CN103249311A - 含水解的全谷粒的填充组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及含填充组合物的20重量%以上的脂肪含量、水解的全谷粒组合物以及α-淀粉酶或其片段的填充组合物，所述α-淀粉酶或其片段当处于活性状态时对膳食纤维不表现水解活性。

Description

含水解的全谷粒的填充组合物
本发明技术领域
本发明涉及补充有全谷粒(whole grain)的填充组合物。具体而言，本发明涉及补充有水解的全谷粒的填充组合物，其中填充组合物的味道或粘度以及其感官特性均没有受到损害。
发明背景
现在有大量证据(主要来自流行病学研究)证实每日摄取三份全谷粒产品(即，48g全谷粒)与心血管疾病的风险降低、胰岛素敏感度增加以及2型糖尿病发病、肥胖(主要是内脏型肥胖)和消化系统癌症的风险降低正相关。据报道，全谷粒的这些健康益处是由于膳食纤维和其它成分例如维生素、矿物质和生物活性植物化学成分的协同作用。
瑞典、美国和英国的监管机构已经批准了基于有效的科学证明的特定心脏健康要求。包含膳食纤维的食物产品也正在日益获得消费者的青睐，这不仅是因为目前一些国家的饮食推荐中包括食用全谷粒，还因为全谷粒产品被认为是有益健康的和天然的。政府机构和专家组已提出了全谷粒消费的推荐以鼓励消费者食用全谷粒。例如，在美国，推荐每日消耗45-80g全谷粒。然而，英国、美国和中国的国家膳食调查所提供的数据显示每天全谷粒消费量是0-30g全谷粒。
通常，货架上所提供的全谷粒产品的缺乏和现有的全谷粒产品感官特性不佳被认为是全谷粒消费的障碍，并限制了要添加至例如填充组合物中的全谷粒的量，这是由于当添加的全谷粒的量增加时，所述填充组合物的物理和感官特性明显变化。
全谷粒还是膳食纤维、植物营养素、抗氧化剂、维生素和矿物质的公认来源。根据美国谷物化学家协会(AACC)给出的定义，全谷粒以及由全谷粒制成的食品是由完整的谷物种子构成的。完整的谷物种子包含胚芽、胚乳和糠/麸(bran)。其通常称为去壳的谷粒(kernel)。精面粉仅由胚乳制备，而全谷粒组分由全谷粒所有的部分组成，其各部分比例与原始谷粒相同。
此外，近年来消费者越来越关注食物产品、例如填充组合物的标签，并且他们期望生产的食物产品尽可能的天然和健康。因此，需要研发限制使用非天然食品添加剂的食品和饮料加工工艺以及食品和饮料产品，即使当健康或食品安全机构已经完全批准所述非天然食品添加剂时也如此。所制备的填充组合物尽可能天然和健康的这种越来越多的期望，使得能够在不损害食物产品的味道的前提下减少糖类或其它甜味剂的添加量也成为需要。
鉴于全谷粒谷物的健康益处，期望提供具有尽可能完整的膳食纤维的全谷粒成分。填充组合物为递送全谷粒的好的介质。为了提高一份饮食的全谷粒含量，增加一份饮食的大小当然是可行的。但因为其导致摄入更多卡路里，所以这是不希望的，除非通过减少其它食品的摄入而平衡。另一种供选择的途径是在使用面粉制备的产品中使用全谷粒面粉代替精面粉，或者增加配方中全谷粒面粉的相对量。仅仅提高产品的全谷粒含量或使用全谷粒面粉代替精面粉的困难是这通常影响填充组合物的物理性质例如味道、质地和整体外观(感官参数)。而且，全谷粒面粉代替精面粉或增加配方中的全谷粒面粉能对加工性造成负面影响，例如增加了填充组合物的粘度。
消费者不愿意为了增加每日全谷粒摄入而在填充组合物的感官特性上妥协。味道、质地和整体外观是此类感官特性。
通过将全谷粒的糠/麸微粉化或者通过使用调配/重组的全谷粒(通过使用结合了热处理的糠/麸和胚芽的精面粉)，可以将使用全谷粒制备的填充组合物的质地进行某种程度的改善。然而，在不显著影响感官特性的情况下可以用于填充组合物中的该全谷粒面粉的比例仍然是低的。
显而易见，在食品工业中工业生产线的效率是一个强制性要求。这包括原料的处理和加工，填充组合物的形成、包装和其后的在仓库、货架或在家中的贮存。
US4,282,319涉及从全谷粒制备水解产物的方法，以及如此得到的产物。所述方法包括在含有蛋白酶和淀粉酶的含水介质中的酶处理。所得到的产物可加入不同类型的产品中。US4,282,319描述了全谷粒中存在的蛋白质的完全降解。
US5,686,123公开了使用α-淀粉酶和β-淀粉酶二者处理所得到的谷物混悬液，所述两种酶都特异性地产生麦芽糖单元且没有葡聚糖酶作用。
本发明的一个目的是提供食物产品，所述食物产品富含全谷粒和膳食纤维，其向消费者提供极佳的消费体验、可以以合理的成本容易地进行工业化生产而不使感官参数受损。
提供糖、非糖甜味剂或人造甜味剂的添加量(特别是糖类的添加量)减少而同时不损害产品的感官参数、特别是味道的食物产品将是有利的。
发明概述
因此，本发明的第一个方面涉及填充组合物，所述填充组合物包含:
-以重量计占填充组合物15%以上、优选20%以上的脂肪含量；
-水解的全谷粒组合物；和
-α-淀粉酶或其片段，所述α-淀粉酶或其片段当处于活性状态时对膳食纤维不表现水解活性。
本发明的另一个方面涉及制备本发明的填充组合物的方法，所述方法包括:
-制备水解的全谷粒组合物，包括以下步骤:
a)将全谷粒组分与酶组合物在水中接触，所述酶组合物包含至少一种α-淀粉酶，所述酶组合物对膳食纤维不表现水解活性，
b)使酶组合物与全谷粒组分反应，以提供全谷粒水解产物，
c)当所述水解产物已达到50至5000mPa.s的粘度时，通过灭活所述酶来提供所述水解的全谷粒组合物，
