IT201900005588A1 - Idrolizzato di fibra vegetale e suoi usi nell’alimentazione umana ed animale - Google Patents

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Description

Deposito della domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo:
“IDROLIZZATO DI FIBRA VEGETALE E SUOI USI NELL’ALIMENTAZIONE UMANA ED ANIMALE”
CAMPO DELL'INVENZIONE
La presente invenzione riguarda un prodotto idrolizzato di fibra vegetale, in particolare da trebbie di birra, il procedimento per la sua preparazione, nonché i suoi usi nell’alimentazione umana ed animale.
STATO DELLA TECNICA
La fibra vegetale alimentare si è affermata da tempo come componente della dieta che ha la capacità di influenzare molteplici aspetti della fisiologia digestiva.
È noto infatti l’effetto positivo che l’assunzione di crusca, così come di cereali integrali, ha sulla regolarità intestinale e nella prevenzione di alcune patologie. Solo di recente però diversi studi hanno mostrato che tali benefici non sono attribuibili esclusivamente all’effetto meccanico di "trascinamento e pulizia" che i vegetali ricchi di fibre producono, ma anche e soprattutto a ben definite molecole che compongono tali matrici vegetali. La fibra vegetale alimentare è costituita da fibra insolubile, ovvero da cellulosa e lignina, che agisce prevalentemente sul funzionamento del tratto gastrointestinale, favorendo l’effetto di trascinamento e pulizia sopra indicato, perché favorisce nell'intestino il transito del bolo alimentare e l'evacuazione delle feci. Ma la fibra vegetale alimentare è anche composta da fibra solubile, primariamente costituita da catene polisaccaridiche di arabinoxilani appartenenti alla famiglia dei pentosani ed acido ferulico, molecola antiossidante associata alle strutture pentosaniche:
Tali fibre solubili sono presenti anche nella cosiddetta trebbia di birra, un sottoprodotto dell’industria della birra. Le trebbie di birra sono costituite dal residuo dell'estrazione a caldo del cereale maltato: comprendono gli involucri esterni della granella e le frazioni che non hanno subito solubilizzazione nel processo di maltaggio e ammostamento, come pure quantità variabili di amido e di destrine non saccarificati.
Nella produzione della birra si usano, oltre al malto d'orzo, altri cereali non maltati. Le trebbie di birra fresche, tuttavia, hanno composizione analitica abbastanza costante, malgrado le differenze dei cereali impiegati, ossia in peso secco comprendono tipicamente:
proteine circa 30%
carboidrati complessi circa 50%, tra cui arabinoxilani 22-23%, cellulosa 12-25%, e beta-glucani 10%
La composizione è tale per cui è possibile attribuire alle trebbie un valore nutritivo di oltre 0,80 U.F.L. e 0,75 U.F.C. per kg di sostanza secca, valore non lontano da quello della crusca di frumento (U.F.L = Unità Foraggera Latte; equivale al potere nutritivo di 1 Kg di granella d’orzo che, somministrato a vacche in lattazione, fornisce 1700 Kcal circa e permette la produzione di 2,33 l di latte al 4% di grasso. U.F.C = Unità Foraggera Carne; equivale al potere nutritivo di 1 Kg di granella d’orzo che fornisce 1820 Kcal per il mantenimento e l’accrescimento di animali all’ingrasso). A fronte di tale valore nutritivo, le trebbie di birra sono impiegate in particolare nell’alimentazione degli animali da reddito.
I pentosani, ed in particolare gli arabinoxilani, regolano l’assorbimento di zuccheri e grassi contribuendo al controllo del livello di glucosio e colesterolo nel sangue. Hanno quindi un ruolo attivo nella riduzione della glicemia e nel controllo delle ipercolesterolemie e dell’obesità.
Inoltre, gli arabinoxilani sono noti prebiotici in grado di aumentare i bifidobatteri fecali e ridurre l’escrezione urinaria di p-cresolo, migliorando complessivamente la salute intestinale ed il sistema immunitario.
