ES2283675T3 - Producto de almidon de digestion lenta. - Google Patents
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Abstract
Una composición de almidón preparada a partir de un almidón convertido pobre en amilosa que comprende alfa-glucanos lineales cristalinos, caracterizada por: a) al menos 20% de almidón de digestión lenta; b) menos de 60% de almidón de digestión rápida; c) una temperatura del punto de fusión Tp, medida por DSC, de al menos 70ºC; y d) una entalpía deltaH, medida por DSC, de al menos 25 J/g, en la que al menos un 90% de la composición está desramificado, e) en la que al menos un 50% se digiere en el transcurso de dos horas de acuerdo con las mediciones de Englyst y col., Eur. J. Clin. Nutr. 46, pág. 33-50 (1992); y en la que el almidón pobre en amilosa comprende no más de 10% en peso de amilosa, el almidón de digestión rápida comprende un almidón o partes de él que se digieren en 20 minutos de digestión y el almidón de digestión lenta comprende un almidón o una fracción suya que no es almidón de digestión rápida ni almidón resistente.
Description
Producto de almidón de digestión lenta.
La presente invención se refiere a un producto
de almidón de digestión lenta preparado por desramificación
enzimática de almidones pobres en amilosa y cristalización de las
cadenas lineales cortas resultantes para obtener una forma
altamente cristalina.
El almidón es la fuente principal de energía en
la dieta americana típica. Los almidones refinados se consumen
mayoritariamente cocidos, y en esta forma generalmente poseen un
alto índice glucémico de manera que se digieren rápida y
sustancialmente. Algunos almidones refinados resisten la hidrólisis
enzimática en el intestino delgado, de manera que el almidón no se
degrada sustancialmente hasta llegar al intestino grueso, en el que
es utilizado por los microorganismos residentes (almidón
resistente).
El documento
US-A-5.409.726 describe una
composición de almidón, un producto alimenticio que comprende dicha
composición de almidón y un procedimiento para la obtención de dicha
composición de almidón que implica la desramificación de un almidón
de maíz céreo. Las características del procedimiento de ese
documento son un almidón de maíz céreo desramificado al 100%, una
entalpía de 26 a 28 J/g, un punto de fusión superior a 75ºC, el uso
de isoamilasa y una etapa de cristalización.
Se ha reconocido la necesidad de disponer de un
almidón de digestión lenta que aporte glucosa al consumidor a lo
largo de un periodo de tiempo prolongado. Este tipo de almidón de
digestión lenta sería útil en aplicaciones tanto alimenticias como
farmacéuticas.
Este tipo de almidón de digestión lenta sería un
excelente carbohidrato para uso en alimentos, incluidos los
alimentos médicos y complementos dietéticos, para individuos tanto
diabéticos como prediabéticos. Este tipo de almidón de digestión
lenta también sería útil para individuos sanos que deseen moderar su
respuesta a glucosa o alcanzar una liberación sostenida de energía
a través del consumo de alimentos.
La bibliografía científica indica un papel para
los almidones de digestión lenta en la salud como resultado de la
liberación de glucosa a lo largo de un periodo de tiempo prolongado.
Las investigaciones sugieren que los beneficios relacionados con la
salud pueden incluir una mayor saciedad durante periodos de tiempo
más largos (es decir, para uso en el control del peso), una
liberación sostenida de energía (es decir, para aumentar el
rendimiento atlético, incluido el entrenamiento) y mejoras en la
capacidad de concentración y la memoria.
Los almidones de digestión lenta también podrían
resultar útiles como fármacos, por ejemplo para reducir el riesgo
de desarrollar diabetes. Además, los almidones de digestión lenta
pueden ser útiles para el tratamiento de la hiperglucemia, la
resistencia a insulina, la hiperinsulinemia, la dislipidemia y la
disfibrinolisis. Asimismo pueden ser útiles para tratar la
obesidad.
Sorprendentemente se ha descubierto ahora que se
puede preparar un almidón de digestión lenta por desramificación
enzimática de almidones con un bajo contenido en amilosa.
La presente invención se dirige a una
composición de almidón preparada a partir de un almidón convertido
pobre en amilosa y que comprende \alpha-glucanos
lineales cristalinos, caracterizada por:
a) al menos 20% de almidón de digestión
lenta;
b) menos de 60% de almidón de digestión
rápida;
c) una temperatura del punto de fusión T_{p},
medida por DSC, de al menos 70ºC; y
d) una entalpía \DeltaH, medida por DSC, de al
menos 25 J/g, en la que al menos un 90% de la composición está
desramificado,
e) en la que al menos un 50% se digiere en el
transcurso de dos horas de acuerdo con las mediciones de Englyst y
col., Eur. J. Clin. Nutr. 46, pág. 33-50 (1992);
y
en la que el almidón pobre en amilosa comprende
no más de 10% en peso de amilosa, el almidón de digestión rápida
comprende un almidón o partes de él que se digieren en 20 minutos de
digestión y el almidón de digestión lenta comprende un almidón o
una fracción suya que no es almidón de digestión rápida ni almidón
resistente.
