FI77563C - Vaermestabil soetningsmedelskomposition och dess anvaendning. - Google Patents

Description

1 77563 Lämpöstabiili makeutusainekoostumus ja sen käyttö

Keksintö koskee lämpöstabiilia makeutusainekoostu-musta, joka sisältää dipeptidimakeutusaineen ja polyglu-5 koosin tai polymaltoosin yhdistelmää, ja tällaisen koostumuksen käyttöä vähäkalorisissa elintarvikkeissa.

Dipeptidi-makeuttajät ovat aspartyyli-substituoitu-ja fenyylialaniiniyhdisteitä, joiden makeutuskyky on moninkertainen sakkaroosiin verrattuna. Ne keksittiin 1960-lu-10 vulla ja ne on kehitetty vähäkalorisiksi korvikkeiksi sokerille. Niillä ei ole katkeraa jälkimakua kuten asianlaita on määrätyillä keinotekoisilla makeutusaineilla.

Tässä keksinnössä käytettäviä dipeptidimakeutusai-neita on kuvattu US-patenteissa 3 475 403, 3 492 137, 15 4 029 701 ja 4 439 460.

Huolimatta näiden dipeptidimakeutusaineiden niiden happosuolojen käyttöön kohdistuneesta mielenkiinnosta ei niitä voida käyttää vapaasti sokerin asemasta keittämisessä ja leipomisessa. Tiedetään hyvin, että aspartaamin 20 vapaan emäksen ja aikaisemmin tunnettujen suolojen kuumennus aiheuttaa niiden hajoamisen ja makean maun menettämisen .

Siten niitä ei voida käyttää elintarvikkeissa, jotka vaativat keittämistä tai sekoitettuina elintarvik-25 keiden kanssa, joille suoritetaan keittokäsittely kuten pastörointi.

Alalla tunnetaan dipeptidimakeutusaineita, kuten edellä on esitetty. Polyglukoosi ja polymaltoosi on kuvattu US-patenteissa 3 766 165 ja 3 876 794. US-paten-30 teissä 3 971 857 on esitetty nopeasti liukeneva, lämpö-herkkä, heikosti hydroskooppinen makeutusainekoostumus, . . joka saadaan kuivaamalla samanaikaisesti dipeptidimakeu tusaineen liuosta polyglukoosin kanssa suhteessa 1:19 - 3:7, jolloin suhde 1:3 - 1:4 on suositeltava. Pa-35 tentin mukaan kuivaus on kuitenkin suoritettava varovaisesti lämpöhajoamisen estämiseksi.

2 77563

Esillä oleva keksintö koskee lämpöstabiilia dipep-tidimakeutusainekoostumusta, jolle on tunnusomaista, että se sisältää dipeptidimakeutusaineen ja polyglukoosin tai polymaltoosin yhdistelmää suhteessa noin 1:40 - 1:200.

5 On havaittu, että dipeptidimakeutusaineen ja poly glukoosin tai polymaltoosin yhdistelmässä painoprosentti-suhteen ollessa alueella noin 1:40 - 1:200 ei tapahdu merkittävää dipeptidimakeutusaineen lämpöhajoamista käytettäessä sitä makeutusaineena ja jatkoaineena kakuis-10 sa ja muissa leivontatuotteissa. Lisäksi kakkujen tai muiden leivottujen tai keitettyjen tuotteiden tilavuus, ulkonäkö ja makeus ovat tällä tavalla valmistettuna verrattavissa sokerivertailutuotteisiin.

Dipeptidimakeuttajan ja polydekstroosin suhde voi-15 daan verrattain tarkoin määrätä agglomerointimenettely-jen avulla kuten leijukerrosagglomeroinnin tai suihku-kuivatuksen avulla. (Katso esim. "agglomerating, insta-tizing and spary drying". Food Technology, sivut 60-71, kesäkuu (1975)). Kuitenkin yksinkertaiset sekoitusmenet-20 telyt voivat myös olla riittäviä keksintöä sovellettaessa, jos makeutusaineen dispergoituminen on riittävä.

