдущем шаге. Такое применение части материала из предыдущей партии предпочтительно выполняют как минимум 3 раза, и могут продолжать до тех пор, пока это необходимо или требуется. Предпочтительно, чтобы применение части материала из предыдущей партии выполняли по меньшей мере 6 раз.
Результатом применение части материала из предыдущей партии, начатой с зернового материала с низким содержанием поврежденного крахмала, является образование спонтанной микрофлоры, которая способна эффективно использовать фруктан в качестве углевода и количественно усваивать (и тем самым удалять) фруктан из зернового сырья.
Как описано выше, зерновая закваска может быть получена спонтанно за счет непрерывного применение части материала из предыдущей партии. Важно, чтобы зерновые материалы, применяемые для получения зерновой закваски, имели низкое содержание поврежденного крахмала (например, целые ядра, очищенные ядра, резаные ядра). Поврежденный крахмал представляет собой крахмал, образующийся во время помола ядер в муку, поскольку механическое напряжение, вызванное процессом помола, частично разрушает (повреждает) неповрежденные зерна крахмала. Полученный поврежденный крахмал доступен для ферментативного гидролиза амилазами, тогда как неповрежденный крахмал гораздо более устойчив к ферментативному гидролизу. Ферментативный гидролиз поврежденного крахмала приводит к разложению продуктов крахмала, главным образом мальтозы. В опарах существует амилолитическая активность, происходящая из зернового материала, которая активна против поврежденного крахмала. Кроме того, амилолитические бактерии могут содержаться в микрофлоре закваски. В большинстве систем опары, которые содержат много поврежденного крахмала, мальтоза, высвобождаемая амилазами, является основным доступным питательным углеводом. В системе, где нет поврежденного крахмала, который доступен для ферментативного разложения до мальтозы, которая может служить питательным веществом, фруктан является основным питательным углеводом, который легко доступен. Поэтому использование зерновых материалов с небольшим количеством поврежденного крахмала, например, менее 1% (из расчета на зерно) поврежденного крахмала, в качестве сырья для непрерывного применение части материала из предыдущей партии может привести к бактериальной флоре, которая способна эффективно использовать фруктан в качестве питательных углеводов. Это означает, что измененная микрофлора обладает способностью гидролизовать фруктан и дополнительно использовать возможные продукты разложения и метаболиты (фруктозу, FOS, маннит) для роста. Это означает, что измененная микрофлора вырабатывает опару с низким содержанием фруктана. Данная флора также может иметь транспортную систему для фруктана или продуктов их гидролиза.
Приготовление зернового материала с низким содержанием фруктана
Соответственно, согласно настоящему изобретению предложен способ получения зернового материала с низким содержанием фруктана, причем указанный способ включает стадии смешивания зернового сырья с жидкостью и с зерновой закваской, полученной за счет применения части материала из предыдущей партии из зерен с малым содержанием поврежденного крахмала. Предпочтительно, содержание поврежденного крахмала в указанных зернах и зерновом сырье составляет менее 1,0%, более предпочтительно менее 0,5%, еще более предпочтительно менее 0,25% или 0,1%.
Жидкости, в которых могут замачивать зерновое сырье, являются такими же, как те, которые были описаны выше, для приготовления зерновой закваски. Предпочтительной жидкостью является вода. Время и температура инкубирования, используемые для приготовления зернового материала с низким содержанием фруктана согласно настоящему изобретению, являются такими же, как те, что были описаны выше для приготовления зерновой закваски.
Согласно одному из вариантов реализации изобретения в способе согласно настоящему изобретению можно применять изоляты чистой культуры (в контексте настоящего изобретения «микробиальная закваска»), выделенные из зерновой закваски, полученной из зернового материала, имеющего низкое содержание поврежденного крахмала, за счет применения части материала из предыдущей партии. Указанные выделенные из зерновой закваски изоляты чистой культуры получают из зерновой закваски путем выделения бактериальных колоний с различной морфологией для получения чистых культур. Когда указанную бактериальную закваску применяют в способе согласно настоящему изобретению, зерновое сырье может содержать долю поврежденного крахмала более высокую, чем 1,0%.
