CN1018145B - 在食品中提供脂肪或糖类功能特性的方法 - Google Patents

在食品中提供脂肪或糖类功能特性的方法

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Abstract

用一种半纤维素A、半纤维素B、改性的半纤维素A、改性的半纤维素B或它们的混合物作为水溶性填充剂来取代糖类或脂肪的功能特性。

Description

本专利申请是1987年7月23日所提申请（序号为076632）的后续申请（C1P），而该申请又是1987年2月27日所提申请（序号为019816）的后续申请，在此可结合参考这两份申请。
本发明涉及食品配方中常见脂肪和/或糖类组分被除去或代替时用来维持体积和功能特性的水溶性填充剂。这些脂肪和/或糖类组分包括菜油或牛奶脂肪和蔗糖。特别是像半纤维素A或半纤维素B之类的半纤维素馏分，以及各种变体和上述的组合形式均被用来部分或全部地取代食品中的糖类和脂肪，因而糖类和脂肪含量降低或消失。本发明还涉及含有本发明的水溶性填充剂的增甜剂组合物和食品。
食品工业中遇到的一个严重的问题是缺乏适用于代替脂肪或糖类的满足要求的填充剂。当用高效能增甜剂代替蔗糖时，在诸如制剂、冰淇淋、冷冻制品和烘烤食品等配方中，一个特别严重的问题是大大依赖于蔗糖的“非甜”功能特性。蔗糖的这些所谓“非甜”性质包括增味、凝固点降低、填充性、沸点升高、结晶的形成，保湿，结构保持、粘性增加、水合控制和焦糖化作用。如果没有这些功能特性，就很难谈模拟常规的食品配方，因为高效能增甜剂通常具有糖的甜度，但常常没有这些其它的“非甜”功能特性。除了上述困难以外，目前如多葡萄糖、山梨糖醇和麦芽糖醇，所使用的某些糖填充剂引起渗透腹泻。
如果用填充剂或脂肪替代物令人满意地取代脂肪，则该脂肪也必须有模似的功能特性。这些特性包括结构改良、非水溶性成分的分散粘性增加、润滑、空气渗入、填充性和保鲜。
本发明提供了用于食品配方时可以代替糖类和脂肪的许多功能特 性的水溶性填充剂。
用半纤维素B或半纤维素A，以及它们的各种变体和混合物（以后称“本填充剂”）作为水溶性填充剂。该填充剂可以代替全部或部分脂肪或糖类。高效能增甜剂如天冬酰苯丙氨酸甲酯、三氯半乳蔗糖（TGS），alitame、糖精、acesulfame-k、环己基氨基磺酸酯、卡哈苡苷及它们的混合物可与本填充剂混合，以代替蔗糖，并提供具有蔗糖的甜度及非甜功能特性的增甜剂组合物。
本填充剂也可用于代替其它的糖类和脂肪。这些填充剂提供了糖类和脂肪的各种功能特性。
半纤维素是自然界中普遍存在的植物物质的一种构成成分。术语“半纤维素”不表示一个化学本体，而是一大族分子。当这些分子的特定性质，如分子量，溶解度和单体组成进行变化时，它仍具有很多共同的天然性质和功能。它们全是由单个糖单体聚合而成的多糖。这些糖单体大部分是诸如木糖和阿拉伯糖之类的戊糖。
由于半纤维素是特性不同的一族分子，由于分离工艺的功能，从天然物中分离半纤维素，可使各种馏分得到分离。本发明感兴趣的馏分被称为“半纤维素A”和“半纤维素B”。
这里所用的术语“半纤维素A”系指使由植物物质中提取的碱性混合物，然后酸化而沉淀出的半纤维素馏分。
用文献所描述的方法，尤其是用糖化学方法，第五卷，多糖概述（General    Polysaccharides），1965年，科学出版社，144-145页中描述的方法，而制得的半纤维素A。该文献可结合参考。
这里所用的术语“半纤维素B”系指将乙醇加入到通过碱液萃取 由植物物质中所分离出的酸化半纤维素混合物，在去除半纤维素A后，紧接着再沉淀出的半纤维素馏分。
这里所用的术语“改性的半纤维素”是指用化学方法，如酸处理或用加酶水解方法引起的天然半纤维素的变体。这种改性使得多糖聚合物分解成低分子量的成分，其中有些和仅由4-10个糖单体构成的低聚糖一样小。
