ES2305958T3 - Uso de un producto de almidon reticulado o inhibido. - Google Patents

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Abstract

Uso de un almidón reticulado con un contenido en fosfato unido añadido del 0,10 al 0,35% para la preparación de un producto comestible para controlar el nivel de glucemia de un mamífero, en el que dicho almidón proporciona menos del 25% de la liberación de glucosa a los 20 minutos, entre el 30-70% a los 120 minutos y más del 60% a los 240 minutos, y en el que dicho almidón no es un almidón con alto contenido en amilosa, es decir, almidón con más del 40% de amilosa, el almidón está en forma granular y por lo cual la liberación de glucosa se mide según el método de digestión simulada tal como se da a conocer en la descripción, y el almidón se ha dextrinizado u oxidado.

Description

Uso de un producto de almidón reticulado o inhibido.
Antecedentes de la invención
La presente invención se refiere al uso de un almidón reticulado o inhibido para la preparación de un producto comestible para el control o regulación del nivel de glucemia. Tales almidones controlan y/o regulan el nivel de glucemia de los mamíferos cuando se usan como a fuente de alimento o alimentación modificando el tiempo y la tasa de absorción posprandial.
El almidón es una fuente principal de energía en la dieta occidental típica. Los almidones refinados (para una descripción de almidones refinados véase Imberty et al. Die Starke, 43 (10), 375-84 (1991)) se comen principalmente en forma cocinada, lo que proporciona generalmente un aumento alto y rápido de la glucemia, digiriéndose rápida y totalmente. Sin embargo, algunos almidones refinados pueden resistir la hidrólisis enzimática en el intestino delgado, de modo que el almidón no se rompe sustancialmente hasta que alcanza el intestino grueso, en el que lo utilizan los microorganismos residentes (esto se define como almidón resistente o AR). Englyst (Englyst, H.N; et al. Eur J. Clin Nutr 46 (supl. 2):S33-S50 1992) definió tres categorías diferentes de almidón resistente en relación con su origen y medio de resistencia. Un cuarto tipo de AR se describió posteriormente por Brown (Brown et al. Food Australia, 43(6), 272-75 (1995)) en relación con almidones modificados químicamente que contienen almidones con enlaces cruzados, éteres y ésteres que son resistentes a la digestión enzimática.
La expresión hidrato de carbono disponible se define como la cantidad total de hidrato de carbono en un alimento menos la cantidad de hidrato de carbono que no es digerible. Los hidratos de carbono no digeribles incluyen fibra dietética, alcoholes de azúcar y azúcares no digeribles. La amplia clase de fibra dietética incluye el grupo de almidones definidos anteriormente por Englyst y Brown (de AR1 a 4). En algunos ejemplos publicados, se mide o cuantifica el almidón resistente como fibra dietética (por ejemplo, Chui et al. patente estadounidense nº 5.902.410) usando métodos de prueba convencionales (véanse AOAC 985.29 y 991.43) y proporcionan de poca a ninguna glucosa posprandial absorbible, sino que se fermentan en el intestino grueso. Además, la presencia de almidón resistente afecta a la cantidad de hidratos de carbono disponibles en la ración de alimento de la misma manera que la fibra dietética (por ejemplo, celulosa, inulina, psilio y salvados) afecta a la cantidad de hidratos de carbono disponibles.
La respuesta glucémica (RG) se refiere a los efectos diferenciales de los alimentos en los niveles de glucemia a lo largo del periodo de tiempo de 0 a 120 minutos (publicación NIH número 99-3892 1999). Se mide como el área incremental bajo la curva de respuesta de la glucemia en un sujeto individual para una muestra de alimento particular en un día específico. La magnitud y duración de la respuesta glucémica a diversos alimentos refleja la variabilidad en la tasa y el alcance de la digestión y absorción de componentes que contienen glucosa tales como almidón. Esto se ha usado para determinar la magnitud de la respuesta de la glucosa posprandial a un alimento individual y también para comparar (respuesta glucémica relativa) alimentos usando el mismo tamaño de muestra o ración. Esto es útil en la determinación de los efectos sobre la glucemia de alimentos tal como se consumen por seres humanos y animales.
Tal como se usa en esta solicitud, el índice glucémico (IG) (Jenkins, D.J.A. et al. Am J. Clin. Nutr. 34(3): 362-66 (1981)) se define como "el área incremental bajo la curva de respuesta de la glucemia de una porción de hidrato de carbono disponible de 50 g de un alimento de prueba expresada como un porcentaje de la respuesta a la misma cantidad de hidrato de carbono disponible en un alimento convencional tomado por el mismo sujeto". Se asigna arbitrariamente 100 para el alimento convencional, que puede ser o bien 50 g de glucosa o bien 50 g de pan blanco.
El IG trata de cuantificar las interacciones de diversos componentes en el alimento y el papel que desempeñan en cómo se digiere una fuente de hidratos de carbono y se absorbe la glucosa. Cuando se requiere una cantidad especificada de hidrato de carbono disponible (50 g) en el alimento de prueba, debe consumirse una porción más grande (algunas veces mucho más grande) del alimento de prueba. Establecido de manera alternativa, los alimentos ricos en grasas, proteína o fibra dietética necesitarían un tamaño de ración más grande con el fin de ingerir los 50 g requeridos de hidrato de carbono disponible.
A medida que se digiere el alimento, la cantidad de glucosa en la sangre se somete a dos mecanismos básicos. El primero es la tasa de absorción en el torrente circulatorio de glucosa a medida que se digiere el alimento. El segundo mecanismo es la tasa de absorción de la glucosa a partir del torrente circulatorio en el tejido corporal. Aunque esto es una vista simplificada de estos dos mecanismos, un experto en la técnica reconocerá la naturaleza compleja y multifacética de los mecanismos, reacciones y procedimientos implicados. En individuos sanos normales, el cuerpo tiene mecanismos para regular los niveles de glucemia dentro de ciertos intervalos específicos (niveles de glucosa en plasma en ayunas de 3,9 a 6,1 mmol/l tal como se especifica por la Asociación Americana de Diabetes (American Diabetes Association), Diabetes Care, 24 (supl.), 1-9 (2001)). Por ejemplo, los aumentos en los niveles de glucemia estimulan la producción de insulina, lo que entre otras funciones facilita la absorción de glucosa en el tejido, pero también ejerce funciones principales en el metabolismo de grasas y proteínas. Por tanto, se ha mostrado que los alimentos que provocan un aumento agudo de concentración de glucosa en sangre, producen aumentos rápidos (pero compensados) en los niveles de insulina en suero, lo que conduce a la captación, el almacenamiento y el uso de glucosa por las células musculares, el tejido adiposo y el hígado, equilibrando por consiguiente la concentración de glucosa en sangre en el intervalo "normal".