В одном из вариантов реализации настоящего изобретения изоляты чистой культуры, выделенные из зерновой закваски, полученной из зернового материала, имеющего низкое содержание поврежденного крахмала, за счет применения части материала из предыдущей партии, можно применять вместе с любой другой закваской. Этими заквасками могут быть, например, коммерческие закваски или закваски чистых культур, или зерновые закваски, полученные из опары или других ферментаций, таких как ферментированные кисломолочные или растительные продукты.
Указанная зерновая закваска или микробиальная закваска обычно обладают способностью усваивать или разлагать (гидролизовать) более 90% фруктана из зернового сырья, когда смесь инкубируют при температуре от 20 до 50°С в течение от 4 до 72 часов. Предпочтительно указанную смесь инкубируют при 40-45°С в течение 6-24 часов. Предпочтительно после инкубирования замоченный зерновой материал имеет содержание фруктана, которое на 90% ниже по сравнению с содержанием фруктана в зерновом сырье.
В предпочтительном режиме микробиальная закваска или измененная микрофлора зерновой закваски, полученная, как описано выше, содержит лактобактерий. Более предпочтительно, зерновая закваска или микробиальная закваска содержит или представляет собой Lactobacillus ultunensis, L. crispatus, L. amylovorus, L. amylovorans, L. sobrius и/или L. acidophilus.
Зерновым материалом, полученным путем ферментации /инкубирования, представляет собой, например, ржаную, пшеничную или ячменную муку с низким содержанием фруктана/муку крупного помола/хлопья/ядра с низким содержанием фруктана, резаные зерна с низким содержанием фруктана или дробленое зерно с низким содержанием фруктана с 0,8%, 0,7%, 0,6%, 0,5%, 0,4%, 0,3%, 0,2%, 0,1% или 0% (масс./масс.) фруктана. В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения полученный зерновой материал содержит от 0% до 0,5% (масс./масс.) фруктана, более предпочтительно от 0% до 0,3% (масс./масс.), и наиболее предпочтительно от 0% до 0,1% (масс./масс.) фруктана.
Предпочтительно, полученный зерновой материал с низким содержанием фруктана также по существу не содержит FOS, фруктозу и маннит. В контексте описания настоящего изобретения выражения, «по существу не содержит FOS, фруктозу и маннит» и «по существу не содержит фруктан», означают, что материал не содержит указанных веществ или содержит указанные вещества только в очень незначительных количествах (см., например, Примеры 5 и 6 и их результаты, показанные на Фиг. 3 и 4). Согласно настоящему изобретению количества FOS, фруктозы и маннита в зерновом материале с низким содержанием фруктана составляют предпочтительно не более чем 0,2% для каждого из веществ.
Полученный материал с низким содержанием фруктана может быть далее обработан, например, путем сухого способа помола, мокрого способа помола, экструзии, сушки или пастеризации, или регулирования его уровня кислотности. Способ сушки может представлять собой, например, распылительную сушку, сушку в барабанной сушилке, вакуумную сушку, экструзионную сушку, печную сушку или сублимационную сушку. Более предпочтительно, полученный материал с низким содержанием фруктана далее сушат. Полученный зерновой материал можно применять непосредственно в способе выпечки для получения выпечки с уменьшенным содержанием фруктана. Согласно настоящему изобретению также предложено применение полученного зернового материала с низким содержанием фруктана для приготовления теста и для выпечки. Настоящее изобретение также относится к выпеченным продуктам, содержащим зерновой материал с низким содержанием фруктана согласно настоящему изобретению.
