ES2345386T3

ES2345386T3 - Utilizacion de edulcorantes de bajo indice glucemico en composiciones alimenticias y de bebidas.

Info

Publication number: ES2345386T3
Application number: ES03795690T
Authority: ES
Inventors: Ting Liu Carlson; Anton Woo
Original assignee: Cargill Inc
Current assignee: Cargill Inc
Priority date: 2002-09-13
Filing date: 2003-09-11
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2023-09-11
Also published as: US20060127448A1; AU2003266131A1; BR0314110A; EP1545243B1; DE60332945D1; WO2004023894A1; CA2498408A1; CA2498408C; AU2003266131B2; ATE470362T1; EP1545243A4; EP1545243A1; US8512739B2; BR0314110B1; US20040052915A1

Abstract

Procedimiento para preparar un edulcorante que comprende combinar sacarosa, una molécula aceptora que es un azúcar o un alcohol de azúcar que tiene unos grupos hidroxilo libres en uno o varios carbonos en las posiciones números 3 y 6 que puede aceptar una unidad de glucosa a partir de sacarosa, y una enzima glucansacarasa para preparar un edulcorante que tiene por lo menos 20% de enlaces alfa 1-3 y por lo menos 20% de enlaces alfa 1-6, en el que la relación entre sacarosa y molécula aceptora es por lo menos 8:1.

Description

Utilización de edulcorantes de bajo índice glucémico en composiciones alimenticias y de bebidas.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a edulcorantes de bajo índice glucémico, a productos alimenticios que contienen edulcorantes de bajo índice glucémico, y a métodos para producir dichos productos a partir de mezclas de sacarosa y un aceptor seleccionado de entre el grupo constituido por un azúcar o alcohol de azúcar que tiene unos grupos hidroxilo libres en uno o varios carbonos en las posiciones números 3 y 6 (denominadas asimismo como las posiciones C3 y C6) que puede aceptar una unidad de glucosa a partir de sacarosa, que se hacen reaccionar con una enzima glucanosacarasa. Los productos resultantes tienen un bajo índice glucémico, y son útiles en cualquier aplicación que incluya un producto que tenga tanto dulzor como un bajo índice glucémico.

Antecedentes de la invención

Son conocidos los jarabes de maíz típicos que son útiles en la producción de bebidas, bebidas deportivas, y otras aplicaciones alimentarias. Sin embargo, sería deseable disponer, para utilizar en bebidas, bebidas deportivas, y otras aplicaciones alimentarias, según se requiera, de un producto que tenga un dulzor similar al de los jarabes de maíz, preferentemente con una sensación bucal y funcionalidad similares a los jarabes de maíz típicos, y que tenga un bajo índice glucémico.

El documento WO 89/07148 A y REMAUD-SIMEON M ET AL: "Glucansucrases: molecular engineering and oligosaccharide synthesis" 2000, JOURNAL OF MOLECULAR CATALYSIS. B, ENZYMATIC, ELSEVIER, AMSTERDAM'' NL, página(s) 117-128, XP002973589 ISSN: 1381-1177 describen la producción de oligodextranos con enlaces glucosídicos predominantemente \alpha 1-2 y \alpha 1-6, que se pueden emplear como cargas y agentes para dar volumen, por ejemplo combinación con edulcorantes de alta densidad.

COTE G L ET AL: "PRODUCTION, ISOLATION, AND IMMOBILIZATION OF ALTERNANSUCRASE" 13 de marzo de 1994 (13-03-1994), CELLS ABSTRACTS PAPERS AMERICAN CHEMICAL SOCIETY MEETING, página(s) 01 completa, XP002066232 se refiere a la producción de alternansacarasa con enlaces \alpha 1-3 y \alpha 1-6, usando la enzima de Leuconostoc, en la que se usa un exceso de maltosa.

LOPEZ-MUNGUIA A ET AL: "PRODUCTION AND PURIFICATION OF ALTERNANSUCRASE A GLUCOSYLTRANSFERASE FROM LEUCONOSTOC MESENTEROIDES NRRL B-1355 FOR THE SYNTHESIS OF OLIGOALTERNANS" ENZYME AND MICROBIAL TECHNOLOGY, STONEHAM, MA, US, vol. 15, nº 1, enero de 1993 (01-1993), páginas 77-85, XP008018878 ISSN: 0141-0229 se refiere a la producción de alternansacarasa con enlaces \alpha-1-3 y \alpha-1-6, pero no sugiere una elevada relación entre sacarosa y aceptor en este contexto. Se centra en agentes para dar volumen sin valor calórico.

El documento US-A-5.702.942 describe que L. mesenteroides NRRL B-21138 y B-21297 produce una relación elevada de alternansacarasa a dextransacarasa.

ARGUELLO MORALES M A ET AL: "Novel oligosaccharides synthesized from sucrose donor and cellobiose acceptor by alternansucrase" 23 de abril de 2001 (23-04-2001), CARBOHYDRATE RESEARCH, ELSEVIER SCIENTIFIC PUBLISHING COMPANY. AMSTERDAM, NL, página(s) 403-411, XP004235517 ISSN: 0008-6215 describe que se pueden sintetizar oligosacáridos a partir de un donante de sacarosa y un aceptor de celobiosa mediante alternansacarasa. El alternano resultante se puede usar como un aditivo alimenticio poco calórico o un sustituto de las gomas.

Sumario de la invención

En consecuencia, un objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento para preparar productos alimenticios nuevos y mejorados tales como piensos para animales, bebidas, productos de panadería, productos de confitería, condimentos, y aperitivos, caracterizados porque tienen un dulzor y un menor índice glucémico. El índice glucémico se puede correlacionar con la liberación de glucosa, y se puede ensayar usando el procedimiento proporcionado en el Ejemplo 5, a continuación.