这里所用术语“水溶性填充剂”是指优先形成水溶性溶液或与水自由强烈地发生相互作用，因而可以代替食品配方中的脂肪和糖类。这些水溶性填充剂具有糖类和脂肪的各种功能特性，包括甜糖，如蔗糖，的非甜功能特性。这些性质包括淀粉胶凝温度的提高、冷冻点降低和合适的口感或结构。
自然界存在的半纤维素和其它的结构成分，如纤维素和木质素搅合在一起。木质素常常称作将结构成分粘结在一起的“胶”。因此，半纤维素的分离必然伴随着用脱木质素的方法去除木质素。
半纤维素分离和脱除木质素可用现有技术中各种文献所记载的方法完成。最常用的是植物物料的碱处理，而只用水处理也可以从木质素含量低的原料中分离出某些半纤维素。
这里所用术语“部分脱除木质素的植物纤维”是指任何可部分脱除木质素的植物纤维。通常要从植物纤维基质中除去30-70%，最好40-60%的木质素，以完成半纤维素分离。最好用碱性过氧化物处理部分脱除了木质素的植物纤维，而转变成木质纤维素产品，这种基质用水或碱液处理就足够了。这种部分脱除木质素的植物纤维就是半纤维素的原料。
下列U.S专利或专利申请披露了非木质木质纤维素的碱性过氧 化物处理：U.S4649115，1985年12月16日申请的S.N.06/809803号和1986年9月29日提出的S.N.06/912296号申请，所有这些文献均供参考。另外，所有上述引用的专利申请说明书可由国家技术情报服务中心得到，地址：5285、port    Royal    Rd、Springfield，VA    22161。
部分脱除木质素的植物纤维和如上定义的半纤维素馏分可由任何木质纤维素基质获得，最好由非木质木质纤维素基质获得。合适的基质包括玉米糠、玉米禾茎、玉米芯、麦糠、蔗糖渣、紫苜蓿干草、大麦糠、大麦壳、燕麦糠、燕麦壳、洋麻、西部落叶松心材木片条、稻糠、糖菾
Figure 88106387_IMG1
浆、柠檬浆、柠檬皮、花生壳、香萑皮、秋葵禾茎、大豆禾茎，以及北非茅草。
在实际应用本发明的水溶性填充剂时，将半纤维素馏分，如半纤维素A或B以及其变体和它们的混合物，填加到食品中以代替全部或部分糖类或脂肪。该填充剂将令人惊奇地给食品带来所取代的糖类或脂肪的功能特性。例如，可用本填充剂取代全部或部分甜糖，以恢复其非甜功能特性。
用本水溶性填充剂代替糖类或脂肪的用量范围，与原食品中糖类或脂肪的重量比约为0.1-3，最佳比率取决于多种因素，例如，使用的具体填充剂，被取代的具体糖类或脂肪，具体的食品组成，食品的制作条件等等。本技术领域中的专业人员很容易通过常规的食品配方试验确定最佳取代比率。最好从食品配方中去除全部的糖类或脂肪。上述任何半纤维素成分都可用作水溶性填充剂。
使来自任何植物源的半纤维素A或B馏分进行加酸或加酶水解时可引起多糖体的破裂，从而能观察到分子量的降低，由此实现了半纤 维素的改进。如果需要，所获得的产物可减小到仅由4-10个糖单体组成的低聚糖。通过使半纤维素A与一种酸，如2摩尔的硫酸、5N的Hcl或10%（W/W）的三氟乙酸，进行足够长时间的反应，以使半纤维素降解到所需程度，即可完成加酸水解。使半纤维素A与一种合适的酶，如木聚糖酶或纤维素酶接触足够长的时间以使半纤维素降解到所需程度，则可实现加酶水解。
优选的半纤维素水溶性填充剂是由在食品中常用基质中提取的半纤维素。这种基质包括，但不限于，麦糠、玉米糠、大麦糠、大麦壳、燕麦糠和燕麦壳。
在一种应用中，用本水溶性填充剂代替食品中全部或部分的蔗糖。用该水溶性填充剂取代蔗糖来配制食品。由于对本发明的实践来说，食品成分的加入顺序或加入的时间并不重要，在食品制备过程中用本水溶性填充剂取代蔗糖，是很方便的。要取代食品中每一份重量的蔗糖，应加入约0.1-1.0份，最好是0.5-1.0份（重量）的本填充剂。
作为任选方案，本水溶性填充剂也可与一种高效能增甜剂预混合，以提供一种增甜剂组合物，它具有高效能增甜剂的甜度和水溶性填充剂在食品中产生的非甜性质，因而可代替所有的糖。水溶性填充剂对高效能增甜剂的高浓组合物或含有低水平的高效增甜剂的稀释组合物。
