CN102639005B - 对胰岛素反应的影响比对升糖反应的影响更大的碳水化合物组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明说明了对胰岛素反应的影响比对升糖反应的影响更大的一种碳水化合物组合物，该组合物包括可溶膳食纤维和葡萄糖浆，还说明了制备它的方法和它们在食品中的用途。
Description
技术领域
本发明涉及对胰岛素反应的影响比对升糖反应(glycemic response)的影响更大的一种碳水化合物组合物
背景技术
通常通过酸性水解和/或酶水解谷物或块茎淀粉来生产淀粉水解产物，包括麦芽糊精、葡萄糖浆和纯的右旋糖。这些水解产物含有直链的与支链的糖类的复杂混合物，并且事实上是葡萄糖与葡萄糖聚合物的混合物，具有非常多变的分子量。给它们分类的一个第一方式是它们的还原能力的测量，通常表示为右旋糖当量或D.E.的概念。通过定义，指定纯的葡萄糖或右旋糖D.E.为100，它们是构成这些聚合物的单体。淀粉是非常大的葡萄糖聚合物，具有接近0的D.E.。发现淀粉水解产物的全范围是在这两个值之间，最大水解具有接近100的D.E.，最少水解具有倾向于0的D.E.。在这两个范围之间，麦芽糊精具有1至20的右旋糖当量，葡萄糖浆具有大于20的DE。
淀粉水解产物，例如25至63DE的葡萄糖浆和麦芽糖浆，由于它们的有效性、高耐受性、可加工性、以及低成本，已经广泛用于食品应用。对于注意健康饮食和肥胖的那些人来说，葡萄糖浆具有高糖含量的缺点。
可溶膳食纤维(例如菊粉、低聚果糖(FOS)、和聚右旋糖)已经得到增加的认可，它们普遍在很多发达国家(例如美国、欧洲)的饮食中作为一种有益食品成分用于减少纤维缺乏。由于膳食纤维的众多益处，包括缓泻药，增加粪便重量，刺激结肠发酵，降低血液中总的和/或LDL胆固醇水平，并且减少餐后血糖和/或胰岛素水平，膳食纤维为人所熟知。具体地，EP 443789披露了焦糊精在食品复合物中的用途，用于节省胰岛素分泌而对血糖值没有任何影响。然而，可商购的可溶膳食纤维受制于以下缺点：以过多的肠胃气胀和腹泻形式的消化耐受性，低粘度，以及不希望的味道和口感。
术语“低聚糖”包括比简单的单糖或二糖大但是比多糖(大于9个单元)小的碳水化合物。
尤其在亚洲市场，低聚糖，例如低聚麦芽糖、低聚异麦芽糖(IMO)和低聚果糖正赢得更多关注。食品加工者购买低聚糖作为多种功能性食品的一种成分。在亚洲，IMO已经生产了过去的15-20年，并且用于多种食品应用。在亚洲国家，例如日本、中国&朝鲜和韩国，IMO的大部分当前用途是作为健康食品成分。在日本，IMO的使用比任何其他不可消化的低聚糖都要更普遍。在2003年，IMO在日本的需求估计是11,000吨。在日本，IMO已经被用作一种增甜剂很多年了。在日本，IMO糖浆有效地用于传统发酵食品。
确切地，低聚异麦芽糖是具有α-D-(1，6)-键的葡萄糖寡聚物，在其他中包括异麦芽糖、潘糖、异麦芽四糖、异麦芽五糖、黑霉糖、曲二糖和高分支低聚糖。虽然人类的肠酶易于消化α-(1，4)-糖苷键，α-D-(1，6)-键、特别是连接更长的聚合物的那些键在它们穿过人类胃肠道时并不易于水解。这就是低聚糖的益处之一，例如低聚异麦芽糖具有健康促进效果，例如益生元的原因，(Kohmoto(河本)T.，Fukui(福井)F.，Takaku(高久)H.，Machida(町田)Y.等人，双歧杆菌，7(2)(1988)，61-69；Kohmoto(河本)K.，Tsuji K.，Kaneko(金子)T.，Shiota(潮田)M.等人，生物科学、生物技术和生物化学，56(6)(1992)，937-940；Kaneko(金子)T.，Kohmoto(河本)T.，Kikuchi(菊池)H.，Fukui(福井)F.等人，日本农芸化学会志，66(8)(1992)，1211-1220；Park(朴)J-H，Jin-Young(真英)Y.，Ok-Ho(玉壶)S.，Hyun-Kyung(贤京)S.等人，韩国应用微生物学和生物技术期刊，20(3)(1992)，237-242)。
在日本、中国大陆、香港、朝鲜、韩国和台湾，IMO已经得到管理机构认可，并且该食品成分投入市场几十年了。目前，IMO通过添加该产品至多种功能性食品中以显示健康益处(像益生元功能&消化健康的全面改进)而在那些国家和地区中被当地人消费。
低聚糖的生理的和功能的益处包括消化耐受性、粘度、以及希望的味道和口感。然而，现存低聚糖具有以下缺点：较高糖含量(定义为单糖类和二糖类的总量)，以及低的可检测水平的膳食纤维(如通过美国官方分析化学家协会批准的纤维法确定)。例如，可商购的低聚异麦芽糖，例如IMO 500和IMO 900产品，典型地具有20％-35％的单糖、10％至40％的二糖、以及小于5％的膳食纤维。