Tuttavia, la stragrande maggioranza dei pentosani, tra cui arabinoxilani, e dell’acido ferulico presenti nella fibra vegetale alimentare in generale, non è biodisponibile in quanto strettamente connessa ad altre strutture inerti come cellulosa e lignina.
Proprio l’incapacità del tratto digestivo nello scomporre tali strutture ha indotto la microflora intestinale probiotica dell’intestino crasso a produrre enzimi idrolitici che, in presenza di fibra alimentare separano pentosani ed acido ferulico dai composti cui sono legati, rendendoli biodisponibili. Tuttavia, tale processo risulta lento e, avvenendo solo nel tratto finale dell'intestino, ha rese molto basse.
Sebbene gli effetti positivi dell’assunzione di fibre vegetali siano accertati, deve essere notato che l’assunzione di una quantità di 8 g di fibra ricca in arabinoxilani per 100 g di carboidrati può comportare una serie di disturbi, quali ad esempio gonfiore, meteorismo, irritazione del colon e conseguenti dolori addominali, dovuti alla parte di fibra insolubile. Inoltre, i cibi integrali che devono essere consumati per arrivare ad un contenuto di fibra ricca in arabinoxilani pari a 8 g su 100 g, risultano in generale meno appetibili e contengono inibitori di lipasi, che rendono inefficaci le lipasi pancreatiche, e fitati, non digeribili per gli esseri umani o per gli animali non ruminanti, che sono classificati come anti-nutritivi per via dell’effetto chelante su alcuni elementi nutritivi. Infatti, se assunti in dosi elevate, i fitati inibiscono il metabolismo e l’assorbimento di numerosi minerali, come il calcio e lo zinco, nonché di vitamina B1, rendendo indigeribili alcune proteine. Una ulteriore considerazione da fare è che la parte insolubile della fibra vegetale alimentare può essere contaminata da micotossine, le quali alterano il sistema immunitario e neurologico, causano stress ossidativo e provocano danni alla barriera intestinale.
È quindi scopo della presente invenzione fornire un prodotto ad elevata biodisponibilità di fibre solubili sopra menzionate, che consenta al tempo stesso di ridurre il più possibile gli svantaggi associati ad un elevato consumo di prodotti integrali noti.
RIASSUNTO DELL’INVENZIONE
Detto scopo è stato raggiunto mediante un procedimento per la preparazione di un idrolizzato da trebbie di birra, come riportato nella rivendicazione 1.
Sotto un altro aspetto, la presente invenzione concerne idrolizzati da trebbie di birra ottenibili da tale procedimento.
Sotto un altro aspetto, la presente invenzione concerne composizioni alimentari, integratori alimentari e prodotti alimentari comprendenti detti idrolizzati da trebbie di birra.
Sotto un ulteriore aspetto, la presente invenzione concerne un procedimento di birrificazione che prevede l’impiego di tali idrolizzati.
Sotto un altro aspetto, la presente invenzione concerne un procedimento di preparazione di un fitocomplesso che prevede l’impiego di tali idrolizzati.
Le caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata e dalle forme realizzative fornite a titolo di esempi illustrativi e non limitativi.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL'INVENZIONE
L’invenzione riguarda pertanto un procedimento per la preparazione di un idrolizzato da trebbie di birra, detto procedimento comprendendo le fasi di:
i) miscelare trebbie di birra ed acqua, in rapporto in peso da 1:1 a 1:5, ii) aggiungere alla miscela così ottenuta fino a 2% in peso, sul peso della miscela, di un enzima consistente in:
a) xilanasi, oppure
b) un complesso enzimatico di xilanasi, amilasi e glucanasi, e lasciare reagire per 1-6 ore ad una temperatura di 45-65°C e ad un pH di 4-6, iii) disattivare l’enzima della fase ii), incrementando la temperatura a 80-90°C per almeno 5 minuti, e
iv) separare la componente liquida dalla componente solida ottenute al termine della fase iii), conservando la componente liquida, ossia l’idrolizzato da trebbie di birra.
