FI106359B - Käsitellyn viljan käyttö antioksidanttina - Google Patents

Description

! 106359 Käsitellyn viljan käyttö antioksidanttina

Keksinnön ala

Esillä oleva keksintö koskee tietyllä tavalla käsitellyn viljan käyttöä 5 antioksidanttina. Tarkemmin ilmaistuna viljaa käsitellään siten, että se estää hapettumista.

Tausta

Rasvojen härskiintyminen on ei-toivottu ilmiö, etenkin elintarvikealalla. Kun elintarvikkeissa olevat lipidit härskiintyvät, niihin muodostuu hydro-10 peroksideja, jotka ovat alttiita reagoimaan edelleen ja hajotessaan muodostavat esim. aldehydejä, ketoneja, happoja ja alkoholeja. Tämän seurauksena syntyy epämiellyttäviä hajuja ja makuja ja toisaalta elintarvikkeiden ravintoarvo, laatu ja kaupallinen arvo laskevat.

Rasvojen härskiintyminen alkaa tyypillisesti hydrolyyttisten entsyy-15 mien vapauttaessa rasvoista rasvahappoja, joista tyydyttymättömät vapaat rasvahapot ovat herkkiä hapettumiselle. Viljat sisältävät luontaisesti erittäin runsaasti sekä mono- että monityydyttymättömiä rasvahappoja. Hapettuneet rasvayhdisteet reagoivat ja pilkkoutuvat edelleen aiheuttaen haju- ja ma-kuvirheitä viljavalmisteisiin. Jauhettu vilja on erityisen altis härskiintymiselle ja 20 etenkin joutuessaan veden kanssa kosketuksiin. Lähes kaikissa viljojen ve-siprosesseissa rasvojen härskiintyminen on siksi keskeisimpiä ongelmia.

Rasvojen härskiintyminen pyritään mahdollisuuksien mukaan estämään esimerkiksi lisäämällä antioksidantteja, estämällä hapen pääsyä ja/tai säätämällä veden aktiivisuus (ACS Symposium Series 500: Lipid Oxidation in ;* 25 Foods, ed. Allen J. St. Angelo, American Chemical Society, Washington, DC, 1992). Tiedetään, että viljoissa esiintyvät lipoksygenaasit kiihdyttävät rasvojen hapettumista. Niiden aktiivisuutta voidaan alentaa esim. lämpökäsittelyllä tai lisäämällä propionihappoa (Ceumern, S. & Hartfield W., 1984, Fette Seiten Anstrichmittel, 86. Jahrgang, Nr. 5, s. 204-208. Toisaalta viljoista on myös löy-30 detty antioksidantteja (Nicolas, J. & Drapron R., Proc. 7th World Cereal and ' . Bread Congress, Prague, 1982; Iwami, K. et al., 1988, J. Agric. Food Chem.

36, s. 160-164; ja Fretzdorff, B. & Jördens, A., 1986, Lebensm.-Weiss. u.-Tecnol., 19, s. 437-442; White, P. & Armstrong, L., 1986, JAOCS 63, s. 525-529; Tian, L. & White, P., 1994, JAOCS 71, s. 1079-1086; Duve, K. & White, 35 P., 1991, JAOCS 68, s. 365-370; Onyeneho, S. & Hettiarachchy, N., 1992, J.

Agric. Food Chemistry, 40, s. 1496-1500).

2 106359

Elintarvikealalla ja myös viljavalmisteissa yleisimmin käytettyjä anti-oksidantteja ovat butyloitu hydroksianisoli (BHA) ja butyloitu hydroksitolueeni (BHT). Ne ovat stabiileja, halpoja ja tehokkaita, mutta niiden käyttö on viime aikoina vähentynyt epäillyn karsinogeenisuuden vuoksi. Turvallisempia antiok-5 sidantteja ovat askobiinihappo- ja tokoferolijohdannaiset, joskaan ne eivät ole yhtä tehokkaita (Namiki, M., 1990, Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 29, (4), s. 273-300). Yleinen suuntaus elintarvikealalla on kuitenkin se, että halutaan luopua lisäaineista ja moni kuluttaja suosii luonnontuotteita, joihin ei ole lisätty mitään synteettisiä aineita.

