FI107431B - Menetelmä tärkkelystä sisältävän elintarvikevalmisteen valmistamiseksi - Google Patents

Menetelmä tärkkelystä sisältävän elintarvikevalmisteen valmistamiseksi Download PDF

Info

Publication number
FI107431B
FI107431B FI913768A FI913768A FI107431B FI 107431 B FI107431 B FI 107431B FI 913768 A FI913768 A FI 913768A FI 913768 A FI913768 A FI 913768A FI 107431 B FI107431 B FI 107431B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
cellulose
cellulose derivative
weight
mixture
process according
Prior art date
Application number
FI913768A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI913768A (fi
FI913768A0 (fi
Inventor
Michael Lindley
Lindsey Bagley
Sarah Bosdet
Original Assignee
Alko Yhtioet Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alko Yhtioet Oy filed Critical Alko Yhtioet Oy
Publication of FI913768A0 publication Critical patent/FI913768A0/fi
Publication of FI913768A publication Critical patent/FI913768A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI107431B publication Critical patent/FI107431B/fi

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/14Preparation of compounds containing saccharide radicals produced by the action of a carbohydrase (EC 3.2.x), e.g. by alpha-amylase, e.g. by cellulase, hemicellulase
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23LFOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L29/00Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof
    • A23L29/20Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof containing gelling or thickening agents
    • A23L29/206Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof containing gelling or thickening agents of vegetable origin
    • A23L29/262Cellulose; Derivatives thereof, e.g. ethers
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23LFOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L7/00Cereal-derived products; Malt products; Preparation or treatment thereof
    • A23L7/10Cereal-derived products
    • A23L7/117Flakes or other shapes of ready-to-eat type; Semi-finished or partly-finished products therefor
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23PSHAPING OR WORKING OF FOODSTUFFS, NOT FULLY COVERED BY A SINGLE OTHER SUBCLASS
    • A23P20/00Coating of foodstuffs; Coatings therefor; Making laminated, multi-layered, stuffed or hollow foodstuffs
    • A23P20/10Coating with edible coatings, e.g. with oils or fats
    • A23P20/105Coating with compositions containing vegetable or microbial fermentation gums, e.g. cellulose or derivatives; Coating with edible polymers, e.g. polyvinyalcohol

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nutrition Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Jellies, Jams, And Syrups (AREA)
  • General Preparation And Processing Of Foods (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Coloring Foods And Improving Nutritive Qualities (AREA)
  • Indole Compounds (AREA)
  • Grain Derivatives (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Nitrogen And Oxygen As The Only Ring Hetero Atoms (AREA)
  • Food Preservation Except Freezing, Refrigeration, And Drying (AREA)