适用的高效能增甜剂包括天冬酰苯丙氨酸甲酯，及其盐和金属络组物，包括用脂肪或其它物质包胶的天冬酰苯丙氨酸甲酯，alitame，三氯半乳蔗糖（TGS），糖精，环己基氨基磺酸酯，新桔皮苷二氢查耳酮、卡哈苡苷、甘草素、acesulfame-K，monellin和thaumatin。优选的高效能增甜剂包括天冬酰苯丙氨酸甲酯、TGS、 acesulfame-K，糖精、环己基氨基磺酸酯和它们的混合物。
该高效能增甜剂和/或可溶性填充剂可以干混或溶于水中，然后再用标准干燥技术，如喷雾干燥、冷冻干燥等，进行干燥。
在本发明优选的实施例中，天冬酰苯丙氨酸甲酯与作为水溶性填充剂的半纤维素B以下述重量范围混合。
天冬酰苯丙氨酸甲酯    0.01-10%（重量）
半纤维素B    90-99.99%（重量）
半纤维素B最好来自小麦糠、玉米糠、大麦糠、大麦壳、燕麦糠或燕麦壳。
本水溶性填充剂特别适用于制剂和烘烤品等食品，这里的蔗糖不仅提供甜度，而且也有上述其它功能特性。含有本水溶性填充剂的特别优选的食品包括软饮料、面包、糕饼、糕点、糖果、和冷冻制剂，如冰淇淋、冷冻制品、水果棒、布丁饮料（Pudding    pop）、冰淇淋蛋糕、冰淇淋三明治、冰淇淋棒等。该水溶性填充剂也可代替蔗糖以外的其它脂肪和糖类。
在典型的冰淇淋配方中，本水溶性填充剂可以取代1-100%（W）通常存在于冰淇淋配方中的蔗糖。在硬糖果配方中，本水溶性填充剂常常可替代1-100%（W）通常存在于这类糖果中的蔗糖。在糕饼、糕点、面包和其它烘烤食品中，本水溶性填充剂常常可代替1-100%（W）通常存在于烘烤食品中的蔗糖。
虽然本发明优选的实施方式是用水溶性填充剂和一种高效能增甜剂一起代替糖，但本发明也可考虑用本水溶性填充剂来仅仅代替一份糖。在某些食品中，如冷冻和冰冻食品，存在的蔗糖数量超过了使其具有可接受的甜味的必需的量。在这些食品中，可用本水溶性填充剂 取代这些用于非甜功能的过量糖，而不必使用高效能增甜剂。
在另一种应用中，用本填充剂来代替食品中全部或部分的脂肪。如冰淇淋这样的食品可以有多至18%（W）的脂肪，如果需要1∶1的比例，则填充剂的量也可多至18%（W）。其它类型的冷冻制剂中也可含有类似数量的脂肪。然而，在大多数情况下，利用很少量的填充剂即可实现脂肪的功能特性。在配方中填充剂与脂肪含量的重量比范围为1∶20至2∶1。如果需要，可用填充剂全部取代蔗糖和脂肪，其量可高达冷冻制剂重量配方的25%（W）。在这种取代中，填充剂常常不是与蔗糖和脂肪以1∶1的等量方式加入，因为它可有效地提供脂肪和蔗糖两者的机能。
下面的实施例用于描述本发明的实施，但并不限定本发明的范围。
例1、半纤维素B作水溶性填充剂取代蔗糖
在室温下用1N的NaOH在16小时内，以水溶液浸取方法从部分脱去木质素的小麦糠中提取半纤维素B。浸取之后，用醋酸将上清液调整到PH4.5。半纤维素A由上清液中沉淀出，通过过滤或离心分离除去，将乙醇/水加入上清液以沉淀出半纤维素B。
分别将半纤维素B和天冬酰苯丙氨酸甲酯以75∶1至200∶1的重量比相混合，得到一种有蔗糖的甜度和非甜功能特性的增甜剂组合物。用该增甜剂组合物来代替冰淇淋、糖果和烘烤食品中的蔗糖。另外，也可单独用半纤维素B来代替低糖或非糖食品中的大部分糖。
例2：改性的半纤维素A作水溶性填充剂取代蔗糖
回收在例1中酸性PH下由上清液沉淀出的半纤维素A。在60℃下用1N的HCL对半纤维素A水解处理4小时得到改性的半纤维素。分别使该改性的半纤维素A与天冬酰苯丙氨酸甲酯以75∶1至 200∶1的重量比混合，得到有蔗糖的甜度和非甜功能特性的增甜剂组合物。用该增甜剂组合物代替冰淇淋，糖果和烘烤食品中的蔗糖。另外，改性的半纤维素A也可单独用来代替低糖或非糖食品中大部分糖。
例3：半纤维素B作水溶性填充剂取代冰淇淋类型冷冻甜食中的蔗糖
用水将未加工的小麦糠洗三遍以除去混入的淀粉。再用0.2N的HCL将洗过的麦糠洗一小时以除去残存的淀粉、肌醇六磷酸和金属杂质。在室温下，用1NNaOH浸取，酸处理过的小麦糠，以除去半纤维素。用1N的HCL将PH调整到4.5以沉淀并除去半纤维素A。将乙醇（2份体积）加入到使沉淀物中，并分离出半纤维素B。用另外的醇脱水后，使得到半纤维素B干燥并研磨，即可用于如下配方中。