Come si vedrà di seguito, tale procedimento consente non solo di ottenere un idrolizzato vantaggiosamente arricchito in pentosani di medio e basso peso molecolare, quindi un idrolizzato arricchito nella frazione solubile delle trebbie, ma anche di riutilizzare quello che normalmente costituisce uno scarto di produzione della birra, ossia le trebbie stesse. La componente solida che rimane dalla fase iv), ossia le trebbie esauste nelle quali sono presenti per lo più cellulosa e lignina, può essere vantaggiosamente destinata all’agricoltura, sia tal quale, che eventualmente in forma granulare o pellettizzata. Alternativamente, le trebbie esauste possono trovare conveniente impiego come substrato per la crescita di microrganismi, ad es. del genere Trichoderma, utili in agricoltura, ad es. nella protezione delle cosiddette ferite da potatura oppure come agenti anti-fitopatogeni. Il procedimento dell’invenzione è quindi particolarmente vantaggioso dal momento che impiega come materia prima uno scarto di produzione e tutti i materiali da esso risultanti hanno una destinazione d’uso, azzerando dunque gli scarti complessivi.
Preferibilmente, detta xilanasi è endo-1,4-beta-xilanasi.
Preferibilmente, detta amilasi è alfa-amilasi.
Preferibilmente, detta glucanasi è endo-1,3(4)-beta-glucanasi.
In alcune forme di realizzazione preferite, nella fase i), trebbie di birra ed acqua sono in rapporto in peso da 1:1,5 a 1:3.
In altre forme di realizzazione preferite, nella fase ii), l’enzima è aggiunto in quantità fino a 1% in peso, sul peso della miscela. In forme di realizzazione più preferite, nella fase ii), l’enzima è aggiunto in quantità di 0,1-0,7% in peso, sul peso della miscela.
In ulteriori forme di realizzazione preferite, nella fase ii) la miscela è lasciata reagire per 2-4 ore a 58-62°C.
Nella fase iii), l’enzima viene disattivato mediante trattamento termico, ossia innalzando la temperatura. Preferibilmente, la disattivazione avviene a circa 85°C per circa 15 minuti. Nella fase iv), la separazione della componente liquida può essere effettuata tramite tecniche note di filtrazione, centrifugazione oppure entrambe. Sono facoltativamente possibili anche eventuali ulteriori lavaggi con acqua. L’idrolizzato dell’invenzione rappresenta quindi vantaggiosamente una fonte di fibra solubile sostanzialmente priva di lignina e cellulosa, che quindi non determina fenomeni irritativi del colon e conseguenti meteorismi e dolori addominali.
Facoltativamente, il procedimento dell’invenzione ulteriormente comprende una fase v) di essiccazione della componente liquida proveniente dalla fase iv), ottenendo in tal modo un idrolizzato secco da trebbie di birra. La fase v) di essiccazione è preferibilmente effettuata a temperature non superiori a 65°C. Tale fase v) di essiccazione può essere effettuata mediante liofilizzazione.
Sotto un altro aspetto, la presente invenzione concerne un primo idrolizzato da trebbie di birra ottenibile dal procedimento sopra descritto, in cui nella fase ii) è aggiunto a) l’enzima xilanasi, detto idrolizzato comprendendo acido ferulico, proteine, fino a 30 mg di beta-glucani e fino a 300 mg di pentosani aventi un peso molecolare medio numerico non superiore a 30kDA, per grammo di idrolizzato essiccato.
Con l’espressione “idrolizzato essiccato” o “idrolizzato secco”, si intende un idrolizzato sottoposto ad essiccazione. Si ritiene essiccato o secco un idrolizzato che presenta fino ad un contenuto residuo di acqua non superiore ad 1% in peso, sul peso dell’idrolizzato essiccato.