Los almidones de digestión lenta proporcionan
una liberación sostenida de energía con un bajo índice
glucémico.
Como se señaló anteriormente, la expresión
almidón de digestión rápida pretende designar un almidón o porciones
de él que se digieren en 20 minutos de digestión.
\newpage
Como se señaló anteriormente, la expresión
almidón resistente pretende designar un almidón o una fracción suya
que no se digiere en el intestino delgado, como lo describieron
Englyst y col., 1992 (Englyst y col., European Journal of Clinical
Nutrition, 1992, 46, S33-S50).
Como se señaló anteriormente, la expresión
almidón de digestión lenta pretende designar un almidón o una
fracción suya que no es almidón de digestión rápida ni almidón
resistente, como lo describieron Englyst y col., 1992 (Englyst y
col., European Journal of Clinical Nutrition, 1992, 46,
S33-S50).
Como se usa en la presente memoria, la expresión
amilosa de cadena corta se refiere a polímeros lineales que
contienen entre 5 y 65 unidades de anhidroglucosa unidas mediante
enlaces
alfa-1,4-D-glucosídicos.
Como se usa en la presente memoria, el almidón
entera o completamente desramificado pretende designar aquél que
teóricamente comprende 100% en peso de amilosa de cadena corta y que
en la práctica está tan desramificado que el sometimiento a una
actividad enzimática adicional no produce ningún cambio medible en
el porcentaje de amilosa de cadena corta.
Como se usa en la presente memoria, el índice
glucémico pretende designar el incremento del área bajo la curva de
respuesta a glucosa en sangre obtenido con una porción de 50 g de
carbohidrato procedente de un alimento de ensayo y expresado en
porcentaje de la respuesta a la misma cantidad de carbohidrato
procedente de un alimento convencional ingerido por el mismo
sujeto. Típicamente, el carbohidrato se encuentra en una forma
disponible, y como alimento convencional se usa pan blanco o
glucosa. Véase "Carbohydrates in human nutrition", FAO Food
and Nutrition Paper 66, Informe de una consulta mixta de expertos
FAO/WHO, Roma, 14-18 de abril de 1997.
Como se señaló anteriormente, la presente
invención se dirige a una composición de almidón preparada a partir
de un almidón convertido pobre en amilosa y que comprende
\alpha-glucanos lineales cristalinos,
caracterizada por:
a) al menos 20% de almidón de digestión
lenta;
b) menos de 60% de almidón de digestión
rápida;
c) una temperatura del punto de fusión T_{p},
medida por DSC, de al menos 70ºC; y
d) una entalpía \DeltaH, medida por DSC, de al
menos 25 J/g, en la que al menos un 90% de la composición está
desramificado,
e) en la que al menos un 50% se digiere en el
transcurso de dos horas de acuerdo con las mediciones de Englyst y
col., Eur. J. Clin. Nutr. 46, pág. 33-50 (1992);
y
en la que el almidón pobre en amilosa comprende
no más de 10% en peso de amilosa, el almidón de digestión rápida
comprende un almidón o partes de él que se digieren en 20 minutos de
digestión y el almidón de digestión lenta comprende un almidón o
una fracción suya que no es almidón de digestión rápida ni almidón
resistente.
Por lo tanto, la invención trata de un producto
de almidón de digestión lenta preparado por desramificación
enzimática de almidones pobres en amilosa y cristalización de las
cadenas lineales cortas resultantes para obtener una forma
altamente cristalina. Los almidones de digestión lenta proporcionan
una liberación sostenida de energía con un bajo índice
glucémico.
Como se usa en la presente memoria, el término
almidón pretende incluir todos los almidones procedentes de una
fuente nativa cualquiera que pueda ser adecuada para el uso en la
presente memoria. Un almidón nativo como se usa en la presente
memoria es el que se encuentra en la naturaleza. También son
adecuados los almidones procedentes de una planta obtenida mediante
técnicas de reproducción convencionales que incluyen cruces,
translocación, inversión, transformación o cualquier otro
procedimiento de ingeniería genética o cromosómica para incluir
variaciones suyas. Asimismo es adecuado en la presente memoria el
almidón procedente de una planta cultivada a partir de mutaciones y
variaciones artificiales de la composición genérica anterior que se
pueden producir mediante procedimientos convencionales conocidos de
reproducción de mutantes.
Las fuentes típicas de los almidones son
cereales, tubérculos, raíces, legumbres y frutas. La fuente nativa
puede ser una variedad cérea de cereales (maíz), guisante, patata,
batata, plátano, cebada, trigo, arroz, avena, sagú, amaranto,
tapioca (mandioca), arrurruz, Canna y sorgo, en particular maíz,
patata, mandioca y arroz. Como se usa en la presente memoria, la
expresión "céreo" o "pobre en amilosa" pretende incluir un
almidón que contiene no más de 10% en peso de amilosa. Son
especialmente adecuados en la invención aquellos almidones que
contienen no más de 5% en peso de amilosa.