Según la presente invención, se ha descubierto que los objetivos anteriores y todavía otros más se pueden alcanzar utilizando un edulcorante para un alimento o una bebida, un producto que tiene un bajo índice glucémico. Los edulcorantes de bajo índice glucémico se preparan haciendo reaccionar sacarosa y un aceptor seleccionado de entre el grupo constituido por un azúcar o un alcohol de azúcar que tiene unos grupos hidroxilo libres en uno o varios carbonos en las posiciones números 3 y 6 que puede aceptar una unidad de glucosa a partir de sacarosa, con una enzima glucansacarasa. Los productos que resultan de la reacción contienen fructosa y diversos oligosacáridos de glucosa.

También están incluidos dentro de la presente invención los alimentos y bebidas que utilizan como edulcorante, por lo menos uno o varios productos preparados haciendo reaccionar una mezcla de sacarosa y un aceptor seleccionado de entre el grupo constituido por un azúcar o un alcohol de azúcar que tiene unos grupos hidroxilo libres en uno o varios carbonos en las posiciones números 3 y 6 (denominadas asimismo como las posiciones C3 y C6) que puede aceptar una unidad de glucosa a partir de sacarosa, con una enzima glucansacarasa. El producto resultante contiene fructosa y diversos oligosacáridos de glucosa, y tiene un bajo índice glucémico.

Otro aspecto de la invención comprende unos productos alimenticios que incluyen un edulcorante de bajo índice glucémico que da como resultado un producto alimenticio que tiene por lo menos un índice glucémico por lo menos 10%, 20%, 40% o 50% menor que el índice glucémico de un producto alimenticio de control que se obtiene usando edulcorantes convencionales. En unas formas de realización adicionales, el edulcorante de bajo índice glucémico se obtiene haciendo reaccionar sacarosa y un aceptor, tal como maltosa, en una relación de por lo menos 4:1 en presencia de una enzima glucansacarasa, tal como la enzima aislada de la cepa NRRL-B-21297 de Leuconostoc mesenteroides (LM).

Estos y otros objetos y ventajas de la presente invención resultarán evidentes para los expertos en la materia a partir de la siguiente descripción detallada y de las reivindicaciones adjuntas.

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Descripción detallada de la invención

Según la presente invención, se ha encontrado que estos y otros objetivos se alcanzan utilizando un edulcorante de bajo índice glucémico en la obtención de productos alimenticios. El índice glucémico se puede correlacionar con la liberación de glucosa. A continuación se describe la obtención y la utilización del edulcorante de bajo índice glucémico.

Obtención del edulcorante de bajo índice glucémico

El aceptor y la sacarosa se hacen reaccionar con una enzima glucansacarasa que transferirá unidades de glucosa desde la sacarosa a un hidrato de carbono aceptor y liberará fructosa y oligosacáridos de glucosa de diversas longitudes. El producto resultante puede tener un nivel de dulzor similar al de un jarabe de maíz, y una sensación bucal y funcionalidad similares a las del jarabe de maíz. Además, y más significativamente para el presente procedimiento, el producto resultante se caracteriza porque presenta un menor índice glucémico en comparación con la combinación de los agentes reaccionantes (sacarosa y aceptores) que no se hacen reaccionar con la enzima.

El aceptor se puede seleccionar de entre el grupo constituido por un azúcar o un alcohol de azúcar que tiene unos grupos hidroxilo libres en uno o varios carbonos en las posiciones números 3 y 6 que puede aceptar una unidad de glucosa a partir de sacarosa. El aceptor puede estar en forma de un jarabe o sólidos de jarabe. Los ejemplos de jarabes o sólidos de jarabe adecuados para utilizar en este caso son maltosa, maltotriosa, panosa, jarabe de maíz con alto contenido de maltosa (aproximadamente 40%), jarabe de maíz con un DE (equivalente de dextrosa) medio a bajo, rafinosa, celobiosa, maltitol, maltotriosa, maltotetrosa, glucosa, isomaltosa, isomaltitol, jarabe de cebada y sólidos de jarabe de cebada, jarabe y sólidos de jarabe de arroz, lactosa, permeado de suero lácteo, jarabe y sólidos de jarabe de almidón de tapioca, nigerosa, kojibiosa, isomaltooligosacárido, jarabe de almidón hidrogenado, jarabe y sólidos de jarabe de almidón de patata, jarabe y sólidos de jarabe de maíz, y similares. Los ejemplos de los jarabes que son adecuados para uso en las mezclas son, pero no se limitan a, SATINSWEET^{TM}, disponible de Cargill, Incorporated, que contiene un mínimo de 55 a 70% en peso de maltosa y 45 a 30% en peso de glucosa y otros oligómeros que contienen glucosa. En una forma de realización preferida, el jarabe y los sólidos de jarabe usados en este caso comprenden una cantidad entre aproximadamente 2 y aproximadamente 99% en peso de maltosa.

Las enzimas glucansacarasa que se pueden usar en la reacción para producir un edulcorante de bajo índice glucémico incluyen, pero no se limitan a, las cepas NRRL-B 1121, 1143, 1149, 1254, 1297, 1298, 1355, 1374, 1375, 1377, 1399, 1402, 1433, 23185, 23186, 23188, 23311, 742, 523, 21297 de LM, y otras enzimas proporcionadas en la presente memoria. Estas cepas se pueden cultivar, y las enzimas se pueden aislar usando cualquier método conocido en la técnica, tal como el método proporcionado a continuación. Por ejemplo, un procedimiento para producir el edulcorante de bajo índice glucémico adecuado para ser utilizado en este caso comprende hacer reaccionar, o incubar, mezclas de sacarosa y jarabe o sólidos de jarabe, como un hidrato de carbono aceptor, en relaciones variables de componentes, en una concentración total de azúcar de aproximadamente 2 a aproximadamente 40%, con una cantidad de la glucansacarasa procedente de LM y otras bacterias de ácido láctico suficiente para proporcionar un producto con un bajo índice glucémico. La reacción, o incubación, se lleva a cabo a una temperatura de aproximadamente 30 a aproximadamente 45ºC, durante un período de aproximadamente 1 a aproximadamente 48 horas.

