Способ получения напитка или компонента напитка из пивных дробин
METHOD FOR PRODUCTION OF A BEVERAGE OR A BEVERAGE COMPONENT FROM BREWER'S SPENT GRAINS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к напитку или компоненту напитка, полученным посредством ферментативного осахаривания и сбраживания пивной дробины, и способу получения такого напитка, а также к применению компонента, полученного посредством сбраживания пивной дробины, для получения напитка и/или получения других продуктов питания. В дополнительном аспекте в настоящем изобретении представлены композиции напитка, полученного посредством сбраживания пивных дробин, в частности пищевые композиции, в отношении которых предусмотрены утверждения о питательных свойствах, такие как высокое содержание белков/источник белков, высокое содержание волокон/источник волокон, в частности, растворимые и нерастворимые арабиноксиланы, и необязательно пребиотики, такие как бета-глюканы, и пробиотики, такие как Lactobacillus.
Предпосылки создания изобретения
Пивная дробина (BSG) является наиболее распространенным побочным продуктом, образующимся в ходе процесса пивоварения. Данный материал состоит из шелухи ячменя, полученной в виде твердой части после производства сусла. Поскольку BSG богата на сахара и белки, на сегодняшний день основным использованием данного продукта является корм для животных. Тем не менее, именно по этим же причинам, вследствие того, что она богата пищевым волокном и белками, BSG представляет интерес для применения в различных областях, в частности, при рассмотрении ее ценного относительно компонентов состава в качестве потенциального источника биологически активных полезных для здоровья соединений.
BSG состоит из слоев семенной оболочки-околоплодника-шелухи, которые покрывали исходную шелуху ячменя. Содержание крахмала обычно является низким, и состав BSG в основном предусматривает волокна, которые представляют собой некрахмальные полисахариды (NSP; гемицеллюлоза в форме арабиноксиланов (АХ) и целлюлоза), и значительные количества белков и лигнина, при этом арабиноксиланы (АХ) обычно представляют собой наиболее распространенный компонент.Следовательно, BSG в основном представляет собой лигноцеллюлозный материал. Волокно составляет приблизительно половину состава BSG в пересчете на сухой вес, тогда как белки могут составлять не более 30% в пересчете на сухой вес. Данное высокое содержание волокон и белков делает BSG интересным сырьем для применения в производстве пищевых продуктов.
Как и следовало ожидать, целлюлоза (β-(1,4)-связанные остатки глюкозы) представляет собой еще один распространенный полисахарид в BSG. Также могут присутствовать определенные уровни (1-3,1-4)-β-D-глюкана. Наиболее распространенными моносахаридами в BSG являются ксилоза, глюкоза и арабиноза, при этом также могут присутствовать следовые количества рамнозы и галактозы.
Арабиноксиланы (АХ) составляют не более 25% по сухому весу BSG. Большинство из них связаны с другими компонентами, представляющими собой волокна (целлюлозой или лигнином), или с белком и не являются биодоступными (неэкстрагируемые водой арабиноксиланы, WUAX). Небольшую часть WUAX можно сделать растворимой (экстрагируемые водой арабиноксиланы, WEAX) посредством ферментативной обработки. Было показано, что употребление WEAX имеет положительные эффекты для здоровья, в том числе пребиотические эффекты, регуляция уровней глюкозы в крови после еды, снижение уровней холестерина, подавление образования опухоли и иммунорегулирующие эффекты. Следовательно, желательно повышать долю WEAX в препаратах на основе BSG для употребления человеком.
Содержание белков в BSG обычно представлено на уровне примерно 30% в пересчете на сухой вес. Наиболее распространенными являются хордеины, глютелины, глобулины и альбумины. Незаменимые аминокислоты составляют примерно 30% от общего содержания белков, при этом лизин является наиболее распространенным, тогда как неосновные аминокислоты в BSG составляют не более 70% от общего содержания белков. Это важно, так как зачастую лизин отсутствует в зерновых продуктах. Кроме того, BSG также содержит различные минеральные элементы, среди которых кремний, фосфор, кальций и магний являются наиболее распространенными.
Настоящее изобретение направлено на конкретное использование BSG для производства напитка, обеспечивающее получение напитка с благоприятным эффектом в отношении организации микробного сообщества в кишечнике, и включающее утверждения о питательных свойствах, касающиеся высокого содержания белков, или напитка, выступающего в качестве источника белков и повышенного уровня полезных для здоровья WEAX. Настоящее изобретение дополнительно охватывает способ получения такого напитка. Следовательно, настоящее изобретение направлено не только на новые варианты применения пивной дробины, но, в частности, направлено на большее повышение ценности пивной дробины, чем возможно на данный момент.