La glucosa que se absorbe en el tejido puede transformarse en glucógeno como medio de almacenamiento para los músculos. El glucógeno se usa en tiempos de actividad física y se repone en tiempos de descanso. La carga de carbohidratos (hidratos de carbono) es un procedimiento que los atletas usan para aumentar la reserva de energía en forma de glucógeno en el músculo antes de una actividad atlética. Es "una estrategia en la que los cambios en el entrenamiento y la nutrición pueden maximizar las reservas de glucógeno en los músculos antes de una competición de resistencia" (Michelle Minehan, AIS Sports Nutrition Program, 2003). El glucógeno también puede transportarse desde el músculo hasta el torrente circulatorio para aumentar los niveles de glucemia si caen por debajo de ciertos niveles.
Se asocia un número de estados con la producción excesiva/baja de insulina o la reacción de las células en el cuerpo a las acciones normalmente iniciadas por la insulina. La resistencia a la insulina (RI) es el estado en el que el tejido corporal se vuelve menos receptivo a la insulina y requiere niveles más altos para lograr el mismo efecto fisiológico. Los efectos principales de la RI se han identificado como la utilización disminuida de glucosa por las células corporales, dando como resultado un aumento en la movilización de grasas para las zonas de almacenamiento de grasas, y la depleción de proteína en los tejidos del cuerpo (Guyton, A.C., "Textbook of Medical Physiology" (7ª Ed.), W.B. Saunders Company: Filadelfia, Pa. 923-36). Otros estados que surgen a partir de la producción excesiva/baja de insulina incluyen hipoglucemia, hiperglucemia, regulación de glucosa alterada, síndrome de resistencia a la insulina, hiperinsulinemia, dislipidemia, disfibrinolisis, síndrome metabólico, síndrome X y diabetes mellitus (tipo II también conocida como diabetes mellitus no insulinodependiente (DMNID)) y los estados fisiológicos que pueden surgir tales como enfermedad cardiovascular, retinopatía, nefropatía, neuropatía periférica y disfunción sexual.
Otro efecto asociado a menudo con el aumento agudo y las oscilaciones rápidas en los niveles de glucemia es la incapacidad para controlar y mantener el peso corporal. La insulina, que desempeña muchos papeles en el cuerpo, también es activa en la transformación de la glucosa en grasas (Anfinsen et al. publicación de patente estadounidense nº 2004/0043106). Se cree que la resistencia a la insulina, que necesita niveles de insulina en suero más altos, es una causa de aumento de peso ya que el aumento de los niveles de insulina facilita el almacenamiento de grasa innecesario. Los expertos han recomendado durante mucho tiempo comer muchas comidas pequeñas a lo largo de un día para intentar regular la glucemia (y el correspondiente suministro de energía) a un nivel constante, uniforme. Adicionalmente, se ha mostrado que los niveles de glucemia que descienden rápidamente (lo que normalmente ocurre tras un aumento agudo) provocan una estimulación del apetito (hambre) en seres humanos adultos sanos. Alternativamente, la investigación indica que la liberación de glucosa a lo largo de un período de tiempo prolongado conduce a beneficios específicos que pueden incluir un aumento de la saciedad durante períodos de tiempo más largos (control de peso tal como pérdida de peso y estabilización de peso a largo plazo), liberación de energía sostenida (rendimiento atlético mejorado incluyendo entrenamiento) y mejoras en la concentración mental y memoria.
Un almidón, o material rico en almidón, que podría proporcionar glucosa a la sangre a lo largo de un tiempo prolongado serviría para mantener niveles de glucemia normales/sanos (es decir, normoglucemia) y reducir/eliminar cambios rápidos en el nivel de glucemia. Sería una fuente excelente de hidratos de carbono en la prevención y el tratamiento de cualquiera de los estados discutidos anteriormente. Los individuos sanos que deseen controlar la liberación de glucosa o regular la liberación de energía de los alimentos así como la prevención o el tratamiento de muchas enfermedades asociadas con irregularidades en las concentraciones de insulina y glucosa en sangre podrían utilizar alimentos que contienen estos almidones.
La preparación de almidón resistente reticulado y el impacto de este almidón en el índice glucémico se da a conocer en Woo et al., Cereal Chemistry, volumen 79, nº 6, noviembre de 2002, páginas 819-825.
De manera sorprendente, se ha descubierto ahora que los almidones reticulados o inhibidos pueden controlar y/o regular el nivel de glucemia en mamíferos y la absorción posprandial. Además se ha descubierto que tales almidones reticulados o inhibidos, si se formulan apropiadamente en los alimentos o se usan como complemento, pueden usarse para proporcionar al consumidor un suministro controlado y/o regulado de glucosa a la sangre a lo largo de un período de tiempo prolongado.
Sumario de la invención
La presente invención se refiere al uso de un almidón reticulado o inhibido para la preparación de un producto comestible para controlar y/o regular la tasa de liberación de glucosa de los alimentos o complementos tras el consumo (es decir, posprandial). Tales almidones incluyen los preparados tratando almidón nativo o materiales ricos en almidón tales como harina o sémola de maíz usando métodos conocidos en la técnica para reticular o inhibir el almidón, específicamente los tratados con trimetafosfato de sodio y/o tripolifosfato de sodio. Tales almidones reticulados o inhibidos, pueden reducir el aumento agudo inicial de glucemia, y si se formulan apropiadamente en los alimentos, pueden usarse para proporcionar al consumidor glucosa controlada/regulada a lo largo de un período de tiempo prolongado y ayudar a proporcionar niveles de glucemia normales/sanos, incluyendo los individuos que pueden desarrollar resistencia a la insulina.