Polydekstroosi kaupallisesti saatavana valmisteena on polysakkaridi (esimerkiksi polyglukoosi), jonka ka-loripitoisuus on pieni (1 Kcal/g) ja vähän tai ei lainkaan 25 makea. Sitä käytetään pääasiassa vähäkalorisena sokerin jatkeena ravintoaineissa. Polydekstroosi metabolisoituu osittain ja se on vesiliukoinen polymeeri, jota valmistetaan kondensoimalla sulatetta, joka sisältää painon mukaan laskettuna likimain 89 % D-glukoosia, 10 % sorbitolia 30 ja 1 % sitruunahappoa. Polydekstroosi voidaan osittain neutraloida kaliumhydroksidilla.

3 77563

Suositeltavia dipeptidimakeuttajia ovatet-L-aspar-tyyli-L-fenyylialaniinin alkyyliesterit, erikoisesti metyyliesteri (aspartaami tai APM), sen suolat ja me-tallikompleksit. Aspartaamisulfaatti ja organosulfo-5 naattisuolat ovat erikoisen käyttökelpoisia niiden sisäisen lämmönkeston vuoksi, mikä parantaa saatua lämpö-suojausta. Näitä sulfaatti- ja organosulfonaattisuoloja voidaan valmistaa voimakkaasti polaarisessa liuottimessa, joka sisältää asianmukaista happoa suolanmuodostusta 10 varten. Dipeptidimakeuttaja-metallikomplekseja, jota voidaan käyttää keksintöä sovellettaessa, voidaan esittää seuraavaan kaavan avulla (dipeptidimakeutta ja) .plviin+.sQt jossa m ja t ovat kokonaislukuja nollasta kolmeen, joko 15 samoja tai erilaisia, p on M+-ryhmän suhde dipeptidimakeutta jaan ja se on arvoltaan 0,1-3, S on Qt--ryhmän suhde dipeptidimakeutta jaan ja p x m =sxt, jolloin Mm+on farmakologisesti hyväksyttävä metalli-ioni tai farmakologisesti hyväksyttävien metalli-ionien yhdistelmä ja 20 on farmakologisesti hyväksyttävä anioni tai anionien yhdistelmä. Näitä komplekseja valmistetaan jauhamalla samanaikaisesti APM-materiaalia asianmukaisten metalli-suolojen kanssa alkoholipitoisessa liuoksessa ja kuivaamalla.

25 Polyglukoosi ja polymaltoosi tarkoittavat poly meerimateriaaleja, joissa pääosa monomeeriosista on glukoosia, maltoosia tai muuta sakkaridia sekä polymeeri-materiaaleja, joissa glukoosi-, maltoosi- ja sakkaridi-osat on esteröity ryhmien kanssa, jotka on johdettu poly-30 karboksyylihapoista, joita on käytetty polymerointiak-tivaattoreina . Happo, jota käytetään polymerointi-aktivaattoreina, katalyyttinä tai silloitusaineena, 4 77563 voi olla mikä tahansa verrattain haihtumaton, syötävä, orgaaninen polykarboksyylihappo. Erikoisesti on edullista käyttää sitruuna-, fumaari-, viini-, meripihka-, adipiini-, itakoni-, tai tereftaalihappoa. Voi-5 daan myös käyttää meripihka-, adipiini- tai itakonihappo-anhydridiä. Hapon tai sen anhydridin täytyy olla sopiva käytettäväksi elintarvikkeissa, mikä tarkoittaa, että se on maukas eikä saa vaikuttaa haitallisesti tavanomaisina käyttömäärinä. Valitun hapon täytyy olla verrattain 10 haihtumaton, koska voimakkaammin haihtuvat hapot voivat haihtua kuumennettaessa ja sulatettaessa polymeroitavaa seosta. Käytetyt polykarboksyylihapot on suureksi osaksi mutta epätäydellisesti esteröity polyglukoosin tai poly-maltoosin kanssa polymerointitapahtumassa, jolloin muodos-15 tuu happopolyglukoosiestereitä tai happopolymaltoosieste-reitä. Tämä ilmenee polyglukoosien ja polymaltoosien jään-nöshappamuutena dialyysin jälkeen ja hapen saantona tuotetta hydrolysoitaessa. Happoryhmien liittäminen polyglu-kooseihin tai polymaltooseihin ei vaikuta haitallisesti 20 niiden soveltuvuuteen ihmisen käytettäväksi. Hapot, joita ei voida syödä, vaikka ne kemiallisesti sopisivatkin prosessiin, eivät sovellu käytettäviksi valmistettaessa syötäviä polyglukooseja tai polymaltooseja. Täten käytettävän happokatalyytin valinnassa on otettava huomioon ih-25 misen turvallisuus ja merkitsevän myrkyllisyyden puuttuminen. Epäorgaaniset hapot eivät sovellu käytettäviksi happo-katalyytteinä vedettömässä sulapolymeroinnissa, koska ne eivät toimi silloitusaineina liukenemattomia polyglukoo-seja ja polymaltooseja valmistettaessa. Samoin monokarbok-30 syylihapot katalysoivat polymeroinnin, mutta eivät ole yhtä tehokkaita silloitusaineina.

