水解的全穀物組合物的製作方法

2023-05-17 04:14:21

專利名稱：水解的全穀物組合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及水解的全穀物(whole grain)組合物。具體地講，本發明涉及當用作食品成分時具有最佳糖組成(sugar profile)和最佳器官感覺參數例如味道和粘度的水解的全穀物組合物。
背景技術：
現在有主要來自流行病學研究的大量證據，表明每天攝入三份全穀物產品(即48g全穀物)的確與降低的心血管疾病風險、增加的胰島素敏感性以及降低的2型糖尿病發作風險、降低的肥胖(主要是內臟型肥胖)和降低的消化系統癌症風險是相關的。已報導全穀物的這些健康益處是由於膳食纖維和其它成分例如維生素、礦物質和生物活性植物化 學成分的協同作用。瑞典、美國和英國的監管機構已經批准基於有效的科學證明的特定心臟健康聲明。含有膳食纖維的食品也在消費者中越來越流行，不僅僅因為目前一些國家的飲食推薦中包括全穀物的消費，而且也因為全穀物產品被認為是有益於健康的和天然的。政府機構和專家組已確立對全穀物消費量的推薦，以鼓勵消費者食用全穀物。例如，在美國，推薦每天消費45-80g全穀物。然而，英國、美國和中國的全國飲食調查提供的數據表明每天全穀物消費量是0-30g全穀物。通常，認為貨架上提供的全穀物產品缺乏和可得到的全穀物產品的不良感官性質是全穀物消費的障礙，並限制要加入到食品中的全穀物的量，因為當加入增加量的全穀物時，產品的物理和感官性質可能劇烈變化。全穀物是膳食纖維、植物營養素、抗氧化劑、維生素和礦物質的公認來源。根據美國穀類化學家協會(AACC)所給的定義，全穀物和由全穀物製成的食品是由完整的(entire)穀物種子構成的。完整的穀物種子包括胚芽、胚乳和糠/麩(bran)。其通常指穀粒。並且，在最近幾年，消費者越來越關注食品的標籤，並且他們期望生產的產品儘可能的天然和健康。因此，需要研發限制非天然食品添加劑的使用的用於食品和飲料加工工藝的成分及食品和飲料產品，即使當健康或食品安全機構已經完全清楚所述非天然食品添加劑時也如此。鑑於全穀物的健康益處，需要提供具有儘可能完整的膳食纖維的全穀物成分。為了提高食品或一份飲食的全穀物含量，增加一份飲食的大小當然是可行的。但這是不希望的，因為其導致攝入更多卡路裡。僅僅提高產品的全穀物含量的另一個困難是其通常影響產品的物理性質例如味道、質地和整個外觀(器官感覺參數)以及其加工性。消費者不願意對感官性質妥協，以提高其每天的全穀物攝入量。味道、質地和整個外觀是所述的感官性質。顯而易見，工業生產線效率是食品工業的強制要求。這包括原料的處理和加工、產品的形成、包裝及隨後在倉庫、貨架上或在家中的貯存。
US 4，282，319涉及從全穀物製備水解產物的方法和如此衍生的產品。所述方法包括水介質中利用蛋白酶和澱粉酶的酶處理。可將得到的產品加入到不同類型的產品中。US4，282，319描述全穀物中存在的蛋白質的完全降解。US 5，686，123公開通過用a -澱粉酶和0 -澱粉酶處理而產生的穀類混懸液，所述兩種酶都特異地產生麥芽糖單元，且不具有葡聚糖酶的作用。因此，本發明的目的是提供水解的全穀物組合物，所述組合物富含膳食纖維，並且當用於食品中時，所述組合物提供良好的消費感受，並且所述組合物在不危害感官參數的情況下以合理的成本可容易地實現工業化生產。發明簡述因此，在第一方面，本發明涉及水解的全穀物組合物，其包含-a-澱粉酶或其片段，當處於活性狀態時，所述a _澱粉酶或其片段對膳食纖維不表現水解活性，且 其中該水解的全穀物組合物具有基於水解的全穀物組合物的乾物質計的至少0. 25%重量的葡萄糖含量，例如至少0. 35%,例如至少0. 5%,和/或組合物中基於重量計低於144:1的麥芽糖與葡萄糖的比率，例如低於120:1的比率，如低於100:1的比率，例如低於50:1的比率，如低於30:1的比率，例如低於20:1的比率，如低於1:10的比率，或者組合物中以重量計低於230:1的麥芽糖與果糖的比率，例如低於144:1，例如低於120:1，例如低於100:1，例如低於50:1，例如低於30:1，例如低於20:10，或例如低於10:1,
或者組合物中以重量計低於144:1的麥芽糖與葡萄糖+果糖的比率，例如低於120:1，例如低於100:1,例如低於50:1,例如低於30:1,例如低於20:1,或例如低於10:1。本發明的另一方面涉及製備水解的全穀物組合物的方法，所述方法包括a)使全穀物成分與酶組合物在水中接觸,所述酶組合物包含至少一種a -澱粉酶，所述酶組合物對膳食纖維不表現水解活性，b)使酶組合物與全穀物成分反應，以提供全穀物水解產物，c)當所述水解產物在65°C測定已達到50_5000mPa. s的粘度時,通過滅活所述酶來提供水解的全穀物組合物。本發明的第三方面涉及包含根據本發明的水解的全穀物組合物的食品。附圖