Диета с низким содержанием FODMAP становится диетической тенденцией, которая будет признана потребителями, особенно теми, кто чувствует, что они страдают от желудочно-кишечных заболеваний или тех, у кого был диагностирован СРК. Настоящее изобретение позволяет получать сырье для продуктов на основе зерна (например, муку, хлеб, кашу, зерновые сухие завтраки или экструдированные сухие завтраки), у которых содержании FODMAP существенно ниже по сравнению с их традиционными аналогами. Согласно настоящему изобретению продукт представляет собой материал из пшеницы, ржи или ячменя с низким содержанием фруктана, т.е. муку, муку крупного помола, дробленое зерно, ядра, резаные ядра, хлопья для хлеба, бисквиты или кашу, или экструдаты, или мучные смеси для промышленного или домашнего применения. Все виды выпеченных продуктов, содержащие зерна с низким содержанием фруктана согласно настоящему изобретению, относятся к области настоящего изобретения. Конкретные примеры продуктов, содержащие зерна с низким содержанием фруктана согласно настоящему изобретением, представляют собой хлеб, который также может быть в виде батонов или рулетов, французского хлеба багетного типа, питы, тортильи, тортов, блинов, бисквитов, печенья, коржей пирога, хрустящих хлебцев, приготовленного на пару хлеба, пиццы и т.п. Продукты, содержащие зерна с низким содержанием фруктана, также включают бисквит, хрустящий крекер, муку, муку крупного помола, хлопья, мучную смесь или бленд, экструдат, зерновой сухой завтрак, корм для домашних животных, зерновой батончик, кашу, энергетический батончик, закусочной батончик, хрустящий батончик, сухой порошок закваски, макаронные изделия, лапшу, шпецле, булгур, семолину или кускус.Более конкретно, согласно настоящему изобретению продукт может быть любым из вышеупомянутых продуктов с содержанием фруктана на 30-100% ниже, предпочтительно с содержанием фруктана на 50-100% ниже, чем у стандартных соответствующих продуктах. Предпочтительно согласно настоящему изобретению продукт не содержит фруктана или, по существу, не содержит фруктана. Соответственно, согласно настоящему изобретению выпеченный продукт представляет собой хлеб, тортилью, торт, блин, бисквит, хрустящий хлеб, печенье, корж пирога, пиццу, макаронное изделие, лапшу или шпецле, по существу не содержащие фруктана. Наиболее предпочтительно, выпеченный продукт представляет собой хлеб.
Помимо зерен, семян и жидкости, согласно настоящему изобретению, в состав хлеба могут входить также другие подходящие ингредиенты для хлеба, включая глютен, картофельную муку, подсластитель, масло, эмульгаторы, соль и добавки. Примеры подходящих подсластителей включают сахарозу, кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы, коричневый сахар, мед, мелассу, солодовый сироп или порошок. Согласно настоящему изобретению выпеченный продукт может также содержать другие стандартные ингредиенты, например, белки, такие как сухое молоко и соя; яйца (или яичную массу, яичные желтки или яичные белки); окислитель, такой как аскорбиновая кислота; и аминокислоту, такую как L-цистеин.
Согласно настоящему изобретению все модификации способа, такие как добавление к инкубируемой смеси видов Lactobacillus, экспрессирующих разлагающий(ие) фруктан фермент(ы), предпочтительно внеклеточную гидролазу фруктана, в дополнение к зерновой закваске или микробиальной закваске, естественно, входят в объем притязаний согласно настоящему изобретению.
Хотя следующие примеры иллюстрируют принципы настоящего изобретения на одном или более конкретных применениях, специалистам в данной области техники будет очевидно, что многочисленные модификации в форме, применении и деталях реализации могут быть выполнены без проявления изобретательской способности и, не отступая от принципов и концепций настоящего изобретения. Соответственно, не предполагается, что изобретение будет ограничено, кроме как пунктами формулы изобретения, изложенными ниже.
Глаголы «содержать» и «включать» применены в настоящем документе как открытые ограничения, которые не исключают, но и не требуют наличия также неописанных признаков. Признаки, описанные в зависимых пунктах формулы изобретения, легко взаимно комбинировать, если явно не указано иное. Кроме того, следует понимать, что использование неопределенных артиклей «а» или «an», то есть формы единственного числа, во всем настоящем документе не исключает множества.
Пример 1. Спонтанное получение зерновой закваски
Зерновая закваска, способная количественно усваивать фруктан, может быть получена из резаных ядер без какой-либо ранее существовавшей зерновой закваски, например, следующим образом. Резаные ядра, которые применяли в примере, содержат 0,2% поврежденного крахмала.
1. 100 г резаных ядер ржи замачивают в 150 г воды и инкубируют при 45°С, например, в течение 24 часов
2. 10 г смеси со стадии 1 смешивают с 100 г резаных ядер ржи и 150 г воды и инкубируют при 45°С, например, в течение 24 часов
3. 10 г смеси со стадии 2 смешивают с 100 г резаных ядер ржи и 150 г воды и инкубируют при 45°С, например, в течение 24 часов.
