ПОЛУВЛАЖНЫЕ КОМПОЗИЦИИ КОРМА, КОТОРЫЕ СОХРАНЯЮТ МЯГКУЮ ТЕКСТУРУ
SEMI-WET FODDER COMPOSITIONS WHICH PRESERVE THE SOFT TEXTURE

Перекрестная ссылка на смежные заявки
Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке на патент США № 62/205237, поданной 14 августа 2015 г., описание которой включено в настоящий документ путем данной ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее описание относится, по существу, к полувлажным композициям корма. Более конкретно, настоящее описание относится к полувлажным композициям корма на основе экструдированного крахмала, которые сохраняют мягкую текстуру, препятствуя образованию белково-крахмальных комплексов во время хранения.
Уровень техники
Промышленные композиции корма можно разделить на три основные группы в зависимости от влаги и текстуры. Во-первых, «сухие» композиции корма, которые, как правило, содержат менее 10% влаги и имеют активность воды менее 0,64. Обычно они бывают твердыми, неэластичными и/или крошковатыми. Кроме того, они являются сухими на ощупь и устойчивыми в условиях окружающей среды без применения консервантов.
Во-вторых, «полувлажные» композиции корма, которые, как правило, содержат от 11% до 20% влаги и имеют активность воды от 0,64 до 0,75. Такие композиции обычно мягче сухих композиций корма, если специально не разработана иная рецептура, и часто имеют эластичную текстуру.
В-третьих, «влажные» композиции корма, которые содержат большие количества влаги по сравнению с сухими и полувлажными типами. Они проявляют склонность к ухудшению качества и порче при воздействии на них условий окружающей среды, например, контейнер с влажной композицией корма, сообщающийся с атмосферой при комнатной температуре. В некоторых ситуациях для повышения устойчивости добавляют консерванты.
Вышеуказанные диапазоны, по существу, применимы для большинства пищевых композиций, особенно для композиций корма для домашних животных. Однако эти диапазоны могут изменяться и перекрываться в зависимости от конкретной композиции корма. Специалисты в данной области могут идентифицировать тип продукта в зависимости от композиции и условий.
Полувлажные композиции корма комбинируют с сухими композициями корма для обеспечения смешанных композиций с приятными органолептическими свойствами вследствие разнообразия текстур. Для таких смешанных композиций в значительной степени характерна готовность к применению и стоимостная эффективность сухого продукта, тогда как полувлажный компонент обеспечивает повышенную вкусовую привлекательность. Кроме того, такие смешанные композиции могут обеспечивать полноценное и сбалансированное питание для животного-компаньона в соответствии со стандартами, установленными Американской ассоциацией государственного контроля за качеством кормов (AAFCO).
Однако полувлажные куски в существующих смешанно-влажных продуктах представляют первоначально мягкую текстуру, которая после изготовления быстро становится твердой при смешивании с сухими кусками. Часто полувлажные куски теряют значительное количество первоначальной мягкости после менее трех месяцев хранения с сухими кусками, а иногда после одного месяца такого хранения. Потеря мягкой текстуры существенно сказывается на вкусовой привлекательности смешанно-влажного продукта. В результате, проблема затвердевания ограничивает срок хранения продукта и/или снижает уровень удовлетворенности потребителя.
Сущность изобретения
Насколько известно авторам настоящего изобретения, никто до настоящей заявки не выявил значимость границы раздела фаз крахмала и белка при образовании текстуры экструдированных зерновых/белковых продуктов и в физической химии воды этих продуктов в условиях водообмена. Авторы изобретения обнаружили, что водообмен между сухими гранулами и мягкими полувлажными гранулами не полностью объясняет затвердевание полувлажных гранул во время хранения. Не ограничиваясь теорией, авторы настоящего изобретения установили, что затвердевание мягких полувлажных гранул, по-видимому, является следствием взаимодействия между крахмалом и белком, которые присутствуют в мягких гранулах. Уменьшить или устранить процесс затвердевания в полувлажных гранулах можно путем модификации взаимодействия между крахмалом и белком (главным образом клейковиной) в их составе.
Структура мягкой полувлажной гранулы представляет собой непрерывную фазу крахмала и дисперсную фазу белка. Обе фазы должны оставаться в высокоэластичном состоянии благодаря наличию примеси пластификатора в течение всего периода хранения, чтобы гарантировать стабильность мягкости. Авторы настоящего изобретения определили, что дисперсная фаза белка имеет тенденцию к смешиванию с непрерывной фазой крахмала, формируя макромолекулярную сетку, которая обусловливает затвердевание полувлажных гранул.
Не ограничиваясь теорией, авторы настоящего изобретения считают, что добавление в нужных пропорциях заряженных молекул, которые связывают в комплекс амилозные или амилопектиновые полимерные цепи в кислотной среде, имеющей pH ниже изоэлектрической точки основных белков, приведет к образованию электронного барьера между крахмалом и белком (главным образом клейковины, в зависимости от рецептуры полувлажной композиции корма). Наличие белка и комплексного ионного крахмала обеспечивает отталкивания между непрерывной фазой крахмала и дисперсной фазой белка, что предотвращает взаимодействие между двумя фазами и, таким образом, предотвращает затвердевание мягких гранул.
