DE69628414T2

DE69628414T2 - Cholesterin senkendes lebensmittel, welches in zein eingekapselte ballaststoffe enthält

Info

Publication number: DE69628414T2
Application number: DE69628414T
Authority: DE
Inventors: Richard Stephen BEHR; Keith Jeffrey SEEDS; Sue Catherine LAMB; Allen Keith GARLEB; Edward Joseph WALTON
Original assignee: Abbott Laboratories
Current assignee: Abbott Laboratories
Priority date: 1995-03-22
Filing date: 1996-03-21
Publication date: 2004-05-06
Anticipated expiration: 2016-03-22
Also published as: EP0814675B1; DK0814675T3; TW349852B; MX9707060A; NO315073B1; IL117506A; AU705087B2; JP3568960B2; ES2200058T3; EP0814675A1; US5545414A; ATE241288T1; CA2215980C; CA2215980A1; PT814675E; AR001383A1; JPH11502409A; NO974333L; AU5256696A; KR19980703143A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nahrungsmittel mit einer festen Matrix, das einen eingekapselten Ballaststoff enthält, der das Serumcholesterin in Säugern senkt.
Arteriosklerose ist eine Krankheit der Arterien, die als eine mit Lipid gefüllte Läsion in der Intima der Arterienwand beginnt und sich graduell mit der jahrelangen eventuellen Bildung einer fibroartheromatösen Plaque ausbreitet. Die Krankheit beeinflusst häufig die koronaren Arterien, die das Herz durchsetzen. Tritt einmal eine Verletzung am Gefäßlumen auf, kann der Koronarzufluss ungenügend sein, um den myokardialen Sauerstoffanfragen zu begegnen, was Brustschmerzen (beständige angina pectoris) bewirkt. Schließlich kann die Plaque mit oder ohne der darüber liegenden Thrombose einreißen oder zerreißen. Plaquezerreißung kann eine sofortige Reduktion im Koronarzufluss bewirken, was zu einer instabile Angina, einem myokardialen Infarkt (Nekrose des Herzmuskels, die aus der Unterbrechung der Blutzufuhr in den Bereich) oder einem ischämischen sofortigen Tod, vermutlich infolge einer ventrikulären Arrhythmie, führen kann. Eine Herzkrankheit kann das Ergebnis von mehreren Ätiologien sein, erfolgt aber am häufigsten infolge einer atherosklerotischen Unterbrechung großer Kranzarterien. Mehr als die Hälfte der Toten, die eine Herzkrankheit betrafen, können einer Arteriosklerose zugeschrieben werden.
Die Risikofaktorhypothese für Arteriosklerose wurde in der Medizin gut aufgenommen: die Mehrzahl der Leute, die als Ergebnis der Arteriosklerose sterben oder behindert sind, zeigt eine oder mehrere identifizierbare Merkmale, die Risikofaktoren genannt werden. Wenn eine Person einen Risikofaktor hat, ist es wahrscheinlicher, dass sie das klinische Auftreten von Arteriosklerose entwickelt und dies eher tut als eine Person ohne Risikofaktoren. In der Framingham-Studie und anderen epidemiologischen Studien wurde gezeigt, dass die folgenden Parameter mit der koronaren Herzkrankheit (CHD = coronary heart disease) verknüpft und mittlerweise weit anerkannt sind: das Alter (das Verhältnis des Alters zur CHD hängt auch vom Geschlecht ab) und die Familiengeschichte einer prämaturen CHD, Hypercholesterinämie und besonders hohe Blutpegel des Lipoproteinen-Cholesterins niedriger Dichte (LDL), niedrige Pegel eines Lipoproteinen-Cholesterins hoher Dichte (HDL), Zigarettenrauchen, Hypertension und Diabetes tragen jeweils zum Erhöhen des Krankheitsrisikos um einen Faktor von 2- bis 6-fach über den Standardraten bei. Wenn diese Merkmale in Kombination auftreten, addieren sich die kombinierten Risiken einer koronaren Herzkrankheit (Dauber, "The Epidemiology of Atherosclerotic Disease", THE HARVARD UNIVERSITY PRESS, 1980; Kannel, "New Perspectives on Cardiovascular Risk Factors", AMERICAN HEART JOURNAL, 114 : 213–219, 1987; Matthews et al., "Menopause and Risk Factors for Coronary Heart Disease", NEW ENGLAND JOURNAL OF MEDICINE, 321 : 641–646, 1989; "Report of the National Cholesterol Education Program Expert Panel on detection, evaluation, and treatment of high blood cholesterol in adults"; ARCHIVES OF INTERNAL MEDICINE, 148 : 36–69, 1988).
Genauso wichtig wie das Erkennen von Cholesterin als ein Risikofaktor ist die Tatsache, dass, wenn Blutcholesterin- und vor allem LDL-Cholesterinspiegel in hypercholerosterinämischen Personen gesenkt werden, eine Senkung des Herzkrankheitsrisikos erfolgt. Das Ergebnis von Lipid Research Clinic-Versuchen zeigt, dass sich für jede Prozentpunktsenkung in den Cholesteringraden das Risiko für die koronare Herzkrankheit um 2% senkt ("Lipid Research Clinics Program. The Lipid Research Clinics Primary Prevention Trial Results I. Reduction in incidence of coronary heart disease", JOURNAL OF THE AMERICAN MEDICAL ASSOCIATION, 251 : 351–364, 1984; "Lipid Research Clinics Program. The Lipid Research Clinics Coronary Primary Prevention Results II. The relationship of reduction in incidence of coronary heart disease to cholesterol lowering", JOURNAL OF THE AMERICAN MEDICAL ASSOCIATION, 251 : 365–374, 1984).
Die Blutcholesterin-Erhöhungsauswirkungen von diätetischem, gesättigtem Fett und Cholesterin sind allgemein anerkannt. Daher empfehlen die American Heart Association und das National Cholesterol Education Programm als ihre Diät der "Stufe 1" ein Cholesterin-senkendes Programm, das aus einer Reduktion des Gesamtfettes auf weniger als 30% der Kalorien als Fette, einer Senkung der gesättigten Fettsäuren auf weniger als 10% der Kalorien und einer Senkung des Cholesterins auf weniger als 300 mg pro Tag besteht. Es ist auch anerkannt, dass mehrfachungesättigtes Fett das Blutcholesterin senkt. Aufgrund der kleinen Datenmenge in Bezug auf die Langzeitverwendung von Diäten mit hohen mehrfach-ungesättigten Fettgehalten empfehlen die Amercian Heart Association und die National Academy of Sciences nicht, dass die Mehrfach-Ungesättigten 10% an Kalorien übersteigen (Expert Panel, "Summary of the Second Report of the National Cholesterol Education Program (NCEP) Expert Panel on Detection, Evaluation and Treatment of High Blood Cholesterol in Adults (Adult Treatment Panel II)", JOURNAL OF THE AMERICAN MEDICAL ASSOCIATION, 269 : 3015–3023, 1993; Nutrition Committee of the American Heart Association, "Dietary Guidelines for Healthy American Adults", CIRCULATION 77 : 721A–724A, 1988; Food and Nutrition Board, National Research Council, RECOMMENDED DIETARY ALLOWANCES; 10TH EDITION, National Academy Press, Washington, D.C. 1989). Die National Cholesterol-Erziehungsprogramm-Richtlinien führen auch an, dass Einfach-Ungesättigte 10–15% der Diät, Protein 10–20%, Kohlenhydrate 50–60% und Ballaststoffe 15–25 Gramm/Tag ausmachen sollten. Die Art der Ballaststoffe wird nicht festgelegt.
Für Personen, die eine durchschnittliche amerikanische Diät essen, bedeutet das Überspringen auf eine Diät der Stufe 1 das Senken ihrer Aufnahme an Fetten. Im Multiple Risk Factor Intervention Trial wurden Diätänderungen gemäß einer Diät der Stufe 1 eingeleitet, die zu Senkungen im Serumcholesterin im Bereich von 5–7% führen (Banks et. al., "Dietary Management of the Patient with Atherosclerosis : Are the New National Cholesterol Education Panet Recommendations Enough?" JOURNAL OF THE NATIONAL MEDICAL ASSOCIATION, 81(5) : 493–495, 1989). Das bedeutet, dass, wenn es ein Ziel ist, die Gesamtcholesterinspiegel auf weniger als 200 mg/dL zu senken, Individuen, die eine durchschnittliche amerikanische Diät konsumieren und Serum cholesterinspiegel über 215–220 mg/dL haben, sich auf mehr als eine Diät der Stufe 1 stützen müssen.
Eine schärfere diätetische Empfehlung des National Cholesterol Education Program ist die "Diät der Stufe 2", die das gesättigte Fett auf 7% an Kalorien und das Cholesterin auf weniger als 200 mg pro Tag senkt. Ein Nachteil der Diät der Stufe 2 und anderer Diäten weniger Fette liegt darin, dass sie zusätzlich zum Senken der LDL die HDL senken (Jones et al.; "Effect of dietary fat selection on plasma cholesterol synthesis in older, moderately hypercholesterolemic humans", ARTERIO-SCLEROSIS AND THROMBOSIS, 14(4) : 542–548, 1994; Grundy et al., "Comparison of monounsaturated fatty acids and carbohydrates for reducing raised levels of plasma cholesterol in man", AMERICAN JOURNAL OF CLINICAL NUTRITION, 47 : 965–969, 1988).
Die Diät der Stufe 1 stellt besondere Empfehlungen für irgendwelche Bestandteile der Diät bereit, die ihr Cholesterolsenkendes oder antiarteriogenisches Potential senken. Zusätzliche Cholesterin-senkende Bestandteile umfassen pflanzliche Öle, die nicht-verseifbare Bestandteile enthalten, Cholesterinsenkende Ballaststoffe und pflanzliche Proteine. Reiskleienöl enthält einen relativ großen nicht-verseifbaren Bestandteil, d. h. einen Nicht-Acyl-Glycerol-Anteil, der 2 allgemeine Verbindungsklassen enthält: (a) Sterole und Triterpen-Alkohole und (b) Tocotrienole, die Tocopherolen ähnlich sind, jedoch drei Doppelverbindungen in der Seitenkette haben. Die Sterole und Triterpen-Alkohole im Reiskleienöl werden häufig zu Ferulasäure verestert und sind als "Oryzanole" bekannt. Studien in Ratten, Primaten und Menschen zeigen, dass Reiskleienöl das Serumcholesterin senkt und Serum-triglyceride senken kann (Nicolosi, et al.; "Rice bran oil lowers serum total and low density lipoprotein cholesterol, and Apo B levels in nonhuman primates", ATHEROSCLEROSIS, 88 : 133, 1991; Lichenstein et al., "Rice bran oil consumption and plasma lipid levels in moderately hypercholesterolemic humans", ARTERIOSCLEROSIS AND THROMBOSIS, 14(4) : 549–546, 1994). Zwei unterschiedliche Mechanismen können eingeschlossen sein. Zunächst können Pflanzensterole und – oryzanole die Cholesterinabsorption oder die Absorption der gesättigten Fette und/oder die Absorption von Gallensäuren stören. Als zweites wurde in Studien über Küken, Schweine und Wachteln berichtet, dass Tocotrienole die Cholesterinsynthese in der Leber senken. Es ist auch möglich, dass Pflanzensterole die Arteriosklerose mittels anderer Mechanismen verhindert (Mattson et al., "Optimizing the Effect of Plant Sterols on Cholesterol Absorption in Man", AMERICAN JOURNAL OF CLINICAL NUTRITION, 35 : 697–700, 1982; Qureshi et al., "The Structure of an Inhibitior of Cholesterol Biosynthesis Isolated from Barley", JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 261 : 10544–10550, 1986).
Die Cholesterin-senkenden Wirkungen von Ballaststoffen wurde in mehreren jüngsten Überprüfungen zusammengefasst (Jenkins et al., "Fiber in the treatment of hyperlipidemia", Handbook of Dietary Fiber in Nutrition, G. Spiller, Ed., CRC Press, 1986; Sugano et al., "Dietary Fiber and Lipid Absorption", Dietary Fiber: Chemistry, Physiology, and Health Effects, Kritchevsky et al., Ed. Plenum Press, 1988; Anderson et al., "Dietary Fiber and Coronary Heart Disease", CRITICAL REVIEWS IN FOOD SCIENCE AND NUTRITION, 29(2) : 95–147, 1990.
WO-A-9501779 und WO-A-9501778 offenbaren eine Ballaststoff-Zusammensetzung, die eine wasserlösliche Faser und ein wasserunlösliches Protein einschließt, in der in dem Ballaststoff. Zein gleichmäßig verteilt ist.
Fd.Engng. 50(5), 1978, S. 104/105 und Food Technol.44(10), 1990, S. 63–69, beschreiben die Verwendung von Zein, um Nahrungsmittel zu beschichten, damit für einen Schutz gegenüber Nässe und Luft gesorgt wird.
US-A-5 021 248 und GB-A-2 021 948 beschreiben die Verwendung von Zein, um Bestandteile zu überziehen, wodurch die Zähigkeit von Kautschuk-enthaltenden Flüssigkeiten, die als ein Fettersatz wirken und für ein weiteres Lösen des überzogenen Bestandteils sorgen, vermindert wird.
Zähflüssige, lösliche Ballaststoffe sind, verglichen mit nicht-zähflüssigen, unlöslichen Ballaststoffen oder verdaubaren Kohlenhydraten, wirksame Cholesterin-senkende Mittel: jedoch ändert sich die Wirkung. Die Tabelle 1 fasst Daten aus über 50 Studien von Personen zusammen. Wie in der Tabelle 1 gezeigt, kann man im Bereich von 10 bis 15% mit Dosen einer passenden Ballast-Quelle, die von 6 g am Tag zu 50 g pro Tag gehen, eine Senkung im Serumcholesterin erwarten. Die Variabilität der Reaktion könnte die Folge von Unterschieden in der Dosis, des Verabreichungs-Zeitpunkts, der Typen der beobachteten Personen und von den Reinheiten und chemischen Zusammensetzungen der Ballast-Quellen sein. Im allgemeinen hat Guar Gum Vorteile gegenüber anderen in der Tabelle 1 aufgelisteten Ballaststoffen, da es konsistenter ist; hohe Pegel von Ballaststoffen als Pektin, die leichter in hoher Qualität als Psyllium sind, und viel konsistenter effektiv als Hafer- und Sojaprodukte.
TABELLE 1 CHOLESTERIN-SENKENDE WIRKUNG VERSCHIEDENER BALLAST-QUELLEN
Die wahrscheinlichsten Mechanismen für die Cholesterinsenkende Wirkung eines Ballaststoffes nach Anderson et al., "Dietary fiber and coronary heart disease", CRITICAL REVIEWS IN FOOD SCIENCE AND NUTRITION, 29 (2) : 95–147, (1990) sind: (1) Die Modifikation der Gallensäure-Reabsorption im Endkrummdarm (Unterbrechung des enterohepatischen Zyklus von Gallensäuren); (2) die Störung der Lipidabsorption; und (3) das Herabsetzen der Leberfähigkeit, um Cholesterin zu synthetisieren.
Viele lösliche Ballaststoffe werden von Bakterien im Caecum ausgiebig oder vollständig abgebaut; dennoch werden Gallensäuren nicht gut wieder resorbiert, wenn sie sich einmal von dem Ballaststoff gelöst haben. Dies erfolgt zum Teil wegen der Fermentationsprodukte. Die Erzeugung von Fettsäuren mit kurzen Ketten (SCFA) bewirkt eine Abnahme des pH Werts des Dickdarms, was die Löslichkeit und die passive Reabsorption von Gallensäuren senken kann (Remesy et al., "Cecal fermentations in rats fed oligosaccharides (Insulin) are modulated by dietary calcium levels", AMERICAN JOURNAL OF PHYSIOLOGY, 264 : G855–G862, 1993).
Es ist bekannt, dass die Cholesterin-Biosynthese in der Leber von intrazellulären Cholesterinspiegeln geregelt wird, jedoch ein Ballaststoff keinen Anstieg in der Cholesterin-Biosynthese in der Leber bewirkt, die den Erfordernissen für die Gallensäurensynthese entspricht. Mehrere Studien unterstützen die Hypothese, dass von der bakteriellen Fermentation der Ballaststoffe erzeugtes Propionat eine Raten-regelnde Auswirkung auf die Lebercholesterinsynthese ausüben könnte (Chen et al., "Propionate may mediate the hypocholesterolemic effects of certain soluble plant fibers in cholesterol-fed rats", PROCEEDINGS OF THE SOCIETY OF EXPERIMENTAL BIOLOGY AND MEDICINE, 175 : 215–218, 1984; Ebihara et al., "Hypocholesterolic effect of cecally infused propionic acid in rats fed a cholesterol-free, casein diet", NUTRITION RESEARCH, 13 : 209–217, 1993). Andere Daten stellen die Gültigkeit dieses Konzepts in Frage (Evans et al., "Relationship between structure and function of dietary fibre: a comparative study of the effects of three galactomannans on cholesterol metabolism in the rat", BRITISH JOURNAL OF NUTRITION, 68 : 217–229, 1992; Nishina et al., "Effects of propionate on lipid biosynthesis in isolated rat hepatocytes", JOURNAL OF NUTRITION, 120 : 668–673, 1990).