-通过将所述水解的全谷粒组合物与含量以重量计占填充组合物的15%以上、优选20%以上的脂肪混合，来提供所述填充组合物。在另一个方面，本发明涉及含本发明的填充组合物的复合产品。
附图简述
图1显示多种与膳食纤维接触的酶的薄层色谱分析。不同径迹(tracks)的说明如下:
A0:纯品阿糖基木聚糖斑点(空白)
β0:纯品β-葡聚糖斑点(空白)
A:与径迹下方标注的酶孵育后的阿糖基木聚糖斑点(BAN，ValidaseHT 425L和Alcalase AF 2.4L)
β:与径迹下方标注的酶孵育后的β-葡聚糖斑点(BAN，Validase HT425L和Alcalase AF2.4L)
E0:酶斑点(空白)
图2显示未加入酶(实线)和与Alcalase 2.4L孵育后(点线)的β-葡聚糖和阿糖基木聚糖的分子排阻色谱(SEC)的分子量分布。A)燕麦β-葡聚糖；B)小麦阿糖基木聚糖。
图3显示未加入酶(实线)和与Validase HT 425L孵育后(点线)的β-葡聚糖和阿糖基木聚糖的分子排阻色谱(SEC)的分子量分布。A)燕麦β-葡聚糖；B)小麦阿糖基木聚糖。
图4显示未加入酶(实线)和与MATS L孵育后(点线)的β-葡聚糖和阿糖基木聚糖的分子排阻色谱(SEC)的分子量分布。A)燕麦β-葡聚糖；B)小麦阿糖基木聚糖。
发明详述
本发明的发明人令人惊奇地发现与使用非酶法处理的全谷粒相比，通过使用α-淀粉酶并任选地使用蛋白酶处理全谷粒组分，可增加向填充组合物添加的全谷粒的量。此外，α-淀粉酶处理还可使得向所述填充组合物中添加甜味剂例如蔗糖的需求降低。这些益处可在不损害填充组合物的感官参数的情况下实现。
因此在第一个方面本发明涉及填充组合物，所述填充组合物包含:
-以重量计占填充组合物15%以上、优选20%以上的脂肪含量；
-水解的全谷粒组合物；和
-α-淀粉酶或其片段，所述α-淀粉酶或其片段当处于活性状态时对膳食纤维不表现水解活性。
含本发明的水解的全谷粒组合物的填充组合物所具有的一些优点可在于:
I.最终产品中可提供的全谷粒和纤维的含量增加，同时基本不影响产品的感官参数；
II.可保留来自全谷粒的膳食纤维，由此保留全谷粒的健康益处，而不对填充组合物的感官特性造成负面影响；
III.基本不影响产品的感官参数的更慢的消化和更大的饱腹感。目前，由于颗粒感质地和味道问题，使在填充组合物中富含全谷粒受到限制。然而，在填充组合物中使用本发明的水解的全谷粒能够提供光滑的质地、最小的风味影响和增加的营养保健和健康价值；
IV.另一个优点可以是通过替代全部的或一定比例的传统的外部提供的甜味剂例如葡萄糖浆、高果糖玉米糖浆(high fructose corn syrup)、转化糖浆、麦芽糖糊精、蔗糖、浓缩纤维(fiber concentrate)、菊粉等以减少在填充组合物中所添加的外源性糖的量。
在本文中术语“填充组合物”是指要用作复合产品的一部分的预先制备的组合物。所述复合产品的填充物和其它部分由不同的组分组成。优选地，所述填充物被复合产品的其它部分包裹。
可从不同来源获得全谷粒成分。全谷粒源的示例是粗面粉(semolina)、cones(球果)、粗磨谷粉(grits)、面粉(flour)和微粉化的谷物(微粉化的面粉)。可将全谷粒粉碎，优选通过干磨粉碎。所述粉碎优选在全谷粒成分与本发明的酶组合物接触之前进行。
在本发明的一个实施方案中，全谷粒组分可进行热处理以限制腐败和微生物计数。
全谷粒是由于其可食用的淀粉谷粒而种植的禾本科(Poaceae，grassfamily)单子叶植物的未处理的谷物。全谷粒谷物的实例包括大麦、稻(rice)、黑稻(black rice)、糙米(brown rice)、野生稻(wild rice)、玉蜀黍、黍(millet)、燕麦、高粱、斯佩耳特小麦(spelt)、黑小麦(triticale)、黑麦(rye)、小麦、埃塞俄比亚画眉草(teff)、金丝雀草(canary grass)、薏苡(Job’s tears)和福尼奥米(fonio)。不属于禾本科植物、但也产生可与谷物粒以相同方式使用的含淀粉的种子或果实的植物物种被称为伪谷物(pseudo-cereals)。伪谷物的实例包括苋菜(amaranth)、荞麦、鞑靼荞麦(tartar buck wheat)和藜麦(quinoa)。当提到谷物时，其将包括谷物和伪谷物二者。
因此，本发明的全谷粒组分可来自谷物或伪谷物。因此，在一个实施方案中，水解的全谷粒组合物得自选自以下的植物：大麦、稻、糙米、野生稻、黑稻、荞麦、焦干碎麦、玉米、黍、燕麦、高粱、斯佩耳特小麦、黑小麦、黑麦、小麦、去皮小麦粒、埃塞俄比亚画眉草、金丝雀草、薏苡、福尼奥米、苋菜、荞麦、鞑靼荞麦、藜麦、谷物和伪谷物的其他变种及其混合物。通常，配方中使用的谷粒的来源取决于期望的产品类型，因为每种谷粒会提供其独有的味道特性和加工特性。
全谷粒组分是由未精制的谷物谷粒加工而来的组分。全谷粒组分包括谷粒的整个可食用部分；即，胚芽、胚乳和糠/麸。全谷粒组分可以以磨坊业工业中通常已知的多种形式提供，例如粉碎的、片状的、破裂的或其它的形式。
在本文中，短语“水解的全谷粒组合物”是指酶消化的全谷粒组分或通过使用至少一种α-淀粉酶消化的全谷粒组分，所述α-淀粉酶当处于活性状态时对膳食纤维不表现水解活性。水解的全谷粒组合物可使用蛋白酶进一步消化，所述蛋白酶当处于活性状态时对膳食纤维不表现水解活性。
在本文中，还应理解短语“水解的全谷粒组合物”还涉及面粉的酶处理和之后通过混合面粉、糠/麸和胚芽而进行的全谷粒重构。还应理解重构可在在最终产品中使用之前进行或在混入最终产品期间进行。因此，在处理全谷粒的一个或多个单独部分之后的全谷粒的重构也构成本发明的一部分。
