BR112013020742B1 - processo para produzir uma composição de glicosil estévia altamente purificada - Google Patents
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Abstract
composição à base de estévia e glicosil as composições à base de estévia e glicosil são preparadas a partir de glicosídeos de esteviol de stevia rebaudiana bertoni. a glicosilação foi executada por ciclodextrina glucanotransferase usando o amido como fonte de resíduos de glicose. as composições à base de estévia e glicosil de cadeia curta foram purificadas até o teor de 95% de glicosídeos de esteviol. as composições podem ser usadas como acentuadores de doçura, intensificadores de sabor e adoçantes em alimentos, bebidas, cosméticos e produtos farmacêuticos.
Description
“PROCESSO PARA PRODUZIR UMA COMPOSIÇÃO DE GLICOSIL ESTÉVIA ALTAMENTE PURIFICADA”
Campo da Invenção [001]A invenção refere-se a um processo para produzir um ingrediente alimentício altamente purificado a partir do extrato da planta Stevia Rebaudiana Bertoni e seu uso em vários produtos alimentícios e bebidas.
Fundamentos da Invenção [002]Hoje em dia alternativas para o açúcar estão recebendo mais atenção devido ao conhecimento de muitas doenças em conjunto com o consumo de alimentos e bebidas com alto teor de açúcar. Entretanto, muitos adoçantes artificiais, tais como dulcina, ciclamato de sódio e sacarina, foram proibidos ou restringidos em alguns países devido às preocupações com sua segurança. Então, adoçantes não calóricos de origem natural estão se tornando cada vez mais populares. A erva doce Stevia Rebaudiana Bertoni produz um número de glicosídeos diterpeno que caracterizam doçura de alta intensidade e propriedades sensoriais superiores às de muitos outros adoçantes de alta potência.
[003]Os glicosídeos doces mencionados acima têm uma aglicona comum, esteviol, e diferem pelo número e pelo tipo de resíduos de carboidrato nas posições C13 e C19. Os níveis de estévia são capazes de acumular até 10 a 20% (com base em peso seco) de glicosídeos de esteviol. Os principais glicosídeos encontrados em folhas de estévia são Rebaudiosídeo A (2 a 10%), esteviosídeo (2 a 10%), e Rebaudiosídeo C (1 a 2%). Outros glicosídeos tais como Rebaudiosídeo B, D, E e F, esteviolbiosídeo e rubusosídeo, são encontrados em níveis muito menores (aproximadamente 0 a 0,2%).
[004]Dois glicosídeos principais, esteviosídeo e Rebaudiosídeo A (Reb A), foram extensivamente estudados e caracterizados em termos de sua adequabilidade como adoçantes comerciais de alta intensidade. Estudos de estabilidade em bebidas carbonatadas confirmaram sua estabilidade ao calor e de pH (Chang S.S., Cook, J.M. (1983) Stability studies of stevioside and Rebaudioside A in carbonated beverages, J. Agric. Food Chem. 31: 409 a 412).
[005]Os glicosídeos de esteviol diferem entre si não somente pela estrutura molecular, mas também por suas propriedades de sabor. Usualmente, o esteviosídeo
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2/18 revelou-se 110 a 270 vezes mais doce do que a sacarose, o Rebaudiosídeo A entre 150 e 320 vezes, e o Rebaudiosídeo C entre 40 e 60 vezes mais doce do que a sacarose. O dulcosídeo A é 30 vezes mais doce o que a sacarose. O Rebaudiosídeo A tem o sabor residual menos adstringente, menos amargo, e menos persistente, possuindo assim os atributos sensoriais mais favoráveis nos principais glicosídeos de esteviol (Tanaka O. (1987) Improvement of taste of natural sweeteners. Pure Appl. Chem. 69: 675 a 683; Phillips K.C. (1989) Stevia: steps in developing a new sweeter. In: Grenby T. H. ed. Developments in sweeteners, vol. 3, Elsevier Applied Science, Londres, 1 a 43).
[006]Os métodos para a extração e a purificação de glicosídeos doces a partir da planta Stevia Rebaudiana usando solventes à base de água ou orgânicos são descritos, por exemplo, nas Patentes U.S. 4.361.697, 4.082.858, 4.892.938, 5.972.120, 5.962.678, 7.838.044 e 7.862.845.
[007]Entretanto, mesmo em um estado altamente purificado, os glicosídeos de esteviol ainda possuem atributos de sabor indesejáveis tais como amargor, sabor residual doce, sabor de licorice, etc. Um dos principais obstáculos para a comercialização bem sucedida de adoçantes à base de estévia são esses atributos de sabor indesejáveis. Mostrou-se que essas notas de sabor se tornam mais proeminentes à medida que a concentração de glicosídeos de esteviol aumenta (Prakash I., DuBois G.E., Clos J. F., Wilkens K. L., Fosdick L. E (2008) Development of Rebiana, a natural, non-caloric sweetener. Food Chem. Toxicol., 46, S75 a S82).
[008]Por outro lado, substituir grandes quantidades de açúcar nas formulações dá origem a tais problemas como impressão sensorial na boca reduzida, perfil de sabor reduzido, etc. Então, a aplicação de adoçantes de baixa caloria de alta intensidade tem que fornecer soluções para abordar esses problemas.
[009]Assim, se uma única composição será capaz de entregar não somente adoçantes, mas também possuir propriedades intensificadoras de sabor e corrigir a impressão sensorial na boca incompleta associada com a eliminação de sacarose das formulações alimentícias e de bebidas, ela será certamente vantajosa em comparação a outros adoçantes de alta intensidade conhecidos na técnica.
[010]Algumas dessas propriedades indesejáveis podem ser reduzidas ou eliminadas submetendo-se os glicosídeos de esteviol à reação de transglicosilação
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3/18 intermolecular, quando novos resíduos de carboidrato são ligados à molécula inicial nas posições C13 e C19. Dependendo do número de resíduos de carboidratos nessas posições, a qualidade e a potência de sabor dos compostos variarão.
