КОМПОЗИЦИИ С ВЫСОКИМ СОДЕРЖАНИЕМ ОЛИГОСАХАРИДОВ АРАБИНОКСИЛАНА
COMPOSITION WITH HIGH CONTENT OF ARABINOXYLAN OLIGOSACCHARIDES

Область техники
Настоящее изобретение относится к композициям для пищевой промышленности, более точно для хлебобулочных изделий.
А именно, изобретение относится к способу получения жидкой композиции с высоким содержанием олигосахаридов арабиноксилана (АКОС), к продукту, получаемому данным способом, и его использованию в пищевой промышленности, в частности в хлебобулочных изделиях.
Предпосылки создания изобретения и предшествующий уровень техники
Польза для здоровья, приписываемая пребиотикам, включает увеличение растворимости и биодоступности минералов (таких как кальций, магний, железо, цинк), подавление условно-патогенных бактерий в толстой кишке, уменьшение уровня триглицеридов и холестерина в крови, стимуляцию сигнала насыщения, улучшение отхождения стула, снижение риска возникновения рака толстой кишки и т.д.
Арабиноксилан (АК), также называемый пентосаном, представляет собой не крахмальный полисахарид и является основным компонентом зерен хлебных злаков.
Показано, что АКОС (арабиноксилана олигосахариды) обладают свойствами пребиотиков (WO 2006/002495).
АКОС можно получить действием эндоксиланазы и/или путем химической и/или физической обработки АК, поскольку АК содержится в злаках. Образование более коротких фрагментов АК вследствие действия эндоксиланазы уже происходит в небольшом количестве при современном производстве хлеба и мучных кондитерских изделий (выпечных продуктов) во время добавления эндоксиланазы на стадии смешивания.
Однако, вследствие использования малых количеств эндоксиланазы в промышленном производстве хлебобулочных изделий, содержание АКОС в хлебе и кондитерских мучных изделиях современного уровня техники недостаточно высоко для обеспечения выгодного эффекта пребиотиков при регулярном употреблении подобных продуктов и, кроме этого, среднее значение СП (степени полимеризации) слишком высоко, для того чтобы АКОС проявляли оптимальный эффект пребиотиков.
Все способы и процессы, описанные на известном уровне техники, раскрывают частичное растворение или/и полный гидролиз АК, присутствующего в используемом субстрате или композиции (тесте).
В организме человека желаемый физиологический эффект, такой как увеличение количества бифидобактерий, присутствующих в фекалиях, снижение выведения аммония с мочой, а также увеличение выделения с калом, достигается только при высоких ежедневных дозах.
Для достижения высокого уровня АКОС для проявления действия пребиотиков возможно использование существенного количества обработанного ферментами АК-содержащего сырья.
Например, в документе WO 2008/087167 описан способ увеличения содержания АКОС в хлебобулочных изделиях со средней СП от 5 до 50, включающий стадию подготовки теста из муки с общим содержанием АК не менее 2,5% и стадию добавления в тесто термофильной эндоксиланазы в относительно большом количестве. Однако данный способ ограничивается хлебобулочными изделиями, содержащими нерафинированную муку и/или мукомольные фракции, богатые отрубями, что, в свою очередь, может снизить потребительский спрос на данные продукты.
Описаны полуочищенные составы АКОС. Однако дороговизна делает их использование в пищевом производстве, таком как хлебопечение, экономически невыгодным.
Кроме того, из-за вязкости продуктов, насыщенных АКОС, полученных ферментативной обработкой, невозможно получить продукты в сухом/порошковом виде, используя обычное оборудование промышленности пищевой/производства пищевых ингредиентов.
Поэтому существует потребность в новых продуктах или способах, позволяющих достичь высоких количеств АКОС с СП ниже 50 экономичным образом.
Краткое описание изобретения
Одним объектом настоящего изобретения является способ получения жидкой композиции с содержанием арабиноксилана олигосахаридов (АКОС) выше 8% (масс. % в пересчете на сухое вещество), предпочтительно выше 9, 10, 11, 12 или даже 13 массовых процента сухого вещества, указанные АКОС характеризуются средней степенью полимеризации (СП) от 5 до 50, предпочтительно от 5 до 35, еще более предпочтительно от 5 до 25, где указанный способ включает стадии:
- обеспечения водной смеси, содержащей фракцию (фракции) измельченных зерен (или состоящей из фракции (фракций) измельченных зерен и воды);
- ферментации указанной смеси молочнокислыми бактериями либо молочнокислыми бактериями и дрожжами;
- инкубации указанной смеси с эндоксиланазой, предпочтительно экзогенной эндоксиланазой, для гидролиза арабиноксилана указанной фракции (фракций) измельченных зерен.
Предпочтительно, фракция(и) измельченных зерен, используемая в способе по изобретению, включает(ют) (она или они) зерна хлебных злаков, предпочтительно хлебные отруби, более предпочтительно ржаные или пшеничные отруби.