Краткое описание изобретения
В настоящем изобретении достигнуто большое повышение ценности пивной дробины посредством применения данного материала для получения здоровых и/или функциональных напитков с особыми питательными характеристиками, такими как высокое содержание белков или источник белков, что необходимо спортсменам и рабочим для восстановления после интенсивных физических упражнений. Кроме того, упомянутый напиток характеризуется высоким содержанием волокон, достаточную долю которых составляют полезные для здоровья экстрагируемые водой арабиноксиланы (WEAX). Более того, напиток предпочтительно содержит пребиотики, такие как бета-глюканы, и/или пробиотики, такие как Lactobacillus.
В частности, настоящее изобретение относится к способу получения напитка или компонента напитка, включающему стадии:
ферментативной обработки пивной дробины, включающей добавление одного или комбинации ферментов с альфа-амилазной, глюкоамилазной, целлюлазной, ксиланазной, протеазной и/или бета-глюканазной активностью и сбраживания пивной дробины с помощью штамма молочнокислых бактерий, при этом комбинация ферментов и условия ферментативной обработки являются такими, что
указанные молочнокислые бактерии продуцируют 4,5 г/л молочной кислоты и метаболизируют сахар, так что полученная в результате сброженная смесь содержит менее 2,5% вес./вес., предпочтительно менее 0,5% вес./вес. остаточного сахара; или указанные молочнокислые бактерии продуцируют 4,5 г/л молочной кислоты и метаболизируют сахар, так что полученная в результате сброженная смесь содержит по меньшей мере 2,5% вес./вес. остаточного сахара.
Настоящее изобретение также относится к напитку, компоненту напитка или пищевому компоненту, полученных посредством сбраживания осахаренной пивной дробины и гомогенизации сброженной смеси и дробины, при этом напиток или компонент напитка содержат белки на достаточно высоком уровне, так что по меньшей мере 12% и предпочтительно по меньшей мере 20% общей энергетической ценности напитка или компонента напитка, обусловлено содержащимися в них белками.
Кроме того, настоящее изобретение относится к напитку или компоненту напитка, полученным посредством сбраживания осахаренной пивной дробины и отфильтровывания сброженной смеси от дробины.
Настоящее изобретение дополнительно относится к применению компонента напитка, как указано выше, для получения конечного напитка посредством смешивания с другим компонентом напитка.
Наконец, настоящее изобретение относится к применению молочнокислых бактерий (LAB) для сбраживания пивной дробины при получении напитка или компонента напитка.
Краткое описание изобретения
Способ согласно настоящему изобретению предпочтительно включает стадии:
сбраживания осахаренной пивной дробины с помощью молочнокислых бактерий, и/или уксуснокислых бактерий, и/или пробиотиков с получением сброженной смеси и
фильтрования сброженной смеси и сбора пермеата с получением напитка или компонента напитка (фильтрованных напитка или компонента напитка) или
гомогенизации сброженной смеси с получением напитка или компонента напитка (гомогенизированных напитка или компонента напитка).
Ферментативная обработка пивной дробины предпочтительно включает добавление одного или нескольких ферментов со следующей ферментативной активностью в отношении пивной дробины: альфа-амилазной, глюкоамилазной, целлюлазной, ксиланазной, протеазной, бета-глюканазной и/или их смесей. Обработка указанными ферментами обеспечивает повышение уровней полезных для здоровья растворимых арабиноксиланов (WEAX).

Предпочтительно сбраживание сбраживаемой смеси достигается с помощью молочнокислых бактерий, предпочтительно молочнокислых бактерий вида Lactobacillus plantarum и/или Lactobacillus rhamnosus, более предпочтительно штамма Lactobacillus plantarum F10 и/или Lactobacillus rhamnosus GG (LGG).

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения напиток или компонент напитка дополнены пробиотическим микроорганизмом после пастеризации, предпочтительно молочнокислыми бактериями, более предпочтительно Lactobacillus rhamnosus и более предпочтительно штаммом Lactobacillus rhamnosus GG (LGG).