[011]A pululanase, isomaltase (Lobov S.V., Jasai R., Ohtani K., Tanaka O. Yamasaki K. (1991) Enzymatic production of sweet stevioside derivatives: transglycosylation by glucosidases. Agric. Biol. Chem. 55: 2959 a 2965), β-galactosidase (Kitahata S., Ishikawa S., Miyata T., Tanaka O. (1989) Production of rubusoside derivatives by transglycosylation of various β-galactosidase. Agric. Biol. Chem. 53: 2923 a 2928), e dextrana sacarase (Yamamoto K., Yoshikawa K., Okada S. (1994) Effective production of glucosyl-stevioside by a-1,6-transglucosylation of dextran dextranase. Biosci. Biotech. Biochem. 58: 1657 a 1661) foram usadas como enzimas de transglicosilação, junto com pululana, maltose, lactose, e amido parcialmente hidrolisado, respectivamente, como doadores de resíduos glicosídicos.
[012]A transglicosilação de glicosídeos de esteviol foi também executada pela ação de ciclodextrina glucanotransferases (CGTase) produzida por Bacillus stearothermophilus (Patentes U.S. Nos. 4.219.571 e 7.807.206), como um resultado derivados de a-1,4-glicosil foram formados com grau de polimerização até 10.
[013]O tratamento de esteviosídeo transglicosilado com β-amilase resultou em um produto consistindo de derivados mono- ou di-a-1,4-glicosil (Tanaka, 1987).
[014]Mostrou-se que o perfil de gosto e a potência de doçura de derivados de glicosil são muito dependentes do número de derivados de glicosil adicionais, isto é, o grau de polimerização da cadeia d a-1,4-glicosil. O aumento no número de resíduos de a-1,4-glicosil melhorou a qualidade do gosto, mas ao mesmo tempo, reduziu o nível de doçura (Tanaka, 1987).
[015]Nota-se também que muitos produtos de glicosil estévia contêm até 20% de dextrinas residuais que não possuem propriedades funcionais significativas e reduzem o teor de glicosídeos de esteviol no produto.
[016]Então, é necessário desenvolver produtos com alta pureza com comprimento de cadeia de a-1,4-glicosil ótimo que entregam a melhor combinação de potência de doçura e perfil de sabor.
Sumário da Invenção [017]A presente invenção visa superar as desvantagens de adoçantes à base
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4/18 de estévia existentes. A invenção descreve um processo para produzir um ingrediente alimentício de alta pureza a partir do extrato da planta Stevia Rebaudiana Bertoni e seu uso em vários produtos alimentícios e bebidas como um adoçante e modificador de sabor.
[018]A invenção, em parte, pertence a um ingrediente compreendendo derivados glicosilados de glicosídeos de esteviol da planta Stevia Rebaudiana Bertoni. Os glicosídeos de esteviol são selecionados a partir do grupo que consiste de esteviosídeo, Rebaudiosídeo A, Rebaudiosídeo B, Rebaudiosídeo C, Rebaudiosídeo D, Rebaudiosídeo E, Rebaudiosídeo F, dulcosídeo A, esteviolbiosídeo, rubusosídeo, bem como outros glicosídeos de esteviol encontrados na planta Stevia Rebaudiana Bertoni e misturas desses.
[019]A invenção, em parte, pertence a um processo para produzir um ingrediente que contém formas glicosiladas de esteviosídeo, Rebaudiosídeo A, Rebaudiosídeo B, Rebaudiosídeo C, Rebaudiosídeo D, Rebaudiosídeo E, Rebaudiosídeo F, dulcosídeo A, esteviobiosídeo, rubusosídeo, bem como outros glicosídeos de esteviol encontrados na planta Stevia Rebaudiana Bertoni. O processo pode ser um processo de transglicosilação enzimática usando CGTases produzidas por culturas de Bacillus stearothermophilus. O processo pode incluir a etapa de encurtas as cadeias de glicosil por β-amilase. O processo pode também ter as etapas de descolorir, dessalinizar e remover malto-oligossacarídeos. A descoloração pode ser executada usando carbono ativado. A dessalinização pode ser executada passando através de resinas de troca iônica e/ou de filtros de membrana. A remoção dos malto-oligossacarídeos pode ser executada passando através de resina polimérica macroporosa.
[020]Na invenção, o extrato de estévia comercializado por PureCircle (JiangXi) Co., Ltd. (China), contendo esteviosídeo (28 a 30%), Rebaudiosídeo A (50 a 55%), Rebaudiosídeo C (9 a 12%), Rebaudiosídeo F (1 a 3%), e outros glicosídeos somando o teor total de glicosídeos de esteviol de ao menos 95%, foi usado como um material de partida. Alternativamente, os extratos de estévia com relação diferente de glicosídeos de esteviol, bem como glicosídeos de esteviol altamente purificados, tal como Rebaudiosídeo A, esteviosídeo, Rebaudiosídeo D, rubusosídeo, etc., podem ser usados como materiais de partida.
[021]O material de partida foi submetido à transglicosilação enzimática pela
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5/18 ação de ciclodextrina glicosiltransferase (CGTase) na presença de amida como um doador de glicose. Como um resultado, derivados de a-1,4-glicosil foram formados com grau de polimerização de até 10. Então, os derivados formados foram submetidos ao tratamento com β-amilase para produzir derivados de a-1,4-glicosil possuindo um grau específico de polimerização.
[022]Os oligossacarídeos a partir da mistura reacional obtida foram removidos pela resina Amberlite XAD7 HP, e então descoloridos, deionizados, concentrados e secos por atomização.
[023]Os produtos obtidos foram aplicados em vários alimentos e bebidas como adoçantes, intensificadores de doçura, e modificadores de sabor, incluindo sorvete, biscoitos, pão, sucos de frutas, produtos lácteos, produtos de panificação e produtos de confeitaria.
[024]Entende-se que tanto a descrição geral anterior quanto a seguinte descrição detalhada são exemplificadas e explicativas e são destinadas a fornecer explicação adicional da invenção como reivindicado.
Breve Descrição dos Desenhos [025]Os desenhos em anexo são incluídos para fornecer um entendimento adicional da invenção. Os desenhos ilustram modalidades da invenção e junto com a descrição servem para explicar os princípios das modalidades da invenção.