Si è sorprendentemente osservato che, la presenza dell’enzima xilanasi alle condizioni di procedimento sopra indicate, consente di liberare dalle trebbie le frazioni più solubili, quali i pentosani di basso e medio peso molecolare, nonché i beta-glucani, l’acido ferulico, e proteine.
Preferibilmente, l’idrolizzato da trebbie di birra comprende fino a 25 mg di beta-glucani e fino a 250 mg di pentosani aventi un peso molecolare medio numerico non superiore a 30kDA, per grammo di idrolizzato essiccato.
Preferibilmente, l’idrolizzato da trebbie di birra comprende fino a 0,5 mg di acido ferulico, per grammo di idrolizzato essiccato.
Preferibilmente, l’idrolizzato da trebbie di birra comprende fino a 8 mg di proteine, per grammo di idrolizzato essiccato.
Sotto un altro aspetto, la presente invenzione concerne un secondo idrolizzato da trebbie di birra ottenibile dal procedimento sopra descritto, in cui nella fase ii) è aggiunto b) complesso enzimatico di xilanasi, amilasi e glucanasi, detto idrolizzato comprendendo acido ferulico, proteine, tracce di beta-glucani e fino a 250 mg di pentosani aventi un peso molecolare medio numerico non superiore a 10kDA, per grammo di idrolizzato essiccato. Si è sorprendentemente osservato che, la presenza sia di xilanasi che di amilasi e glucanasi alle condizioni di procedimento sopra indicate, consente di liberare dalle trebbie le frazioni più solubili, quali i pentosani di basso peso molecolare, nonché l’acido ferulico, e proteine.
Preferibilmente, l’idrolizzato da trebbie di birra comprende fino a 200 mg di pentosani aventi un peso molecolare medio numerico non superiore a 5kDA, per grammo di idrolizzato essiccato.
Preferibilmente, l’idrolizzato da trebbie di birra comprende fino a 0,8 mg di acido ferulico, per grammo di idrolizzato essiccato.
Preferibilmente, l’idrolizzato da trebbie di birra comprende fino a 5 mg di proteine, per grammo di idrolizzato essiccato.
In alcune forme di realizzazione preferite, l’idrolizzato da trebbie di birra dell’invenzione è un idrolizzato secco. Il fatto di disporre di un prodotto secco offre una serie di vantaggi che vanno dalla maneggevolezza di volumi ridotti rispetto a corrispondenti soluzioni acquose, alla conseguente praticità di trasporto, oltre che alla durata della conservazione, dovuta alla significativa riduzione sia del rischio di contaminazione batterica che del rischio di irrancidimento. Naturalmente, qualora le circostanze lo richiedessero, l’idrolizzato potrebbe essere agevolmente solubilizzato in acqua per portare il prodotto in forma liquida alla concentrazione desiderata.
La determinazione dei pentosani si basa su un metodo colorimetrico rapido e riproducibile a base di floroglucinolo (S.G. Douglas, “A rapid method for the determination of pentosans in wheat flour”, Food Chemistry, 7, 1981, 139-145) usando come standard di riferimento D-xilosio, a 510-552 nm. Poiché il metodo prevede un’idrolisi acida ad alte temperature, tutti i pentosani sono conteggiati indipendentemente dal loro grado di polimerizzazione. Per le finalità della presente invenzione, il peso molecolare medio numerico (Mn) dei pentosani nell’idrolizzato è misurato tramite diafiltrazione su setacci a diversi cut-off molecolari: 50 kDa, 30 kDa, 10 kDa e 5 kDa.
L’acido ferulico è preferibilmente quantificato tramite analisi HPLC a fase inversa su colonna C18 utilizzando un gradiente di acetonitrile in acqua ed acido trifluoroacetico. Essendo detto acido ferulico presente in forma slegata dalle strutture della fibra vegetale, esso risulta maggiormente biodisponibile e quindi più efficace.