尽管如此，IMO还是呈现出许多不可忽略的优点。IMO糖浆可以部分或全部代替液体糖类糖浆来产生用于饮料的不同甜味特性，因为它们的甜度约为蔗糖的一半。它们还可以在啤酒生产期间添加，作为不可发酵糖的糖浆来代替一些可发酵糖，改变生成的啤酒的残留甜味和口感。在很多糖果产品中，可以通过使用它们作为糖类的替代品来利用它们的抗龋齿特性。龋齿是通过在牙齿表面形成不可溶葡聚糖胶(斑块)而引起的，并且在破坏牙齿釉质的斑块下形成酸。报告的更高保湿(水结合)能力将赋予对细菌感染的改进抗性，在焙烘行业中，在开发具有更慢陈旧速率的产品中，这可以是一个优点。然而，看上去主要优点和主要使用领域和兴趣都在覆盖益生元产品的功能性食品区域中。在日本，销售多种具有报告的健康益处的所谓功能性食品，它们中的一些使用IMO作为成分。益生元是穿过小肠而未消化，并且然后在结肠中发酵来产生一些小链脂肪酸，确切地是丁酸酯的不可消化的碳水化合物。在临床试验中已经报告，在以推荐剂量使用时，IMO并不引起腹泻。IMO是益生细菌(活的有益细菌)，例如双歧杆菌优先选择的食物来源，据报告，双歧杆菌在肠中有助于调整肠微生物群并且改进肠的微生物平衡。
目前，多家美国公司配制IMO，具体用于一些饮料中的可溶纤维和益生元的来源。然而在欧盟，普通人群期待的IMO的用途将是作为一种具有益生元和纤维的功能性的营养增甜剂，为了变甜的目的而与各种各样的其他食品和饮料产品混合。IMO将被用作将与饮料工业、乳品工业、和所有种类的甜食和甜点制造业制造的一些食物产品一起配制的一种普通食品成分。
直到最近，基于它们的聚合度，已经将碳水化合物分为“简单的”和“复杂的”；然而，基于它们的生理效应(即提高血糖的能力)，可能会更好地说明它们对健康的影响，这既取决于组分的糖的类型(例如葡萄糖、果糖、半乳糖)，也取决于碳水化合物的物理形式。该分类被称为升糖指数(GI)。引入GI来对碳水化合物食品进行分类(根据它们对餐后糖血的影响)。GI被定义为在摄食测试产品后增量的血糖面积，表示为在参考食品(葡萄糖或白面包)的碳水化合物等价加载以后，对应面积的百分比。GI对含有碳水化合物的食品进行分类(通过它们增加葡萄糖水平(速度和强度)的能力)。通过在等糖条件(50g的碳水化合物)下，比较由单独的食品诱导的与选择的参考食品诱导的葡萄糖水平增加来测量GI，最常用的参考食品是纯葡萄糖溶液。通过比较在摄食研究的食品两小时内糖血值的总和或曲线下的面积与用具有参考定义的选择食品观察到的变化来定义GI。对用参考食品获得的反应给出一个值100，并且所有其他食品与该值比较，表示为百分数值。GI值被分为三类。高GI(≥70)，中GI(56-69)，以及低GI(0-55)。可以从对应的增加的胰岛素面积计算胰岛素指数(II)。在与用于GI的那些条件相同的条件下获得II，简单地用胰岛素测量代替葡萄糖测量。可能考虑到血糖反应可能不充分反映主要的同化激素胰岛素的反应，所以引入该指数，该指数是1型糖尿病中的异常碳水化合物代谢的核心。
已经确定对于不同的食品，葡萄糖和胰岛素反应可以显著变化。反应中的变化可以是因为一些因素，例如：碳水化合物、蛋白、脂肪的类型和量；食品加工方法、食品形式；膳食纤维等。
认识到在注意健康饮食应用和肥胖症的那些人中，需要诱导更低胰岛素反应并且对升糖反应影响更小的碳水化合物。更具体地，对具有低胰岛素反应的碳水化合物，低水平的糖类，具有消化耐受性、粘度、以及希望的味道和口感等优点的可溶膳食纤维存在需要。因此，认识到生产具有成本效益的所述碳水化合物的方法和工业可行的技术是有利的。
发明概述
本发明的诸位发明人令人惊讶地观察到，具有特定范围的可溶膳食纤维的碳水化合物组合物对于胰岛素反应可以引起比对升糖反应更大的影响。此外，他们还观察到，在可溶膳食纤维与低糖葡萄糖浆结合时，该差别效果更强烈。