A FIG. 1 mostra um gráfico de cromatografia líquida de alto desempenho (HPLC) de produto tratado com β-amilase comercial contendo somente derivados mono- e di-a-1,4-glicosil de glicosídeos de esteviol.
A FIG. 2 mostra um cromatograma de cromatografia líquida de alto desempenho (HPLC) de extrato de estévia transglicosilado purificado sem tratamento com βamilase contendo derivados a-1,4-glicosil de cadeia longa com até nove resíduos de a-1,4-glicosil.
A FIG. 3 mostra um cromatograma de cromatografia líquida de alto desempenho de extrato de estévia transglicosilado purificado após tratamento com β-amilase contendo derivados de cadeia curta (contendo quatro ou menos resíduos de a-1,4glicosil) de esteviosídeo e Rebaudiosídeo A.
Descrição Detalhada da Invenção [026]As vantagens da presente invenção se tornarão mais claras a partir da
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6/18 descrição detalhada dada em seguida. Entretanto, dever-se-ia entender que a descrição detalhada e os exemplos específicos, enquanto indicando as modalidades preferenciais da invenção, são dados por meio de ilustração somente, uma vez que várias mudanças e modificações dentro do espírito e escopo da invenção se tornarão claras para os versados na técnica a partir desta descrição detalhada.
[027]O extrato de estévia comercializado por PureCircle (JiangXi) Co., Ltd. (China), contendo esteviosídeo (28 a 30%), Rebaudiosídeo A (50 a 55%), Rebaudiosídeo C (9 a 12%), Rebaudiosídeo F (1 a 3%), e outros glicosídeos (em seguida coletivamente chamados de “glicosídeos de esteviol”) somando o teor total de glicosídeos de esteviol de ao menos 95%, foi usado como um material de partida. Alternativamente, os extratos de estévia com relação diferente de glicosídeos de esteviol, bem como glicosídeos de esteviol altamente purificados, tal como Rebaudiosídeo A, esteviosídeo, Rebaudiosídeo D, rubusosídeo, etc., podem ser usados como materiais de partida.
[028]A análise HPLC dos materiais e produtos brutos foi executada e cromatógrafo líquido Agilent Technologies 1200 Series (USA), equipado com coluna ZOrbax-NH2 (4,6 x 250 mm). A fase móvel foi gradiente de acetonitrilo-água a partir de 80:20 em volume (0 a 2 min) a 50:50 em volume (2 a 70 min). O detector de arranjo de diodos ajustado em 210 nm foi usado como o detector.
[029]A transglicosilação foi executada por ciclomaltodextrina glucanotransferases (CGTases, EC 2.4.1.19) produzidas por Bacillus stearothermolphilus St-88 (PureCircle Sdn Bhd Collection of Industrial Microorganisms - Malásia). Entretanto, qualquer outra CGTase ou enzima possuindo a atividade de transglicosilação intermolecular pode ser aplicada também. A enzima pode estar em uma forma de caldo de cultura isento de células, caldo de cultura líquido concentrado isento de células, caldo de cultura seco por congelamento isento de células, ou proteína de alta pureza. As preparações enzimáticas livres e imobilizadas podem ser usadas.
[030]A atividade de preparações de CGTase foi determinada de acordo com o procedimento descrito em Hale W.S., Rawlins L.C. (1951) Amylase of Bacillus macerans. Cereal Chem. 28, 49 a 58.
[031]Os amidos de diferentes origens podem ser usados como doadores de unidades de glicosil tal como, derivados de trigo, milho, batata, tapioca e sagu.
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7/18 [032]O amido foi submetido à hidrólise parcial (liquefação) antes da reação de transglicosilação. A dextrose equivalente do amido hidrolisado parcial pode estar na faixa de aproximadamente 10 a 25, preferencialmente aproximadamente 12 a 16. Qualquer enzima capaz de hidrólise de amido pode ser usada para liquefação, tal como α-amilases, β-amilases, etc. Em uma modalidade, as misturas de CGTase e αamilase como enzimas de liquefação são preferenciais.
[033]A atividade da α-amilase é expressa em Kilo Novo Unidades (KNU) de α-amilase. Uma KNU é a quantidade de α-amilase que, sob condições padrão (pH 7,1; 37° C), dextriniza 5,26 g de substância por hora.
[034]A mistura de liquefação contém aproximadamente 0,001 a 0,2 KNU, preferencialmente aproximadamente 0,05 a 0,1 KNU de α-amilase por uma unidade de CGTase.
[035]O uso de α-amilase na liquefação permite alcançar rendimentos mais altos na filtração de carbono ativado adicional. Quando a CGTase é usada como a única enzima de liquefação, a taxa de filtração é aproximadamente 10 a 15 L/h por 1 m2 de superfície de filtração. No caso da mistura de enzima de liquefação (compreendendo α-amilase e CGTase), a taxa de filtração é duas vezes mais rápida -aproximadamente 20 a 30 L/h por 1 m2 de superfície de filtração.
[036]A relação de amido e CGTase na mistura de liquefação é aproximadamente 0,1 a 0,5 unidades por uma grama de amido, preferencialmente aproximadamente 0,2 a 0,4 unidades por grama.
[037]A concentração de amido na mistura de liquefação é aproximadamente 15 a 40% em peso, preferencialmente aproximadamente 20 a 30%.
[038]A liquefação é conduzida em aproximadamente 70 a 90° C durante aproximadamente 0,5 a 5 horas, preferencialmente aproximadamente 1 a 2 horas.
[039]Após a liquefação, a mistura reacional é submetida à inativação térmica de α-amilase em condições de pH baixo. A faixa de pH preferencial para inativação é aproximadamente pH 2,5 a pH 3,0 e a temperatura preferencial é aproximadamente 95 a 105° C. A duração da inativação térmica é aproximadamente 5 a 10 minutos.
[040]Após a inativação, o pH da mistura reacional é ajustado para aproximadamente pH 5,5 a 6,5 e os glicosídeos de esteviol são adicionados à mistura e dissolvidos. A relação preferencial de glicosídeos de esteviol para amido (kg de glicosídeos
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8/18 de esteviol por 1 kg de amido) é aproximadamente 0,5 a 1,5, preferencialmente aproximadamente 0,8 a 1,2.