簡述圖I顯示與膳食纖維接觸的各種酶的薄層色譜分析。不同徑跡(tracks)的代號如下AO :純阿拉伯糖基木聚糖斑點(空白)@ 0 :純@ -葡聚糖斑點(空白)A:與徑跡下方標註的酶溫育後的阿拉伯糖基木聚糖斑點(BAN，Validase HT 425L和 Alcalase AF 2. 4L)^ :與徑跡下方標註的酶溫育後的￠-葡聚糖斑點(BAN，Validase HT425L和Alcalase AF 2. 4L)
E0:酶斑點(空白)圖2顯示未加入酶(平線)和與Alcalase 2. 4L溫育後(點線)的P -葡聚糖和阿拉伯糖基木聚糖的分子排阻色譜(SEC)的分子量曲線(molecularweight profile)。A)燕麥￠-葡聚糖；B)小麥阿拉伯糖基木聚糖。圖3顯示未加入酶(平線)和與Validase HT 425L溫育後(點線)的P -葡聚糖和阿拉伯糖基木聚糖的分子排阻色譜(SEC)的分子量曲線。A)燕麥￠-葡聚糖；B)小麥阿拉伯糖基木聚糖。 圖4顯示未加入酶(平線)和與MATS L溫育後(點線)的P -葡聚糖和阿拉伯糖基木聚糖的分子排阻色譜(SEC)的分子量曲線。A)燕麥￠-葡聚糖；B)小麥阿拉伯糖基木聚糖。發明詳述本發明的發明人已令人驚奇地發現通過用a -澱粉酶並任選地用蛋白酶處理全穀物成分，全穀物將變得較不粘稠，並且隨後可以更容易地混入到食品中。這致使增加產品中全穀物的量成為可能。此外，a-澱粉酶處理還致使向食品(其中使用根據本發明的水解的全穀物組合物)中加入增甜劑例如蔗糖的需求降低。因此，在第一方面，本發明涉及水解的全穀物組合物，其包含- a -澱粉酶或其片段，當處於活性狀態時，所述a _澱粉酶或其片段對膳食纖維不表現水解活性，並且其中該水解的全穀物組合物具有基於水解的全穀物組合物的乾物質計的至少0. 25%重量的葡萄糖含量，例如至少0. 35%,例如至少0. 5%,和/或組合物中基於重量計低於144:1的麥芽糖與葡萄糖的比率，例如低於120:1的比率，例如低於100:1的比率，例如低於50:1的比率，例如低於30:1的比率，例如低於20:1的比率，例如低於10:10的比率，或者組合物中以重量計低於230:1的麥芽糖與果糖的比率，例如低於144:1，例如低於120:1，例如低於100:1，如低於50:1，例如低於30:1，例如低於20:1，或例如低於10:1，或者組合物中以重量計低於144:1的麥芽糖與葡萄糖+果糖的比率，例如低於120:1，例如低於100:1，如低於50:1，例如低於30:1，例如低於20:1，或例如低於10: I。包含根據本發明的水解全穀物組合物的食品所具有的幾個優點可在於I.可在終產品中提供增加的全穀物和纖維含量，而產品的感官參數基本不受影響；II.可保留來自全穀物的膳食纖維；III.基本未影響產品的感官參數的更大的飽滿感和更慢的消化。目前，由於不可流動的粘度、顆粒感質地和味覺問題，使富含全穀物的食品受到限制。然而，根據本發明的水解的全穀物在食品中的應用使得能夠提供期望的粘度、光滑的質地、最小的風味影響，和增加的營養健康和康健價值。IV.另一個優點可以是通過用更有益健康的甜味劑源替換傳統的外部提供的甜味劑例如葡萄糖漿、高果糖玉米糖漿、轉化糖、麥芽糖糊精、蔗糖等，來改良食品的碳水化合物組成(profile) o
許多食品的質量參數和與產品加工性有關的重要參數是水解的全穀物組合物的粘度。在本文中，術語「粘度」是流體的「稠度」或流動能力的量度。因此，粘度是正被切應力或者拉伸應力變形的流體的阻力的量度。如果沒有另外說明，將粘度以mPa. s給出。可利用Newport Scientific^tJRapid Visco 分析器測量粘度。Rapid Visco 分析器測量產品對槳的攪拌作用的阻力。在65°C和50rpm、攪拌10分鐘後測量粘度。根據本發明的水解的全穀物組合物的粘度可以變化。在本發明的一個實施方案中，在65°C測量的粘度是l-4000mPa. s，例如10-3000mPa. s，例如10_1500mPa. s，例如IO-IOOOmPa. s，例如 10_500mPa. s，例如 2_500mPa. s，或者例如 2_200mPa. s。在一實施方案中，在TS 50下測量粘度。可從不同來源獲得全穀物成分。全穀物源的示例是粗麵粉(semolina)、球果(cones)、粗磨谷粉(grits)、麵粉(flour)和微粉化的穀物(微粉化的麵粉)。可將全穀物粉碎，優選通過幹磨粉碎。