因此，本发明涉及包括可溶膳食纤维和葡萄糖浆的一种碳水化合物组合物，其中该可溶膳食纤维包括至少一种抗胰酶消化的碳水化合物，该葡萄糖浆包括或由以下各项组成：单糖类、二糖类和低聚糖类，并且该可溶膳食纤维在该组合物中以适合获得低于0.90的RIR(相对胰岛素反应)/RGR(相对升糖反应)比率的量存在。优选地，如通过AOAC 2001.03确定，基于所述组合物的干重，可溶膳食纤维的含量在约30％和约50％之间。优选地，该可溶膳食纤维是糊精和/或麦芽糊精，优选是分支糊精和/或麦芽糊精。优选地，该可溶膳食纤维是选自下组的可溶膳食纤维中的任何一种或其组合，该组由以下各项组成：菊糖、聚右旋糖、低聚果糖、和β葡聚糖。优选地，在所述葡萄糖浆或所述组合物中，基于所述糖浆或组合物的干重，可消化的单糖类和二糖类(DP1和DP2)的含量不多于约10％，优选小于约5％。更优选地，基于所述糖浆的干重，该葡萄糖浆含有约75％或更高的低聚异麦芽糖，并且基于所述糖浆的干重，特别是约80％或更高的DP3至DP8糖类。仍更优选地，基于所述糖浆的干重，所述糖浆的潘糖含量至少为约5％或更高，优选为约10％或25％或40％或更高。优选地，基于所述糖浆的干重，所述糖浆的异麦芽三糖含量为约5％或更高，优选为约15％或25％或更高。在一个具体的实施方案中，所述组合物的DE(右旋糖当量)为约15或更高，并且小于40(即在约15和40之间)。在另一个具体的实施方案中，所述组合物的D.E.包括在产品Lab 9259的18和25之间，以及产品Lab 9244的23和30之间。优选地，该组合物是基本上干燥的。
本发明还涉及用于生产根据本发明的组合物的方法。在一个第一实施方案中，本发明涉及用于生产根据本发明的组合物的一种方法，包括：
a)用α淀粉酶液化淀粉；
b)将包括至少一种抗胰酶消化的碳水化合物的可溶膳食纤维添加至通过步骤a)获得的产物中；
c)用至少两种酶，即β淀粉酶和支链淀粉酶糖化该混合物；
d)任选地，如果基于该混合物的干重，DP2糖类的含量高于60％，则将转葡糖苷酶添加至该混合物；并且，
e)从该混合物去除DP1和DP2糖类。
在一个第二实施方案中，本发明涉及用于生产根据本发明的组合物的一种方法，包括葡萄糖浆与可溶膳食纤维的液体共混。
在一个第三实施方案中，本发明涉及用于生产根据本发明的组合物的一种方法，包括葡萄糖浆与可溶膳食纤维的干燥共混。
本发明还涉及根据本发明的组合物用于制备饮料、食品、饲料、营养保健品(nutraceutical)、食用增补剂或功能性食品的用途。因此，它涉及用于制备饮料、食品、饲料、营养保健品、食用增补剂或功能性食品的方法，包括添加根据本发明的组合物至选自下组的至少一种组分中：饮料成分、食品成分、动物饲料成分、宠物食品成分、营养保健品成分、食用增补剂成分、以及功能性食品成分。特别是，它涉及一种产品，该产品包括根据本发明的组合物和至少一种选自下组的组分：饮料成分、食品成分、动物饲料成分、宠物食品成分、营养保健品成分、食用增补剂成分、以及功能性食品成分。
附图说明
图1示出用于生产根据本发明的碳水化合物组合物的方法的流程图。
发明详细说明
定义
用“RIR”在此旨在指使用作为对照并且随意设在100的2顿葡萄糖测试餐的均值计算的相对胰岛素反应。例如可以如在实例中详述的那样确定胰岛素水平。
用“RGR”在此旨在指使用作为对照并且随意设在100的2顿葡萄糖测试餐的均值计算的相对升糖反应。例如可以如在实例中详述的那样确定葡萄糖水平。
用“DP”旨在指糖类单元的数量。
用“DP1”糖类在此旨在指单糖，优选是右旋糖。
用“可消化的DP2”糖类在此旨在指具有一个α1→4键的两个葡萄糖单元，并且因此是指麦芽糖。
用“直链的”糖类在此旨在指具有只通过α1→4键连接起来的葡萄糖单元的低聚糖。例如，麦芽糖被认为是一种可消化的直链DP2糖类。
用“分支的”糖类在此旨在指具有通过α1→4键连接、而且还通过1→6键和任选地1→2和/或1→3键连接起来的葡萄糖单元的低聚糖。例如，异麦芽糖被认为是不可消化的分支DP2糖类。
除非另外指明，本申请中的百分比是按干基重量表示的。
当“约”与一个数字连接使用时，优选是指该数字的+/-10％，更优选是该数字的+/-5％，最优选是不具有“约”的该数字本身。
通过AOAC 2001.03确定可溶膳食纤维的百分比。
用“低聚异麦芽糖”在此旨在指包括通过1→6键连接起来的至少两个葡萄糖单元的、含葡萄糖的低聚糖。
用表述“糊精”在此旨在指通过淀粉的酸和/或酶水解而常规获得的标准糊精。
用表述“麦芽糊精”在此旨在指通过淀粉的酸和/或酶水解而常规获得的标准麦芽糊精，并且其特征在于表示为右旋糖当量(或DE)的还原能力小于20。
本发明的组合物包括一种可溶膳食纤维和一种葡萄糖浆，该纤维包括抗胰酶消化的、衍生自淀粉或其他来源的至少一种碳水化合物。
在该组合物中，可溶膳食纤维的含量以适合获得低于0.90、优选等于或低于0.86、更优选在等于或低于0.83之间的RIR(相对胰岛素反应)/RGR(相对升糖反应)比率的量存在。例如，该比率可以包括在0.70和0.90之间，优选在0.75和0.8之间。优选地，该比率高于0.5、0.6、或0.7。