Pfanzenproteine wie beispielsweise das Sojaprotein scheinen das Cholesterin zu senken (Carroll, "Review of clinical studies on cholesterol-lowering response to soy protein", JOURNAL OF THE AMERICAN DIETETIC ASSOCIATION 91(7) : 820–827, 1991). Senkungen des LDL-Cholesterins im Bereich von 15 bis 20% bezüglich der Regelung von Diäten, die vorrangig Casein enthalten, wurden dokumentiert (Meinertz et al., "Soy protein an casein in cholesterol-enriched diets: effects on plasma lipoproteins in nomrolipidemic subjects", AMERICAN JOURNAL OF CLINICAL NUTRITION, 50 : 786–793, 1989; Sirtori et al., "Clinical experience with the soybean protein diet in the treatment of hypercholesterolemia", AMERICAN JOURNAL OF CLINICAL NUTRITION, 32 : 1645–1658, 1979; Sirtori et al., "Soybean-protein diet in the treatment of type II hyperlipoproteinemia", LANCET, 5 : 275–277, 1977). Die Cholesterin-senkende Wirkung des Sojaproteins wurde nicht beständig in allen Personen beobachtet und kann in jüngeren Personen und in hyperlipämischen Personen stärker sein (Meinertz et al., "Soy Protein and casein in cholesterolenriched diets: effects on Plasma lipoproteins in normolipidemic subjects", AMERICAN JOURNAL OF CLINICAL NUTRITION, 50 : 786–793, 1989). Nichtsdestotrotz könnte die Verwendung von Sojaprotein als Teil einer Kombination von diätetisch Cholesterin-senkenden Bestandteilen zu einer medizinisch beträchtlichen Abnahme im LDL-Cholesterin beitragen.
Der Cholesterin-senkende Mechanismus des Sojaproteins ist unklar. Ein Teil der Wirkung kann durch die Aminosäurezusammensetzung der Proteine erläutert werden (Huff et al., "Plasma cholesterol levels in rabbits fed low fat, cholesterol-free, semipurified diets: Effects of dietary Proteins, Protein hydorlysates and amino acid mixtures"., ATHEROSCLEROSIS 28 : 187–195, 1977). Obwohl das Ersetzen eines Zusatzes, der 5–10 g des pflanzlichen Proteins für einen Teil des tierischen Proteins in der Diät enthält, in sich unwahrscheinlich wäre, um eine medizinisch bedeutende Abnahme in den Blutcholesterinspiegeln zu bewirken, könnte die Verwendung des Sojaproteins als Teil einer Verbindung von diätetisch Cholesterin-senkenden Bestandteilen zu einer medizinisch bedeutenden Abnahme im LDL-Cholesterin beitragen.
Es gibt eine sehr wenig veröffentlichte wissenschaftliche Information über Diäten, die bekannte Cholesterin-senkende Bestandteile kombinieren.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden. Erfindung wird ein Nahrungsmittel bereitgestellt, das eine feste Matrix hat, die Protein, Fette und Kohlenhydrate umfasst, wobei die Matrix darin einen in Zein eingekapselten Ballaststoff hat, wobei der Ballaststoff Guar ist, die mit einer Schicht von mindestens etwa 20% an aufgetragenem Zein eingekapselt wird. Das Fett wird vorzugsweise aus der Gruppe ausgesucht, die aus pflanzlichen Ölen besteht, die weniger als 25% des Gewichts an gesättigten Fettsäuren enthalten. Beispiele für diese pflanzlichen Öle sind Reiskleienöl, Canolaöl und Maiskeimöl.
ERSTE TIERSTUDIE
Diese Studie untersuchte mittels Verwendung eines Ratten-Modells die Cholesterin-senkende Wirkung von vier löslichen Polysacchariden, die im Caecum fermentiert werden können, jedoch unterschiedliche Fermentationserzeugnisse liefern und sich in ihrer Fähigkeit zum Binden von Gallensäuren unterscheiden. Männliche Wistar-Ratten wurden zufällig einer von fünf Diätgruppen zugeordnet: Vergleichsprobe, Pektin, Guar Gum, Gummi Arabicum oder β-Cyclodextrin. Die vier Testverbindungen wurden als Ersatz für Weizenstärke zu der Kontroldiät hinzugegeben.
Pektin ist eine stark verzweigte Galakturonsäurepolymer, das wirksame Gel-bildende Eigenschaften und eine hohe Fähigkeit zum Binden von Gallensäuren und zur Wechselwirkung mit der Lipid-Verdauung hat (Koseki et al., "Effects of gum arabic and pectin on the emulsification, the lipase reaction, and the plasma cholesterol levels in rats", AGRICULTURAL BIOLOGICAL CHEMISTRY 53 : 3127–3132, 1989; Pfeffer et al., "Molecular Interactions with dietary fiber components. Investigation of the possible association of pectin and bile acids", JOURNAL OF AGRICULTURAL FOOD CHEMISTRY, 29 : 455–461, 1981). Pektin wird ohne weiteres durch die Mikroflora des Dickdarms aufgespalten. Von Cholesterin-senkenden Wirkungen wurde in Zusammenhang mit Pektin beständig berichtet (Ahrens et al., "Effects of oral and intracecal pectin administration on blood lipids in mini pigs", JOURNAL OF NUTRITION; 116 : 70–76, 1986; Fernandez, et al., "Prickly pear (Opuntia sp) pectin reverses low density lipoprotein receptor suppression induced by a hypercholesterolemic diet in guinea pigs", JOURNAL OF NUTRITION, 122 : 2330–2340, 1992; Kay et al., "Effect of citrus pectin on blood lipids and fecal steroid excretion in man", AMERICAN JOURNAL OF CLINICAL NUTRITION, 108 : 630–639, 1978; Reddy et al., "Effect of dietary wheat bran, alpha, pectin and carrageenan on plasma cholesterol and fecal bile acid and natural sterol excretion in rats", JOURNAL OF NUTRITION, 110 : 1247–1254, 1980). Die Cholesterin-senkende Wirkung kann durch Faktoren wie beispielsweise ein diätetisches Lipid, vor allem Cholesterin, abgeändert werden (Kelley et al., "Effect of pectin, gum arabic and agar on cholesterol absorption, synthesis, and turnover in rats", JOURNAL OF NUTRITION 108 : 630–639, 1978; Vigne et al., "Effect of pectin, wheat bran and cellulose on serum lipids and lipoproteins in rats fed on a low or high-fat diet", BRITISH JOURNAL OF NUTRITION, 58 : 405–413, 1987).
Gummi Arabicum ist auch ein Galakturonsäurepolymer mit einer hohen Kation-bindenden Fähigkeit, hat aber schlechte Gel-Eigenschaften. Trotz des Fehlens an Gel-Eigenschaften kann Gummi Arabicum Cholesterin senken. Bei der Fermentation von Gummi Arabicum im Kolon können freigesetzte Ca²⁺-Ione unlösliche Komplexe mit Gallensäuren bilden, womit ihre Ausscheidung verbessert wird.
Guar Gum ist ein neutrales Galactomannan, das eine geringe Kation-bindende Fähigkeit zeigt. Es bildet Gele im Dünndarm, der einige organische Materialien wie beispielsweise Gallensäuren einfangen kann. Von Guar Gum ist bekannt, dass es Serumcholesterin in mehreren Tierarten und im Menschen senken kann (Chen et al., "Effects of guar gum and wheat bran on lipid metabolism of rats", JOURNAL OF NUTRITION, 109 : 1028–1034, 1979; Gallaher et al., "Viscosity and fermentability as attributes of dietary fiber responsible for the hypocholesterolemic effect in hamsters", JOURNAL OF NUTRITION, 123 : 244–252, 1993; Ide, et al. "Hypolipidemic effects of guar gum and its enzyme hydroly sate in rats fed highly saturated fat diets", ANIMALS OF NUTRITION AND METABOLISM, 35 : 34–44, 1991; Jenkins et al. "Effects of pectin, guar gum and wheat fiber on serum cholesterol", LANCET, 1 : 11–16, 1985).
Es wurde befunden, dass einige Oligosaccharide den Cholesterinmetabolismus im selben Ausmaß wie die komplexen Polysaccharide beeinflussen. β-Cyclodextrin ist ein zyklisches Oligosaccharid, das die Einschließung von Komplexen mit einer Vielzahl an organischen und anorganischen Molekülen, insbesondere Cholesterin und Gallensäuren, bildet (Riottot et al., "Hypolipidemic effects of β-Cyclodextrin in the hamster and in the geneticatty hypercholesterolemic Rico rat", LIPIDS, 28 : 181–188, 1993). Cyclodextrin ist fermentierbar (Flourie et al., "Fate of β-Cyclodextrin in the human intestine", JOURNAL OF NUTRITION, 123 : 676–680, 1993), aber das Hauptendprodukt ihrer Fermentation ist Propionat (Levrat et al., "Role of propionic acid and bile acids excretion in the hypocholesterolemic effects of oligosaccharides in rats", JOURNAL OF NUTRITION, 124(4) : 531–538, 1994). Durch den Vergleich dieser Polysaccharide in Ratten, die für hohe-Lipid-Diäten ausgebildet sind, die mit 0,1% Cholesterin ergänzt werden, wurden die jeweiligen Auswirkungen der Gallensäureausscheidung und der caecalen Fermentation in Bezug auf den Chotesterintransport und -metabolismus ausgewertet.
VERFAHREN
Männliche Wistar-Ratten (IFFA-CREDO, L'Arbresle, France) wurden mit einer im Handel üblichen Pillendiät (A03-Pillen, U.A.R., Villemoisson/Orge, France) gespeist, bis das Körpergewicht etwa 150 g erreichte. 21 Tage lang wurden Gruppen von 8 Ratten mit halb-gereinigten Diäten in einem befeuchteten Pulver gefüttert. Die Diäten enthielten folgendes (g/100g, Trockengewicht): 18 g Casein (Louis Francois, Paris, France), 57,4 g Weizenstärke (L. Francois); 17,5 g Erdnussöl; 0,1 g Cholesterin (Sigma, St.Louis, MO); 0,1 g Vitamingemisch (U.A.R.); 6 g Mineraliengemisch (U.A.R.). In den Faser-enthaltenden Diäten wurden 7, 5 g der Weizenstärke durch 7, 5 g Pektin, Guar Gum oder Gummi Arabicum (TIC gums, Belcamp, Maryland, U.S.A.) oder β-Cyclodextrin (Roquettes, Lestrem, France) ersetzt. Die Tiere wurden zwei je Käfig untergebracht. Die Käfige hatten Drahtunterseiten, um die Koprophagie einzugrenzen, und wurden während der Dunkelperioden von 10.00 Uhr abends bis 8.00 morgens bei 22° C in Temperatur-geregelten Räumen gehalten. Die Tiere wurden nach den Empfehlungen des geeigneten Institutional Ethics Commitee gehalten und behandelt.
Die Ratten wurden am Ende der Dunkelphasen am frühen, Morgen, einem Zeitpunkt, an dem die caecate Fermentation immer noch sehr aktiv ist, Untersucht. Sie wurden mit Natriumpento barbital (40 mg/kg) betäubt und auf einer heißen Platte bei 37°C gehalten. Ein ml an Blut von jedem Tier wurde in eine Kunstoffröhre gegeben, die Heparin enthält, und 15 Minuten lang bei 10.000 × g zentrifugiert. Nach dem Zentrifugieren wurden das Plasma entfernt und für die Lipid- und Lipoproteinanalyse bei +4°C gehalten. Nach der Blut-Stichprobenuntersuchung wurden das Caecum und seine Inhalte entfernt und gewogen. Etwa 1 g des caecalen Inhalts wurde in Mikrofuge-Röhren überführt, die sofort bei –20°C gefroren wurden. Plasma-Lipoproteine wurden, wie durch Serougne et al, 1987, beschrieben, bei einem Dichtegradienten durch Ultrazentrifugierung getrennt. Der Gradient wurde danach in Fraktionen geteilt (500 μL Fraktionen) und für die Lipid-Analyse bei 4°C gehalten.
Gallensäuren wurden in Bezug auf die caecalen Überstände, falls löslich, oder nach der Extrahierung von unbehandelten caecalen Proben oder Fäzes um 10 Vol. ethanolischem KOH mittels Verwendung der von einer 3 α-hydroxysteroid-dehydrogenase (EC 1.1.1.50; Sigma) katalysierten Reaktion, wie von Turley et al., "Reevaluation of the 3 alpha-hydroxysteroid dehydrogenase assay for total bile acids in bile", JOURNAL OF LIPID RESEARCH, 19 : 924–928, 1978, beschrieben, analysiert. Das gesamte Cholesterin (BioMerieux, Charbonnieres-les-Bains, France) wurde mittels enzymatischer Verfahren in Plasma- und Lipoprotein-Fraktionen bestimmt. Ein polyvalentes Kontrollserum (Biotrol-33 plus) wurde parallel mit den Proben behandelt und diente als Genauigkeitskontrolle der Ergebnisse in Triglyceriden- und Cholesterinanalysen.
Die caecale Gallensäurenansammlung wurde als caecale Konzentration (μmol/g) X caecale Inhaltsmenge (mL) berechnet. Werten wurde als Mittelwerte ein ± SEM verliehen, und, wo passend, wurden die Bedeutung und die Unterschiede zwischen den Mittelwerten durch die Analyse der Veränderung (ANOVA) und mehrere Bereichsvergleiche von Fisher's PLSP-Verfahren (Stat view 512 +, Brain Power, Calabasas, California, U.S.A.) bestimmt. Wenn es zum Erreichen einer Homogeneität der Veränderung erforderlich war, wurden die Daten der logarithmischen Transformation unter zogen. Werte von P < 0,05 wurden als bedeutend angesehen.
ERGEBNISSE
Das Vorhandensein von löslichen Fasern oder Oligosacchariden in den Diäten beeinflusste nicht die Essensaufnahme der Tiere oder den täglichen Gewichtszuwachs. Bedeutende Ergebnisse dieses Experiments werden unten in der Tabelle 2 gezeigt, die zeigt, dass Pektin, Guar Gum und β-Cyclodextrin beim Senken der Plasmacholesterinkonzentrationen äußerst wirkungsvoll waren (jeweils –22%, –27% und –37%), wohingegen die mit der Gummi Arabicum-Diät gefütterten Ratten nur eine mäßige Abnahme in den Cholesterinspiegeln zeigten (–13%). Wichtiger war, dass LDL-Cholesterinspiegel, die das Risiko für Arteriosklerose und koronare Herzkrankheiten erhöhen, durch den Guar Gum (–45%) und das β-Cyclodextrin (–52%) bedeutend gesenkt wurden.
TABELLE 2 AUSWIRKUNG VON LÖSLICHEN FASERN ODER OLIGOSACCHARIDEN AUF DIE PLASMACHOLESTERIN- UND LDL-SPIEGEL¹
Die vorliegenden Ergebnisse sind in Zusammenhang mit der Aussicht konsistent, dass die Fasern, die die Ileum-Reabsorption der Gallensäuren reduzieren und ihrer Ausscheidung erhöhem, die hypocholesterolämischsten sind. Pektin und Guar Gum verschlech tern die Ileum-Reabsorption der Gallensäuren, wodurch der caecale Pool und die Ausscheidung der Gallensäuren wahrscheinlich aufgrund ihrer hohen Viskosität im Darm erhöht werden. β-Cyclodextrin hat im Gegensatz dazu eine mächtige Auswirkung auf die Gallensäurenabsorption, was auf seine Fähigkeiten zurückzuführen ist, die Sterole ohne allgemeine Änderungen in der luminalen Viskosität einzufangen bzw. einzukapseln.
Für Fasern ähnlicher Viskosität scheint es, dass das höhere Fermentationsvermögen mit einer stärkeren Cholesterin-senkenden Wirkung verknüpft ist. Das Zerlegung der Fasern durch die caecale Mikroflora sollte die gebundenen Gallensäuren im Lumen freilassen, womit ihre Absorption durch das Dickdarmepithel erlaubt wird. Tatsächlich begrenzt eine Vielzahl an Verfahren, die die Ansäuerung des Dickdarmlumens, das Binden mit Calziumphosphat oder Mikroorganismen (die Konzentration, die durch die Fermentation des Ballaststoffes verbessert wird) einschließen, die Konzentration der löslichen Gallensäuren, wodurch ihre Reabsorption reduziert wird (Remesy et al., "Cecal Fermentations in Rats Fed Oligosacharides (Inulin) are Modulated by Dietary Calcium Level", AMERICAN JOURNAL OF PHYSIOLOGY, 264 : G855–G862, 1993). Diese Beobachtungen unterstützen die Annahme, dass die Fermentation jede bedeutende Dickdarm-Reabsorption der Gallensäuren verhindert.
TABELLE 3 AUSWIRKUNGEN DER LÖSLICHEN FASERN ODER OLIGOSACCHARIDE AUF DIE CAECALE GALLENSÄURE UND IHRE FÄKALE AUSSCHEIDUNG¹
Es wurde schlußgefolgert, dass sowohl Guar Gum als auch β-Cyclodextrin die Gallensäureausscheidung erhöhen und den Blut-Gesamtcholesterin- und LDL-Cholesterinspiegel in Ratten senken. Obwohl diese beiden Substanzen wahrscheinlich annehmbare Cholesterin-senkende Nahrungsbestandteile wären, wurde β-Cyclodextrin dennoch nicht bei therapeutischen Konzentrationen an eine große Zahl an Leuten zugeführt. Guar Gum wurde, wie in der Tabelle 1 gezeigt, im Gegensatz dazu in 22 unabhängigen Studien an eine Gesamtzahl von über 400 Leuten gegeben. Daher wurde Guar Gum als einer der aktiven Bestandteile ausgesucht, die bei der Herstellung des unten beschriebenen Nahrungsmittelriegel-Prototyps bestimmt werden.
NAHRUNGSMITTELRIEGEL-BEISPIEL 1
Viele Versuche wurden unternommen, um eine akzeptable Nahrungsmittelriegelmatrix herzustellen, die nicht eingekapselten Guar Gum enthält und frei von teilweise oder ganz hydriertem Fett ist. Es wurden z. B. die Reihenfolge zum Hinzugeben der Bestandteile und die Mischzeiten geändert: jedoch ohne zufriedenstellende Ergebnisse. Nahrungsmittelriegel-Prototyp Nr. 1 ist typisch für diese Versuche. Wie hierin und in den Ansprüchen verwendet, ist eine "feste Matrix" eines Nahrungsmittelprodukts oder eines Nahrungsmittelriegels ein Nahrungsmittelprodukt oder ein Nahrungsmittelriegel ohne irgendeine externe Beschichtung darauf.