El almidón se desramifica enzimáticamente usando
técnicas conocidas en la técnica. Las enzimas adecuadas son la
isoamilasa y otras
endo-alfa-1,6-D-glucanohidrolasas
capaces de proporcionar el grado de desramificación deseado.
La cantidad de enzima usada depende de la fuente
y la actividad de la enzima y del sustrato usado. Típicamente, la
enzima se usa en una cantidad de 0,05 a 2,0%, en particular de 0,2 a
0,5%, respecto al peso del almidón.
Los parámetros óptimos para la actividad
enzimática variarán en función de la enzima usada. La velocidad de
degradación de la enzima depende de factores conocidos en la
técnica, que incluyen el tipo y la concentración de la enzima, la
concentración del sustrato, el pH, la temperatura, la presencia o
ausencia de inhibidores y el grado y tipo de modificación si la
hay. Estos parámetros se pueden ajustar para optimizar la velocidad
de digestión de la base de almidón.
Antes de la desramificación enzimática el
almidón se gelatiniza usando técnicas conocidas en la técnica. Las
técnicas conocidas en la técnica incluyen las que se describen, por
ejemplo, en las patentes de Estados Unidos nº 4.465.702, 5.037.929,
5.131.953 y 5.149.799. Véase también el capítulo XXII "Production
and Use of Pregelatinized Starch", Starch: Chemistry and
Technology, vol. III, Industrial Aspects, R.L. Whistler y E.F.
Paschall, editores, Academic Press, Nueva York 1967. El proceso de
gelatinización despliega la estructura granular de las moléculas de
almidón, permitiendo de este modo que la enzima degrade las
moléculas de almidón con mayor facilidad y uniformidad.
En general, el tratamiento enzimático se realiza
en una suspensión acuosa o tamponada que, dependiendo del almidón
de base que se esté tratando, presenta un nivel de sólidos de
almidón de 10 a 40%. Resulta especialmente útil en la presente
invención un nivel de sólidos de aproximadamente 15 a 35%, más útil
aún de 18 a 30%. Como alternativa se puede usar en el proceso una
enzima inmovilizada sobre un soporte sólido.
Típicamente, la digestión enzimática se realiza
con el contenido en sólidos más alto que sea posible sin reducir
las velocidades de reacción, con el fin de facilitar cualquier tipo
de secado siguiente deseado de la composición de almidón. Un alto
contenido en sólidos puede reducir las velocidades de reacción
puesto que la agitación se vuelve difícil o ineficaz y la
dispersión de almidón es más difícil de manejar.
El pH y la temperatura de la suspensión deben
ajustarse para que se produzca una hidrólisis enzimática eficaz.
Estos parámetros dependen de la enzima que se ha de usar y son
conocidos en la técnica. En general se usa una temperatura de 25 a
70ºC, en particular de 50 a 60ºC. En general, el pH se ajusta a
entre 3,0 y 6,0, en particular a entre 3,5 y 4,5, usando técnicas
conocidas en la técnica.
Se continúa con la reacción enzimática hasta
obtener un almidón de digestión lenta. En general, la reacción
enzimática llevará entre 1 y 24 horas, en particular entre 4 y 12
horas. El tiempo de reacción depende del tipo de almidón usado, del
tipo y la cantidad de enzima usados y de los parámetros de reacción,
que comprenden el porcentaje de sólidos, el pH y la
temperatura.
La extensión de la hidrólisis se puede controlar
y definir midiendo, mediante procedimientos conocidos en la
técnica, la concentración de grupos reductores liberados por la
actividad de la
alfa-1,6-D-glucanohidrolasa.
Se pueden usar otras técnicas, como el control del cambio en la
viscosidad, la reacción de yodo o el cambio en el peso molecular,
para definir el punto final de la reacción. Cuando el almidón esté
completamente desramificado, las mediciones de control ya no
cambiarán. Debe estar desramificado al menos un 90%, en particular
al menos un 95%, especialmente al menos un 98% y lo más
especialmente al menos un 99% del almidón resultante. El almidón
desramificado presentará típicamente menos de aproximadamente 0,2%,
en particular menos de aproximadamente 0,1% de enlaces (uniones)
alfa-1,6-D-glucosídicos.
La enzima se puede inactivar (desnaturalizar)
opcionalmente mediante cualquier técnica conocida en la técnica,
tal como la inactivación por calor, ácido o base. Por ejemplo, la
inactivación por ácido se puede efectuar ajustando el pH a por
debajo de 3,0 durante al menos 30 minutos, o la inactivación por
calor se puede efectuar aumentando la temperatura a entre 80 y 90ºC
y manteniendo esa temperatura durante al menos 20 minutos para
inactivar completamente la enzima.