Keksinnössä käytettyä tyyppiä oleva liukenematon polyglukoosi- tai polymaltoosipolymeeri sisältää edullisesti ristisidoksia muodostavia polykarboksyylihappoesteriryhmiä eri 35 polyglukoosi-tai polymaltoosimolekyylien välillä. Keksinnössä käytettyjä liukenevia polymeerejä varten jokainen happo- 5 77563 ryhmä on edullisemmin esteröity vain yhden polymeerimole-kyylin kanssa. Useimpien tämän keksinnön mukaan valmistettujen polyglukoosien keskimääräinen molekyylipaino on noin 1500 - 36 000. Liukenevien polyglukoosien keski-5 määräisen molekyylipainon on havaittu olevan noin 1500 -18 000 ja tässä keksinnössä käytettävien liukenemattomien polyglukoosien keskimääräisen molekyylipainon on havaittu olevan noin 6000 - 36 000. Polyglukoosien molekyylipainon on tavallisesti havaittu olevan alueella noin 1000 - 24 000 10 ja tavallisin molekyylipaino on alueella noin 4000 - 12 000.

Sidokset, jotka ovat määräävinä polyglukooseissa, ovat pääasiassa 1 —> 6- sidoksia, mutta muitakin sidoksia esiintyy. Liukenevissa polyglukooseissa jokainen happotähde on esteröitynyt polyglukoosiin. Jos happo-osa on esteröitynyt 15 useampaan kuin yhteen polyglukoosiosaan, muodostuu risti-sidoksia .

Polyglukoosit ja polymaltoosit ovat käyttökelpoisia sokerin muiden fysikaalisten ominaisuuksien kuin makeuden saamiseksi dieettiruokiin, joista sokeri on poistettu ja/tai 20 korvattu keinotekoisilla tai muilla makeutusaineilla. Lei-vontatuotteissa esimerkiksi polyglukoosit ja polymaltoosit vaikuttavat reologiaan ja ulkonäköön tavalla, joka vastaa sokeria ja ne voivat korvata sokerin jatkoaineena. Liukenevia polyglukooseja käytetään tyypillisesti vähäkalori-25 sissa hilloissa ja hyytelöissä, säilytysaineissa, marmeladeissa ja hedelmävoissa; pakastetuissa dieettiruokakoostu-muksissa mukaanlueettuna jäätelö, jäämaito, sorbetti ja jäävedet, leipomotuotteissa kuten kakuissa, piirakoissa ja muissa ruokatavaroissa, jotka sisältävät vehnää tai muuta 30 jauhoa; kakkujen kermapäällysteissä, makeisissa ja purukumeissa; virvotusjuomissa kuten alkoholittomissa juomissa ja hedelmäuutteissa; siirapeissa, kermavaahdossa, kastikkeissa ja vanukkaissa; salaattikastikkeissa ja jatko-aineina .