在全谷粒研磨之后，可将全谷粒组分进行水解处理以降解全谷粒组分的多糖结构并任选地降解蛋白结构。
水解的全谷粒组合物可以以液体、浓缩物、粉末、汁液或泥/酱(puree)的形式提供。如果使用超过一种类型的酶，则应当理解全谷粒的酶处理可通过依次添加所述酶来进行，或者通过提供包含超过一种类型的酶的酶组合物来进行。
在本文中，短语“当处于活性状态时对膳食纤维不表现水解活性的酶”应理解为还涵盖该酶所源自的酶混合物。例如，本文中描述的蛋白酶、淀粉酶、葡萄糖异构酶和淀粉葡糖苷酶可以作为酶混合物提供，在使用前其没有完全纯化，因此包括针对例如膳食纤维的酶活性。然而，如果该酶是多功能的，则对膳食纤维的活性也可来自该特定的酶。如本文中所使用，所述酶(或酶混合物)缺乏对膳食纤维的水解活性。
术语“不表现水解活性”或者“缺乏对膳食纤维的水解活性”可包括至多5%的膳食纤维降解，例如至多3%、例如至多2%和例如至多1%的降解。如果采用高浓度或者延长的孵育时间，所述降解可能是不可避免的。
术语“处于活性状态”是指酶或者酶混合物发挥水解活性的能力，并且是灭活前的酶的状态。灭活可通过降解和变性进行。
一般而言，除非另外说明，本申请中的重量百分数是基于干物质的重量的百分数。
本发明的填充组合物可包含当处于活性状态时对膳食纤维不表现水解活性的蛋白酶。根据本发明添加蛋白酶的优点是可进一步降低水解的全谷粒的粘度，这还可引起最终的填充组合物的粘度的降低。因此，在本发明的一个实施方案中，填充组合物包含浓度为总全谷粒含量的0.0001至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%或例如0.1-0.5%的所述蛋白酶或其片段。添加的蛋白酶的最佳浓度取决于多个因素。由于已经发现在水解的全谷粒生产期间添加蛋白酶可导致苦的异味，所以蛋白酶的添加可以看作是较低的粘度和不佳的味道之间的一种折衷。此外，蛋白酶的量还可取决于水解的全谷粒生产期间的孵育时间。例如，如果延长孵育时间，则可使用较低浓度的蛋白酶。
蛋白酶是能够水解蛋白质的酶。它们可用于降低水解的全谷粒组合物的粘度。来自Novozymes的Alcalase2.4L(EC3.4.21.62)是适合的酶的一个实例。
根据孵育时间和蛋白酶的浓度，来自水解的全谷粒组分的一定量的蛋白质可被水解为氨基酸和肽片段。因此，在一个实施方案中，来自全谷粒组合物的1-10%的蛋白质被水解，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%或例如10-40%、40-70%和60-99%。此外，蛋白质降解可导致降低的粘度和改善的感官参数。
在本文中，除非另外定义，短语“水解的蛋白质含量”是指来自全谷粒组合物的水解的蛋白质的含量。蛋白质可被降解成较大的或者较小的肽单元或者甚至降解成氨基酸成分。本领域技术人员将会理解，在加工和存贮期间，将发生少量不是由于外部的酶促降解引起的降解。
一般来讲，应该理解：水解的全谷粒组合物生产中所使用的酶(且因此也存在于最终产品中)不同于全谷粒组分中天然存在的相应的酶。
由于本发明的填充组合物还可包含来自不同于水解的全谷粒组分的来源的未降解的蛋白质，因此就全谷粒组合物中存在的更具体的蛋白质评价蛋白质降解可以是恰当的。因此，在一个实施方案中，降解的蛋白质是全谷粒蛋白质，例如谷蛋白蛋白质、球蛋白、白蛋白和糖蛋白。
淀粉酶(EC 3.2.1.1)是一种归类为糖酶的酶，糖酶是裂解多糖的酶。其主要是胰液和唾液的组分，用于将长链碳水化合物例如淀粉裂解为较小的单元。在此，使用α-淀粉酶水解胶凝淀粉以降低水解的全谷粒组合物的粘度。来自Valley Research的Validase HT 425L、Validase RA、来自Novozymes的Fungamyl和来自DSM的MATS为适用于本发明的α-淀粉酶的实例。这些酶在所使用的加工条件(持续时间、酶浓度)下对膳食纤维不表现活性。相反，例如来自Novozymes的BAN除降解淀粉之外还将膳食纤维降解为低分子量的纤维或寡糖，还可参见实施例3。
在本发明的一个实施方案中，当酶浓度在5%(w/w)以下、例如在3%(w/w)以下、例如在1%(w/w)以下、例如在0.75%(w/w)以下、例如在0.5%(w/w)以下时，所述酶对膳食纤维不表现活性。
一些α-淀粉酶产生麦芽糖单元作为最小的碳水化合物实体，而另外一些还能够产生一部分葡萄糖单元。因此，在一个实施方案中，α-淀粉酶或其片段是当处于活性状态时产生混合的糖(包括产生葡萄糖的活性)的α-淀粉酶。已发现：当处于活性状态时，一些α-淀粉酶包括产生葡萄糖的活性，而对膳食纤维不具有水解活性。通过包含具有葡萄糖生成活性的α-淀粉酶，可获得增加的甜度，这是因为葡萄糖的甜度几乎是麦芽糖的两倍。在本发明的一个实施方案中，当使用本发明的水解的全谷粒组合物时，需要向填充组合物中单独添加减少量的外源性糖源。当在酶组合物中使用包含葡萄糖生成活性的α-淀粉酶时，免除或至少减少使用其它的外源性糖源或非糖甜味剂成为可能。
在本文中术语“外源性糖源”是指非原始存在于或者非原始产生于水解的全谷粒组合物中的糖、非糖甜味剂和人造甜味剂。此类外源性糖源的实例可以是蔗糖、果糖、葡萄糖、乳糖、蜂蜜、高果糖玉米糖浆和人造甜味剂或多元醇。