Las características del edulcorante de bajo índice glucémico se pueden alterar controlando la relación entre sacarosa y aceptor. Generalmente, el índice glucémico del producto producido disminuirá a medida que aumente la relación entre sacarosa y aceptor. La invención proporciona métodos para obtener edulcorantes de bajo índice glucémico usando relaciones entre sacarosa y aceptor de por lo menos 8:1, 9:1, y 10:1. En consecuencia, la invención proporciona asimismo productos alimenticios obtenidos mediante dichos métodos.

Los edulcorantes de bajo índice glucémico también se pueden caracterizar por los enlaces entre las moléculas de glucosa en el oligosacárido de glucosa. El edulcorante de bajo índice glucémico tiene por lo menos 20% de enlaces alfa 1,3, y por lo menos 20% de enlaces alfa 1,6.

El edulcorante de bajo índice glucémico también se puede procesar subsiguientemente para eliminar una porción de, o toda, la fructosa, produciendo así un edulcorante de bajo índice glucémico al que le falta la fructosa. La fructosa se puede eliminar del edulcorante de bajo índice glucémico usando cualquier método conocido en la técnica, por ejemplo usando cromatografía en columna. Generalmente, el edulcorante de bajo índice glucémico contiene menos de 50% de glucosa.

Más específicamente, el edulcorante de bajo índice glucémico se puede obtener a partir de jarabes que contienen uno o varios aceptores. Cuando el aceptor usado está en forma de un jarabe, se puede mezclar usando cualquier técnica conocida en la técnica. Por ejemplo, las mezclas se pueden producir mezclando físicamente la sacarosa y el jarabe o sólidos de jarabe. Como se usan en los ejemplos en la presente memoria, las mezclas de sacarosa y jarabe o sólidos de jarabe se produjeron por mezclamiento.

Usos del edulcorante de bajo índice glucémico

Se espera que los edulcorantes de bajo índice glucémico descritos en la presente memoria y ejemplificados en los Ejemplos sean útiles en la preparación de composiciones alimenticias y de bebidas caracterizadas porque presentan un índice glucémico menor que los productos alimenticios obtenidos usando edulcorantes convencionales. Se espera que los edulcorantes de bajo índice glucémico descritos en la presente memoria se puedan incorporar con éxito como edulcorantes en cualquier producto alimenticio en el que se usen edulcorantes convencionales, incluyendo piensos para animales, bebidas, confituras, condimentos, bebidas energéticas, gomas de mascar, helados, postres, alimentos para mascotas, y similares, en los que se desea producir alimentos o bebidas de bajo índice glucémico. Los edulcorantes de bajo índice glucémico se pueden incorporar en las composiciones alimenticias o de bebidas en cualquier cantidad deseada, dependiendo de la aplicación especificada. Por ejemplo, el edulcorante de bajo índice glucémico se puede incorporar en una cantidad comprendida entre aproximadamente 0,1 y aproximadamente 99,9% en peso de la composición alimenticia o de bebida.

Los productos alimenticios que contienen el edulcorante de bajo índice glucémico tendrán generalmente un índice glucémico que es por lo menos 10% menor que el índice glucémico de un producto sustancialmente similar obtenido usando edulcorantes convencionales. Los edulcorantes convencionales como se usan en la presente memoria se refieren a edulcorantes a base de sacarosa, tales como azúcar granulado, azúcar líquido, y azúcar moreno, edulcorantes a base de almidón, tales como productos a base de dextrosa, que incluyen maltodextrina, jarabe de maíz y sólidos de jarabe de maíz, y dextrosa, productos a base de fructosa incluyendo jarabe de maíz con alto contenido de fructosa y fructosa cristalina, y otros productos a base de almidón, tales como maltosa y jarabe de malta. También se usan otros edulcorantes de especialidad, incluyendo miel y miel artificial, lactosa, jarabe de arce y azúcar de arce, y edulcorantes derivados de frutas.

La invención se pondrá más claramente de manifiesto a partir de la referencia a los siguientes ejemplos. Evidentemente, existen muchas otras formas de la presente invención que resultarán evidentes para un experto en la materia, una vez que se haya descrito completamente la invención, y en consecuencia se reconocerá que estos ejemplos se proporcionan únicamente con fines ilustrativo y no se deben de interpretar como limitativos del alcance de la presente invención de ninguna manera.

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Ejemplos

Los Ejemplos 1 y 2 proporcionados a continuación enseñan cómo obtener el edulcorante de bajo índice glucémico descrito en la presente memoria. Adicionalmente, los ejemplos descritos a continuación proporcionan resultados que muestran que el edulcorante de bajo índice glucémico descrito en la presente memoria tiene un bajo índice glucémico. Esto se muestra mediante experimentación in vitro usando ensayos de glucoamilasa para estimar el índice glucémico (Ejemplo 3, Estudios 1 a 3), y experimentación que usa polvo intestinal de rata para estimar el índice glucémico (Ejemplo 4) y por último a través de ensayos clínicos con seres humanos (Ejemplo 5). El Ejemplo 6 proporciona los resultados que se refieren a los edulcorantes de bajo índice glucémico obtenidos con diversas enzimas, y el Ejemplo 7 proporciona composiciones alimenticias que se crean usando el edulcorante de bajo índice glucémico.

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Ejemplo 1 Método para preparar enzimas

La cepa NRRL-B-523 o NRRL-B-21297 de LM se cultivó en un fermentador de 200 litros a 30ºC con mezclamiento a 150 revoluciones por minuto (rpm) en un medio que contiene 0,22% en peso de Hy Prep 1510 (hidrólisis enzimática de soja), 0,22% en peso de HY-YEST 412 (extracto secado por pulverización procedente de levadura de cocina primaria que se hizo crecer), ambos disponibles de Quest, International, Hoffman Estates, Illinois, 0,2% en peso de citrato de amonio, 0,5% en peso de citrato de sodio, 0,01% en peso de sulfato de magnesio, 0,005% en peso de sulfato de manganeso y 0,2 por ciento en peso de fosfato potásico (dibásico) suplementado con 2 por ciento en peso de sacarosa y 2 por ciento en peso de jarabe de maíz SATIN-SWEET^{TM} 65 que comprende 65 por ciento en peso de maltosa, durante 18 horas. El sobrenadante del cultivo resultante se aclaró mediante filtración del sobrenadante a través de filtros de fibra hueca de 0,1 micrómetros de Amicon, disponible de Millipore, Bedford, Massachusetts, a 4ºC. La enzima procedente del sobrenadante aclarado se purificó y se concentró de los otros componentes del medio mediante ultrafiltración a través de una membrana de diafiltración de casete de polietersulfona Pellicon-2 de peso molecular 50.000 kD, disponible de Millipore, Bedford, Massachusetts. Se obtuvieron 20 litros de disolución enzimática, que está concentrada 10 veces en comparación con el sobrenadante del cultivo de partida.