35 Polydekstroosi, joka on hyväksytty kaupalliseen käyt- 6 77563 töön elintarvikkeissa, muodostuu lähes täydellisesti satunnaisesti silloittuneista glukoosipolymeereistä, joissa esiintyy kaikentyyppisiä glukosidisidoksia, pääasiassa

1-6-sidos (Food Tech. heinäkuu 1981, sivut 44-49) ja se 5 sisältää hieman sorbitolipääteryhmiä ja monoesterisidok-sia sitruunahapon kanssa. Polymeerin itsensä lisäksi käytetään pieniä määriä jäännösraaka-aineita (glukoosia, sorbitolia ja sitruunahappoa). Kaupallisesti saatavien poly-dekstroosien kemiallinen kaava on 1Q

ch2or

K OH O-CH2 CH2OR

”0M„ K

ις c„2o« K 0 _CH „r/l 15 „0i Kr C“2 o»cb2 ° „oW I c„2o»

ch2oh ch2oh OH

|(oH VoJToH Λ~0 Ηθ\—/ 1—r

ÖH OH

25 jolloin R on vety, glukoosi, sorbitoli, sitruunahappo tai polydekstroosi.

Polydekstroosin tämä rakennemuoto voi auttaa selvitettäessä oletettua mekanismia. Ensimmäinen mahdollisuus on, että silloitusaine, esimerkiksi sitruunahappo, on si-toutumiskohta dipeptidimakeuttajaa varten. Normaaliolo-suhteissa dipeptidimakeuttajän suolaT kuten sitruunahapon APM-suola, osoittautuisi termisesti epästabiiliksi molekyylin anioniosan pyrkiessä nopeasti syklisoitumaan.

Jos kuitenkin dipeptidimakeuttaja on sitoutunut polvdekst-35 roosin sitruunahappo-osaan, molekyylin anioniosa on sitou- 7 77563 tunut polymeeriin ja syklisoituminen on siten vaikeampaa. Toinen mahdollisuus on havaittavissa polydekstroosin haa-raketjurakenteessa. Lukuisat rakenteeseen muodostuneet taskut ovat kapseloitumiskohtia. Dipeptidimakeuttaja voi-5 si "sopia" näihin kohtiin ja liittyä niihin vetysidoksen avulla. On siten ilmeistä että muutkin haaroittuneen ket ju-rakenteen omaavat polysakkaridit tai muut yhdisteet, joissa on anionin sitovia polymeerisidoskohtia, soveltuvat myös tässä keksinnössä käytettäviksi. Keksinnönmukaiset 10 kompleksit ovat erikoisen tärkeitä siksi, että ne näyttävät "sopivan" yhteen rakenteeksi, joka mahdollisesti selittää sen lämpöstabilisuuden kasvun muihin dipeptidi-makeuttaiiin verrattaessa.

On osoitettu, että lämpösuojaus esiintyy käytännössä 15 vain määrätyllä alueella. Dipeptidimakeuttajän ja polydekstroosin suhteen ollessa välillä noin 1:40 - 1:200, dipeptidimakeuttaja pysyy verrattain makeana ja sitä voidaan käyttää keittämisessä ja leipomisessa. Tämän alueen alapuolella makeus alenee merkitsevästi ja dipeptidimakeut-20 tajan suhde polydekstroosiin on liian suuri sekä makeuden että jatkoaineen muodostamiseksi keitto- ja leivontatarkoi-tuksiin. Tämän alueen yläpuolella makeus alenee myös. Lisäksi makeuttajaa ei olisi riittävästi polydekstroosiin verrattuna sen saamiseksi käyttökelpoiseksi makeutusai-25 neeksi keitto- ja leivontatarkoituksia varten. Dipeptidi-makeuttajan suositeltava suhde polydekstroosiin on alueella noin 1:80 - 1:160.

Tämän keksinnön mukaista koostumusta voidaan sitten lisätä leivottaviin ja keitettäviin tuotteisiin korvaamaan 30 suuritilavuuksisia makeutusaineita, jauhoja jne, jolloin kalorimäärät alenevat huomattavasti ja makeus säilyy ilman dipeptidimakeutusaineen lämpöhajaantumista.

Seuraavat esimerkit valaisevat keksintöä.

8 77563

Kaikissa seuraavissa esimerkeissä käytetään kaupallisesti saatavaa polydekstroosia, joka on hyväksytty käytettäväksi elintarvikkeissa.