TABELLE 4 REZEPT FÜR NAHRUNGSMITTELRIEGEL-PROTOTYP NR. 1
Herstellungsverfahren:
Nahrungsmittelriegel-Prototyp Nr. 1 wurde in einem Hobart-Mischgerät zubereitet. Alle Bestandteile wurden in das Mischgerät gegeben und bei Zimmertemperatur (24°C ± 10°C) vermischt. Die ersten in das Mischgerät gegebenen Bestandteile waren das Sojaprotein, Dicalcium-Phosphat und Zitronensäure, und sie wurden gemischt, bis sie vermengt waren. Das Guar wurde daraufhin zum vermengten Bestandteil hinzugegeben und damit gemischt, bis es vermengt war. Die Polydextrose, die Haferkleie und der Knusperreis wurden dann bis zur Vermengung gemischt. Die letzten zum Gemisch hinzugegebenen Bestandteile waren der Getreidesirup mit hohem Fruchtzuckeranteil und Glycerin, die mit den anderen Bestandteilen vermischt wurden, bis sie vermengten. Die Charge wurde dann auf die Bankoberseite ausgeschüttet und mittels Verwendung eines gewöhnlichen Walzenzapfens zu einer einheit lichen Dicke ausgerollt. Die Charge wurde mit einer Spachtel in Riegel geschnitten und dann in einem Kühlschrank zwischen 0 und 10°C gekühlt. Zu keiner Zeit wurden die Nahrungsmittelriegel oder. die Bestandteilmischungen erhöhten Temperaturen für ihr Kochen oder Backen unterworfen. Natürlich konnte die Reibung infolge der Mischung die Temperatur des Gemischs um ein paar Grad erhöhen. Die Riegel wurden dann in einen Polyethylen/ Folienumschlag geringer Dichte gepackt.
Die Beschaffenheit dieses Nahrungsmittelriegel-Prototyps und aller hierin beschriebenen Nahrungsmittelriegel-Prototypen wurde mittels Verwendung eines Stevens L.F.R.A.-Beschaffenheits-Analysegeräts bestimmt. Dieses Gerät misst den Anteil der "Gramm von Kraft", die es braucht, um eine Sonde bei einer Geschwindigkeit von 0,2 mm/Sek. 3 mm in einen Riegel zu bewegen. Die Probengröße ist ein Riegel, wobei fünf Messungen pro Riegel vorgenommen werden. Von den fünf Messungen wird der Mittelwert erstellt und sie werden als Gramm von Kraft aufgezeichnet. Die Beschaffenheit des Nahrungsmittelriegel-Prototyps Nr. 1 wurde mehrere Male über Wochen bestimmt, und die Ergebnisse werden in der Tabelle 5 gezeigt.
TABELLE 5 BESCHAFFENHEITSPRÜFUNG FÜR DEN NAHRUNGSMITTELRIEGEL-PROTOTYP NR.1
In Anbetracht der Tatsache, dass eine Härte von 400 oder mehr zum Kauen unakzeptabel schwierig ist, waren dieser Prototyp und andere, die nicht eingekapselten Guar und wünschenswerte Grade an hydriertem Fett enthalten, als Handelsprodukt nicht ak- zeptabel. Andere Probleme, die beobachtet wurden, betrafen Nahrungsmittelriegel, die austrocknen, hart werden, Zerbrökeln oder sogar in ein Pulver zurückfallen.
NAHRUNGSMITTELRIEGELBEISPIEL 2
Nahrungsmittelriegel-Prototypen 2 und 3 wurden gemäß den Lehren des US-Patents 4.496.606 mit nicht eingekapseltem Guar hergestellt. Obwohl dieses Patent Literatur zitiert, die die Verwendung der Ballaststoffe, z. B. Guar, anerkennt, um Hypercholerosterolämie zu behandeln, ist die Aufgabe dieser Erfindung einen Nahrungsmittelriegel zum Konsumieren durch Diabetiker des Typs II als Diätzusatz, um die Glukosetoleranz zu verbessern und die Insulinerfordernisse zu reduzieren. Nahrungsmittelriegel-Prototyp Nr. 2 wurde nach dem Beispiel 1 des US-Patents 4 496 606 hergestellt; obwohl so getreu wie möglich, wurden einige Bestandteile darin nicht vollständig beschrieben.
TABELLE 6 REZEPT FÜR NAHRUNGSMITTELRIEGEL-PROTOTYPEN NR. 2
Herstellungsverfahren:
Der erste Schritt zum Herstellen des Nahrungsmittelriegel- Prototyps Nr. 2 war der zum Herstellen der Konfektschicht. Diese feste Schokoladenkonfektschicht (fest bei Temperaturen von unter 32°C) wurde geschmolzen, indem sie in einen Kelch getan und auf 43° ± 10°C erwärmt wurde. Der erste Bestandteil, der in einem Hobart-Mischer eingeführt wurde, wurde mit der Konfektschicht verscholzen. Alle verbleibenden Bestandteile wurden dem Mischer bei Raumtemperatur zugegeben (24° ± 10°C). Der Getreidesirup mit hohem Fruchzuckeranteil und die teilweise hydrierten Sojabohnen/ Baumwollsamenöle wurden zur Konfektschicht in den Mischer hinzugegeben und bis zur Vermengung gemischt. Das Guar wurde daraufhin hinzugegeben und bis zur Vermengung gemischt. Das Hafergetreide, der Weizenkeim, Fruchtzucker und Salz wurden dann hinzugefügt und bis zur Vermengung gemischt. Die Charge wurde dann auf die Bankoberseite ausgeschüttet und mittels Verwendung eines gewöhnlichen Walzenzapfens zu einer einheitlichen Dicke ausgerollt. Die Charge wurde mit einer Spachtel in Riegel geschnitten und dann in einem Kühlschrank zwischen 0 und 10°C gekühlt. Zu keinem Zeitpunkt wurden die Nahrungsmittelriegel einer erhöhten Temperatur zum Kochen oder Backen unterworfen. Natürlich konnte die Reibung infolge des Mischens die Temperatur des Gemischs um ein paar Grad erhöhen. Die Riegel wurden dann in einen Polyethylen/Folienumschlag geringer Dichte gepackt.
Die Beschaffenheit des Nahrungsmittelriegel-Prototyps Nr. 1 wurde mehrere Male über Wochen bestimmt, indem das oben im Nahrungsmittelriegel-Beispiel 1 beschriebene Verfahren verwendet wurde, und die Ergebnisse werden in Tabelle 7 gezeigt.
TABELLE 7 BESCHAFFENHEITSPRÜFUNG FÜR DEN NAHRUNGSMITTELriegel-PROTOTYPEN NR. 2
Nahrungsmittelriegel-Prototyp Nr. 2 enthielt etwa 11% Gewichtanteil an hydriertem Fett in der Nahrungsmittelriegelmatrix, was ein wirksamer Feuchtigkeitssperre für das Guar darstellt. Obwohl die Beschaffenheit-Testergebnisse in einem Geschmackstest des Nahrungsmittelriegel-Prototyps Nr. 2 annehmbar waren, gab es einen beträchtlichen Anteil an Zahn-Tamponade. Jedoch war der Geschmack gut, möglicherweise infolge der Konfektschicht und des hohen Fettgehalts der Nahrungsmittelriegelmatrix. Das Einschließen der hydrierten Fette in einem solchen Nahrungsmittel stellt gesättigtes Fett und einen unerwünscht hohen kalorischen Gehalt bereit.
NAHRUNGSMITTELRIEGEL-BEISPIEL 3
Nahrungsmittelriegel-Prototyp Nr. 3 wurde so getreu wie möglich nach Beispiel 2 des US-Patents 4.496.606 hergestellt, obwohl einige Bestandteile darin nicht vollständig beschrieben wurden.
TABELLE 8 REZEPT FÜR NAHRUNGSMITTELRIEGEL-PROTOTYP NR. 3
Herstellungsverfahren:
Der erste Schritt zum Herstellen des Nahrungsmittelriegel-Prototyps Nr. 3 war der des Vorbereitens der Konfektschicht. Diese feste Schokoladenkonfektschicht (fest bei geringeren Temperaturen als 32°C) wurde geschmolzen, indem sie in einen Kelch gegeben und auf 43° ± 10°C erwärmt wurde. Der erste in das Hobart-Mischgerät gesetzte Bestandteil war die geschmolzene Konfektschicht. Alle übrigen Bestandteile wurden bei einer Zimmertemperatur (24° ± 10°C) in das Mischgerät gegeben. Der Getreidesirup mit hohem Fruchtzuckeranteil und der Zuckersirup wurden zur Konfektschicht in das Mischgerät gegeben und bis zur Vermengung vermischt. Das Guar wurde dann hinzugegeben und bis zur Vermengung gemischt. Das Weizenmehl, das Hafermehl, Fruchtzucker und Salz wurden dann hinzugegeben und gemischt, bis sie vermengt waren. Die Charge wurde dann auf die Bankoberseite ausgeschüttet und mittels Verwendung eines gewöhnlichen Walzenzapfens zu einer einheitlichen Dicke ausgerollt. Die Charge wurde mit einer Spachtel in Riegel geschnitten und dann in einem Kühlschrank zwischen 0 und 10°C gekühlt. Zu keinem Zeitpunkt wurden die Nahrungsmittelriegel einer erhöhten Temperatur zum Kochen oder Backen unterworfen. Natürlich konnte die Reibung infolge des Mischens die Temperatur des Gemischs um ein paar Grad erhöhen. Die Riegel wurden dann in einen Polyethylen/Folienumschlag geringer Dichte gepackt.
Die Beschaffenheit des Nahrungsmittelriegel-Prototyps Nr. 1 wurde mehrere Male über Wochen bestimmt, indem das oben im Nahrungsmittelriegel-Beispiel 1 beschriebene Verfahren verwendet wurde, und die Ergebnisse werden in der Tabelle 9 gezeigt.
TABELLE 9 BESCHAFFENHEITSPRÜFUNG FÜR DEN NAHRUNGSMITTELRIEGEL-PROTOTYPEN NR. 2
Die Beschaffenheit-Testergebnisse für den Nahrungsmittelriegel-Prototypen Nr. 3 war naicht akzeptabel, und in einem Geschmackstest gab es einen bedeutenden Anteil an Zahn-Tamponade. Der Nahrungsmittel-Prototyp Nr. 3 enthielt mindestens etwa 3% Gewichtanteil an hydriertem Fett. In diesem Prototypen wurde der Versuch unternommen, das hydrierte Fett zu verringern, indem anstelle der Konfekterdnussschicht z. B. eine Konfektschicht mit wenig Fett verwendet wurde. Jedoch enthielt ein 55 g Riegel im Beispiel 2 des US-Patents 4.496.606 11 g an Fett, von dem das meiste als hydriertes Fett erschien.
EINKAPSELUNG DER DIETÄTISCHEN FASER
Ein Nahrungsmittel in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist eine feste Matrix, die Protein, Fett und Kohlenhydrat umfasst, wobei die Matrix darin Partikel angeordnet hat, die eine in Zein eingekapselte Rohfaser (Ballaststoffe) umfas sen. Vorzugsweise ist der eingekapselte Ballaststoff Guar, das in einer Schicht von mindestens etwa 20% an darauf aufgetragenem Zein eingekapselt ist.
Prolamine bilden die Hauptproteinbestandteile des Weizenkorns und -mehls. Anders als alle anderen Proteine können sie mit 80-prozentigem Alkohol aus dem Mehl extrahiert werden, sind aber in absolutem Alkohol und im Wasser nicht löslich. Die wichtigsten Prolamine sind Zein, Gliadin und Hordein. Zein wird in der vorliegenden Erfindung bevorzugt.
Der Zein-Bestandteil für die Überzugsschicht umfasst vorzugsweise Zein mit einem Aschegehalt von 2% Gewichtanteil oder weniger. Das Verfahren, das verwendet wird, um Asche zu bestimmen, befindet sich im USP XXII, "Residue on Ignition": verschwefelt. Das in vielen der hierin dargelegten Beispiele verwendete Zein war F 4000, das von Freeman Industries, Tuckahoe, New York, U.S.A., hergestellt wird. Es hat einen Aschegehalt von etwa 1,1% an Gewichtanteil. Der Weichmacher kann im allgemeinen aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Essensqualitäts-Glykolen wie beispielsweise Triethylenglycol und Propylenglycol, acetiliertem Glycerin, Ölsäure, Milchsäure-acetamid, Ethylenglykolmonoleat, Glycerin, Glyzerolmonostearat, Dibutyltartrat und Trikresolphosphat einschließt. Eine für das Zeinüberzugmaterial verwendete geeignete hydrophobe Substanz umfasst pflanzliche und tierische Fette, entweder nicht hydriert, hydriert oder teilweise hydriert, Fettsäuren und Glycerinester von Fettsäuren, wobei repräsentative Materialien Palmenöl, Palmenkernöl, Sojabohnenöl, Rübsamenöl, Reiskleienöl, Sonnenblumenöl, Safloröl, Kokonussöl, Biberöl, MCT-Öl, das auch als Glycerinester von C6-C18-Fettsäuren bekannt ist, die aus Kokonussöl und Mischungen davon hergeleitet werden. Andere hierin nützliche hydrophobe Substanzen können aus Monoglyceriden, destillierten Monoglyceriden, acetyliertem Monoglyceriden, Diglyceriden, Triglyceriden und Mischungen davon ausgesucht werden. Die hierin in den dargelegten Beispielen für die verschiedenen Zeinüberzüge verwendete hydrophobe Substanz war MCT-Öl, Glycerinester von C6-C18-Fettsäuren aus Kokosnussöl hergeleitet, die von Karlshamns, of Columbus, Ohio, U.S.A. unter dem Handelsnamen Captex® 355 oder Durkex® 500 hergestellt werden, teilweise hydriertes Sojabohnenöl, das von Van Den Bergh Foods, Liste, Illinois, U.S.A., hergestellt wird.
Der eingekapselte Guar Gum kann durch eine Vielzahl an im Stand der Technik bekannten Beschichtungsverfahren einschließlich der Flüssigbettbeschichtung, Koazervation oder einer Kombination daraus, und dergleichen, zubereitet werden, wie im US-Patent Nr. 4.384.004 von Cea et. al. offenbart wird. Vorzugsweise kann die Flussbettbeschichtung mit einer Wurster-Säule benutzt werden, um die Zeinschicht aufzutragen.
Im Flüssigbett mit der Wurster-Säule, wie hierin für das Auftragen der verschiedenen Schichten angelegt, wird das Guar Gum Pulver in einem Gerät verteilt, das einen starken Aufwärtsluftstrom oder eine Strömung erzeugt, in der sich die Teilchen bewegen. Der Strom dringt durch einen Bereich des fein atomisierten Beschichtungsmaterials, das bewirkt, dass die dadurch gehenden Partikel beschichtet werden; danach bewegen sich die beschichteten Partikel nach oben durch die Wurster-Säule und wandern dann in einer Wirbelbedingung nach unten, und zwar im Gegenstrom zu einem Fluss des erwärmten Wirbel-Gases, woraufhin sie getrocknet werden. Die Partikel können für eine weitere Beschichtung wieder in den stromaufwärts befindlichen Strom eintreten, bis das gewünschte Gewichtsverhältnis der Schicht zum aktiven Kern erzielt wurde. Das vorherige Verfahren und Gerät sind als Wurster-Prozess bekannt und werden in den folgenden US-Patenten detailliert dargelegt, deren Offenbarungen unter Bezugnahme hierin eingeschlossen sind: US-Patent Nr. 3.089.824; 3.117.027; 3.196.827; 3.241.520 und 3.253.944.
Die Prolamin-Beschichtungsmaterialien werden zur Verwendung als eine Lösung zubereitet, die in der Lage ist, einheitlich atomisiert zu werden. Die Löslichkeit des Zeins benötigt ein Lösungsmittel sowohl mit polaren, als auch nicht-polaren Gruppen im richtigen Verhältnis. Das richtige Verhältnis von polaren und nicht-polaren Gruppen kann mit einzelnen Lösungsmittel- bzw. zwei oder mehr Lösungsmittelgemischen erhalten werden. Beispiele für geeignete einzelne Lösungsmittel sind Essigsäure, Milchsäure, Propansäure und Propylenglykol. Die wässrigen Alkohole werden in vielen Anwendungen als Lösungsmittel bevorzugt.
Beispiele für geeignete Alkohol/Wassersysteme sind Methanol/ Wasser, Ethanol/Wasser, Isopropanol/Wasser und n-butanol/Wasser. Um die vollständige Löslichkeit über dem Trübungspunkt zu erhalten, variiert das Verhältnis von Alkohol zu Wasser für jeden ausgewählten Alkohol und die endgültige Temperatur des Mischlösungsmittels. Falls erwünscht, können andere Bestandteile wie beispielsweise Weichmacher oder hydrophobe Substanzen hinzugegeben werden, um die Eigenschaften der endgültigen Schicht zu verbessern. Geeignete Weichmacher schließen Triethylenglykol, Propylenglykol, Ölsäure, Milchsäureacetamid, Ethylenglykolmonooleat, Glycerin, Glycerolmonostearat, Dibutyltartrat und Tricresolphosphat ein. Geeignete hydrophobe Substanzen schließen pflanzliche und tierische Fette, entweder nicht hydriert, hydriert oder teilweise hydriert, Fettsäuren und Glycerinester von Fettsäuren, wobei repräsentative Materialien Palmenöl, Palmenkernöl, Sojabohnenöl, Rübsamenöl, Reiskleienöl, Sonnenblumenöl, Safloröl, Kokonussöl, Biberöl, MCT-Öl, das auch als Glycerinester von C6-C18-Fettsäuren bekannt ist, die aus Kokonussöl und Mischungen davon hergeleitet werden. Andere hierin nützliche hydrophobe Substanzen können aus Monoglyceriden, destillierten Mono- und Diglyceriden, acetilieren Mono- und Diglyceriden, Diglyceriden, Triglyceriden und Mischungen davon ausgesucht werden. Der Weichmacher kann in bekannten wirksamen Mengen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung hinzugegeben werden. Im allgemeinen sind Mengen von etwa 5% bis etwa 25% Gewichtanteil an Zein geeignet.