所述粉碎可在全穀物成分與根據本發明的酶組合物接觸之前或者之後進行。 在本發明的一實施方案中，可將全穀物成分熱處理，以限制酸敗和微生物數量。全穀物是由於其可食用的澱粉穀粒而種植的禾本科(Poaceae family) (grassfamily)單子葉植物的穀類。全穀物的示例包括大麥(barley)、大米、黑米(blackrice)、糖米(brown rice)、郝米(wild rice)、養麥(buckwheat)、焦幹碎麥(bulgur)、玉米(corn)、黍(millet)、燕麥(oat)、高粱(sorghum)、斯佩耳特小麥(spelt)、黑小麥(triticale)、黑麥(rye)、小麥(wheat)、去皮小麥粒(wheat berries)、衣索比亞畫眉草(teff)、卡內裡草蘆(canary grass)、薏該(Job，s tears)和弗尼奧(fonio)。不屬於禾本科的植物物種也可產生以與穀物相同的方式使用的含澱粉種子或果實，將其稱作偽穀物。偽穀物的示例包括覓菜紅(amaranth)、蕎麥、軸靼蕎麥(tartar buckwheat)和昆諾阿藜(quinoa)。當指定穀物時，其將包括穀物和偽穀物。因此，根據本發明的全穀物成分可來自穀物和偽穀物。因此，在一實施方案中，水解的全穀物組合物獲自選自以下的植物大麥、大米、糙米、菰米、蕎麥、黑米、蕎麥、焦幹碎麥、玉米、黍、燕麥、高粱、斯佩耳特小麥、黑小麥、黑麥、小麥、去皮小麥粒、衣索比亞畫眉草、卡內裡草蘆、薏該、弗尼奧、覓菜紅、蕎麥、韃靼蕎麥、昆諾阿藜、穀物和偽穀物的其它變種及其混合物。一般來講，穀物的來源取決於產品類型，因為每種穀物會提供其獨有的味道性質。全穀物成分是從未精製的穀物製備的成分。全穀物成分包含穀物的所有可食用部分；即胚芽、胚乳和糠/麩。可以以多種形式例如粉碎的、片狀的、破裂的或其它形式提供全穀物成分，正如研磨工業中普遍已知的那樣。在本文中，短語「水解的全穀物組合物」指酶消化的全穀物成分或者利用至少一種a -澱粉酶消化的全穀物成分，當處於活性狀態時，所述a -澱粉酶對膳食纖維不表現水解活性。水解的全穀物組合物可利用蛋白酶進一步消化，當處於活性狀態時，所述蛋白酶對膳食纖維不表現水解活性。在本文中，還應理解短語「水解的全穀物組合物」也涉及麵粉的酶處理和隨後通過混合麵粉、糠/麩和胚芽而重構全穀物。還應理解重構可在終產品中使用之前或者在混入終產品期間進行。因此，全穀物的一個或多個單獨部分處理之後的全穀物的重構也構成本發明的部分。全穀物研磨之前或者之後，可將全穀物成分進行水解處理，以斷裂全穀物成分的多糖結構並任選斷裂蛋白質結構。可以以液體、濃縮物、粉末、汁液或濃湯(puree)的形式提供水解的全穀物組合物。如果使用超過一種類型的酶，應該理解全穀物的酶處理可依次加入所述酶來進行或者通過提供含有超過一種類型的酶的酶組合物來進行。在本文中，短語「當處於活性狀態時，對膳食纖維不表現水解活性的酶」應理解為還包括酶混合物，所述酶來源自該酶混合物。例如本文中描述的蛋白酶、澱粉酶、葡萄糖異構酶和澱粉葡糖苷酶可作為在使用前沒有完全純化並因此包括對例如膳食纖維的酶活性的酶混合物提供。然而，如果酶是多功能的，對膳食纖維的活性還可來自所述的具體酶。如文中所用，酶(或酶混合物)缺乏對膳食纖維的水解活性。術語「不表現水解活性」或者「缺乏對膳食纖維的水解活性」可包括至多5%的膳 食纖維降解，例如至多3%、例如至多2%和例如至多1%的降解。如果利用高濃度或者延長的溫育時間，所述降解可能是不可避免的。術語「處於活性狀態」涉及酶或者酶混合物進行水解活性的能力，並且是滅活前的酶的狀態。滅活可通過降解和變性進行。除非另外說明，一般來講，本申請中的重量百分數是基於乾物質的重量的百分數。根據本發明的水解的全穀物組合物可包含當處於活性狀態時對膳食纖維不表現水解活性的蛋白酶。加入根據本發明的蛋白酶的優點是水解的全穀物的粘度可進一步降低，其還可引起終產品粘度的降低。因此，在根據本發明的一實施方案中，水解的全穀物組合物包含濃度為基於總全穀物含量的0. 0001%-5%重量(w/w)(例如0. 01-3%、例如0. 01-1%、例如0. 05-1%、例如0. 1-1%、例如0. 1-0. 7%或者例如0. 1-0. 5%)的蛋白酶或其片段。加入的蛋白酶的最佳濃度取決於數個因素。正如已發現的在水解的全穀物生產期間加入蛋白酶可產生苦的異味，蛋白酶的加入可以看作是較低的粘度和異味之間的折衷。另夕卜，蛋白酶的量還可取決於水解的全穀物生產期間的溫育時間。例如如果延長溫育時間，可使用較低濃度的蛋白酶。蛋白酶是使蛋白質水解的酶。可使用它們，以降低水解的全穀物組合物的粘度。來自 Novozymes 的 Alcalase 2. 