Напиток или компонент напитка могут представлять собой низкоэнергетический напиток, характеризующийся энергетической ценностью менее 20 ккал/100 г; и/или характеризующийся содержанием жиров менее 1,5 вес. %; предпочтительно менее 0,5 вес. %, и/или характеризующийся содержанием сахара менее 2,5 вес. %, предпочтительно менее 0,5 вес. %; и/или характеризующийся содержанием волокон по меньшей мере 1,4 г на 100 мл напитка или компонента напитка; и/или характеризующийся содержанием арабиноксиланов 1,4% вес./об., предпочтительно 3% вес./об.

Напиток или компонент напитка могут содержать пребиотики и/или пробиотики, например, посредством дополнения напитка пробиотическим микроорганизмом после пастеризации, предпочтительно молочнокислыми бактериями, более предпочтительно Lactobacillus rhamnosus и более предпочтительно штаммом Lactobacillus rhamnosus GG (LGG).
Напиток или компонент напитка предпочтительно не содержат лактозы. Краткое описание графических материалов
На фиг.1 показан пример процесса одновременного осахаривания и сбраживания (SSF). Бактериальное сбраживание вызывает повышение количества молочной кислоты и титруемой кислотности в среде. Вследствие процесса осахаривания происходит изначальное повышение концентрации сахара. После короткой фазы отставания бактерии начинают поглощать сахар, и его концентрация снижается. Сбраживание останавливают, когда продуцируется ~4,5 г/л молочной кислоты (черная стрелка). В данном примере смесь ферментов и исходное содержание сахара в BSG являются такими, что не остается остаточного сахара в точке остановки сбраживания.
Определения
Ячмень является основным сырьем, применяемым для производства пива. Тем не менее, другие зерновые культуры, такие как кукуруза или рис, обычно применяют вместе с осоложенным ячменем. В ходе процесса пивоварения крахмалистый эндосперм данных зерновых культур подвергают ферментативному расщеплению, что приводит в результате к высвобождению сбраживаемых (мальтоза и мальтотриоза и незначительный процент глюкозы) и несбраживаемых углеводов (декстринов), белков, полипептидов и аминокислот. Полученная таким образом среда (которая будет сброжена до пива посредством действия дрожжей) известна как сусло. Нерастворимые компоненты зерна (в основном содержащие зерновые оболочки) представляют собой пивную дробину (BSG). В традиционном пивоварении с использованием фильтрационного чана компоненты BSG играют важную роль, поскольку они образуют слой, через который затор фильтруют с получением сусла. Следовательно, исходное измельчение солода должно быть таким, чтобы зерновые оболочки оставались неповрежденными для образования соответствующего фильтра. На сегодняшний день, хотя многие небольшие или крафтовые пивоварни все еще применяют данный способ фильтрации затора, многие большие пивоварни используют заторный фильтр, который меньше полагается на функцию фильтрации BSG и, таким образом, солод может быть измельчен более мелко.
Пивная дробина содержит все твердые вещества, которые были отделены от сусла посредством фильтрации; она включает остатки ячменного солода и несоложеное сырье. Дробина в основном состоит из околоплодника и частей оболочек ячменя и из некрахмалистых частей кукурузы, при условии, что кукурузная крупа использовалась в качестве несоложеного сырья. Пивная дробина представляет собой лигноцеллюлозный материал, обычно содержащий липиды, лигнин, белки, целлюлозу, гемицеллюлозу и незначительное количество золы. Для описания и пунктов формулы настоящего изобретения выражение "пивная дробина" (BSG) будет применяться в соответствии с определением, представленным в данном документе выше.
В контексте пивоварения и в контексте настоящего изобретения выражение "экстракт" относится к растворимым твердым веществам, экстрагированным в жидкую фазу в ходе затирания (для пивоварения) или SSF (для настоящего изобретения). Следует понимать, что подавляющее большинство данных твердых веществ представляют собой сбраживаемые сахара, такие как мальтоза (при пивоварении) или глюкоза (при пивоварении и SSF по настоящему изобретению).
Выражение "очищенная вода" относится к воде, применяемой в процессе пивоварения, которую подвергали определенному и стандартному процессу для того, чтобы сделать ее пригодной для потребления.
Для относящихся к пищевым продуктам определений, определенных Европейской комиссией (http://ec.europa.eu/food/safety/labelling_nutrition/claims/nutrition_claims/index_en.htm), см. таблицу ниже.