4. 10 г смеси со стадии 3 смешивают с 100 г резаных ядер ржи и 150 г воды и инкубируют при 45°С, например, в течение 24 часов.
5. 10 г смеси со стадии 4 смешивают с 100 г резаных ядер ржи и 150 г воды и инкубируют при 45°С, например, в течение 24 часов
6. 10 г смеси со стадии 5 смешивают с 100 г резаных ядер ржи и 150 г воды и инкубируют при 45°С, например, в течение 24 часов.
7. 10 г смеси со стадии 6 смешивают с 100 г резаных ядер ржи и 150 г воды и инкубируют при 45°С, например, в течение 24 часов.
Пример 2.
Способ получения высушенного ржаного материала с низким содержанием фруктана проиллюстрирован следующей блок-схемой:
Пример 3.
Зерновая закваска для опары-1 была приготовлена по способу из Примера 1, т.е. с применением резаных зерен ржи и температуры ферментации 45°С. Другими тремя заквасками были ржаная мука, ферментированная при температуре 45°С (опара-4), грубая ржаная мука, ферментированная при 30°С (опара-2), ржаная мука, ферментированная при 30°С (опара-3). Снижение содержания фруктана в цельнозерновой ржаной муке с применением четырех разных зерновых заквасок как функция от времени представлено на Фиг. 1.
Пример А.
Зерновая закваска была приготовлена, как описано выше. Бактериальные колонии с различной морфологией (виды) были выделены в чистые культуры. Эти изоляты чистой культуры, выделенные из зерновой закваски, применяли при ферментации резаных зерен ржи в водной суспензии. После 24-часового инкубирования содержание фруктана в образцах анализировали и сравнивали с содержанием фруктана в исходном сырье. Зерновую закваску как таковую применяли в качестве положительного контроля. Изолят С оказался эффективным для удаления фруктана, и позднее был идентифицирован как Lactobacillus crispatus. Как изолят С, так и зерновая закваска уменьшали содержание фруктана более чем на 95% (см. таблицу ниже).
Пример 5.
Профили олигосахаридов и содержание фруктана в опаре, которую готовили с применением зерновой закваски, приготовленной из ржаного зернового материала с содержанием поврежденного крахмала 0,2 (А) по сравнению с аналогичной системой опары, приготовленной с применением зерновой закваски, приготовленной из ржаного зернового материала, содержащего 2,7% поврежденного крахмала (В).
В данном примере две разные опары сравнивали в отношении их профилей содержания фруктана. Обе опары подвергали ферментации в течение 16 часов при 40°С.
Содержание фруктана определяли с использованием набора Megazyme Fructan, следуя инструкциям производителя. Содержание фруктана в сырье, т.е. в резаных цельных ядрах ржи и в цельнозерновой ржаной муке, составляло соответственно 4,3% и 4,4% (из расчета на зерновой материал). Содержание фруктана в ферментированных опарах А и В составляло соответственно 0,1% и 3,7% (из расчета на зерновой материал) (Фиг. 2). Данный результат показывает, что фруктан был количественно удален из опары А во время ферментации, в то время как в опаре В содержание фруктана осталось без изменений.
Образцы двух ферментированных опар центрифугировали, и жидкие части анализировали с помощью системы HPAEC-PAD, которая была настроена для анализа олигосахаридов. На Фиг. 3 хроматографические пики, которые расположены между 25 и 40 мин, обозначают в основном фруктан и FOS. Данный результат был подтвержден с помощью обработки фруктаназой и последующего анализа. На Фиг. 3 А отсутствуют большие пики между 25 и 40 мин. На Фиг. ЗВ можно увидеть несколько пиков между 25 и 40 мин. В заключение, в системе В фруктан или FOS присутствовали и, следовательно, не были количественно удалены микроорганизмами закваски.
Пример 6.
Ржаная опара была приготовлена с применением разлагающей фруктан зерновой закваски, приготовленной как в Примере 1, резаных ядер ржи и воды. Смесь инкубировали при 40°С в течение 10 часов. Левый график на Фиг. 4: Маннит начал образовываться в начале времени инкубирования. Это типично, поскольку гетероферментативные молочнокислые бактерии восстанавливают свободную фруктозу до маннита. Концентрация маннита была максимальной после 5 ч инкубирования, после чего она начала снижаться. Это связано с тем, что маннит был поглощен и усвоен бактериями закваски. После 10 ч инкубирования система по существу не содержала маннит. Правый график на Фиг. 4: Содержание фруктозы увеличилось в течение первых двух часов инкубирования вследствие разложения фруктана. Через 6 ч инкубирования система по существу не содержала фруктозы.