Die in den Beispielen verwendeten Schichtprozentgehalte wurden auf der Grundlage der Menge der Überzuglösung berechnet, die auf das Guar Gum gesprüht wurde, nicht auf der eigentlichen Zeinanalyse des eingekapselten Produkts. Zein-Prozentgehalte sind "hinzugefügte" Prozentgehalte, die als Gewichtanteil des aufgetragenen Zeins, geteilt durch das Gewichtanteil des in die Flüssigbett-Auftragsmaschine geladenen Guar Gums definiert werden. Als Beispiel würde für eine Ladung von 500 g an Guar Gum eine darauf aufgetragene 20%ige Zeinschicht bedeuten, dass eine Lösung, die 100 g Zein enthält, auf das Guar gesprüht wurde. Dieser Schicht-Prozentgehalt schließt keinen Weichmacher ein, der für gewöhnlich in einem Grad von 20% Gewichtanteil des Zeinanteils hinzugegeben wurde.
Zwei Größen an Guar Gum Partikeln wurden in den anschließenden Mikroeinkapselungsexperimenten verwendet. Alle Guar Gum Partikeln wurden von TIC-Gums (Belcamp, Maryland U.S.A.) erhalten. Guar Gum Partikeln, die von TIC-Gums als "8/22" bezeichnet werden (hierin wird darauf auch auf "kleine" Guarpartikeln Bezug genommen), sind gekennzeichnet durch: eine Mindest-Viskosität von 3.000 cps (1% Lösung); und Partikelgrößen in einer Probe, die so sind, dass ein Höchstanteil von 4% der Partikeln durch ein USS-Sieb der Größe Nr. 100 und ein Mindestanteil von 75% der Partikeln durch ein USS-Sieb der Größe Nr. 200 dringen; und einen pH-Wert von 4 bis 7. Die von TIC-Gums als "8/22A" bezeichneten Guar Gum Partikeln (hierin wird darauf auch als "große" Guarpartikeln Bezug genommen) sind gekennzeichnet durch: eine Mindest-Viskosität von 3.000 cps (1% Lösung); und Partikelgrößen in einer Probe, die so sind, dass ein Höchstanteil von 25% der Partikeln durch ein USS-Sieb der Größe Nr. 200 und 100% der Partikeln durch ein USS-Sieb der Größe Nr. 60 dringen.
EINKAPSELUNGSEXPERIMENT 1
Dieses Experiment wurden durchgeführt, um die Wirkung der Partikelgröße, wie durch den Anteil des Beschichtungsmaterials auf einem Partikel auf das "Gefühl im Mund" bewirkt, auszuwerten. "Gefühl im Mund" ist der Geschmackseindruck der Nahrungsmittelbeschaffenheit, die eine Person wahrnimmt, wenn sie Nahrungsmittel isst.
Guar Gum wurde in verschiedenen Zeingraden eingekapselt. Das Guar Gum 8/22 (kleine Guarpartikeln) wurde von TIC Gums (Belcamp, Maryland, U.S.A.) erhalten. Da die Partikelgröße des meisten Guars unter 75 μm war, wurde ein Kern des Guar Gums und Zeins vor dem Überziehen mit Zein vorbereitet. Eine Lösung eines Beschichtungsmaterials wurde vorbereitet, die Zein (F4000, Freeman Industries, Tuckahoe, New York, U.S.A.) plus Mittelket- ten-Triglyceride (MCT-Öl) (Captex^®355, Karlshamms, Columbus, Ohio, USA), was 7,6% an Zein gleichkommt, als eine 11,4% Lösung an Gewichtanteil Ethanol/Wasser bei einem 90/10-Gewicht/Gewichtsverhältnis umfasst. In einer 10,16 cm/15,24 cm (4 Zoll/6 Zoll) Flüssigbetteinheit mit einer durchsichtigen Hauptkammer wurde das Guar Gum anfänglich mit einer Unterseiten-Zerstäuberdüse granuliert und dann überzogen, indem ein Unterseitenzerstäuber mit einem Wurster-Säulen-Einsatz verwendet wurde. Die Beschichtungslösung wurde bei einer anfänglichen Rate von 8 g/Minute auf 500 g des Guar Gums aufgetragen. Nach 11 Minuten war die Rate auf 9 g/Minute angestiegen, wobei der atomisierende Luftdruck für die Zerstäuberdüse 103,4214 kPa (15 psig) war. Die Wirbeleinlasslufttemperatur variierte zwischen 43,9 und 46,7°C mit einer entsprechenden Luftabzugstemperatur von etwa 25 bis 32°C. Nachdem 5% Gewichtanteil an Zein des Guar Gum Gewichts aufgetragen wurden, wurde das Guar Gum gesiebt, um Partikeln über 840 μm zu entfernen. Das Guar Gum wurde dann mittels der Verwendung des Wurster-Säulen-Einsatzes mit denselben Verarbeitungsbedingungen beschichtet. Proben wurden bei Zeingraden von 20% und 40% Gewichtanteil an Guar Gum entfernt. An jedem Probenentnahmepunkt wurde das beschichtete Guar Gum gesiebt, um Partikeln zu entfernen, die größer als 840 μm waren, bevor er für ein weiteres Auftragen zur Einheit zurückgeführt wurde. Der Einkapselungsvorgang wurde gestoppt, nachdem ein Zeinanteil-, der mit Gewichtanteil 60% des Gewichts an Guar-Startmaterial gleich war, auf den Guar aufgetragen wurde.
Wenn sie in einen Nahrungsmittelriegel eingeschlossen waren, lieferten die mit 20% darauf aufgetragenen Zein überzogenen Partikeln ein Nahrungsmittelprodukt mit gutem Gefühl im Mund. Wenn in den Nahrungsmittelriegel jedoch Partikeln eingeschlossen waren, die mit größeren Zeinanteilen beschichtet waren, wurde den entstandenen Produkten ein unangenehmes Gefühl im Mund zugesprochen, das als "sandig" oder "kiesig" beschrieben wurde.
EINKAPSELUNGSEXPERIMENT 2
Der Zweck dieses Experiments lag darin zu bestimmen, ob die Verwendung eines anderen Weichmachers mit dem Zein dünnere. Überzüge erlauben würde, die als Feuchtigkeitssperre so gut wie dickere Überzüge wären, während ihnen das akzeptable Gefühl eines dünneren Überzugs (kleinere Partikeln) verliehen würde, wenn sie in einem Nahrungsmittel eingeschlossen wären.
Dieses Beispiel war dem Einkapselungsexperiment ähnlich, worin Proben mit unterschiedlichen Beschichtungspegeln an Zein aufgetragen wurden. Der Pegel an MCT-Öl wurde erhöht und das anfängliche Körnungsverfahren geändert. Eine Lösung des Beschichtungsmaterials, die Zein F4000 plus Captex^® 355, das mit 20% an Zein gleich ist, umfasst, wurde als eine 12,5 Prozentgehalt-Lösung von Ethanol/Wasser bei einem 90/10 Gewicht/ Gewichtverhältnis vorbereitet. In einer 10,16 cm/15,24 cm (4 Zoll/6 Zoll) Flüssigbetteinheit wurde der 8/22 Guar Gum (kleine Guarpartikeln) anfänglich mit einer Unterseiten-Zerstäuberdüse gekörnt und dann mittels Verwendung eines Unterseitenstrahls mit einem Wurster-Säulen-Einsatz beschichtet. Die Beschichtungslösung wurde bei einer Rate von 9 g/Min auf 1000 g Guar Gum aufgetragen. Der atomisierende Luftdruck für die Zerstäuberdüse war 103,4214 kPa (15 psig). Die fluidisierende Einlasslufttemperatur variierte zwischen 44,4°C und 50,9°C mit einer entsprechenden Luftabzugstemperatur von etwa 21,1°C bis 27,2°C. Nachdem 10% Gewichtanteil an Zein des Guar Gum Gewichts aufgetragen wurden, wurde das Guar Gum gesiebt, um die Partikeln über 840 μm und unter 125 μm zu entfernen, bevor er für eine weitere Schicht zur Einheit zurückgeführt wurde. Das Guar Gum wurde dann mittels Verwendung des Wurster-Säulen-Einsatzes mit denselben Verarbeitungsbedingungen beschichtet. Proben wurden bei Zeinspiegeln von 20% bis 40% Gewichtanteil des Guar Gums entfernt. An jedem Probenentnahmepunkt wurde das beschichtete Guar Gum gesiebt, um Partikeln zu entfernen, die größer als 840 μm waren, bevor es für ein weiteres Auftragen zur Einheit zurückgeführt wurde. Der Einkapselungsvorgang wurde gestoppt, nachdem ein 60% iger Gewichtanteil an Zein des Guars aufgetragen wurde., Dieses Verfahren führte zu einer geringeren Agglomerierung als das Einkapselungsexperiment 1; jedoch war der Pulverfluss in der Kammer langsamer, was infolge des hohen Ölgehalts in der Beschichtungslösung sein konnte.
Wenn die Partikel, die nur mit 10% an aufgetragenem Zein beschichtet waren, in den Nahrungsmittelriegel eingeschlossen waren, wurden die Riegel in kurzer Zeit unakzeptabel hart, was auf einen ungenügenden Feuchtigkeitssperre am Guar deutete. Obwohl das MCT-Öl gute Weichmachungseigenschaften hatte, gilt die Sorge von unerwünschten Auswirkungen auf den Produktgeschmack in anderen das MCT-Öl enthaltenen Nahrungsmitteln.
EINKAPSELUNGSEXPERIMENT 3
Dieses Experiment wurde durchgeführt, um die Auftragbarkeit der größeren Guarpartikeln auszuwerten.
Guar Gum wurde mittels einer 45,72 cm (18 Zoll) Wurster-Auftragsmaschine in 20% darauf aufgetragenen Zein eingekapselt. Das in diesem Experiment verwendete Guar Gum 8/22A hatte, wie oben beschrieben, eine größere Partikelgröße. Eine Lösung eines Beschichtungsmaterials, die Zein F4000 plus Durkex® 500, das mit 20% an Zein gleich ist, umfasst, wurde als eine 15 Prozentgehalt-Lösung von Ethanol/Wasser bei einem 90/10 Gewicht/Gewichtverhältnis vorbereitet. Die Beschichtungslösung wurde bei einer anfänglichen Rate von 200 g/Min auf 35 kg an Guar Gum aufgetragen und in einer 40-minütigen Zeitspanne graduell auf 250 g/Min erhöht. Der atomisierende Luftdruck für die Zerstäuberdüse war 551,5808 kPa (80 psig). Die fluidisierende Einlasslufttemperatur variierte zwischen 44,4°C und 46,7°C mit einer entsprechenden Luftabzugstemperatur von zwischen 26,1°C bis 38,9°C. Nachdem 20% Gewichtanteil an Zein des Guar Gum Gewichts aufgetragen wurden; wurde das Verfahren gestoppt. Das Produkt wurde 5 Minuten lang getrocknet und dann aus der Säule entfernt. 99% des Produkts waren kleiner als Masche 40.
Es wurde bestimmt, dass größere Guarpartikeln bessere eingekapselte Partikeln einheitlicher Größe lieferten als jene mittels des Auftragens der kleineren Guarpartikeln erhaltenen.
EINKAPSELUNGSEXPERIMENT 4
Das Ziel dieses Experiments war es zu versuchen, ein endgültiges Produkt von kleineren eingekapselten Partikeln zu erzeugen, indem eine Reihe an Siebschritten verwendet wurde.
Guar Gum wurde mittels Verwendung einer 45,72 cm (18 Zoll). Wurster-Auftragsmaschine in unterschiedlichen Zeingraden eingekapselt. In diesem Experiment wurde Guar Gum (kleine Guarparti keln) verwendet. Eine Lösung eines Beschichtungsmaterials, die Zein F4000 plus Durkex® 500, das mit 20% an Zein gleich ist, umfasst, wurde als eine 23,5 Prozentgehalt-Lösung von Ethanol/ Wasser bei einem 90/10 Gewicht/Gewichtverhältnis vorbereitet. Die Beschichtungslösung wurde bei einer anfänglichen Rate von 200 g/Min auf 35 kg an Guar Gum aufgetragen. Der atomisierende Luftdruck für die Zerstäuberdüse war 551,5808 kPa (80 psig). Die fluidisierende Einlasslufttemperatur variierte zwischen 43,9°C und 46,7°C mit einer entsprechenden Luftabzugstemperatur von zwischen 24,4°C bis 40°C. Nachdem 10% Gewichtanteil an Zein des Guar Gum Gewichts aufgetragen wurden, wurde das Verfahren gestoppt. Das Produkt wurde gesiebt, um ein Produkt, das größer als 420 μm und kleiner als 150 μm war, zu entfernen. Das gesiebte Guar Gum wurde in den Wurster-Säulen-Einsatz zurückgeführt und unter den gleichen Bedingungen beschichtet. Nachdem ein darauf aufgetragener Zeinspiegel von 20% aufgetragen wurde, wurde das System gestoppt. Das Produkt wurde 5 Minuten lang getrocknet und dann aus der Säule entfernt. 97,5 des Produkts waren kleiner als Masche 40.
Obwohl der Ertrag des akzeptablen Endprodukts hoch war, würde dieses Verfahren aufgrund der zusätzlichen Verarbeitungsschritte zu kostspielig ausfallen.
EINKAPSELUNGSEXPERIMENT 5 (Vergleich)
Das Ziel dieses Experiments war es, die Verwendung von Reiskleienöl als hydrophobes Material in der Zeinschicht auszuwerten.
Für dieses Experiment wurde das größere Guar Gum (8/22A) mit Reiskleienöl als Weichmacher in 25% darauf aufgetragenen Zein eingekapselt. Eine Lösung eines Beschichtungsmaterials, die Zein F4000 plus Reiskleienöl, das mit 20% Zein gleich ist, umfasst, wurde als eine 23,5 Prozentgehalt-Lösung von Ethanol/ Wasser bei einem 90/10 Gewicht/Gewichtverhältnis vorbereitet. In einer 10,16 cm/15,24 cm (4 Zoll/6 Zoll) Flüssigbetteinheit wurde das Guar Gum mittels Verwendung eines Unterseitenstrahls, mit einem Wurster-Säulen-Einsatz aufgetragen. Die Beschichtungslösung wurde bei einer Rate von 9 g/Min auf 500 g an Guar Gum 8/22A aufgetragen. Der atomisierende Luftdruck für die Zerstäuberdüse war 103,4214 kPa (15 psig). Die fluidisierende Einlasslufttemperatur variierte zwischen 43,9°C und 45°C mit einer entsprechenden Luftabzugstemperatur von zwischen 26,9°C bis 34,4°C. Nachdem 25% Gewichtanteil an Zein des Guar Gum Gewichts aufgetragen wurden, wurde das Guar Gum gesiebt, um Partikeln über 420 μm und unter 125 μm zu entfernen. 85,3% des Produkts lagen im richtigen Größenbereich.
Reiskleienöl schien ein Auftragungsverfahren nicht so gut wie andere Weichmacher zu erleichtern, was aber möglicherweise in Zusammenhang mit Änderungen im Verfahren und/oder in der Mischung nach Formel verbessert werden könnte.
EINKAPSELUNGSEXPERIMENT 6 (Vergleich)
Das Ziel dieses Experiments war es, die Beschichtung von größeren Guarpartikeln mit erhöhten Zeinspiegeln auszuwerten.
Für dieses Experiment wurden die größeren Guar Gum Partikeln (8/22A) in 30% darauf aufgetragenen Zein mit Durkex® 500 als Weichmacher eingekapselt. Eine Lösung eines Beschichtungsmaterials, die Zein F4000 plus Durkex® 500, das mit 20% an Zein gleich ist, umfasst, wurde als eine 23,5 Prozentgehalt-Lösung von Ethanol/Wasser bei einem 90/10 Gewicht/Gewichtverhältnis vorbereitet. In einer 10,16 cm/15,24 cm (4 Zoll/6 Zoll) Flüssigbetteinheit wurde das Guar Gum mittels Verwendung eines Unterseitenstrahls mit einem Wurster-Säulen-Einsatz aufgetragen. Die Beschichtungslösung wurde bei einer Rate von 9 g/Min auf 500 g an Guar Gum 8/22A aufgetragen. Der atomisierende Luftdruck für die Zerstäuberdüse war 103,4214 kPa (15 psig). Die fluidisierende Einlasslufttemperatur variierte zwischen 42,8°C und 46,1°C mit einer entsprechenden Luftabzugstemperatur von zwischen 29,4° C bis 35,6°C. Nachdem 30% Gewichtanteil an .Zein des Guar Gum Gewichts aufgetragen wurden, wurde das Guar Gum gesiebt, um Partikeln über 420 μm und unter 125 μm zu entfernen. 89,4 des Produkts lagen im richtigen Größenbereich.
Wenn das in diesem Experiment hergestellte mikroeingekap- selte Guar in Nahrungsmittelriegel enthalten war, waren die Riegel bröckelig und hinterließen ein unakzeptables "sandiges" Gefühl im Mund.