El almidón también se puede modificar
adicionalmente, bien antes o bien después de la hidrólisis
enzimática. Esta modificación puede ser una modificación física,
enzimática o química. La modificación física incluye el
cizallamiento o la inhibición térmica, por ejemplo mediante el
procedimiento descrito en el documento
US-A-5.725.676.
La modificación química incluye sin limitación
reticulación, acetilación y esterificación orgánica,
hidroxialquilación, fosforilación y esterificación inorgánica,
modificaciones catiónicas, aniónicas, no iónicas y anfóteras y
succinación. Estas modificaciones son conocidas en la técnica, por
ejemplo en Modified Starches: Properties and Uses, ed.
Wurzburg, CRC Press, Inc., Florida (1986).
Los almidones están convertidos e incluyen
almidones fluidizados o desleídos por ebullición preparados por
oxidación, hidrólisis ácida, hidrólisis enzimática, dextrinación por
calor y/o ácido. Estos procedimientos son conocidos en la
técnica.
Cualquier almidón de base que presente las
propiedades adecuadas para el uso en la presente memoria se puede
purificar mediante cualquier procedimiento conocido en la técnica
para eliminar del almidón los aromas y colorantes que son
inherentes al polisacárido o se crean durante el procesamiento. Los
procedimientos de purificación adecuados para el tratamiento de
almidones se describen en la familia de patentes representada por el
documento EP-A-554818. También
resultan útiles las técnicas de lavado con álcali que se describen
en la familia de patentes representada por los documentos
US-A-4.477.480 y
US-A-5.187.272. El almidón
desramificado también se puede purificar usando este
procedimiento.
La solución resultante típicamente se ajusta al
pH deseado en función de su uso final pretendido. En general, el pH
se ajusta a entre 3,0 y 6,0, en particular a entre 3,5 y 4,5, usando
técnicas conocidas en la técnica. Asimismo se puede volver a
dispersar cualquier amilosa de cadena corta que haya precipitado en
la dispersión de almidón. Si se desea purificar la composición de
almidón desramificado, las impurezas y productos secundarios de la
reacción se pueden eliminar por diálisis, filtración, centrifugación
o por cualquier otro procedimiento conocido en la técnica para el
aislamiento y la concentración de composiciones de almidón. Por
ejemplo, el almidón degradado se puede lavar usando técnicas
conocidas en la técnica para eliminar fracciones solubles de bajo
peso molecular, tales como oligosacáridos, lo que da como resultado
un almidón de mayor cristalinidad.
El almidón desramificado se deja cristalizar
mediante procedimientos conocidos en la técnica, por ejemplo
dejando que el almidón repose y se retrograde. Después, el almidón
se recupera usando procedimientos conocidos en la técnica, en
particular por filtración o por secado que incluye secado por
pulverización, liofilización, secado ultrarrápido o secado al aire,
especialmente por filtración o secado ultrarrápido. Es importante
controlar la cristalización, típicamente la retrogradación y el
secado, con el fin de obtener el alto grado de cristalinidad
esencial para la presente invención. Asimismo es importante que el
procedimiento de secado y otros procesos posteriores a la
cristalización no destruyan sustancialmente los cristales.
El almidón resultante se encuentra en forma de
amilosa de cadena corta altamente cristalina obtenida a partir del
almidón desramificado y es excepcionalmente funcional como almidón
de digestión lenta. El almidón se caracteriza por una temperatura
del punto de fusión T_{p}, medida por DSC usando el procedimiento
descrito más adelante, de al menos 70ºC, en particular de al menos
80ºC, especialmente de al menos 90ºC, y por una entalpía \DeltaH,
medida por DSC usando el procedimiento descrito más adelante, de al
menos 25 J/g, en particular de al menos 30 J/g. Estos valores de
DSC son indicativos de la naturaleza altamente cristalina del
producto.
El almidón desramificado se caracteriza además
por un equivalente de dextrosa (ED) de al menos 5,0, en particular
de al menos 6,0. No obstante, se puede alcanzar un equivalente de
dextrosa más bajo (por ejemplo un ED de al menos 4,0) modificando
las condiciones de procesamiento, en particular eliminando los
productos de hidrólisis de bajo peso molecular. Como se usa en la
presente memoria, la expresión equivalente de dextrosa pretende
designar el poder reductor del hidrolizado. Cada molécula de almidón
posee un extremo reductor; por lo tanto, el ED es inversamente
proporcional al peso molecular. El ED de la
D-glucosa anhidra se define como 100 y el ED del
almidón no hidrolizado es prácticamente cero.
El almidón desramificado resultante es de
digestión lenta puesto que muestra una digestión sostenida, en
particular durante un periodo de tiempo de al menos dos horas,
especialmente durante un periodo de tiempo de al menos cuatro
horas, pero se digiere significativamente unas 6 horas después de la
ingestión. En particular se digiere menos del 60%, en especial
menos del 50%, lo más especialmente menos del 30% en los primeros
veinte minutos después de la ingestión, y se digiere al menos 20%,
en particular al menos 30% entre 20 minutos y dos horas después de
la ingestión según se mide usando el procedimiento de digestión
descrito más adelante. Además, se digiere al menos 50%, en
particular al menos 60%, en las dos horas posteriores a la
ingestión. La digestión del almidón típicamente continúa más allá
de dos horas.