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Ejemplo 2 Diversos aceptores útiles para producir edulcorantes de bajo índice glucémico

La enzima de la cepa NRRL-B-21297 de LM se ensayó para determinar la idoneidad de diversos aceptores. La enzima se preparó usando los métodos descritos en la presente memoria.

A la hora de determinar la idoneidad de la preparación de los productos de sacarosa/aceptor, se mezcló 0,4% en peso de cada uno de sacarosa y aceptor con disolución enzimática en tampón de gluconato de sodio 0,01 M, pH 6, y la reacción transcurrió durante 2 horas a 37ºC.

Los perfiles de hidratos de carbono de los productos generados mediante las reacciones enzimáticas con las mezclas de sacarosa y jarabes y sólidos de jarabes en la presente memoria se analizaron mediante cromatografía de líquidos de altas prestaciones (HPLC) usando dos (2) columnas para hidratos de carbono Bio-Rad Aminex HPX-42A (300 mm x 7,8 mm) disponible de Bio-Rad, Hercules, California, en sucesión, con agua como eluato a 0,2 ml/min., a una temperatura de 65ºC.

La velocidad de la reacción se estimó basándose en la cantidad de oligosacáridos generados a partir de cada aceptor y normalizada frente a la concentración de fructosa en cada reacción. Los resultados se dan a continuación en la Tabla 2.0. Los valores dados para los oligosacáridos a fructosa son para DP3-DP7 menos material de partida.

TABLA 2.0

1

A partir de los datos, se observa que la maltosa es el mejor aceptor para la enzima procedente de la cepa NRRL-B-21297, seguido de panosa e isomaltosa.

Como parte de esta evaluación, se evaluaron otros azúcares para determinar la idoneidad como aceptores. Los azúcares fueron xilosa, arabinosa y mioinositol. Se encontró que estos azúcares no son aceptores tan eficaces como los aceptores enunciados en la Tabla 2.0 dentro del tiempo de reacción de dos (2) horas.

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Ejemplo 3 Estudios in vitro usando glucoamilasa para estimar el índice glucémico

Los tres estudios descritos a continuación proporcionan datos que se refieren a los perfiles de hidratos de carbono de los diversos edulcorantes de bajo índice glucémico, así como la estimación del índice glucémico (según se identifica usando glucoamilasa y HCl) de los diversos edulcorantes de bajo índice glucémico.

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A. Estudio 1 (no forma parte de la presente invención)

La cepa NRRL-B-21297 de LM se cultivó como se ha descrito anteriormente, y las enzimas recuperadas se resuspendieron en tampón de gluconato 0,01 M (pH 6), hasta el volumen del sobrenadante original, junto con 8% en peso de azúcares totales, en relaciones de 3:2, 2:1, y 5:2, entre sacarosa y jarabe de maíz SATIN-SWEET^{TM} que contiene 65% en peso de maltosa (65HM en este caso). Se dejó que la reacción enzimática transcurriese durante 16 horas a una temperatura de 37ºC, con agitación suave.

Tras terminar la reacción, los productos resultantes se analizaron mediante el método de HPLC descrito en la presente memoria.

Los tres (3) productos resultantes contienen los perfiles de azúcares dados a conocer en la Tabla 3.0.

TABLA 3.0

2

Para obtener una estimación del índice glucémico de los productos, se llevaron a cabo ensayos de digestibilidad in vitro, usando glucoamilasa e hidrólisis ácida para simular la digestión. Se usó una cantidad de 0,08% de glucoamilasa (v/v) disponible de Genencor, Rochester, Nueva York, con el nombre comercial Optidex L-400, a una temperatura de 37ºC durante un período de 1 hora, con agitación suave. La reacciones se detuvieron mediante adición de ácido clorhídrico (HCl) hasta una concentración final de 0,24 M (molar), y calentando a 90ºC durante un período de 5 minutos. La cantidad de glucosa liberada se midió mediante HPLC usando una columna de exclusión iónica Aminex HPX-87H, disponible de Bio-Rad, con ácido sulfúrico 0,01 N (normal) como la fase móvil.

Los resultados se dan a conocer en la Tabla 3.1 a continuación.

TABLA 3.1 % de Liberación de Glucosa*

3

A partir de los datos en las Tablas 3.0 y 3.1, se observa que los tres productos que comprenden mezclas de sacarosa y jarabe de maíz que contiene 65% en peso de maltosa, en relaciones variables, son dulces, puesto que el contenido de fructosa está comprendido entre aproximadamente 30 y aproximadamente 37%. Además, se espera que los tres productos sean de bajo índice glucémico, únicos en cuanto al sabor de boca y a la funcionalidad en diversas aplicaciones para bebidas y alimentos.