以下列重量比例混合下列成份并应用50%膨胀度的操作条件在一个冰淇淋机中冷冻：
12.0%无脂牛奶固体（脱脂奶加干牛奶固体块）
1.0%黄油脂（奶油）
3.0%半纤维素B
0.1%天冬酰苯丙氨酸甲酯（NutraSweet
Figure 88106387_IMG2
商标）
0.3%香子兰香料
83.6%水
与含有12%黄油脂和15%蔗糖的标准样相比，上述配方显示出极好的口感和稳定性能。在通常的冰淇淋中缺少大量黄油脂的情况下，半纤维素可提供味浓的、奶油般的口感。
例4.改性的半纤维素B作水溶性填充剂取代冰淇淋型冷冻制剂中的蔗糖
用例3所述方法从小麦糠分离半纤维素B，除了将PH调整到5.0-6.5和用NaOH浸取外，填加含有半纤维素和纤维素酶活性（Pectinex3XL
Figure 88106387_IMG3
）的酶制剂，使半纤维素水解并使分子量降低。
除了使用5.0%改性的半纤维素B和81.6%的水之外，其它它按上述方法制作冷冻甜食，制成的甜食具有类似于标准样的感觉和稳定性质，但与例3的配方相比，其口感稍“轻”一些。
例5：半纤维素（A加B）作为水溶性填充剂取代水果冰型冷冻甜食
除了加醇之前将PH调整到7.5外，均用例3所述的方法从小麦糠中分离半纤维素，除了半纤维素B外使大部分半纤维素A保留下来。
用这样得到的半纤维素制作下列无糖水果冰型冷冻甜食：
桔汁    800.0ml
半纤维素    32.0克
天冬酰苯丙氨酸甲酯
（NutraSweet
Figure 88106387_IMG4
商标） 0.6克
制成的冷冻甜食具有淡色奶油状结构，但没有冰的口感。
例6：半纤维素B作为水溶性填充剂取代黄油香子兰家常小甜饼配方中的脂肪
将玉米糠中半纤维素B分离，随后用淀粉酶（Thermolase
Figure 88106387_IMG5
）处理以去掉掺杂的淀粉，按上述方法用1N的NaOH浸取脱除淀粉的 玉米糠，接着用4倍体积的乙醇分离。玉米糠半纤维素在乙醇中脱水、干燥、磨碎后掺入如下的小甜饼配方中：
组分    量
糕点面粉    50.0克
面包面粉    17.5克
多葡萄糖    39.0克
Maltrin    M-180    21.5克
山梨糖醇    3.8克
浓乳清蛋白质    6.5克
暗淡色α单酸甘油酯    1.5克
烘烤用苏打    0.6克
酵粉    0.2克
盐    1.8克
天冬酰苯丙氨酸甲酯
（NutraSweet
Figure 88106387_IMG6
商标） 3.5克
整鸡蛋    17.5克
水    55.0ml
人造黄油香子兰调料    2.5克
仿黄油调料    2.5ml
玉米糠半纤维素    23.6克
使上述组分彻底混合并于325°F炉子中烘烤20分钟。制成的小甜饼具有好看的全褐色，合适的湿度和耐嚼性。用半纤维素但不加油或固体脂肪的情况下，上述配方可制出形状极好且薄厚适宜的小甜饼。
常规的小甜饼配方含有25克脂肪代之以半纤维素。

Claims (4)

1、一种在食品中提供脂肪或糖类功能特性的方法，其特征是向食品中填加一种水溶性填充剂作为全部或部分脂肪或糖类的代用品，该填充剂为半纤维素A、半纤维素B、改性的半纤维素A、改性的半纤维素B或它们的混合物。
2、按照权利要求1的方法，其特征是，食品为冰淇淋型产品、冷冻制品或其它冷冻制剂、软饮料、糖果或烘烤食品。
3、按照权利要求2的方法，其特征是，水溶性填充剂是半纤维素B。
4、按照权利要求3的方法，其特征是，半纤维素B来自小麦糠、玉米糠、大麦糠、大麦壳、燕麦糠或燕麦壳。
CN88106387A 1987-07-23 1988-07-23 在食品中提供脂肪或糖类功能特性的方法 Expired CN1018145B (zh)

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