特别是，本发明涉及包括可溶膳食纤维和葡萄糖浆的一种碳水化合物组合物，其中该可溶膳食纤维包括至少一种抗胰酶消化的碳水化合物，该葡萄糖浆包括或由以下各项组成：单糖类、二糖类和低聚糖类，并且在该组合物中，基于该组合物的干重，该可溶膳食纤维的含量大于或等于30％，优选至少为约30％或35％。例如，在该组合物中，基于该组合物的干重，该可溶膳食纤维的含量的范围可以在约30％和约50％之间，优选在约35％和45％或50％之间。用可溶膳食纤维旨在溶于水。
例如该可溶膳食纤维可以是菊糖、低聚果糖、β葡聚糖或聚右旋糖，但是优选是衍生自淀粉(例如衍生自玉米的、小麦的、水稻的、马铃薯的或木薯的淀粉)的不可消化的可溶膳食纤维。因此，该可溶膳食纤维优选是一种不可消化的糊精和/或麦芽糊精，优选衍生自淀粉。更优选地，该可溶膳食纤维基本包括或由不可消化的糊精和/或麦芽糊精组成。该糊精或麦芽糊精可以按它们的现状或以它们的氢化形式使用。可以通过在一种酸性介质中干烤淀粉来获得不可消化的糊精，更确切地称为焦糊精。
优选地，该可溶膳食纤维是一种不可消化的糊、麦芽糊精或它们的混合物。
在一个优选的实施方案中，该不可消化的糊精或麦芽糊精是一种分支糊精或麦芽糊精。为了本发明的目的，表述“分支糊精”或“分支麦芽糊精”被理解为是指具有比标准糊精更高比率的1→6糖苷键、并且还具有1→2和1→3糖苷键的分支糊精。在标准糊精或麦芽糊精中，1→6糖苷键占总糖苷键的比率约为4％-5％。因此，优选的分支麦芽糊精呈现包括在总糖苷键的10％和35％之间的、优选总糖苷键的25％和30％之间的1→6糖苷键比率，以及任选地包括在总糖苷键的5％和15％之间的1→2或1→3糖苷键比率。特别是，在专利申请EP 443 789(其披露内容通过引用结合在此)中说明了这些不可消化的糊精。特别是，在专利申请EP 1 006 128(其披露内容通过引用结合在此)中说明了这些不可消化的麦芽糊精。例如，这些不可消化的麦芽糊精可以是由本申请人在商品名下销售的那些。
该葡萄糖浆包括或由单糖类、二糖类和低聚糖类组成。在一个具体的实施方案中，该组合物的葡萄糖浆可以是玉米糖浆。该玉米糖浆可以具有高于35、优选高于55的DE。该葡萄糖浆可以是一种低聚异麦芽糖(IMO)浆，例如可商购的IMO(500)产品(Showa，昭和化学品有限公司)。PCT申请WO 2004/068966和欧洲专利申请875585教授了用于生产富含IMO的糖浆的方法。
在一个优选的实施方案中，该组合物的葡萄糖浆具有低含量的可消化的糖。优选地，该组合物的葡萄糖浆具有减少的含量的单糖类和可消化的直链的二糖类(DP1和DP2)，在该糖浆的干含量中优选小于约10％，更优选小于约5％。在一个更具体的实施方案中，该组合物的葡萄糖浆具有减少的含量的单糖类和二糖类(DP1和DP2)，包括异麦芽糖，在该糖浆的干含量中优选小于约10％，更优选小于约5％。这样的一种低聚异麦芽糖浆是可商购的，作为IMO(900)产品(Showa，昭和化学品有限公司)。此外，在一个优选的实施方案中，在该组合物的干含量中，该组合物具有小于约10％、优选小于约5％含量的单糖类和可消化的直链的二糖类(DP1和DP2)。此外，在该组合物的干含量中，该组合物可以具有小于约10％、优选小于约5％的含量的单糖类和二糖类(DP1和DP2)，包括异麦芽糖。
在一个优选的实施方案中，基于所述糖浆的干重，具有低含量的可消化的糖的葡萄糖浆含有约75％或更高的低聚异麦芽糖。
通常通过使用β淀粉酶和转葡糖苷酶，从液化的淀粉或麦芽糖开始，并且通过薄膜或色谱分离来去除单糖而富集IMO，以达到希望的IMO水平，从而生产现存的IMO。因此，因为异麦芽糖是IMO的一个主要组分，所以它们在现存的IMO产品中以高浓度(＞20％)存在。此外，因为从异麦芽糖中分离麦芽糖几乎是不可能的，所以现存的IMO产品由单糖和二糖类之间的分离而得到，导致在IMO产品中高浓度的二糖类(例如麦芽糖)。例如，碱性IMO500具有高浓度的右旋糖(＞25％)、麦芽糖(20％)和异麦芽糖(15％)。此外，现存的IMO并不具有足够高的纤维含量来允许在食品应用中的纤维要求。