El almidón se puede consumir en su estado bruto,
pero típicamente se consume tras procesarlo en condiciones de alta
o baja humedad. Por lo tanto, la invención pretende incluir aquellos
almidones que presentan la ventaja de ser digeridos lentamente en
el estado en el que se consumen. Este estado es imitado por los
procedimientos descritos en los ejemplos más adelante.
Además, el almidón resultante de digestión lenta
no produce un aumento rápido e importante de los niveles de glucosa
en sangre, que es típico de los almidones de altos índices
glucémicos, sino que en su lugar provoca un aumento más moderado a
por encima de los valores iniciales que se mantiene durante un
periodo de tiempo más largo. También tolera el procesamiento, pues
la porción de digestión lenta no disminuye sustancialmente durante
la cocción y/o en otras condiciones típicas del procesamiento de
alimentos.
El almidón se puede usar en una diversidad de
productos comestibles, que incluyen, pero no se limitan a: cereales,
barritas, pizza, pasta, aliños, incluidos los aliños que se pueden
verter y los aliños que se pueden añadir con cuchara; rellenos de
tartas, incluidos los rellenos de fruta y de crema; salsas,
incluidas las salsas blancas y las salsas basadas en lácteos tales
como las salsas de queso; caldos de carne; almíbares bajos en
calorías; budines; natillas; yogures; natas; bebidas, incluidas las
bebidas basadas en lácteos; glaseados; productos cocidos al horno,
que incluyen galletas saladas, panes, magdalenas, bollos, bizcochos,
galletas, bases para tartas y pasteles; condimentos, dulces y
chicles, y sopas.
La expresión productos comestibles también
pretende incluir alimentos y bebidas nutricionales, que incluyen
complementos dietéticos, productos diabéticos, productos para la
liberación sostenida de energía, tales como bebidas deportivas,
barras nutricionales y barras energéticas.
El presente almidón se puede añadir en cualquier
cantidad deseada o necesaria para obtener la funcionalidad de la
composición. En general, el almidón se puede añadir en una cantidad
de 0,01% a 100%, en particular de 1 a 50%, respecto al peso de la
composición. El almidón se puede añadir al alimento o a la bebida de
la misma manera que cualquier otro almidón, típicamente mezclándolo
directamente con el producto o añadiéndolo en forma de un sol.
Las siguientes realizaciones se presentan como
ejemplos adicionales de la presente invención y no deben
considerarse en ningún aspecto limitantes.
Los siguientes ejemplos se presentan para
ilustrar y explicar adicionalmente la presente invención y no deben
considerarse en ningún aspecto limitantes. Todos los porcentajes
usados se basan en peso/peso.
En los ejemplos se usan los siguientes
procedimientos de ensayo:
Calorimetría diferencial de barrido - Las
mediciones de calorimetría diferencial de barrido se realizaron en
un DSC-7 de Perkin-Elmer (Norwalk,
CT, EE.UU.). El instrumento se calibró con indio. Se preparan
muestras de aproximadamente 10 mg de almidón en una relación
almidón:agua de 1:3 y se calientan de 5ºC a 160ºC a 10ºC/min. Como
referencia se usa una cazuela vacía de acero inoxidable.
Longitud y linealidad de las cadenas -
Las muestras de almidón desramificado se analizaron usando RMN para
determinar la longitud media de las cadenas y las relaciones entre
los enlaces alfa-1,4 y alfa-1,6.
Las muestras de RMN se prepararon suspendiendo entre 5 y 6 mg del
almidón en 2,5 ml de D_{2}O/TSP (trimetilsililpropionato de
sodio) y cociendo las suspensiones a presión durante aproximadamente
1 hora. Las soluciones transparentes resultantes se transfirieron a
tubos de RMN de 5 mm y se mantuvieron calientes en un baño de vapor
hasta obtener los espectros de RMN. Este procedimiento de
manipulación de las muestras aseguraba que el material de almidón
cristalino permaneciera en solución. Los espectros de RMN de protón
se obtuvieron a 90ºC en un espectrómetro DPX-400 de
Bruker a 400 MHz.
Los desplazamientos químicos (respecto a TSP a
90ºC) para la resonancia de interés se asignaron de la siguiente
manera. Los enlaces alfa-1,4 internos de la cadena
presentaban un desplazamiento químico de 5,38 ppm, los
alfa-1,6 internos de la cadena (puntos de
ramificación) de 4,96 ppm, la forma alfa de los grupos terminales
reductores de 5,23 ppm y la forma beta de los grupos terminales
reductores de 4,65 ppm.
La longitud media de las cadenas en las muestras
de almidón se calculó a partir de la relación existente entre los
grupos terminales reductores y la resonancia interna de la cadena.