4L (EC 3. 4. 21. 62)是合適的酶的不例。 根據溫育時間和蛋白酶的濃度，水解的全穀物組合物中的一定量的蛋白質可被水解成胺基酸和肽片段。因此，在一實施方案中，全穀物組合物中的i-io%的蛋白質被水解，例如 2-8%、如 3-6%, 10-99%，例如 30-99%，例如 40_99%，例如 50_99%，例如 60_99%，例如70-99%,例如80-99%，例如90-99%或者例如10-40%、40_70%和60_99%。此外，蛋白質降解可降低粘度，並改善感官參數。在本文中，除非另外定義，短語「水解的蛋白質含量」指來自全穀物組合物的水解的蛋白質的含量。蛋白質可被降解成較大的或者較小的肽單位或者甚至降解成胺基酸成分。本領域的技術人員將理解加工和存貯期間，將發生少量的降解，其不是由外部酶降解引起的。—般來講，應該理解水解的全穀物組合物生產中使用的酶不同於全穀物成分中天然存在的相應的酶。
就全穀物組合物中存在的更具體的蛋白質評價蛋白質的降解可能是適當的。因此，在一實施方案中，降解的蛋白質是全穀物蛋白質，例如谷蛋白(gluten proteins)、球蛋白、白蛋白和糖蛋白。澱粉酶(EC 3. 2. I. I)是歸類為糖酶的酶，糖酶是裂解多糖的酶。其主要是胰液和唾液的組分，其用於將長鏈碳水化合物例如澱粉裂解為較小的單元。此處，將a-澱粉酶用於水解膠凝澱粉，以降低水解的全穀物組合物的粘度。來自Valley Research的ValidaseHT 425L、Validase RA,來自Novozymes的Fungamyl和來自DSM的MATS是適合於本發明的a-澱粉酶的示例。在所用的處理條件(持續時間、酶濃度)下，所述酶對膳食纖維不表現活性。相反，例如來自Novozymes的BAN除降解澱粉外還將膳食纖維降解成小分子量的纖維或寡糖，還可參見實施例3。在本發明的一實施方案中，當酶濃度低於5%(w/w)、例如低於3%(w/w)、如低於l%(w/w)、例如低於0. 75%%(w/w)、如低於0. 5%(w/w)時，所述酶對膳食纖維不表現活性。 —些a-澱粉酶產生作為最小碳水化合物實體的麥芽糖單元，而其它的還能產生葡萄糖單元的碎片(fraction)。因此,在一實施方案中，當處於活性狀態時，a -澱粉酶或其片段是產生混合的糖的a-澱粉酶，包括產生葡萄糖的活性。已發現當處於活性狀態時，一些a-澱粉酶包括產生葡萄糖的活性，而對膳食纖維不具有水解活性。通過含有包括葡萄糖產生活性的a -澱粉酶，可獲得增加的甜味，因為葡萄糖具有是麥芽糖甜度近兩倍的甜度。在本發明的一實施方案中，當使用根據本發明的水解的全穀物組合物時，需要向食品中單獨加入減少的量的外來糖源。當在酶組合物中使用包括葡萄糖產生活性的a-澱粉酶時，可使免除或者至少減少其它外來糖源或非糖甜味劑的使用成為可能。在本文中，術語「外來糖源」涉及非原始存在或者非原始產生於水解的全穀物組合物中的糖。所述外來糖源的示例可以是蔗糖、葡萄糖漿、乳糖和人造甜味劑。澱粉葡糖苷酶(EC 3. 2. I. 3)是通過從多糖鏈的非還原端水解葡萄糖單元而能從澱粉、麥芽糖糊精和麥芽糖釋放葡萄糖殘基的酶。隨著釋放的葡萄糖濃度的增加，製品的甜度增加。因此，在一實施方案中，所述食品還包含澱粉葡糖苷酶或其片段。向水解的全穀物組合物的生產中加入澱粉葡糖苷酶可能是有利的，因為隨著釋放的葡萄糖濃度的增加，製品的甜度增加。如果澱粉葡糖苷酶不直接或間接影響全穀物的健康性質也可以是有利的。因此，在一實施方案中，當處於活性狀態時，澱粉葡糖苷酶對膳食纖維不表現水解活性。本發明的益處並特別是用於製備含有根據本發明的水解的全穀物組合物的食品的方法的益處是當與現有技術描述的產品相比較時，其使得能夠降低食品的糖(例如蔗糖)含量。當在酶組合物中使用澱粉葡糖苷酶時，免除使用其它的外來糖源例如加入蔗糖成為可能。然而，如上所述，某些a-澱粉酶能產生葡萄糖單元，其可向產品中增加足夠的甜度，以至於使應用澱粉葡糖苷酶成為不必要的。此外，澱粉葡糖苷酶的應用還增加水解的全穀物組合物的生產成本，並因此，限制澱粉葡糖苷酶的應用可能是合乎需要的。因此，在另一實施方案中，根據本發明的水解的全穀物組合物不含有澱粉葡糖苷酶例如外源的澱粉葡糖苷酶。葡萄糖異構酶(D-葡萄糖酮基異構酶(ketoisomerase))使葡萄糖異構化成果糖。因此，在本發明的一實施方案中，水解的全穀物組合物還包含葡萄糖異構酶或其片段，當處於活性狀態時，所述葡萄糖異構酶或其片段對膳食纖維不表現水解活性。葡萄糖具有70-75%的蔗糖甜度，而果糖是蔗糖甜度的兩倍。因此，生產果糖的處理具有顯著的價值，因為不加入外來糖源(例如蔗糖或人造甜味劑)情況下，產品的甜度可顯著增加。