Расщепление АХ либо ферментативно, либо иным образом приводит в результате к увеличению количества растворимой фракции арабиноксиланов (WEAX). Данная фракция отвечает за большинство полезных для здоровья эффектов арабиноксиланов. Среди многих положительных эффектов, которые WEAX оказывает на здоровье, авторы настоящего изобретения выделяют:
1. снижение уровней глюкозы после приема пищи у индивидуумов с нарушенным метаболизмом глюкозы (Lu et al. 2004; Garcia et al. 2007);
2. активность в отношении подавления опухоли (Cao et al. 2011);
3. уменьшение ожирения, уровней холестерина и восстановление полезных кишечных бактерий при употреблении рационов с высоким содержанием жиров (Neyrinck et al. 2011);
4. иммуностимулирующие эффекты (Zhou et al. 2010);
5. пребиотические эффекты, в том числе обеспечение здоровых кишечных бактерий и короткоцепочечных жирных кислот в дистальной части толстой кишки (Cloetens et al. 2010; Sanchez et al. 2009).
Кроме того, есть доказательства того, что препараты на основе арабиноксиланов из пивных дробин (BSG-AX) могут оказывать те же пребиотические эффекты, что и более изученные, полученные из пшеницы арабиноксиланы, а именно:
6. BSG-AX не поглощаются в тонкой кишки и достигают толстой кишки (Teixeira et al. 2017); BSG-AX способствуют пролиферации кишечных бактерий, в частности, полезных видов, таких как, например, бактерии рода Bifidobacteria, и BSG-AX способствуют выработке короткоцепочечных жирных кислот указанными бактериями (Reis et al. 2014).
Задокументированные эффекты, перечисленные выше, были вызваны следующими дозировками:
(1) 0,12 г/кг веса тела/сутки, (2) 0,4 г/кг веса тела/сутки, (3) 10% рациона, (4) 0,1 г/кг в сутки, (5) 0,14 г/кг веса/сутки и 0,6% (вес./об.), (6) 0,6 г/кг веса тела/сутки.
Кроме того, в патенте, относящемуся к применению растворимых арабиноксиланов, экстрагированных из пшеницы (Ekhart et al. 2012), указано, что суточная доза 0,08 г/кг в сутки является достаточной для получения заявленных эффектов для здоровья, а именно пребиотического эффекта и уменьшения симптомов, связанных с употреблением рационов с высоким содержанием жиров.
Европейское управление по безопасности продуктов питания пришло к выводу, что есть причинно-следственная связь между употреблением арабиноксилана из пшеницы и снижением уровней глюкозы после приема пищи (Efsa Panel on Dietetic Products 2011). На основании предоставленных данных EFSA предполагает, что для получения заявленного эффекта 4,8% вес./вес. употребленных углеводов должны составлять растворимые арабиноксиланы. Для здорового взрослого человека весом 70 кг со средним суточным потреблением 2200 ккал(ЕР5А Panel on Dietetic Products Nutrition and Allergies 2013), из которых 45% составляют углеводы (EFSA Panel on Dietetic Products Nutrition and Allergies 2010), это соответствует 0,17 г/кг веса тела/сутки.
Следовательно, считают, что не менее 0,1 г/кг веса тела/сутки является достаточной дозой WEAX для обеспечения положительных эффектов для здоровья.
Ферментативный способ солюбилизации волокон и осахаривания, описанный в данном документе, обеспечивает в результате напиток, ингредиент напитка или пищевой ингредиент с не менее 1,4% (вес./об.) растворимых арабиноксиланов.
Наконец, выражение "не содержит лактозы" относится к продукту, который не содержит следового количества данного соединения. Настоящее изобретение относится к напитку, полученному посредством сбраживания BSG, который, следовательно, не содержит молочного продукта и, таким образом, не содержит лактозы.
Подробное описание предпочтительного варианта осуществления
Способ согласно настоящему изобретению, как правило, включает стадии:
обеспечения пивной дробины;
осуществления осахаривания и солюбилизации волокон посредством ферментативной обработки пивной дробины;
сбраживания осахаренной пивной дробины с помощью молочнокислых бактерий, и/или уксуснокислых бактерий, и/или пробиотиков с получением сброженной смеси и
фильтрования сброженной смеси и сбор пермеата с получением напитка или компонента напитка или
гомогенизации сброженной смеси с получением напитка или компонента напитка.
Пивную дробину предпочтительно получают посредством обычного способа получения пива, где солод и возможно некоторое количество несоложеного сырья, такого как кукуруза, рис, сорго, пшеница, ячмень, рожь, овес или их комбинации, смешивают с водой с образованием затора, где ферменты либо образованные из ячменного солода, либо добавленные отдельно в затор могут расщеплять крахмал до сбраживаемых Сахаров, обычно смеси глюкозы, мальтозы и мальтотриозы. В конце затирания затор фильтруют с получением сбраживаемого сусла, которое дополнительно обрабатывают с получением пива. Ретентат фильтрования затора представляет собой пивную дробину (BSG).