Granular, tal como se usa en el presente documento, pretende significar no gelatinizado o dispersado mediante cualquier procedimiento químico o físico. Los almidones granulares pueden determinarse usando microscopía mediante la presencia de birrefringencia (cruz de malta) bajo luz polarizada. Los almidones granulares tampoco son significativamente solubles en agua por debajo de su temperatura de gelatinización. Los almidones no granulares son los que se han tratado o procesado para ser fácilmente solubles en agua (CWS) por debajo de su temperatura de gelatinización (de manera normal aproximadamente 65ºC). Algunos almidones pueden procesarse para volverse solubles y entonces se deja que experimenten retrogradación de modo que formen partículas (unidades cristalinas) que ya no sean solubles por debajo de 100ºC, pero tampoco son granulares. En una realización de esta invención, se usó la forma granular de almidón.
La mayoría de los investigadores y de las publicaciones han escogido dos puntos en el tiempo para medir la digestibilidad de los hidratos de carbono. Estos puntos son a los 20 y 120 minutos tras la ingestión o para técnicas in vitro tras comenzar la digestión enzimática, pero no reflejan fielmente la absorción en el estómago e intestino delgado. Para los fines de esta solicitud, se ha medido la digestión de diversas muestras a los 20, 120 y 240 minutos para referirse mejor a los efectos fisiológicos verdaderos que tendrán estas muestras en el sistema digestivo de los mamíferos.
Tal como se usa en el presente documento, la expresión almidón rápidamente digerible pretende significar un almidón o partes del mismo que se absorben completamente en el plazo de los primeros 20 minutos tras la ingestión tal como se mide mediante el aumento rápido de la concentración de glucosa en sangre (Englyst et al., Eur. J. Nutr. 46 (supl. 2), s33-s50).
Tal como se usa en el presente documento, la expresión almidón resistente pretende significar un almidón, o la fracción del mismo, que no se digiere en el intestino delgado.
La expresión almidón lentamente digerible pretende significar un almidón, o la fracción del mismo, que no es ni almidón rápidamente digerible ni almidón resistente. Establecido de manera alternativa, almidón lentamente digerible es cualquier almidón que libere una parte sustancial de su glucosa al cuerpo de los mamíferos a lo largo de la longitud total del estómago e intestino delgado (normalmente entre 20 minutos y 240 minutos en seres humanos). Para una descripción más completa de estos almidones véase Englyst et al, European Journal of Clinical Nutrition, 1992, 46, S33-S50. (Nota: Englyst describe almidones lentamente digeribles como aquellos que liberan su glucosa entre 20 y 120 minutos a diferencia de entre 20 y 240 minutos).
Tal como se usa en el presente documento, la expresión fósforo unido pretende significar el fósforo unido, tal como se determina mediante la prueba expuesta en la sección de ejemplos y fósforo unido añadido pretende significar el fósforo unido que no está presente de manera natural en el almidón y se añade mediante un producto químico u otro medio. Por tanto, el fósforo unido añadido se determinará restando el fósforo unido de la base de almidón no modificado al del almidón modificado.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 representa la liberación de glucosa lenta ideal en comparación con la de almidones normales y la liberación de glucosa ideal de los alimentos que contienen tales almidones.
La figura 2 representa la liberación de glucosa real de almidones de maíz crudo reticulados a diversos niveles con STPP/STMP.
Descripción detallada de la invención
La presente invención se refiere al uso de un almidón reticulado o inhibido para la preparación de un producto comestible para controlar y/o regular el nivel de glucemia de mamíferos y la absorción posprandial. Tales almidones se preparan tratando almidón nativo o materiales ricos en almidón tales como harina o sémola de maíz usando métodos conocidos en la técnica para reticular o inhibir el almidón, específicamente con trimetafosfato de sodio (STMP) y/o tripolifosfato de sodio (STPP). Tales almidones reticulados o inhibidos, si se formulan apropiadamente en los alimentos o se toman como complemento, pueden usarse para proporcionar al consumidor niveles de glucemia más constantes (prevenir/minimizar el ascenso agudo) a lo largo de un período de tiempo prolongado (correspondiente al tiempo que el material está en el estómago/intestino delgado) que lo que sería posible con otros tipos de almidones. Tales almidones y alimentos que contienen estos almidones ayudarán al consumidor a regular y mantener niveles de glucemia normales y sanos.
El almidón, tal como se usa en el presente documento, pretende incluir todos los almidones, harinas y materiales que contienen almidón derivados de tubérculos, cereales, legumbres y semillas o cualquier otra fuente nativa, cualquiera de las cuales puede ser adecuada para su uso en el presente documento. Un almidón nativo tal como se usa en el presente documento, es uno tal como se encuentra en la naturaleza. También son adecuados almidones derivados de una planta obtenida mediante técnicas de cultivo convencionales incluyendo cultivo cruzado, translocación, inversión, transformación o cualquier otro método de ingeniería genética o cromosómica para incluir variaciones de las mismas que normalmente se denominan organismos modificados genéticamente (OMG). Además, también es adecuado en el presente documento el almidón derivado de una planta que se ha hecho crecer a partir de mutaciones artificiales (incluyendo aquellas a partir del mutágenos químicos) y variaciones de la composición genérica anterior, que puede producirse mediante métodos convencionales conocidos de cultivo por mutación.
Las fuentes típicas para los almidones son cereales, tubérculos, raíces, legumbres y frutas. La fuente nativa puede ser maíz, guisante, patata, boniato, plátano, cebada, trigo, arroz, avena, sagú, amaranto, tapioca (mandioca), arrurruz, Canna, tritical y sorgo, así como variedades cerosas (de bajo contenido en amilosa) de las mismas. Las fuentes particularmente útiles incluyen maíz, patata, mandioca y arroz. Tal como se usa en el presente documento, la expresión "ceroso" o "bajo contenido en amilosa" pretende incluir un almidón que contiene no más de aproximadamente el 10%, particularmente no más de aproximadamente el 5%, lo más particularmente no más de aproximadamente el 2%, en peso de amilosa. La invención incorporada aquí se refiere a todos los almidones y pretende incluir todas las fuentes de almidón, incluyendo aquéllas que se producen en la naturaleza, se alteran genéticamente o se obtienen a partir de cultivo híbrido. Sin embargo, los almidones con alto contenido en amilosa, es decir almidones con más del 40% de amilosa, no son adecuados para su uso en esta invención.