Description

107431
Menetelmä tärkkelystä sisältävän elintarvikevalmisteen valmistamiseksi - Förfarande för framställning av ett stärkelsehal-tigt livsmedel
Keksintö koskee menetelmää valmistaa uusia elintarvikevalmis-teita, jotka sisältävät selluloosajohdannaisten vähäkalorisia tai kalorittomia pilkkoutumistuotteitä.
Patenttihakemuksessamme EP 90301463.7 (julkaisu no 0382578) olemme kuvanneet ja hakeneet patenttisuojaa elintarvikekoostu-muksille, jotka sisältävät selluloosajohdannaisen pilkkomisesta saatua oligomeeriseosta, jolla on korvattu ainakin osa elintarvikekoostumuksen runsaskalorisesta aineosasta ja jossa keskimääräinen polymeroitumisaste on 3 - 300 ja keskimääräinen molekyylipaino 500 - 100 000 määritettynä rajaviskositeettiin perustuen. Mainitussa hakemuksessa on esitetty, että runsas-kalorinen aineosa on edullisesti rasva ja/tai hiilihydraatti ja kuvatut erityiset elintarvikekoostumukset ovat kakkukoos-tumus, joka sisältää rasva-aineosaa, makeutusainetta, jauhoja, kohotusainetta, muna-aineosaa ja vettä; kuorrutekoostumus, joka sisältää rasva-aineosaa, makeutusainetta ja vettä; majo-neesikoostumus, joka sisältää rasva-aineosaa, sakeutusainetta, happamuuden säätöainetta, emulgointiainetta ja vettä; ja levi-tekoostumus, joka sisältää rasva-aineosaa, emulgointiainetta : ja/tai stabiloivaa ainetta ja vettä.
Olemme nyt keksineet, että mainittua selluloosajohdannaisen pilkkomisesta saatua oligomeeriseosta voidaan erityisen edullisesti yhdistää elintarviketuotteisiin, jotka pohjautuvat geeliytettyyn tärkkelykseen. Geeliytetty tärkkelyselintarvike- • tuote on elintarvike, jonka pääasiallisin aineosa on tärkkelys • · (mukana sellaisenaan tai erittäin tärkkelyspitoisen jauhon * muodossa), joka on seostettu veteen geelin muodostamiseksi, joka puolestaan sitten kovetetaan kuumentamalla (esim. keitetään) pääasiallisen elintarviketuotteen runkomatriisin aikaansaamiseksi, jonka rakenteellinen yhtenäisyys ei ole riip- • puvainen minkään proteiinin kuten vehnän gluteiinin, kaseiinin tai munaproteiinin läsnäolosta. Keksintöä sovelletaan erityi- 2 107431 sen edullisesti sellaisten geeliytettyjen tärkkelystuotteiden valmistukseen, joita keitetään kohotetussa lämpötilassa ekstru-doinnin aikana, so. paineen alaisena, tai keitetään friteeraa-malla, so. upotetaan (osittain tai kokonaan) rasvaan korkeassa lämpötilassa. Tämän kaltaisissa tuotteissa käytettäessä mainittu oligomeeriseos kykenee antamaan tuotteelle ainutlaatuisen ja houkuttelevan pintarakenteen, joka voidaan aikaansaada vähemmällä friteeraamisella ja/tai vähemmällä rasvalla kuin tähän mennessä on katsottu tarpeelliseksi.
Esillä oleva keksintö esittää siten menetelmän valmistaa geeli-ytettyjä tärkkelyselintarviketuotteita (edellä määritellyn mukaisia), jotka sisältävät selluloosajohdannaisen pilkkomisesta saatua oligomeeriseosta 0.05 - 10% tärkkelyksen painosta laskettuna oligomeeriseoksen keskimääräisen polymeroitumis-asteen ollessa 3 - 500, tavallisesti 3 - 300 ja keskimääräisen molekyylipainon 500 - 100 000, edullisesti 500 - 60 000 määritettynä rajaviskositeettiin perustuen.
Liukoinen selluloosajohdannainen, josta oligomeeriseos saadaan, on edullisesti karboksimetyyliselluloosaa, metyylisel-luloosaa, metyylietyyliselluloosaa, hydroksipropyylimetyyli-selluloosaa, hydroksipropyyliselluloosaa tai näiden seosta.
Lähtömateriaaliselluloosajohdannaisen substituutioaste on edullisesti n. 0.1 - 3.0. "Substituutioaste" viittaa johdan-naisryhmien (esim. karboksimetyyli, hydroksipropyyli) lukumäärään per monomeeriyksiköt selluloosarungossa (haaroittunut tai suoraketjuinen). Substituutioasteella 0.2 tarkoitetaan esim., että selluloosajohdannaisessa on noin yksi johdannais- .· substituentti joka 5. monomeeriyksikköä kohti. Substituutio- « aste 3 tarkoittaisi, että selluloosajohdannaisessa on kolme johdannaissubstituenttia jokaista monomeeriyksikköä kohti.
107431
Selluloosajohdannainen voidaan pilkkoa entsymaattisilla, kemiallisilla tai fysikaalisilla aineilla/menetelmillä. Käytettäessä hyväksi entsyymivalmistetta se valitaan sellulaasien, modifioitujen sellulaasien ja näiden seosten ryhmästä.
Kun selluloosajohdannaisen pilkkominen suoritetaan kemiallisilla tai fysikaalisilla menetelmillä, keksinnössä käytettävien haluttujen oligomeeriseosten saamiseksi edullisimpia menetelmiä ovat tällöin kemiallinen hydrolyysi, kemiallinen hapetus ja fysikaalinen depolymerointi.
Entsyymivalmiste voi olla sellulaasi tai modifioitu sellulaasi (so. ensisijaisesti modifioitu poistamalla sellulaasivalmis-teesta mono- ja disakkarideja tuottavat entsyymit tai estämällä niiden muodostuminen sellulaasivalmisteeseen, mikä tapahtuu esim. muuttamalla geneettisesti mikro-organismia, josta sellulaasivalmiste tuotetaan), joka on edullisesti tuotettu Trichoderma-, Aspergillus- ja PeniciIlium-ryhmään kuuluvista mikro-organismeista. Selluloosavalmiste on edullisimmin saatu Trichoderma reesei-kannasta, josta on poistettu ainakin toinen beta-glukosidaasi- ja sellobiohydrolaasiaktiivisuuksista. Entsyymivalmiste koostuu edullisimmin endo-1,4-beta-glukanaa-sista.
rmm Sellulolyyttinen aine voi olla hydrolyyttinen kemikaali tai kemikaalien seos, kuten hydrolyyttinen happo- tai emäskäsit-telyliuos (esim. sisältää H2SO4, HCl, NaOH tai NH4OH) tai hapettava kemikaali tai kemiallinen liuos (esim. liuokset, jotka sisältävät happea, vetyperoksidia, otsonia tai näiden seoksia).
Selluloosajohdannainen voidaan hydrolysoida käsittelemällä sitä hapon tai emäksen liuoksella. Tyypilliset happokäsittely-liuokset voivat sisältää rikkihappoa, suolahappoa, fosfori-happoa, typpihappoa tai kahden tai useamman edellä mainitun hapon seosta. Tyypilliset emäsliuokset voivat sisältää hydroksidi-ionia sisältävää tai tuottavaa materiaalia, kuten 107431 alkalihydroksidia (esim., natriumhydroksidia) , ammoniumhydrok-sidia tai kahden tai useamman edellä mainitun seosta. Käsit-telyliuoksen happo- tai emäskonsentraatio ja käsittelyaika sekä -lämpötila voivat vaihdella riippuen selluloosajohdannaisen halutusta pilkkoutumisasteesta. Alan ammattilainen on tietoinen, että suuremmat happo- tai emäskonsentraatiot, käsittelyajat ja käsittelylämpötilat johtavat tavallisesti selluloosa johdannaisen suurempaan pilkkoutumisasteeseen (so. oligo-meeriseostuotteeseen, jossa on alhaisempi keskimääräinen DP ja molekyylipaino). Samoin, pienemmät happo- tai emäskonsentraatiot ja käsittelyajat ja -lämpötilat tuottavat tavallisesti oligomeeriseostuotteita, joissa on suurempi keskimääräinen DP ja molekyylipaino. Kaikissa tapauksissa, joissa hyödynnetään happo- tai emäskäsittelyä, happo- tai emäskonsentraatio ja käsittelyaika ja -lämpötila valitaan tuottamaan oligomeeri-seosta, jossa keskimääräinen DP on välillä 3 - 100, erityisesti 5 - 100 ja edullisemmin 5-50, keskimääräinen molekyylipaino on 500 - 100 000 ja joka edullisimmin sisältää alle n. 25 p-% mono- ja disakkarideja, kuten glukoosia ja sellobioosia.
Valittu selluloosajohdannainen voidaan pilkkoa myös hapettamalla aineilla kuten happi tai vetyperoksidi emäksisessä liuot-timessa tai otsonilla. Tällaiset hapetuskäsittelyt ja reaktio-olosuhteet ovat alalla hyvin tunnettuja. Kaasumaiset aineet, • kuten happi tai otsoni, voidaan tyypillisesti kuplittaa jatku- vatoimisesti liuoksen läpi sopivan aikajakson ajan ja sopivassa lämpötilassa. Hapetuskäsittely peroksidilla voi käsittää valitun selluloosajohdannaisen käsittelyn sopivassa konsentraa-tiossa olevalla vetyperoksidiliuoksella sopivassa lämpötilassa .