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Estudio 2 (no forma parte de la presente invención)

El sobrenadante de cultivo de LM NRRL-B-21297 se usó para convertir mezclas de sacarosa y jarabe de maíz o sólidos de jarabe de maíz que contienen 65% en peso de maltosa (65HM), o 96% en peso de maltosa (96HM), en edulcorantes de bajo índice glucémico. Al hacer esto, se incubó un total de 20% en peso, o 30% en peso, de azúcares en agua, de diversas relaciones entre sacarosa y aceptor, que contiene 65 ó 96 por ciento en peso de maltosa, con 10% en peso de disolución enzimática concentrada, a una temperatura de 37ºC durante un período de aproximadamente 16 horas. La actividad enzimática se inactivó mediante tratamiento térmico a una temperatura de 121ºC durante un período de 10 minutos. Los jarabes resultantes se filtraron a través de un filtro de fibra de vidrio de 0,7 micrómetros (Pall Corporation, Ann Arbor, Michigan), tratado con carbón activado, y tratado con resinas de intercambio catiónico y aniónico para eliminar el color, proteína, e iones. Los productos se filtraron a través de papel de filtro Whatman nº 3 (Whatman International, Ltd. Maidstone, Inglaterra) para eliminar los finos de carbono. Los edulcorantes de bajo índice glucémico resultantes se evaporaron entonces a una temperatura de 70ºC hasta 80% de sólidos secos.

En la siguiente Tabla 3.2 se da a conocer el perfil de hidratos de carbono de los edulcorantes de bajo índice glucémico resultantes.

TABLA 3.2

4

Al usar el ensayo de digestibilidad in vitro descrito anteriormente, a continuación se muestra para los edulcorantes de bajo índice glucémico (LGS), identificados como LGS1 a LGS5, la velocidad de liberación de glucosa relativa en comparación con mezclas de azúcares de partida sin el tratamiento enzimático. Los resultados de la liberación de glucosa se dan a conocer en la Tabla 3.3.

TABLA 3.3

5

A partir de los datos en las Tablas 3.2 y 3.3, se observa que los productos de la presente invención son dulces, que tienen un contenido de fructosa comprendido entre 30 y 37% en peso, y que los productos de la presente invención se caracterizan por tener una velocidad de liberación de glucosa reducida en comparación con productos producidos en ausencia de la reacción con la enzima. De este modo, se espera que los productos de la presente invención tengan un índice glucémico menor.

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Estudio 3 (no forma parte de la presente invención)

En este ejemplo, se proporcionaron dos productos a partir de mezclas de sacarosa y sólidos de jarabe de maíz que contienen 96% en peso de maltosa en la relación de 3:2 entre sacarosa y sólidos de jarabe de maíz.

Las enzimas se obtuvieron a partir de las cepas NRRL-B-523 y NRRL-B-742 de LM usando los procedimientos proporcionados antes. La reacción enzimática se llevó a cabo usando el mismo procedimiento como se describe en los Estudios 1, con las excepciones de que la enzima es distinta y la mezcla de sacarosa y aceptor es distinta de las usadas en el Ejemplo 1.

El perfil de hidratos de carbono de los dos (2) edulcorantes de bajo índice glucémico resultantes se da a conocer en la Tabla 3.4.

TABLA 3.4

6

Con respecto a los dos (2) edulcorantes de bajo índice glucémico del Ejemplo 3, se llevaron a cabo ensayos de digestibilidad in vitro descritos anteriormente para comparar el porcentaje de glucosa que se liberó en el edulcorante de bajo índice glucémico tratado con enzima con el porcentaje de glucosa liberado en la mezcla de partida de sacarosa y sólidos de jarabe de maíz que contienen 96 por ciento en peso de maltosa que no se había hecho reaccionar con la enzima. Se determinó que la digestibilidad in vitro mostró una velocidad de liberación de glucosa de 41% para el producto preparado usando la enzima de la cepa NRRL-B-523 de LM, y 40% para el producto preparado usando la enzima de la cepa NRRL-B-742 de LM, en comparación con la mezcla de sólidos de jarabe del control sin el tratamiento enzimático, en la que la liberación de glucosa es 100%.

Por lo tanto, resulta evidente que los productos del Ejemplo 3 tienen un índice glucémico menor que el de la mezcla de partida de sacarosa y sólidos de jarabe de maíz. Se espera que los productos del Ejemplo 3 serán útiles en la preparación de composiciones alimenticias y de bebidas que tienen un bajo índice glucémico.

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Ejemplo 4 Estudios in vitro usando polvo intestinal de rata

Los resultados proporcionados en este ejemplo derivan de los ensayos de digestibilidad in vitro que usan polvo intestinal de rata disponible de Sigma/Aldrich, Saint Louis, Missouri, Número de Catálogo I-1630). En cada reacción, se mezcló 2% en peso de hidrato de carbono total con 1,25% en peso de polvo intestinal de rata en tampón de fosfato 0,025 M a pH de 6,5, y se incubó a 37ºC durante un tiempo de hasta 12 horas. La concentración de glucosa libre en la mezcla de reacción se analizó a lo largo del tiempo mediante el método de HPLC descrito anteriormente.

Los edulcorantes de bajo índice glucémico se obtuvieron usando preparaciones enzimáticas a partir de LM NRRL-B-21297, como se ha descrito anteriormente. Los productos de reacción resultantes tienen relaciones en peso entre sacarosa y maltosa de 1:1, 1,5:1, 2,33:1, 4:1, 9:1, y 19:1. Los productos de reacción se ensayaron en el ensayo de digestibilidad in vitro descrito anteriormente, que usó polvo intestinal de rata. Los resultados de la evaluación se dan a conocer a continuación en la Tabla 4.0.

TABLA 4.0

7

Los ejemplos 1 a 4 no forman parte de la presente invención.

Como comparación, la maltosa se digiere 88% en 4 horas usando este método de ensayo.

En la Tabla 4.0, la concentración de glucosa libre en la mezcla de reacción se analizó a lo largo del tiempo mediante el método de HPLC descrito en la presente memoria. Los resultados en la Tabla 7 muestran que cuanto mayor es la relación en peso entre sacarosa y maltosa, menor es la digestibilidad. A partir de los datos, parece que el valor de digestibilidad alcanza una meseta cuando la relación en peso entre sacarosa y maltosa es 9:1 y mayor. Además, es razonable suponer, a partir de los datos en la Tabla 7, que los productos de la reacción de sacarosa/maltosa son edulcorantes de bajo índice glucémico.