[041]Uma segunda parte da preparação de CGTase é adicionada e a reação de transglicosilação é conduzida em aproximadamente 65° C por aproximadamente 24 a 48 horas. A quantidade da segunda parte de CGTase é aproximadamente 0,2 a 4 unidades de CGTase por grama de sólidos, preferencialmente aproximadamente 0,5 a 1,2 unidades por grama de sólidos.
[042]Mediante o térmico na reação de transglicosilação, aproximadamente 30 a 50 unidades por grama de sólidos de β-amilase foram adicionadas e a reação continuou por aproximadamente 12 a 16 horas em aproximadamente 35 a 55° C, preferencialmente aproximadamente 45° C. A β-amilase de soja foi usada nesse estágio. Entretanto, as β-amilases derivadas de qualquer outra fonte incluindo cevada, β-amilase bacteriana, fúngica, e outras podem ser usadas também.
[043]A unidade de atividade (1 AUN) de β-amilase é definida como a atividade que libera 100 ,ug de açúcar de redução (expresso por dextrose equivalente) por minuto sob as seguintes condições: 1 mL de solução enzimática é misturado com 5 mL de solução de amido a 1,2% (pH 5,5, Tampão de Acetato M/20) e mantida por 20 min a 40° C.
[044]A reação foi parada por aquecimento a aproximadamente 95° C por aproximadamente 15 minutos para inativar as enzimas, e a solução foi tratada com carbono ativado, para obter a mistura reacional descolorida. A quantidade de carbono ativado foi aproximadamente 0,02 a 0,4 gramas por grama de sólidos, preferencialmente aproximadamente 0,05 a 0,2 gramas por grama de sólidos.
[045]A mistura reacional descolorida foi dessalinizada passando através de resinas de troca iônica, tal como Amberlite FPC23 (tipo H+) e Amberlite FPA51 (tipo OH-). Outros métodos de descoloração e dessalinização apropriados, tal como filtração de membrana, ou outros métodos conhecidos na técnica podem ser usados.
[046]A mistura reacional dessalinizada foi ainda concentrada por evaporador a vácuo e seca por meio de secador por atomização. Outros métodos de secagem e concentração apropriados, tal como filtração de membrana, secagem por congelamento, ou outros métodos conhecidos na técnica podem ser usados. O produto resultante contém glicosídeos não modificados, derivados de cadeia curta (contendo quatro
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9/18 ou menos resíduos de α-1,4-glicosil) e uma mistura de malto-oligossacarídeos (Amostra 1).
[047]De modo a preparar um produto com teor mais alto de glicosídeos doces totais (a soma de glicosídeos glicosilado e não glicosilados), os malto-oligossacarídeos foram removidos usando Amberlite XAD7 HP antes do tratamento de dessalinização. Os glicosídeos de esteviol e seus derivados glicosilados foram adsorvidos na resina e subsequentemente eluídos por etanol aquoso. O eluato de etanol aquoso resultante, contendo glicosídeos de esteviol e glicosil, foi subsequentemente descolorido e dessalinizado como descrito acima e a solução de glicosídeos, após a evaporação de solvente de eluição, foi potencializado por secagem por atomização. O produto resultante contém glicosídeos não modificados, e derivados de cadeia curta (contendo quatro ou menos resíduos de α-1,4-glicosil) (Amostra 2).
[048]As modalidades da invenção exemplificadas pelas Amostras 1 e 2 são isentas ou substancialmente isentas de derivados glicosilados superiores tendo mais de 4 resíduos de glicosil. De acordo com esta invenção, a composição de glicosil estévia altamente purificada compreende preferencialmente mais de aproximadamente 25% em peso de di-, tri- e tetraglicosil Rebaudiosídeo A, e mais de aproximadamente 9% em peso de tri- e tetraglicosil esteviosídeos.
[049]Usando-se um processo similar para a Amostra 2, com a exclusão do estágio de tratamento com β-amilase, um produto contendo glicosídeos não modificados e derivados de a-1,4-glicosil de cadeia longa (com até nove resíduos de α-1,4glicosil) (Amostra 3).
[050]Como um controle, um produto tratado com β-amilase comercial contendo glicosídeos não modificados, e derivados de cadeia curta (contendo dois ou menos resíduos de α-1,4-glicosil) foram usados (Amostra 4). A composição das amostras é resumida na Tabela 1.
Tabela 1
Composição das amostras de glicosídeos de esteviol e glicosil
Compostos | Teor, % | |||
Amostra 1 | Amostra 2 | Amostra 3 | Amostra 4 | |
Esteviosídeo | 2,5 | 3,0 | 3,1 | 9,5 |
Rebaudiosídeo C | 0,9 | 1,0 | 1,0 | 0,4 |
Rebaudiosídeo A | 5,2 | 6,1 | 6,0 | 2,8 |
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10/18
Monoglicosil-esteviosídeo (StevG1) | 11,0 | 13,2 | 7,4 | 34,9 |
Monoglicosil-Rebaudiosídeo A (RebAG1) | 14,6 | 17,5 | 11,1 | 6,3 |
Diglicosil-esteviosídeo (StevG2) | 10,4 | 12,4 | 8,4 | 26,4 |
Diglicosil-Rebaudiosídeo A (RebAG2) | 15,6 | 18,6 | 9,6 | - |
T riglicosil-esteviosídeo (StevG3) | 5,8 | 7,0 | 6,3 | - |
Triglicosil-Rebaudiosídeo A (RebAG3) | 7,9 | 9,5 | 7,7 | - |
T etraglicosil-esteviosídeo (StevG4) | 3,7 | 4,4 | 5,6 | - |
Tetraglicosil-Rebaudiosídeo A (RebAG4) | 2,9 | 3,4 | 6,1 | - |
Derivados glicosilados superiores | - | - | 22,7 | - |
Teor total de glicosídeos | 80,5 | 96,1 | 95,0 | 80,3 |
[051]A avaliação sensorial das amostras foi executada usando soluções aquosas, com 20 jurados. Com base na aceitação geral, as amostras mais desejáveis e mais indesejáveis foram escolhidas. Os resultados são mostrados na Tabela 2.