Oligomeeriseokset voidaan valmistaa myös fysikaalisilla (mekaanisilla) depolymerointimenetelmillä, kuten saattamalla valitun selluloosajohdannaisen liuos suhteellisen korkeataajuiseen ääniaaltokäsittelyyn sonikaattoria käyttäen. Muita alalla hyvin tunnettuja fysikaalisia käsittelyjä voidaan myös käyttää 107431 depolymeroitumisen aikaansaamiseksi, voidaan esim. katkoa tai leikata valittua selluloosajohdannaista esim. suurinopeuksi-sella sekoittimella tai homogenisaattorilla.
Mitä tahansa konventionaalista kemiallista (hydrolyyttinen, hapettava tai muu) tai fysikaalista käsittelyä käytetäänkin, olosuhteet ja käsittelyaste valitaan siten, että käytetty käsittely tuottaa oligomeeriseosta, jossa keskimääräinen DP on 3 - 300, keskimääräinen molekyylipaino 500 - 100 000 ja joka sisältää alle n. 25 p-% mono- ja disakkarideja ja edullisemmin alle n. 10 p-% mono- ja disakkarideja.
Keksinnössä käytettävät entsyymit ovat erilaisia elintarvike-laatua olevia sellulaasivalmisteita. Ne voidaan valmistaa lukuisista eri organismeista, kuten Trichoderma-. Aspergillus- . Penicillium-kannoista jne. Valittua mikro-organismi-kantaa kasvatetaan konventionaalisin menetelmin kasvatusalustassa, joka sisältää elintarvikelaatua olevia materiaaleja siten, että tuotetaan sellulaaseja, mikro-organismi erotetaan kasvatusalustasta, kasvatusalusta kerätään ja tyypillisesti konsentroidaan ja kuivataan. Näitä entsyymejä voidaan käyttää sellaisenaan tai niitä voidaan modifioida monella alan ammattilaisen tuntemalla eri tavalla. Erityisen edullinen entsyymi-valmiste tuotetaan Trichoderma reesei-kannasta, josta valmisteesta beta-glukosidaasi- ja/tai sellobiohydrolaasiaktiivi-suudet on poistettu kromatografisesti tai geneettisesti. Beta-glukosidaasi- ja/tai sellobiohydrolaasiaktiivisuudet poistetaan edullisesti valitusta sellulaasivalmisteesta selluloosa-johdannaisen pilkkoutumisen mono- ja disakkarideiksi estämiseksi. Sopivaa entsyymiä tuottavan mikro-organismin geneetti-- .· nen muuntaminen voidaan suorittaa säteilytyksellä tai muta- geenisilla kemiallisilla aineilla (tai geeni-inaktivaatiolla yhdistelmä- DNA-menetelmien avulla) siten, että mikro-organismi ei kykene tuottamaan beta-glukosidaasia ja sellobiohydro-laasia. Tässä yhteydessä käytettäviä sellulaasivalmisteita 6 107431 ovat esim. kaupallisesti saatavat sellulaasivalmisteet, jotka tunnetaan Econase- sarjan nimellä ja joita tuottaa Alko Ltd., Helsinki, Suomi.
Selluloosajohdannaisen hydrolysaatit voidaan valmistaa edellä esitetyistä liukoisista selluloosajohdannaisista entsymaatti-sella hydrolyysillä käyttäen sellulaasivalmistetta, joka sisältää endo-1,4-beta-glukanaasia ainoana aktiivisena hydrolyyt-tisenä aineena, jolloin muodostuu vain merkityksettömiä määriä sellaisia mono- ja disakkarideja, joita ihmisen suolisto absorboi (esim. glukoosia) tai suoliston bakteerikasvusto hydrolysoi (esim. sellobioosia). Toisaalta tällaisella hydrolyysillä muodostettujen oligomeerien keskimääräinen polymeroi-tumisaste (DP) on alle 300 ja siten hydrolysaattiliuoksien viskositeetti laskee merkittävästi verrattuna hydrolysoitu-mattomien selluloosajohdannaisten liuoksien viskositeettiin. Erityiset olosuhteet ja erityinen aika, jotka riittävät varmistamaan halutun hydrolysoitumisen, voidaan määrittää helposti kullekin valitulle selluloosajohdannaiselle ja kullekin valitulle entsyymivalmisteelle.
Vastaavasti, kun pilkkominen suoritetaan käyttäen kemiallisia tai fysikaalisia menetelmiä, oligomeerien keskimääräinen DP on alle 300 ja saadun seoksen viskositeetti on alentunut merkit-• tävästi. Erityisen edullisesti tällaisissa sovellutuksissa käsittelyolosuhteet valitaan siten, että saadut oligomeeri-seokset sisältävät alle n. 5 p-% mono- ja disakkarideja.
Keksinnössä käytettävät pilkotut selluloosajohdannaistuotteet (ja niiden fraktiot) liukenevat nopeasti kylmään ja kuumaan .· veteen ja ne ovat fysiologisesti inerttejä. Esillä olevassa keksinnössä käytetyt selluloosajohdannaiset ovat sellaisenaan kalorittomia. Koska esillä olevan keksinnön mukainen pilkko-miskäsittely ei tuota merkittäviä määriä metaboloituvia sokereita, tässä keksinnösssä käytettävät oligomeeriseokset paran-tuneine ominaisuuksineen ovat erityisen käyttökelpoisia elintarvikkeiden vähäkalorisina aineosina.
107431
Saatu pilkottu selluloosajohdannaisen seos voidaan edelleen erottaa konventionaalisin menetelmin vaihtelevan keskimääräisen ketjunpituuden omaavien oligomeerien fraktioihin. Eri fraktioiden viskositeetti vaihtelee fraktion sisältämien oligomeerien keskimääräisen ketjunpituusasteen mukaan. Riippuen erityisestä elintarvikekäyttösovellutuksesta keksintö koskee edelleen yhden tai useamman fraktion valitsemista saadusta oligomeeriseoksesta, jolla on erityiseen elintarvikekäyttö-sovellutukseen sopivin viskositeetti (keskimääräinen ketjun-pituus) . Erityisen keskimääräisen ketjunpituuden omaavan fraktion valinta ja tällaisen fraktion käytettävä määrä kyseisessä elintarvikekäyttösovellutuksessa voi vaihdella, huomioiden, että mitä suurempi on erityisessä elintarvikkeessa käytettäväksi tarkoitetun fraktion absoluuttinen määrä, sitä alhaisempaa oligomeeriseosfraktion viskositeettia (keskimääräinen molekyylipaino) pitäisi käyttää.
On huomiotava edelleen, että oligomeeriseos, joka sijoittuu tietylle viskositeettivälille, soveltuu parhaiten tiettyyn elintarvikkeen valmistusohjeeseen, mikäli saavutetaan edullisesti lopputuote, joka muistuttaa tavallisesti käytetyllä, suhteellisen suuren määrän rasvaa tai muuta runsaskalorista aineosaa sisältävällä valmistusohjeella saatavaa syömäkelpoi-• suutta.
Seuraavat esimerkit 1-4 ovat tyypillisiä esimerkkimenetelmiä sellulaasin valmistamiseksi ja erilaisten selluloosajohdannaisten hydrolysaattien valmistamiseksi tällä.
% - ,· Esimerkki 1: Tyypillinen sellulaasivalmiste
Beta-glukosidaasiaktiivisuus poistettiin ioninvaihtokromato-grafisesti kaupallisesti saatavasta, Alko Oy:n, Helsinki, Suomi, selluloosavalmisteesta, Econase CEstä, joka oli tuotettu Trichoderma reesei-kannasta. Sellulaasivalmiste (sarake A, taulukko 1) saatettiin kationinvaihtopylvään läpi (S-Sepha- 8 107431 rose FF, Pharmacia, LKB Biotechnology . AB, Uppsala, Ruotsi), joka oli tasapainotettu 50 mM natriumasetaattitasapainotus-puskurilla, pH 3.8. Sitoutumaton proteiini (sisältäen oligo-meeriä tuottavia endoglukanaaseja) eluoitiin tasapainotuspus-kurilla (sarake B, taulukko 1) . Beta-glukosidaasiaktiivisuus jäi pylvääseen ja se voitiin eluoida erikseen IM NaCl-liuoksella .
TAULUKKO 1
Entsyymi Suhteellinen entsymiaktiivisuus (%)
A B
ennen ioninvaihto- ioninvaihtovaiheen vaihetta jälkeen
Beta-gluko- 100 0 sidaasi endo-1,4-beta- 100 70 glukanaasi
Endo-1,4-beta-glukanaasi- ja beta-glukosidaasiaktiivisuudet mitattiin kuten on kuvattu julkaisussa, Bailey & Nevalainen (1981): Enzvme Microb. Technol. 3: 153-157. Suhteelliset ent syymiaktiivisuudet, jotka on esitetty taulukossa 1 Econase-valmisteille ennen ja jälkeen ioninvaihtopylvään läpi saattamisen, esittävät tuloksia tyypillisistä keksinnön mukaisista menetelmistä valmistaa oleellisesti beta-glukosidaasitonta valmistetta käytettäväksi keksinnön mukaisten hydrolysaattien .* valmistuksessa.
Vaikka taulukossa 1 on esitetty suhteelliset entsyymiaktiivisuudet, esimerkeissä käytetty absoluuttinen entsyymimäärä on myöhemmin esitetty nanokatal-(nkat)-entsyymiaktiivisuusyksi-köissä, mikä tarkoittaa entsyymimäärää, joka tuottaa yhden nanomoolin reaktiotuotetta yhdessä sekunnissa. (Tämän hake 107431 muksen yhteydessä hydrolysaattireaktiojtuotetta kuten oligo-meeriä, joka kykenee pelkistämään esim. dinitrosalisyylihap-poa, joka pelkistyy hydrolysaattireaktiotuotteen toimesta ja sitten mitataan.) Julkaisussa, Bailey et ai., Enzvme Microb. Technol., Voi. 9, ss 153-157, esitetyssä menetelmässä on kuvattu, kuinka tällaiset entsyymiaktiivisuusmittaukset voidaan suorittaa käyttäen glukoosia standardina.