BSG содержит слои семенной оболочки-околоплодника-шелухи, которые покрывали исходную шелуху ячменя. Состав BSG в основном состоит из волокон, которые представляют собой некрахмальные полисахариды (NSP; гемицеллюлоза в форме арабиноксиланов (АХ) и целлюлоза), и значительных количеств белков и лигнина, при этом арабиноксиланы (АХ) обычно представляют собой наиболее распространенный компонент. Следовательно, BSG в основном представляет собой лигноцеллюлозный материал. Волокно составляет приблизительно половину состава BSG в пересчете на сухой вес, тогда как белки могут составлять не более 30% в пересчете на сухой вес. Данное высокое содержание волокон и белков делает BSG интересным сырьем для применения в производстве пищевых продуктов.
Как и следовало ожидать, целлюлоза (β-(1,4)-связанные остатки глюкозы) представляет собой еще один распространенный полисахарид в BSG. Также могут присутствовать определенные уровни (1-3,1-4)-β-D-глюкана. Наиболее распространенными моносахаридами в BSG являются ксилоза, глюкоза и арабиноза, при этом также могут присутствовать следовые количества рамнозы и галактозы.
Содержание белков в BSG обычно представлено на уровне примерно 30% в пересчете на сухой вес. Наиболее распространенными являются хордеины, глютелины, глобулины и альбумины. Незаменимые аминокислоты составляют примерно 30% от общего содержания белков, при этом лизин является наиболее распространенным, тогда как неосновные аминокислоты в BSG составляют не более 70% от общего содержания белков. Это важно, так как зачастую лизин отсутствует в зерновых продуктах. Кроме того, BSG также содержит различные минеральные элементы, среди которых кремний, фосфор, кальций и магний являются наиболее распространенными.
BSG, полученная из процесса производства светлого пива, обычно содержит гемицеллюлозу (20-25 вес. % в пересчете на сухое вещество); целлюлозу (12-25 вес. % в пересчете на сухое вещество); белки (19-30 вес. % в пересчете на сухое вещество); лигнин (12-28 вес. % в пересчете на сухое вещество); липиды (около 10 вес. % в пересчете на сухое вещество); золу (2-5 вес. % в пересчете на сухое вещество) и незначительные количества фруктозы, лактозы, глюкозы и мальтозы.
BSG является высокопитательной и очень чувствительной к порче под действием микроорганизмов, следовательно, для увеличения срока годности необходима термообработка BSG. В этом смысле высокое содержание воды в BSG в момент их получения (фильтрации сусла), которое находится в диапазоне 75% (общее содержание твердых веществ 25%), увеличивает нестабильность материала. По этой причине в способе по настоящему изобретению предпочтительно используют свежие дробины, и/или BSG стабилизируют или обрабатывают для стерилизации, предпочтительно посредством кипячения.
В способе согласно настоящему изобретению BSG, предпочтительно полученные в ходе процесса пивоварения (в диапазоне 25% общего содержания твердых веществ) и более предпочтительно собранные сразу после их получения, смешивают с дистиллированной водой или предпочтительно горячей очищенной водой до конечного содержания сухих веществ от 6 до 10%, более предпочтительно от 8 до 9%, а затем обрабатывают для стабилизации, например, посредством тепловой обработки, например, посредством кипячения в течение 60 минут. Затем смесь BSG и воды подвергают процессам солюбилизации волокон, осахаривания и сбраживания, предпочтительно процессу одновременного осахаривания и сбраживания (SSF). Коммерческие ферментативные продукты, используемые для солюбилизации волокон и осахаривания BSG по настоящему изобретению, будут обладать по меньшей мере одной из следующих активностей: ксиланазной (в том числе эндоксиланазной); целлюлазной; глюканазной (в том числе бета-глюканазной); глюкоамилазной, протеазной, и или их смеси. Предпочтительно применяемая ферментативная смесь будет обладать активностями в отношении разложения крахмала, декстрина, белков и волокон. Более предпочтительно данные активности будут предусматривать глюкоамилазную, пуллуланазную, альфа-амилазную, бета-глюканазную, ксиланазную и протеазную. Ферментативная обработка ксиланазой и протеазой обеспечивает солюбилизацию WUAX и повышает уровни полезных для здоровья WEAX.