許多具體的酶或酶混合物用於生產根據本發明的水解的全穀物組合物。要求是在使用的處理條件下，它們基本對膳食纖維不表現水解活性。因此，在一實施方案中，a -澱粉酶可選自 Valley Research 的 Validase HT425L 和 Validase RA, Novozymes 的 Fungamyl和 DSM 的 MATS,蛋白酶可選自 Alcalase、iZyme E^PiZyme G(Novozymes)。在水解的全穀物組合物中，根據本發明的酶的濃度可影響包含所述組合物的食品的感官參數。此外，還可通過改變參數例如溫度和溫育時間而調整酶的濃度。因此，在一實施方案中，水解的全穀物組合物包含組合物中總全穀物含量的0. 0001-5重量％的至少一種下述的酶或其片段- a -澱粉酶或其片段，當處於活性狀態時，所述a _澱粉酶或其片段對膳食纖維不表現水解活性；

-澱粉葡糖苷酶或其片段，當處於活性狀態時，所述澱粉葡糖苷酶對膳食纖維不表現水解活性；和-葡萄糖異構酶或其片段，當處於活性狀態時，所述澱粉葡糖苷酶對膳食纖維不表現水解活性。在又一實施方案中，水解的全穀物組合物包含水解的全穀物組合物中的總全穀物含量的0. 001-3重量％的a -澱粉酶，例如0. 01-3%、例如0. 01-0. 1%、例如0. 01-0. 5%、例如0. 01-0. 1%、例如0. 03-0. 1%、例如0. 04-0. 1%。在又一實施方案中，水解的全穀物組合物包含水解的全穀物組合物中總全穀物含量的0. 001-3重量％的澱粉葡糖苷酶，例如0. 001-3%、例如 0. 01-1%、例如 0. 01-0. 5%、例如 0. 01-0. 5%、例如 0. 01-0. 1%、例如 0. 03-0. 1%、例如0. 04-0. 1%。在另一實施方案中，水解的全穀物組合物包含水解的全穀物組合物中總全穀物含量的0. 001-3重量%的葡萄糖異構酶，例如0. 001-3%、例如0. 01-1%、例如0. 01-0. 5%、例如 0. 01-0. 5%、例如 0. 01-0. 1%、例如 0. 03-0. 1%、例如 0. 04-0. 1%。^ -澱粉酶也是可降解糖類的酶，然而，P -澱粉酶主要以麥芽糖作為產生的最小碳水化合物實體。因此，在一實施方案中，根據本發明的水解的全穀物組合物不含有3-澱粉酶，例如外源的3 -澱粉酶。通過避免3 -澱粉酶，更大部分的澱粉將水解成葡萄糖單元，因為a-澱粉酶必然與￠-澱粉酶競爭底物。因此，可得到改善的糖組成。這與US5，686，123相反，US 5，686，123公開了通過用a -澱粉酶和0 -澱粉酶處理產生的穀物混懸液。在一些情況下，對於提供足夠低的粘度，蛋白酶的作用不是必需的。因此，在根據本發明的一實施方案中，水解的全穀物組合物不含有蛋白酶，例如外源的蛋白酶。如先前所述，蛋白酶的加入可產生苦的異味，這在一些情況下是希望避免的。這與US 4，282，319相反，其公開包括用蛋白酶和澱粉酶進行酶處理的方法。一般來講，當處於活性狀態時，根據本發明所用的用於產生水解的全穀物組合物的酶對膳食纖維不表現水解活性。因此，在另一實施方案中，水解的全穀物組合物具有相對於原料而言基本完整的￠-葡聚糖結構。在另一實施方案中，水解的全穀物組合物具有相對於原料而言基本完整的阿拉伯糖基木聚糖結構。通過利用根據本發明的用於產生水解的全穀物組合物的一種或多種酶，可保持基本完整的3 -葡聚糖和阿拉伯糖基木聚糖結構。可通過分子排阻色譜(SEC)測量￠-葡聚糖和阿拉伯糖基木聚糖結構的水解程度。該SEC技術已較詳細地描述在「利用使用Calcofluor檢測的SEC在穀物提取物中測定旦-葡聚糖分子量，Lena Rimsten, Tove Stenberg, Roger Andersson, Annica Andersson和Per Ainan. Cereal Chem. 80(4) :485 - 490」中，將其引入文中作為參考。在本文中，短語「基本完整的結構」應理解為結構的絕大部分是完整的。然而，由於任何天然產物中存在自然降解，部分結構(例如￠-葡聚糖結構或阿拉伯糖基木聚糖結構)可被降解，儘管降解可能不是由 加入的酶引起的。因此，「基本完整的結構」應理解為結構是至少95%完整的，例如至少97%，例如至少98%或者例如至少99%完整的。在本文中，酶例如蛋白酶、澱粉酶、葡萄糖異構酶和澱粉葡糖苷酶指已預先純化或者部分純化的酶。所述蛋白質/酶可在細菌、真菌或酵母中產生，然而，它們還可以具有植物來源。一般來講，在本文中，所述產生的酶屬於「外源性酶」範疇。可將所述酶在生產期間加入到產物中，以向底物增加某些酶作用。類似地，在本文中，當從本發明中放棄一種酶時，所述放棄涉及外源性酶。