EINKAPSELUNGSEXPERIMENT 7 (Vergleich)
Das Ziel dieses Experiments lag darin, die Verwendung von Karnaubawachs als ein Beschichtungsmaterial auszuwerten, um die Verarbeitungszeit mit einem dualen Beschichtungsvorgang auszuwerten.
Für dieses Experiment wurde ein Anteil des Produkts aus dem Experiment 3 mit Karnaubawachs überzogen. Das Karnauba (Nr. 120, Frank B.Ross Co.Inc., Jersey City, New Jersey, U.S.A.) wurde in einem Kelch geschmolzen und bei einer Temperatur von 104,4°C gehalten. In einer 10,16 cm/15,24 cm (4 Zoll/6 Zoll) Flüssigbetteinheit wurden 500 g des Produkts aus Beispiel 4 mittels Verwendung eines Unterseitenstrahls ohne einen Wurster-Säulen-Einsatz aufgetragen. Das geschmolzene Wachs wurde bei einer Temperatur von zwischen 98,9°C und 104,4°C gepumpt. Der atomisierende Luftdruck war 103,4214 kPa (15 psig). Die fluidisierende Einlasslufttemperatur variierte zwischen 51,6°C und 53,3°C mit einer entsprechenden Auslasstemperatur von 39,4°C bis 41,7° C. Nachdem 75 g an Wachs aufgetragen wurden, wurde der Beschichtungsvorgang gestoppt.
Wenn die in diesem Experiment hergestellten mikroeingekapselten Partikeln in Nahrungsmittelriegel eingeschlossen waren, wurden die entstandenen Nahrungsmittelriegel innerhalb von zwei Monaten nach der Herstellung unakzeptabel hart.
EINKAPSELUNGSEXPERIMENT 8 (Vergleich)
Das Ziel dieses Experiments war es, die nur mit dem Karnaubawachs beschichteten Zeinpartikeln auszuwerten.
Für dieses Experiment wurden die größeren Guar Gum Partikeln (8/22A) in 44,8 darauf aufgetragenem Karnaubawachs eingekapselt. Das Karnaubawachs (Nr. 120) wurde in einem Kelch geschmolzen und bei einer Temperatur von 104,4°C gehalten. In einer 10,16 cm/15,24 cm (4 Zoll/6 Zoll) Flüssigbetteinheit würde das Guar Gum mittels Verwendung eines Unterseitenstrahls ohne. einen Wurster-Säulen-Einsatz aufgetragen. Das geschmolzene Wachs wurde auf 500 g des Guar Gums 8/22A aufgetragen. Der atomisie rende Luftdruck für die Zerstäuberdüse war 103,4214 kPa (15 psig). Die fluidisierende Einlasslufttemperatur variierte zwischen 53,9°C und 72,2°C mit einer entsprechenden Luftabzugstemperatur von 33,1°C bis 36,7°C. Nachdem das Karnaubawachs aufgetragen wurde, wurde das Produkt entfernt.
Das in diesem Experiment hergestellte mikroeingekapselte Guar wurde wegen der Ergebnisse aus dem Experiment 7 nicht in Nahrungsmittelriegel verwendet.
EINKAPSELUNGSEXPERIMENT 9 (Vergleich)
Das Ziel dieses Experiments lag darin, die Verwendung von Bienenwachs als ein Beschichtungsmaterial auszuwerten.
Für dieses Experiment wurde das größere Guar Gum in 23% darauf aufgetragenem Bienenwachs eingekapselt. Das Bienenwachs (Frank B.Ross Co.Inc., Jersey City, New Jersey U.S.A.) wurde in einem Kelch geschmolzen und bei einer Temperatur von 107,2°C gehalten. In einer 10,16 cm/15,24 cm (4 Zoll/6 Zoll)-Flüssigbetteinheit wurde das Guar Gum mittels Verwendung eines Unterseitenstrahls ohne einen Wurster-Säulen-Einsatz aufgetragen. Das geschmolzene Wachs wurde auf 500 g des Guar Gums 8/22A (große Guar Gum Partikeln) aufgetragen. Der atomisierende Luftdruck für die Zerstäuberdüse war 103,4214 kPa (15 psig). Die fluidisierende Einlasslufttemperatur variierte zwischen 21,1°C und 32,2°C mit einer entsprechenden Luftabzugstemperatur von 28,3°C bis 29,4°C. Nach 5 Minuten begann das Guar Gum zu agglomerieren, so dass die Einlasslufttemperatur auf 21°C reduziert wurde. Das Verfahren wurde wegen der Flussprobleme innerhalb der Kammer gestoppt, nachdem 23% darauf aufgetragen wurden.
Wenn das in diesem Experiment hergestellte eingekapselte Guar Gum in Nahrungsmittelriegel eingeschlossen war, wurden die Riegel unakzeptabel hart und bröckelig und bewirkten einen Belag an den Zähnen der Personen, die den Riegel aßen.
EINKAPSELUNGSEXPERIMENT 10 (Vergleich)
Das Ziel dieses Experiments lag darin, die Verwendung von Paraffinwachs als ein Beschichtungsmaterial auszuwerten.
Für dieses Experiment wurden die größeren Guar Gum Partikeln (8/22A) in 40% darauf aufgetragenem Paraffinwachs eingekapselt. Das Wachs (Paraffin 150/160, Frank B.Ross Co., Inc., Jersey City, New Jersey U.S.A.) wurde in einem Kelch geschmolzen und bei einer Temperatur von 104,4°C gehalten. In einer 10,16 cm/15,24 cm (4 Zoll/6 Zoll) Flüssigbetteinheit wurde das Guar Gum mittels Verwendung eines Unterseitenstrahls ohne einen Wurster-Säulen-Einsatz aufgetragen. Das geschmolzene Wachs wurde auf 500 g des Guar Gums 8/22A aufgetragen. Der atomisierende Luftdruck für die Zerstäuberdüse war 103,4214 kPa (15 psig). Die fluidisierende Einlasslufttemperatur variierte zwischen 26,1°C und 27,2°C mit einer entsprechenden Luftabzugstemperatur von 25,5°C bis 29,4°C. Nachdem 40% darauf aufgetragen wurden, wurde das Verfahren gestoppt.
Wenn der in diesem Experiment hergestellte eingekapselte Guar in den Nahrungsmittelriegel eingeschlossen war, wurden die Riegel sehr schnell hart und bewirkten eine Tamponade an den Zähnen der Personen, die den Riegel aßen.
EINKAPSELUNGSEXPERIMENT 11 (Vergleich)
Der Zweck dieses Experiments lag darin, die Aussicht auf das Auftragen von Xanthankautschuk auszuwerten, was eine lösliche, hochvisköse Faser darstellt.
Für dieses Experiment wurde der Xanthankautschuk in 20% darauf aufgetragenem Zein mit Durkex® 500 als Weichmacher eingekapselt. Eine Lösung eines Beschichtungsmaterials, die Zein F4000 plus Durkex® 500, das mit 20% an Zein gleich ist, umfasste, wurde als eine 23,5 Prozentgehalt-Lösung von Ethanol/ Wasser bei einem 90/10 Gewicht/Gewichtverhältnis vorbereitet. In einer 10,16 cm/15,24 cm (4 Zoll/6 Zoll) Flüssigbetteinheit wurde der Xanthankautschuk mittels Verwendung eines Unterseitenstrahls mit einem Wurster-Säulen-Einsatz aufgetragen. Die Beschichtungslösung wurde bei einer Rate von 9 g/Min auf 500 g an Xanthankautschuk aufgetragen. Der atomisierende Luftdruck für die Zerstäuberdüse war 103,4214 kPa (15 psig). Die fluidisierende Einlasslufttemperatur variierte zwischen 45°C und 52,2°C mit. einer entsprechenden Luftabzugstemperatur von zwischen 27,2°C bis 32,2°C. Nachdem 20% Gewichtanteil an Zein des Xanthankau tschukgewichts aufgetragen wurden, wurde das Verfahren gestoppt. Zur Bestimmung wurde der eingekapselte Xanthankautschuk nicht in einem Nahrungsmittel eingeschlossen; jedoch schien das Beschichtungsverfahren ein zufriedenstellendes Produkt geliefert zu haben.
EINKAPSELUNGSEXPERIMENT 12
Dieses Experiment wurde durchgeführt, um die Durchführbarkeit der Großproduktions (größere Chargengröße)-Beschichtung von Guar mit Zein mittels Verwendung einer Hochleistung-Beschichtungsausstattung und eines anderen Weichmachers auszuwerten.
Guar Gum wurde mittels Verwendung einer 45,72 cm (18 Zoll) Wurster-Auftragsmaschine in verschiedenen Zeingspiegeln eingekapselt. Die kleinen Guar Gum Partikeln 8/22 wurden in diesem Experiment verwendet. Eine Lösung eines Beschichtungsmaterials wurde vorbereitet, die Zein F4000 plus teilweise hydriertes pflanzliches Öl (Durkex® 500, Van den Bergh Foods Co., Lasle, Illinois U.S.A.), was mit 20% an Zein gleich ist, als eine 23,5 Lösung an Gewicht Ethanol/Wasser bei einem 90/10-Gewicht/ Gewichtsverhältnis umfasste. Die Beschichtungslösung wurde bei einer anfänglichen Rate von 175 g/Minute auf 50 g des Guar Gums aufgetragen und über eine 30-minütige Zeitspanne auf 215 g/Min erhöht. Periodisch wurde die Flüssigkeitsleitung mit 90/10 Ethanol/Wasser ausgespült, wenn der Flüssigkeitsleitungsdruck anstieg. Der atomisierende Luftdruck für die Zerstäuberdüse war 551,5808 kPa (80 psig). Die Wirbeleinlasslufttemperatur variierte zwischen 45,6 und 46,7°C mit einer entsprechenden Luftabzugstemperatur von zwischen 25°C bis 33,3°C. Nachdem 10% Gewichtanteil an Zein des Guar Gum Gewichts aufgetragen wurden, wurde das Verfahren gestoppt, um eine Probe zu entfernen. Das Guar Gum (35 kg) wurden dann zum Wurster-Säulen-Einsatz zurückgeführt und mit denselben Verarbeitungsbedingungen aufgetragen. Nachdem ein Zeinspiegel einer 15%igen Auftragung aufgetragen wurde, wurde das System erneut gestoppt und eine Probe entnommen. Der Einkapselungsvorgang wurde gestoppt, nachdem 20% Gewichtanteil an Zein des Guars aufgetragen wurden. Das Produkt wurde 5 Minuten lang getrocknet und dann aus der Säule entfernt.
Das Produkt wurde gesiebt, um das Produkt über Masche 40 (420 μm) zu entfernen. 84% des Produkts waren kleiner als Masche 40.
Es wurde bestimmt, dass eine Maßstabsvergrößerung des Beschichtungsverfahrens durchführbar ist, und dass das hydrierte pflanzliche Öl ein guter Weichmacher ist, der keine wesentliche Auswirkung auf den Geschmack des Produkts hat. Das in diesem Experiment hergestellte mikroeingekapselte Guar wurde in der "Zweiten Tierstudie" benutzt, die unten beschrieben wird.
EINKAPSELUNGSEXPERIMENT 13 (Vergleich)
Das Ziel dieses Experiments lag darin, das Beschichtungsverfahren weiter zu verfeinern.
Guar Gum wurde mittels einer 45,72 cm (18 Zoll) Wurster-Auftragsmaschine in 25% darauf aufgetragenem Zein eingekapselt. Eine Lösung eines Beschichtungsmaterials, die Zein F4000 plus Durkex® 500, das mit 20% an Zein gleich ist, umfasste, wurde als eine 23,5 Prozentgehalt-Lösung von Ethanol/Wasser bei einem 90/10 Gewicht/Gewichtverhältnis vorbereitet. Die Beschichtungslösung wurde bei einer Rate von 240 g/Min auf 35 kg an großen Guar Gum Partikeln (8/22A) aufgetragen. Der atomisierende Luftdruck für die Zerstäuberdüse war 551,5808 kPa (80 psig). Die Wirbeleinlasslufttemperatur variierte zwischen 45°C und 47,2°C mit einer entsprechenden Luftabzugstemperatur von zwischen 28,9° C bis 37,8°C. Nachdem 25% Gewichtanteil an Zein des Guar Gum Gewichts aufgetragen wurden, wurde das Verfahren gestoppt. Das Produkt wurde 5 Minuten lang getrocknet und dann aus der Säule genommen. Das Produkt wurde gesiebt, um das Produkt über Masche 40 und unterhalb Masche 140 zu entfernen. 89% des Produkts lagen im richtigen Bereich.
Der mit diesem Verfahren hergestellte mikroeingekapselte Guar Gum wurde im Nahrungsmittelriegel Prototyp Nr. 4 benutzt, die im "HUMAN CLINICAL STUDY OF FOOD BAR" verwendet wurde, die unten beschrieben wird.
EINKAPSELUNGSEXPERIMENT 14 (Vergleich)
Das Ziel dieses Experiments lag darin, das Schichtverfahren zu verbessern und einen besseren mikroeingekapselten Guar für die Verwendung in einem festen Nahrungsmittel herzustellen.
Größere Guar Gum Partikel (8/22a) wurden mittels einer 45,72 cm (18 Zoll) Wurster-Ruftragsmaschine in 25% darauf aufgetragenem Zein eingekapselt. Eine Lösung eines Beschichtungsmaterials, die Zein F4000 plus Durkex® 500, das mit 20% an Zein gleich ist, umfasste, wurde als eine 15 Prozentgehalt-Lösung von Ethanol/Wasser bei einem 90/10 Gewicht/Gewichtverhältnis vorbereitet. Die Beschichtungslösung wurde bei einer Rate von 240 g/Min auf 35 kg an Guar Gum Partikeln aufgetragen. Der atomisierende Luftdruck für die Zerstäuberdüse war 551,5808 kPa (80 psig). Die Wirbeleinlasslufttemperatur variierte zwischen 38,9°C und 47,2°C mit einer entsprechenden Luftabzugstemperatur von zwischen 24,4°C bis 35,6°C. Nachdem 25% Gewichtanteil an Zein des Guar Gum Gewichts aufgetragen wurden, wurde das Verfahren gestoppt. Das Produkt wurde 5 Minuten lang getrocknet und dann aus der Säule genommen. Das Produkt wurde gesiebt, um das Produkt über Masche 40 zu entfernen. 97,2 des Produkts waren kleiner als Masche 40.
Der mit diesem Verfahren hergestellte mikroeingekapselte Guar Gum wurden in Nahrungsmittelriegel-Prototypen 5, 6, 7 und 8 eingeschlossen, die unten beschrieben werden.
Ein Einkapselung (d. h. Mikroeinkapselung) des Guars mit Zeinprotein stellt eine bedeutende Modifikation der physikalischen Eigenschaften des Guars dar, die die physiologischen Auswirkungen des Guars modifizieren können. Um zu prüfen, dass der Zein-eingekapselte Guar die Cholesterin-senkende Wirksamkeit des natürlichen nicht-eingekapselten Guars beibehielt, wurden eine zweite Tierstudie und eine Studie im Menschen durchgeführt.
ZWEITE TIERSTUDIE
Die vorliegende Studie wurde entwickelt, um in einem Tiermodell mit einem guten Vorhersagewert für den Menschen zu bestimmen, welche Änderungen im Serumcholesterin als Reaktion auf eine Diät zu erwarten sind, in der Reiskleienöl, Sojaprotein und das in Zein mikroeingekapselte Guar Gum in einem Spiegel hinzugegeben werden, der sich auf einer Gewicht-pro-Kalorien- Grundlage der Dosis annähert, die menschlichen Personen zugeführt würde, um eine Cholesterin-senkende Wirkung zu erhalten. Reiskleienöl und Sojaprotein wurden in diesen Experimenten zu den Diäten gegeben, da befunden wurde, dass Reiskleienöl und Sojaprotein wie Guar Gum in vorherigen Experimenten Cholesterin senken.
Reiskleienöl enthält für gewöhnlich hohe Pegel an nicht verseifbaren Bestandteilen (d. h. keine Fettsäure enthaltenden Bestandteile). Vorherige Untersuchungen mit Hamstern haben gezeigt, dass Reiskleienöl das Plasmacholesterin reduziert und die Fettstreifenbildung, das früheste Ereignis in der Arteriosklerose, reduziert (Nicolosi et al, "Comparative effects of rice bran oil, soybean and coconut oil on lipoprotein levels, low density lipoprotein oxidixability and fatty streak formation in hypercholesterolemic hamsters." ARTERIOSCLEROSIS, 11 : 1603a, 1991). In Kynomolgus-Affen gab es, wenn Reiskleienöl bei verschiedenen Pegeln das diätetische Fett einer amerikanischen Standard-Diät ersetzte, eine 1%ige Senkung im Lipoprotein-Cholesterin geringer Dichte für jedes 1% an Kalorien als zur Diät hinzugefügtes Reiskleienöl (Nicolosie et al., "Rice bran oil lowers serum total and low density lipoprotein Cholesterol and apoB-Spiegel in nicht-menschlichen Primaten", ARTERIO-SCLEROSIS, 88(2–3) : 133–142, 1991). Wenn 20% Kalorien als Reiskleienöl zu menschlichen Diäten hinzugegeben wurden, gab es nach 5 wöchiger Diät eine 19,7%ige Senkung im LDL-Cholesterin (Lichenstein et al, "Rice bran oil consumption and plasma lipid levels in moderately hypercholerosterolämie humans", ARTERIO-SCLER-THROMBOSIS, (14(4) : 549–56; 1991). Die Triglyceride vom Reiskleienöl enthalten bis zu 20% an gesättigten Fettsäuren und etwa die gleichen Anteile an mehrfach-gesättigten (40%) und einfach-gesättigten Fettsäuren (40%). Da Reiskleienöl in den Gesättigten nicht besonders gering ist, wurde seine Cholesterinsenkende Tätigkeit seinen schwach charakterisierten nichtverseifbaren Bestandteilen zugeschrieben.