Выбор ферментов и условий будет влиять на количество сахара, высвобождаемого из волокон в процессе осахаривания. Поскольку бактериальное сбраживание останавливают после получения определенного количества кислоты, количество высвобожденного сахара будет влиять на количество остаточного сахара, оставшегося после сбраживания. В примере 1 показана комбинация ферментов, которая приводит в результате к относительно низкому высвобождению Сахаров из волокон.
В качестве примеров такой ферментативной обработки были проведены эксперименты посредством добавления к смеси BSG и воды следующих коммерческих продуктов.
В таблице 1 показано, как комбинация ферментов и время осахаривания можно применять для варьирования количества сахара, высвобожденного из волокон. Температура инкубации составляла 55°С, а рН составлял 5,5 во всех реакциях.
После гидролиза получают сбраживаемую смесь, которую затем сбраживают с помощью молочнокислых бактерий, и/или уксуснокислых бактерий, и/или пробиотиков. Предпочтительно такие микроорганизмы добавляют в ходе гидролиза, осуществляя, таким образом, процесс одновременного осахаривания и сбраживания (SSF).
Примеры молочнокислых бактерий включают следующие.
Примеры уксуснокислых бактерий включают G. oxydans и K. xylinus.
Предпочтительно штаммы L. planetarum F10 и L. rhamnosus LGG являются предпочтительными, если выбраны для обеспечения необходимых органолептических свойств. Возможно, пробиотический штамм добавляют в конце процесса получения напитка, определенного в настоящем изобретении.
Гидролиз BSG осуществляют в течение по меньшей мере 12 часов, предпочтительно 24 часов при температуре в зависимости от применяемого(-ых) фермента(-ов), (обычно приблизительно 55°С) для обеспечения солюбилизации арабиноксиланов и повышения уровней WEAX до полезных для здоровья уровней, составляющих по меньшей мере 1,4% (вес./об.). После гидролиза следует 8-24 часов сбраживания при температуре от приблизительно 25 до 37°С, предпочтительно при 30°С. Предпочтительно стадии гидролиза и сбраживания объединяют в одну стадию (SSF) и ее осуществляют в течение от 15 до 24 ч. при температуре от 25 до 37°С, более предпочтительно в течение 20 ч. при температуре 30°С. Во время процесса сбраживания или SSF применяют аэробные и статические условия.
За сбраживанием или SSF наблюдают с помощью критических параметров, таких как рН, экстракт, общая кислотность (ТТА) и концентрация восстанавливающего сахара. Процесс считается завершенным, когда, например, бактерии продуцируют 4,5 г/л молочной кислоты, или общая титруемая кислотность (ТТА) смеси является такой, что ее 10 мл титруется до рН 7 с помощью 3 мл 0,1 М раствора гидроксида натрия и более предпочтительно наблюдали снижение в единицах рН, составляющее от 0,2 до 0,4 от исходного рН. Также измеряют концентрацию спирта в сброженной смеси. Аэробные и статические условия применяют для обеспечения низкой концентрации спирта, составляющей менее 0,20%, предпочтительно менее 0,15% и более предпочтительно менее 0,10% в сброженной смеси.
На фиг. 1 показан пример SSF. Бактериальное сбраживание вызывает повышение количества молочной кислоты и титруемой кислотности в среде. Вследствие процесса осахаривания происходит изначальное повышение концентрации сахара. После короткой фазы отставания бактерии начинают поглощать сахар, и его концентрация снижается. Сбраживание останавливают, когда продуцируется ~4,5 г/л молочной кислоты (черная стрелка). В данном примере смесь ферментов и исходное содержание сахара в BSG являются такими, что не остается остаточного сахара в точке остановки сбраживания.
Сбраживание с получением молочной кислоты или способ SSF останавливают посредством охлаждения фермента до температуры менее 18°С или предпочтительно нагревания фермента до температуры выше 50°С.
Описанную выше сброженную смесь можно затем подвергать двум разных способам, обеспечивающим два различные типа напитков или компонентов напитка.
1. Сброженную смесь можно отфильтровать с получением фильтрованного напитка посредством следующего способа.
Сброженную основу перемешивают посредством вихревого способа для повторного суспендирования осажденных частиц.
Обеспечивают осаждение твердых (нерастворимых) частиц, предпочтительно посредством центрифугирования.
Полученную в результате надосадочную жидкость фильтруют, предпочтительно через заторные фильтры. Возможны дополнительные стадии фильтрации для снижения размера частиц в конечном напитке.