Il procedimento come sopra riportato ha evidenziato come la selezione dell’enzima scelto consenta non solo di separare le molecole solubili attive dalla matrice insolubile inattiva delle trebbie, ma anche di ridurre le dimensioni molecolari medie di dette molecole attive a dimensioni molecolari facilmente utilizzabili e fruibili all'interno dell'organismo. Infatti, la digestione di un complesso molecolare di dimensioni dall'ordine di grandezza di qualche micron è lenta e difficoltosa rispetto alla digestione di molecole di dimensioni dell'ordine di grandezza di qualche chilodalton (KDa).
Sotto un altro aspetto, la presente invenzione concerne anche una composizione alimentare comprendente detto primo idrolizzato da trebbie di birra e detto secondo idrolizzato da trebbie di birra. Infatti, poiché a seconda dell’enzima impiegato, l’idrolizzato risultante mostra componenti attive in diversa concentrazione, si ritiene vantaggiosa la possibilità di combinare idrolizzati diversi a seconda delle diverse esigenze nutrizionali.
Sotto un ulteriore aspetto, la presente invenzione concerne un prodotto alimentare comprendente detto primo idrolizzato da trebbie di birra, oppure detto secondo idrolizzato da trebbie di birra, oppure la composizione alimentare comprendente entrambi, detto prodotto alimentare essendo un prodotto edibile scelto tra prodotti da forno, mangimi, integratori alimentari, nutraceutici, bevande alcoliche, bevande analcoliche, bevande energetiche, barrette dietetiche, oli alimentari, i cosiddetti “cereali per la colazione”, pasta fresca, pasta secca, yogurt, gelati, succhi di frutta e dolci.
Preferibilmente detto prodotto alimentare è birra.
Sotto un ulteriore aspetto, la presente invenzione concerne un integratore alimentare sia umano che animale, comprendente detto primo idrolizzato da trebbie di birra, oppure detto secondo idrolizzato da trebbie di birra, oppure la composizione alimentare comprendente entrambi.
Sotto un ancora ulteriore aspetto, la presente invenzione concerne un dispositivo medico sia umano che animale, comprendente detto primo idrolizzato da trebbie di birra, oppure detto secondo idrolizzato da trebbie di birra, oppure la composizione alimentare comprendente entrambi. Esempi di dispositivo medico sono complessi molecolari che agiscono grazie alla componente polisaccaridica di arabinoxilani (peso molecolare > 20.000 Dalton), dotata di alta affinità per la mucosa, che grazie alle loro proprietà viscose, formano un effetto barriera in grado di ridurre e modulare l’assorbimento degli zuccheri e ridurre l’innalzamento glicemico postprandiale.
In alcune forme di realizzazione, detto primo idrolizzato da trebbie di birra dell’invenzione consiste essenzialmente in acido ferulico, proteine, fino a 30 mg di betaglucani e fino a 300 mg di pentosani aventi un peso molecolare medio numerico non superiore a 30kDA, per grammo di idrolizzato essiccato. L’espressione “consiste essenzialmente in” significa che acido ferulico, proteine, beta-glucani e pentosani aventi un peso molecolare medio numerico non superiore a 30kDA sono gli unici ingredienti attivi presenti nell’idrolizzato, mentre eventuali ulteriori componenti o eccipienti non interferiscono con la loro azione. È da intendersi che tutti gli aspetti identificati sopra come preferiti e vantaggiosi per l’idrolizzato ed i suoi componenti, sono da ritenersi analogamente preferiti e vantaggiosi anche per queste forme di realizzazione.
In altre forme di realizzazione, detto primo idrolizzato da trebbie di birra dell’invenzione consiste in acido ferulico, proteine, fino a 30 mg di beta-glucani e fino a 300 mg di pentosani aventi un peso molecolare medio numerico non superiore a 30kDA, per grammo di idrolizzato essiccato, e facoltativamente acqua.