Предпочтительно, первоначальное содержание арабиноксилана в фракции(ях) измельченных зерен составляет более 10%, предпочтительно более 15% (масс.: масс. сухого вещества).
Настоящий способ может дополнительно включать стадию пастеризации.
Предпочтительно стадию инкубации и стадию ферментации способа по изобретению выполнять сопутствующим образом (т.е. параллельно или одновременно).
Иначе, стадию инкубации выполняют перед стадией ферментации.
Предпочтительно стадию инкубации и стадию пастеризации выполнять параллельно и предпочтительно эндоксиланаза (оптимально действующая во время стадии инкубации) представляет собой термостабильную эндоксиланазу.
Предпочтительно стадию инкубации выполнять при температуре на 10°C выше или ниже температуры, оптимальной для используемого фермента, более предпочтительно при температуре, оптимальной для используемого фермента.
Настоящий способ может дополнительно включать стадию высушивания полученной композиции, в частности полученной после стадий ферментации, инкубации (и, по усмотрению, пастеризации).
Другим объектом настоящего изобретения является композиция, получаемая способом по изобретению.
Объектом, относящимся к изобретению, является жидкая композиция, включающая:
- ферментированную фракцию(фракции) измельченных зерен,
- молочнокислые бактерии и возможно/по усмотрению дрожжи,
- эндоксиланазу.
Указанная композиция характеризуются содержанием олигосахаридов арабиноксилана (АКОС) более 8% (масс: масс в пересчете на сухое вещество), указанные АКОС выделены под действием ферментов (или экстрагированы) из указанной фракции (фракций) измельченного зерна, указанные АКОС характеризуются средней степенью полимеризации (СП) от 5 до 50.
Предпочтительно, композиция по изобретению характеризуется содержанием АКОС более чем 10 масс. % сухого вещества, более предпочтительно более 11, 12 или даже 13 масс. % сухого вещества.
Предпочтительно в данной композиции, ферментированная фракция (фракции) измельченного зерна включает(ют) ферментированную фракцию (фракции) измельченных хлебных злаков, предпочтительно ферментированных хлебных отрубей, более предпочтительно ферментированных ржаных отрубей или ферментированных пшеничных отрубей.
Более предпочтительно, композиция по настоящему изобретению характеризуется содержанием сухого вещества выше 18%, более предпочтительно выше 20%.
Предпочтительно, композиция по настоящему изобретению характеризуется кислотным pH, предпочтительно значением pH примерно от 2,9 до 4,2, предпочтительно примерно от 3,0 до 4,0, более предпочтительно примерно от 3,1 до 3,8.
Предпочтительно, композиция по настоящему изобретению характеризуется вязкостью (динамической) примерно менее 150 Па/с/(150000 сантипуаз; сПз), предпочтительно менее 100 Па/с (10000 сПз), более предпочтительно примерно менее 35 Па/с (35000 сПз), еще более предпочтительно примерно менее 10 Па/с (10000 сПз).
Предпочтительно, вязкость (динамическая) композиции измеряется с помощью вискозиметра Брукфилда DV-II+со скоростью вращения шпинделя LV4 при 1,5 об/мин.
Возможно, композиция по изобретению является пастеризованной и/или высушенной.
Предпочтительно, АКОС, получаемые способом по изобретению, и/или АКОС, присутствующие в композиции по изобретению, характеризуются СП от 5 до 35 и даже более предпочтительно от 5 до 25.
Более предпочтительно, средняя СП АКОС является средним значением СП.
Предпочтительно, содержание воды в водной смеси по настоящему изобретению или в композиции по изобретению составляет примерно между 90% и 40% (масс. %) (в пересчете на сухое вещество соответствует примерно от 10% до 60%), более предпочтительно примерно между 82% и 50% (в пересчете на сухое вещество соответствует примерно от 18% до 50%), еще более предпочтительно примерно между 80% и 60% (в пересчете на сухое вещество соответствует примерно от 20% до 40%) и еще более предпочтительней примерно между 80% и 70% (в пересчете на сухое вещество соответствует примерно от 20% до 30%).
Предпочтительно pH композиции по изобретению является кислотным, предпочтительно составляет примерно от 2,9 до 4,2, еще более предпочтительней от 3,0 до 4,0, еще более предпочтительней от 3,1 до 3,8.
Предпочтительно молочнокислыми бактериями, используемыми в способе по изобретению или присутствующими в композиции по изобретению, являются Leuconostoc или lactobacilli, предпочтительно выбранные из группы, включающей Lactobacillus plantarum, Lactobacillus brevis, Lactobacillus sanfrancisciensis и Lactobacillus reuterii, наиболее предпочтительной является Lactobacillus plantarum.
Предпочтительным видом дрожжей, используемых по настоящему изобретению и/или являющихся частью композиции по изобретению, является S.cerevisiae.