Tabela 2
Avaliação sensorial de amostras em sistema aquoso
Julgamento | Amostra 1 | Amostra 2 | Amostra 3 | Amostra 4 |
Mais desejável | 5 | 11 | 1 | 2 |
Mais indesejável | 1 | 0 | 7 | 12 |
Poder de doçura | 150 | 160 | 120 | 150 |
Comentários | Doce, leve, suave, harmonioso, agradável, quase similar à sacarose, sem sabor residual prolongado, início da doçura é rápido | Doce, leve, suave, harmonioso, agradável, similar à sacarose, sem sabor residual prolongado, início da doçura é rápido | Doce, levemente amargo, adstringente, sem sabor residual prolongado, início da doçura é moderado | Doce, levemente amargo, adstringente, leve sabor residual prolongado, início da doçura é lento |
[052]Como claro a partir dos resultados na Tabela 2, a qualidade da doçura das Amostras 1 e 2 foi classificada como mais superior. Geralmente, as amostras com derivados de cadeia curta (contendo quatro ou menos resíduos de α-1,4-glicosil) (No. 1 e No. 2) possuíam melhores perfis de sabor comparadas às amostras com derivados de glicosil de cadeia longa (No. 3) e dois ou menos resíduos de a-1,4-glicosil com derivados de cadeia curta (No. 4).
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11/18 [053]As amostras 1 e 2 mostram poder de doçura comparável (150 a 160 vezes mais doce comparada a uma solução de sacarose a 5%) com a Amostra 4 de controle (150 vezes); entretanto, seu perfil de sabor foi claramente superior à amostra de controle.
[054]As composições podem ser usadas como intensificadores de doçura, intensificadores de sabor, e adoçantes em vários produtos alimentícios e bebidas. Exemplos não limitantes de produtos alimentícios e bebidas incluem refrigerantes, bebidas prontas para beber, bebidas energéticas, bebidas isotônicas, bebidas de baixa caloria, bebidas de zero caloria, bebidas para praticantes de atividades físicas, chás, sucos de frutas e vegetais, bebidas à base de sucos, bebidas lácteas, bebidas à base de iogurte, bebidas à base de álcool, bebidas em pó, produtos de confeitaria, bolachas, biscoitos, misturas de panificação, cereais, produtos de confeitaria, doces, caramelos, chiclete, produtos lácteos, leite flavorizado, iogurtes, iogurtes flavorizados, leite fermentado, molho de soja e outros produtos à base de soja, molho para salada, maionese, vinagre, sobremesas congeladas, produtos à base de carne, produtos à base de carne-peixe, alimentos engarrafados e enlatados, adoçantes de mesa, frutas e vegetais.
[055]Adicionalmente, as composições podem ser usadas em fármacos ou preparações farmacêuticas e cosméticos, incluindo, mas não limitadas a creme dental, enxaguatório bucal, xarope para tosse, comprimidos mastigáveis, pastilhas, preparações vitamínicas, e similares.
[056]As composições podem ser usadas “tal como são” ou em combinação com outros adoçantes, sabores e ingredientes alimentícios.
[057]Exemplos não limitantes de adoçantes incluem glicosídeos de esteviol, esteviosídeo, Rebaudiosídeo A, Rebaudiosídeo B, Rebaudiosídeo C, Rebaudiosídeo D, Rebaudiosídeo E, Rebaudiosídeo F, dulcosídeo A, esteviolbiosídeo, rubusosídeo, bem como outros glicosídeos de esteviol encontrados na planta Stevia Rebaudiana Bertoni e misturas desses, extrato de estévia, extrato Luo Han Guo, mogrosídeos, xarope de milho de alto teor de frutose, xarope de milho, açúcar invertido, fruto-oligossacarídeos, inulina, inulo-oligossacarídeos, açúcar de ligação, malto-oligossacarídeos, maltodextrinas, sólidos de xarope de milho, maltose, sacarose, lactose, aspartame, sacarina, sucralose, álcoois de açúcar.
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12/18 [058]Exemplos não limitantes de sabores incluem sabores de limão, laranja, fruta, banana, uva, pera, abacaxi, amêndoa amarga, cola, canela, açúcar, algodão doce, baunilha.
[059]Exemplos não limitantes de outros ingredientes alimentícios incluem flavorizantes, acidulantes, aminoácidos e ácidos orgânicos, agentes corantes, agentes avolumadores, amidos modificados, gomas, texturizantes, conservantes, antioxidantes, emulsificantes, estabilizantes, espessantes, agentes gelificantes.
[060]Os seguintes exemplos ilustram várias modalidades da invenção. Entende-se que a invenção não está limitada aos materiais, proporções, condições e procedimentos apresentados nos exemplos, que são somente ilustrativos.
Exemplo 1
Preparação de CGTase [061]Uma cepa de Bacillus stearothermophillus St-88 foi inoculada em 2.000 litros de meio de cultura esterilizado contendo 0,1% de amido, 0,25% de extrato de milho, 0,5% de (NH4)SO4, e 0,2% de CaCOs (pH 7,0 a 7,5) a 56° C por 24 horas com aeração contínua (2.000 L/min) e agitação (150 rpm). O caldo de cultura obtido foi filtrado usando membrana cerâmida Kerasep 0,1 pm (Novasep, França) para separar as células. O permeado isento de células foi ainda concentrado 2 vezes em ultrafiltros Perspep 10kDa (Orelis, França). A atividade da enzima foi determinada de acordo com Hale, Rawlins (1951). A preparação da enzima crua com atividade de aproximadamente 2 unidades/mL foi obtida.