5 Esimerkki 1

Agglomeroitu APM/polydekstroosi Käyttäen Waring-sekoitinta jauhettiin 0,324 kg APM-ma-teriaalia 1,4 kg kanssa maltodekstriiniä, jonka DE-suhde oli 10 painoprosenttia (Maltrin M-100) ja agglomeroitiin 10 seuraavan menettelyn mukaan: 33,271 kg polydekstroosia pantiin Freund-agglomeraattoriin ja agglomeroitiin käyttäen maltodekstriiniä sideaineena.

Esimerkki 2

Keltainen kakku APM:n kanssa 15 Keltainen kakku leivottiin seuraavia aineosia käyt täen 177+11°C lämpötilassa 40 minuutin aikana. Kaikki aineosat sijoitettiin keittiösekoittimeen ja sekoitettiin verrattain homogeeniseksi seokseksi.

Jauhoja 154,4 g 20 APM 1,93 g

Maltrin M-100 104,2 g I;' Leivinjauhetta 6,83 g

Suolaa 3,42 g

Maitoa 193,64 g 25 Rasvaa 55,6 g

Kananmunia 54,2 g

Vaniljaa 3,13 g_

Yhteensä 577,35 g APM-talteenotto vertailukakussa oli 11 % ja maistetta-30 essa ei kakussa ollut havaittavaa makeaa makua. AMP-pitoi- 9 77563 suus analysoitiin suuritehoisen nestekromatograafisen menetelmän avulla seuraavasti.

Suuritehoinen nestekromatograafinen analyysi (HPLC) suoritettiin standardimenttelyjä ja analyyttistä 5 HPLC-järjestelmää käyttäen, jonka järjestelmän oli valmistanut Waters Associates, Milford, Mass. Pylväs oli Dupont Zorbax C-8 (E.I. Dupont'in Inc. kauppanimi, Wilmington, Delaware) pylväs, jonka pituus oli 15 cm ja sisäläpimitta

4,6 mm. Liikkuva faasi oli seos, joka sisälsi asetoni-10 triiliä, tetrahydrofuraania ja natriumfosfaatin 0,05M

vesiliuosta suhteessa 4:1:45. Tuotteen UV-ilmaisu mitattiin 210 nm aallonpituudella. Virtausnopeus oli 2 ml minuutissa ja injektiotilavuus oli 10 mikrolitraa. Tyypilliset viipymisajat ovat aspartyylifenyylialaniinimetyyli-15 esterille (AMP) 4,3 min, diketopiperatsiinille (DKP) 2,2 min, aspartyylifenyylialaniinille (AP) 1,5 min. DKP ja AP ovat hajoamistuotteita, joita tyypillisesti havaitaan epäpuhtauksina APM-materiaalissa.

Esimerkki 3 20 Keltainen kakku agglomeroidun APM/polydekstroosi-seok- sen kanssa

Valmistettiin keltainen kakku käyttäen 127,5 g esimerkin 1 mukaista agglomeroitua tuotetta ja seuraavia aineosia ja paisto suoritettiin 177+11°C lämpötilassa 40 mi-25 nuutin aikana. Kaikki aineosat pantiin keittiösekoitta- jaan ja ne sekoitettiin keskenään verrattain homogeeniseksi seokseksi.

Jauhoja 137,5 g

Leivinjauhetta 6,5 g 30 Suolaa 3,3 g

Maitoa 183,0 g

Leivinrasvaa 74,7 g

Kananmunia 54,0 g

Vaniljaa 4,0 g 35 Yhteensä 590,5 g 77563 10 APM:n talteenotto kakussa oli 71 % HPLC-menetelmää käyttäen ja kakun maku oli selvästi makea.

Esimerkki 4

Keltainen kakku kostean APM/polydekstroosiseoksen 5 kanssa

Leivottiin kakku esimerkin 3 mukaisesti paitsi, että APM/polydekstroosi-seos sekoitettiin kosteaksi maidon kanssa ennen lisäämistä seokseen. APM-talteenotto paistamisen jälkeen oli 71 % HPLC-menetelmän mukaan.

10 Esimerkki 5

Leivottiin kakkuja esimerkkien 2 ja 3 mukaisesti paitsi, että Ca-kompleksia käytettiin ilman agglomeroi-tumista polydekstroosin kanssa, jolloin HPLC-menetelmässä saatiin seuraavat tulokset.