El almidón de esta invención se prepara tratando almidón nativo o materiales ricos en almidón con reactivos de reticulación multifuncionales (es decir, difuncionales). En una realización, el reactivo se selecciona del grupo que consiste en trimetafosfato de sodio, tripolifosfato de sodio y combinaciones de los mismos. Se conocen en la técnica modificaciones de reticulación de este tipo y se describen por ejemplo en Modified Starches: Properties and Uses, Ed. Wurzburg, CRC Press, Inc., Florida (1986). Un experto en la técnica reconocerá que variando las condiciones de reacción y los reactivos, puede ser posible variar el nivel y la razón de disustitución frente a monosustitución. Cómo afecta esta razón a la tasa de digestiones y absorción en el cuerpo depende de muchos factores incluyendo tipo de almidón, contenido en amilosa, y composición/conformación granular así como tipo de reactivo y condiciones de reacción. La tasa de digestión también depende de la forma o manera en la que se prepara el alimento y la reacción del individuo a tales alimentos, incluyendo variaciones en la bioquímica y fisiología de cada individuo.
La cantidad de reticulación depende, entre otros, del almidón, del reactivo de reticulación y de si el almidón se eliminará por cocción antes de la ingestión. Cuando se usa un reactivo de reticulación tal como STMP, la cantidad de reticulación se mide mediante el contenido en fósforo unido y, en esta invención, está presente en una cantidad eficaz lentamente digerible. La cantidad de fósforo unido está en el intervalo del 0,10 al 0,35% de fósforo unido.
El almidón se modifica además mediante oxidación o dextrinización para proporcionar propiedades texturales y/o físicas deseables. La modificación puede llevarse a cabo antes o tras la reticulación/inhibición según el tipo de modificación adicional. Estará dentro del conocimiento del experto en la técnica respecto a qué combinaciones son posibles y en qué orden puede llevarse a cabo tal modificación. Las modificaciones adicionales pueden incluir reducción de peso molecular tal como transformación ácida y/o tratamiento enzimático y sustitución con óxido de propileno (OP), óxido de etileno (OE), anhídrido octenilsuccínico (AOS), acetilación.
Las modificaciones tal como se describen anteriormente se llevan a cabo normalmente en medios acuosos con alguna forma de control de pH o ajuste de pH. Un experto apreciará fácilmente la variedad de materiales y equipos para llevar a cabo estas reacciones. Para una revisión de estas condiciones de reacción, véase Modified Starches: Properties and Uses, Ed. Wurzburg, CRC Press, Inc., Florida (1986), capítulo 4. Pueden utilizarse otras condiciones y medios de reacción y proporcionarán materiales bajo el alcance de la invención. Éstos incluyen, pero no se limitan a, reacciones con calor seco, reacciones con disolvente, reacciones con fluido supercrítico y condiciones en estado
gas.
Los almidones pueden modificarse en el estado granular o tras la gelatinización usando técnicas conocidas en la técnica. Tales técnicas incluyen las dadas a conocer por ejemplo en las patentes estadounidenses números 4.465.702, 5.037.929, 5.131.953 y 5.149.799. Véase también, 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.
Los almidones de esta invención pueden transformarse, tales como almidones de fluidez o desleídos por ebullición por ácidos preparados mediante oxidación, hidrólisis ácida, hidrólisis enzimática, calor y/o dextrinización ácida. Estos procedimientos se conocen bien en la técnica.
El almidón puede purificarse mediante cualquier método conocido en la técnica para eliminar aromas raros del almidón, colores, o satinar la contaminación microbiana para asegurar la seguridad del alimento u otros componentes indeseables que son nativos con respecto al almidón o se crean durante el procesamiento. Se dan a conocer procedimientos de purificación adecuados para tratar almidones en la familia de patentes representada por el documento EP 554 818 (Kasica, et al.). También son útiles técnicas de lavado alcalinas y se describen en la familia de patentes representada por los documentos U.S. 4.477.480 (Seidel) y 5.187.272 (Bertalan et al.). El almidón puede purificarse mediante eliminación enzimática de proteínas. Pueden eliminarse las impurezas y los subproductos de reacción mediante diálisis, filtración, centrifugación o cualquier otro método conocido en la técnica para aislar y concentrar composiciones de almidón. El almidón puede lavarse usando técnicas conocidas en la técnica para eliminar fracciones solubles de bajo peso molecular, tales como mono y disacáridos y/u oligosacáridos.
El almidón resultante se ajusta normalmente hasta el pH deseado según su uso final previsto. En general, el pH se ajusta hasta de 3,0 a aproximadamente 6,0. En una realización, el pH se ajusta hasta de 3,5 a aproximadamente 4,5, usando técnicas conocidas en la técnica.
El almidón puede recubrirse usando métodos conocidos en la técnica, incluyendo sin limitación mediante filtración o mediante secado, incluyendo secado por pulverización, liofilización, secado por evaporación súbita o secado al aire.
El almidón resultante tiene un perfil de digestión alterado, de manera que menos del 25% se digiere en el plazo de los primeros 20 minutos de ingestión. En una realización, se digiere menos del 20% del almidón, y en otra realización se digiere menos del 10%, en el plazo de los primeros 20 minutos.
Además, se digiere del 30 al 70% del almidón resultante en el plazo de los 120 minutos de ingestión. En una realización, se digiere al menos el 40-60% del almidón en el plazo de los 120 minutos de ingestión y en otra realización, se digiere al menos el 45-55% en el plazo de los 120 minutos.