Exemplo 2
Preparação de composição de glicosil estévia de cadeia curta [062]100 g de amido de tapioca foram suspensos em 300 mL de água (pH
6,5). 2 KNU de α-amilase (Termamyl Classic, Novozymes, Dinamarca) e 30 unidades de CGTase obtida de acordo com o Exemplo 1 foram adicionados, e a liquefação de amido foi executada em 80° C por aproximadamente uma hora até dextrose equivalente aproximadamente de 15. O pH da mistura reacional foi ajustado para pH 2,8 por ácido clorídrico e a mistura foi fervida a 100° C durante 5 minutos para inativar as enzimas. Após resfriamento a 65° C, o pH foi ajustado para pH 6,0 com solução de hidróxido de sódio. 100 g de extrato de estévia produzido por PureCircle (JiangXi) Co., Ltd. (China) contendo 29,2% de esteviosídeo, 54,3% de Rebaudiosídeo A, 9,0% de
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Rebaudiosídeo C, 1,7% de Rebaudiosídeo F e outros glicosídeos somando o teor de glicosídeos de esteviol totais de aproximadamente 96,4% foram adicionados ao amido liquefeito e agitados até que uma solução homogênea fosse obtida. 200 unidades de CGTase foram adicionadas à solução e a mistura foi mantida em uma temperatura de 65° C por 24 horas, sob agitação contínua. Então, a temperatura foi reduzida para 45° C, e 8.000 unidades de β-amilase de soja (#1500S, Nagase Chemtex Corp., Japão) foram adicionadas à mistura reacional. A reação continuou por mais 12 horas. A mistura reacional obtida foi aquecida a 95° C por 15 minutos para inativar as enzimas. 20 gramas de carbono ativado foram adicionados e a mistura foi aquecida a 75° C e mantida por 30 minutos. A mistura foi filtrada e o filtrado foi diluído com água até 5% de teor de sólidos e passado através de colunas empacotadas com resinas de troca iônica Amberlite FPC23 (H+) e Amberlite FPA51 (OH-). A solução dessalinizada foi concentrada a 60° C sob vácuo, e seca em uma forma de pó usando secador por atomização de laboratório. 196 gramas de produto foram obtidos (Amostra 1).
Exemplo 3
Preparação de composição à base de estévia de glicosil de cadeia curta altamente purificada [063]100 g de amido de tapioca foram suspensos em 300 mL de água (pH
6,5). 2 KNU de α-amilase (Termamyl Classic, Novozymes, Dinamarca) e 30 unidades de CGTase obtida de acordo com o Exemplo 1 foram adicionados, e a liquefação de amido foi executada em 80° C por aproximadamente uma hora até dextrose equivalente aproximadamente de 15. O pH da mistura reacional foi ajustado para pH 2,8 por ácido clorídrico e a mistura foi fervida a 100° C durante 5 minutos para inativar as enzimas. Após resfriamento a 65° C, o pH foi ajustado para pH 6,0 com solução de hidróxido de sódio. 100 g de extrato de estévia produzido por PureCircle (JiangXi) Co., Ltd. (China) contendo 29,2% de esteviosídeo, 54,3% de Rebaudiosídeo A, 9,0% de Rebaudiosídeo C, 1,7% de Rebaudiosídeo F e outros glicosídeos somando o teor de glicosídeos de esteviol totais de aproximadamente 96,4% foram adicionados ao amido liquefeito e agitados até que uma solução homogênea fosse obtida. 200 unidades de CGTase foram adicionadas à solução e a mistura foi mantida em uma temperatura de 65° C por 24 horas, sob agitação contínua. Então, a temperatura foi reduzida para 45° C, e 8.000 unidades de β-amilase de soja (#1500S, Nagase Chemtex Corp., Japão)
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14/18 foram adicionadas à mistura reacional. A reação continuou por mais 12 horas. A mistura reacional obtida foi aquecida a 95° C por 15 minutos para inativar as enzimas. 20 gramas de carbono ativado foram adicionados e a mistura foi aquecida a 75° C e mantida por 30 minutos. A mistura foi filtrada e o filtrado foi diluído com água até 5% de teor de sólidos e passado através de colunas empacotadas com 4000 mL cada uma de resina adsorvente macroporosa Amberlite XAD 7HP. As colunas foram lavadas com 5 volumes de água e 2 volumes de etanol a 20% em volume. Os glicosídeos adsorvidos foram eluídos com 50% de etanol. O eluato obtido foi passado através de colunas empacotadas com resinas de troca iônica Amberlite FPC23 (H+) e Amberlite FPA51 (OH-). O etanol foi evaporado e a solução aquosa dessalinizada e descolorida foi concentrada a 60° C sob vácuo, então seca em uma forma de pó usando secador de aspersão de laboratório. 151 gramas de produto foram obtidos (Amostra 2).
Exemplo 4
Preparação de composição de glicosil estévia de cadeia longa altamente purificada [064]100 g de amido de tapioca foram suspensos em 300 mL de água (pH
6,5). 2 KNU de α-amilase (Termamyl Classic, Novozymes, Dinamarca) e 30 unidades de CGTase obtida de acordo com o Exemplo 1 foram adicionados, e a liquefação de amido foi executada em 80° C por aproximadamente uma hora até dextrose equivalente aproximadamente de 15. O pH da mistura reacional foi ajustado para pH 2,8 por ácido clorídrico e a mistura foi fervida a 100° C durante 5 minutos para inativar as enzimas. Após resfriamento a 65° C, o pH foi ajustado para pH 6,0 com solução de hidróxido de sódio. 100 g de extrato de estévia produzido por PureCircle (JiangXi) Co., Ltd. (China) contendo 29,2% de esteviosídeo, 54,3% de Rebaudiosídeo A, 9,0% de Rebaudiosídeo C, 1,7% de Rebaudiosídeo F e outros glicosídeos somando o teor de glicosídeos de esteviol totais de aproximadamente 96,4% foram adicionados ao amido liquefeito e agitados até que uma solução homogênea fosse obtida. 200 unidades de CGTase foram adicionadas à solução e a mistura foi mantida em uma temperatura de 65° C por 24 horas, sob agitação contínua. A mistura reacional obtida foi aquecida a 95° C por 15 minutos para inativar as enzimas. 20 gramas de carbono ativado foram adicionados e a mistura foi aquecida a 75° C e mantida por 30 minutos. A mistura foi filtrada e o filtrado foi diluído com água até 5% de teor de sólidos e passado através
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15/18 de colunas empacotadas com 4000 mL cada uma de resina adsorvente macroporosa Amberlite XAD 7HP. As colunas foram lavadas com 5 volumes de água e 2 volumes de etanol a 20% em volume. Os glicosídeos adsorvidos foram eluídos com 50% de etanol. O eluato obtido foi passado através de colunas empacotadas com resinas de troca iônica Amberlite FPC23 (H+) e Amberlite FPA51 (OH-). O etanol foi evaporado e a solução aquosa dessalinizada e descolorida foi concentrada a 60° C sob vácuo, então seca em uma forma de pó usando secador de aspersão de laboratório. 166 gramas de produto foram obtidos (Amostra 3).