淀粉葡糖苷酶(EC 3.2.1.3)是能通过从多糖链的非还原端水解葡萄糖单元来从淀粉、麦芽糖糊精和麦芽糖中释放葡萄糖残基的酶。随着释放的葡萄糖浓度的增加，制品的甜度增加。因此，在一个实施方案中，填充组合物进一步包含淀粉葡糖苷酶或其片段。向水解的全谷粒组合物的生产过程中添加淀粉葡糖苷酶可能是有利的，这是因为制品的甜度将随着释放的葡萄糖浓度的增加而增加。如果淀粉葡糖苷酶不直接或间接影响全谷粒的健康特性，其也是有利的。因此，在一个实施方案中，淀粉葡糖苷酶当处于活性状态时对膳食纤维不表现水解活性。本发明的益处、特别是用于制备本发明的填充组合物的方法的益处是：与现有技术中描述的产品相比其允许降低填充组合物的糖(例如蔗糖)含量。当在酶组合物中使用淀粉葡糖苷酶时，免除使用其它的外源性糖源(例如添加蔗糖)成为可能。
然而，如上文所述，某些α-淀粉酶能产生葡萄糖单元，其可为产品添加足够的甜度，这使得淀粉葡糖苷酶的使用变得不再必要。此外，淀粉葡糖苷酶的应用还增加填充组合物的生产成本，因此，限制淀粉葡糖苷酶的应用可能是合乎需要的。因此，在又一个实施方案中，本发明的填充组合物不包含淀粉葡糖苷酶例如外源的淀粉葡糖苷酶。
葡萄糖异构酶(D-葡萄糖酮基异构酶(ketoisomerase))使葡萄糖异构化为果糖。因此，在本发明的一个实施方案中，填充组合物进一步包含葡萄糖异构酶或其片段，所述葡萄糖异构酶或其片段当处于活性状态时对膳食纤维不表现水解活性。葡萄糖具有70-75%的蔗糖甜度，而果糖几乎是蔗糖甜度的两倍。因此，生产果糖的方法具有显著的益处，因为产品的甜度可在不添加外源性糖源(例如蔗糖或人造甜味剂)的情况下有显著的增加。
多种特定的酶或酶混合物可用于生产本发明的水解的全谷粒组合物。必要条件是在所使用的加工条件下它们基本对膳食纤维不表现水解活性。因此，在一个实施方案中，α-淀粉酶可选自来自Valley Research的ValidaseHT425L和Validase RA、来自Novozymes的Fungamyl和来自DSM的MATS，蛋白酶可选自Alcalase、iZyme B和iZyme G(Novozymes)。
填充组合物中本发明的酶的浓度可影响填充组合物的感官参数。酶的浓度可通过改变参数例如温度和孵育时间来调节。因此，在一个实施方案中，以填充组合物中总全谷物含量的重量计，填充组合物包含0.0001至5%的以下至少一种:
-α-淀粉酶或其片段，所述α-淀粉酶或其片段当处于活性状态时对膳食纤维不表现水解活性；
-淀粉葡糖苷酶或其片段，所述淀粉葡糖苷酶当处于活性状态时对膳食纤维不表现水解活性；和
-葡萄糖异构酶或其片段，所述淀粉葡糖苷酶当处于活性状态时对膳食纤维不表现水解活性。
在又一个实施方案中，以填充组合物中总全谷粒含量的重量计，填充组合物包含0.001至3%的α-淀粉酶，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%。在又一个实施方案中，以填充组合物中总全谷粒含量的重量计，填充组合物包含0.001至3%的淀粉葡糖苷酶，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%。在另一个实施方案中，以填充组合物中总全谷粒含量的重量计，填充组合物包含0.001至3%的葡萄糖异构酶，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%。
β-淀粉酶也是可降解糖类的酶，然而，β-淀粉酶主要以麦芽糖作为产生的最小碳水化合物实体。因此，在一个实施方案中，本发明的填充组合物不包含β-淀粉酶，例如外源性的β-淀粉酶。通过避免β-淀粉酶，更大比例的淀粉将会水解为葡萄糖单元，因为α淀粉酶不必与β-淀粉酶竞争底物。因此，可以获得改善的糖谱。这与US5,686,123相反，US5,686,123公开了使用α-淀粉酶和β-淀粉酶二者进行处理生成的谷物混悬液。
在某些情况下，并不需要蛋白酶的作用来提供足够低的粘度。因此，在本发明的一个实施方案中，填充组合物不包含蛋白酶，例如外源性的蛋白酶。如之前所述，添加蛋白酶可能产生苦的异味，这在某些情况下是希望避免的。这与US4,282,319相反，US4,282,319公开了包括使用蛋白酶和淀粉酶进行酶处理的方法。
通常，本发明用于生产水解的全谷粒组合物所使用的酶在其活性状态时对膳食纤维不表现水解活性。因此，在另一个实施方案中，水解的全谷粒组合物相对于原料而言具有基本完整的β-葡聚糖结构。在又一个实施方案中，水解的全谷粒组合物相对于原料而言具有基本完整的阿糖基木聚糖结构。通过使用一种或多种用于生产水解的全谷粒组合物的本发明的酶，可保持基本完整的β-葡聚糖和阿糖基木聚糖结构。β-葡聚糖和阿糖基木聚糖结构的水解程度可通过分子排阻色谱(SEC)测定。SEC技术已较详细地描述在“利用使用Calcofluor检测的SEC在谷物提取物中测定β-葡聚糖分子量(Determination of beta-Glucan Molecular Weight Using SEC withCalcofluor Detection in Cereal Extracts),Lena Rimsten,Tove Stenberg,Roger Andersson,Annica Andersson和Per 
Figure BDA00003322945900111
man.Cereal Chem.80(4):485–490”中，在此将其引入文中作为参考。