Авторы изобретения обнаружили, что куски стандартного полувлажного корма сохраняют в среднем только 35% своей первоначальной мягкости после трех месяцев хранения с сухими пеллетами, но добавление 22 мас.% высушенного дигеста позволило полувлажным кускам сохранять 80% мягкости после трех месяцев хранения и 73% после шести месяцев хранения с сухими пеллетами. Кроме того, добавление 0,7 мас.% глутамата натрия привело к улучшению стабильности мягкой текстуры, при этом почти 60% первоначальной мягкости сохранялось после трех месяцев хранения в смеси с сухими пеллетами. После шести месяцев хранения в смеси куски полувлажного корма с 0,7 мас.% глутамата натрия по-прежнему сохраняли 51–58% первоначальной мягкой текстуры. Кроме того, авторы изобретения выявили другую возможность, а именно — введение жидкого животного дигеста на уровне 4–8 мас.%; введение 4% жидкого животного дигеста позволяло получать полувлажные ломтики с 68% первоначальной мягкости после трех месяцев хранения в смеси.
Соответственно, в общем варианте осуществления предложен способ производства мягкой полувлажной композиции корма. Способ включает формирование смеси, имеющей pH от приблизительно 4,0 до приблизительно 8,0 и содержащей воду, источник крахмала, увлажнитель и аминокислоту в свободной форме, выбранную из группы, состоящей из аргинина, гистидина, лизина, аспарагиновой кислоты, глутаминовой кислоты и их комбинаций; и экструдирование смеси с образованием экспандированного экструдата. Предпочтительно по меньшей мере часть этой смеси образуется в экструдере. Например, сухое основание (например, порошок) может быть направлено в экструдер, а увлажнитель и воду можно добавлять к сухому основанию в экструдере для завершения образования смеси.
В одном варианте осуществления аминокислота в свободной форме содержит глутаминовую кислоту.
В одном варианте осуществления аминокислота в свободной форме присутствует в смеси в количестве по меньшей мере приблизительно 0,5 мас.%.
В одном варианте осуществления способ включает добавление к смеси по меньшей мере части аминокислоты в свободной форме в форме, отдельной от любого другого материала.
В одном варианте осуществления способ включает добавление к смеси по меньшей мере части аминокислоты в свободной форме путем добавления дигеста к смеси. Аминокислота в свободной форме в дигесте может составлять по меньшей мере 10 мас.% дигеста.
В одном варианте осуществления pH составляет от приблизительно 5,0 до приблизительно 6,0.
В одном варианте осуществления способ включает добавление пищевой кислоты к смеси для получения pH от приблизительно 4,0 до приблизительно 8,0.
В одном варианте осуществления увлажнитель содержит полиол, выбранный из группы, состоящей из глицерина, пропиленгликоля и их комбинации.
В одном варианте осуществления способ включает добавление к смеси источника крахмала путем раздельного добавления к смеси крахмала и клейковины.
В другом варианте осуществления предложен способ производства смешанной композиции корма. Способ включает формирование смеси, имеющей pH от приблизительно 4,0 до приблизительно 8,0 и содержащей воду, источник крахмала, увлажнитель и аминокислоту в свободной форме, выбранную из группы, состоящей из аргинина, гистидина, лизина, аспарагиновой кислоты, глутаминовой кислоты и их комбинаций; экструдирование смеси с образованием мягкой полувлажной композиции корма; и смешивание мягкой полувлажной композиции корма с сухой композицией корма с образованием смешанной композиции корма. Предпочтительно по меньшей мере часть этой смеси образуется в экструдере. Например, сухое основание (например, порошок) может быть направлено в экструдер, а увлажнитель и воду можно добавлять к сухому основанию в экструдере для завершения образования смеси.
В одном варианте осуществления смешанная композиция корма содержит сухую композицию корма и мягкую полувлажную композицию корма в соотношении от приблизительно 75 : 25 до приблизительно 90 : 10.
В другом варианте осуществления предложена мягкая полувлажная экструдированная композиция корма. Мягкая полувлажная экструдированная композиция корма содержит источник крахмала, увлажнитель и аминокислоту в свободной форме, выбранную из группы, состоящей из аргинина, гистидина, лизина, аспарагиновой кислоты, глутаминовой кислоты и их комбинаций, при этом мягкая полувлажная экструдированная композиция корма имеет pH, при котором аминокислота в свободной форме является заряженной.
В одном варианте осуществления pH составляет от приблизительно 4,0 до приблизительно 8,0.
В одном варианте осуществления мягкая полувлажная экструдированная композиция корма содержит дигест, который обеспечивает аминокислоту в свободной форме.
В одном варианте осуществления аминокислота в свободной форме содержит глутаминовую кислоту. Лизин в свободной форме может, по существу, отсутствовать в мягкой полувлажной экструдированной композиции корма.
В одном варианте осуществления аминокислота в свободной форме присутствует в мягкой полувлажной экструдированной композиции корма в количестве по меньшей мере приблизительно 0,5 мас.%.
В другом варианте осуществления предложена смешанная композиция корма. Способ включает сухую композицию корма и мягкую полувлажную экструдированную композицию корма, содержащую источник крахмала, увлажнитель и аминокислоту в свободной форме, выбранную из группы, состоящей из аргинина, гистидина, лизина, аспарагиновой кислоты, глутаминовой кислоты и их комбинаций, при этом мягкая полувлажная экструдированная композиция корма имеет pH, при котором аминокислота в свободной форме является заряженной. В зависимости от pH заряд может быть отрицательным или положительным.
В другом варианте осуществления предложен способ обеспечения питания для животного-компаньона. Способ включает кормление животного-компаньона смешанной композицией корма, содержащей сухую композицию корма и мягкую полувлажную экструдированную композицию корма, которая содержит источник крахмала, увлажнитель и аминокислоту в свободной форме и имеет pH от приблизительно 4,0 до приблизительно 8,0.
Преимущество настоящего описания заключается в обеспечении улучшенных кормов для домашних животных, содержащих сухие гранулы, смешанные с полувлажными гранулами.