Esimerkki 2: Selluloosanohdannaisen entsvmaattinen hvdrolvvsi a. Metvvliselluloosahvdrolvsaatti 30 g metyyliselluloosaa (MC, Methocel MC 64630, Fluka Chemie AG, CH-9470 Buchs, Sveitsi) seostettiin 3 1 vettä ja liuoksen pH sovitettiin arvoon 5.5 15% fosforihapolla ja lämpötila kohotettiin 40°C:een. Liuokseen lisättiin 0.3 ml entsyymivalmistetta, jonka endo-1,4-beta-glukanaasin kokonaisaktiivisuus oli 1680 nkat ja josta beta-glukosidaasiaktiivisuus oli poistettu kromatografisesti (esimerkissä 1 kuvatun mukaisesti). 24 h hydrolyysin jälkeen entsyymi inaktivoitiin kuumentamalla (90°C, 15 min) . Hydrolysaattiliuos sitten jäähdytettiin ja kylmäkuivattuin.
Hydrolysaattituote sisälsi alle 0.5 p-% glukoosia ja sello-bioosia.
• ♦
Selluloosajohdannaisten ja niiden hydrolysaattien molekyyli-painojakaumat määritettiin HPLC:n avulla käyttäen geeli- suoda-tuspylvästä (TSK gel G2500PW, Toyo Soda Manufacturing Co., Ltd., Japan) varustettuna taitekerroindetektorilla (HP 1037 A) ja Pharmacosmos Dextran -standardeilla (Pharmacosmos, DK-4130, \ Viby Sj., Tanska). Eluenttina käytettiin 0.5M natriumkloridia.
10 107431 b. Hvdroksipropwlimetwliselluloosahvdrosvlaatti 20 g hydroksipropyylimetyyliselluloosaa (HPMC, H-9262, Sigma Chemical Company, St. Louis, MO, USA) seostettin 1 1 vettä ja liuoksen pH sovitettiin arvoon 5.5 15% fosforihapolla ja lämpötila kohotettiin 40°C:een. Liuokseen lisättiin 0.24 ml entsyy-mivalmistetta, jonka endo-1,4-beta-glukanaasin kokonaisaktiivi-suus oli 1340 nkat ja josta beta-glukosidaasiaktiivisuus oli poistettu kromatografisesti (esimerkissä 1 kuvatun mukaisesti) . Kahden tunnin kuluttua liuokseen lisättiin vielä 20 g hydroksipropyylimetyyliselluloosaa. 22 h hydrolyysin jälkeen entsyymi inaktivoitiin kuumentamalla (90°C, 15 min) . Lopuksi hydrolysaattiliuos jäähdytettiin ja kylmäkuivattiin.
Tuote sisälsi alle 0.05 p-% glukoosia ja sellobioosia.
c. Karboksimetvvliselluloosahvdrolvsaatti (i) Hydrolyysi Trichoderma reesei-kannasta saadulla entsyymi-valmisteella 20 kg karboksimetyyliselluloosaa (CMC 7MFD-tyyppi, selluloosa-kumi, joka tunnetaan myös tavaramerkillä Blanose, toimittaa Hercules Chemical Company, 92507, Rueil-Malmaison Cedex, Ranska; 7MFD tarkoittaa keskivälillä olevaa viskositeettia, elintarvikelaatua oleva karboksimetyyliselluloosa, jossa on 7 glukoosiyksikköä 10:stä substituoitu karboksimetyylillä) seostettiin 320 1 veteen ja liuoksen pH sovitettiin arvoon 5.5 15% fosforihapolla ja lämpötila kohotettiin 40°C:een. CMC-liuok-seen lisättiin 0.27 1 entsyymivalmistetta, jonka endo-l,4- beta-glukanaasin kokonaisaktiivisuus oli 1 780 000 nkat ja josta oli poistettu beta-glukosidaasiaktiivisuus kromatografi-sesti (esimerkissä 1 esitetyn mukaisesti). Yhden tunnin kuluttua liuokseen lisättiin vielä 20 kg CMCtä. 23 h hydrolyysin jälkeen entsyymi inaktivoitiin kuumentamalla (90°C, 15 min) .
Lopuksi hydrolyysiliuos konsentroitiin konventionaalisella haihdutuksella ja sumutuskuivauksella.
107431
Tuote sisälsi alle 2 p-% glukoosia ja sellobioosia. Kun sama hydrolyysi suoritettiin alkuperäisellä Trichoderma reesei-sienen sellulaasientsyymivalmisteella, tuotetun glukoosin ja sellobioosin määrä oli yli 5 p-%.
Molekyylipainojakaumamalli määritettiin esimerkissä 2a esitetyn mukaisesti.
(ii) Hydrolyysi Aspergillus- ja Penicillium-kannoista saaduilla entsyymivalmisteilla
Valitut entsyymivalmisteet olivat kaupallisesti saatavat Cel-lulase AF 3 (Amano Fharmaceutical Co., Ltd., Nagoya, Japani), joka oli tuotettu käyttäen Aspergillus-kantaa, ja Cellulase CP (Sturge Enzymes, North Yorkshire, Englanti), joka oli tuotettu käyttäen Penicillium-kantaa.
Karboksimetyyliselluloosahydrolysaatit valmistettiin muuten esimerkissä 2c(i) esitetyn mukaisesti, paitsi että 30 g CMC-7MFDtä seostettiin 1 1 vettä lisättyjen entsyymien määrien ollessa 0.028 g Cellulase AP 3:a (jonka endo-1,4-beta-gluka-naasin kokonaisaktiivisuus oli 1350 nkat) ja 0.048 g Cellulase CPtä (jonka endo-1,4-beta-glukanaasin kokonaisaktiivisuus oli ;· 1350 nkat). Kummallakin sellulaasilla tuotettujen hydrolysaat- tien viskositeetit ja molekyylipainojakaumat olivat samanlaiset kuin hydrolysaateilla, jotka oli tuotettu Trichoderma reesei-kannasta saaduilla entsyymeillä.
Eri selluloosajohdannaisten sekä niiden hydrolysaattien, jotka ' on kuvattu ja valmistettu esimerkissä 2, viskositeetit mitat tiin käyttäen Haake-Rotovisco viskometriä ja sensorijärjes-* telmää, Sensor Systems NV (Karlsruhe, Saksa) (taulukko 2) .
Viskositeetit mitattiin vesiliuoksissa 25°C lämpötilassa. Taulukossa 2 on esitetty erilaisten liuosten konsentraatiot (painon mukaan) kaikkien liuosten omatessa saman viskositeetin TAULUKKO 2 12 107431
Selluloosajohdannaisten ja niiden vastaavien lysaattien kon-sentraatiot liuoksissa kaikkien liuosten viskositeettien ollessa 20 mPa.s (milliPascal-sekunti) 25°C.
Selluloosajohdannaiset konsentraatio (painon mukaan)
Metyyliselluloosa 2%
Metyyliselluloosahydrolysaatti 5%
Hydroksipropyylimetyyliselluloosa 3%
Hydroksipropyylimetyyliselluloosa-hydroslysaatti 10%
Karboksimetyyliselluloosa 2%
Karboksimetyyliselluloosa- hydrolysaatti 20%
Kuten taulukosta 2 voidaan havaita, selluloosajohdannaisen hydrolysaatin viskositeetti on oleellisesti alhaisempi kuin itse selluloosajohdannaisen, jota on yhtä suuri painomäärä vesiliuoksessa. Siten hydrolysaattia voidaan sisällyttää elin-.. tarvikkeeseen oleellisesti suurempia määriä kuin itse selluloo sa johdannaista ilman, että vaikutetaan haitallisesti elintarvikkeen pintarakenteeseen, tilavuuteen, tiheyteen tai vastaavaan .
Esimerkki 3: Karboksimetyyliseiluloosahvdrolvsaatin f rak- ♦ tiointi
Karboksimetyyliselluloosahydrolysaatti valmistettiin muuten esimerkissä 2c(i) kuvatun mukaisesti, paitsi että raakamate-riaalina käytettiin CMC 7LFDtä (tarkoittaa alhaisen viskositeetin omaavaa, elintarvikelaatuista selluloosakumia, jossa on 7 glukoosiyksikköä 10:stä substituoitu karboksimetyylillä ja 107431 jonka tavaramerkki on Blanose ja jota toimittaa Hercules Chemical Co., Ranska). 1.6 kg CMCtä käytettiin 8 1 vettä entsyymiä, jonka endo-1,4-beta-glukanaasin kokonaisaktiivisuus oli 87 000 nkat lisättiin 13.2 ml. 5 ml hydrolysaattia (0.5 g kuiva-aineesta) fraktioitiin edelleen kolmeksi fraktioksi geelipermeaatiokromatografisesti (Pharmacia K 26/100-pylväs, Sephacryl S-200-geeli, Pharmacia LKB Biotechnology AB, S-75182 Uppsala, Ruotsi). Eluentti oli tislattua vettä, virtausnopeus oli 14 ml/h, ja fraktiointivaihe kesti 45 h ajan ja fraktioita kerättiin 0.5 h välein sekä yhdistettiin kolmeksi fraktioksi (18 h - 26 h, 26 h - 32 h ja 32 h - 38 h). Karboksimetyylisel-luloosan, karboksimetyyliselluloosahydrolysaatin ja edelleen kolmen fraktion molekyylipainojakaumat määritettiin HPLCn avulla esimerkissä 2 kuvatun mukaisesti.
Esimerkki 4: Kemiallinen hvdrolvvsi 2 g karboksimetyyliselluloosaa (Blanose Cellulose Gum 7 LFD, Hercules Chemical Co., 92507, Rueil-Malmaison Cedar, Ranska) hydrolysoitiin 1 h ajan 100 ml IM rikkihappoliuoksessa 100°C. Hydrolyysin jälkeen liuos jäähdytettiin huoneenlämpötilaan, neutraloitiin n. pH-arvoon 6 25 ml 25% (w/w) NaOH-liuoksella ja kylmäkuivattiin. Tämä hydrolyysikäsittely tuotti oligomeeri-seosta, joka sisälsi alle 4 p-% mono- ja disakkarideja. Tämän ;· hydrolysaatin viskositeetti (ja keskimääräinen DP) vastaa hydrolysaattien viskositeetteja (ja keskimääräisiä DP:tä), jotka on valmistettu edellä kuvatuilla entsymaattisillä käsittelyillä käyttäen Trichoderma reesei-kannasta saatuja entsyymejä.