10 Keksinnön lyhyt kuvaus

Nyt on keksitty, että viljaa voidaan käsitellä siten, että se estää hapettumista. Keksinnön kohteena on näin ollen sellaisen viljan käyttö antioksi-danttina, joka vilja on käsitelty nostamalla kokonaisten viljajyvien kosteus vähintään 30 % kosteuteen, ja sitten kuivaamalla jyvät alle 12 % kosteuteen. 15 Keksintö mahdollistaa sekä viljoissa tapahtuvan viljojen omien rasvojen että mahdollisesti lisätyn muun rasvan hapettumisen ehkäisemisen. Tässä kuvattu käsittely lisää myös viljan kykyä inhiboida ulkopuolista hapettavaa aktiivisuutta. Toisin sanoen kyseinen viljankäsittelymenetelmä lisää viljan hapettumista estävää vaikutusta. Menetelmässä vilja tehdään hapettumista estäväksi nosta-20 maila kokonaisten viljajyvien kosteus vähintään 30 % kosteuteen, ja sitten kuivaamalla jyvät alle 12 % kosteuteen.

Hapettumista estävä käsitelty vilja on siis tehty hapettumista estäväksi nostamalla kokonaisten viljajyvien kosteus vähintään 30 % kosteuteen, ja sitten kuivaamalla jyvät alle 12 % kosteuteen. Vilja soveltuu käytettäväksi 25 elintarvikkeissa. Erityisesti käsiteltyä viljaa voidaan hyödyntää kaikenlaisissa prosesseissa, joissa rasvojen hapettuminen tai hydrolysoituminen ja hapettuminen on voimakasta. Tällaisia prosesseja ovat esimerkiksi kaikki käsittelyt, joissa vilja on tekemisissä veden kanssa eli ns. viljavesiprosessit. Näin ollen edellä kuvatulla tavalla käsitelty vilja soveltuu käytettäväksi vilja-30 vesiprosessissa.

Tässä kuvataan edelleen tuote, esim. elintarvike, joka sisältää käsiteltyä viljaa. Korvaamalla osa prosessin raaka-aineista käsitellyllä viljalla voidaan pidentää tuotteen säilyvyyttä ja/tai vähentää lisäaineina käytettyjen anti-oksidanttien määrää. Viljatuotteissa selkeä vaikutus saadaan aikaan, kun vä-35 hintään 10 % viljasta korvataan käsitellyllä viljalla. Käsitelty vilja toimii prosessissa luonnollisena hapettumisen vähentäjänä. Näin ollen käsiteltyä viljaa voi- 106359 o daan käyttää antioksidanttina. Käsitelty vilja estää sekä viljan oman rasvan että viljaan lisätyn rasvan härskiintymisen.

Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus Tässä kuvattuun menetelmään kuuluu kokonaisten viljajyvien liot-5 taminen vedessä vähintään 30 % kosteuteen sekä kostutettujen jyvien kuivaaminen. Edullisin vaikutus saavutetaan, kun jyvät kostutetaan 45 - 55 % kosteuteen. Liotusveteen voidaan haluttaessa lisätä tarkoituksenmukaisia kemikaaleja kuten puskuriaineita esim. fosfaatti- tai karbonaattisuoloja. Liotusai-ka riippuu käytetystä lämpötilasta, eli lämpimässä vedessä haluttu kosteus 10 saavutetaan nopeammin kuin kylmässä. Käytettäessä huoneenlämpöistä vettä haluttu kosteus saavutetaan noin 1-2 vuorokaudessa. Edullisesti liotus kestää noin kaksi vuorokautta. Jyviä ei idätetä.