Другое преимущество настоящего описания заключается в обеспечении улучшенного продукта, рецептура которого разработана для потребления человеком, содержащего сухие композиции корма, смешанные с полувлажными композициями корма.
Еще одно преимущество настоящего описания заключается в обеспечении улучшенного корма для домашних животных, содержащего полувлажные гранулы, которые будут сохранять значительную долю первоначальной мягкости (например, по меньшей мере 50% в течение 3–6 месяцев), путем хранения смесей с сухими гранулами, причем сухие гранулы могут составлять до 90% смеси.
Еще одно преимущество настоящего описания заключается в сохранении значительной доли первоначальной мягкости полувлажных композиций корма в смесях с сухими композициями корма без акцента на уменьшении или контроле водообмена между полувлажной и сухой композициями корма; например, полувлажные композиции корма могут оставаться мягкими, если водообмен находится в типичном диапазоне для смеси.
Другое преимущество настоящего описания заключается в сохранении значительной доли первоначальной мягкости полувлажных композиций корма в смесях с сухими композициями корма без акцента на контроле несоответствия первоначальной активности воды между сухими и мягкими композициями корма.
Еще одно преимущество настоящего описания заключается в сохранении значительной доли первоначальной мягкости полувлажных композиций корма в смесях с сухими композициями корма при использовании раствора, который может применяться в производственном масштабе.
Еще одно преимущество настоящего описания заключается в сохранении значительной доли первоначальной мягкости полувлажных композиций корма в смесях с сухими композициями корма без производственных ограничений, которые являются нереалистичными в отношении экономической эффективности производства и затрат.
Другое преимущество настоящего описания заключается в обеспечении значительного улучшения свойств текстуры и стабильности текстуры полувлажных композиций корма в смесях с сухими композициями корма без значительного увеличения стоимости.
Еще одно преимущество настоящего описания заключается в сохранении значительной доли первоначальной мягкости полувлажных композиций корма в смесях с сухими композициями корма при использовании соединения, привлекательного в пищевом отношении, такого как одна или более аминокислот.
Еще одно преимущество настоящего описания заключается в сохранении значительной доли первоначальной мягкости полувлажных композиций корма в смесях с сухими композициями корма путем заряда свободных аминокислот.
Дополнительные признаки и преимущества описаны в настоящем документе и будут очевидны после прочтения представленного ниже подробного описания и изучения фигур.
Краткое описание фигур
На фиг. 1 представлен график, показывающий мягкость продукта в виде функции времени хранения в смеси с сухими пеллетами для различных мягких полувлажных гранул, подвергаемых испытанию в первом экспериментальном примере в настоящем описании.
На фиг. 2 представлен график, показывающий мягкость продукта в виде функции времени хранения в смеси с сухими пеллетами для различных мягких полувлажных гранул, подвергаемых испытанию во втором экспериментальном примере в настоящем описании.
На фиг. 3 представлен график, показывающий процентное содержание изменения мягкости по сравнению с первоначальной текстурой во время хранения в смеси с сухими пеллетами для различных мягких полувлажных гранул, подвергаемых испытанию во втором экспериментальном примере в настоящем описании.
На фиг. 4 представлен график, показывающий мягкость продукта в виде функции времени хранения в смеси с сухими пеллетами для различных мягких полувлажных гранул, подвергаемых испытанию в третьем экспериментальном примере в настоящем описании.
На фиг. 5 представлен график, показывающий процентное содержание изменения мягкости по сравнению с первоначальной текстурой во время хранения в смеси с сухими пеллетами для различных мягких полувлажных гранул, подвергаемых испытанию в третьем экспериментальном примере в настоящем описании.
Раскрытие изобретения
В настоящем описании и приложенной формуле изобретения формы единственного числа включают указания на множественное число, если из контекста явно не следует иное. Таким образом, например, упоминание «композиции» включает две или более композиции. Термин «и/или», используемый в контексте «X и/или Y», следует интерпретировать как «X», или «Y», либо «X и Y». В настоящем документе термин «пример», особенно если за ним следует перечисление терминов, носит только примерный и иллюстративный характер, и его не следует считать исключающим или исчерпывающим.
В настоящем документе термин «приблизительно» следует понимать как относящийся к числам в числовом диапазоне, например в диапазоне от -10% до +10% от указанного числа, предпочтительно от -5% до +5% от указанного числа, более предпочтительно от -1% до +1% от указанного числа, а наиболее предпочтительно от -0,1% до +0,1% от указанного числа. Кроме того, следует понимать, что все числовые диапазоны в настоящем документе включают все целые и дробные числа, которые входят в диапазон. Кроме того, эти числовые диапазоны следует рассматривать как включающие пункт формулы изобретения, который относится к любому числу или подмножеству чисел в данном диапазоне. Например, описание «от 1 до 10» следует рассматривать как подтверждающее диапазон «от 1 до 8», «от 3 до 7», «от 1 до 9», «от 3,6 до 4,6», «от 3,5 до 9,9» и т. д.
Если не указано иное, в настоящем документе все процентные значения выражены по массе в расчете на общую массу мягкой полувлажной композиции корма. Если упоминается pH, значения соответствуют pH, измеренному при 25 °C с помощью стандартного оборудования.
Термины «пища», «пищевой продукт» и «композиция корма» означают продукт или композицию, которые предназначены для приема внутрь животным, включая человека, и обеспечивают по меньшей мере одно питательное вещество для этого животного. Термин «корм для домашних животных» означает любую композицию корма, предназначенную для употребления домашним животным. Термин «домашнее животное» означает любое животное, которое может получать пользу или удовольствие от композиций, представленных в настоящем описании. Например, домашним животным может быть представитель птиц, бычьих, собачьих, лошадиных, кошачьих, коз, волков, мышиных, овец и свиней, но домашним животным также может быть любое подходящее животное. Термин «животное-компаньон» означает собаку или кошку.