Además, se digiere al menos el 60% del almidón resultante en el plazo de los 240 minutos de ingestión. En una realización, se digiere al menos el 70% del almidón en el plazo de los 240 minutos de ingestión y en otra realización, se digiere al menos el 80% en el plazo de los 240 minutos y todavía en otra realización, se digiere al menos el 90% en el plazo de los 240 minutos.
Resultará evidente para un experto en la técnica que cocer un almidón afectará a la digestibilidad y tasa de absorción de la glucosa en el torrente circulatorio. Para una revisión del efecto de la cocción véase Brown, M.A., et al. British Journal of Nutrition, 90, 823-27 (2003).
En una reciente solicitud de patente, Brown et al., documento US 2003/0045504A1 publicado el 6 de marzo de 2003, la relación entre el almidón resistente y otros componentes en los alimentos, tales como diversos lípidos, tienen un efecto en la digestibilidad, el índice glucémico (IG), la respuesta glucémica (RG) y los niveles de glucemia.
El almidón se consume pocas veces solo, pero normalmente se consume como un componente en un producto alimenticio. Este producto alimenticio puede manipularse para dar como resultado curvas de liberación de glucosa deseadas. En una realización, se manipula el alimento para proporcionar una curva de liberación de glucosa sustancialmente de orden cero, para proporcionar una tasa de liberación de glucosa esencialmente constante y
sostenida.
El almidón y los materiales ricos en almidón tales como harinas pueden consumirse en su estado crudo, pero normalmente se consumen tras la cocción y/u otro procesamiento. Por tanto, la invención pretende incluir aquellos almidones que, cuando se añaden al alimento y se procesan, tienen la ventaja de cambiar la curva de liberación de glucosa. En una realización, al alimento que contiene al almidón procesado proporciona una curva de liberación de glucosa sustancialmente de orden cero, para proporcionar una tasa de liberación de glucosa esencialmente constante y sostenida. Tales alimentos se modelan mediante los métodos descritos en la sección de ejemplos, a continuación en el presente documento.
El almidón reticulado de esta invención no produce un gran aumento rápido en los niveles de glucemia típicos de un almidón de alto índice glucémico, tal como la mayoría de los almidones nativos, sino que en su lugar proporciona un aumento más moderado por encima del nivel inicial que se sostiene durante un período de tiempo más largo. También puede ser tolerante a los procedimientos porque no hay un aumento rápido y grande en los niveles de glucemia tras la ingestión de alimento que contiene el almidón y la liberación de glucosa a partir del alimento preparado y/o procesado es sustancialmente constante.
El almidón reticulado o inhibido de esta invención puede usarse en una variedad de productos comestibles incluyendo, pero sin limitarse a: artículos horneados, incluyendo galletas saladas, panes, magdalenas, bollos con forma de rosquilla ("bagel"), panecillos, galletas, cortezas de pasteles y tartas; cereales, barritas, pizza, pasta, aliños, incluyendo aliños que pueden verterse y aliños que pueden cogerse con cuchara; rellenos de pastel, incluyendo rellenos de fruta y crema; salsas, incluyendo salsas blancas y salsas a base de productos lácteos tales como salsas de queso; jugos de carne; jarabes ligeros; púdines; natillas; yogures; cremas agrias; bebidas, incluyendo bebidas a base de productos lácteos; glaseados; condimentos, productos de confitería y chicles; y sopas.
También se pretende que los productos comestibles incluyan alimentos y bebidas nutritivos, incluyendo complementos dietéticos, productos diabéticos, productos para la liberación de energía sostenida tales como bebidas deportivas, barritas nutritivas y barritas energéticas.
También puede usarse el almidón reticulado o inhibido en una variedad de productos para piensos, formulaciones de destete que permitan el crecimiento y desarrollo deseables del animal tras el destete, formulaciones farmacéuticas, nutracéuticos, preparaciones sin receta (EFP), comprimidos, cápsulas y otros vehículos de suministro de fármacos conocidos para el consumo por seres humanos y/o animales y/o cualquier otra aplicación que pueda beneficiarse de la liberación de glucosa constante a partir de la formulación.
Puede añadirse el almidón reticulado o inhibido en cualquier cantidad deseada o necesaria para obtener la funcionalidad de la composición. En una realización, puede añadirse el almidón en una cantidad de desde el 0,01% hasta el 99% en peso de la composición. En otra realización, se añade el almidón en una cantidad de desde el 1 hasta el 50%, en peso de la composición. Puede añadirse el almidón al alimento o a la bebida de la misma manera que cualquier otro almidón, normalmente mezclando directamente en el producto o añadiéndolo en forma de un sol. El producto comestible puede contener componentes adicionales, por ejemplo agua.
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Los productos comestibles pueden formularse usando almidón reticulado o inhibido que proporcionará una tasa de liberación de glucosa sustancialmente de orden cero. Tales productos pueden proporcionar al consumidor glucosa a lo largo de un período de tiempo prolongado y niveles de glucemia más constantes.
Los productos que controlan y/o regulan la tasa y magnitud de la adsorción de glucosa pueden incrementar la saciedad durante periodos de tiempo más largos, y por tanto ser útiles en el control de peso. También pueden proporcionar una liberación de energía sostenida, y por tanto potenciar el rendimiento atlético incluyendo entrenamiento, y mejoras en el mantenimiento de la concentración y la memoria.
Los productos también pueden proporcionar beneficios farmacéuticos, incluyendo la reducción del riesgo de desarrollar diabetes, el tratamiento de la obesidad tal como la pérdida de peso o control de peso, y la prevención o el tratamiento de la hiperglucemia, resistencia a la insulina, hiperinsulinemia, dislipidemia y disfibrinolisis.
Ejemplos
Se presentan los siguientes ejemplos comparativos. Se usan los siguientes procedimientos de prueba en todos los ejemplos:
Digestión simulada - (Englyst et al., European Journal of Clinical Nutrition, 1992, 46,S33-S50)
Se trituran/desmenuzan muestras de alimentos como si se masticasen. Se seleccionan muestras de almidón en polvo hasta 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. Se añaden a cada tubo de 10 ml de una disolución de pepsina (0,5%), goma guar (0,5%) y HCl (0,05 M).