Liotuksen jälkeen jyvät kuivataan alle 12 % kosteuteen ja erityisesti alle 8 % kosteuteen. Kuivaus voidaan suorittaa joko kylmäkuivauksena tai 15 lämpökuivauksena. Lämpökuivauksessa on edullista aloittaa alemmasta lämpötilasta, jota kuivauksen aikana nostetaan asteittain mallastuksessa käytettävän kuivauksen tapaan. Kuivaus aloitetaan esimerkiksi noin 40 °C:sta ja lopetetaan noin 80 °C:seen. Muutkin kuivausprofiilit käyvät kunhan huolehditaan siitä, ettei hapettumista ehkäisevä kyky katoa. Kuivauksen jälkeen käsiteltyä 20 viljaa voidaan edullisesti jauhaa. On myös mahdollista, että käsitellystä viljasta eristetään sellainen fraktio, joka estää hapettumista. Näin ollen keksinnön piiriin kuuluu myös hapettumista estävän fraktion eristäminen viljasta.

Edellä kuvatulla tavalla käsitelty vilja saa aikaan sen, että viljojen oman rasvan tai ulkopuolelta lisätyn rasvan hapettuminen hidastuu. Jopa ul-25 kopuolelta lisätty hapettava aktiivisuus inhiboituu. Käsittelyn aikana jyvien oma rasva säilyy natiivin jyvän kaltaisena, eli liotuksen aikana ei rasvojen haptettu-mista tapahdu. Muutenkin liotettu vilja soveltuu samoihin käyttötarkoituksiin kuin käsittelemätön vilja.

Menetelmän mukaisesti liotettua ja kuivattua viljaa voidaan käyttää 30 joko sellaisenaan tai jauhamisen tai mahdollisesti hapettumista estävän frakti-' . on eristämisen jälkeen erityyppisiin prosesseihin kuten leipomiseen, keittämi seen, paahtamiseen jne. eli mihin tahansa prosessiin, jossa rasva on altis härskiintymiselle. Edullisesti käsitelty vilja jauhetaan ja käytetään vilja-vesi prosesseissa, kuten leivonnassa, puuroissa, valmisruuissa, makkaroissa 35 jne. Käsiteltyjen jyvien jauhaminen ja käyttö vettä sisältävissä sovellutuksissa saa aikaan sen, että jauhon oman rasvan sekä viljaan lisätyn muun rasvan 4 106359 hapettuminen hidastuu. Erityisesti käsitelty vilja soveltuu prosesseihin, joissa vilja on tekemisessä veden kanssa ennen kuumennusta ja entsyymien inakti-voimista.

Tässä kuvattu menetelmä soveltuu kaikille yleisille viljalajeille, ja pa-5 rantaa myös jo mallastetun jyvän kykyä ehkäistä rasvojen hapettumista. Erityisesti menetelmä soveltuu ohran, maltaan, vehnän, rukiin ja kauran käsittelemiseksi.

Viljankäsittelymenetelmä, jossa vilja ensin liotetaan ja sitten kuivataan, lisää viljan kykyä hidastaa hapettumista. Se pystyy myös suojaamaan 10 ulkopuolelta lisättyä rasvaa hapettumiselta. Vaikuttaa siltä, että menetelmällä aikaansaatu hapettumista estävä vaikutus ainakin osittain johtuu käsittelyssä tapahtuneesta jyvän aineosien muutoksista siten, että käsitelty vilja suojaa ja stabiloi rasvoja.

Menetelmän mukaisesti liottamalla saatu ominaisuus on pysyvä.

15 Rasvojen hapettumista ehkäisevä kyky säilyy tai paranee varastoitaessa menetelmän mukaisesti valmistettuja jyviä normaaleissa varastointiolosuhteissa.

Käsiteltävä vilja on edullisesti ohra, mallas, vehnä, ruis tai kaura.