«Смешанная» композиция просто имеет по меньшей мере два компонента, имеющих по меньшей мере одну отличную характеристику по сравнению друг с другом, предпочтительно по меньшей мере влагосодержание и активность воды в контексте настоящего описания. Таким образом, описание композиции как «смешанной» не предполагает, что смешанная композиция была подвергнута обработке, иногда называемой «смешиванием», а именно — смешиванию компонентов таким образом, чтобы они были неотличимы друг от друга, и предпочтительно такой обработки избегают при смешивании сухого компонента с полувлажным компонентом с образованием смешанной композиции, описанной в настоящем документе.
Определение характеристик композиций корма в настоящем документе согласуется с описанием приведенного выше раздела «Предпосылки создания изобретения». В частности, «сухая» композиция корма содержит менее 10% влаги и/или имеет активность воды менее 0,64, предпочтительно и то и другое. «Полувлажная» композиция корма содержит 11–20% влаги и/или имеет активность воды 0,64–0,75, предпочтительно и то и другое. «Влажная» композиция корма содержит более 20% влаги и/или имеет активность воды выше 0,75, предпочтительно и то и другое.
В настоящем документе «гранулы» используются в качестве синонима «ломтиков», при этом оба термина означают куски сухого или полувлажного корма для домашних животных, которые могут иметь форму пеллет или любую другую форму и предпочтительно изготовлены путем разрезания мягкой полувлажной композиции корма, описанной в настоящем документе, на отдельные куски. Не имеющие ограничительного характера примеры гранул включают частицы; пеллеты; кусочки корма для домашних животных, обезвоженного мяса, аналога мяса, овощей и их комбинаций; снеки для домашних животных, такие как вяленое мясо или овощи, сыромятная кожа и печенье. «Аналог мяса» представляет собой мясной эмульсионный продукт, который по внешнему виду, текстуре и физической структуре напоминает кусочки натурального мяса.
Композиции, описанные в настоящем документе, могут не содержать любой элемент, который конкретно не описан в настоящем документе. Таким образом, описание какого-либо варианта осуществления при помощи термина «содержащий» включает описание вариантов осуществления, «состоящих, по существу, из» и «состоящих из» указанных компонентов. Аналогичным образом способы, описанные в настоящем документе, могут не содержать любую стадию, которая конкретно не описана в настоящем документе. Таким образом, описание какого-либо варианта осуществления при помощи термина «включающий» включает описание вариантов осуществления, «состоящих, по существу, из» и «состоящих из» указанных стадий. Любой вариант осуществления, описанный в настоящем документе, можно комбинировать с любым другим вариантом осуществления, описанным в настоящем документе, если непосредственно и явным образом не указано иное.
В одном аспекте настоящего описания рецептура мягкой полувлажной композиции корма разработана таким образом, чтобы сохранять мягкость на протяжении всего срока хранения в смесях с сухими композициями корма. Мягкость сохраняют, препятствуя образованию белково-крахмальных комплексов во время хранения. В одном варианте осуществления мягкая полувлажная композиция корма содержит по меньшей мере 0,5% свободной аминокислоты (например, приблизительно 0,5%), такой как глутамат. В других вариантах осуществления гидролизованные субстраты животного или растительного происхождения, которые содержат одну или более свободных аминокислот, сохраняют мягкость полувлажной композиции корма. В настоящем документе аминокислота, которая «свободна» или находится в «свободной форме», представляет собой мономерную аминокислоту, нековалентно связанную с другой аминокислотой в пептиде или белке. Аминокислота в «свободной форме» не исключает ионных взаимодействий с ней.
В предпочтительном варианте осуществления смешанная композиция представляет собой корм для домашних животных, причем мягкая полувлажная композиция корма сдержит полувлажные гранулы, а сухая композиция корма содержит сухие гранулы. Однако в некоторых вариантах осуществления смешанной композиции, описанных в настоящей заявке, рецептура разработана для потребления человеком. Смешанная композиция может представлять собой любой пищевой продукт, для которого требуется стабильность мягкой и эластичной текстуры и в котором существует водообмен между компонентом мягкой текстуры и другим компонентом пищевого продукта. В качестве не имеющих ограничительного характера примеров смешанная композиция может представлять собой хлеб, пиццу, снек или зерновой завтрак.
Мягкая полувлажная композиция корма предпочтительно имеет уровень рН от приблизительно 4,0 до приблизительно 8,0, более предпочтительно от приблизительно 5,0 до приблизительно 6,0, наиболее предпочтительно от приблизительно 5,0 до приблизительно 5,5. Мягкая полувлажная композиция корма может включать пищевую кислоту в количестве, достаточном для установления такого pH, такую как, в качестве ни имеющих ограничительного характера примеров, одна или более из лимонной, аскорбиновой, фосфорной и яблочной кислот.
Мягкая полувлажная композиция корма содержит источник крахмала, предпочтительно в количестве по меньшей мере 20% полувлажной композиции корма, более предпочтительно в количестве по меньшей мере 35% полувлажной композиции корма. В некоторых вариантах осуществления источник крахмала составляет 50% полувлажной композиции корма или более. Не имеющие ограничительного характера примеры источников крахмала включают зерновые культуры и бобовые растения, такие как кукуруза, рис, пшеница, ячмень, овес, соя, сорго, просо, тритикале, рожь или их смеси. В предпочтительном варианте осуществления крахмал не добавляют в качестве соответствующего зерна, а вместо этого крахмал и клейковину добавляют по отдельности к смеси, применяемой для приготовления мягкой полувлажной композиции корма. Например, вместо кукурузного зерна можно по отдельности добавлять кукурузный крахмал и кукурузную клейковину к смеси, применяемой для приготовления мягкой полувлажной композиции корма.