Предпочтительно, эндоксилазана в способе и композиции является термостабильной эндоксиланазой, возможно грибного или бактериального происхождения. Более точно, указанная эндоксиланаза представляет собой композицию, включающую один или несколько (очищенных или частично очищенных) фермента(ов), проявляющих эндоксиланазную активность.
Другим объектом настоящего изобретения является предварительная или готовая смесь, содержащая данную композицию.
Настоящее изобретение также относится к применению композиции в качестве закваски или продукта закваски и/или для изготовления хлебобулочных изделий.
Подробное описание изобретения
Изобретатели нашли способ и композицию, не обладающие недостатками известного уровня техники.
В общем, АК, содержащиеся в хлебных злаках, состоят из главной цепи бета-(1-4)-связанных D-ксилопиранозильных остатков (ксилоза), некоторые из них являются моно- или ди-замещенными альфа-L-арабинофуранозильными остатками (арабиноза). Кроме того, другие заместители, такие как феруловая кислота, кумаровая кислота, уксусная кислота или (метил)глюкороновая кислота, могут быть связаны с некоторыми остатками ксилозы и/или арабинозы АК.
АК можно разделить на водно-экстрагируемые АК (ВЭ-АК) и водно-неэкстрагируемые АК ВН-АК), каждая из которых имеет одинаковую структуру, но отличаются степенью сшивания с другими природными полимерами.
Уровень содержания АК в хлебных злаках зависит от разновидности растения, генетических параметров и окружающей среды, а также от типа фракции зародышей зерна. Пшеничная и ржаная мука содержат, в общем, примерно от 1% до 3% и от 3 до 5% АК соответственно. В отрубных фракциях общее содержание АК находится в диапазоне от 12% до 22% и от 12 до 15% соответственно (Gebruers et al, 2008, J. Agric. Food Chem. 56 p, p.9740; Nystrom et al, 2008, J. Agric. Food Chem. 56. P.9756).
Более точно, изобретатели разработали жидкую композицию с высоким содержанием АКОС и способ получения подобной жидкой композиции с высоким содержанием АКОС из источника, богатого АК, со значением СП ниже 50 и обладающей приемлемой вязкостью.
В контексте настоящего изобретения «компонент, богатый АК» или «источник, богатый АК» относится к любому зерну или любой фракции измельченного зерна, включая отруби, муку, цельнозерновую муку, содержащую 10% или более 10% АК (масс./масс. в пересчете на сухое вещество).
Термин «зерно» в контексте настоящего изобретения относится к семенам растений, таких как злаковые или псевдо-злаковые, но не ограничиваясь ими, с остатками фруктов или без либо с остатками цветов или без них.
Термин «хлебный злак» в контексте настоящего изобретения относится к растениям ботанического семейства «злаки» (Роасеае), включая разновидности, такие как пшеница, ячмень, овес, пшеница спельта, рожь, сорго, кукуруза, тритикале, просо, тэфф и рис, но не ограничиваясь ими.
Псевдо-злаковые представляют собой широколиственные растения (не злаковые), обладающие схожим химическим составом и аналогичным способом использования зерен. Примерами псевдо-злаковых являются амарант, квиноа и греча.
Термин «измельченная фракция» или «зерновая измельченная фракция» в контексте настоящего изобретения относится ко всей или части фракции, полученной в результате механического уменьшения размера зерен, посредством, например, разрезания, плющения, дробления, разламывания или размалывания, но не ограничиваясь ими, с или без фракционирования посредством, например, просеивания, отсева, фильтрования, веяния, аспирации, центрифужного отсеивания, выветривания, электростатического разделения или разделения под действием электрического поля.
Термин «отруби» в контексте настоящего изобретения относится к измельченной фракции, включающей алейрон и/или перикарпий в качестве основной фракции либо предпочтительно включающей главным образом алейрон и/или перикарпий.
Возможно, данные отруби, включающие в качестве основной фракции или главным образом алейрон и/или перикарпий, могут дополнительно включать любую или все ткани, выбранные из группы, состоящей из чашелистика, лепестка, гиалинового слоя и оболочки семени.
Отруби, используемые по настоящему изобретению, могут быть экструдированными или гранулированными с последующей обработкой измельчением или иным видом физической гомогенизации.
Предпочтительно, измельченная фракция(ии), более точно отруби, используемые в настоящем изобретении, характеризуются внутренним содержанием АК не менее 10% (масс.:масс, предпочтительно не менее 15% (масс.: масс.) в пересчете на сухое вещество.
Термин «закваска» в контексте настоящего изобретения относится к тесту, ферментированному молочнокислыми бактериями, и, возможно, дрожжами, обладающему характерным кисловатым запахом вследствие образования молочной кислоты и/или уксусной кислоты молочнокислыми бактериями, а также некоторым второстепенным компонентам, также как и обычные вкусовые заготовки, производимые дрожжами, если таковые присутствуют.