在本文中，短语“基本完整的结构”应理解为结构的绝大部分是完整的。然而，由于任何天然产物中的自然降解，部分结构(例如β-葡聚糖结构或阿糖基木聚糖结构)可能发生降解，尽管该降解可以不是由加入的酶引起的。因此，“基本完整的结构”应理解为结构至少95%是完整的、例如至少97%、例如至少98%或例如至少99%是完整的。
在本文中，酶，例如蛋白酶、淀粉酶、葡萄糖异构酶和淀粉葡糖苷酶是指已预先纯化或者部分纯化的酶。此类蛋白质/酶可在细菌、真菌或酵母菌中产生，然而，它们还可以具有植物来源。一般来讲，在本文中，所述产生的酶属于“外源性酶”范畴。可将所述酶在生产期间加入到产品中，以向底物增加某些酶作用。类似地，在本文中，当一种酶被本发明所排除时，则所述排除是指排除外源性酶。在本文中，所述酶例如引起淀粉和蛋白质的酶促降解，从而降低粘度。对于本发明的方法，应该理解：所述酶可以在溶液中或者附着于表面，例如固定化的酶。在以上第二种方法中，蛋白质可以不构成最终产品的一部分。
如上文所述，α-淀粉酶的作用致使产生有用的糖谱，其可影响味道并减少要添加至最终产品中的外源性糖或甜味剂的量。
在本发明的一个实施方案中，以干物质计，水解的全谷粒组合物具有占水解的全谷粒组合物的重量的至少0.25%的葡萄糖含量、例如至少0.35%、例如至少0.5%。
根据所使用的特定的酶，最终产品的糖谱可能变化。因此，在一个实施方案中，以在产品中的重量计，填充组合物具有的麦芽糖与葡萄糖的比例在144:1以下、例如在120:1以下、例如在100:1以下、例如在50:1以下、例如在30:1以下、例如在20:1以下或例如在10:1以下。
如果所用的唯一淀粉处理酶是产生葡萄糖的α-淀粉酶，则与使用特异性产生麦芽糖单元的α-淀粉酶相比，更大部分的终产物将是葡萄糖形式。由于葡萄糖比麦芽糖的甜度高，这可以导致能免除另外的糖源(例如蔗糖)的加入。如果通过将水解的全谷粒中的麦芽糖转化为葡萄糖(一个麦芽糖单元转化成两个葡萄糖单元)来降低所述比例，则该优点可更为显著。
如果酶组合物中包含淀粉葡糖苷酶，则麦芽糖与葡萄糖的比例可进一步降低，因为该酶也产生葡萄糖单元。
如果酶组合物包含葡萄糖异构酶，则一部分葡萄糖被转化成具有比葡萄糖更高甜度的果糖。因此，在一个实施方案中，以在产品中的重量计，填充组合物具有的麦芽糖与葡萄糖+果糖的比例在144:1以下、例如在120:1以下、例如在100:1以下、例如在50:1以下、例如在30:1以下、例如在20:1以下或例如在10:1以下。
此外，在本发明的一个实施方案中，以在产品中的重量计，填充组合物可具有的麦芽糖与果糖的比例在230:1以下、例如在144:1以下、例如在120:1以下、例如在100:1以下、例如在50:1以下、例如在30:1以下、例如在20:1以下或例如在10:1以下。
在本文中，短语“总全谷粒含量”应理解为“水解的全谷粒组合物”含量和“固体(未水解)全谷粒含量”的组合。如果没有另外说明，“总全谷粒含量”以在最终产品中的重量%形式提供。在一个实施方案中，以填充组合物的重量计，填充组合物具有的总全谷粒含量的范围为0.1-40%、例如1-40%、例如5-40%、例如5-30%、例如5-20%、例如5-15%。
在本文中，短语“水解的全谷粒组合物含量”应理解为源自全谷粒的最终产品中已水解的部分的基于干物质的重量%。水解的全谷粒组合物含量是总全谷粒组合物含量的一部分。因此，在一个实施方案中，以填充组合物的重量计，本发明的填充组合物具有的水解的全谷粒组合物的含量范围为1-30%、例如1-20%、例如1–10%和例如1-5%。最终产品中水解的全谷粒组合物的量可取决于产品的类型。通过在填充组合物中使用本发明的水解的全谷粒组合物，可添加较高量的水解的全谷粒(与未水解的全谷粒组合物相比)而基本不影响产品的感官参数，这是因为水解的全谷粒中可溶解的纤维的量增加。
拥有较高含量的膳食纤维而不损害产品的感官参数的填充组合物将是有利的。因此，在又一个实施方案中，以填充组合物的重量计，填充组合物中膳食纤维的含量范围为0.1-10%，优选为0.5-4%，甚至更优选为1-2%。通过添加本发明所提供的水解的全谷粒组分，可向本发明的填充组合物提供高量的膳食纤维。由于本发明的方法的独特的设计，这是可以实现的。
膳食纤维是不会被消化酶降解的植物的可食用部分。膳食纤维在人的大肠中被微生物群发酵。有两种类型的纤维:可溶性纤维和不溶性纤维。可溶性和不溶性膳食纤维均能促进大量积极的生理效应，包括产生饱张感，或者良好地通过肠道从而有助于预防便秘。根据体重、性别、年龄和能量摄入的不同，卫生管理部门推荐每日食用20至35g的纤维。
可溶性纤维是在大肠中经历完全或部分发酵的膳食纤维。来自谷物的可溶性纤维的实例包括β-葡聚糖、阿糖基木聚糖、阿拉伯半乳聚糖以及2型和3型抗性淀粉，和源自后者的寡糖。来自其它来源的可溶性纤维包括例如果胶、阿拉伯胶、树胶、藻酸盐、琼脂、聚葡萄糖、菊粉和低聚半乳糖。一些可溶性纤维被称为益生元，这是因为它们是大肠中存在的有益菌(例如双歧杆菌(Bifidobacteria)和乳酸杆菌(Lactobacilli))的能量来源。可溶性纤维的其它益处包括血糖控制，其在糖尿病预防、胆固醇控制或降低心血管疾病风险中是重要的。
不溶性纤维是在大肠中不发酵或仅缓慢地被肠道微生物群消化的膳食纤维。不溶性纤维实例包括纤维素、半纤维素、1型抗性淀粉和木质素。不溶性纤维的益处包括通过刺激蠕动促进肠道功能，其使得结肠肌更多地工作，变得更有力且功能更强。还有证据表明食用不溶性纤维可能与肠癌风险降低有关。