Согласно степени осахаривания и последующего уровня остаточного сахара в напитке, данный напиток может иметь одно из следующих утверждений о питательных свойствах (см. определения):
низкоэнергетический, обезжиренный, без сахара, с очень низким содержанием соли; или
низкоэнергетический, обезжиренный, с низким содержанием сахара, с очень низким содержанием соли; или
обезжиренный, с очень низким содержанием соли и 'без добавленного сахара'.
2. Сброженную смесь можно гомогенизировать с получением напитка посредством следующего способа.
Сброженную основу перемешивают посредством вихревого способа для повторного суспендирования осажденных частиц.
Затем смесь перемешивают, предпочтительно посредством промышленной мешалки до получения гомогенной смеси.
Согласно степени осахаривания и последующего уровня остаточного сахара в напитке, данный напиток может иметь одно из следующих утверждений о питательных свойствах (см. определения):
с высоким содержанием волокон, обезжиренный, без сахара, с высоким содержанием белков, с очень низким содержанием соли; или
с высоким содержанием волокон, обезжиренный, с низким содержанием сахара, с высоким содержанием белков, с очень низким содержанием соли; или
с высоким содержанием волокон, обезжиренный, с высоким содержанием белков, с очень низким содержанием соли и 'без добавленного сахара'.
Посредством фильтрования сброженной смеси можно получить напиток, компонент напитка или пищевой компонент (тип 1), которые характеризуются низким содержанием калорий (<20 ккал/100 мл), и/или являются обезжиренными (<0,5%), и/или без сахара (<0,5%) или характеризуются низким содержанием сахара (2,5% вес./об.), и/или характеризуются очень низким содержанием соли (<0,4%), и/или содержат достаточные уровни полезных для здоровья растворимых арабиноксиланов (не менее 1,4% вес./об., предпочтительно 3%). Порция 500 мл указанного напитка будет обеспечивать 70 г растворимых арабиноксиланов, или 0,1 г/кг веса тела для взрослого человека весом 70 кг.
Посредством гомогенизации сброженной смеси можно получить напиток или компонент напитка (тип 2), напиток, компонент напитка или пищевой компонент (тип 2), которые характеризуются низким содержанием жиров (<1,5%), и/или без сахара (<0,5%) или характеризуются низким содержанием сахара (2,5% вес./об.), и/или характеризуются высоким содержанием волокон (>1,5 г волокон/100 ккал, предпочтительно >3 г волокон/100 ккал), и/или содержат достаточные уровни полезных для здоровья растворимых арабиноксиланов (не менее 1,4% вес./об., предпочтительно 3%), и/или характеризуются высоким содержанием белков (>12%, предпочтительно>20% энергии, обеспечиваемой белками), и/или характеризуются очень низким содержанием соли (<0,4%). Порция 500 мл указанного напитка будет обеспечивать 70 г растворимых арабиноксиланов, или 0,1 г/кг веса тела для взрослого человека весом 70 кг.
Поскольку в описанном способе не используют молочные продукты, напиток или компонент напитка, полученные посредством способа согласно настоящему изобретению, следовательно, не содержат лактозы.
Напиток можно употреблять сам по себе или его можно применять в качестве компонента напитка и смешивать с одним или несколькими другими компонентами перед употреблением. Такие компоненты могут представлять собой напитки, как, например, фруктовый сок. Напиток можно применять в качестве пищевого компонента или пищевой добавки для продуктов питания, таких как макаронные изделия, виды хлеба и закваски, мюсли и зерновые продукты, хлебобулочные изделия и печенье.
Конечный напиток, компонент напитка или пищевой компонент, полученные посредством способа, описанного в настоящем изобретении, можно подвергать стабилизирующим обработкам, предпочтительно пастеризации, предпочтительно при температуре 70 С в течение 30 мин. Кроме того, конечный напиток или компонент напитка могут быть дополнены посредством добавления пробиотических микроорганизмов, предпочтительно молочнокислых бактерий.
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
Cao, Li, Xiuzhen Liu, Tianxiu Qian, Guibo Sun, Yan Guo, Fengjin Chang, Sumei Zhou, and Xiaobo Sun. 2011. "Antitumor and Immunomodulatory Activity of Arabinoxylans: A Major Constituent of Wheat Bran." International Journal of Biological Macromolecules 48 (1). Elsevier B.V.: 160-64. doi:10.1016/j.ijbiomac.2010.10.014.