Термин «продукт закваски» относится к закваске, определенной выше, стабилизированной одним или несколькими способами (например, посредством высушивания, пастеризации, охлаждения, замораживания,…) так, что продукт можно добавить к обычному тесте, тем самым заменяя проводимую в хлебопекарнях предварительную ферментацию.
Термин «живые клетки» или «заквасочная культура» в контексте настоящего изобретения относится к живым молочнокислым бактериям и, по усмотрению, дрожжам, используемым для стадии ферментации.
Предпочтительные молочнокислые бактерии выбраны из бактерий, производящих кислоту, таких как Leuconostoc или lactobacillus, предпочтительно выбранных из группы, включающей Lactobacillus plantarum, Lactobacillus brevis, Lactobacillus sanfrancisciensis и Lactobacillus reuterii.
Штаммы дрожжей предпочтительно выбраны из Saccharomyces cerevisiae и Saccharomyces exiguous.
Заквасочные культуры могут находиться перед использованием в сухой или жидкой форме. Сухие заквасочные культуры перед использованием можно регидратировать, например, размешиванием заквасочной культуры в воде, содержащей сахар и соль.
В контексте настоящего изобретения термин «эндоксиланаза» относится к ферменту или смеси ферментов, способных гидролизовать внутренние гликозильные связи, присоединяющие остатки ксилозы в содержащих ксилозу полисахаридах. Подобными гликозильными связями могут быть, например, бета-1,4-гликозильная связь в бета-D-ксилопиранозил-1,4-бета-D-ксилопиранозильных единицах подобных полисахаридов.
Эндоксиланазы предпочтительно получать из грибковых (например, Aspergillus, Penicillium, Disporotrichum, Neurospora, Fusarium, Humicola, Thchoderma) или бактериальных разновидностей (например, разновидности Baccilus, Aeromonas, Streptomyces, Nocardiopsis, Thermomyces, Thermotoga, Thermomonospora, Nonomuraea, Pseudoalteromonas) (см. например WO 92/17573, WO 92/01793, WO 91/19782, WO 94/21785).
Коммерчески доступные очищенные или частично очищенные составы, содержащие эндоксиланазу, включают Belase™ В210, Belase™ В218 (Puratos); Shearzyme™, Biofeed Wheat™, Pentopan™ Mono BG, Pentopan™ 500 BG и Pulpzyme™ (Novozymes); Ecopulp™, Rohament GE™, Veron HTX™, Veron™ 191 и Veron™ Special (AB Enzymes); Multifect™ endoxylanase, Multifect™ 720, Spezyme™ CP, Grindamyl™ H640 и Grindamyl™ Powerbake™ (Danisco).
Активность эндоксиланазы можно оценить способами, хорошо известными из области техники.
Особенно подходящим является способ использования свойства эндоксиланаз гидролизовать ксилан в виде субстрата. Реакция гидролиза высвобождает восстанавливающие сахара, придающие типичную окраску, усиливающуюся при взаимодействии с динитросалициловой кислотой (ДНС). Интенсивность окраски при 570 нм находится в прямо пропорциональной зависимости с эндоксиланазной активностью образца. Одна ME (международная единица) эндоксиланазы определяется как количество фермента, высвобождающего 1 мкмоль восстанавливающих Сахаров (как эквивалента ксилозы) в минуту из ксилана древесины березы в условиях теста.
Альтернативный способ представляет собой азо-ксилановый способ (Megazyme, Ирландия). Субстратом является азоксилан овса, очищенный ксилан овса, окрашенный ремазолом бриллиантовым голубым R. Гидролиз эндоксиланазой приводит к образованию водорастворимых окрашенных фрагментов, высвобожденных после осаждения этанола негидрализованного субстрата. Степень высвобождения данных фрагментов приводит к увеличению поглощения на длине волны 590 нм и может быть напрямую соотнесена с ферментативной активностью, выражаемой в AXU/г или мл.
Согласно настоящему изобретению, фракцию(и) измельченного зерна, более предпочтительно отрубей, сперва размешивают в подходящей жидкости, предпочтительно воде. Сухое вещество данной водной смеси составляет предпочтительно от 20 до 40%. Водную смесь ферментируют, добавляя живые клетки, содержащие (или состоящие из) молочнокислых бактерий и, по усмотрению, дрожжей, и инкубируют в течение 10-50 часов, предпочтительно в течение 15-45 часов, более предпочтительно в течение 20 и 30 часов при температуре от 25°C до 40°C, предпочтительно от 25°C до 35°C.
По усмотрению, во время инкубации смесь перемешивают регулярно или через разные интервалы времени.
Значение pH по окончании ферментации должно составлять менее 4,2, предпочтительно менее 4,0, еще более предпочтительней менее 3,8.