El porcentaje de enlaces alfa-1,6 (puntos de
ramificación) se calculó a partir de la cantidad de enlaces
alfa-1,6 respecto a enlaces
alfa-1,4.
Equivalente de dextrosa (ED) - Para la
medición del ED durante el proceso se usó el procedimiento de
titulación volumétrica de Fehling. Un matraz Erlenmeyer de 500 ml
se aclaró con agua desionizada (D.I.). A continuación se añadieron
50 ml de agua D.I. Seguidamente se añadieron 5 ml de cada una de las
soluciones de Fehling A y B y 2 gotas de azul de metileno con dos
perlas de ebullición. Tras determinar los sólidos en la reacción
usando un refractómetro se preparó por dilución de la solución de
reacción con agua D.I. en un vaso de precipitados una solución de
almidón que contenía entre 2 y 4 por ciento de sólidos de almidón.
Antes de proceder al paso siguiente los sólidos se analizaron en un
refractómetro para comprobar que la solución se preparó
correctamente. Se pesó el vaso de precipitados con la solución de
almidón y se registró el peso. Se añadieron 15 gramos de la
solución de almidón al matraz Erlenmeyer con la solución de Fehling
preparada. Tras hervirlo durante 2 minutos con agitación en una
placa caliente normalmente aparecía un tono azulado. Se añadió
gradualmente mediante una pipeta la solución de almidón del vaso de
precipitados hasta desaparecer el tono azulado y formarse un óxido
cuproso rojizo distintivo. La solución de almidón se agitó
continuamente con una pipeta de plástico para mantener la
uniformidad de la solución. Una vez alcanzado el punto final rojizo,
el vaso de precipitados que contenía la solución de almidón se pesó
de nuevo para determinar el peso del almidón consumido. El cálculo
del ED se puede efectuar según la siguiente
ecuación:
ecuación:
ED =
\frac{[Factor \ de \ Fehlinf \ \times \ 100]}{[(gramos \ necesarios
\ de \ solución \ de \ almidón) \ \times \ (conc. \ de \ la \
solución \ de \
almidón)]}
Simulación de la digestión - (Englyst y col.,
European Journal of Clinical Nutrition, 1992, 46,
S33-S50) - Las muestras de alimento se
muelen/pican como si se masticaran. Las muestras de almidón en polvo
se criban para obtener un tamaño de partícula de 250 micrómetros o
menos. Se pesan 500-600 mg \pm 0,1 mg de muestra
y se añaden al tubo de muestra. A cada tubo se añaden 10 ml de una
solución de pepsina (0,5%), goma guar (0,5%) y HCl (0,05 M).
Se preparan los tubos blanco y patrón de
glucosa. El blanco consiste en 20 ml de un tampón que contiene
acetato sódico 0,25 M y 0,02% de cloruro cálcico. Los patrones de
glucosa se preparan mezclando 10 ml de tampón acetato sódico
(descrito anteriormente) y 10 ml de una solución de 50 mg/ml de
glucosa. Los patrones se preparan por duplicado.
La mezcla enzimática se prepara añadiendo 18 g
de pancreatina porcina (Sigma P-7545) a 120 ml de
agua desionizada, mezclando bien y centrifugando durante 10 minutos
a 3.000 g. Se recoge el sobrenadante y se añaden 48 mg de invertasa
seca (Sigma I-4504) y 0,5 ml de AMG 400 (Novo
Nordisk).
\newpage
Los tubos de muestra se incuban previamente
durante 30 min a 37ºC, después se retiran del baño y se añaden 10
ml de tampón acetato sódico junto con perlas de vidrio/canicas (para
fomentar la descomposición física de la mezcla durante la
agitación).
Se añaden 5 ml de la mezcla enzimática a las
muestras, el blanco y los patrones. Los tubos se sacuden en
horizontal en un baño de agua a 37ºC y a aproximadamente 180
sacudidas/min. El tiempo "cero" representa la primera adición
de la mezcla enzimática al primer tubo.
Al cabo de 20 y 120 minutos se recogen alícuotas
de 0,5 ml de las muestras incubadas y se introducen en un tubo
separado con 20 ml de etanol al 66% (para detener la reacción).
Después de 1 hora se centrifuga una alícuota durante 10 minutos a
3.000 g.
La concentración de glucosa en cada tubo se mide
usando el procedimiento de la glucosa oxidasa/peroxidasa (Megazyme
Glucose Assay Procedure GLC9/96). Éste es un procedimiento
colorimétrico. También se puede usar la HPLC para detectar la
glucosa, como se describe en la bibliografía previa en que se
realiza este experimento.
El grado de digestión del almidón se determina
calculando la concentración de glucosa frente a los patrones de
glucosa y usando un factor de conversión de 0,9. Los resultados se
expresan en "% de almidón digerido" (basado en el peso seco)
después de 20 y 120 minutos. El ADL (almidón de digestión lenta) es
el valor a 120 minutos menos el valor a 20 minutos.