È da intendersi che tutti gli aspetti identificati sopra come preferiti e vantaggiosi per l’idrolizzato ed i suoi componenti, sono da ritenersi analogamente preferiti e vantaggiosi anche per queste forme di realizzazione.
In alcune forme di realizzazione, detto secondo idrolizzato da trebbie di birra dell’invenzione consiste essenzialmente in acido ferulico, proteine, e fino a 250 mg di pentosani aventi un peso molecolare medio numerico non superiore a 10kDA, per grammo di idrolizzato essiccato. L’espressione “consiste essenzialmente in” significa che acido ferulico, proteine, e pentosani aventi un peso molecolare medio numerico non superiore a 10kDA sono gli unici ingredienti attivi presenti nell’idrolizzato, mentre eventuali ulteriori componenti o eccipienti non interferiscono con la loro azione. È da intendersi che tutti gli aspetti identificati sopra come preferiti e vantaggiosi per l’idrolizzato ed i suoi componenti, sono da ritenersi analogamente preferiti e vantaggiosi anche per queste forme di realizzazione.
In altre forme di realizzazione, detto primo idrolizzato da trebbie di birra dell’invenzione consiste in acido ferulico, proteine, e fino a 250 mg di pentosani aventi un peso molecolare medio numerico non superiore a 10kDA, per grammo di idrolizzato essiccato, e facoltativamente acqua.
È da intendersi che tutti gli aspetti identificati sopra come preferiti e vantaggiosi per l’idrolizzato ed i suoi componenti, sono da ritenersi analogamente preferiti e vantaggiosi anche per queste forme di realizzazione.
Sotto un altro aspetto, la presente invenzione concerne un procedimento di birrificazione che prevede l’impiego degli idrolizzati sopra descritti.
La birra è una bevanda tradizionalmente realizzata con 4 ingredienti, ossia acqua, malto d'orzo, luppolo e lievito.
Il malto d’orzo è ottenuto facendo germinare i grani di orzo ed interrompendo poi la germinazione mediante essiccatura. In questa fase, i chicchi d'orzo subiscono importanti modificazioni e vengono messe a disposizione numerose sostanze essenziali per la realizzazione della birra.
Il luppolo è una pianta rampicante che cresce nelle zone temperate. Per la birrificazione, si impiega la sua infiorescenza che conferisce alla birra, oltre che aromi, anche l'amaro ed è un conservante naturale.
Il lievito è un organismo unicellulare responsabile della fermentazione e principalmente produce, nella sua attività, alcool ed anidride carbonica.
Il procedimento tipicamente prevede le seguenti fasi principali:
- il malto d'orzo viene tritato e cotto in acqua in un tino da ammostamento, così da promuovere la trasformazione dell'amido dell'orzo in zuccheri,
- quando tutti gli amidi sono stati trasformati in zuccheri, si separa mediante filtrazione il mosto dalla componente solida (principalmente le scorze dei chicchi d'orzo),
- il mosto viene trasferito in un tino di cottura e portato ad ebollizione con le infiorescenze di luppolo, acquisendo da queste le caratteristiche aromatiche e di amaro,
- il mosto viene poi filtrato per separarlo dal luppolo, e quindi raffreddato ad una temperatura adatta alla fermentazione,
- il mosto viene trasferito in un serbatoio di fermentazione insieme al lievito, tipicamente Saccharomyces Cerevisiae,
- al termine della fermentazione, si raccoglie il lievito sul fondo del serbatoio e si trasferisce la birra così ottenuta nel locale di maturazione.
La birra viene infine lasciata maturare e poi servita, imbottigliata o infustata.
Il consumo di bevande a bassa gradazione alcolica, quale appunto la birra, è diffuso ed ha effetti benefici, naturalmente in dose moderata, sulla tolleranza glucidica. Tuttavia, la birra è considerata un alimento ad elevato Indice Glicemico (brevemente ‘IG’), ossia circa 110, e quindi non consigliabile specialmente nella dieta di soggetti con diabete mellito o intolleranza al glucosio.