Exemplo 5
Bebida à base de suco de laranja de baixa caloria [065]Concentrado de laranja (35%), ácido cítrico (0,35%), ácido ascórbico (0,05%), cor laranja avermelhada (0,01%), sabor de laranja (0,20%), Rebaudiosídeo A (0,003%) e diferentes composições de glicosil estévia (0,03%) foram blendados e dissolvidos completamente em água (até 100%) e pasteurizados. As composições de glicosil estévia foram representadas pelas Amostras 1, 2 e 3, obtidas de acordo com os Exemplos 2, 3e 4, respectivamente; e a Amostra 4 foi um produto tratado com βamilase comercial (contendo somente derivados mono- e di-a-1,4-glicosil de glicosídeos de esteviol).
[066]As avaliações sensoriais das amostras são resumidas na Tabela 3. Os dados mostram que os melhores resultados podem ser obtidos usando-se os derivados (Amostras 1 e 2) de composições de glicosil estévia de cadeia curta de alta pureza (contendo quatro ou menos resíduos de a-1,4-glicosil). Particularmente, as bebidas preparadas com as Amostras 1 e 2 exibiram um perfil de sabor e impressão sensorial na boca completos e harmoniosos.
Tabela 3
Avaliação de amostras de bebidas à base de suco de laranja
Amostra | Comentários | ||
Sabor | Sabor Residual | Impressão sensorial na boca | |
No. 1 | Doçura de alta qualidade, sabor agradável similar à sacarose, sabor harmonioso e equilibrado | Limpo, quase sem amargor, sem sabor residual | Completa |
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16/18
No. 2 | Doçura de alta qualidade, sabor agradável similar à sacarose, sabor harmonioso e equilibrado | Limpo, quase sem amargor, sem sabor residual | Completa |
No. 3 | Doçura de alta qualidade, sabor agradável quase similar à sacarose, sabor harmonioso e equilibrado | Limpo, quase sem amargor, sem sabor residual | Quase aceitável |
No. 4 | Doce, notas de licorice | Leve amargor e sabor residual | Não aceitável |
O mesmo método pode ser usado para preparar sucos e bebidas à base de sucos de outras frutas, tal como maçãs, limões, damascos, cerejas, abacaxis, mangas, etc.
Exemplo 6
Bebida carbonada de baixa caloria
Uma bebida carbonada de acordo com a fórmula apresentada abaixo foi preparada.
Ingredientes | Quantidade, % |
Sacarose | 5,5 |
Sabor de cola | 0,340 |
Ácido ortofosfórico | 0,100 |
Citrato de sódio | 0,310 |
Benzoato de sódio | 0,018 |
Ácido cítrico | 0,018 |
Rebaudiosídeo A | 0,003 |
Composição de glicosil estévia | 0,05 |
Água carbonada | até 100 |
As propriedades sensoriais foram avaliadas por 20 jurados. Os resultados são resumidos na Tabela 4.
Tabela 4
Avaliação de amostras de bebidas carbonadas de baixa caloria
Atributo de sabor | Número de jurados que detectaram o atributo | |||
Amostra No. 1 | Amostra No. 2 | Amostra No. 3 | Amostra No. 4 | |
Sabor amargo | 0 | 0 | 2 | 20 |
Sabor adstringente | 1 | 0 | 3 | 20 |
Sabor residual | 1 | 0 | 2 | 20 |
Comentários |
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17/18
Qualidade de sabor doce | Limpa (19 de 20) | Limpa (20 de 20) | Limpa (17 de 20) | Sabor residual amargo (5 de 20) |
Avaliação geral | Satisfatório (18 de 20) | Satisfatório (20 de 20) | Satisfatório (15 de 20) | Satisfatório (3 de 20) |
Os resultados acima mostram que as bebidas preparadas usando as Amostras 1 e 3 tiveram as melhores características organolépticas.
Exemplo 7
Biscoitos Diet [067]Farinha (50,0%), margarina (30,0%), frutose (10,0%), maltitol (8,0%), leite integral (1,0%), sal (0,2%), pó de panificação (0,15%), vanilina (0,1%), e composições de glicosil estévia diferentes (0,03%) foram bem amassados em máquina de mistura de massa. A massa obtida foi moldada e assada em forno a 200° C por 15 minutos. As composições à base de glicosil estévia foram representadas pelas Amostras 1, 2 e 3, obtidas de acordo com os Exemplos 2, 3 e 4, respectivamente; com a Amostra 4 sendo um produto tratado com β-amilase comercial (contendo somente derivados mono- e di-a-1,4-glicosil de glicosídeos de esteviol).
[068]As propriedades sensoriais foram avaliadas por 20 jurados. Os melhores resultados foram obtidos em amostras preparadas por derivados (Amostras 1 e 2) de composições de glicosil estévia de cadeia curta de alta pureza (contendo quatro ou menos resíduos de a-1,4-glicosil). Os jurados notaram perfil de sabor e impressão sensorial na boca harmoniosos e completos em biscoitos preparados com as Amostras 1 e 2.
Exemplo 8
Iogurte [069]Diferentes composições de glicosil estévia (0,03%) e sacarose (4%) foram dissolvidas em leite desnatado. As composições de glicosil estévia foram representadas pelas Amostras 1, 2 e 3, obtidas de acordo com os Exemplos 2, 3 e 4, respectivamente; com a Amostra 4 sendo um produto tratado com β-amilase comercial (contendo somente derivados mono- e di-a-1,4-glicosil de glicosídeos de esteviol). Após pressurização a 82° C por 20 minutos, o leite foi resfriado a 37° C. Uma cultura de partida (3%) foi adicionada e a mistura foi incubada a 37° C por 6 horas e então a 5° C por 12 horas.