Cada lote de muestras analizado incluye una
muestra de referencia de almidón de maíz no cocido. El intervalo
aceptado para los valores de digestión en % para el almidón de maíz
es:
Modelos de cocción - Se usan dos modelos
generales para mimetizar los procesamientos comerciales de los
alimentos: alta humedad y baja humedad. En el modelo alimentario de
alta humedad se usa almidón en agua con un 20% de sólidos, cocido
durante 5 minutos a 90ºC en un baño de vapor. Este producto cocinado
se congela después en un baño de hielo seco/acetona, se liofiliza,
se muele y se ensaya en cuanto a su digestión. En el modelo
alimentario de baja humedad se usa almidón en agua con un 50% en
sólidos, y la pasta se cuece al horno a 190ºC durante
aproximadamente 20 minutos. A continuación, la muestra se muele y se
criba para obtener un tamaño de partícula de 250 micrómetros o
menos.
Ejemplo
1
A. Se suspendieron 4 kg de almidón de maíz céreo
en 10,8 litros de agua y se ajustó un pH de 4,0 usando agua:ácido
clorhídrico 3:1. El almidón se coció a chorro de vapor entre 154,4 y
157,2ºC (310 a 315ºF) y a una contrapresión de 5,52 x 10^{5} Pa
(80 psi) para completar la cocción del almidón. Una vez enfriado el
almidón a 55ºC se añadió, respecto al peso del almidón, un 0,2% de
isoamilasa (disponible en el mercado en Hayashibara Inc., Japón).
La reacción de desramificación se detuvo cuando el ED (equivalente
de dextrosa) de la muestra alcanzó 6,0. En este punto, el pH se
ajustó a 2,0 durante 30 minutos a 55ºC para desnaturalizar la
enzima. Después, y una vez reajustado el pH a 6,0, la solución de
almidón se enfrió a temperatura ambiente y se dejó cristalizar
durante la noche (16 horas) a temperatura ambiente. El producto
cristalizado se recuperó por secado por pulverización con una
temperatura de entrada de 210ºC y una temperatura de salida de
116ºC.
B. Se suspendieron 227 kg (500 libras) de
almidón de maíz céreo convertido con ácido en 680 kg (1.500 libras)
de agua y se ajustó un pH de 4,0 usando agua:ácido clorhídrico 3:1.
El almidón se coció en un baño de vapor. Se añadió bajo constante
agitación 0,2% de isoamilasa, manteniendo la temperatura del almidón
cocido a 55ºC.
Después de un tiempo de reacción de 8 horas, la
enzima se desnaturalizó bajando el pH a 2,0 durante 30 minutos a
55ºC. Después, y una vez reajustado el pH a 6,0, la solución de
almidón se enfrió a temperatura ambiente y se dejó cristalizar a
temperatura ambiente hasta estabilizarse el filtrado soluble. El
producto cristalizado se deshidrató y se sometió a un secado
ultrarrápido. El almidón desramificado resultante presentaba un
equivalente de dextrosa de 7,0.
C. Se repitió el procedimiento del ejemplo 1A,
con la excepción de que el almidón de base era un maíz céreo
convertido con ácido y la reacción transcurrió durante la noche (16
horas). Tras la cristalización, el producto se secó por
pulverización con una temperatura de entrada de 210ºC y una
temperatura de salida de 116ºC.
D. Se repitió el procedimiento del ejemplo 1A,
con la excepción de que la reacción de desramificación se detuvo
cuando el ED de la muestra alcanzó 5,3. En este punto, el pH se
ajustó a 2,0 durante 30 minutos a 55ºC para desnaturalizar la
enzima. Después, y una vez reajustado el pH a 6,0, la solución de
almidón se enfrió a temperatura ambiente y se dejó cristalizar
durante la noche a temperatura ambiente. El producto cristalizado
se filtró y se secó al aire.
En la Tabla 1 se muestran los resultados de la
DSC y de la digestión, así como el contenido calculado de ADL en
las muestras del ejemplo 1.
\hskip0.3cmTodas las muestras contenían más del 20% de ADL.
Ejemplo
2
A. Se suspendieron 4 kg de almidón de maíz céreo
en 12 litros de agua. La muestra se coció a chorro de vapor, se
enfrió a 55ºC y se ajustó a un pH de 4,0 mediante la adición de
agua:HCl 3:1. En este punto se añadió, respecto al peso del
almidón, un 0,2% de isoamilasa para iniciar la reacción de
desramificación. Después de 5 horas de reacción se elevó el pH de
la muestra a 6,0 usando NaOH al 3% y se calentó a 85ºC durante 20
minutos para destruir la enzima. Después, la muestra se enfrió a
temperatura ambiente y se cristalizó durante la noche a esta
temperatura. La muestra se reco-
gió por filtración y se secó al aire. El almidón desramificado resultante presentaba un equivalente de dextrosa de 6,7.
gió por filtración y se secó al aire. El almidón desramificado resultante presentaba un equivalente de dextrosa de 6,7.