' Erilaiset karboksimetyylisellullysaatit, joita on käytetty myöhemmin kuvatuissa elintarvikevalmistusohjeissa ja joita - merkitään EP151, EP151-2, EP151-49, EP151-51 ja EP151-52, sekä näiden valmistusmenetelmät ovat seuraavat: a. CMC hydrolvsaatti EP151 valmistettiin edellä esimerkissä 2c(i) kuvatun mukaisesti 14 107431 b. CMC hvdrolvsaatti EP151-2 20 kg karboksimetyyliselluloosaa (CMC 7LFD-tyyppi, selluloosa-kumi, joka tunnetaan tavaramerkillä Blanose ja jota toimittaa Hercules Chemical Company, 92507, Rueil-Malmaison Cedex, Ranska, 7LFD tarkoittaessa alhaisen viskositeetin omaavaa elintarvikelaatuista natriumkarboksimetyyliselluloosaa, jossa 7 glukoosiyksikköä 10:stä on substituoitu karboksimetyyliryh-mällä) seostettiin 250 1 veteen ja liuoksen pH säädettiin arvoon 5.8 15% fosforihapolla ja lämpötila kohotettiin 40°C:een. CMC-liuokseen lisättiin 0.177 1 edellä kuvattua
Trichoderma-entsyymivalmistetta, jonka endo-1,4 beta-gluka- naasin kokonaisaktiivisuus oli 1 780 000 nkat. Yhden tunnin kuluttua liuokseen lisättiin vielä 20 kg CMCtä. 23 h hydro-lyysin jälkeen entsyymi inaktivoitiin kuumentamalla (90°C, 15 min) . Lopuksi hydrolyysiliuos konsentroitiin sumutuskuivaarnalla .
c. CMC hvdrolvsaatti EP151-49 6 kg natriumkarboksimetyyliselluloosaa (CMC Finnfix 5, jota saadaan Metsä-Serlalta, kemikaalijaosto, SF-44100 Äänekoski, Suomi, ja jonka puhtaus on elintarvikelaatuista ja substituu-;· tioaste 0.6 - 0.8) seostettiin 240 1 veteen. Liuoksen pH sovi tettiin arvoon 5.5 - 5.9 15% fosforihapolla ja lämpötila pidettiin 400C:ssa. CMC-liuokseen lisättiin 65 ml edellä kuvattua • Trichoderma-entsvvmivalmistetta. jonka endo-^-l,4-glukanaasiak-tiivisuus oli kaikkiaan 539 000 nkat.
Yhden tunnin kuluttua liuokseen lisättiin vielä 6 kg CMCtä. 23 h hydrolyysin jälkeen entsyymi inaktivoitiin kuumentamalla liuosta (90°C, 15 min). Hydrolysaatti konsentroitiin sitten sumutuskuivaamalla.
d. CMC hvdrolvsaatti EP151-51 15 107431 6 kg natriumkarboksimetyyliselluloosaa '(CMC Finnfix 5) seos-, tettiin 240 1 veteen. Lämpötila ja pH olivat samat kuin EP151-49 valmistuksen yhteydessä (40°C. pH 5.5 - 5.9) . CMC-liuokseen lisättiin 130 ml Trichoderma-entsvvmivalmistetta. jonka endo-β-Ι,4-glukanaasiaktiivisuus oli kaikkiaan 1 079 000. Kahden tunnin kuluttua liuokseen lisättiin vielä 6 kg CMCtä. 47 h hydrolyysin jälkeen entsyymi inaktivoitiin kuumentamalla liuosta (90°C, 15 min) . Hydrolysaatti konsentroitiin sitten haihduttamalla ja sumutuskuivaamalla.
e. CMC hvdrolvsaatti EP151-52 Tämä hydrolysaatti valmistettiin muuten EP151-51 valmistusmenetelmän mukaisesti, paitsi että käytettiin 195 ml entsyymi-valmistetta, joka sisälsi 1 618 000 nkat endo-β-Ι,4-glukanaasi-aktiivisuuden, ja että hydrolyysiaika oli 24 h.
Taulukossa 3 on esitetty näiden eri hydrolysaattituotteiden viskositeetit, rajaviskositeetit, viskositeetin mukaan keskimääräiset molekyylipainot (the viscosity average molecular weights) ja keskimääräiset polymeroitumisasteet. Viskositeetit määritettiin käyttäen rotaatioviskosimetriä (Haake Viscotester VT 500 ja sensorijärjestelmä, Sensor System NV, Karlsruhe, Saksa). Rajaviskositeetit mitattiin konventionaalisen menetelmän mukaisesti (kuvattu teoksessa, Flory, Principles of Polymer Chemistry. Cornell Univ. Press, VII- 4a, Ithaca, NY (1953)) 25°C käyttäen kalibroitua Cannon Fenske -kapillaari- viskosimetriä (koko 50, Cannon Instrument, State College, PA, USA) .
CMC-hydrolysaattien viskositeetin mukaan keskimääräiset mole-kyylipainot laskettiin käyttäen Mark-Houwink-yhtälöä: [η] = KMv jossa [η] tarkoittaa rajaviskositeettiä (intrinsic viscosity), Mv on polymeerin keskimääräinen molekyylipaino sekä K ja a ovat aina tietylle polymeeriliuotinjärjestelmälle tunnusomai- 107431 siä hydrodynaamisia vakioita. Mark-Houwink-eksponentti, a, viittaa polymeeriketjun konformaatioon liuoksessa. Polymeeri-ketjun konformaatio liuoksessa voidaan luokitella 1) läpäisemätön tiheä pallo, 2) satunnainen kerä, esim. puoliläpäisevä tai vapaasti juokseva (free draining), ja 3) sauva tai sauva-mainen. Mark-Houwink-eksponentit n. 0.002 - 0.5 vastaavat tiheitä palloja, eksponentit n. 0.5 - 0.8 vastaavat puoliläpäiseviä satunnaisia keriä, eksponentit n. 0.8 - 1.2 vastaavat vapaasti juoksevia satunnaisia keriä ja eksponentit n. 1.2 - 2 vastaavat sauvoja tai sauvamaisia oligomeerejä tai polymeerejä. Esillä olevan keksinnön eräässä sovellutuksessa selluloosa-johdannaisen pilkkoutumistuote koostuu polysakkaridin oligomee-riseoksesta, jossa Mark-Houwink-eksponentti on ainakin 1.5 n. 0.005 - 0.5N NaCl-konsentraatiossa. Tällaista NaCl-konsentraa-tioväliä käytetään tavallisesti mitattaessa Mark-Houwink-ekspo-nentteja. Myös elintarvikkeiden suolapitoisuus asettuu tavallisesti tälle välille. Tässä kokeessa käytetyt CMCn K- ja a-arvot olivat: K = 0.043 0.2M NaCl-liuoksessa ja a = 0.76 0.2M NaCl-liuoksessa, kuten on kuvattu julkaisussa Brown ja Henley, Studies on Cellulose Derivatives Part IV. The Configuration of the Polvelectrolvte Sodium Chloride Solutions. Macromol. Chem., Vol. 79, ss. 68-88 (1964) .
TAULUKKO 3 CMC- Viskosi- Rajavisko- Keskim. Keskim.
hydro- tetti1 2 siteetti^ Mv DP
lysaatti (mPas) (ml/g) 151 32 31.4 7400 39 151-2 20 22.9 4800 25 151-49 23 18.4 3600 19 151-51 18 14.0 2500 13 151-52 18 14.3 2600 13 20% (w/w) liuos, 25°C, leikkausnopeus = 584s"1 2
mitattiin 0.2M NaCl-liuoksessa, 25°C
17 107431
Huomautettakoon, että on olemassa lukuisia erilaisia menetel-' miä keskimääräisen molekyylipainon määrittämiseksi ja siten määritetyt keskimääräiset molekyylipainoarvot sekä * niistä lasketut keskimääräiset DP-arvot riippuvat koemenetelmästä ja laskentaperusteista. Esimerkiksi lukumäärän mukaan keskimääräinen molekyylipaino (the number average molecular weight) voidaan määrittää päätyryhmäanalyysin, osmoottisen paineen, höy-rynpaineen aleneman, kiehumispisteen kohoaman ja jäätymispisteen aleneman avulla. Painon mukaan keskimääräinen molekyyli-paino (the weight average molecular weight) voidaan määrittää valon sirontakokeella, viskositeetin mukaan keskimääräinen molekyylipaino (the viscosity average molecular weight) koko-ekskluusiokromatografisesti. Kaikkia näitä menetelmiä voidaan käyttää keskimääräisten DP-arvojen määrittämiseen tulosten ollessa kuitenkin erilaisia riippuen käytetystä menetelmästä ja laskentatavasta. Esillä olevan keksinnön tarkoituksia varten keskimääräinen DP laskettiin viskositeetin mukaan keskimääräisistä molekyylipainoista, jotka määritettiin edellä kuvatun mukaisesti (käyttäen laskennassa K = 0.043 ja a = 0.76.) .
Taulukossa 3 esitetyt Mv-arvot ovat ensimmäisiä arvioita, jotka on saatu käyttäen Mark-Houwink-yhtälöä ja Brownin ja . Henleyn ilmoittamia K- ja a-arvoja. Mv-arvo, joka on määritetty perustuen kirjallisuusarvoihin a = 0.74 CMClle 0.2N
NaCl-liuoksessa, on kuitenkin korkeampi kuin luetteloitujen CMC-hydrolysaattien todelliset molekyylipainot. Painon mukaan keskimääräisen molekyylipainon (Mw) kokeellinen määritys moni-kulmavalonsirontamittauksella osoittaa, että tämä konventio-- naalisiin k:n ja a:n kirjallisuusarvoihin perustuva tavano mainen arviointimenetelmä ei ole käyttökelpoinen alhaisen n molekyylipainon omaaville tai suhteellisen lyhytketjuisille polysakkaridijohdannaisten oligomeereille, jotka ovat esillä olevan keksinnön kaikkein edullisimpia sovellutuksia.