在本文中，所述酶例如引起澱粉和蛋白質的酶促降解，從而降低粘度。對於本發明的方法，應該理解所述酶可以在溶液中或者連接至表面例如固定化的酶。在後一種方法中，該蛋白質可能不構成終產物的一部分。如先前所提到的，a -澱粉酶的作用致使產生有用的糖組成，其可影響味道，並減少要加入到終產物中的外來糖或甜味劑的量。在本發明的一實施方案中，水解的全穀物組合物具有基於水解的全穀物組合物的乾物質的至少0. 25%重量的葡萄糖含量，例如至少0. 35%，例如至少0. 5%。根據所用的具體酶，終產物的糖組成可改變。因此，在一實施方案中，水解的全穀物組合物在組合物中具有基於重量計低於144:1的麥芽糖與葡萄糖比率，例如低於120:1，例如低於100:1,如低於50:1,例如低於30:1,例如低於20:1,或者例如低於10:1。如果所用的唯一澱粉處理酶是產生葡萄糖的a -澱粉酶，則與使用特異性產生麥芽糖單元的a-澱粉酶相比，更大部分的終產物將是葡萄糖形式。因為葡萄糖具有比麥芽糖高的甜度，所以這可致使能夠免除其它糖原(例如蔗糖)的加入。如果通過將水解的全穀物中存在的麥芽糖轉化成為葡萄糖(一個麥芽糖單元轉化成兩個葡萄糖單元)降低所述比率，所述益處可能更顯著。如果澱粉葡糖苷酶包括於酶組合物中，麥芽糖與葡萄糖的比率可進一步降低，因為所述酶也產生葡萄糖單元。如果酶組合物包含葡萄糖異構酶，一部分葡萄糖被轉化成果糖，果糖具有比葡萄糖更高的甜度。因此，在一實施方案中，水解的全穀物組合物在組合物中具有基於重量計低於144:1的麥芽糖與葡萄糖+果糖比率，例如低於120:1，例如低於100:1，如低於50:1，例如低於30:1,例如低於20:1,或者例如低於10:1。此外，在本發明的一實施方案中，水解的全穀物組合物在組合物中可具有基於重量計低於230:1的麥芽糖與果糖的比率，例如低於144:1，例如低於120:1，例如低於100:1,如低於50:1,例如低於30:1,例如低於20:1,或者例如低於10:1。在本文中，短語「總全穀物含量」應理解為「水解的全穀物」含量和「固體狀全穀物含量」的組合。如果沒有另外說明，「總全穀物含量」以終產物中的重量％提供。在一實施方案中，水解的全穀物組合物具有全穀物組合物的1-99%重量的總全穀物含量，例如1_80%，例如1-60%，例如10-50%，例如10-40%或者例如15-25%。在本文中，短語「水解的全穀物組合物含量」應理解為終產物中水解的全穀物的重量％。水解的全穀物組合物含量是總全穀物組合物含量的一部分。因此，在一實施方案中，根據本發明的水解的全穀物組合物具有全穀物組合物的1-99重量％的水解的全穀物組合物含量，例如1_80%，例如1-60%，例如10-50%，例如10-40%或者例如15_25%。最終組合物中水解的全穀物組合物的量可取決於全穀物成分的類型和生產期間加入的液體的量。類似地，如果產物是乾燥的，全穀物濃度將上升。擁有含有高含量的膳食纖維而不對終產物的感官參數妥協的水解的全穀物組合物將是有益的。因此，在另一個實施方案中，水解的全穀物組合物具有水解的全穀物組合物的0. 1-20重量％的膳食纖維含量，例如0. 1-20%,例如5-20%，優選5-15%。通過加入本發明提供的水解的全穀物組合物，可向含有根據本發明的水解的全穀物組合物的食品提供大量的膳食纖維。由於根據本發明的方法的獨特設計，所述是可實現的。
膳食纖維是不會被消化酶降解的植物的可食用部分。膳食纖維在人的大腸中被微生物群發酵。有兩種類型的纖維可溶性纖維和不溶性纖維。可溶性纖維和不溶性膳食纖維能促進大量的積極生理作用，包括良好地經過腸道，起有助於預防便秘或者產生飽張感。衛生管理部門推薦根據體重、性別、年齡和攝入的能量，每天食用20-35g纖維。可溶性纖維是在大腸中進行完全或部分發酵的膳食纖維。來自穀物中的可溶性纖維的示例包括P -葡聚糖、阿拉伯糖基木聚糖、阿拉伯半乳聚糖以及2型和3型抗性澱粉和衍生自後者的寡糖。來自其它來源的可溶性纖維包括例如果膠、阿拉伯膠、樹膠、藻酸鹽、瓊月旨、聚葡萄糖、菊糖和低聚半乳糖。一些可溶性纖維稱為益生元，因為它們是大腸中存在的有益菌(例如雙歧桿菌(Bifidobacteria)和乳酸菌(Lactobacilli))的能量來源。可溶性纖維的其它益處包括血糖控制，其在糖尿病預防、膽固醇控制或降低心血管疾病風險中是重要的。不溶性纖維是不在大腸中發酵或者僅被腸道微生物群緩慢地消化的膳食纖維。不溶性纖維的示例包括纖維素、半纖維素、I型抗性澱粉和木質素。不溶性纖維的其它益處包括通過刺激蠕動而促進腸道功能，其使結腸肌更好地工作、變得更有力和更好地起作用。還有證據表明食用不溶性纖維可能與降低的腸癌相關。