B. Se repitió el procedimiento del ejemplo 2A,
con la excepción de que la muestra se enfrió a 40ºC y se cristalizó
a 40ºC durante la noche.
Los estudios de digestión de las muestras 2A y
2B del ejemplo 2 y de las muestras 1C y 1D del ejemplo 1 se
realizaron tras someter los almidones a los modelos de cocción a
alta humedad (AH) o a baja humedad (BH). En la Tabla 2 se resumen
los resultados de la digestión, así como los contenidos calculados
de ADL en estas muestras. Asimismo se incluyen los resultados de la
DSC para las muestras brutas.
Todas las muestras de este ejemplo mostraron un
contenido en ADL superior al 20%.
Ejemplo
3
Se elaboraron galletas saladas usando las
siguientes formulaciones y procedimientos.
Los ingredientes secos se mezclaron durante un
minuto. A continuación se añadieron la grasa, el jarabe de maíz y
el agua y la mezcla se amasó hasta obtener una masa. La masa se
extendió y se cortó en galletas cuadradas de aproximadamente 50,8
mm (2 pulgadas) y un grosor de 6,35 mm (0,25 pulgadas). Las galletas
se cocieron durante 15 minutos a 204,4ºC (400ºF).
\newpage
Las galletas se molieron como si se masticaran y
se ensayaron en cuanto a su capacidad de digestión. Los resultados
se muestran en la Tabla 3.
Como se puede apreciar en la Tabla 3, la galleta
salada cocida con el almidón de digestión lenta retenía esta
capacidad de digestión lenta.
Claims (19)
1. Una composición de almidón preparada a partir
de un almidón convertido pobre en amilosa que comprende
\alpha-glucanos lineales cristalinos,
caracterizada por:
a) al menos 20% de almidón de digestión
lenta;
b) menos de 60% de almidón de digestión
rápida;
c) una temperatura del punto de fusión T_{p},
medida por DSC, de al menos 70ºC; y
d) una entalpía \DeltaH, medida por DSC, de al
menos 25 J/g, en la que al menos un 90% de la composición está
desramificado,
e) en la que al menos un 50% se digiere en el
transcurso de dos horas de acuerdo con las mediciones de Englyst y
col., Eur. J. Clin. Nutr. 46, pág. 33-50 (1992);
y
en la que el almidón pobre en amilosa comprende
no más de 10% en peso de amilosa, el almidón de digestión rápida
comprende un almidón o partes de él que se digieren en 20 minutos de
digestión y el almidón de digestión lenta comprende un almidón o
una fracción suya que no es almidón de digestión rápida ni almidón
resistente.
2. La composición de almidón de la
reivindicación 1, en la que al menos un 60% se digiere en el
transcurso de dos horas de acuerdo con las mediciones de Englyst y
col., Eur. J. Clin. Nutr. 46, pág. 33-50 (1992).
3. La composición de almidón de una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 2, en la que la composición de almidón
se prepara a partir de un almidón pobre en amilosa seleccionado del
grupo constituido por maíz, patata, mandioca y arroz.
4. La composición de almidón de una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 3, en la que la temperatura del punto
de fusión es de al menos 80ºC.
5. La composición de almidón de la
reivindicación 4, en la que la temperatura del punto de fusión es de
al menos 90ºC.
6. La composición de almidón de una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 5, en la que la entalpía es de al menos
30 J/g.
7. La composición de almidón de una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada por al menos un
30% de almidón de digestión lenta.
8. La composición de almidón de una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 7 formada esencialmente por
\alpha-glucanos lineales cristalinos.
9. La composición de almidón de una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 8, en la que la composición presenta un
equivalente de dextrosa de al menos 4,0.
10. La composición de almidón de la
reivindicación 9, en la que la composición presenta un equivalente
de dextrosa de al menos 5,0.
11. La composición de almidón de una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 10, en la que al menos un 95% del
almidón está desramificado.
12. La composición de almidón de la
reivindicación 11, en la que al menos un 98% del almidón está
desramificado.
13. Un procedimiento para preparar la
composición de almidón de una cualquiera de las reivindicaciones 1
a 12, que comprende:
a) desramificar un almidón convertido pobre en
amilosa, estando al menos un 90% del almidón desramificado;
b) dejar cristalizar el almidón desramificado;
y
c) secar el almidón desramificado y altamente
cristalizado.
14. El procedimiento de la reivindicación 13, en
el que la composición de almidón se desramifica usando la
isoamilasa.
\newpage
15. El procedimiento de la reivindicación 13 ó
14, en el que la composición de almidón se desramifica por
completo.
16. El procedimiento de la reivindicación 13 ó
14, en el que se desramifica al menos un 95% del almidón.
17. El procedimiento de la reivindicación 13 ó
14, en el que se desramifica al menos un 98% del almidón.
18. Un producto comestible que comprende la
composición de almidón de una cualquiera de las reivindicaciones 1
a 12.
19. El producto de la reivindicación 18, en el
que el producto es un alimento nutricional.
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