Мягкая полувлажная композиция корма содержит один или более увлажнителей, которые могут представлять собой любое соединение, обладающее увлажняющими свойствами и совместимое с композициями корма. В различных вариантах осуществления пластификаторы увлажнителей представляют собой полиолы. В предпочтительных вариантах осуществления увлажнитель представляет собой один или более из глицерина (глицерола), сорбита, пропиленгликоля (например, монопропиленгликоля), бутиленгликоля, полидекстрозы или их комбинаций. Увлажнитель предпочтительно представляет собой глицерин и/или пропиленгликоль. В различных вариантах осуществления увлажнитель составляет от приблизительно 5% до приблизительно 20% мягкой полувлажной композиции корма, предпочтительно от приблизительно 10% до приблизительно 15%. В одном варианте осуществления общее количество глицерина и любого монопропиленгликоля составляет приблизительно 14% мягкой полувлажной композиции корма, например, приблизительно 9% глицерина и приблизительно 5% монопропиленгликоля; однако любой монопропиленгликоль предпочтительно не превышает 5% мягкой полувлажной композиции корма. В некоторых вариантах осуществления соотношение между глицерином и монопропиленгликолем составляет приблизительно 65 : 35.
Для сохранения мягкости полувлажной композиции корма, отдельно или в присутствии сухой композиции корма, полувлажная композиция корма может содержать одну или более заряженных щелочных аминокислот в свободной форме, выбранных из группы, состоящей из аргинина, гистидина, лизина и их комбинаций, и/или одну или более заряженных кислых аминокислот в свободной форме, выбранных из группы, состоящей из аспарагиновой кислоты, глутаминовой кислоты и их комбинаций. Предпочтительно мягкая полувлажная композиция корма содержит по меньшей мере 0,5 мас.% заряженной аминокислоты в свободной форме, предпочтительно по меньшей мере 0,7 мас.% свободной аминокислоты. Например, в некоторых вариантах осуществления мягкая полувлажная композиция корма может содержать от приблизительно 0,5 мас.% до приблизительно 20 мас.% заряженной аминокислоты в свободной форме или от приблизительно 0,5 мас.% до приблизительно 10 мас.% заряженной аминокислоты в свободной форме.
2
a
a
a
a
a
4
+
Аминокислоты имеют формулу HN–CRH–COOH; pK из R-группы аргинина составляет 13,2, pK из R-группы гистидина составляет 5,97, pK из R-группы лизина составляет 9,47, pK из R-группы аспарагиновой кислоты составляет 3,65, а pK из R-группы глутаминовой кислоты составляет 4,25. Изоэлектрическая точка аргинина составляет 10,76, изоэлектрическая точка гистидина составляет 7,64, изоэлектрическая точка лизина составляет 9,47, изоэлектрическая точка аспарагиновой кислоты составляет 2,98, а изоэлектрическая точка глутаминовой кислоты составляет 3,08. pH мягкой полувлажной композиции корма составляет от приблизительно 4,0 до приблизительно 8,0, предпочтительно от приблизительно 5,0 до приблизительно 6,0, наиболее предпочтительно от приблизительно 5,0 до приблизительно 5,5, поэтому большинство этих аминокислот может быть заряжено отрицательно или положительно в зависимости от конкретной аминокислоты. Клейковина имеет изоэлектрическую точку приблизительно 7,5 и, таким образом, преимущественно заряжается положительными аминами NH мягкой полувлажной композиции корма.
В некоторых вариантах осуществления как заряженная щелочная аминокислота, так и заряженная кислая аминокислота присутствуют в свободной форме в мягкой полувлажной композиции корма. В других вариантах осуществления заряженная щелочная аминокислота присутствует в свободной форме в мягкой полувлажной композиции корма, а свободные заряженные кислые аминокислоты, по существу, отсутствуют. В других вариантах осуществления заряженная кислая аминокислота присутствует в свободной форме в мягкой полувлажной композиции корма, а свободные заряженные щелочные аминокислоты, по существу, отсутствуют. Например, в некоторых вариантах осуществления применяется глутамат, а лизин, по существу, отсутствует. Таким образом, противоположно заряженные аминокислоты могут взаимодействовать друг с другом вместо намеченных целей (т. е. крахмала и/или белка) в мягкой полувлажной композиции корма, которая может (но необязательно) препятствовать достижению благоприятного воздействия на стабильность мягкости.
Эти аминокислоты в свободной форме можно добавлять к смеси, используемой для приготовления мягкой полувлажной композиции корма, в качестве аминокислот, отдельных от любого другого материала. В дополнительном или альтернативном варианте осуществления эти аминокислоты в свободной форме можно добавлять к смеси в качестве части композиции, имеющей значительное количество аминокислот в свободной форме, например, с дигестами белков животного или растительного происхождения. Дигест предпочтительно содержит по меньшей мере 10% аминокислот в свободной форме, более предпочтительно по меньшей мере 15% аминокислот в свободной форме, наиболее предпочтительно по меньшей мере 20% аминокислот в свободной форме.
При использовании высушенного дигеста он предпочтительно присутствует в мягкой полувлажной композиции корма в количестве по меньшей мере приблизительно 7,5 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 15 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 20 мас.%. При использовании жидкого дигеста он предпочтительно присутствует в мягкой полувлажной композиции корма в количестве по меньшей мере приблизительно 4 мас.%, предпочтительно от 4 мас.% до 8 мас.%. Однако независимо от формы используемого дигеста может потребоваться меньшее количество дигеста при высоком содержании дигеста в свободных аминокислотах и большее количество дигеста при низком содержании дигеста в свободных аминокислотах, что дополнительно зависит от аминокислотного профиля дигеста.