Также по настоящему изобретению обработка эндоксиланазой может выполняться до, одновременно или после стадии ферментации.
В одном объекте настоящего изобретения эндоксиланазу и живые культуры, включающие (или состоящие из) молочнокислых бактерий и, по усмотрению, дрожжей, добавляют к водной смеси, которая поэтому одновременно ферментируется и инкубируется. Данная стадия ферментации/инкубации по усмотрению завершается дополнительной стадией инкубации, предпочтительно при температуре, близкой к оптимальной температуре эндоксиланазы.
В другом объекте настоящего изобретения водную смесь фракции(й) измельченного зерна инкубируют с эндоксиланазой, предпочтительно при температуре, близкой к оптимальной температуре эндоксиланазы, затем добавляют живые клетки, содержащие или состоящие из молочнокислых бактерий (и, по усмотрению, дрожжей), и смесь ферментируют.
В другом объекте настоящего изобретения водную смесь фракции(й) измельченных зерен ферментируют живыми клетками, содержащими или состоящими из молочнокислых бактерий (и, по усмотрению, дрожжей), затем добавляют эндоксиланазу и смесь инкубируют предпочтительно при температуре, близкой к оптимальной температуре эндоксиланазы.
По окончании ферментации и/или инкубации с ферментами композицию можно инактивировать с помощью стадии нагревания.
Пастеризация является предпочтительным способ инактивации. Примером пастеризации является обработка при 75°C в течение 30 мин.
Инкубация, выполняемая при температурах выше 70°C, обладает таким же эффектом, как и пастеризация (например, обработка при 70°C в течение от 1 до 5 часов).
Стадию инкубации (возможно служащую в качестве стадии пастеризации) предпочтительно выполнять при температуре между оптимальной температурой эндоксиланазы минус 15°C и оптимальной температурой плюс 15°C, более предпочтительно при температуре между оптимальной температурой минус 10°C и оптимальной температурой плюс 10°C, даже более предпочтительно при температуре близкой к оптимальной температуре, в течение 1-10 часов, предпочтительно в течение 3-8 часов, более предпочтительно в течение 4-6 часов.
В способе по изобретению, не менее 50%, предпочтительно 60%, еще более предпочтительно 70% и даже более предпочтительно 80% исходного содержания АК фракции(й) измельченного зерна растворяется с образованием АКОС.
Жидкая композиция по изобретению или жидкая композиция, получаемая способом по изобретению, включающая:
- ферментированную фракцию(и) измельченного зерна,
- молочнокислые бактерии и, возможно (необязательно), дрожжи,
- эндоксиланазу;
характеризуется содержанием олигосахаридов арабиноксилана (АКОС) более 8% (масс.: масс. в пересчете на сухое вещество); указанные АКОС являются высвобожденными (или экстрагированными) в результате воздействия ферментов из указанной фракции(й) измельченного зерна, упомянутые АКОС характеризуются средней СП от 5 до 50, более предпочтительно от 5 до 35 и еще более предпочтительно от 5 до 25.
Предпочтительно, композиция по изобретению характеризуется содержанием АКОС выше 10% (масс.: масс. в пересчете на сухое вещество), более предпочтительно более 11%, 12 или даже 13%.
Предпочтительная жидкая композиция содержит более 18%, более предпочтительно более 20% сухого вещества.
Предпочтительная жидкая композиция характеризуется вязкостью менее 150000 сПз (т.е. 150 Па в секунду).
Вязкость (динамическая) может быть измерена с помощью нескольких подходящих устройств и/или способов.
В настоящем изобретении, вязкость (динамическую) предпочтительно измеряют при 30°C, возможно с использованием вискозиметра Брукфилда DV-II+с (вязкости выше 10000 сПз - 10 Па в секунду) шпинделем LV4 со скоростью вращения 1,5 об/мин или (вязкости ниже 10000 сПз - 10 Па в секунду) со шпинделем LV2 со скоростью вращения 3 об/мин.
Изобретатели обнаружили, что сочетание стадий по настоящему изобретению приводит к получению композиций (богатых АКОС), являющихся текучими, легко поддающихся перекачке насосом и легко высушиваемых с помощью оборудования, обычно применяемого в пищевой промышленности.
Сухие/твердые формы, такие как порошки, можно получить, подвергая композицию высушиванию, такому как распылительная сушка или сушка в барабанной сушилке. Предпочтительное содержание сухого вещества в твердой/порошковой композиции составляет более 90%, предпочтительно 92%.
Возможно использование данной композиции в качестве ингредиента для получения пищевых продуктов. Примером приготовления является получение текста для выпечки.
Также предлагается продукт, получаемый выпеканием, содержащий композицию по изобретению.