Käsitelty vilja voi olla jauheen muodossa, kokonaisina jyvinä tai käsitellystä viljasta eristetty hapettumista estävä fraktio.

20 Tuote, joka sisältää edellä mainittua käsiteltyä viljaa on edullisesti jokin elintarvike kuten valmisruoka tai makkara tai erityisesti jokin viljavalmiste, johon kuuluvat esim. leivät, jauhot, murot, aamiaishiutaleet, puurot jne.

Käsiteltyä viljaa voidaan myös käyttää antioksidanttina vaikkapa lihan tai kalan hapettumisen estämiseksi.

25 Keksintöä valaistaan edelleen seuraavissa ei-rajoittavissa suoritus- esimerkeissä. Kokeissa tutkittiin, miten eri viljojen näkyvä hapettava aktiivisuus muuttuu liotuksen ja varastoinnin aikana ja mistä muutokset johtuvat. Kokeilla selvitettiin myös muuttuuko viljojen kyky inhiboida hapetusreaktiota liotuksen ja varastoinnin aikana.

30 Esimerkki 1

Kokeissa käytettiin kuusi eri viljamateriaalia eli ohraa, mallasta, vehnää, ruista, kauraa, ja kuoretonta kauraa. Ensin seurattiin viljojen kastumista liotuksen aikana. Viljajyviä sekoitettiin runsaassa vedessä huoneenläm- ’ mössä 30 s - 48 h. Jyvistä ravisteltiin siivilässä irtovesi ja niiden kosteus mitat-35 tiin. Tulokset on esitetty taulukossa 1.

s 106359

Taulukko 1

Jyvien kastuminen liotuksen aikana

Viljama- Koetutta- 30 s 3 h 24 h 48 h d(48 h-30s) teriaali mattomat % yksikköä _jyvät_

Ohra 12% 27% 37% 43% 49% 22%

Mallas 5 % 24 % 36 % 53 % 61 % 37 %

Vehnä 12% 22% 36% 42% 49% 27%

Ruis 9% 24% 38% 47% 44% 20%

Kaura 11% 22% 48% 48% 55% 33%

Kuoreton 11% 23% 37% 45% 52% 29% kaura_ 5 Esimerkki 2

Noin 100 g jyviä liotettiin noin 300 mkssa huoneenlämpöistä vettä. Vettä lisättiin tarvittaessa siten että, jyvät olivat aina peitettynä vedellä. 2 vuorokauden liotuksen jälkeen jyvät kuivattiin joko kylmäkuivurissa tai uunissa. Uunin lämpätila oli alussa 40 - 50 °C ja sitten lämpötilaa nostettiin asteittain 10 ensin 60 - 70 °C:een ja sitten noin 80 °C:een. Kuivaus kesti yhteensä noin 22 - 24 h. Kuivattujen jyvien kosteus oli noin 5 %.

Kuivauksen jälkeen jyvät jauhettiin. 100 mg jauhettua viljaa lietettiin neutraaliin (pH 7,0) Na-fosfaattipuskuriin (50 mM), minkä jälkeen lisättiin noin 8,6 mg linolihappoa Tvveen-emulsiossa. Seosten annettiin reagoida 15 min, * 15 jonka jälkeen viljamateriaali erotettiin puskurista sentrifugoimalla. Tämän jäl keen materiaali pestiin ensin puskurilla ja sen jälkeen uutettiin kloroformi-metanoliseoksella (100:1). Käsittelyn eri vaiheista määritettiin linolihappopitoi-suus (Suutari, M. Et ai., 1990, J. Gen. Micobiol., 136, s. 1469-1474), jotta saatiin selville, mihin fraktioon lisätty rasva kulkeutuu. Rinnalla tehtiin sama käsit-20 tely siten, että linolihappo-Tween -emulsiota ei lisätty (0-näyte). Tulokset on esitetty taulukossa 2. Esitetyissä tuloksissa on 0-näytteistä saadut linolihappo-pitoisuudet vähennetty, jotta lisätyn hapon kulkeutuminen voidaan erottaa näytteen oman linolihapon kulkeutumisesta. Hapettuneen rasvan määrä on laskettu vähentämällä fraktioiden yhteenlaskettu linolihappomäärä lisätystä 25 rasvamäärästä.