STUDIEN DESIGN
Im weiblichen Kynomolgus-Affen, einem Tiermodell, das für Änderungen in den Cholesterinspiegeln als Reaktion auf die Diät im Menschen eine starke Vorhersage ist, wurden fünf Diäten in einem Zufalls-Crossover-Entwurf verglichen. Die erste Diät (A) war eine durchschnittliche amerikanische Diät, die 36% Kalorien als Fett enthielt, wobei das gesättigte Fett etwa 15% der Kalorien bildete. Die nächsten vier Diäten (B, C, D und E) waren alle Diäten der American Heart Association Stufe 1, die 30% Kalorien an Fett enthielten, in denen die Gesättigten etwas weniger als 10% der Kalorien ausmachten. Jedoch wurden diese vier Diäten durch das Hinzugeben des mikroeingekapselten Guar Gums (um 3,5% Gewichtanteil an Guar Gum zu erreichen) und Sojaproteins (9% Gewichtanteil). Zusätzlich enthielten die Diäten C, D und E jeweils 5, 10 und 20% Kalorien als physikalisch raffiniertes Reiskleienöl. Physikalisches Raffinieren ist ein Verfahren der Verarbeitung essbaren Öls, das die Erhaltung der nicht-verseifbaren Bestandteile erlaubt. Eine sechste Diät, eine unmodifizierte American Heart Association Stufe 1-Diät (F) wurde am Ende der Studie zugeführt, nachdem alle anderen Diäten abgeschlossen waren. Die Diäten waren farb-codiert. Von den 20 Affen beendeten 19 alle fünf Perioden der Studie. Diät F bildete keinen Teil des ursprünglichen Protokolls. Nachdem die Tiere die Diäten A-E beendeten, wurde allen 19 Affen die Diät F über- eine Zeitspanne von sechs Wochen zugeführt. Die Zusammensetzung der Diäten A-F wird in der Tabelle 10 gezeigt.
EXPERIMENTELLE DIÄTEN

A. Durchschnittliche amerikanische Diät (RAD) (rot)
B. Modifizierte Stufe 1-Diät. Eine Cholesterin-senkende Faser und Sojaprotein wurden hinzugegeben (blau/keine Farbe)
C. Modifizierte Stufe 1-Diät mit 5% Kalorien als physikalisch raffiniertes Reiskleienöl (gelb)
D. Modifizierte Stufe 1-Diät mit 10% Kalorien als PR-RBO (grün)
E. Modifizierte Stufe 1-Diät mit 20% Kalorien als PR-RBO (orange)
F. Standard-Stufe 1-Diät (keine Farbe)

TABELLE 10 DIÄTZUSAMMENSETZUNGEN IN GRAMM PRO 100g TROCKENGEWICHT
Die Trockendiäten wurden durch das Hinzufügen von 20% (w/w) Wasser hydriert und in rechteckige Kunstoffbehälter (100 g der nassen Diät pro Behälter) gegossen, die abgedichtet und bei –20° C gelagert wurden. Die Affen wurden pro Tag mit 2 Quadraten der Diät gefüttert, wobei jeweils 100 g 358 kcal für insgesamt 716 kcal pro Tag lieferten. Um Fehler zu vermeiden, wurde jede Diät gefärbt und am Käfig wurde eine gefärbte Karte plaziert.
Fasten-Blutproben wurden nach 4, 5 und 6 Wochen an jeder Diät erhalten. Das Blut wurde auf Lipide, einschließlich dem Gesamtcholesterin und dem HDL-Cholesterin, hin analysiert. Blut wurde aus der Vena iliaca der Affen in EDTA-enthaltende Röhren gezogen und Plasma wurde mittels einer Zentrifugierung geringer Geschwindigkeit geerntet. Plasma-Gesamtcholesterin (TC) und Triglyceride (TG) wurden vervielfacht, indem die in Allain et al., "Enzymatic determination of total serum cholesterol", CLINICAL CHEMISTRY, 20 : 470–481, 1974; Bucolo, "Quantitative determination of serum triglyceride by the use of enzymes", CLINICAL CHEMISTRY, 19 : 476–482, 1973), beschriebenen enzymatischen Verfahren verwendet wurden. HDL-C wurde nach der Wolframatophosphat-Magnesiumchlorid-Abscheidung von VLDL und LDL gemessen. Die LDL-C-Fraktion wurde durch den Unterschied zwischen TC und HDL-C bestimmt (die LDL-C-Fraktion schloss, wie gemessen, weniger als 15% VLDL-C ein, wenn diese Diäten zugeführt wurden). Alle Analysen wurden durch Auto-Analysegeräte vorgenommen.
ERGEBNISSE
Die Affen passten sich den Diäten gut an. 19 Affen beendeten alle fünf Diätperioden (A-E) in der richtigen Reihenfolge wobei das Gesamtcholesterin und das HDL-Cholesterin in allen Affen in den Wochen 4, 5 und 6 analysiert wurden. Die Diät F wurde nach den Diäten A-E zugeführt. Das Gesamt- und das HDL-Cholesterin wurden in allen 19 Affen in den Wochen 4 und 6 gemessen.
Nach sechs Wochen an der durchschnittlichen amerikanischen Diät (Diät A) war der mittlere Gesamtcholesterinspiegel in den 19 Affen, die die Studie abschlossen, 242,6 mg/dl. Wenn die Tiere mit der Diät ernährt wurden, die mit dem Zein-mikroeingekapselten Guar und dem Sojaprotein ergänzt wurde, lagen die mittleren Serumcholesterinspiegel im Bereich von 132,5 mg/dl bis 144,1 mg/dl. Dieser repräsentative Mittelwert sank auf den Bereich von 98,5 bis 110 mg/dl, etwa 40% bis 45% niedriger als der mit der amerikanischen Standarddiät (Diät A) (p < 0,001). Die Cholesterinspiegel wurden nicht durch die Menge des Reiskleienöls in den Diäten beeinflusst. Die Ergebnisse werden in der Tabelle 11 zusammengefasst.
Abnahmen im Gesamt-Plasmacholesterin waren ganz für die Abnahmen im LDL-Cholesterin verantwortlich. LDL-Cholesterin sank von einem Mittelwert von 171,3 mg/dl nach 6 Wochen an der amerikanischen Standarddiät (Diät A) auf zwischen 62,8 mg/dl bis 72,4 mg/dl nach sechs Wochen an den Zein-mikroeingekapselten Guardiäten. Dies stellt Abnahmen von 58–63% dar. HDL-Cholesterin änderte sich nicht.
Die Abwesenheit der Wirkung von "physikalisch raffiniertem" Reiskleienöl selbst bei Anteilen, die so hoch wie 20% der Kalorien waren, war ein unerwartetes Ergebnis. In vorherigen Studien nahmen Serumcholesterinspiegel in Bezug auf die amerikanische Standarddiät um 20% ab, wenn Reiskleienöl bei 20% Kalorien in Affen und im Menschen zur Diät hinzugegeben wurde. In der vorliegenden Studie verdeckte die große Cholesterin-senkende Wirkung des Zein-mikroeingekapselten Guars und/oder Sojaproteins die Cholesterin-senkende Wirkung des "physikalisch raffinierten" Reiskleienöls. Es ist möglich, dass das Vorliegen von Fett im Anteil von etwa 30% Kalorien bei der Verstärkung der Cholesterin-senkenden Wirkung des Zein-mikroeingekapselten Guars und/ oder Sojaproteins sehr wichtig ist; jedoch gab es unter dem vorliegenden Zuführungsbedingungen in diesem Tiermodell deutlich keinen Unterschied zwischen "physikalisch raffiniertem" Reiskleienöl und einem Gemisch aus Maiskeimöl, Olivenöl und Kokosnussöl.
Es ist wahrscheinlich, dass andere Reiskleienölarten gleichermaßen so wirkungsvoll wie "physikalisch raffiniertes" Reiskleienöl sein können, wenn sie in Verbindung mit anderen Cholesterin-senkenden Bestandteilen wie beispielsweise Zeinmikroeingekapseltem Guar und Sojaprotein hinzugegeben werden.
Lipidspiegel in Tieren, die eine unmodifizierte Diät der Stufe 1 (Diät F) aßen
Wie im Abschnitt der Verfahren gezeigt, wurden diese Ergebnisse unabhängig von den Diäten A-E analysiert. Wenn denselben 19 Affen, die die Diäten A-E beendeten, sechs Wochen lang die unmodifizierte Diät der Stufe 1 zugeführt wurde (d. h. die Diät der Stufe 1 ohne Zugabe von Zein-mikroeingekapselten Guar, Sojaprotein oder Reiskleienöl), waren ihre Cholesterinspiegel 23,8 niedriger als die bei der mittleren amerikanischen Diät (Diät A), und die mittleren LDL-Cholesterinspiegel lagen 32,2 unter denen bei der mittleren amerikanischen Diät (Tabelle 11). Das bedeutet, dass die unmodifizierte Diät der Stufe 1 (Diät F) beim Senken des Cholesterins und LDL-Cholesterins nur etwa 50–60% so wirkungsvoll war wie die modifizierten Diäten (Diäten B, C, D und E) der Stufe 1: während die unmodifizierte Diät der Stufe 1 (Diät F) die mittleren Cholesterinspiegel von 243 auf 185 mg/dl reduzierte, senkten die modifizierte Diät der Stufe 1 (Diäten B, C, D und E) das Cholesterin um weitere 40+ mg/dl auf den Bereich von 132–144 mg/dl.
Lipidänderungen mit der Zeit
Plasmalipidgrade variierten als eine Funktion der Zeit in Bezug auf jede der Diäten mit Ausnahme der Diät D (Tabelle 12). Wenn die durchschnittliche amerikanische Diät zugeführt wurde, setzte sich der Anstieg der Cholesterinspiegel über die sechswöchige Periode der Studie fort (die Cholesterinspiegel waren bei sechs Wochen bedeutend höher als bei vier Wochen). Im Gegensatz dazu sanken die Cholesterinspiegel während des Zuführens der Diäten B, C, D und E, die Zein, mikroeingekapselten Guar und Sojaprotein enthielten (die Cholesterinspiegel waren bei den Diäten C und E bei sechs Wochen niedriger als bei vier Wochen und bei der Diät B bei sechs Wochen niedriger als bei fünf Wochen). Wenn die Studie fortschritt, wurden daher die Unterschiede zwischen den Diäten B, C, D und E, die Zein-mikroein gekapselten Guar und Sojaprotein enthielten, und der durchschnittlichen amerikanischen Diät (Diät A) stärker.
Obwohl Änderungen im LDL mit der Zeit statistisch nicht bedeutend waren (abgesehen von der Diät E, für die das mittlere Cholesterin bei sechs Wochen niedriger war als bei vier Wochen), gab es deutliche Trends, die die für das Gesamtcholesterin beobachteten Änderungen anglichen: der Trend für die Diät A (mittlere amerikanische Diät) ist nach oben und der in dreien der vier Diäten, die den mikroeingekapselten Guar enthalten, ist nach unten (Daten nicht gezeigt). Im Gegensatz dazu gab es eigentlich keine Trends im HDL mit der Zeit. Daher ist es vernünftig, zu schließem, dass Änderungen im Gesamtcholesterin mit der Zeit ganz aus Änderungen in der LDL-Fraktion herrührten.
TABELLE 11 MITTLERE PLASMA- UND LIPOPROTEIN-GESAMTCHOLESTERINSPIEGEL BEI SECHS WOCHEN¹
TABELLE 12 MITTLERE PLASMA-GESAMTCHOLESTERINSPIEGEL NACH 4, 5 UND 6 WOCHEN¹
MENSCHLICHE STUDIE
Die vorliegende Studie wurde begonnen, um zu bestimmen, ob Reiskleienöl, Sojaprotein und Zein-mikroeingekapselter Guar – die Kombination der Bestandteile, die beim Senken des Cholesterins im Affen wirksam waren, wie oben in der zweiten Tierstudie beschrieben – das Cholesterin im Menschen senken könnte, wenn sie in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung in einem Nahrungsmittel eingeschlossen wäre. In dieser Studie ist das Nahrungsmittel gemäß der Erfindung einen Nahrungsmittelriegel, auf den hierin als "aktiver Riegel" Bezug genommen wird. Der aktive Riegel wurde mit einem "Vergleichsprobenriegel" verglichen, der Bestandteile enthielt, von denen bekannt ist, dass sie keine Cholesterin-senkende Tätigkeit haben.
Klinische Produkte. Die Zusammensetzungen des aktiven und der Vergleichsproben-Riegels werden in den Tabellen 13 bis 16 gezeigt. Jeder 203 kcal 57,6 g aktive Riegel lieferte im Durchschnitt 11,9 g des messbaren Ballaststoffes der Association of Official Analytical Chemists (AOAC), einschließlich 9,2 g des Ballaststoffes aus Guar Gum, 5,60 g physikalisch raffiniertem Reiskleienöl und 5,60 g Sojaprotein. Das Guar Gum wurde mit Zeinprotein mikroeingekapselt, was den Gesamtproteingehalt des aktiven Riegels auf 8,9 g brachte. Jeder 215 kcal, 62 g Vergleichsprobenriegel enthielt die folgenden Bestandteile: etwa 12,4 g einer Erbsenhülse und Snowite-Haferfaser (beide Ballast-Quellen enthalten 80–90% an unlöslichen Zellfasern), 6,1 g an Erdnussöl und insgesamt 9,3 g Protein aus Calciumcaseinat und einem Vollmilchprotein. Aktive und Vergleichsproben-Riegel wurden mit Bezug auf die Kalorien-bereitstellenden Makronährstoffe (Kohlenhydrate, Fett und Protein), die Gesamtkalorien und den gesamten Mineraliengehalt, für den Asche eine Anzeige ist (einschließlich Calcium), nahezu angeglichen.
TABELLE 13 REZEPT FÜR NAHRUNGSMITTELRIEGEL-PROTOTYP NR. 4 "aktiver Riegel"
TABELLE 14 VOM "AKTIVEN RIEGEL" BEREITGESTELLLTE ERNÄHRUNG
Herstellungsverfahren:
Nahrungsmittelriegel-Prototyp Nr. 4 wurde in kommerziellen Chargengrößen hergestellt, die im Bereich von bis zu 390 kg lagen. Die verwendete Mischerart war ein Schaufelkneter. Alle in den Mischer gegebenen Bestandteile wurden bei einer Zimmertemperatur (24° ± 10°C) hinzugegeben und gemischt. Die ersten in den Mischer gegebenen Bestandteile waren Sojaprotein, Dicalcium-Phosphat und Zitronensäure, die dann bis zu Vermengung gemischt wurden. Das Reiskleienöl, Lecithin und der Geschmacksstoff wurden danach hinzugegeben und gemischt, bis sie vermengten. Dann wurde das Zein-mikroeingekapselte Guar hinzugegeben und gemischt, bis es vermengt war. Die Polydextrose, Haferkleie; der Knusperreis wurden hinzugegeben und bis zur Vermengung gemischt. Die letzten in den Mischer gegebenen Bestandteile waren der Getreidesirup mit hohem Fruchtzuckeranteil und Glycerin, und das Produkt wurde gemischt, bis es vermengte. Die Charge wurden dann in einen Doppelwalzenextruder ausgeschüttet und bei einer Zimmertemperatur (24° ± 10°C) stanggepreßt und durch ein Schneidemesser in eine bestimmte Größe geschnitten. Natürlich könnte die Reibung infolge des Mischens die Temperatur der Mischung um mehrere Grade erhöhen. Die Riegel werden dann durch einen kühlenden Tunnel auf zwischen 0° und 15°C abgekühlt. Zu keinem Zeitpunkt wurden die Nahrungsmittelriegel erhöhten Temperaturen zur Wärmebehandlung unterzogen. Natürlich könnte die Reibung infolge des Mischens bzw. Extrudierens die Temperatur der Mischzng um ein paar Grad erhöhen. Die Riegel wurden dann in einen Polyethylen/Folienumschlag geringer Dichte gepackt.
Die Beschaffenheit dieses Nahrungsmittelriegel-Prototyps wurde nur zum Zeitpunkt der Herstellung mittels Verwenddung des oben im Nahrungsmittelriegel-Beispiel 1 beschriebenen Verfahrens bestimmt. Zum Zeitpunkt der Herstellung war die Nahrungsmittelriegelhärte 97. Die Beschaffenheit dieser besonderen Nahrungsmittelriegel zu späteren Zeitpunkten wurde nicht bestimmt.
TABELLE 15 REZEPT FÜR "VERGLEICHSPROBEN"-NAHRUNGSMITTELRIEGEL
TABELLE 16 VOM "VERGLEICHSPROBENRIEGEL" BEREITGESTELTLE ERNÄHRUNG
Subjektauswahl. Subjekte waren Menschen, die auf der Grundlage des Interesses der Studie und der Bereitschaft zum Durchführen der erforderlichen Tätigkeiten ausgesucht wurden. Sie mussten allgemein gesund sein, vor allem hinsichtlich der Magen-Darm-Funktion.