根據本發明的水解的全穀物組合物的含水量可變化。因此，在另一實施方案中，水解的全穀物組合物的含水量是水解的全穀物組合物的1-50重量％，例如20-40%。影響含水量的因素的示例可以是水解的全穀物組合物的量和所述組合物中的水解程度。在本文中，短語「總固體含量」等於100-組合物的含水量(%)。可以以不同形式提供根據本發明的水解的全穀物組合物。因此，在一實施方案中，水解的全穀物組合物是以液體、濃縮物、粉末、汁液或濃湯形式提供的。擁有不同形式的水解的全穀物組合物的益處是當在食品稀釋中使用時，其可避免利用乾燥或半乾燥形式。類似地，如果更溼的產品是需要的，可使用液體狀態的水解的全穀物組合物。經常將溼潤劑加入到將為乾燥或半乾燥狀態的產品中。因此，在一實施方案中，水解的全穀物組合物不包含溼潤劑。對於提供本發明的水解的全穀物組合物方面，提供了方法，所述方法包括a)使全穀物成分與酶組合物在水中接觸，所述酶組合物包含至少一種a-澱粉酶，所述酶組合物對膳食纖維不表現水解活性，b)使酶組合物與全穀物成分反應，以提供全穀物水解產物，c)當所述水解產物在65°C測定已達到50_5000mPa. s的粘度時，通過滅活所述酶來提供水解的全穀物組合物。在一實施方案中，酶組合物還包含蛋白酶或其片段，當處於活性狀態時，所述蛋白酶或其片段對膳食纖維不表現水解活性。類似地，酶組合物可包含根據本發明的澱粉葡糖苷酶和/或和葡萄糖異構酶。可控制所述方法的數個參數，以提供根據本發明的水解的全穀物組合物。因此，在一實施方案中，步驟Ib)在30-100°C、優選50-85°C、例如30-70°C進行。在另一實施方案中，將步驟Ib)進行I分鐘至24小時，例如I分鐘至12小時，例如I分鐘至6小時，例如5-120分鐘。在另一實施方案中，將步驟Ib)在30-100°C進行5-120分鐘。
在另一實施方案中，使步驟Ic)在70_150°C進行至少I秒鐘，例如1-5分鐘，例如5-120分鐘，例如5-60分鐘。在另一實施方案中，通過加熱至至少90°C、保持5_30分鐘而完成步驟Ic)。在又一實施方案中，當水解產物已達到50_4000mPa. S、例如50_3000mPa. S、例如50-1000mPa. S、例如50-500mPa. s的粘度時，終止步驟Ic)中的反應。在另一實施方案中，粘度在TS 50下測量。在另一實施方案中，當所述的水解產物已達到50_5000mPa. s的粘度和25-60%的總固體含量時，提供步驟I)中的水解的全穀物組合物。通過控制粘度和固體含量，可提供不同形式的水解的全穀物。在另一實施方案中，以液體、濃縮物、粉末、汁液或純的形式提供步驟Ic)的水解的全穀物組合物。能夠提供不同形式的水解的全穀物組合物的益處是使以高濃度將水解的全穀物加入到食物產品中而無稀釋該產品的風險成為可能。可調節上述參數，以調整澱粉降解程度、糖組成、總固體物含量和調整終產物的整體感官參數。為了改善全穀物成分的酶處理，酶處理之前或者之後，對穀物進行加工可能是有利的。通過粉碎穀物，能使較大的表面積與酶接觸，並可將所述處理加速。此外，通過使用小粒度的穀物，可改善感官參數。在另一實施方案中，酶處理之前或者之後，將全穀物烘烤或焙。烘烤或焙可改善終產品的味道。為了延長產品的貯存時間，可進行數個處理。因此，在一實施方案中，所述方法還包括至少一種下述處理UHT、巴氏消毒法、熱處理、乾餾(retort)和任何其它的熱或非熱處理例如加壓處理。在另一實施方案中，將水解的全穀物組合物在無菌條件下應用至包封件(enclosure)。還在一實施方案中,將水解的全穀物組合物產品在非無菌條件下(例如通過幹懼或者用於保存的加熱(hot-for-hold))應用至包封件。本發明的另一方面涉及包含根據本發明的水解的全穀物組合物的食品。水解的全穀物組合物可以以食品的1-99重量％ (例如1-60%，例如1-40%和例如1-20%)存在於所述食品中。濃度可取決於使用組合物的食品的類型。應該指出本發明的一個方面或實施方案的內容中所描述的實施方案和特徵還適用於本發明的其它方面。
將本申請中引用的所有專利和非專利文獻以其全部引入文中作為參考。現在，下面的非限制性實施例將更詳細地描述本發明。
實施例實施例I-水解的全穀物組合物的製備將含有任選與Alcalase 2.4L(蛋白酶)組合的Validase HT 425L(a-澱粉酶)的酶組合物用於小麥、大麥和燕麥的水解。可在雙夾套爐中進行混合，儘管可使用其它的工業設備。刮板式混合器(scrapingmixer)連續工作並刮擦混合器的內表面。它避免產品燒糊，並幫助維持內部溫度。因此，更好地控制酶活性。可將蒸汽注入雙夾套中，以提高溫度，而使用冷水來降溫。