通过从IMO产品中去除异麦芽糖，生成非常低糖的IMO，并且通过选择工艺条件和特定的薄膜而从三糖类中成功分离二糖类，本发明克服了现存方法和产品的这些问题，该薄膜去除了二糖类和单糖类，导致产生低糖的或无糖的IMO，该IMO可以用于无糖食品、饮料、和药物应用。更确切地，根据本发明，用于生产低糖的或无糖的IMO的方法涉及一个两步反应方法，该方法实现了具有高异麦芽三糖含量的糖浆，随后使用纳滤薄膜从单糖类和二糖类(包括异麦芽糖)中分离DP3和更大的低聚糖。优选地，该第一反应方法涉及使两种酶(优选是β淀粉酶和一种去分支酶，更优选是支链淀粉酶(pullulanase)、异淀粉酶，或者两种酶的组合)与低DE并且低DS(干物质)的液化淀粉反应以达到一种高麦芽糖浆。优选使用酸或酶、更优选使用α淀粉酶来液化淀粉。液化的淀粉含有目标范围2至16的DE，更优选约4至12的DE，并且DS在约25％。反应条件优选涉及至少52℃的温度，更优选约60℃并且小于约70℃，pH至少4.5，更优选约5.0并且小于约5.5，以及适合达到具有至少80％的麦芽糖含量的糖浆的反应时间，优选反应时间为至少25小时，更优选约30小时并且小于约40小时。该第二反应方法优选涉及在至少55℃、更优选约60℃并且小于约70℃的温度下，至少4.5、更优选约5.0并且小于约5.5的pH下，以及适合得到一种糖浆的反应时间下，使转葡糖苷酶与含有至少80％麦芽糖的高麦芽糖浆反应，该糖浆具有至少5％、优选约10％的潘糖含量和至少5％、优选至少约10％或20％或更高的异麦芽三糖含量。使用纳米过滤分离第二反应步骤生成的糖浆，以达到一种糖浆，该糖浆含有基于干重至少5％、优选约10％、25％、40％或更高的潘糖含量，基于所述糖浆的干重，至少10％、优选约15％或25％或更高的异麦芽三糖含量，以及小于约10％、优选小于约5％的DP1和DP2含量。优选地，该纳米过滤薄膜是在小于约500psi、更优选约300psi至约400psi的目标压力下，并且在小于约55℃、更优选约40℃至约50℃的目标温度下，具有约800道尔顿的目标分子量截留的DL或GH薄膜。
在一个优选的实施方案中，以上说明的方法允许生产Lab 9244。
通过使用不同来源的淀粉水解产物，生产的IMO可以具有纤维成分。按照说明的步骤进行发明人的实施方案，并且获得的产物令人惊讶地显示出以下分析特性：对于产品Lab 9244而言，＜1％的右旋糖，1％的麦芽糖，7％的异麦芽糖，＞90％和更高的DP3，特别是其中约25％的异麦芽三糖，以及约20％的纤维。
已经熟知右旋糖和麦芽糖构成良好的消化耐受性和不消化的碳水化合物，例如纤维，引起排便。令人惊讶地，发现基于内部专家组评估，IMO产品(例如去除几乎所有右旋糖、麦芽糖和异麦芽糖的Lab9244)仍具有高于100g每天的耐受性。更令人惊讶地，喷雾干燥该产品或将其用于硬糖系统，它具有极高的玻璃化转变温度，远远高于现存IMO产品和具有类似分子量的产品。
此外，惊讶的是在用体外消化法(参考)测试以上产品时，发现甚至对于具有低纤维含量的那些产品而言，在4小时以后，本发明的IMO产品的水解(消化)非常低。这表明本发明的IMO产品消化缓慢并且拥有长期的能量特性。缓慢消化对于人类健康有益，因为减小了由于血糖突增而患肥胖症的风险，由于饱腹感的体重控制，并且改进了肠的调节。
优选地，该低糖的葡萄糖浆，特别是低糖的低聚异麦芽糖浆，在所述糖浆的干燥的基础上，含有约80％或更高的DP3至DP8糖类。优选地，所述低糖的低聚异麦芽糖浆可以包括异麦芽三糖、异麦芽四糖、异麦芽五糖、以及它们的混合物。特别是，基于所述组合物的干重，本发明的碳水化合物组合物含有约50％或更高的DP3至DP8糖类，优选在基于所述组合物的干重，优选更多，60％或70％的DP3至DP8糖类。更优选地，该低糖的葡萄糖浆，特别是低糖的低聚异麦芽糖浆，含有高含量的异麦芽三糖和潘糖。例如，基于所述糖浆的干重，所述糖浆的异麦芽三糖含量为约20％或更高，例如约25％、30％、40％或50％。因此，基于干重，本发明的碳水化合物组合物可以含有约20％或更高、例如约25％、30％、40％或50％的所述糖浆。
本发明的组合物还特征在于DE。优选地，该DE是约15或更高，并且小于40。
本发明的碳水化合物组合物可以是液体的、糊状的、或干燥的。在一个优选的实施方案中，该组合物是基本干燥的。
本发明还涉及用于制备本发明的碳水化合物组合物的方法。
一个第一方法包括葡萄糖浆与可溶膳食纤维的干燥共混。
一个第二方法包括葡萄糖浆与可溶膳食纤维的液体共混。可以进一步干燥获得的碳水化合物组合物，例如通过喷雾干燥，得到一种固体的或基本干燥的产品。
在这第一和第二方法中，该葡萄糖浆和可溶膳食纤维如以上详述。特别是，必需改变每一组分的比率以获得具有要求的百分比的最终组合物。一般，该纤维含量代表该组合物的至少25％(重量比重量)，并且优选30％、或甚至更多。
以适合的量共混这两种组分，用于在可溶膳食纤维中具有必需的含量。在一个优选的实施方案中，除了纤维和葡萄糖，还可以添加特殊键的组合物到该共混物中。
一种第三方法，包括：
a)用α淀粉酶液化淀粉，优选至2-16DE的目标范围；
b)添加可溶膳食纤维，该纤维包括至少一种抗胰酶消化的碳水化合物；