Se preparan tubos patrón de glucosa y blanco. El blanco es 20 ml de un tampón que contiene acetato de sodio 0,25 M y cloruro de calcio al 0,02%. Se preparan patrones de glucosa mezclando 10 ml de tampón acetato de sodio (descrito anteriormente) y 10 ml de disolución de glucosa 50 mg/ml. Los patrones se preparan por duplicado.
Se prepara la mezcla enzimática añadiendo 18 g de pancreatina porcina (Sigma P-7545) a 120 ml de agua desionizada, mezclando bien, centrifugando luego a 3000 g durante 10 minutos. Se recoge el sobrenadante y se añaden 48 mg de invertasa seca (Sigma I-4504) y 0,5 ml de AMG E (Novo Nordisk).
Se preincuban los tubos de muestra a 37ºC durante 30 min., luego se sacan del baño y se añaden 10 ml de tampón acetato de sodio junto con esferas/bolitas de vidrio (para ayudar en la rotura física de la muestra durante la agitación).
Se añaden 5 ml de la mezcla enzimática a las muestras, el blanco y los patrones. Se agitan los tubos horizontalmente en un baño de agua a 37ºC a aproximadamente 180 golpes/min. El tiempo "cero" representa la primera adición de la mezcla enzimática al primer tubo.
Tras 20, 120 y 240 minutos, se extraen alícuotas de 0,5 ml de las muestras en incubación y se colocan en un tubo separado de 20 ml de etanol al 66% (para detener la reacción). Tras 1 hora, se centrifuga una alícuota a 3000 g durante 10 minutos.
Se mide la concentración de glucosa en cada tubo usando el método de la glucosa oxidasa/peroxidasa (procedimiento de ensayo de glucosa GLC9/96 de Megazyme). Éste es un procedimiento colorimétrico.
Se determina el grado de digestión de almidón calculando la concentración de glucosa frente a los patrones de glucosa, usando un factor de conversión de 0,9. Los resultados se dan como "% de almidón digerido" (base en peso seco) tras 20, 120 y 240 minutos. Se determinó que el error experimental de la prueba era de \pm 4.
Cada lote de análisis de muestra incluye una muestra de referencia de almidón de maíz sin cocinar. El intervalo aceptado de valores de digestión en % para el almidón de maíz es:
1
Análisis de fósforo unido
Preparar una suspensión de almidón al 1,7% en una disolución de EDTA al 5% y agitar durante 5 min. y filtrar. Lavar la muestra sobre el filtro con 200 ml de agua desionizada cuatro veces. Secar la muestra a temperatura ambiente. Preparar cuantitativamente una suspensión de almidón al 3% en HCl 4 N, añadir piedras para ebullición y hervir la muestra durante 7 min., enfriar hasta temperatura ambiente, diluir cuantitativamente con agua desionizada, centrifugar para eliminar cualquier posible material particulado. Entonces se analiza la muestra mediante espectrometría de plasma de acoplamiento inductivo (ICP) para fósforo usando procedimientos analíticos convencionales para obtener el fósforo unido total. Se determina el fósforo unido añadido restando el fósforo unido total del almidón no modificado del del almidón modificado.
Sistema alimentario galleta/panecillo modelo
Se siguió un procedimiento descrito a continuación para la preparación modelo de galletas. Medir la humedad de almidón experimental gravimétricamente. Calcular la cantidad de agua adicional necesaria para ajustar el almidón hasta un contenido en humedad del 25% (p/p) que es un nivel de humedad típico para la masa de galletas y panecillos. Pesar 50 g de almidón en un recipiente de mezclado de un Sunbeam Mixmaster, bajar las palas de mezclado dentro de un recipiente y encender el mezclador en la posición "fold" (mezclar con movimiento suave). Comenzar la adición de la cantidad precalculada de agua pulverizando el agua sobre el almidón mientras se mezcla para asegurar la distribución uniforme de la humedad. Completar la adición de agua en 5 min.; continuar mezclando en la posición "fold" hasta que almidón no se pegue a las paredes del recipiente de mezclado. El tiempo total de mezclado es de 8-10 min. Transferir 50 g del almidón hidratado a un bote de aluminio (145 mm x 120 mm x 50 mm) y extender uniformemente para cubrir todo el fondo del molde. Precalentar un horno hasta 190ºC. Hornear el almidón hidratado hasta 190ºC durante 20 min. Retirar el almidón del horno, situarlo inmediatamente en un tarro de plástico de 4 onzas (118,3 ml) y cerrar la tapa. Enfriar el almidón hasta temperatura ambiente y determinar la humedad de almidón horneado gravimétricamente. El contenido en humedad del almidón horneado debe estar en un intervalo del 5-8% (p/p) lo que es típico para galletas y panecillos. Someter a ensayo la liberación de glucosa a partir de almidón inmediatamente o almacenarlo en un depósito hermético para someterlo a ensayo el día siguiente.
Ejemplo 1 Preparación de almidones reticulados
Muestra 1 - Almidón de maíz control; Melogel® almidón, comercialmente disponible de National Starch and Chemical Company, Bridgewater, NJ, USA.
Muestra 2 - Se midieron 3.000 ml de agua del grifo en un vaso de reacción. Se añadieron 100 g de Na_{2}SO_{4} con agitación y se agitó hasta que se disolvió. Con buena agitación, se añadieron 2.000 g de almidón de maíz y entonces se añadió gota a gota NaOH al 3% a la suspensión lo necesario hasta alcanzar 40 ml de alcalinidad (real 667 g de NaOH para 44,00 ml de alcalinidad). Se agitó la suspensión 1 h y se anotó el pH (pH 11,68). Se ajustó la temperatura hasta 42ºC. Se añadieron 160 g de una mezcla STMP/STPP 99/1 y se dejó reaccionar durante 4 horas. Se anotaron el pH y la temperatura finales (pH 11,02 y 42ºC). Se ajustó el pH hasta 5,5 con HCl 3:1 (pH 5,47 usando 164,99 g de HCl). Se filtró la torta de almidón resultante y se lavó dos veces con 3.000 ml de agua del grifo. Se desmenuzó la torta y se secó al aire.