Продукт, получаемый выпеканием по настоящему изобретению, включает бездрожжевой, дрожжевой или химически заквашенный продукт, получаемый выпеканием, главным ингредиентом которого является мука, полученная из зерен хлебных злаков. Продукт, получаемый выпеканием, согласно изобретению, может также содержать жир или заменитель жира, сахар, яйца, глютен, крахмал, гидроколлоиды, ферменты, эмульгаторы, окисляющие или восстанавливающие вещества, соединения-пребиотики и/или улучшители свойств. Примерами продуктов, получаемых выпеканием, являются хлебобулочные и кондитерские изделия.
Предпочтительно, композиция по настоящему изобретению является частью улучшителя свойств предварительной или готовой смеси для продуктов, получаемых выпеканием, более точно для хлебобулочных изделий.
Улучшители свойств по настоящему изобретению включают композицию по изобретению и дополнительно включают ингредиенты и/или технологические добавки, используемые для придания улучшающих свойств во время выпекания продуктов и/или после выпекания. Данные свойства включают, но не ограничиваются, объем, свежесть, сохранность, цвет, структуру, крошение при надкусывании. Упомянутые выше ингредиенты и добавки, а также технология производства улучшителей хорошо известны специалистам в данной области. Так, в книге "Technology of breadmaking" [Технология производства хлебобулочных изделий], второе издание, 2007, S.P. Cauvain and L.S. Young, глава 3, стр. 51-91, приведены примеры производства жидких улучшителей для хлебобулочных изделий.
Термин «предварительная смесь» относится обычно к композициям, улучшающим свойства, в которых концентрация «активного» компонента ниже, чем в добавках для улучшения свойств выпечки. Обычно предварительную смесь используют в более высоких дозах по сравнению с улучшителями свойств выпечки (масс./масс. муки).
Термин «готовая смесь» относится, как правило, к композиции, включающей все ингредиенты, необходимые для получения теста, которое можно выпекать для производства выпечки, главным образом за исключением воды. В частности, когда средство для заквашивания является биологическим агентом, более точно хлебопекарными дрожжами, их также можно исключить из окончательной смеси.
Процесс производства таких смесей достаточно прост и заключается в смешивании различных ингредиентов, хорошо известных специалистам в данной области. Так, в главе 9, книги "Food powders, Physical Properties, Processing, and Functionality" [Порошкообразные пищевые концентраты, физические свойства, технология производства, и функциональные характеристики], 2005 раскрываются общеизвестные способы производства готовых смесей.
Окончательная смесь по изобретению включает композицию по изобретению и все ингредиенты, необходимые для получения теста, которое можно использовать для получения хлебобулочных изделий.
Изобретение будет далее проиллюстрировано примерами, не ограничивающими объем изобретения.
Примеры
Пример 1
Применяемые ферменты:
Nonomuraea flexuosa эндоксиланаза, содержащая 49500 AXU/мл, определенной способом АЗО-ксилана (Megazyme) при 60°C и pH 6,0.
BelaseTM В210 (эндоксиланаза Bacillus subtilis - Puratos), содержащая 210 Ед/г, определенной способом восстанавливающих сахаров при 30°C и pH 4,5.
Pseudoalteromonas haloplantis эндоксилаза, содержащая 300 Ед/г, определенной способом восстанавливающих сахаров при 25°C и pH 6,5.
Фракцию(и) измельченного зерна с содержанием АК выше или равным 10% смешали с водой, инокулированной молочнокислыми бактериями (Lactobacillus plantarum) и, возможно, дрожжами (Saccharomyces cerevisiae), и подвергли ферментации.
Фермент(ы) добавляли до, одновременно или после ферментации.
Стадию инкубации выполняли при температуре, близкой к оптимальной температуре фермента.
По окончании процесса определяли pH и вязкость жидкой композиции. Композиции обрабатывали при 90°C в течение 30 минут и хранили при -20°C до дальнейшей обработки. Образцы массой 15-20 г размораживали и лиофилизировали.
Выполняли следующие исследования:
- определение уровня pH:
pH композиции измеряли pH-метром Handylab 1 (Schott), снабженным pH-электродом InLab 419 (Mettler-Toledo)
- определение вязкости
Вязкость определяли вискозиметром Брукфилда DV-II+, со шпинделем LV2 со скоростью вращения 3 об/мин для вязкостей менее 10000 сПз (10 Па в секунду) и шпинделем LV4 со скоростью вращения 1,5 об/мин для вязкостей более 10000 сПз (10 Па в секунду). При выполнении измерений устанавливали температуру 30°C.
- определение общего содержания АК:
Лиофилизированные образцы (15-50 мг) сперва гидролизовали в 2,0 М растворе трифторуксусной кислоты (5,0 мл) при 110°C в течение 60 минут.
Общее содержание моносахаридов (выраженное в % сухого вещества (СВ) композиции) определяли газожидкостной хроматографией ацетатов альдита, полученных в результате гидролиза образца, восстановления и ацетилирования полученных моносахаридов согласно описанному (Trogh et al. Cereal Chem., 2004, 81(5), 576-581).