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Ejemplo 5 Estudios in vivo de respuesta glucémica a edulcorantes de bajo índice glucémico en seres humanos

Las muestras se ensayaron inicialmente para determinar su perfil de hidratos de carbono, antes de determinar su efecto glucémico in vivo. El control en el ensayo con seres humanos fueron 42 jarabes de maíz con alto contenido de fructosa (HFCS). Los edulcorantes de bajo índice glucémico usados fueron producidos usando enzimas aisladas de LM NRRL-B-21297 en reacciones con sacarosa y maltosa en relaciones de 9:1 y 4:1 (LGS 9:1 y LGS 4:1).

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Estudio 1

Perfil de hidratos de carbono

Los perfiles de hidratos de carbono se generaron usando los métodos descritos anteriormente. Los resultados se muestran en la Tabla 5.0

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TABLA 5.0

8

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Estudio 2

Ensayo in vivo

En el siguiente estudio se usó el método de ensayo del índice glucémico proporcionado en Wolever, et al. Nutrition Research 23:621-629, 2003, que se incorpora en la presente memoria como referencia. Más específicamente, se prepararon tres muestras diferentes para evaluación por 10 sujetos humanos sanos. La primera muestra es una bebida que comprende 50 gramos en una base en peso seco del edulcorante de bajo índice glucémico que tiene una relación en peso entre sacarosa y maltosa de 9:1, y 200 gramos de agua.

La segunda muestra es una bebida que comprende 50 gramos, en una base en peso seco, del edulcorante de bajo índice glucémico que tiene una relación en peso entre sacarosa y maltosa de 4:1, y 200 gramos de agua.

La tercera muestra es una bebida que comprende 50 gramos, en una base en peso seco, de jarabe de maíz con alto contenido de fructosa (42 HFCS) que contiene 42% de fructosa, y 200 gramos de agua.

Cada una de las tres (3) bebidas fueron consumidas por 10 sujetos humanos, en tres (3) momentos distintos.

Se encontró que las bebidas que contienen el edulcorante de bajo índice glucémico producen un aumento más pequeño de respuesta glucémica cuando se comparan con las bebidas que contienen jarabe de maíz con alto contenido de fructosa (42 HFCS) como edulcorante. Más particularmente, suponiendo una elevación en el valor de glucemia (área bajo la curva) de 100% para la bebida que contiene el jarabe de maíz con alto contenido de fructosa (42 HFCS) usado como control, el valor resultante de la bebida que contiene el edulcorante de bajo índice glucémico que tiene una relación en peso entre sacarosa y maltosa de 4:1 es 89% del control, y el valor resultante de la bebida que contiene el edulcorante de bajo índice glucémico que tiene una relación en peso entre sacarosa y maltosa de 9:1 es 55% del control. Estos resultados indican que el edulcorante de bajo índice glucémico descrito en la presente memoria, que tiene las relaciones en peso de 4:1 y 9:1, son productos de bajo índice glucémico. Además, los datos indican que el edulcorante de bajo índice glucémico que tiene una relación en peso de 9:1 es más eficaz reduciendo el índice glucémico de un producto alimenticio que el edulcorante de bajo índice glucémico que tiene una relación en peso de 4:1.

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Ejemplo 6 Edulcorantes de bajo índice glucémico producidos a partir de otras cepas de LM

Las siguientes cepas de LM se obtuvieron de la Agricultural Research Service Culture Collection (USDA) NRRL-B: 1121, 1143, 1149, 1254, 1297, 1298, 1374, 1375, 1377, 1399, 1402, 1433, 23185, 23186, 23188, y 23311. Se hicieron crecer cultivos de cincuenta mililitros usando medio LM (que es el medio descrito en el Ejemplo 1, excepto que HyPep e Hyyest se sustituyeron por 0,15% de polipeptona, 0,15% de extracto de carne de res y 0,15% de extracto de levadura) suplementado con sacarosa y maltosa (4% de azúcar total) en una relación de 2 a 1. Los cultivos se hicieron crecer a 32ºC con agitación durante 20 h. Los perfiles de azúcar se identificaron mediante HPLC, como se describió previamente. Cepas específicas se hicieron crecer adicionalmente como cultivos de 1 l usando el mismo medio, y las células se cosecharon mediante centrifugación. Los sobrenadantes que quedan se hicieron pasar a través de una unidad de filtración de corte de peso molecular 50 K para generar una preparación enzimática concentrada (concentrado 7-10X). Las preparaciones enzimáticas se usaron para producir edulcorantes de bajo índice glucémico (5% de azúcar total a una relación 9:1 entre sacarosa y maltosa), y se llevaron a cabo ensayos de digestibilidad in vitro como se describió previamente.

Las enzimas se prepararon usando los métodos descritos anteriormente y las relaciones de 9:1 entre sacarosa y aceptor, excepto para la cepa 1254 señalada.

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TABLA 6.0

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TABLA 6.0 (continuación)

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Para obtener una estimación de los valores del índice glucémico de los jarabes recientemente generados, se determinaron los valores de digestibilidad in vitro de jarabes seleccionados usando el ensayo de polvo intestinal de rata descrito previamente (Tabla 6.1).

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TABLA 6.1 T8 - % de liberación de glucosa

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Correlacionando directamente el porcentaje de glucosa liberada en los ensayos de digestibilidad frente al índice glucémico, se espera que los jarabes generados por algunas de las otras cepas tendrán valores de índice glucémico (GI) (para una relación de sacarosa:aceptor dada) similar a los jarabes generados por la cepa NRRL-B-21297.

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Ejemplo 7 Diversos productos alimenticios obtenidos usando edulcorantes de bajo índice glucémico

Los siguientes son ejemplos específicos de productos alimenticios o composiciones alimenticias que se pueden preparar utilizando los edulcorantes de bajo índice glucémico descritos en la presente memoria.