Muestra 3 - Se midieron 3.000 ml de agua del grifo en un vaso de reacción. Se añadieron 100 g de Na_{2}SO_{4} con agitación y se agitó hasta que se disolvió. Con buena agitación, se añadieron 2.000 g de almidón de maíz y entonces se añadió gota a gota NaOH al 3% a la suspensión lo necesario hasta alcanzar 40 ml de alcalinidad (667 g de NaOH para 44,00 ml de alcalinidad). Se agitó la suspensión 1 h y se anotó el pH (pH 11,69). Se ajustó la temperatura hasta 42ºC. Se añadieron 160 g de una mezcla STMP/STPP 99/1 y se dejó reaccionar durante 17 horas. Se anotaron el pH y la temperatura finales (pH 11,32 y 42ºC). Se ajustó el pH hasta 5,5 con HCl 3:1 (pH 5,57 usando 146,88 g de HCl). Se filtró la torta de almidón resultante y se lavó dos veces con 3.000 ml de agua del grifo. Se desmenuzó la torta y se secó al aire.
Muestra 4 - Se midieron 3.300 ml de agua del grifo en un vaso de reacción. Se añadieron 110 g de Na_{2}SO_{4} con agitación y se agitó hasta que se disolvió. Con buena agitación, se añadieron 2.200 g de almidón de maíz y entonces se añadió gota a gota NaOH al 3% a la suspensión lo necesario hasta alcanzar 40 ml de alcalinidad (733 g de NaOH para 44,14 ml de alcalinidad). Se agitó la suspensión 1 h y se anotó el pH (pH 11,71). Se ajustó la temperatura hasta 42ºC. Se añadieron 220 g de una mezcla de STMP/STPP 99/1 y se dejó reaccionar durante 17 horas. Se mantuvo el pH con un controlador y NaOH al 3% (se consumieron 556,6 g). Se anotaron el pH y la temperatura finales (pH 11,19 y 42ºC). Se ajustó el pH hasta 5,5 con HCl 3:1 (pH 5,49 usando 285,38 g de HCl). Se filtró la torta de almidón resultante y se lavó dos veces con 3.300 ml de agua del grifo. Se desmenuzó la torta y se secó al aire.
Muestra 5 - Se midieron 2.500 libras (1.134 kg) de agua del grifo en un vaso de reacción. Se añadieron 100 lb (45,4 kg) de Na_{2}SO_{4} con agitación y se agitó hasta que se disolvió. Con buena agitación, se añadieron 2.000 lb (907,2 kg) de almidón de maíz. Entonces se añadió NaOH al 3% a 4 lb/minuto (1,8 kg/minuto) a la suspensión de almidón lo necesario hasta alcanzar 40 ml de alcalinidad (aproximadamente 600 lb (272,2 kg) de NaOH para 46 ml de alcalinidad). Se agitó la mezcla durante 1 h y se anotó el pH (pH 11,6). Se ajustó la temperatura hasta 108ºF (42ºC). Se añadieron 200 lb (90,7 kg) de una mezcla de STMP/STPP 99/1 y se hicieron reaccionar durante 17 horas. Se anotaron el pH y la temperatura finales (pH 11,4 y 108ºF (42ºC)). Se ajustó el pH hasta 5,5 con HCl 3:1 lo necesario (pH 5,4 usando 75 lb de HCl (34 kg)). Se lavó el almidón y se centrifugó en una centrífuga Merco y se sometió a secado por evaporación súbita.
Se prepararon las muestras 8, 9, 11, 13, 14, 15 y 16 mediante el mismo procedimiento que la muestra 3. Se ajustó la cantidad de la mezcla de STMP/STPP 99/1 hasta dar como resultado el nivel de fósforo unido deseado.
Muestra 18 - Se midieron 750 ml de agua en un vaso de reacción. Se añadieron 2,5 g de NaCl con agitación y se agitó hasta que se disolvió. Se añadieron 500 g de almidón a la disolución de sal. Se añadió gota a gota NaOH al 3% a la suspensión con fuerte agitación lo necesario hasta alcanzar un pH 11-11,5. Se agitó la suspensión 1 h y se anotó el pH (pH 11,43). Se añadieron 20 g de POCl_{3} y se dejó reaccionar durante 30 min. mientras se agitaba a temperatura ambiente. Se ajustó el pH hasta 5,5 con HCl 3:1. Se filtró la torta de almidón resultante y se lavó dos veces con 750 ml de agua del grifo. Se desmenuzó la torta y se secó al aire.
Se determinaron la cantidad de fósforo unido y la cantidad de glucosa liberada para cada una de las muestras de almidón sin cocinar. Se enumeran los resultados en la tabla I, a continuación.
TABLA 1
2
Tal como puede observarse en la tabla I, la muestra 3 muestra que el almidón puede estar reticulado usando una combinación de STMP y STPP para dar como resultado la curva de digestión alterada de esta invención. Las curvas de digestión de estos almidones se representan en la figura 2.
Ejemplo 2 Liberación de glucosa en sistemas alimentarios modelo
Se modificaron una variedad de almidones base usando STMP/STPP según el procedimiento general del ejemplo 1 para obtener una variedad de niveles de fósforo unido total. Se sometió a ensayo la digestibilidad de estos almidones, o bien tal como es o bien en sistemas alimentarios modelo.
Se enumeran los resultados en la tabla II, a continuación.
3
4
Tal como puede observarse en la tabla II, una variedad de almidón base pueden estar reticulados usando una combinación de STMP y STPP para dar como resultado la curva de digestión alterada de esta invención en sistemas alimentarios modelo.
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Ejemplo 3 Comparación de reactivos de reticulación
Se comparó la digestión de maíz modificado con STMP/STPP a partir del ejemplo 1 con la de maíz modificado con oxicloruro de fósforo. Los resultados se muestran en la tabla III, a continuación.
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TABLA III
5
6
Tal como puede observarse en la tabla III, el producto de maíz dentado, o bien tal como es o bien en la galleta modelo, no obtuvo las curvas de digestión de la presente invención cundo se modificó con oxicloruro de fósforo en el intervalo de fósforo unido reivindicado.