общий
ЭВ
общей
Общее содержание АК (% сухого вещества композиции)=0,88 × [(%арабинозы - 0,7 × %галактозы × %растворимой фракции композиции) + %ксилозы]
- определение экстрагируемого водой арабиноксилана (ВЭ-АК):
Лиофилизированные образцы размешали в воде (1/20: масс./масс.).
По истечении 30 мин при 90°C суспензию охладили и центрифугировали (10000 г; 15 мин, 4°C). Надосадочную жидкость использовали для определения количества экстрагируемых водой моносахаридов.
Данную надосадочную жидкость (2,5 мл) сперва гидролизовали раствором 4,0 М трифторуксусной кислоты (2,5 мл) при 110°C в течение 60 минут и далее обработали, как указано выше.
ЭВ
свободный,ЭВ
ЭВ
ЭВ
свободный,ЭВ
ЭВ-АХ (% сухого вещества растворимой фракции композиции)=0,88 × (%арабинозы - %арабинозы - 0,7 × %галактозы)+(%ксилозы - %килозы)]
- определение остатков конечных восстанавливающих сахаров и содержания свободных моносахаридов:
восст·
Остатки конечных восстанавливающих Сахаров () надосадочной жидкости, упомянутой выше, можно определить газожидкостной хроматографией ацетатов адитола, согласно описанному Куртином и др. (Courtin et.al 2000 (J. Chromatogr. A, 866, 7-104).
Анализ мономерных или свободных моносахаридов (своб.) был аналогичен таковому для конечных восстанавливающих моносахаридов, с той разницей, что после восстановления образцы незамедлительно ацетилировали, без предварительного гидролиза (Courtin et al. 2000).
- определение степени полимеризации (СП) АК/АКОС:
ЭВ
свободной,ЭВ
ЭВ
свободной,ЭВ
восст,ЭВ
свободной,ЭВ
СП=(%арабинозы - %арабинозы + %ксилозы - %ксилозы)/(%ксилозы - %ксилозы).
- определение содержания АКОС:
АКОС (%сухого вещества композции)=ЭВ-АК (% СВ растворимой фракции композции) × %растворимой фракции композции)
- определение степени растворимости АК:
Растворимость АК (%)=(% АКОС /% общее АК) × 100
Во всех случаях, при вычислении содержания арабинозы делалась поправка на наличие арабиногалакгана-пептида, основываясь на соотношении арабинозаталактоза 0,7, а также учитывая, что все арабинокалактан-пептиды присутствуют в водном экстракте и галактоза, находящаяся в водном экстракте образуется исключительно из арабиногалактан-пептида (Loosveld et al., J. Agric. Food chem., 1997, 45, 1998-2002).
Результаты представлены в Таблице 2. Данные результаты показывают, что сочетание ферментации и обработки ферментами позволяет получить кислую композицию, насыщенную АКОС с благоприятной СП, степенью и вязкостью.
Контрольные условия (см. дополнительно приведенную выше Таблицу 1):
А: смесь ржаных отрубей и воды нагревали в течение 5 часов при 70°C для имитирования стадии инкубации и/или стадии пастеризации.
Как показано в Таблице 2, полученное значение СП АК является слишком высоким и не удовлетворительным для предполагаемого использования и/или проявления свойств пребиотиков.
Влияние добавления эндоксиланазы
В: как и в случае А, с тем исключением, что к смеси добавляли эндоксиланазу N. flexuosa (термостабильную эндоксиланазу), а стадию инкубации выполняли в течение 5 часов при 70°C.
СП АК существенно снизилась, однако вязкость увеличилась.
С: Так же как и в В, однако перед добавлением ферментов pH смеси установили равным 3,5.
Вязкость была в два раза выше по сравнению с А вследствие действия эндоксиланазы. pH не имел действия.
Влияние ферментации
D: К смеси ржаных отрубей и воды добавили молочнокислые бактерии, L. plantarum (штамм LACTOL), далее выполняли ферментацию в течение 24 часов при 30°C.
К: такая же смесь как и D, но спустя 24 часа после добавления молочнокислых бактерий также добавили дрожжи. В целом ферментацию выполняли 48 часов при 30°C.
Ферментация сама по себе (т.е. без стадии инкубации с эндоксиланазой) не решает проблему получения композиции с приемлемой вязкостью или АКОС, характеризующихся СП<50.
Условия по изобретению:
Первый вариант: ферментация до инкубации
Е: Такая же смесь и протокол как и D, за исключением, что смесь после ферментации дополнительно обработали эндоксиланазой N. flexuosa во время стадии инкубации в течение 5 часов при 70°C.
Данная ферментация с последующей инкубацией соответствует первому варианту согласно изобретению, причем как вязкость полученной композиции, так и СП АКОС являются оптимальными (т.е. вязкость ниже 150000 сПз (150 Па в секунду) и СП>50).