Пример 7.
11 бактериальных колоний были выделены из опары, которая была способна уменьшать уровень фруктана более чем на 90%. Бактерии этих колоний анализировали на предмет их эффективности в удалении фруктана из зернового материала, применяя их в качестве чистых культур инокулянтов в лабораторных ферментациях. В каждой реакции ферментации 20 г резаных зерен ржи смешивали с 30 г водопроводной воды и 500 мг суспензии чистой культуры закваски, содержащей 109 клеток бактериального изолята. После ферментации в течение 16 часов при 37°С содержание фруктана в смесях анализировали с использованием коммерческого набора (K-FRUC, Megazyme). Начальное содержание фруктана в зерновом материале составляло 5% (из расчета на сухое вещество). После ферментации только два изолята привели к окончательному содержанию фруктана ниже 0,5% (из расчета на сухое вещество) (изоляты 2 и 10), в то время как остальные 9 изолятов привели к содержанию фруктана, явно превышающему 1% (из расчета на сухое вещество) (Фиг. 5). Две эффективные чистые культуры были идентифицированы методом секвенирования гена 16S рРНК и были идентифицированы как штаммы, относящиеся к видам Lactobacillus ultunensis.
Пример 8.
Применение материала с низким содержанием фруктана при выпечке хлебопекарной смеси:
a) Зерновую закваску, способную количественно усваивать фруктан из зернового материала, как описано в Примере 4, можно применить в хлебопекарном производстве различными способами и, например, следующим образом. Для приготовления опары для хлебопекарного производства 1 кг цельнозерновой ржаной муки смешали с 1,5 кг воды и 90 г зерновой закваски. Смесь инкубировали в течение 8 часов при 42°С. После инкубирования было удалено более 90% фруктана.
b) Для приготовления хлебного теста к выдержанной опаре со стадии а) добавили 2 кг ингредиентов для муки (например, пшеницу, рожь, овес и ячмень) и 50 г соли, и 60 г хлебопекарных дрожжей. Смесь формовали до теста. Тесто оставляли на 2 часа при комнатной температуре. Оставленное тесто формовали в виде кусков теста желаемого размера. Формованные куски теста расстаивали при 37°С, 85% относительной влажности в течение 1 часа. После расстойки тесто выпекали при 200°С в течение 1 часа.
Конечным продуктом является хлеб, который имеет уменьшенное содержание фруктана по сравнению с хлебом, приготовленным идентично с использованием другой опары, чем опара-1 на зерновой закваске из Примера 3, или по сравнению с хлебом, выпеченным по тому же рецепту, но полученным прямым способом (без 1 стадии инкубирования).
Пример 9.
Влияние хлебных продуктов с уменьшенным количеством фруктана на уровни содержания водорода в выдыхаемом воздухе и желудочно-кишечные симптомы
Два разных хлебных изделия типа «памперникель» со схожими характеристиками, но отличающиеся содержанием фруктана, были приготовлены согласно инструкции, описанной в предыдущих Примерах. Содержание фруктана в ржаных хлебных изделиях типа «памперникель»:
Хлеб 1 представляет собой контрольный хлеб с нормальным содержанием фруктана, тогда как хлеб 2 имел уменьшенное содержание фруктана. Хлебные изделия были протестированы с применением постпрандиальной тестовой конструкции, при которой испытуемые люди включали 160 г тестируемого хлеба в стандартный завтрак. Измеряли количество водорода в выдыхаемом воздухе (миллионные доли) и регистрировали различные желудочно-кишечные симптомы (боль, вздутие живота, метеоризм, урчание в животе, отрыжка, изжога, диарея, тошнота, дефекация). Результаты представлены на Фиг 6.
Результаты исследования показывают, что количество фруктана, попавшее в хлеб, напрямую отражается на образовании газов во время пищеварения, а также на желудочно-кишечных симптомах, которые ощутили испытуемые люди.