c)用至少两种酶(β淀粉酶和支链淀粉酶)，以及任选地一种或若干其他酶(例如异淀粉酶、转葡糖苷酶、葡糖淀粉酶、或果糖异构酶)糖化该混合物；
d)任选地，如果基于该混合物的干重，DP2糖类的含量高于60％，则将转葡糖苷酶添加至该混合物；并且
e)从该混合物去除DP1和DP2糖类，
其中步骤c)和d)的反应条件优选涉及至少55℃、更优选约60℃并且小于约70℃的温度，pH至少4.5，更优选约5.0并且小于5.5，以及适合达到一种糖浆的反应时间，该糖浆具有至少5％、优选约10％的潘糖含量，和至少5％、优选至少10％或20％或更高的异麦芽三糖含量。
优选地，该可溶膳食纤维是以上披露的一种，并且特别是一种糊精和/或麦芽糊精，更优选地是分支的糊精和/或麦芽糊精。步骤b)和c)还可以是伴随的。
可以通过分离色谱法、薄膜过滤，或者在分离色谱法之后再薄膜过滤，来进行DP1和DP2的去除。优选地，该分离色谱法条件包括小于约80℃的温度，以及钙、钾、或钠组合物的树脂，来从单糖类和二糖类(包括异麦芽糖)中分离DP3或更大的低聚糖。更优选地，该薄膜过滤条件包括纳米薄膜，优选是DL或GH薄膜的使用，在小于约500psi、更优选约300psi至约400psi的目标压力下，并且在小于约55℃、更优选约40℃至约50℃的目标温度下，该薄膜具有约800道尔顿的目标分子量截留。仍更优选地，该分离色谱法条件之后是在此说明的纳米薄膜条件。本发明还涉及一种产品，该产品包括根据本发明的碳水化合物组合物和至少一种选自下组的组分：饮料成分、食品成分、动物饲料成分、宠物食品成分、营养保健品成分、食用增补剂成分、以及功能性食品成分。
本发明进一步涉及用于制备饮料、食品、饲料、营养保健品、食用增补剂或功能性食品的方法，包括添加根据本发明的组合物至选自下组的至少一种组分中：饮料成分、食品成分、动物饲料成分、宠物食品成分、营养保健品成分、食用增补剂成分、以及功能性食品成分。本发明还涉及根据本发明的组合物用于制备饮料、食品、饲料、营养保健品、食用增补剂或功能性食品的用途。
在以下实例的过程中，本发明的其他目的、特征和优点将变得清楚。
实例
实例1：制备Lab 9244
起始材料：在约25％DS(干物质)下具有约5的DE的液化淀粉
工艺步骤1：β淀粉酶(来自Genencor enzyme，杰能科酶)和去分支酶(来自Novozyme，诺维信)，60℃，pH 5.3，在30小时以后，生成＞80％的麦芽糖
工艺步骤2：0.2％的转葡糖苷酶TGL-500(Genencor enzyme，杰能科酶)，pH 5.1，140F，24小时
产品：37.8％的右旋糖，8.3％的麦芽糖，22.4％的异麦芽糖，9.3％的潘糖，9.2％的异麦芽三糖，12.9％的其他糖
工艺步骤3：在400psi和50℃下，来自步骤2的产品进料至来自通用电气公司的纳滤薄膜(对于该薄膜指定DL或GH)。去除渗透物，并且再循环渗余物用于进一步分级分离，直至总单糖类和二糖类小于10％。
生成的产品是一种低糖的IMO：0.8％的DP 1、1.0％的DP2、7.0％的异麦芽糖、2.9％的麦芽三糖、8.0％的潘糖、23.07％的异麦芽三糖、57.2％的其他糖。总纤维约20％。
实例2：制备Lab9259
根据如以下所述的要点2A和2B，可以通过两种不同的方式制备Lab 9259
2A：
起始材料：具有50％糊精的高麦芽糖浆(Stadex 90)
工艺步骤1：0.2％的TG酶(来自Genencor，杰能科)，在pH 5.2和60℃下40-70小时
生成的产品：39.02％的DP1、23.4％的DP2、11.6％的DP3、和26％的DP4+。用AOAC 2001.03，纤维含量为17.1％。
工艺步骤2：在400psi和50℃下，来自步骤1的产品进料至纳米薄膜DL或GH(来自GE，通用电气公司)。去除渗透物，并且再循环渗余物用于进一步分级分离，直至总单糖类和二糖类小于10％。
生成的产品是具有以下特性的低糖高纤维IMO：＜2％的DP1、＜2％的DP2、5.8％的异麦芽糖、6.4％的潘糖、11.44％的异麦芽三糖、72.4％的其他糖。总纤维是35％。
2B：
步骤1：按70∶30的比率共混来自实例1的产品和Nutriose 06。
步骤2：用阳离子和阴离子IX提纯生成的共混物
步骤3：蒸发
生成的产品是具有以下特性的低糖高纤维IMO：0.7％的DP1、0.8％的DP2、4.9％的异麦芽糖、5.6％的潘糖、16.1％的异麦芽三糖、66.6％的其他糖。总纤维是35％。
实例3：胰岛素反应和升糖反应
方法