В настоящем документе «дигест» представляет собой любой материал, получаемый путем химического и/или ферментативного гидролиза чистой и неразложившейся ткани животного происхождения или материала растительного происхождения, который содержит белок. По существу, животная ткань не содержит волос, рогов, зубов, копыт или перьев, кроме следовых количеств, неизбежных при нормальной производственной практике. Один способ получения жидких дигестов животного происхождения основан на автолизе, в котором эндогенные ферменты высвобождаются из ткани животного и участвуют в гидролизе самой животной ткани. В другом способе гидролиза применяют добавление обогащенных ферментами компонентов к исходному материалу. Для этой цели могут применяться протеолитические ферменты из органов животных, например панкреатин и пепсин, и из растений, например бромелаин стеблей ананаса и папаин незрелой папайи, а также технические ферменты, такие как протеазы и липазы.
Молекулы, отличные от заряженных аминокислот в свободной форме, могут обеспечивать эффект сохранения мягкости; например, эфиры сахарозы, включенные в мягкую полувлажную композицию корма, могут функционировать аналогично заряженным аминокислотам в свободной форме. Однако эфиры сахарозы или другие нейтральные ПАВ могут не быть такими же эффективными, как заряженные аминокислоты вследствие отсутствия электростатических взаимодействий.
Мягкая полувлажная композиция корма может включать другие компоненты помимо источника крахмала, одного или более увлажнителей и аминокислот в свободной форме. Например, мягкая полувлажная композиция корма может содержать один или более из витамина, минерального вещества, консерванта, красителя или усилителя вкуса.
Не имеющие ограничительного характера примеры подходящих витаминов включают витамин A, любой из витаминов группы B, витамин C, витамин D, витамин E и витамин K, в том числе различные соли, эфиры или другие производные вышеперечисленного. Не имеющие ограничительного характера примеры подходящих минеральных веществ включают кальций, фосфор, калий, натрий, железо, хлорид, бор, медь, цинк, магний, марганец, йод, селен и т. п.
Не имеющие ограничительного характера примеры подходящих консервантов включают сорбат калия, сорбиновую кислоту, метилпарагидроксибензоат натрия, пропионат кальция, пропионовую кислоту и их комбинации. Не имеющие ограничительного характера примеры подходящих красителей включают красители для пищевой, лекарственной и косметической промышленности, такие как синий № 1, синий № 2, зеленый № 3, красный № 3, красный № 40, желтый № 5, желтый № 6 и т. п.; натуральные красители, такие как мука из жареного солода, карамельный краситель, аннато, хлорофиллин, кошениль, бетанин, куркума, шафран, красный перец, ликопин, сок бузины, пандан, клитория и т.п.; диоксид титана; а также любой подходящий пищевой краситель, известный специалисту в данной области. Не имеющие ограничительного характера примеры подходящих усилителей вкуса включают дрожжи, твердый жир, переработанную муку животного происхождения (например, из мяса птицы, говядины, баранины и свинины), ароматизирующие экстракты или смеси (например, запеченная говядина), дигесты животного белка и т.п.
В некоторых вариантах осуществления мягкая полувлажная композиция корма может включать мясо, такое как эмульгированное мясо. Примеры подходящего мяса включают мясо птицы и рыбы, говядину, свинину и баранину, особенно мясо тех видов, которые подходят для домашних животных. Некоторые или все виды мяса могут быть предложены в виде одного или более видов мясной муки, а именно — мяса, которое было высушено и размолото с образованием частиц, по существу, одинакового размера, согласно определению Американской ассоциации государственного контроля за качеством кормов (AAFCO). В некоторых вариантах осуществления количество мяса меньше, чем количество источника крахмала.
В одном аспекте настоящего описания предложен способ производства мягкой полувлажной композиции корма. Сухие ингредиенты, такие как источник крахмала, источник аминокислоты в свободной форме, сухие витамины и минеральные вещества и т.п., могут подаваться из бункера или другого подходящего устройства в подходящее смесительное устройство. Затем сухая смесь может передаваться в устройство предварительной обработки, в котором воду и/или пар добавляют к сухой смеси для получения полувлажной смеси. Первоначальная влажность сухих ингредиентов, как правило, не критична, поскольку уровень влажности смеси при необходимости можно регулировать путем контроля за паром и/или водой в устройстве предварительной обработки. Например, добавление воды и/или пара можно контролировать с помощью клапанов в устройстве предварительной обработки.
Концентрации ингредиентов в сухой смеси могут быть, по существу, такими же, как концентрации в готовой мягкой полувлажной композиции (за исключением содержания воды), хотя, как правило, концентрации в готовой мягкой полувлажной композиции незначительно снижаются за счет добавления влаги в устройстве предварительной обработки, часть которой сохраняется в готовой мягкой полувлажной композиции. Например, в некоторых вариантах осуществления смесь может содержать приблизительно 0,7% аминокислоты в свободной форме для достижения количества приблизительно 0,5% аминокислоты в свободной форме в готовой мягкой полувлажной композиции корма.
Увлажнитель можно добавлять перед устройством предварительной обработки (например, добавлять в смесительное устройство) и/или добавлять в устройство предварительной обработки. Пищевую кислоту, используемую для достижения требуемого pH, можно также добавлять в любой момент времени во время обработки, например, перед устройством предварительной обработки (например, в смесительное устройство).