本发明的填充组合物的总含水量可不同。因此，在另一个实施方案中，总含水量的范围为0.5至29%的水、例如0.5-20%、例如0.5-10%、例如0.5-5%和例如0.5-1.5%。影响含水量的因素的实例可以是水解的全谷粒组合物的量和该组合物中的水解程度。在本文中，短语“总固体含量”等于100减去产品的含水量(%)。
如果可以不添加大量的外源甜味剂来源而获得具有良好的感官参数例如甜度的填充组合物将是有利的。因此，在另一个实施方案中，以填充组合物的重量计，填充组合物具有的糖、非糖甜味剂或人造甜味剂的量少于40%、例如少于35%、例如少于30%、例如少于25%、例如少于20%、例如少于15%、例如少于10%、少于7%、少于5%、少于3%或甚至少于1%。由于水解的全谷粒组合物为填充组合物补充碳水化合物源，例如葡萄糖和麦芽糖，所以填充组合物还从不同于外源性糖源的天然糖源获得甜味。因此，所添加的外源甜味剂的量可被限制。
在本发明的一个实施方案中，外源甜味剂可以是糖、非糖甜味剂、人造甜味剂或其任何组合。非不是天然的那些通常可称为人造甜味剂。人造甜味剂包括但不限于甜叶菊、阿司帕坦、三氯蔗糖、纽甜(neotame)、乙酰舒泛钾和糖精。
非糖甜味剂可以是例如多元醇，也称为“糖醇”。这些非糖甜味剂通常甜度低于蔗糖，但具有相似的堆积性能(bulk properties)。
在另一个实施方案中，糖是单糖、二糖或其组合。在另一个实施方案中，单糖是葡萄糖、半乳糖、右旋糖、果糖或其组合。在又一个实施方案中，二糖是麦芽糖、蔗糖、乳糖或其组合。
填充组合物的水活度可以不同。因此，在一个实施方案中，填充组合物具有0.6以下的水活度，例如0.4以下、例如0.3以下和例如范围为0.1-0.3的水活度。由于水活度反映含水量，它通常还反映产品的黏度。因此，提高的水活度可以导致降低的黏度。水活度或aw是含水量的测量。将它定义为液体的蒸汽压除以相同温度下的纯水的蒸汽压；因此，纯蒸馏水具有正好为1的水活度。除一些含晶体盐或糖的产品外，aw通常随温度升高而增加。在0.65以上的aw值，易碎产品通常松弛易碎性(crunchyness)。更高aw的物质趋向于支持更多的可以破坏该产品的微生物。细菌通常需要至少0.91，真菌需要至少0.7。按照AOAC法978.18测量水活度，且在达到平衡后用来自Rotronic的HygroLab仪器在25℃进行。
在干燥或半干燥的产品中通常添加保湿剂。因此，在一个实施方案中，填充组合物不包含保湿剂。填充组合物的补充成分包括维生素和矿物质、防腐剂如维生素E、和乳化剂如卵磷脂、蛋白质粉末、可可固体、烷基间苯二酚、酚类和其它活性成分，例如DHA、咖啡因和益生元。
在另一个实施方案中，以填充组合物的重量计，填充组合物具有范围为15-60%(w/w)、例如20-60%(w/w)、例如25-50%(w/w)、例如20-40%(w/w)、例如30-40%(w/w)或例如25-35%(w/w)的脂肪含量。根据产品的类型，脂肪的量可以不同。脂肪成分优选是植物脂肪，如可可脂、菜籽油、向日葵油或棕榈油，优选不是氢化的。
在又一个实施方案中，以填充组合物的重量计，填充组合物可以具有0-2%的范围内的盐含量。在一个更具体的实施方案中，该盐是氯化钠。
根据填充组合物的具体类型，可向填充组合物补充不同类型的成分。因此，在一个实施方案中，填充组合物还包含乳组分、食用香料组分、干酪组分、全谷粒组分、果泥(fruit pulp)、果浆(fruit puree)、糖浆、全谷粒或其任何组合。在另一个实施方案中，食用香料成分选自香草、蜂蜜、或水果、例如草莓、蓝莓、黑莓、覆盆子或桃、地面坚果或木本坚果、例如榛子或花生、巧克力、可可和焦糖。
在又一个实施方案中，乳选自全脂奶、乳清部分、酪蛋白、豆奶(soyamilk)及其任何组合。添加乳成分可改善例如味道、粘度和营养谱的因素。
对于提供本发明的产品的方面，提供了用于制备填充组合物的方法，该方法包括：
-制备水解的全谷粒组合物，其包括以下步骤:
a)将全谷粒组分与酶组合物在水中接触，所述酶组合物包含至少一种α-淀粉酶，所述酶组合物对膳食纤维不表现水解活性，
b)使酶组合物与全谷粒组分反应，以提供全谷粒水解产物，
c)当所述水解产物已达到50至5000mPa.s的粘度时，通过灭活所述酶来提供所述水解的全谷粒组合物，
-通过将所述水解的全谷粒组合物与含量以重量计占填充组合物的20%以上的脂肪混合，来提供所述填充组合物。在一个实施方案中，酶组合物进一步包含蛋白酶或其片段，所述蛋白酶或其片段当处于活性状态时对膳食纤维不表现水解活性。类似地，酶组合物可包含本发明的淀粉葡糖苷酶和/或葡萄糖异构酶。
可控制该方法的几个参数，以提供本发明的填充组合物。因此，在一个实施方案中，步骤1b)在30-100℃进行、优选在50至85℃进行。在另一个实施方案中，步骤1b)进行1分钟至24小时、例如1分钟至12小时、例如1分钟至6小时、例如5-120分钟。在又一个实施方案中，步骤1b)在30-100℃进行5-120分钟。
在又一个实施方案中，使步骤1c)在70-150℃进行至少1秒、例如1-5分钟、例如5-120分钟、例如5-60分钟。在另一个实施方案中，通过加热至至少90℃达5-30分钟进行步骤1c)。
填充组合物的一个质量参数和产品加工性方面的一个重要参数是水解的全谷粒组合物的粘度。在本文中，术语“粘度”是流体的“稠度”或流动能力的量度。因此，粘度是受到剪切应力或者拉伸应力而正被变形的流体的阻力的量度。如果没有另外说明，将粘度以mPa.s给出。