受试者：研究了十二名健康受试者(9男3女)，年龄在30±7岁，体重指数为25.9±3.3kg/m2；研究组的种族如下：7名高加索人、1名东亚人、1名非洲裔美国人、1名拉美人、1名菲律宾人和1名苏丹人-非洲人。表1中示出了个体的详细情况。
科学试验计划：在测试日，在彻夜禁食10-14小时以后，受试者早晨到。在称体重并且通过手指穿刺获得禁食血样以后，受试者然后在10分钟内吃完测试餐，并且在开始食用测试餐15、30、45、60、90和120分钟以后获得进一步血样。
血样：每一手指穿刺样品由通过手指穿刺获得的总计8-10滴血液组成，并且分到两个分开的小瓶中。收集两到3滴毛细血管血到一个具有推帽的平底5ml塑料管中，该推帽含有小量的氟化钠和草酸钾作为阻凝剂和防腐剂。这些样品用于分析毛细血管血的葡萄糖水平。收集剩余的6到8滴毛细血管血到一个microvette CB300(Sarsted公司)小瓶中，并且用于胰岛素分析。
测试餐：食用八份测试餐；所有测试餐含有50g碳水化合物并且与300ml水混合。在表2中披露了这些测试餐。
表2
生化分析：用于葡萄糖分析的手指穿刺样品最初放在冰箱中，并
且在2个小时的末尾，放到-20℃冰箱中，直至在一周内进行分析。使用一台YSI型2300STAT分析器(黄泉仪器公司，俄亥俄州)进行葡萄糖分析。离心这些microvette管并且转移血清至标记的聚丙烯管中，并且在分析胰岛素以前储存在-20℃下。使用人胰岛素EIA试剂盒(Alpco诊断试剂公司)测量胰岛素水平。
统计分析：将结果制成表格，并且计算在血糖和胰岛素反应曲线(AUC)下的增加的面积，忽略在禁食下的面积。通过重复测量ANOVA，使用纽柯二氏法(Neuman-Kuels method)比较一个系列中所有食品的结果，以调整用于多重比较。使用作为对照并且随意设在100的2顿葡萄糖测试餐的均值计算的相对升糖反应(RGR)和相对胰岛素反应(RIR)。
结果
在表3中披露了这些结果。
在与RGR比较时，如通过比率RIR/RGR所示，这些结果清晰地证明至少30％比率的纤维是必需的，用来诱导RIR中有差别的减少。此外，在结合具有低含量的单糖类和二糖类的IMOS组合物而使用该纤维时，可以观察到更低比率的RGR/RIR。
实例4：食品应用
即食早餐谷物
可以按如下方法制备包括根据本发明的碳水化合物组合物的即食早餐谷物的包被。在一个标准配方中，在一对一的基础上，所述碳水化合物组合物代替糖类。加热具有70％-72％DS(干物质)的所述碳水化合物组合物至120℃-122℃。然后以足够生产具有约10％的添加浆料的最终产品的量，将随后的浆料喷雾到基片上。然后在40℃干燥这些基片45-60min。与标准配制品相比，包括所述碳水化合物组合物的最终产品含有每食用分量减少的量的糖，减少的量的两片和三片(即在包被工艺以后，两片和三片谷物片/松饼黏附在一起)，并且从机构内感觉评估鉴定了令人愉快的口感。
饮料
可以按如下方法制备一般业内已知的饮料，如清凉饮料、等渗饮料、以及包括根据本发明的碳水化合物组合物的10％榨汁饮料。所述碳水化合物组合物与调味系统和高强度增甜剂(例如阿斯巴甜和乙酰磺胺酸钾)共混来生产这些饮料的低糖的版本，这些饮料含有比标准配制品至少小15％的糖。通过混合这些成分与净化水来生产所述饮料，加热该溶液至大于或等于185°F的温度，并且维持10分钟，并且随后在适合饮料的容器中包装该产品。与标准配制品相比，包括所述碳水化合物组合物的最终产品含有在约每食用分量约2.5克或更大的水平的膳食纤维，并且糖的水平减少高达约90％，同时基于机构内感觉评估，保持了可接受的味道特性。
营养块
可以按如下方法制备包括根据本发明的碳水化合物组合物的营养块。在营养块的标准配方中，在一对一的基础上，所述碳水化合物组合物代替高果糖玉米糖浆。含有所述碳水化合物组合物的营养块组合物的实例可以是如下所示：
| 成分 | 所述发明的营养块(％) |
| 木薯粉 | 3 |
| 糊精 | 14 |
| 乳清蛋白水解物 | 12 |
| 脱脂奶粉 | 2 |
| 大豆蛋白水解物 | 5 |
| 所述发明的碳水化合物 | 26 |
| 蜂蜜 | 6 |
| 甘油 | 9 |
| 盐 | 0.2 |
| 碳酸氢钠 | 0.3 |
| 花生酱 | 10 |
| 杏仁 | 12 |
| 杏仁提取物 | 0.2 |
| 香草提取物 | 0.5 |
| 总计 | 100 |
使用以下步骤，以1千克批次，用于制备该营养块的一种方法：在一台霍巴特(Hobart)混合器中低速混合以上列出的处方中的所有湿成分(包括花生酱)约2分钟。分开地混合所有干成分。添加干成分至含有这些湿成分的霍巴特(Hobart)混合器中，并且低速混合约5分钟。转移混合的团状物至烤盘中，并且按压至约1/3”的均匀深度。用铝箔覆盖该烤盘，并且在310°F烘烤10分钟。10分钟以后，从烘箱中移出烘焙产品，并且允许该产品在室温下冷却。冷却以后，将产品切成具有希望的大小的矩形片，并且在室温下储存。