Датчик влажности внутри устройства предварительной обработки может определять влагосодержание влажной смеси, образуемой в устройстве предварительной обработки. В одном варианте осуществления влажная смесь, образуемая в устройстве предварительной обработки, характеризуется влагосодержанием от приблизительно 10% до приблизительно 30%. Влажная смесь предпочтительно сохраняется в устройстве предварительной обработки в течение от приблизительно 5 секунд до приблизительно 120 секунд, что, как правило, достаточно для увлажнения и начала пропаривания смеси.
В одном варианте осуществления влажная смесь достигает температуры от приблизительно 85°C до приблизительно 105°C после выхода из устройства предварительной обработки. Влажная смесь затем перемещается в экструдер, в котором осуществляется пропаривание влажной смеси. Влажная смесь предпочтительно остается в экструдере в течение от приблизительно 5 секунд до приблизительно 120 секунд, при этом температура внутри экструдера составляет предпочтительно от 85°C до 130°C. Экструдат можно разрезать на куски, такие как гранулы, путем пропускания экструдата через матрицу и/или отрезания экструдата вращающимся ножом. Крахмальный компонент экструдата проявляет склонность к расширению при выходе из экструдера. Экструдат испытывает падение влажности после выхода из экструдера вследствие отгона легких фракций из-за падения давления до атмосферного и испарительного охлаждения. Влагосодержание экспандированного экструдата составляет предпочтительно от приблизительно 10% до приблизительно 20%.
Влагосодержание может затем необязательно дополнительно понижаться путем сушки в печи/сушильном устройстве. Температура сушки предпочтительно находится в диапазоне от 90°C до 120°C, а время выдерживания в сушильном устройстве составляет предпочтительно от приблизительно 5 минут до приблизительно 20 минут.
Мягкие полувлажные куски предпочтительно имеют плотность от приблизительно 330 г/л до приблизительно 430 г/л. Влагосодержание готового продукта составляет предпочтительно от приблизительно 10% до приблизительно 20% с активностью воды предпочтительно от приблизительно 0,64 до приблизительно 0,75.
Затем мягкие полувлажные композиции корма можно смешать с сухой композицией корма с образованием смешанной композиции корма. Например, мягкие полувлажные композиции корма могут представлять собой мягкие полувлажные гранулы, которые смешивают с сухими гранулами. В одном варианте осуществления соотношение между сухой композицией корма и мягкой полувлажной композицией корма составляет от приблизительно 75 : 25 до приблизительно 90 : 10, например приблизительно 80 : 20. Затем смешанную композицию корма можно поместить в подходящий контейнер для хранения. В качестве не имеющего ограничительного характера примера только для пояснительных целей мягкие полувлажные гранулы, которые смешивают с сухими гранулами, могут иметь активность воды приблизительно на 0,1 выше, чем активность воды сухих гранул, и, таким образом, обеспечивать мультитекстурный органолептический характер смешанной композиции.
В другом аспекте настоящего описания предложен способ обеспечения питания домашнему животному. Домашнее животное может быть животным-компаньоном. Способ включает введение любых вариантов осуществления мягкой полувлажной композиции корма, описанной в настоящем документе, отдельно или в смешанной композиции с сухими гранулами. Если мягкая полувлажная композиция корма предлагается собаке, предпочтительно, чтобы увлажнитель представлял собой пропиленгликоль и глицерин; если мягкая полувлажная композиция корма предлагается кошке, предпочтительно, чтобы увлажнитель представлял собой только глицерин.
ПРИМЕРЫ
Приведенные ниже примеры, не имеющие ограничительного характера, иллюстрируют варианты осуществления настоящего описания.
Пример 1
Стандартные сухие пеллеты изготавливали классическим способом, также известным специалистам в данной области, и регулировали влагосодержание приблизительно на 9–10% для получения активности воды приблизительно от 0,5 до 0,6.
Мягкие гранулы были приготовлены по отдельности, как описано ниже.
Таблица 1. Порошковая смесь для контрольной мягкой гранулы
Ингредиент
Количество (кг)
%
Молотая пшеница
192
64
Мясная мука и мука из мяса птицы
87
29
Добавочные порошки (минеральные вещества, витамины, красители, консерванты)
21
7
В общей сумме
300
100
Эту порошковую смесь экструдировали. Влажность экструдата регулировали до приблизительно 20% путем введения воды в первый цилиндр экструдера. Смесь монопропиленгликоля и глицерина также вводили в экструдер для получения уровня 9% глицерина и 5% монопропиленгликоля в готовом продукте.
Конечная влажность после расширения на выходном канале экструдера и после охлаждения до комнатной температуры (20°C) составляла приблизительно 15–17% (метод Карла Фишера).
Таблица 2. Порошковая смесь для измененной мягкой гранулы
Ингредиент
Количество (кг)
%
Молотая пшеница
192
64,0
Мясная мука и мука из мяса птицы
85
28,3
Моноглутамат натрия
2
0,7
Добавочные порошки
21
7,0
В общей сумме
300
100
В этой смеси содержание мясной муки и муки из мяса птицы уменьшали и заменяли моноглутаматом натрия для получения 0,7% моноглутамата натрия в порошковой смеси. Эту порошковую смесь экструдировали точно так же, как контрольную смесь. Содержание моноглутамата в готовом продукте составляло приблизительно 0,5%.
Контрольную мягкую гранулу и измененную мягкую гранулу затем соответственно смешивали со стандартными сухими гранулами в соотношении 80 сухих пеллет/20 мягких гранул в герметичном пакете объемом 800 г. Продукты хранили при комнатной температуре и измеряли текстуру, влажность и активность воды через определенные периоды времени во время хранения. Испытание повторяли дважды. Результаты представлены на фиг. 1. Конкретно, на фиг. 1 показано изменение мягкости продукта во время хранения в смеси с сухими пеллетами (60 дней).