; CMC-raakamateriaali (Mw >15 000 Daltonia) omaa Mark-Houwink- 107431 eksponentit 0.83 - 0.97 viitaten vapaasti juoksevaan satunnaiseen keräkonformaatioon. Satunnaisessa keräkonformaatiossa polyraeerikeriä pitävät kasassa ketjujen sisäiset vuorovaikutukset, siksi Mark-Houwink-eksponentissa nähdään vähemmän muutosta samalla ionivahvuusvälillä. Kuitenkin, painon mukaan keskimääräisen molekyylipainon ollessa alle 15 000 Daltonia CMC-ketju ei ole riittävän pitkä muodostamaan kiertyvää kerää, polymeeriketjuun ei kohdistu enää rajoittavia ketjunsisäisiä vuorovaikutuksia ja muodostuu vapaa nauhamainen tai sauvamai-nen konfiguraatio. Ionivahvuuden ollessa alhainen elektrostaat-tinen repulsiovoima tulee vallitsevaksi karboksimetyyliryhmien negatiivisesta varauksesta johtuen, ja polymeeri omaksuu sen jäykimmän sauvamaisen konformaation omaten korkeimmat Mark-Houwink-eksponenttiarvot. Ionivahvuuden kasvaessa karboks-imetyyliryhmien negatiivinen varaus peittyy, repulsiovoimat vierekkäisten ryhmien välillä pienenevät ja polymeeriketjut relaksoituvat, mistä aiheutuu alhaisempi Mark-Houwink-ekspo-nenttiarvo.
Kokeellisesti määritetyt tulokset osoittavat, että keksinnössä käytettyjen kaikkein edullisimpien selluloosajohdannaisten oligomeeriseoksien, so. seoksien, jotka sisältävät merkittävän tai oleellisen osan sauvamaisen konformaation omaavia oligo-meerejä, molekyylipaino ja ketjun konformaatio-ominaisuudet ' ovat selvästi erilaisia kuin pilkkomattomien selluloosajoh dannaisten. Kuten kokeellisesti määritetyillä Mark-Houwinkin a-arvoilla, jotka on luetteloitu taulukkoon 4 alle n. 15 000 daltonin CMCiden painon mukaan keskimääräisten molekyylipai-nojen, Mw, kohdalle (a = 1.58 - 2.07), CMCn kirjallisuusarvo a = 0.74 on virheellinen CMCihin nähden, joiden Mw on alle n. 15 ‘. 000 daltonia. Nämä kokeellisesti määritetyt tulokset osoit tavat kvantitatiivisesti, että suhteellisen lyhytketjuinen CMC omaksuu sauvamaisen konfiguraation vastakkaisesti pilkkomat-toman polymeerin vapaasti juoksevalle satunnaiselle keräkon-formaatiolle.
19 107431 TAULUKKO 4
Mark Houwink-yhtälöt CMC:lie (25°C)
NaCl-konsentr. painon mukaan keskim. molek.paino > 15 000 < 15 000 0.005 [η ]=0.0069M°*97 [η ] = 0.02xlO_5M2·07 0.010 [η]=0.0084Μ°·94 [η]=0.17χ10'Χ*82 0.050 [η]=0.0090Μ8’91 [η]=1.83χ10'5Μ2’63 0.100 [η]=0.0116Μ°·88 [η ] = 1.18xlO"V·59 0.200 [η ]=0.0182Μ°·83 [η ]=2. OOxlO'V'55 0.500 [η3=0.0179Μ°·83 [η]=1.21χ10'5Μ2·58
Edelleen, esillä olevan keksinnön mukaisten kaikkein edulli-simpien oligomeeriseosten molekyylipainot sijoittuvat suhteellisen kapealle välille, so. ovat suhteellisen monodispergoi-: tuvia omaten alle n. 2.0, tyypillisesti alle n. 1.8, polydis- pergoituvuusindeksin (Mw/Mn, painon mukaan keskimääräinen molekyylipaino jaettuna lukumäärän mukaan keskimääräisellä molekyylipainolla). Eri hydrolyysiasteen omaavien eri CMC-hydrolysaattinäytteiden painon mukaan keskimääräiset molekyyli-painot ja lukumäärän mukaan keskimääräiset molekyylipainot ' ·. mitattiin ja kaikkien tällaisten hydrolysaattien polydispergoi- tuvuusindeksit laskettiin saatujen tulosten vaihdellessa n. - 1.1 - 1.9 välillä. Siten oligomeerit kaikkein edullisimmissa oligomeeriseoksissa sijoittuvat suhteellisen kapealle Mw-välille, ja sellaisetkin seokset, joiden keskimääräinen paino vastaa tai on lähellä ylärajaa Mw, jossa oligomeerit alkavat 20 107431 omaksua satunnaisen keräkonfiguraation,.sisältävät merkittävän osan, edullisesti pääasiallisesti, sauvamaisen konfiguraation omaavia oligomeerejä.
Mw-arvojen kokeellisessa määrityksessä CMC-liuokset valmistettiin 0.2N NaCl-liuoksiin pH-arvossa 7. Liuokset laskettiin HPLC-pylvään läpi ja valon intensiteetti detektoitiin moni-kulma- laservalosironnalla käyttäen Wyatt Technology'n moni-kulmalaservalosirontalaitetta, mallia DAWN-F. Virtausnopeus oli 0.2 ml/- min. Liuosten konsentraatiot detektoitiin refrak-tometrillä herkkyyden ollessa 64. Painon mukaan keskimääräiset molekyylipainot, Mw, määritettiin käyttäen sopivaa tietokone-ohj elmaa.
Edellä mainittuja pilkottuja selluloosajohdannaisia voidaan käyttää esillä olevan keksinnön mukaisesti erityisesti ekstru-doiduissa snack-tuotteissa, so. kosteudeltaan alhaisessa höyryssä laajennetuissa elintarvikkeissa, jotka koostuvat oleellisesti tärkkelysmatriisista, mutta voivat sisältää myös muita aineosia, joiden tarkoitus on vaikuttaa pintarakenteeseen tai makuun. Snack-tuotteisiin kuuluvat lukuisat hyvin tunnetut ekstrudoidut tai valetut elintarviketyypit, kuten rapeisiin leipiin, kekseihin ja muroihin pohjautuvat tuotteet. Selluloosa johdannaisten sisällyttämisellä tällaisiin tuotteisiin ; tuodaan esiin uudenlainen pintarakenne, jonka ansiosta tuot teesta saadaan rapea ilman syvärasvafriteerauksen tai korkean rasvapitoisuuden itse tuotteeseen sisällyttämisen tarvetta. Tällaisten tuotteiden rasvasisältöä voidaan siten laskea vaikuttaen vain vähän tai ollen kokonaan vaikuttamatta tuotteen kokonaislaatuun ja tuotteen hyväksyntään kuluttajan taholta. Esimerkiksi keksinnön mukaisesti voidaan valmistaa maissijauhoon perustuvia snack-tuotteita, jotka sisältävät 0.05 - 5 p-% selluloosajohdannaista, edullisesti 1-2 p-%. Verrattuna maissipohjaisiin snack-tuotteisiin, jotka eivät sisällä selluloosajohdannaista, esillä olevan keksinnön mukaiset snack-tuotteet ovat rakenteeltaan kevyempiä, pintarakenteeltaan : · rapean ritiseviä ilman friteerausta sekä vähemmän tahraavia.
107431
Selluloosajohdannaisia voidaan myös edullisesti yhdistää gee-liytettyihin tärkkelyselintarviketuotteisiin, joiden vesisisältö on suuri, esim. taikinaan, joka on runsaasti vettä sisältävä tärkkelyspohjäinen geeli ja joka keitetään tavallisesti upottamalla kuumaan rasvaan rapean ulkopinnan omaavan, sisäosaltaan kostean elintarviketuotteen saamiseksi. Selluloosajohdannaisen sisällyttämisen ansiosta vaadittava keitto- (paisto-) aika lyhenee, keitetyn elintarvikkeen vedenpidätyskyky paranee sekä keittorasvan tuotteeseen imeytyminen vähenee, saadaan rapeampi tuote, joka säilyttää rapeutensa pidemmän aikaa, parempi ulkonäkö ja parempi kuluttajien hyväksyntä. Erityisesti, keittoöljyn käyttöikä pitenee. Taikinaseos sisältää selluloosajohdannaista edullisesti 1-5 p-%, edullisemmin n. 2 p-%.
Seuraavat esimerkit havainnollistavat keksintöä. Prosentit ovat painoprosentteja.
Esimerkki 5
Laajennettu snack-tuote, joka pohjautuu maissijauhoihin ja perunarakeisiin sekä sisältää juusto-jauhetta ja -makuainetta, valmistettiin seuraavan standardivalmistusohjeen mukaisesti: • *
Maissijauho 72.5%
Perunarakeet 10.0%
Kauralese 5.0%
Hienosokeri 1.0%
Juustojauho 8.0% ' ·. Juustomakuaine 2.0%
Suola 1.5% CMC-hydrolysaattia, joka oli valmistettu edellä kuvatun mukaisesti, erityisesti EP151-52 valmistusmenetelmän mukaisesti, lisättiin 0.05 - 5 %, edullisesti 1 tai 2 %, koko valmisteen : ' painosta.
22 107431
Snack-tuotteet valmistettiin ekstrudoimalla ja niitä keitettiin 100°C lämpötilassa ekstruusiovaiheen aikana. Verrattaessa tuotteita, jotka sisälsivät 1 tai 2 % selluloosajohdannaista, tuotteisiin, jotka eivät sisältäneet lainkaan selluloosajohdannaista, havaittiin, että ensin mainitulla tuotteella oli kevyempi rakenne ja rapeampi sekä ritisevämpi pintarakenne, joka oli aikaansaatu ilman friteerausta, lisäksi tuote oli vähemmän tahraava.
Esimerkki 6
Standarditaikinaseos valmistettiin seuraavista aineosista:
Vehnäjauho 42.0%
Vesi 57.0%
Suola 1.0% Nämä aineosat seostettiin ja vatkattiin tasalaatuisen taikinan muodostamiseksi, selluloosajohdannaista (Esimerkin 5 mukaista) lisättiin 1, 2 tai 5 p-% korvaamaan vastaava määrä jauhoja.
Taikinaa käytettiin sienien päällystämiseen, jotka sitten friteerattiin 170°C. Havaittiin, että 10 min standardiaika :· (selluloosajohdannaisen puuttuessa) lyheni 8 minuuttiin 1% selluloosajohdannaista läsnäollessa, 6 minuuttiin 2% selluloosajohdannaista läsnäollessa ja 4 minuuttiin 5% selluloosajohdannaista läsnäollessa.
Esillä olevan keksinnön mukaisella taikinalla valmistetut .. friteeratut sienet omasivat suuremman vedenpidätyskyvyn ja siten suuremman painon, sekä ne imivät vähemmän rasvaa itseensä. Ne säilyttivät rapeutensa pidemmän aikaa ja niiden ulkonäkö sekä kuluttajien hyväksyntä parani. Eritysesti, fritee-raukseen käytetyn öljyn käyttöikä piteni.