15 APM- CaCl2 - kompleksi/polydekstroosi 69 % APM -CaC^ - komplesi/ei polydekstroosia 50 %

Esimerkki 6

Suklaakakku

Valmistettiin suklaakakku esimerkin 4 mukaisesti 20 paitsi, että käytettiin asianmukaista suklaamakuainetta ja (APM+)2S0^-materiaalia seuraavin tuloksin.

(APM+)2S0^/polydekstroosi 44 % APM

(APM+)2S0^/ei polydekstroosia 11 % APM

Esimerkki 7 25

Hyväksyttävän alueen ulkopuolella oleva keltainen kakku

Valmistettiin kakku esimerkin 2 mukaan paitsi, että suhde polydekstroosi: APM oli 20:1. APM-talteenotto oli 13,6 % HPLC-menetelmän mukaan eikä kakku ollut havaittavan 30 makea. Vertailukakku, jossa ei käytetty polydekstroosia, antoi 11 % APM-materiaalia HPLC-menetelmän mukaan.

Esimerkki 8 Märkäkäsittely

Yksi gramma APM-materiaalia jauhettiin ja sekoitet-35 tiin hyvin 50,0 gramman kanssa polydekstroosia, lisättiin 77563 11 25.0 ml alkoholia ja sekoitettiin hyvin viskoosiksi massaksi. Massa kuivattiin sitten tyhjössä 60+5°C lämpötilassa 2 tunnin aikana ja kuivattu massa jauhettiin hienojakoiseksi jauheeksi.

5 Hienojakoista jauhetta kuumennettiin 145+5°C lämpö tilassa 25 minuutin aikana ja analysoitiin APM-määrä HPLC-menetelmän avulla, jolloin tulokseksi saatiin 23 % hajoaminen verrattuna 67 % hajoamiseen käytettäessä esimerkin 1 mukaista agglomeroitua tuotetta.

10 Esimerkki 9

Valmistettiin siirappeja käyttäen 40 mg APM, 4,75 g polydekstroosia, 0,25 g Maltrin 100 ja 2,1 g vettä tai laimeita KOH-liuoksia pH:n nostamiseksi arvosta 2,9 arvoon 5,4. Toinen näyteryhmä sisälsi 40 mg APM, 5,0 g 15 Maltrin 100, 100-400 mg sitruunahappoa ja 2,1 g vettä. Näytteitä kuumennettiin 145+5°C lömpötilassa 25 minuuttia ja analyysitulokset on esitetty seuraavassa taulukossa .

Näytteen koostumus pH-arvo Kuumennetun näytteen 20 APM Poly- Maltrin Sitruuna- analyysi APM (% teo- dekstroosi 100 happo reettisesta) 40.0 4750 250 2,9 75 40.0 4750 250 3,7 67 40.0 4750 250 4,7 56 25 40,0 4750 250 5,4 40 40,7 ---- 5000 --- 4,7 77 42.0 5000 100 2,6 41 4Q, 9 5000 202 2,3 24 41.0 5000 401 2,0 13 30 -

Claims (6)

12 775 63

1. Lämpöstabiili makeutusainekoostumus, tunnet-t u siitä, että se sisältää dipeptidimakeutusaineen ja poly- 5 glukoosin tai polymaltoosin yhdistelmää suhteessa noin 3:40-1:200.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että dipeptidimakeutusaine on aspartaami, sen suola tai sen kompleksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen koostumus, tun nettu siitä, että polyglukoosi sisältää noin 89 paino-% D-glukoosia, noin 10 paino-% sorbitolia ja noin 1 paino-% sitruunahappoa.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen koostumus, t u n - 15. e t t u siitä, että yhdistelmä sisältää agglomeroitunut- ta dipeptidimakeutusainetta ja polyglukoosia tai poly-dekstroosia.

5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että aspartaamin suhde polyglukoosiin tai 20 polymaltoosiin on noin 1:80-1:160.

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukaisen makeutusainekoostumuksen käyttö vähäkalorisessa keitetyssä tai leivotussa elintarvikkeessa korvaamaan ainakin osan run-saskalorisesta makeutusaineesta, jauhoista tai muusta tärk- 25 kelyspitoisesta materiaalista, joita elintarvike tavallisesti sisältää.