Cloetens, Lieselotte, Willem F Broekaert, Yasmine Delaedt, Frans Ollevier, Christophe M Courtin, Jan A Delcour, Paul Rutgeerts, and Kristin Verbeke. 2010. "Tolerance of Arabinoxylan-Oligosaccharides and Their Prebiotic Activity in Healthy Subjects: A Randomised, Placebo-Controlled Cross-over Study." Br J Nutr 103 (5): 703-13. doi:10.1017/S0007114509992248.
Efsa Panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies. 2011. "Scientific Opinion on the Substantiation of Health Claims Related to Arabinoxylan Produced from Wheat Endosperm and Reduction of Post-Prandial Glycaemic Responses (ID 830) pursuant to Article 13(1) of Regulation (EC) No 1924/2006." EFSA Journal 9 (6): 2205-n/a. doi:10.2903/j.efsa.2011.2205.
EFSA Panel on Dietetic Products Nutrition and Allergies. 2010. "Scientific Opinion on Dietary Reference Values for Carbohydrates and Dietary Fibre." EFSA Journal 8 (3): 1462-n/a. doi:10.2903/j.efsa.2010.1462.
---. 2013. "Scientific Opinion on Dietary Reference Values for Energy." EFSA Journal 11
(1): 3005-n/a. doi:10.2903/j.efsa.2013.3005.
Ekhart, Peter Frank, Hans Van Der Saag, Sam Possemiers, Pieter Van Den Abbeele, Tom Van De Wiele, Audrey Martine Neyrinck, Nathalie Maria Nelly Delzenne, and Patrice D. Cani. 2012. Arabinoxylans for modulating the barrier function of the intestinal surface. 20120230955, issued 2012.
Garcia, A L, В Otto, S-C С Reich, M О Weickert, J Steiniger, A Machowetz, N N Rudovich, et al. 2007. "Arabinoxylan Consumption Decreases Postprandial Serum Glucose, Serum Insulin and Plasma Total Ghrelin Response in Subjects with Impaired Glucose Tolerance." European Journal of Clinical Nutrition 61 (3): 334-41.
doi:10.1038/sj.ejcn.1602525.
Lu, Z. X., K. Z. Walker, J. G. Muir, and K. O'Dea. 2004. "Arabinoxylan Fibre Improves Metabolic Control in People with Type II Diabetes." European Journal of Clinical Nutrition 58 (4): 621. doi:10.1038/sj.ejcn. 1601857.
Neyrinck, Audrey M., Sam Possemiers, Celine Druart, Tom van de Wiele, Fabienne de Backer, Patrice D. Cani, Yvan Larondelle, and Nathalie M. Delzenne. 2011. "Prebiotic Effects of Wheat Arabinoxylan Related to the Increase in Bifidobacteria, Roseburia and Bacteroides/prevotella in Diet-Induced Obese Mice." PLoS ONE 6 (6).
doi:10.1371/journal.pone.0020944.
Reis, Sofia F, Nissreen Abu-Ghannam, Beatriz , Patricia , Susana Ferreira,  J Maia, Fernanda С Domingues, and Jose L Alonso. 2014. "Evaluation of the Prebiotic Potential of Arabinoxylans from Brewer's Spent Grain." Applied Microbiology and Biotechnology 98 (22): 9365-73. doi:10.1007/s00253-014-6009-8.
Sanchez, J I, M Marzorati, С Grootaert, M Baran, V Verstraete, С M Van De Wiele, W F Van Craeyveld, J A Courtin, W Broekaert, and T Delcour. 2009. "Arabinoxylan-Oligosaccharides (AXOS) Affect the Protein/carbohydrate Fermentation Balance and Microbial Population Dynamics of the Simulator of Human Intestinal Microbial Ecosystem." Microbial Biotechnology 2 (1): 101-13. doi:10.1111/j.l751-7915.2008.00064.x.
Teixeira, Cristina, Margareta Nyman, Roger Andersson, and Marie Alminger. 2017.
"Application of a Dynamic Gastrointestinal in Vitro Model Combined with a Rat Model to Predict the Digestive Fate of Barley Dietary Fibre and Evaluate Potential Impact on Hindgut Fermentation." Bioactive Carbohydrates and Dietary Fibre 9: 7-13.
doi:10.1016/j.bcdf.2016.12.001.
Zhou, Sumei, Xiuzhen Liu, Yan Guo, Qiang Wang, Daiyin Peng, and Li Cao. 2010.
"Comparison of the Immunological Activities of Arabinoxylans from Wheat Bran with Alkali and Xylanase-Aided Extraction." Carbohydrate Polymers 81 (4): 784-89.
doi:10.1016/j.carbpol.2010.03.040.