Entwurf. Die Studie war eine Zufalls-Crossover-Studie von 43 frei-lebenden Personen (18 weiblichen und 25 männlichen) mit einem Durchschnittsalter von 35 Jahren (Bereich 23–59), in denen der aktive Riegel mit einem Vergleichsprobenriegel verglichen wurde. Von den 43 normalen Personen, die die Studie beendeten, aßen 22 sieben Tage lang einen aktiven Riegel am Tag und zwei aktive Riegel über 14–16 Tage (Periode 1 = 21–23 Tage insgesamt). Periode I wurde von einer 12–14 Tage Auswaschperiode, gefolgt vom Konsumieren von einem Vergleichsprobenriegel über sieben Tage und zwei Vergleichsprobenriegel am Tag über 14–16 Tage (Periode II = 21–23 Tage insgesamt) gefolgt. Wie hierin verwendet, wird auf die Zeitspanne, in der eine Person den aktiven Riegel konsumierte, als "Aktiv-Riegel Periode" Bezug genommen, und auf die Zeitspanne, in der eine Person den Vergleichsprobenriegel verspeiste, als "Vergleichsprobenriegelperiode" Bezug genommen. Die anderen 21 Personen folgten derselben Tabelle in umgekehrter Reihenfolge, mit den Vergleichsprobenriegeln in Periode I beginnend, gefolgt von der Auswaschperiode, gefolgt vom Konsumieren der aktiven Riegel in der Periode II. Um die Anzahl der Tage an jedem Riegel auszugleichen, wurden die Personen, deren Blut anfänglich am Montag während der ersten Periode abgenommen wurde, für eine zweite Periode auf die Mittwoch-Abnahme angesetzt, und umgekehrt.
Verfahren. Nach einem gründlichen Übernacht-Fasten, wurde zwischen 7:30 und 9:00 am Morgen vor der Studie (Standard) und am Ende der Steuerriegel- und Aktiv-Riegel-Perioden Blut abgenommen und das Blutplasma von einem Standard-Blutchemieverfahren von Roche Laboratories, Dublin, Ohio, U.S.A. analysiert.
Um zu bewerten, ob das Konsumieren von 2 Riegeln am Tag die gewöhnliche Diät für diese Personen änderte, wurden während der folgenden Zeitspannen 3-Tage-Diätaufzeichnungen verlangt:

1. Donnerstag, Freitag und Samstag unmittelbar vor Beginn der Studie (Standard).
2. Donnerstag, Freitag und Samstag vor Ende der Studie Periode I.
3. Donnerstag, Freitag und Samstag vor Ende der Periode II.

Die Diätaufzeichnungen wurden in Protokollbüchern aufgezeichnet, die die detaillierten Anweisungen in Bezug auf die Größen der Portionen und die Beschreibung der Nahrung enthielten, die aufgezeichnet wurden. Die Protokollbücher wurden an einen Diätfachmann zurückgegeben, der in der Lage war, die Personen direkt zu kontaktieren, wenn Nahrungsmittelmengen-Informationen unklar waren, und die Daten mittels der Verwendung eines Standardcomputerprogramms (Nutritionist IV, San Bruno, CA) in tägliche Aufnahmen zu übertragen.
Statistische Analyse. Für kontinuierlich/normal verteilte Veränderliche wurde die statistische Analyse durch eine Zwei-Perioden-Überschneidung ANOVA gemacht. Die Auswirkungen der Abfolge (Diät × Periodenwechselwirkung), Periode (Diät × Abfolgenwechselwirkung) und die direkt Auswirkung der Diät wurden in die Analyse eingeschlossen. Wo immer es eine Abfolgenauswirkung (p < 0,10) gab, wurden die Behandlungen verglichen, indem nur die Daten aus der ersten Periode verwendet wurden. Alle anderen Ergebnisse wurde als signifikant angesehen, wenn p < 0,05.
ERGEBNISSE
Blutlipide. Mittlere Serum-, LDL- und HDL-Cholesterinspiegel waren beim Standard und im Anschluss an die Vergleichsperiode nicht bedeutend anders, was darauf hinweist, dass der Vergleichsriegel in Bezug auf die Serumlipide neutral war (Tabelle 17). Während der Aktiv-Riegel-Periode sanken mittlere Serumcholesterin- und LDL-Cholesterinspiegel, verglichen mit der Vergleichsriegelperiode (Serumcholesterin sank um 13,2% und LDL-Cholesterin um 18,6%), jeweils um 25 mg/dL und 23 mg/dL. HDL-Cholesterinspiegel sanken ebenfalls bedeutend während der Aktiv-Riegel-Periode in Bezug auf die Vergleichsriegelperiode, aber. nicht auf die Standardmessungen. Wenn ein Anteil des Gesamtcholesterins sank, machten die Abnahmen im LDL-Cholesterin folge richtig 90% der Gesamtcholesterinabnahmen aus.
TABELLE 17
Serum-Kalium- und Bilirubin-Werte. Serum-Kaliumwerte waren in der aktiven Riegelgruppe bedeutend niedriger (Mittelwerte ± SEM : 4,11 ± 0,05 am aktiven Riegel verglichen mit 4,32 ± 0,08 am Vergleichsriegel)(p = 0,01). Die durchschnittliche Kaliumaufnahme sank von etwa 3000 mg/Tag beim Standard auf 2500 mg/Tag an beiden Riegeln (Vergleich oder aktiv), was anzeigt, dass der Zusatz von beiden Riegeln zur Diät einige Nahrungsmittel mit viel Kalium in der Diät ersetzen kann. Dies spricht für den Zusatz von Kalium in die Riegel.
Serum-Bilirubinwerte waren bedeutend höher, wenn die Personen den aktiven Riegel aßen als wenn sie den Vergleichsriegel aßen (p = 0,047). Jedoch lag das Bilirubin in zwei Proben über 1,2 mg/dL, der oberen Grenze für normal, und diese Proben wurden einer Hämolyse unterzogen (Es ist bekannt, dass Hämolyse die Bilirubinbestimmung stört).
Auswirkung des Riegelzusatzes auf die Gesamtdiätzusammensetzung.
Wie oben angezeigt, senkte die Zugabe des aktiven Riegels das Serum- und das LDL-Cholesterin. Diäten wurden analysiert, um zu bestimmen, ob die Cholesterin-senkende Wirkung ein unmittelbares Ergebnis des aktiven Riegels war oder aus einer Änderung der gesamten Diät hervorging, und um zu bestimmen, ob irgendein Riegel in Bezug. auf die Standarddiät zu einem Netto-Anstieg der Kalorien in der Diät führte.
Es gab wahrscheinlich infolge der Einflussnahme der Serumcholesterinspiegel, unabhängig vom aktiven Riegelzusatz, keine statistisch bedeutsame Änderung in den Komponenten der Diät. Wie in Tabelle 18 änderten sich die mittleren Aufnahmen gesättigter Fette, ungesättigter Fette und des Cholesterins von Periode zu Periode nicht bedeutend. Blutlipidänderungen wurden am wahrscheinlichsten direkt vom aktiven Riegel verursacht, nicht durch eine Änderung der Gesamtdiät als Reaktion auf die Zugabe des aktiven Riegels zur Diät.
TABELLE 18
Wegen ihres hohen Gehalts an einem Ballaststoff und an Calcium trugen die aktiven Riegel positiv zur Gesamtaufnahme des Ballaststoffes und des Calciums bei. Die mittlere Aufnahme des Ballaststoffes verdoppelte sich nahezu von einer Standardaufnahme von weniger als 15 g/Tag zu Werten von 27 g/Tag während der Vergleichsperiode und 31 g/Tag während der Aktiv- Riegel-Periode (Tabelle 19). Die Gesamtaufnahme der Faser (d. h. Des Ballaststoffes) war als Ergebnis der etwas höheren Fasernwerte im aktiven Riegel gegenüber dem Vergleichsriegel (s. Tabelle) während des Konsumierens des aktiven Riegels bedeutend höher als während des Konsumierens des Vergleichsriegels. Die mittlere Calciumaufnahme erhöhte sich von der Standardaufnahme von 933 mg/Tag auf eine mittlere Aufnahme von 1085 mg/Tag während der Vergleichsperiode und auf 1.181 mg/Tag während der Aktiv-Riegel-Periode. Die Calciumaufnahme war während der Aktiv-Riegel-Periode bedeutend höher als während der Vergleichsriegelperiode, obwohl die Calciumwerte in den zwei Riegeln nahezu gleich waren. Die kleinen Unterschiede in der gesamten Ballaststoff- und Calciumaufnahme zwischen den Aktiv- und den Vergleichsriegelperioden können nicht den wesentlichen Unterschied in den Se rumcholesterinspiegeln zwischen den zwei Perioden erklären.
Die Auswirkung der Ergänzung der Diät mit zwei Riegeln (entweder aktiv oder Vergleich) pro Tag in Bezug auf die gesamte Kalorienaufnahme war statistisch nicht signifikant. Obwohl die zwei Riegel mit über 400 kcal am Tag zu der Diät beitrugen, kompensierten die Personen ihre Kalorienaufnahme, so dass die gesamte Kalorienaufnahme, wie die Fett- und Cholesterinaufnahme, während des diätetischen Eingriffs entweder mit dem Vergleichs- oder mit dem aktiven Riegel (Tabelle 20) messbar nicht anders war. Dies wurde weiterhin durch die Abwesenheit von statistisch relevanten Gewichtsänderungen am Ende der 3 Wochen des diätetischen Eingriffs bestätigt (Tabelle 20).
TABELLE 19 DIÄTETISCHE FASER (BALLASTSTOFF)- UND CALCIUMAUFNAHME
TABELLE 20 KALORIENAUFNAHME UND GEWICHTSÄNDERUNG
Appetit/Sattheitsauswertung. Die vorliegende Untersuchung zeichnete den Appetit vor einer Mahlzeit und die Sattheit im Anschluss an eine Mahlzeit einmal in der Woche während der Untersuchung gemäß dem Verfahren von Haber et al., "Depletion and disruption of dietary fiber: effects on satiety, plasma glucose and serum insulin", LANCET, Okt. 1, 1977, auf. Die Ergebnisse zeigen an, dass die Bewertung des Appetits und der Sattheit nicht davon abhingen, welchen Riegel die Personen zum Zeitpunkt der Auswertung aßen. Darüber hinaus hatten die Personen in der vorliegenden Studie dieselbe Gesamtkalorienaufnahme mit beiden Riegeln, wie von den Nahrungsmittelaufzeichnungen bestimmt, und behielten genau ihr Gewicht bei, was auf ein Gesamtfehlen der Auswirkung von Guar bei der Regelung des Appetits oder der Nahrungsaufnahme deutet. Daher wurde die anekdotenhaft Information, die die Vorstellung unterstützt, dass das Konsumieren der zähflüssigen Fasern wie beispielsweise Guar ein Sättigungsgefühl bewirkt, das sich in eine geringere Kalorienaufnahme überträgt, durch die vorliegenden Ergebnisse nicht unterstützt.
Magen-Darm-Auswirkungen des aktiven Riegels. Mehrere Magen-Darm-Auswirkungen wurden mit dem Konsumieren von 2 aktiven Riegeln am Tag festgestellt. Erhöhte Gasproduktion (Blähung), größere Stuhlanzahl und eine weichere Stuhlkonsistenz waren die Magen-Darmparameter, die vom Konsum der aktiven Riegel am offensichtlichsten beeinflusst wurden. Wir können aus den vorliegenden Daten nicht bestimmen, bis zu welchem Ausmaß sich diese Magen-Darmauswirkungen mit dem längerfristigen Konsumieren einer Hochfaserdiät beheben ließen. Es ist jedoch klar, dass sich die Magen-Darmauswirkungen schnell (innerhalb von 1 bis 2 Tagen) beheben lassen, indem das Konsumieren der aktiven Riegel gesenkt oder gestoppt wird.
Zwei Personen fielen aus der Studie, eine als Ergebnis von Sodbrennen und Aufstoßen, die andere als Ergebnis von Durchfall (die Weichheit des Stuhls wurde, wie oben erörtert, durch den aktiven Riegel beträchtlich beeinflusst).
ZUSÄTZLICHE AUSFÜHRUNGSFORMEN
Mehrere zusätzliche Ausführungsformen der Nahrungsmittel gemäß der Erfindung in Form von Nahrungsmittelriegeln wurden in Versuchen hergestellt, die Produktbeschaffenheit, den Geschmack und andere Aspekte des Produkts zu verbessern.
Ein Nahrungsmittel in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung enthält vorzugsweise eine Fettquelle, die aus der Gruppe ausgesucht wird, die aus pflanzlichen Ölen besteht, die in Gewichtsprozent weniger als 25% an gesättigten Fettsäuren enthalten. Beispiele für diese pflanzlichen Öle sind Reiskleienöl, Canolaöl und Weizenöl.
Ein Nahrungsmittel in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung enthält vorzugsweise ein Sojaprotein und kann alternativ eine oder mehrere Proteinquellen enthalten, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Sojaprotein, Haferprotein und Calciumcaseinat besteht.
Ein Nahrungsmittel in Übereinstimmung mit der Erfindung kann alternativ dazu ein Ansäuerungsmittel in der Festmatrix enthalten, um den Speichelfluss zu stimulieren (oder um das Schlucken zu erleichtern) oder den Geschmack zu verbessern. Das Ansäuerungsmittel wird vorzugsweise aus der Gruppe ausgesucht, die aus Zitronensäure, Apfelsäure und Fumarsäure besteht. Zitronensäure wurde in mehreren Nahrungsmittelprototypen verwendet.
NAHRUNGSMITTELRIEGELBEISPIEL 5
Der Nahrungsmittelprototyp Nr. 5 war eine Auswertung der Wirkung, wenn man Guar verwendete, das in Kombination mit einem Sojaproteinsystem dicker eingekapselt wurde.
TABELLE 21 REZEPT FÜR NAHRUNGSMITTEL-PROTOTYP NR. 5
Herstellungsverfahren:
Nahrungsmittelriegel-Prototyp Nr. 5 wurde in einem Hobart-Mischgerät zubereitet. Alle Bestandteile wurden in das Mischgerät gegeben und bei Zimmertemperatur (24°C ± 10°C) vermischt. Die ersten in das Mischgerät gegebenen Bestandteile waren das Sojaprotein, Dicalcium-Phosphat und Zitronensäure, die gemischt wurden, bis sie vermengt waren. Das Reiskleienöl und das Lecithin wurden dann hinzugegeben und bis zur Vermengung vermischt. Das mikroeingekapselte Guar Gum wurde daraufhin hinzugegeben und gemischt, bis es vermengt war. Die Polydextrose, die Haferkleie und der Knusperreis wurden dann bis zur Vermengung gemischt. Die letzten zum Gemisch hinzugegebenen Bestandteile waren der Getreidesirup mit hohem Fruchtzuckeranteil und Glycerin, die mit den anderen Bestandteilen vermischt wurden, bis sie vermengten. Die Charge wurde dann auf die Bankoberseite ausgeschüttet und mittels Verwendung eines gewöhnlichen Walzenzapfens zu einer einheitlichen Dicke ausgerollt. Die Charge wurde mit einer Spachtel in Riegel geschnitten und dann in einem Kühlschrank zwischen 0 und 10°C gekühlt. Zu keiner Zeit wurden die Nahrungsmittelriegel erhöhten Temperaturen für ihr Backen unterworfen. Natürlich konnte die Reibung infolge des Mischens die Temperatur des Gemischs um ein paar Grad erhöhen. Die Riegel wurden dann in einen Polyethylen/Folienumschlag geringer Dichte gepackt.
Die Beschaffenheit der Prototyp-Nahrungsmittelriegel wurde über einen Zeitraum von Wochen mittels Verwendung des oben im Nahrungsmittelriegel-Beispiel 1 beschriebenen Verfahrens mehrere Male bestimmt, und die Ergebnisse werden in der Tabelle 22 gezeigt.
TABELLE 22 BESCHAFFENHEITSUNTERSUCHUNG FÜR NAHRUNGSMITTELRIEGEL-PROTOTYP NR. 5
Diese Testergebnisse zeigten an, dass die Nahrungsmittelriegelbeschaffenheit (Härte) selbst in Zusammenhang mit der besseren Einkapselung von Guar immer noch verbessert werden könnte, indem ein anderes Proteinsystem benutzt würde.
NAHRUNGSMITTELRIEGELBEISPIEL 6
Nahrungsmittelriegel-Prototyp Nr. 6 wurde. hergestellt, um die Verwendung von Calciumcaseinat als ein Proteinsystem auszuwerten, da die Ergebnisse des NAHRUNGSMITTELRIEGELBEISPIELS 5 darauf deuteten, dass Sojaprotein zu einer harten Riegelbeschaffenheit beitragen kann.
TABELLE 23 REZEPT FÜR NAHRUNGSMITTEL-PROTOTYP NR. 6
Herstellungsverfahren:
Nahrungsmittelriegel-Prototyp Nr. 6 wurde in einem Hobart-Mischgerät zubereitet. Alle Bestandteile wurden in das Mischgerät gegeben und bei Zimmertemperatur (24°C ± 10°C) vermischt. Die ersten in das Mischgerät gegebenen Bestandteile waren das Calciumcaseinat, Dicalcium-Phosphat und Zitronensäure, die gemischt wurden, bis sie vermengt waren. Das Reiskleienöl, das Aroma und, das Lecithin wurden dann hinzugegeben und bis zur Vermengung vermischt. Das mikroeingekapselte Guar Gum wurde daraufhin zugegeben und gemischt, bis es vermengt war. Die Polydextrose, die Haferkleie und der Knusperreis wurden dann hinzugegeben und bis zur Vermengung gemischt. Der Getreidesirup mit hohem Fruchtzuckeranteil und Glycerin wurden dann zugegeben und gemischt, bis sie vermengten. Die Charge wurde dann auf die Bankoberseite ausgeschüttet und mittels Verwendung eines gewöhnlichen Walzenzapfens zu einer einheitlichen Dicke ausgerollt. Die Charge wurde mit einer Spachtel in Riegel geschnitten und dann in einem Kühlschrank zwischen 0 und 10°C gekühlt. Zu keiner Zeit wurden die Nahrungsmittelriegel erhöhten Temperaturen für ihr Backen unterworfen. Natürlich konnte die Reibung infolge des Mischens die Temperatur des Gemischs um ein paar Grad erhöhen. Die Riegel wurden dann in einen Polyethylen/Folienumschlag geringer Dichte gepackt.