Claims (8)

23 107431
1. Menetelmä geeliytettyä tärkkelystä sisältävän elintarviketuotteen valmistamiseksi, tunnettu siitä, että tärkke- ' lystä sellaisenaan tai erittäin tärkkelyspitoisen jauhon muo dossa seostetaan geelin muodostamiseksi ja mainittu seos, josta 0.05 - 10% tärkkelyksen painosta laskettuna on korvattu pilkotun selluloosajohdannaisen oligomeeriseoksella, jonka keskimääräinen polymeroitumisaste on 3 - 300 ja keskimääräinen molekyylipaino 500 - 100 000 määritettynä rajaviskositeettiin perustuen, keitetään kohotetussa lämpötilassa ekstruusion aikana tai se keitetään friteeraamalla rasvassa.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että selluloosajohdannainen on karboksimetyyliselluloosa, metyyliselluloosa, metyylietyyliselluloosa, hydroksi-propyyliselluloosa, hydroksipropyylimetyyliselluloosa tai näiden seos.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että selluloosajohdannaisen keskimääräinen polymeroitumisaste oligomeeriseoksessa on 5 - 100.
4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, * tunnettu siitä, että selluloosajohdannaisen keskimääräi nen molekyylipaino oligomeeriseoksessa on alle 15 000 dalto-nia, polydispergoituvuusaste alle 2 ja seos sisältää alle 25 p-% monosakkarideja ja disakkarideja.
5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, t u n - ·' n e t t u siitä, että elintarviketuote valmistetaan maissi- jauheeseen perustuvan snack-tuotteen muotoon, joka sisältää v 0.05-5 p-% oligomeeriseosta.
6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että elintarviketuote valmistetaan keitetyn taikinan muotoon, joka sisältää 1 - 5 p-% oligomeeriseosta. 24 107431
7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että oligomeeriseos valmistetaan hydrolysoimalla selluloosajohdannaista sellulaasientsyymivalmisteen avulla.
8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että oligomeeriseos valmistetaan siten, että selluloosajohdannainen hydrolysoidaan kemiallisesti tai pilkotaan fysikaalisesti.
FI913768A 1990-08-09 1991-08-08 Menetelmä tärkkelystä sisältävän elintarvikevalmisteen valmistamiseksi FI107431B (fi)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB909017452A GB9017452D0 (en) 1990-08-09 1990-08-09 Novel foodstuff formulations
GB9017452 1990-08-09