106359 6

Taulukko 2

Hapettuneen rasvan määrä eri vilja-vesiseoksissa Käsittelemätön vilja Liotettu ja pakkaskui- Liotettu ja uunissa s _vattu vilja_kuivattu vilja_

Ohra 6,6 mg 3,5 mg 3,3 mg

Mallas 0,5 mg 0 mg 0 mg

Vehnä 3,5 mg 2,6 mg 2,3 mg

Kaura 2,1 mg 0,3 mg 0,6 mg

Ruis_5,1 mg_3,5 mg_3,3 mg_ 5 Rasvan hapettuminen väheni huomattavasti, kun rasvan sekaan li sättiin käsittelemättömän viljan sijasta liotettua ja kuivattua viljaa.

Esimerkki 3

Viljajyviä liotettiin ja kuivattiin kuten esimerkissä 2. Näytteet jauhettiin heti kuivauksen jälkeen ja niiden linolihappoa hapettava vaikutus mitattiin 10 hapenkulutuksen perusteella ilman uuttoa eli suoraan seoksesta, jossa oli 100 mg jauhettua viljaa, 7 ml edellä mainttua fosfaattipuskuria ja 0,86 mg linolihappoa, kuten on kuvattu julkaisussa Kaukovirta, N. et ai., 1993, J. Inst. Brew., 99, s. 395-403. Tulokset on esitetty taulukossa 3. Aktiivisuusyksikkö (U) vastaa aktiivisuutta, joka kuluttaa 1 μ mol 02 minuutissa käytetyissä määritysolo-15 suhteissa.

Taulukko 3

Hapettava aktiivisuus 100 mg:ssa tuoretta näytettä Käsittelemätön Liotettu/kylmäk. Liotettu/kuumak.

_vilja_

Ohra 1200 U 1000 U 570 U

Mallas 50 U 80 U <10 U

Vehnä 630 U 510 U 340 U

Ruis 290 U 240 U 110 U

Kaura 50 U 40 U 20 U

Kuoreton kaura_100 U_80 U_40 U_ 20 7 106359

Viljojen kyky hapettaa rasvaa väheni huomattavasti, kun jyviä liotettiin esimerkin 2 mukaisesti.

Esimerkki 4

Viljajyviä liotettiin ja kuivattiin kuten esimerkissä 2. Kolmen viikon ja 5 kolmen kuukauden varastoinnin jälkeen näytteet jauhettiin, ja niiden linolihap-poa hapettava vaikutus mitattiin hapenkulutuksen perusteella kuten esimerkissä 3. Tulokset on esitetty taulukoissa 4 ja 5.

Taulukko 4 10 Hapettava aktiivisuus 100 mg:ssa 3 viikkoa säilytetyissä näytteissä Käsittelemätön Liotettu/kylmäk. Liotettu/kuumak.

_vilja_

Ohra 1100U 690 U 620 U

Mallas 60 U 40 U <10 U

Vehnä 510 U 240 U 200 U

Ruis 220 U 110 U 20 U

Kaura 30 U 20 U <10 U

Kuoreton kaura_40 U_30 U_20 U_

Taulukko 5 15 Hapettava aktiivisuus 100 mg:ssa 3 kuukautta säilytetyissä näytteissä • ~ II.. -- I — — Käsittelemätön Liotettu/kylmäk. Liotettu/kuumak.

_vilja__

Ohra 1100 U 580 U 650 U

Mallas 80 U 30 U <10 U

Vehnä 600 U 340 U 370 U

Ruis 330 U 70 U 70 U

Kaura 70 U 20 U <20 U

Kuoreton kaura_70 U_30 U_50 U_

Viljojen vähentynyt kyky hapettaa rasvaa säilyi, kun esimerkin 3 20 mukaan tehtyjä näytteitä säilytettiin 3 viikkoa tai 3 kuukautta.