粘度可使用来自Newport Scientific的Rapid Visco Analyser测定。Rapid Visco Analyser测定产品对桨的搅拌活动的阻力。搅拌10分钟后在65℃和50rpm下测定粘度。
粘度达到50至4000mPa.s、例如50至3000mPa.s、例如50至1000mPa.s、例如50至500mPa.s。在一个补充的实施方案中，粘度在TS50下测定。
在另一个实施方案中，当所述水解产物的总固体含量达到25-60%时，提供步骤1)的水解的全谷粒组合物。通过控制粘度和固体含量，可以提供不同形式的水解的全谷粒。
在另一个实施方案中，步骤1c)中的水解的全谷粒组分以液体、浓缩物、粉末、汁液或泥/酱的形式提供。提供不同形式的水解的全谷粒组合物的益处在于，当用在食物产品中时，可以通过使用干燥或半干燥形式而避免稀释。类似地，如果期望更湿润的产品，可使用液体状态的水解的全谷粒组合物。
以上参数可以进行调整以调节淀粉降解程度、糖谱、总固体含量，并调节最终产品的整体感官参数。
为了改善全谷粒组分的酶处理，在酶处理之前对谷物进行加工可能是有利的。通过粉碎谷物，能使较大的表面积与酶接触，由此加快该过程。此外，通过使用较小粒度的谷物，可改善感官参数。在另一个实施方案中，在酶处理之前或之后对全谷粒进行烘烤或焙。烘烤或焙可改善终产品的味道。
为延长产品的贮存时间，可以进行几种处理。因此，在一个实施方案中，所述方法进一步包括至少一种以下的处理:UHT、巴氏消毒法、热处理、压热处理和任何其它的热处理或非热处理，例如加压处理。在另一实施方案中，在无菌条件下将填充组合物应用于外包装。在另一实施方案中，在非无菌条件下将填充组合物应用于外包装，如通过压热处理或hot-for-hold。
本发明的填充组合物可以是复合食物产品的一部分。因此，本发明的另一个方面涉及含本发明的填充组合物的复合产品。在一个实施方案中，复合产品选自复合三明治、复合饼干、复合薄饼(composite wafer)、复合水果零食和复合糕点。
应当注意，本发明的一个方面或实施方案的内容中所描述的实施方案和特征还适用于本发明的其它方面。
将本申请中引用的所有专利和非专利文献以其全部引入本文作为参考。
在以下非限制性实施例中进一步详细描述本发明。
实施例
实施例1-水解的全谷粒组合物的制备
使用包含任选地与Alcalase 2.4L(蛋白酶)组合的Validase HT 425L(α-淀粉酶)的酶组合物来水解小麦、大麦和燕麦。
可在双夹套炊具中进行混合，但也可使用其它的工业设备。刮板式混合器(scraping mixer)连续工作并刮擦混合器的内表面。它避免产品烧糊，并帮助保持均匀的温度。因此，更好地控制酶活性。可将蒸汽注入双夹套中以提高温度，而冷水用于降温。
在一个实施方案中，将酶组合物和水在室温(10至25℃)混合在一起。在该低温下，酶组合物中的酶的活性非常弱。然后添加全谷粒组分并将各成分进行短时间混合，通常少于20分钟，直至混合物均匀。
将该混合物逐渐加热或在阈值加热，以活化酶并水解全谷粒组分。
水解导致混合物的粘度降低。当全谷粒水解产物达到50至5000mPa.s的粘度(在65℃测定)和例如25至60(重量)%的总固体含量时，通过在100℃以上的温度加热、优选通过在120℃注入蒸汽加热水解产物而将酶灭活。
根据总的全谷粒的量添加酶。依据全谷粒成分的种类的不同，酶的量是不同的，因为蛋白质的比例是不同的。可以根据最终的液体全谷粒所需要的含水量来调整水/全谷粒组分的比例。通常，水/全谷粒组分的比例是60/40。百分数是重量百分数。
Figure BDA00003322945900191
实施例2-水解的全谷粒组合物的糖谱
依据实施例1中的方法制备含有小麦、大麦和燕麦的水解的全谷粒组合物。
碳水化合物HPAE:
通过HPAE分析水解的全谷粒组合物以阐明水解的全谷粒组合物的糖谱。
用水提取碳水化合物，并通过离子色谱法经阴离子交换柱分离。利用脉冲电流计检测器对洗脱的化合物进行电化学测定，并通过与外标的峰面积比较进行定量。
总膳食纤维:
以模拟人消化系统的方式用3种酶(胰腺α-淀粉酶、蛋白酶和淀粉葡糖苷酶)将一式两份的样品(如需要，进行脱脂)消化16小时，以除去淀粉和蛋白质。加入乙醇，以沉淀高分子量可溶性膳食纤维。将得到的混合物过滤，并将残余物干燥和称重。用两份样品之一的残余物测定蛋白质；另一份测量灰分。收集滤液、浓缩，并经HPLC分析，以测定低分子量可溶性膳食纤维(LMWSF)的值。
全小麦:
全燕麦:
Figure BDA00003322945900211
全大麦:
Figure BDA00003322945900221
结果清楚地表明通过水解引起葡萄糖含量的显著增加，其中，水解的大麦的葡萄糖含量为0.61%(w/w)(以干物质计)；水解的燕麦的葡萄糖含量为0.58%(w/w)(以干物质计)；水解的小麦葡萄糖含量为1.43%(w/w)(以干物质计)。
此外，结果还表明麦芽糖:葡萄糖的比例范围为约15:1至约6:1。
因此，基于所述结果，提供了与现有技术相比具有提高的甜度的新的糖谱。
总之，利用根据本发明的水解的全谷粒组合物可以获得增加的甜度，并由此可免除或限制对其它增甜源的需求。
此外，结果表明膳食纤维含量未受影响，且在未水解的全谷粒和水解的全谷粒组合物中可溶性纤维和不溶性纤维的比例和量是基本相同的。
实施例3-对膳食纤维的水解活性