1. Barra de sustitución de comidas

La barra de control contenía 18,7% de aislado de proteína de soja, 33,6% de jarabe de maíz rico en fructosa (55 HFCS, 77% de sólido seco), 26,7% de jarabe de maíz rico en maltosa (65% de maltosa, 80% de sólido seco), 5,4% de maltodextrina, 1,4% de novagel, 5% de mezcla de vitaminas/minerales, 0,6% de sal, 7,9% de miel y 0,7% de sabor de lima. La barra de bajo índice glucémico contenía 18,7% de aislado de proteína de soja, 64,5% de edulcorante de bajo índice glucémico (obtenido con una relación 9:1 entre sacarosa y maltosa, a 80% de sólido seco), 1,2% de agua, 1,4% de novagel, 5% de mezcla de vitaminas/minerales, 0,6% de sal, 7,9% de miel, y 0,7% de sabor de lima. Se calculó que el índice glucémico de esta barra de bajo índice glucémico era 49% menor que la barra de control. Se probó adicionalmente la barra de bajo índice glucémico y se encontró que tiene un sabor similar al del control.

2. Bebida de sustitución de comidas

La bebida de control contenía 54,9% de leche desnatada, 10% de agua fría, 0,4% de celulosa, 0,01% de carragenano, 1% de concentrado de proteína de soja, 1% de maltodextrina, 0,49% de polvo de cacao, 0,18% de citrato trisódico, 0,06% de sal, 6% de jarabe de maíz rico en fructosa (42 HFCS, 71% de sólido seco), 2% de jarabe de maíz rico en fructosa (55 HFCS, 77% de sólido seco), 2% de jarabe de maíz rico en maltosa (65% de maltosa, 80% de sólido seco), 1% de sólidos de jarabe de maíz, 0,1% de aceite de colza con bajo contenido de ácido erúcico, 0,1% de canela, 0,1% de sabor a chocolate, 0,1% de vainilla, 0,05% de sabor a leche cocida. La bebida de bajo índice glucémico tiene 12% de edulcorante de bajo índice glucémico (obtenido con una relación 9:1 entre sacarosa y maltosa, a 80% de sólido seco, 54,9% de leche en polvo, 10% de agua fría, 0,4% de celulosa, 0,01% de carragenano, 1% de concentrado de proteína de soja, 0,49% de polvo de cacao, 0,18% de citrato trisódico, 0,06% de sal, 0,1% de aceite de colza con bajo contenido de ácido erúcico, 0,1% de canela, 0,1% de sabor a chocolate, 0,1% de vainilla, 0,05% de sabor a leche cocida. La bebida de bajo índice glucémico tiene una reducción de 36% en el índice glucémico calculado en comparación con la bebida de control.

3. Mermelada de frambuesa

La mermelada de control tuvo 39,1% de fruta, 32,1% de jarabe de maíz (43 DE, 80% de sólido seco), 13% de azúcar, 0,5% de pectina, 2,6% de agua, 11,7% de jarabe de maíz rico en fructosa (42 HFCS, 71% de sólido seco), 0,2% de sorbato potásico, 0,2% de benzoato sódico, 0,6% de disolución (50%) de ácido cítrico. La mermelada de bajo índice glucémico contenía 28,1% de fruta, 57,9% de edulcorante de bajo índice glucémico (obtenido con una relación 9:1 de sacarosa y maltosa, a 80% de sólido seco), 0,5% de pectina, 2,5% de agua, 0,2% de sorbato potásico, 0,2% de benzoato sódico, 0,6% de disolución de ácido cítrico. La mermelada de bajo índice glucémico tuvo una reducción de 60% en el índice glucémico calculado en comparación con la mermelada de control.

4. Helado

El helado de control contiene 12% de grasa, 10% de sólido desnatado, 13% de sacarosa, 5% de jarabe de maíz (36 DE, 80% de sólido seco), y 0,35% de estabilizante. El helado de bajo índice glucémico tiene 12% de grasa, 10% de sólido desnatado, 5% de sacarosa, 13% de edulcorante de bajo índice glucémico (obtenido con una relación 9:1 de sacarosa y maltosa, a 80% de sólido seco), y 0,35% de estabilizante. El helado de bajo índice glucémico tiene una reducción de 35% en el índice glucémico calculado en comparación con el control.

5. Dulce gomoso

El dulce gomoso de control tiene 21,6% de agua, 5,4% de gelatina. 49% de jarabe de maíz (63 DE, 80% de sólido seco), 24% de azúcar. El dulce gomoso de bajo índice glucémico tiene 21,6% de agua, 5,4% de gelatina, y 58% de edulcorante de bajo índice glucémico (obtenido con una relación 9:1 de sacarosa y maltosa, a 80% de sólido seco). El dulce de bajo índice glucémico tiene una reducción de 59% en el índice glucémico calculado en comparación con el control.

6. Caramelos

El caramelo de control tiene 37% de leche entera condensada edulcorada, 21% de azúcar, 14,1% de mantequilla, 26,9% de jarabe de maíz (62 DE, 80% de sólido seco), 0,76% de emulsionante, 0,1% de sal, 0,1% de bicarbonato sódico, 0,04% de vainilla. El caramelo de bajo índice glucémico tiene 35,5% de leche entera condensada edulcorada, 51% de edulcorante de bajo índice glucémico (obtenido con una relación 9:1 de sacarosa y maltosa, a 80% de sólido seco), 13,5% de mantequilla, 0,76% de GMS, 0,1% de sal, 0,1% de bicarbonato sódico, 0,04% de vainilla. El caramelo de bajo índice glucémico tiene una reducción de 42% en el índice glucémico calculado con respecto al control.

7. Yogur bajo en grasas

El yogur del control tiene 91% de leche (2%), 5% de azúcar, 2% de almidón, 1% de concentrado proteico de suero, y 1% de sólidos de leche (no grasos). El yogur de bajo índice glucémico contiene 89,5% de leche (2%), 8,5% de edulcorante de bajo índice glucémico (obtenido con una relación 9:1 de sacarosa y maltosa, a 80% de sólido seco), 1% de concentrado proteico de suero, y 1% de sólidos lácteos (no grasos). El yogur de bajo índice glucémico tiene una reducción de 37% en el índice glucémico calculado en comparación con el control.