与标准配制品相比，包括所述碳水化合物组合物的最终产品在每食用分量增加了约2.5克或更大的膳食纤维含量，并且含有至少降低15％的糖，同时基于机构内感觉评估，保持了可接受的味道特性。在室温下，在Ziploc包中储存一个月以后，与包括标准配制品的营养块相比，包括所述碳水化合物组合物的最终产品保持了更软的质地。
Claims (27)
1.碳水化合物组合物，包括可溶膳食纤维和葡萄糖浆，其中该可溶膳食纤维包括至少一种抗胰酶消化的碳水化合物，该葡萄糖浆包括或由以下各项组成：单糖类、二糖类和低聚糖类，并且该可溶膳食纤维在该组合物中以适合获得低于0.90的相对胰岛素反应RIR/相对升糖反应RGR比率的量存在；
其中所述相对胰岛素反应RIR是使用作为对照并且随意设在100的2顿葡萄糖测试餐的均值计算的胰岛素水平，以及所述相对升糖反应RGR是使用作为对照并且随意设在100的2顿葡萄糖测试餐的均值计算的葡萄糖水平；
其中通过AOAC2001.03确定，基于所述组合物的干重，所述可溶膳食纤维的含量大于或等于30%，其中在所述葡萄糖浆或所述组合物中，基于所述糖浆或组合物的干重，所述可消化的单糖类DP1和二糖类DP2的含量不多于10%，以及其中基于所述糖浆的干重，所述葡萄糖浆含有80%或更高的DP3至DP8糖类。
2.如权利要求1所述的组合物，其中，通过AOAC2001.03确定，基于所述组合物的干重，所述可溶膳食纤维的含量在30%和50%之间。
3.如权利要求2所述的组合物，其中所述可溶膳食纤维是糊精和/或麦芽糊精。
4.如权利要求2所述的组合物，其中所述可溶膳食纤维是分支的糊精和/或分支的麦芽糊精。
5.根据权利要求1所述的组合物，其中在所述葡萄糖浆或所述组合物中，基于所述糖浆或组合物的干重，可消化的单糖类DP1和二糖类DP2的含量小于5%。
6.根据权利要求1所述的组合物，其中基于所述糖浆的干重，所述葡萄糖浆含有75%或更高的低聚异麦芽糖。
7.根据权利要求1所述的组合物，其中基于所述糖浆的干重，所述糖浆的异麦芽三糖含量为5%或更高。
8.根据权利要求7所述的组合物，其中基于所述糖浆的干重，所述糖浆的异麦芽三糖含量为20%或30%或更高。
9.根据权利要求1所述的组合物，其中基于所述糖浆的干重，所述糖浆的潘糖含量为5%或更高。
10.根据权利要求9所述的组合物，其中基于所述糖浆的干重，所述糖浆的潘糖含量为20%或30%或更高。
11.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物的DE为15或更高，并且小于40。
12.根据权利要求1所述的组合物，其中该组合物基本上是干燥的。
13.用于生产权利要求1的组合物的方法，所述方法包括：
a)用α淀粉酶或酸液化淀粉；
b)添加可溶膳食纤维，该纤维包括至少一种抗胰酶消化的碳水化合物；
c)用两种酶，即β淀粉酶和支链淀粉酶糖化该混合物；
d)如果基于该混合物的干重，DP2糖类的含量高于60%，则将转葡糖苷酶添加至该混合物；并且，
e)从该混合物去除DP1和DP2糖类。
14.产品，该产品包括根据权利要求1的组合物和食品成分。
15.根据权利要求14所述的产品，其中所述食品成分是饮料成分。
16.根据权利要求14所述的产品，其中所述食品成分是动物饲料成分。
17.根据权利要求14所述的产品，其中所述食品成分是宠物食品成分。
18.根据权利要求14所述的产品，其中所述食品成分是营养保健品成分。
19.根据权利要求14所述的产品，其中所述食品成分是食用增补剂成分。
20.根据权利要求14所述的产品，其中所述食品成分是功能性食品成分。
21.用于制备食品的方法，所述方法包括添加权利要求1的组合物至食品成分中。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述食品成分是饮料成分。
23.根据权利要求21所述的方法，其中所述食品成分是动物饲料成分。
24.根据权利要求21所述的方法，其中所述食品成分是宠物食品成分。
25.根据权利要求21所述的方法，其中所述食品成分是营养保健品成分。
26.根据权利要求21所述的方法，其中所述食品成分是食用增补剂成分。
27.根据权利要求21所述的方法，其中所述食品成分是功能性食品成分。
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