在一實施方案中，將酶組合物和水在室溫(10_25°C )混合在一起。在所述低溫，酶組合物的酶具有非常弱的活性。然後，加入全穀物成分，並將所述成分進行短時間(通常低於20分鐘)混合，直到混合物是均勻的。將混合物漸進地加熱或者在閾值加熱，以活化酶和水解全穀物成分。水解致使混合物的粘度降低。當全穀物水解產物已達到在65 °C測量的50-5000mPa. s的粘度和例如25-60重量％的總固體物含量時，通過在100°C以上的溫度，優選在120°C的注入蒸汽加熱水解產物而將酶滅活。根據總的全穀物的量使用酶。根據全穀物成分的類型，酶的量是不同的，因為蛋白質比率是不同的。根據最終液體全穀物所需要的含水量，可調整水/全穀物成分的比率。通常，水/全穀物成分的比率是60/40。百分數是重量百分數。
權利要求
1.包含a-澱粉酶或其片段的水解的全穀物組合物，當處於活性狀態時，所述a-澱粉酶或其片段對膳食纖維不表現水解活性，並且其中水解的全穀物組合物具有 基於水解的全穀物組合物的乾物質計的至少0. 25%重量的葡萄糖含量，和/或 組合物中基於重量計低於144:1的麥芽糖與葡萄糖的比率，或者 組合物中以重量計低於230:1的麥芽糖與果糖的比率，或者 組合物中以重量計低於144:1的麥芽糖與葡萄糖+果糖的比率。
2.根據權利要求I所述的水解的全穀物組合物，其還包含濃度為總全穀物含量的0. 001-5重量％的蛋白酶或其片段，當處於活性狀態時，所述蛋白酶或其片段對膳食纖維不表現水解活性。
3.根據權利要求2所述的水解的全穀物組合物，其中 全穀物組合物的1-10%的蛋白質被水解，例如2-8%，例如3-6%，10-99%，例如30_99%，例如40-99%,例如50-99%,例如60-99%,例如70-99%,例如80-99%,例如90-99%,或者例如10-40%、40-70%和 60-99%。
4.根據前面的權利要求中任何一項所述的水解的全穀物組合物，前提是其不包含3 -澱粉酶。
5.根據權利要求1-4中任何一項所述的水解的全穀物組合物，前提是其不包含蛋白酶。
6.根據前面的權利要求中任何一項所述的水解的全穀物組合物，其中所述組合物還包含澱粉葡糖苷酶或其片段，當處於活性狀態時，所述澱粉葡糖苷酶或其片段對膳食纖維不表現水解活性。
7.根據前面的權利要求中任何一項所述的水解的全穀物組合物，其中所述組合物還包含葡萄糖異構酶或其片段，當處於活性狀態時，所述葡萄糖異構酶或其片段對膳食纖維不表現水解活性。
8.根據前面的權利要求中任何一項所述的水解的全穀物組合物，其中水解的全穀物組合物具有相對於原料而言基本完整的￠-葡聚糖結構。
9.根據前面的權利要求中任何一項所述的水解的全穀物組合物，其中水解的全穀物組合物具有相對於原料而言的基本完整的阿拉伯糖基木聚糖結構。
10.根據前面的權利要求中任何一項所述的水解的全穀物組合物，其具有水解的全穀物組合物的0. 1-20重量％的膳食纖維含量。
11.根據前面的權利要求中任何一項所述的水解的全穀物組合物，其中水解的全穀物組合物以液體、濃縮物、粉末、汁液或濃湯的形式提供。
12.製備根據權利要求1-11中任何一項所述的水解的全穀物組合物的方法，所述方法包括 a)使全穀物成分與酶組合物在水中接觸，所述酶組合物包含至少一種a-澱粉酶，所述酶組合物對膳食纖維不表現水解活性， b)使酶組合物與全穀物成分反應，以提供全穀物水解產物， c)當所述水解產物在65°C下測量已達到50-5000mPa.s的粘度時,通過滅活所述酶提供水解的全穀物組合物。
13.根據權利要求12所述的方法，其中酶組合物還包含蛋白酶或其片段，當處於活性狀態時，所述蛋白酶或其片段對膳食纖維不表現水解活性。
14.根據權利要求12或13中任何一項所述的方法，其中通過加熱至至少90°C持續5-30分鐘完成步驟Ic)。
15.食品，其包含根據權利要求1-11中任何一項所述的水解的全穀物組合物。
全文摘要
本發明涉及包含α-澱粉酶或其片段的水解的全穀物組合物，當處於活性狀態時，所述α-澱粉酶或其片段對膳食纖維不表現水解活性，並且其中水解的全穀物組合物具有(i)基於水解的全穀物組合物的乾物質計的至少0.25%重量的葡萄糖含量；(ii)組合物中基於重量計低於144:1的麥芽糖與葡萄糖的比率；(iii)組合物中以重量計低於230:1的麥芽糖與果糖的比率或者(iv)組合物中以重量計低於144:1的麥芽糖與葡萄糖+果糖的比率。
文檔編號A23L1/302GK102740709SQ201080063374
公開日2012年10月17日 申請日期2010年12月8日 優先權日2009年12月9日
發明者A-S·瓦弗萊勒, C·沙費爾-勒卡特, O·Y·羅傑 申請人:雀巢產品技術援助有限公司