Измененная мягкая гранула, которая содержала 0,5% глутамата натрия (относительно готового продукта), оставалась более мягкой во время хранения, тогда как продукт без глутамата быстро затвердевал. Принятый порог, при котором продукт считается твердым, составляет 25% от смещения при 68 Н. Стандартный продукт опускался ниже этого порога после всего 15 дней хранения, тогда как измененная рецептура по-прежнему достигала приблизительно 35% после 2 месяцев хранения.
Пример 2
В этом примере рецептуры мягких гранулы упростили по сравнению с примером 1. Мягкие гранулы были приготовлены по отдельности, как описано ниже.
Таблица 3. Порошковая смесь для контрольной мягкой гранулы
Ингредиент
Количество (кг)
%
Молотая пшеница
250
83,3
Добавочные порошки
50
16,7
В общей сумме
300
100
Таблица 4. Порошковая смесь для измененной мягкой гранулы
Ингредиент
Количество (кг)
%
Молотая пшеница
191
63,7
Дигестивный порошок (1 или 2)
88
29,3
Добавочные порошки
21
7,0
В общей сумме
300
100
В этом примере дигестивный порошок (дигестия печени животных с протеазой с последующей распылительной сушкой) добавляли к измененной мягкой грануле для получения приблизительно 30% дигеста в порошковой смеси и уменьшали процентные содержания других порошков соответствующим образом. В этом испытании применяли два различных дигестивных порошка. Дигестивный порошок 1 отличался более низким содержанием в свободной аминокислоте (11%), чем дигестивный порошок 2 (25%). Порошковые смеси экструдировали точно так же, как смеси в примере 1.
Результаты стабильности текстуры представлены на фиг. 2. Конкретно, на фиг. 2 показано изменение мягкости продукта во время хранения в смеси с сухими пеллетами (60 дней). Добавление дигестивного порошка существенно улучшило первоначальную мягкость и т.п. при более высоком содержании свободной аминокислоты. Это первоначальное улучшение не было утрачено во время хранения в смеси с сухими пеллетами. Спустя два месяца добавление дигеста привело к тому, что мягкость была в 3 раза выше в лучшем случае, чем у стандартного образца.
Если результаты выражены в виде процентного содержания текстуры мягкости по сравнению с первоначальной текстурой, текстура образцов, содержавших дигестивный порошок, была более устойчивой в течение времени хранения, чем у стандартного образца, как показано на фиг. 3. Конкретно, на фиг. 3 показано процентное содержание изменения мягкости по сравнению с первоначальной текстурой во время хранения в смеси с сухими пеллетами (60 дней).
Пример 3
Аналогичные испытания проводили с композициями мягких гранул с использованием пшеничной муки вместо молотых зерен цельной пшеницы, и результаты в этом варианте были подтверждены, как подробно показано ниже.
Таблица 5. Порошковая смесь для контрольной мягкой гранулы
Ингредиент
Количество (кг)
%
Пшеничная мука
246
82
Добавочные порошки (минеральныевещества, витамины, красители,консерванты)
54
18
В общей сумме
300
100
Молотая цельная пшеница была заменена типичной хлебопекарной пшеничной мукой.
Таблица 6. Порошковая смесь для измененной мягкой гранулы 1
Ингредиент
Количество (кг)
%
Пшеничная мука
186
62
Дигестивный порошок
60
20
Добавочные порошки (минеральныевещества, витамины, красители,консерванты)
54
18
В общей сумме
300
100
Как и в примере 2, часть крахмала (в данном случае пшеничную муку) заменяли дигестом печени животных. В этом примере приблизительно 6% глицерина использовали в качестве средства понижения активности воды.
Таблица 7. Порошковая смесь для измененных мягких гранул 2 и 3
Ингредиент
Количество (кг)
%
Кукурузный крахмал
155
52
Кукурузная глютеновая мука
35
12
Дигестивный порошок
60
20
Добавочные порошки (минеральные вещества, витамины, красители, консерванты)
50
17
В общей сумме
300
100
В смесях для измененных мягких гранул 2 и 3 молотую пшеницу заменяли кукурузным крахмалом и кукурузной глютеновой мукой и к порошковой смеси добавляли приблизительно 20% дигеста печени животных. При измененной рецептуре 2 в технологический процесс вводили монопропиленгликоль; при измененной рецептуре 3 в технологический процесс вводили глицерин. В обоих случаях уровень увлажнителя в готовом продукте составлял приблизительно 6%.
На фиг. 4 показано изменение мягкости гранул по сравнению с первоначальной текстурой во время хранения в смеси с сухими пеллетами (120 дней). Эти результаты подтвердили стабилизацию мягкой текстуры во время хранения при добавлении к продукту смеси свободных аминокислот. Если результаты выражены в виде процентного содержания текстуры мягкости по сравнению с первоначальной текстурой, образцы, содержавшие дигестивный порошок, утрачивали приблизительно 50% первоначальной мягкой текстуры, тогда как образцы без добавленных свободных аминокислот утрачивали более 90% первоначальной текстуры, как показано на фиг. 5. Конкретно, на фиг. 5 показано процентное содержание изменения мягкости по сравнению с первоначальной текстурой во время хранения в смеси с сухими пеллетами (120 дней).
Следует понимать, что специалистам в данной области будут очевидны различные изменения и модификации предпочтительных в настоящее время вариантов осуществления, описанных в настоящем документе. Такие изменения и модификации можно вносить без отступления от сущности и объема объекта настоящего изобретения и без уменьшения его предполагаемых преимуществ. Следовательно, предполагается, что прилагаемая формула изобретения охватывает такие изменения и модификации.