[070]As propriedades sensoriais foram avaliadas por 20 jurados. Os melhores
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18/18 resultados foram obtidos em amostras preparadas por derivados (Amostras 1 e 2) de composições de glicosil estévia de cadeia curta de alta pureza (contendo quatro ou menos resíduos de a-1,4-glicosil). Os jurados notaram perfil de sabor e impressão sensorial na boca harmoniosos e completos em amostras preparadas com as Amostras 1 e 2.
[071]Entende-se que as descrições anteriores e as modalidades específicas mostradas aqui são meramente ilustrativas do melhor modo da invenção e de seus princípios, e que modificações e adições podem ser facilmente feitas pelos versados na técnica sem abandonar o espírito e o escopo da invenção, que é então entendido como limitado somente pelo escopo das reivindicações em anexo.
Claims (16)
- REIVINDICAÇÕES1. Processo para produzir uma composição de glicosil estévia altamente purificada CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de:adicionar amido em água para formar uma suspensão de amido;adicionar uma mistura de α-amilase e CGTase na suspensão de amido e incubar por aproximadamente 0,5 a 2 horas em aproximadamente 75 a 80 °C, resultando em uma suspensão de amido liquefeito;inativar a α-amilase por tratamento térmico em pH na faixa de aproximadamente 2,5 a 3,0, com temperatura na faixa de aproximadamente 95 a 105 °C, por aproximadamente 5 a 10 minutos;resfriar a suspensão de amido liquefeito e ajustar o pH para aproximadamente 5,5 a 7,0;adicionar glicosídeos de esteviol na suspensão de amido liquefeito, resultando em uma mistura reacional;adicionar um segundo lote de CGTase na mistura reacional e incubar por aproximadamente 12 a 48 horas em aproximadamente 55 a 75 °C;adicionar β-amilase à mistura reacional e incubar por aproximadamente 12 a 24 horas em aproximadamente 35 a 55 °C;inativar as enzimas na mistura reacional por tratamento térmico, em que, para a inativação das enzimas, a reação foi parada por aquecimento a aproximadamente 95 °C por aproximadamente 15 minutos;descolorir a mistura reacional;remover os compostos não diterpênicos através do contato da mistura reacional descolorida com resina adsorvente macroporosa e subsequentemente eluir os diterpeno glicosídeos adsorvidos com etanol aquoso para resultar em um eluato de etanol aquoso contendo glicosídeo;dessalinizar o eluato de etanol aquoso contendo glicosídeo com resinas de troca iônica;remover o etanol do eluato de etanol aquoso, resultando em um eluato aquoso; e concentrar e secar o eluato aquoso para obter a composição de glicosil estévia altamente purificada,Petição 870180136050, de 28/09/2018, pág. 29/35
- 2/3 em que a composição de glicosil estévia altamente purificada compreende derivados de glicosídeo de esteviol de cadeia curta tendo quatro ou menos resíduos de α-1,4-glicosil, e glicosídeos de esteviol não modificados.2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a mistura de α-amilase e CGTase contém aproximadamente 0,001 a 0,2 KNU de α-amilase por uma unidade de CGTase.
- 3. Processo, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a mistura de α-amilase e CGTase contém aproximadamente 0,05 a 0,1 KNU de α-amilase por uma unidade de CGTase.
- 4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o peso de glicosídeos de esteviol adicionados é aproximadamente igual ao do amido.
- 5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os glicosídeos de esteviol adicionados são selecionados a partir do grupo que consiste em esteviosídeo, Rebaudiosídeo A, Rebaudiosídeo B, Rebaudiosídeo C, Rebaudiosídeo D, Rebaudiosídeo E, Rebaudiosídeo F, dulcosídeo A, esteviolbiosídeo, rubusosídeo, bem como outros glicosídeos de esteviol encontrados na planta Stevia rebaudiana Bertoni e misturas desses.
- 6. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a CGTase é produzida por culturas de Bacillus stearothermophilus.
- 7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o segundo lote de CGTase tem aproximadamente 0,2 a 4 unidades de CGTase por grama de sólidos.
- 8. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o segundo lote de CGTase tem aproximadamente 0,5 a 1,2 unidades de CGTase por grama de sólidos.
- 9. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a β-amilase é produzida a partir de uma fonte selecionada a partir do grupo que consiste em soja e cevada.
- 10. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a β-amilase é adicionada em aproximadamente 30 a 50 unidades por grama de sólidos totais, e o tratamento é executado em uma temperatura dePetição 870180136050, de 28/09/2018, pág. 30/353/3 aproximadamente 40 a 60 °C, por uma duração de aproximadamente 3 a 16 horas.
- 11. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que após o tratamento com β-amilase, os derivados glicosilados de cadeia curta de esteviosídeo e Rebaudiosídeo A têm quatro ou menos resíduos de α-glicosil.
- 12. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a descoloração é executada usando carbono ativado.
- 13. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a descoloração é executada usando resinas ou membranas de troca iônica, as ditas membranas sendo selecionadas a partir do grupo que consiste em membranas de utrafiltração, nanofiltração e osmose reversa.
- 14. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a remoção dos compostos não diterpênicos é conduzida com uma pluralidade de colunas sequencialmente conectadas empacotadas com uma resina adsorvente macroporosa, seguida por lavagem das colunas com água, então lavagem com aproximadamente 10 a 50% (v/v) de etanol, desconexão das colunas, e então eluição de cada coluna individualmente com 30 a 100% de etanol.
- 15. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a dessalinização é executada passando-se o eluato através de colunas empacotadas com resinas ou membranas de troca iônica, as ditas membranas sendo selecionadas a partir do grupo que consiste em membranas de ultrafiltração, nanofiltração e osmose reversa.
- 16. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a composição de glicosil estévia altamente purificada tem ao menos aproximadamente 95% de glicosídeos de esteviol totais em uma base anidra.
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