Die Beschaffenheit der Prototyp-Nahrungsmittelriegel wurde über einen Zeitraum von Wochen mittels Verwendung des oben im Nahrungsmittelriegel-Beispiel 1 beschriebenen Verfahrens mehrere Male bestimmt, und die Ergebnisse werden in der Tabelle 24 gezeigt.
TABELLE 24 BESCHAFFENHEITSUNTERSUCHUNG FÜR NAHRUNGSMITTELRIEGEL-PROTOTYP NR. 6
Die Testergebnisse zeigten an, dass ein Calciumcaseinat-Proteinsystem zum Verbessern der Nahrungsmittelriegel-Beschaffenheit (Härte) günstig ist.
NAHRUNGSMITTELRIEGELBEISPIEL 7
Nahrungsmittelriegel-Prototyp Nr. 7 wurde hergestellt, um ein Proteinsystem auszuwerten, das 60 Gewichtsprozent Sojaprotein und 40 Gewichtsprozent Calciumcaseinat umfasst. Es wird angenommen, dass es wünschenswert ist, Sojaprotein im Proteinsystem zu haben, da die Theorie aufgestellt wird, dass Soja protein zu einer Senkung im Serumcholesterin beitragen kann.
TABELLE 25 REZEPT FÜR NACHRUNGSMITTELRIEGEL-PROTOTYP 7
Herstellungsverfahren:
Nahrungsmittelriegel-Prototyp Nr. 7 wurde in einem Hobart-Mischgerät zubereitet. Alle Bestandteile wurden in das Mischgerät gegeben und bei Zimmertemperatur (24°C ± 10°C) vermischt. Die ersten in das Mischgerät gegebenen Bestandteile waren Sojaprotein, Calciumcaseinat, Dicalcium-Phosphat und Zitronensäure, die gemischt wurden, bis sie vermengt waren. Das Reiskleienöl und Lecithin wurden dann hinzugegeben und bis zur Vermengung vermischt. Das mikroeingekapselte Guar Gum wurde daraufhin hinzugegeben und gemischt, bis es vermengt war. Die Polydextrose, die Haferkleie und der Knusperreis wurden dann . zugegeben und bis zur Vermengung mit den anderen Bestandteilen gemischt. Die letzten in das Mischgerät gegebenen Bestandteile waren der Getreidesirup mit hohem Fruchtzuckeranteil und Glycerin, die gemischt wurden, bis sie vermengten. Die Charge wurde dann auf die Bankoberseite ausgeschüttet und mittels Verwendung eines gewöhnlichen Walzenzapfens zu einer einheitlichen Dicke ausgerollt. Die Charge wurde mit einer Spachtel in Riegel geschnitten und dann in einem Kühlschrank zwischen 0 und 10°C gekühlt. Zu keiner Zeit wurden die Nahrungsmittelriegel erhöhten Temperaturen für ihr Backen unterworfen. Natürlich konnte die Reibung infolge des Mischens die Temperatur des Gemischs um ein paar Grad erhöhen. Die Riegel wurden dann in einen Polyethylen/ Folienumschlag geringer Dichte gepackt.
Die Beschaffenheit der Prototyp-Nahrungsmittelriegel wurde über einen Zeitraum von Wochen mittels Verwendung des oben im Nahrungsmittelriegel-Beispiel 1 beschriebenen Verfahrens mehrere Male bestimmt, und die Ergebnisse werden in der Tabelle 26 gezeigt.
TABELLE 26 BESCHAFFENHEITSUNTERSUCHUNG FÜR NAHRUNGSMITTELRIEGEL-PROTOTYP NR. 7
Diese Testergebnisse zeigten an, dass ein Proteinsystem, das ein Gemisch aus Sojaprotein und Calciumcaseinat darstellt, verglichen mit einem Proteinsystem, das ein 100%iges Sojaprotein ist, eine positive Auswirkung auf die Nahrungsmittelriegel-Beschaffenheit (Härte) hat.
NAHRUNGSMITTELRIEGELBEISPIEL 8
Der Nahrungsmittelriegel-Prototyp Nr. 8 wurde hergestellt, um ein Proteinsystem auszuwerten, das 60 Gewichtsprozent Sojaprotein und 40 Gewichtsprozent Molkeproteinisolat umfasst.
TABELLE 27 REZEPT FÜR NACHRUNGSMITTELRIEGEL-PROTOTYP 8
Herstellungsverfahren:
Nahrungsmittelriegel-Prototyp Nr. 8 wurde in einem Hobart-Mischgerät zubereitet. Alle Bestandteile wurden in das Mischgerät gegeben und bei Zimmertemperatur (24°C ± 10°C) vermischt. Die ersten in das Mischgerät gegebenen Bestandteile waren Molkeproteinisolat, Sojaprotein, Dicalcium-Phosphat und Zitronensäure, die gemischt wurden, bis sie vermengt waren. Das Reiskleienöl und Lecithin wurden dann hinzugegeben und bis zur Vermengung vermischt. Das mikroeingekapselte Guar Gum wurde darauf hin zugegeben und gemischt, bis es vermengt war. Die Polydextrose, die Haferkleie und der Knusperreis wurden dann hinzugegeben und bis zur Vermengung mit den anderen Bestandteilen gemischt. Die letzten in das Mischgerät gegebenen Bestandteile waren der Getreidesirup mit hohem Fruchtzuckeranteil und Glycerin, die mit den anderen Bestandteilen gemischt wurden, bis sie vermengten. Die Charge wurde dann auf die Bankoberseite ausgeschüttet und mittels Verwendung eines gewöhnlichen Walzenzapfens zu einer einheitlichen Dicke ausgerollt. Die Charge wurde mit einer Spachtel in Riegel geschnitten und dann in einem Kühlschrank zwischen 0 und 10°C gekühlt. Zu keiner Zeit wurden die Nahrungsmittelriegel erhöhten Temperaturen für ihr Backen unterworfen. Natürlich konnte die Reibung infolge des Mischens die Temperatur des Gemischs um ein paar Grad erhöhen. Die Riegel wurden dann in einen Polyethylen/Folienumschlag geringer Dichte gepackt.
Die Beschaffenheit der Prototyp-Nahrungsmittelriegel wurde über einen Zeitraum von Wochen mittels Verwendung des oben im Nahrungsmittelriegel-Beispiel 1 beschriebenen Verfahrens bestimmt, und die Ergebnisse werden in der Tabelle 28 gezeigt.
TABELLE 28 BESCHAFFENHEITSUNTERSUCHUNG FÜR NAHRUNGSMITTELRIEGEL-PROTOTYP NR. 8
Diese Testergebnisse zeigten an, dass ein Proteinsystem, das ein Gemisch aus Sojaprotein und Molkeproteinisolat darstellt, verglichen mit einem Proteinsystem, das ein 100%iges Soja protein ist, eine positive Auswirkung auf die Nahrungsmittelriegel-Beschaffenheit (Härte) hat.
NAHRUNGSMITTELRIEGELBEISPIEL 9
Um die Riegelverhärtung und -austrocknung zu verlangsamen, wurde der Nahrungsmittelriegel-Prototyp Nr. 9 entwickelt. Es scheint so, als hätten eine beträchtliche Mengenreduzierung der Haferkleie und der Zusatz von Maltodextrin und Honig die physikalischen Riegeleigenschaften verbessert.
TABELLE 29 REZEPT FÜR NACHRUNGSMITTELRIEGEL-PROTOTYP 9
Herstellungsverfahren:
Nahrungsmittelriegel-Prototyp Nr. 9 wurde in einem Hobart-Mischgerät zubereitet. Die ersten in das Mischgerät gegebenen Bestandteile waren Sojaprotein, Calciumcaseinat, Dicalcium-Phos phat und Zitronensäure, die gemischt wurden, bis sie vermengt waren. Das Reiskleienöl und Lecithin wurden dann hinzugegeben und bis zur Vermengung vermischt. Das mikroeingekapselte Guar Gum wurde daraufhin zugegeben und gemischt, bis es vermengt war. Die Polydextrose, Maltodextrin, die Haferkleie und der Knusperreis wurden dann hinzugegeben und bis zur Vermengung gemischt. Die letzten in das Mischgerät gegebenen Bestandteile waren der Getreidesirup mit hohem Fruchtzuckeranteil, Honig und Glycerin, die mit den anderen Bestandteilen gemischt wurden, bis sie vermengten. Die Charge wurde dann auf die Bankoberseite ausgeschüttet und mittels Verwendung eines gewöhnlichen Walzenzapfens zu einer einheitlichen Dicke ausgerollt. Die Charge wurde mit einer Spachtel in Riegel geschnitten und dann in einem Kühlschrank zwischen 0 und 10°C gekühlt. Zu keiner Zeit wurden die Nahrungsmittelriegel erhöhten Temperaturen für ihr Backen unterworfen. Natürlich konnte die Reibung infolge des Mischens die Temperatur des Gemischs um ein paar Grad erhöhen. Die Riegel wurden dann in einen Polyethylen/Folienumschlag geringer Dichte gepackt.
Die Beschaffenheit dieser Prototyp-Nahrungsmittelriegel wurde über einen Zeitraum von Wochen mittels Verwendung des oben im Nahrungsmittelriegel-Beispiel 1 beschriebenen Verfahrens mehrere Male bestimmt, und die Ergebnisse werden in der Tabelle 30 gezeigt.
TABELLE 30 BESCHAFFENHEITSUNTERSUCHUNG FÜR NAHRUNGSMITTELRIEGEL-PROTOTYP NR. 9
Nicht mehr als etwa 0,83% an hydrierten Fetten.
NAHRUNGSMITTELRIEGELBEISPIEL 10
Um das Riegelaussehen zu verbessern, wurde eine Konfektschicht mit geringem Fett aufgetragen. Weniger als 30% der Kalorien in diesem Riegelprototypen kommen vom Fett.
TABELLE 31 REZEPT FÜR NACHRUNGSMITTELRIEGEL-PROTOTYP 10
Herstellungsverfahren:
Nahrungsmittelriegel-Prototyp Nr. 10 wurde in einem Knetmischer zubereitet. Die ersten in den Knetmischer gegebenen Bestandteile waren Sojaprotein, Calciumcaseinat und die Mineralvormischung, die gemischt wurden, bis sie vermengt waren. Das Reiskleienöl, Lecithin, das Graham-Crackeraroma, Grahamaroma und das cremige Vanillearoma wurden dann in den Knetmischer gegeben und bis zur Vermengung vermischt. Das Zein-mikroeingekapselte Guar Gum wurde daraufhin hinzugegeben und gemischt, bis es vermengt war. Die Polydextrose, Maltodextrin, die Haferkleie und der Knusperreis wurden dann hinzugegeben und bis zur Vermengung gemischt. Die letzten in das Mischgerät gegebenen Bestandteile waren der Getreidesirup mit hohem Fruchtzuckeranteil, Honig und Glycerin, die gemischt wurden, bis sie vermengten. Die Charge wurde dann extrudiert und durch eine Stangpresse/Schneidevorrichtung in Riegel geschnitten. Die Riegel wurden dann mittels eines Beschichtungssystems mit der Konfektschicht überzogen. Zu keiner Zeit wurden die Nahrungsmittelriegel erhöhten Temperaturen für ihr Backen unterworfen. Natürlich konnte die Reibung infolge des Mischens die Temperatur des Gemischs um ein paar Grad erhöhen. Die Riegel wurden dann in einen Polyethylen/ Folienumschlag geringer Dichte gepackt.
Die Beschaffenheit dieser Prototyp-Nahrungsmittelriegel wurde über einen Zeitraum von Wochen mittels Verwendung des oben im Nahrungsmittelriegel-Beispiel 1 beschriebenen Verfahrens mehrere Male bestimmt, und die Ergebnisse werden in der Tabelle 32 gezeigt.
TABELLE 32 BESCHAFFENHEITSUNTERSUCHUNG FÜR NAHRUNGSMITTELRIEGEL-PROTOTYP NR. 10
TABELLE 33 REZEPT FÜR NACHRUNGSMITTELRIEGEL-PROTOTYP NR.11
Herstellungsverfahren:
Nahrungsmittelriegel-Prototyp Nr. 10 wurde in einem Hobart-Mischgerät zubereitet. Die ersten in den Knetmischer gegebenen Bestandteile waren Sojaprotein, Calciumcaseinat und die Mineralvormischung, die gemischt wurden, bis sie vermengt waren. Das Reiskleienöl, Lecithin, das Graham-Crackeraroma, Grahamaroma und das cremige Vanillearoma wurden dann in den Knetmischer gegeben und bis zur Vermengung vermischt. Das Zein-mikroeingekapselte Guar Gum wurde daraufhin hinzugegeben und gemischt, bis es vermengt war. Die Polydextrose, Maltodextrin, die Haferkleie, das Gerstenmehl, Sojapolysaccharid und der Knusperreis wurden dann zugegeben und bis zur Vermengung gemischt. Die letzten in das Mischgerät gegebenen Bestandteile waren der Getreidesirup mit hohem Fruchtzuckeranteil, Honig und Glycerin, die gemischt wurden, bis sie vermengten. Die Charge wurde dann auf die Bankoberseite ausgeschüttet und mittels Verwendung eines gewöhnlichen Walzenzapfens zu einer einheitlichen Dicke ausgerollt. Die Charge wurde mit einer Spachtel in Riegel geschnitten und dann in einem Kühlschrank zwischen 0 und 10°C gekühlt. Zu keiner Zeit wurden die Nahrungsmittelriegel erhöhten Temperaturen für ihr Backen unterworfen. Natürlich konnte die Reibung infolge des Mischens die Temperatur des Gemischs um ein paar Grad erhöhen. Die Riegel wurden dann in einen Polyethylen/Folienumschlag geringer Dichte gepackt.
Die Beschaffenheit dieser Prototyp-Nahrungsmittelriegel wurde mittels Verwendung des oben im Nahrungsmittelriegel-Beispiel 1 beschriebenen Verfahrens nur zum Zeitpunkt der Herstellung bestimmt. Zum Zeitpunkt der Herstellung war die Nahrungsmittelriegelhärte 37.
ALTERNATIVE SOJAPROTEINQUELLEN
Das in jedem der oben beschriebenen Nahrungsmittelriegel-Prototypen verwendete Sojaprotein war SUPRO® 1610 (früher PP 1610 genannt), das ein im Handel erhältliches Sojaproteinisolat ist, das von Protein Technology International hergestellt wird, was eine Abteilung von Ralston Purina, 835 South 8th Street, St. Louis, Missouri 63012, U.S.A., ist. Bei Versuchen zum Auswerten der Auswirkung des Sojaproteins auf die Beschaffenheit wurden andere im Handel erhältliche Sojaproteinquellen für SUPRO® 1610 ausgetauscht. SUPRO® 661, das ebenfalls von Protein Technology International hergestellt wird, wurde als in Bezug auf die Beschaffenheit bessere Sojaproteinquelle befunden. Fachleute auf dem Gebiet können eine Proteinquelle auswählen, die dem Nah rungsmittel in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. die gewünschten Nähr- und Beschaffenheitsqualitäten verleiht.
Das Nährprofil eines Nahrungsmittelriegels in Übereinstim mung mit den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird in der Tabelle 34 gezeigt.
TABELLE 34 NÄHRPROFIL EINES NAHRUNGSMITTELRIEGELS GFMÄß DEN BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
TABELLE 34, Fortsetzung NÄHRPROFIL EINES NAHRUNGSMITTELRIEGELS GEMÄß DEN BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Claims

Ein Nahrungsprodukt, das eine feste Matrix umfasst, die Protein, Fett und Kohlenhydrat umfasst, wobei die feste Matrix darin dispergiert Partikel hat, die in Zein eingekapselt sind, wobei die Partikel Guar umfassen, eingekapselt in ungefähr 20% zusätzlichem Zein.
Ein Nahrungsprodukt gemäß Anspruch 1, worin die Partikel in einer Menge zur Reduktion von Serum-Cholesterol vorliegen.
Ein Nahrungsprodukt gemäß Ansprüchen 1 oder 2, worin eine Quelle an Protein Sojaprotein ist.
Ein Nahrungsprodukt gemäß Ansprüchen 1 oder 2, worin eine Quelle an Fett gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus pflanzlichen Ölen, die, bezogen auf das Gewicht, weniger als 25% gesättigte Fettsäuren enthalten.
Ein Nahrungsprodukt gemäß Ansprüchen 1 oder 2, worin eine Quelle an Protein Sojaprotein ist und eine Quelle an Fett gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus pflanzliche Ölen, dies bezogen auf das Gewicht, weniger als 25% gesättigte Fettsäuren enthalten.
Ein Nahrungsprodukt gemäß Ansprüchen 1 oder 2, welches Sojaprotein und Haferprotein enthält.
Ein Nahrungsprodukt gemäß Ansprüchen 1 oder 2, welches Sojaprotein und Calciumcaseinat enthält.
Ein Nahrungsprodukt gemäß Ansprüchen 1 oder 2, welches Sojaprotein, Haferprotein und Calciumcaseinat enthält.
Ein Nahrungsprodukt gemäß Anspruch 1 oder 2, worin die feste Matrix Sojaprotein, Reiskleieöl und Kohlenhydrat umfasst.
Ein Nahrungsprodukt gemäß Anspruch 9, worin die feste Matrix weiterhin Haferprotein umfasst.
Ein Nahrungsprodukt gemäß Anspruch 9, worin die feste Metrix weiterhin Calciumcaseinat umfasst.
Ein Nahrungsprodukt gemäß Anspruch 9, worin die feste Matrix weiterhin Calciumcaseinat und Haferprotein umfasst.
Ein Nahrungsprodukt gemäß Anspruch 9, worin die feste Matrix weiterhin ein Ansäuerungsmittel umfasst, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Zitronensäure, Äpfelsäure und Fumarsäure.