Второй вариант: одновременная ферментация и инкубация
F: к водной смеси ржаных отрубей добавили молочнокислые бактерии и эндоксиланазу N. flexuosa. Ферментацию выполняли вместе с инкубацией в течение 48 ч при 30°C.
G: Подобно F, за исключением того, что стадию инкубации дополнительно продолжали еще в течение 5 часов при 70°C.
Подобное совместное выполнение ферментации и инкубации соответствует второму варианту по изобретению, причем вязкость и СП АКОС являются оптимальными (см. более подробно условия F в таблице 2). Данные условия соответствуют предпочтительным способам и композициям по изобретению.
Другие виды эндоксиланазы также эффективны.
I: подобно F, с заменой в смеси эндоксиланазы N. flexuosa эндоксиланазой Belase™ В210.
J: подобно I, где стадию инкубации вели еще 5 ч при 45°C.
Данные условия показывают, что другой вид эндоксиланазы (мезофильный) также является очень подходящим.
Добавление дрожжей во время ферментации с молочнокислыми бактериями является эффективным.
L: Водную смесь ржаных отрубей и воды ферментировали молочнокислыми бактериями и дрожжами и дополнительно обработали эндоксиланазой N. flexuosa на стадии инкубации в течение 5 ч при 70°C.
Способ, основанный на ферментации с молочнокислыми бактериями и дрожжами, а на стадии инкубации с эндоксиланазой является таким же эффективным в предоставлении композиции, обладающей приемлемой вязкостью и средней СП АКОС.
Эксперименты с третьим видом эндоксиланазы
В еще одной серии экспериментов условия М° представляют собой смесь ржаных отрубей и воды, к которым добавили молочнокислые бактерии и эндоксиланазу из Pseudoalteromonas haloplanktis. Совместную ферментацию и инкубацию выполняли в течение 48 ч при 25°C.
Третий вид эндоксиланазы (психрофильный) является также эффективным, а температура ферментации может быть снижена до 25°C (с целью удовлетворения оптимальной температуре эндоксиланазы) без ухудшения конечной композиции.
Можно использовать иной источник фракции измельченного зерна, богатой АК
N°: (выполняли во второй серии экспериментов): смесь пшеничных отрубей и воды ферментировали в течение 48 ч при 30°C молочнокислыми бактериями, далее ферментированную смесь обработали эндоксиланазой N. flexuosa на стадии инкубации в течение 5 ч при 70°C.
Данный эксперимент демонстрирует возможность использования иного источника измельченного зерна, богатого АК.
Третий вариант: инкубация с последующей ферментацией
О° (выполняли во второй серии экспериментов): смесь ржаных отрубей и воды инкубировали с N. flexuosa в течение 5 ч при 70°C, далее добавляли молочнокислые бактерии и ферментировали в течение 48 ч при 30°C (100 об/мин).
В данном третьем варианте по изобретению, стадия инкубации предшествует ферментации и полученная композиция характеризуется приемлемыми значениями СП АКОС и вязкости.
Пример 2: Высушенные композиции
Композиции получили согласно описанию в Примере 1 и схеме Таблицы 3
Получали образцы композиций Y и Z и анализировали как и в Примере 1 (образцы Y и Z1). Остаток композиции Z сушили с использованием одновальцовой сушилки с применением валиков для нанесения Е 5/5 (GMF Gouda) при давлении пара 10 бар и скорости 7 об/мин. Образец W был слишком вязким, что не позволило выполнить высушивание, его не анализировали. Образец (Z2) высушенной композиции был проанализирован согласно Примеру 1.
Результаты анализа представлены в Таблице 4.
Представленные результаты демонстрируют, что стадия сушки не влияет на свойства композиции и позволяет разработать сухую композицию, характеризующуюся высоким содержанием АКОС, хорошей растворимостью и СП, позволяющей проявлять свойства пребиотиков.
Пример 3: Выпекаемые изделия
По рецепту, представленному в Таблице 5 (в граммах), выпекли багеты:
Ингредиенты перемешивали в течение 2 мин на небольшой скорости и 10 мин на большой скорости в шнековом смесителе типа Diosna (SP24). Температура полученного теста составляла 26°C. После ферментации в массе в течение 45 мин при 25°C порции теста по 250 г сформовали с помощью тестоформовочной машины типа Alliance (для 50 см заготовок из теста). Расстойку заготовок выполняли при 30°C и относительной влажности 95% в течение 150 мин. Далее хлеб выпекали во вращающейся печи в течение 25 мин при температуре 230/200°C и обработкой паром в течение 7 сек при посадке в печь, затем подачу пара открывали по истечении 10 мин. Такие же окончательные результаты можно получить, используя оборудование других производителей.
Внешний вид, форма, запах и вкус багетов оценивались дегустационной комиссией. Никаких отличий в запахе и вкусе между двумя видами багетов не было обнаружено.