Ejemplo 4 Productos alimenticios que contienen almidón
Se añaden las muestras de almidón del ejemplo 1 a niveles del 5-40% para sustituir harina u otros componentes de hidratos de carbono en seis productos alimenticios diferentes. Se enumeran todos los componentes como % en peso de la formulación.
1) Pan blanco de molde
2) Pasta de sémola
3) Barrita nutritiva
4) Bebida de yogur aromatizada
5) Pasta de té
6) Cereales
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1) Pan blanco de molde
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Preparación
Combinar todos los componentes y el agua en un mezclador Hobart. Mezclar a velocidad lenta durante 2 minutos. Mezclar a velocidad media durante 14 minutos. Dejar reposar la masa 5 minutos. Fragmentar la masa en panes (510 g para panes de 1/2 kg). Dejar reposar la masa 5 minutos. Moldear los panes en un moldeador de masa Glimek. Fermentar a una HR del 90%, 80ºC. Hornear a 210ºC durante 22 minutos.
2) Pasta de sémola
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9
Preparación
Combinar todos los componentes y el agua en un mezclador Hobart/Kitchen Aid. Mezclar a velocidad lenta durante 10 minutos. Abastecer a la cortadora para formar fideos. Cocer colocando los fideos en agua hirviendo durante 5-10 minutos con agitación. Evacuar el agua.
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3) Barrita nutritiva
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Preparación
Combinar todos los componentes secos (excepto la avena) en un mezclador Hobart. Mezclar a velocidad lenta durante 5 minutos o hasta que se mezcle. Continuar mezclando mientras se añaden los componentes líquidos. Incorporar la avena mientras se continúa mezclando a velocidad lenta. Formar barritas de la forma deseada presionando en una forma.
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4) Bebida de yogur aromatizada
100
Preparación del yogurt
Precalentar la leche hasta 65ºC. Homogeneizar a 10,34 megapascales, entonces mantener durante 2 minutos a 93ºC. Enfriar la mezcla hasta 44ºC. Inocular con cultivo iniciador. Incubar hasta que el pH alcance 4,5 entonces enfriar hasta 4,5ºC. Puede bombearse el yogurt para que cuaje sin grumos.
Mezcla de zumo
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Preparación del zumo 
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Secar la mezcla de fructosa y pectina. Añadir la mezcla seca, agua y concentrado de fresa a un mezclador. Mezclar hasta que se dispersen la fructosa y la pectina. Cocer la mezcla de zumo en un baño de agua caliente a 80ºC durante 15 minutos. Enfriar hasta 4,5ºC.
Preparación del producto final
Mezclar el yogurt y la mezcla de zumo en una razón de 9:1. Homogeneizar conjuntamente a megapascales de 17,3/3,5 (dos fases). Almacenar el producto terminado a 4,5ºC.
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5) Pasta de té
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Preparación
Combinar todos los componentes secos y la mantequilla en un mezclador Hobart. Mezclar lentamente durante 5 minutos. Añadir las yemas de huevo y el agua. Mezclar lentamente durante 5 minutos. Enrollar o plegar la masa y cortar las pastas. Hornear hasta 176ºC durante 12-15 minutos.
6) Cereal a) Cereal de desayuno extruido (a base de maíz)
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b) Cereal de desayuno extruido (varios cereales)
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Preparación
Se preparan los cereales usando métodos conocidos en la técnica. Se extruyen, se desmenuzan y se tuestan o se extruyen y se expanden). Además los cereales se secan, si es necesario, hasta un contenido en humedad final inferior al 3%.
Se digieren los alimentos usando el método de digestión Englyst y se monitoriza la liberación de glucosa a lo largo de 20, 120 y 240 min. La liberación de glucosa es sustancialmente lineal a lo largo del tiempo de digestión.

Claims (13)

1. Uso de un almidón reticulado con un contenido en fosfato unido añadido del 0,10 al 0,35% para la preparación de un producto comestible para controlar el nivel de glucemia de un mamífero, en el que dicho almidón proporciona menos del 25% de la liberación de glucosa a los 20 minutos, entre el 30-70% a los 120 minutos y más del 60% a los 240 minutos, y en el que dicho almidón no es un almidón con alto contenido en amilosa, es decir, almidón con más del 40% de amilosa, el almidón está en forma granular y por lo cual la liberación de glucosa se mide según el método de digestión simulada tal como se da a conocer en la descripción, y el almidón se ha dextrinizado u oxidado.
2. Uso según la reivindicación 1, en el que el almidón proporciona menos del 20% de la liberación de glucosa a los 20 minutos.
3. Uso según la reivindicación 1, en el que el almidón proporciona menos del 10% de la liberación de glucosa a los 20 minutos.
4. Uso según la reivindicación 1, en el que el almidón proporciona entre el 40-60% de la liberación de glucosa a los 120 minutos.
5. Uso según la reivindicación 1, en el que el almidón proporciona entre el 45-55% de la liberación de glucosa a los 120 minutos.
6. Uso según la reivindicación 1, en el que el almidón proporciona más del 70% de la liberación de glucosa a los 240 minutos
7. Uso según la reivindicación 1, en el que el almidón proporciona más del 80% de la liberación de glucosa a los 240 minutos.
8. Uso según la reivindicación 1, en el que el almidón proporciona más del 90% de la liberación de glucosa a los 240 minutos.
9. Uso según la reivindicación 1, en el que el almidón se reticula usando un reactivo seleccionado de trimetafosfato de sodio, tripolifosfato de sodio y una combinación de los mismos.
10. Uso según la reivindicación 1, en el que el almidón está presente en el producto comestible en una cantidad del 5-40% en base de peso seco.
11. Uso según la reivindicación 1, en el que la liberación de glucosa a partir del alimento es sustancialmente de orden cero.
12. Uso según la reivindicación 1, en el que la tasa de liberación de glucosa es sustancialmente constante a lo largo de los primeros 240 minutos.
13. Uso según la reivindicación 1, en el que se proporciona un suministro regulado de glucosa a un mamífero.
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