8. Jarabe con sabor a arce

El jarabe de arce de control contiene 59,2% de jarabe de maíz rico en fructosa (42 HFCS, 71% de sólido seco), 34,7% de jarabe de maíz (43 DE, 81% de sólido seco), 5,2% de agua, 0,85% de sabor a arce, y 0,05% de sorbato potásico. El edulcorante de arce de bajo índice glucémico tiene 87,5% de edulcorante de bajo índice glucémico (obtenido con una relación 9.1 de sacarosa y maltosa, a 80% de sólido seco), 11,15% de agua, 0,85% de sabor a arce y 0,05% de sorbato potásico. El jarabe de arce de bajo índice glucémico tiene una reducción de 54% en el índice glucémico calculado en comparación con el control.

9. Ketchup

El ketchup de control tiene 39,4% de pasta de tomate, 24,3% de agua, 16,6% de jarabe de maíz rico en fructosa (42 HFCS, 71% de sólido seco), 9% de jarabe de maíz (63 DE, 80% de sólido seco), 8,7% de vinagre, 1,9% de sal, 0,15% de polvo de cebolla, y 0,03% de polvo de ajo. El ketchup de bajo índice glucémico contiene 39,4% de pasta de tomate, 26,1% de agua, 23,7% de edulcorante de bajo índice glucémico (obtenido con una relación 9:1 de sacarosa y maltosa, a 80% de sólido seco), 8,7% de vinagre, 1,9% de sal, 0,15% de polvo de cebolla, y 0,03% de polvo de ajo. El ketchup de bajo índice glucémico tiene una reducción de 46% en el índice glucémico calculado.

10. Bebida sin gas (tipo bebida deportiva)

La bebida de control se preparó disolviendo y/o mezclando 85,30 g/l de jarabe de maíz rico en fructosa IsoClear 42 de Cargill, 2,0 g/l de ácido cítrico, 0,35 g/l de citrato potásico, 0,58 g/l de cloruro sódico, 0,05 g/l de fosfato dipotásico, 0,45 ml/l de extracto de col roja (Warner Jankinson, WJ03813), 1,50 ml/l de sabor de ponche natural, y agua para completar el volumen. La bebida se pasteurizó entonces a 190-195ºF durante 2 minutos y se introdujo estando caliente en botellas de vidrio antes de cerrar los recipientes. La bebida de bajo índice glucémico se obtuvo de la misma forma que el control, excepto que el HFCS-42 IsoClear de Cargill se sustituyó por 76,10 g/l de edulcorante de bajo índice glucémico de Cargill (obtenido con una relación 9:1 de sacarosa y maltosa, a 80% de sólido seco). Todo lo demás se mantuvo igual. El índice glucémico calculado de la bebida de bajo índice glucémico es 45% menor que el control.

11. Galletas con virutas de chocolate

Las galletas del control se obtienen a partir de 31,6% de harina, 23,7% de azúcar, 18,9% de mantequilla, 2,2% de sólidos de huevo, 5,4% de agua, 0,4% de sal, 0,2% de bicarbonato sódico, 0,3% de sabor, y 17,4% de virutas de chocolate. Las galletas de bajo índice glucémico contienen 31,4% de harina, 29,4% de edulcorante de bajo índice glucémico (obtenido con una relación 9:1 de sacarosa y maltosa, a 80% de sólido seco), 18,8% de mantequilla, 2,2% de sólidos de huevo, 0,4% de sal, 0,2% de bicarbonato sódico, 0,3% de sabor, y 17,3% de virutas de chocolate. Las galletas de bajo índice glucémico tienen una reducción de 16% en el índice glucémico calculado en comparación con el control.

La presente invención se ha descrito anteriormente con detalle haciendo referencia particular a formas de realización preferidas de la misma, pero se entenderá que se pueden efectuar dentro del espíritu y alcance de la invención variaciones y modificaciones distintas a las que se describen específicamente en la presente memoria. Además, todas las patentes, solicitudes de patentes, solicitudes de patentes provisionales, y referencias bibliográficas citadas anteriormente se incorporan en la presente memoria como referencia para cualquier descripción pertinente para la práctica de la presente invención.

Claims

1. Procedimiento para preparar un edulcorante que comprende combinar sacarosa, una molécula aceptora que es un azúcar o un alcohol de azúcar que tiene unos grupos hidroxilo libres en uno o varios carbonos en las posiciones números 3 y 6 que puede aceptar una unidad de glucosa a partir de sacarosa, y una enzima glucansacarasa para preparar un edulcorante que tiene por lo menos 20% de enlaces alfa 1-3 y por lo menos 20% de enlaces alfa 1-6, en el que la relación entre sacarosa y molécula aceptora es por lo menos 8:1.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la relación entre sacarosa y molécula aceptora es por lo menos 9:1.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que la relación entre sacarosa y molécula aceptora es 9:1.

4. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que la relación entre sacarosa y molécula aceptora es por lo menos 10:1.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la molécula aceptora es maltosa.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende además eliminar la fructosa del edulcorante.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el edulcorante contiene menos de 50% de fructosa.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la enzima glucansacarasa se obtiene a partir de bacterias de ácido láctico.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, en el que la enzima glucansacarasa se obtiene a partir de Leuconostoc mesenteroides.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que la enzima glucansacarasa se obtiene a partir de las cepas NRRL B 1121, 1143, 1149, 1355, 23185, 23186, 23188, 23311, 742, 523 ó 21297 de Leuconostoc mesenteroides.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, en el que la cepa es NRRL B 21297 de Leuconostoc mesenteroides.

12. Edulcorante preparado de acuerdo con el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.

13. Alimento que comprende el edulcorante según la reivindicación 12.

14. Bebida que comprende el edulcorante según la reivindicación 12.

15. Procedimiento para reducir el índice glucémico de una composición alimenticia o de bebida, que comprende incorporar en la composición alimenticia o de bebida el edulcorante según la reivindicación 12.