8 106359

Esimerkki 5

Viljajyviä liotettiin ja kuivattiin kuten esimerkissä 2. Näytteet jauhettiin heti, 3 viikon tai 3 kuukauden kuluttua kuivauksen jälkeen ja niiden vaikutus ulkopuoliseen hapettavaan aktiivisuuteen mitattiin kokonaishapenkulutuk-5 sen perusteella kuten edellä. Ulkopuolisena hapettimena käytettiin soijapavun lipoksygenaasiaktiivisuutta. Määrityksissä käytettiin 30 mg:n viljanäytteitä. Tulokset on esitetty taulukoissa 6, 7 ja 8.

Taulukko 6 10 Liotuksen ja kuivauksen vaikutus viljan kykyyn inhiboida ulkopuolista hapettavaa aktiivisuutta. Mittauksessa lisätty ulkopuolista hapetinta noin 600 U.

Käsittelemätön Liotettu ja pak- Liotettu ja uunissa _vilja_kaskuivattu vilja kuivattu vilja_

Ohra 490 U 370 U 210 U

Vehnä 360 U 220 U 160 U

Ruis_180 U_150 U_140 U

15

Taulukko 7

Liotuksen ja kuivauksen vaikutus viljan kykyyn inhiboida ulkopuolista hapettavaa aktiivisuutta. Mittauksessa lisätty ulkopuolista hapetinta noin 600 U. Näytteitä säilytetty kuivauksen jälkeen 3 viikkoa.

20 _ Käsittelemätön Liotettu ja pak- Liotettu ja uunissa _vilja_kaskuivattu vilja kuivattu vilja_

Ohra 490 U 390 U 360 U

Vehnä 350 U 220 U 110 U

Ruis 270 U 210 U 160 U

Kaura_160 U_120 U_110 U

9 106359

Taulukko 8

Liotuksen ja kuivauksen vaikutus viljan kykyyn inhiboida ulkopuolista hapettavaa aktiivisuutta. Mittauksessa lisätty ulkopuolista hapetinta noin 550 U. Näytteitä säilytetty kuivauksen jälkeen 3 kuukautta.

5 _ Käsittelemätön Liotettu ja pak- Liotettu ja uunissa _vilja_kaskuivattu vilja kuivattu vilja_

Ohra 490 U 330 U 360 U

Ruis 330 U 270 U 240 U

Kaura_230 U_190 U_210 U

Tulokset osoittavat, että viljojen kyky inhiboida ulkopuolista hapettavaa aktiivisuutta kasvoi, kun näytetteitä liotettiin ja kuivattiin esimerkin 2 mukaisesti.

K

Claims (8)

10 106359

1. Sellaisen viljan käyttö antioksidanttina, joka vilja on käsitelty nostamalla kokonaisten viljajyvien kosteus vähintään 30 % kosteuteen, ja sit- 5 ten kuivaamalla jyvät alle 12 % kosteuteen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että käytetään viljaa, joka on käsitelty nostamalla kosteus 45 - 55 % kosteuteen ja kuivaamalla jyvät alle 8 % kosteuteen.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen käyttö, tunnettu siitä, 10 että käytetään jyviä, jotka on jauhettu kuivauksen jälkeen.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että käytetään ohraa, mallasta, vehnää, ruista tai kauraa.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että viljaa käytetään antioksidanttina missä tahansa prosessissa, jossa rasva on altis 15 härskiintymiselle.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että viljaa käytetään elintarvikkeen antioksidanttina.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että viljaa käytetään antioksidanttina vilja-vesiprosessissa.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että viljaa käytetään antioksidanttina leivonnassa, puuroissa, valmisruuissa tai makkaroissa. « 11 106359