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI913768A0 FI913768A0 (fi) 1991-08-08
FI913768A FI913768A (fi) 1992-02-10
FI107431B true FI107431B (fi) 2001-08-15

Family

ID=10680387

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI913768A FI107431B (fi) 1990-08-09 1991-08-08 Menetelmä tärkkelystä sisältävän elintarvikevalmisteen valmistamiseksi

Country Status (12)

Country Link
EP (1) EP0470855B1 (fi)
JP (1) JP2918717B2 (fi)
KR (1) KR920003892A (fi)
AT (1) ATE108980T1 (fi)
AU (1) AU651123B2 (fi)
CA (1) CA2048813C (fi)
DE (1) DE69103105T2 (fi)
DK (1) DK0470855T3 (fi)
ES (1) ES2061187T3 (fi)
FI (1) FI107431B (fi)
GB (1) GB9017452D0 (fi)
NZ (1) NZ239313A (fi)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100243552B1 (ko) * 1990-11-21 2000-03-02 마이클 비. 키한 저 오일 함량의 식품 조성물 및 그의 제조방법
US7947656B2 (en) 2004-07-27 2011-05-24 Asahi Kasei Chemicals Corporation Processes for producing cellooligosaccharide
JP4789501B2 (ja) * 2005-04-25 2011-10-12 旭化成ケミカルズ株式会社 セルラーゼの製造方法
KR20120020160A (ko) * 2009-05-18 2012-03-07 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 튀긴 식품의 오일 흡수를 감소시키는 방법

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3023104A (en) * 1960-07-05 1962-02-27 American Viscose Corp Food compositions incorporating cellulose crystallite aggregates
DE1270385B (de) * 1960-04-04 1968-06-12 Rogers Brothers Company Verfahren zur Herstellung geformter, in Fett oder OEl gebratener oder gebackener Nahrungsmittel
US3397198A (en) * 1964-06-18 1968-08-13 Dahlia S. Greidinger Degraded cellulose and its manufacture
FR2218882A1 (en) * 1973-02-23 1974-09-20 Chinoin Gyogyszer Es Vegyeszet Low calorie foods - by swelling natural food with aqs. cellulose ether and drying
US4517204A (en) * 1984-02-27 1985-05-14 Frito-Lay, Inc. Reduced calorie puffed snack food products
US4701445A (en) * 1984-07-12 1987-10-20 Shulcon Industries, Inc. Easily dispersible agglomerated hygroscopic compositions
EP0409359A3 (en) * 1985-12-16 1991-10-02 Us Commerce Modified plant fiber additive for food formulations
WO1988006847A1 (en) * 1987-03-11 1988-09-22 The Dow Chemical Company Compositions of starch and methylcellulose ethers as high temperature thickeners
FI103583B (fi) * 1989-02-10 1999-07-30 Alko Yhtioet Oy Vesiliukoisesta karboksimetyyliselluloosasta entsymaattisesti valmiste ttu hydrolysaatti

Also Published As

Publication number Publication date
KR920003892A (ko) 1992-03-27
NZ239313A (en) 1994-09-27
DK0470855T3 (da) 1994-09-05
GB9017452D0 (en) 1990-09-26
EP0470855A1 (en) 1992-02-12
DE69103105T2 (de) 1994-12-22
CA2048813C (en) 2002-02-19
EP0470855B1 (en) 1994-07-27
CA2048813A1 (en) 1992-02-10
JPH04281759A (ja) 1992-10-07
AU8168491A (en) 1992-02-13
FI913768A (fi) 1992-02-10
JP2918717B2 (ja) 1999-07-12
ATE108980T1 (de) 1994-08-15
DE69103105D1 (de) 1994-09-01
ES2061187T3 (es) 1994-12-01
AU651123B2 (en) 1994-07-14
FI913768A0 (fi) 1991-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5366755A (en) Foodstuffs containing novel degraded cellulose derivatives
US5569483A (en) Degraded polysaccharide derivatives
NZ232433A (en) A water soluble degradation product of a cellulose derivative with a molecular weight between 500 and 100,000
Jeon et al. Continuous production of chitooligosaccharides using a dual reactor system
Benabid et al. Natural polymers: Cellulose, chitin, chitosan, gelatin, starch, carrageenan, xylan and dextran
Alonso-Sande et al. Glucomannan, a promising polysaccharide for biopharmaceutical purposes
Moorthy Physicochemical and functional properties of tropical tuber starches: a review
CA2042559A1 (en) Low molecular weight polysaccharide derivatives useful food ingredients
JP5056193B2 (ja) 畜肉加工食品又は水産加工食品の製造方法及び畜肉加工食品又は水産加工食品改質用の酵素製剤
US20230024363A1 (en) Converted starch and food comprising said converted starch
Reyniers et al. Transformations and functional role of starch during potato crisp making: A review
FI107431B (fi) Menetelmä tärkkelystä sisältävän elintarvikevalmisteen valmistamiseksi
Kırtel et al. Microbial polysaccharides as food ingredients
JP4903673B2 (ja) α化麺用ほぐれ剤
CA2009675C (en) Novel enzymatic cellulose derivative hydrolysate and fractions thereof
Wan et al. Effects of LAB fermentation on physical properties of oat flour and its suitability for noodle making
EP0382578B1 (en) Substitution of degraded cellulose derivatives for high calorie ingredients in foods
JP4787633B2 (ja) 粉末状の食品素材とその処理方法
Wahyuni et al. Improvement of physicochemical characteristics of kano white yam flour (Dioscorea rotundata) through fermentation process using SBM. 3D and SBM. 4A lactic acid bacteria
Glicksman Curdlan
Alemán et al. Functional and nutritional characterization of native and modified starches from bananas hybrids
JP6940973B2 (ja) 澱粉含有食品及び澱粉含有食品用の改質剤
Wanita et al. The quality improvement of yam flour (Dioscorea alata) through the fermentation process
Sampurno et al. Modified Bamboo Shoots Flour Derived from the Ampel Gading Bamboo (Bambusa vulgaris Schrad var. Striata): Physicochemical Properties and Potential Applications as a Thickening Agent
Michel et al. Physicochemical properties of starch from young growths of Borassus aethiopum

Legal Events

Date Code Title Description
HC Name/ company changed in application

Owner name: ALKO-YHTI!T OY