利用薄层色谱分析来分析酶Validase HT 425L(Valley Research)、Alcalase 2.4L(Novozymes)和BAN(Novozymes)对阿糖基木聚糖和β-葡聚糖纤维提取物(均为全谷粒的膳食纤维的组分)的活性。
薄层色谱分析的结果表明淀粉酶Validase HT和蛋白酶Alcalase对β-葡聚糖或阿糖基木聚糖不显示水解活性，而市售的α-淀粉酶制品BAN引起β-葡聚糖和阿糖基木聚糖二者的水解，参见图1。亦参见实施例4。
实施例4 - 酶水解后燕麦β-葡聚糖和阿糖基木聚糖的分子量分布
水解:
在水中制备0.5%(w/v)燕麦β-葡聚糖中等粘度(Megazyme)或小麦阿糖基木聚糖中等粘度(Megazyme)的溶液。
以0.1%(v/v)的酶与底物的比例(E/S)添加酶。使反应在50℃进行20分钟，然后将样品置于85℃达15分钟以使淀粉糊化和水解。最后在95℃持续15分钟将酶灭活。对不同批次的下述酶进行了评价。
Alcalase 2.4L(Valley Research):批次BN 00013
批次62477
批次75039
Validase HT 425L(Valley Research):批次RA8303A
批次72044
MATS L (DSM):批次408280001
分子量分析
经针筒式过滤器(0.22μm)过滤水解的样品，并将25μL进样至依次装配有2个TSKgel柱子(G3000PWXL7,8x300mm)、(GMPWXL7,8X30mm)和装配有预柱(PWXL6x44mm)的高压液相色谱安捷伦1200系列上。(Tosoh Bioscence)。使用0.5ml/分钟的硝酸钠0.1M作为流动缓冲液。通过反射率测量完成测定。
结果
在图2-4中，绘制了对照(无酶)和使用酶的测试的曲线图。然而，因为曲线图之间基本无差异，所以互相区分两个曲线图可能是困难的。
结论
用Alcalase2.4L(图2)、Validase HT425L(图3)或MATS L(图4)水解后，检测到燕麦β葡聚糖和小麦阿糖基木聚糖纤维分子量分布没有发生变化。
实施例5–含水解的全谷粒组合物的填充组合物的制备
根据实施例1提供水解的全谷粒组合物。
该粉末形式的水解的全谷粒组合物可用于替代糖，糖的一部分可由水解的全谷粒组合物的一部分替代。
替代的水平基于以下基本配方依据感觉结果来得到:
成分名称 量(%)
脂肪 30.000
糖粉 52.000
大豆卵磷脂 0.077
奶粉 7.000
可可粉 10.000
食用香料 0.923
填充组合物 100.000

Claims (15)

1.填充组合物，其包含
-以重量计占填充组合物的15%以上的脂肪含量；
-水解的全谷粒组合物；和
-α-淀粉酶或其片段，所述α-淀粉酶或其片段当处于活性状态时对膳食纤维不表现水解活性。
2.依据权利要求1的填充组合物，其中所述填充组合物进一步包含乳组分、食用香料组分、干酪组分、全谷粒组分、果泥、果浆、糖浆、全谷粒或其任何组合。
3.依据权利要求1和2中任意一项的填充组合物，条件是所述填充组合物不包含β-淀粉酶。
4.依据前述权利要求中任意一项的填充组合物，其进一步包含浓度为总全谷粒含量的0.001-5重量%的蛋白酶或其片段，所述蛋白酶或其片段当处于活性状态时对膳食纤维不表现水解活性。
5.依据权利要求1-3中任意一项的填充组合物，条件是所述填充组合物不包含蛋白酶。
6.依据前述权利要求中任意一项的填充组合物，其中所述填充组合物进一步包含淀粉葡糖苷酶或葡萄糖异构酶或其片段中的至少一种，所述淀粉葡糖苷酶和葡萄糖异构酶或其片段当处于活性状态时对膳食纤维不表现水解活性。
7.依据前述权利要求中任意一项的填充组合物，其具有填充组合物的0.1-40重量%、例如填充组合物的1-20重量%、例如5-20%、例如5-15%的范围内的总全谷粒含量。
8.依据前述权利要求中任意一项的填充组合物，其中所述水解的全谷粒组合物相对于原料而言具有基本完整的β-葡聚糖结构。
9.依据前述权利要求中任意一项的填充组合物，其中所述水解的全谷粒组合物相对于原料而言具有基本完整的阿糖基木聚糖结构。
10.依据前述权利要求中任意一项的填充组合物，其中所述填充组合物是复合食物产品的一部分。
11.依据前述权利要求中任意一项的填充组合物，其中以填充组合物的重量计，所述填充组合物具有的麦芽糖与葡萄糖的比例在144:1以下、例如在120:1以下、例如在100:1以下、例如在50:1以下、例如在30:1以下、例如在20:1以下或者例如在10:1以下。
12.制备依据权利要求1-11中任意一项的填充组合物的方法，所述方法包括:
-制备水解的全谷粒组合物，包括以下步骤:
a)将全谷粒组分与酶组合物在水中接触，所述酶组合物包含至少一种α-淀粉酶，所述酶组合物对膳食纤维不表现水解活性，
b)使酶组合物与全谷粒组分反应，以提供全谷粒水解产物，
c)当所述水解产物已达到50至5000mPa.s的粘度时，通过灭活所述酶来提供所述水解的全谷粒组合物，
-通过将所述水解的全谷粒组合物与含量以重量计占填充组合物的15%以上的脂肪混合，来提供所述填充组合物。
13.依据权利要求12的方法，其中当所述水解产物已达到总固体含量的25-50%时提供步骤1)中的水解的全谷粒组合物。
14.复合产品，其包含依据权利要求1-11中任意一项的填充组合物。
15.依据权利要求14的复合产品，其中所述复合产品选自复合三明治、复合饼干、复合薄饼、复合水果零食和复合糕点。
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