In realtà, l’IG della birra è variabile, poiché da un lato viene tipicamente determinato utilizzando come standard di riferimento bevande a contenuto variabile di glucosio, quali latte o succo d’arancia, e dall’altro perché esistono diversi tipi di birra tra artigianali ed industriali, per le quali il valore indicato costituisce sostanzialmente una media.
In ogni caso, essendo comunque valori elevati, sarebbe desiderabile ridurre l’IG della birra. In tal senso, si è sorprendentemente trovato che impiegando gli idrolizzati della presente invenzione nel processo di birrificazione, si ottiene una birra a ridotto Indice Glicemico.
Il procedimento di birrificazione secondo la presente invenzione comprende le fasi di:
1) aggiungere acqua e l’idrolizzato da trebbie di birra ottenuto dalla fase iv) del procedimento per la preparazione di un idrolizzato da trebbie di birra sopra descritto oppure la composizione alimentare sopra descritta, in un tino di ammostamento,
2) aggiungere malto macinato procedendo in tal modo all’ammostamento, 3) filtrare il mosto risultante dalla fase 2),
4) portare il mosto a ebollizione ed aggiungere il luppolo,
5) separare il mosto dal luppolo e fermentare in presenza di lieviti,
6) separare i lieviti ed i residui solidi dalla birra così ottenuta, e facoltativamente 7) lasciare maturare la birra.
Preferibilmente, il malto nella fase 2) viene aggiunto in quantità di 10-30% in peso, sul peso della miscela acquosa risultante dalla fase 1), più preferibilmente in quantità di 15-20% in peso.
Preferibilmente, il lievito impiegato nella fase 5) è Saccharomyces Cerevisiae.
La birra ottenibile con il procedimento sopra descritto vantaggiosamente mostra un indice glicemico ridotto rispetto alla stessa birra ottenuta secondo metodi tradizionali. Inoltre, la birra ottenibile con il procedimento sopra descritto preferibilmente comprende 1,8-2,7 mg/ml di pentosani totali, di cui 0,08-0,1 mg/ml di xilosio e 0,15-0,25 mg/ml di arabinosio, e comprende 1,5-2,0 ppm di acido ferulico, mentre la stessa birra ottenuta con metodi tradizionali tipicamente comprende 0,75 mg/ml di pentosani totali, di cui 0,0 mg/ml di xilosio e 0,15 mg/ml di arabinosio.
Sotto un ulteriore aspetto, la presente invenzione concerne un procedimento di preparazione di un fitocomplesso che prevede l’impiego degli idrolizzati sopra descritti, nonché fitocomplessi così ottenuti.
In particolare, il procedimento per la preparazione di un fitocomplesso comprende le fasi:
A) preparare un brodo di fermentazione partendo da detto primo idrolizzato da trebbie di birra, oppure da detto secondo idrolizzato da trebbie di birra, oppure dalla composizione alimentare comprendente entrambi,
B) stabilizzare il brodo di fermentazione a pH da 3 a 6.5,
C) inoculare il brodo di fermentazione con una prima coltura madre di almeno un microrganismo scelto tra Komagataeibacter xylinus, Komagataeibacter swingsii, Komagataeibacter rhaeticus, e loro miscele, oppure con una seconda coltura madre di almeno un microrganismo scelto tra Streptococcus thermophilus, Lactobacillus debruecki bulgaricus, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus casei, e loro miscele,
D) lasciare fermentare il brodo,
E) inattivare il brodo fermentato, e
F) purificare il brodo fermentato inattivato ad ottenere un fitocomplesso.
Preferibilmente, la preparazione del brodo di coltura nella fase B) comprende il controllo di alcuni parametri entro determinati intervalli di valori, in particolare:
- il pH è di 3,0-6,5, preferibilmente 3,0-4,3, ancor più preferibilmente è circa 3,5;
- la concentrazione dei solidi disciolti misurati in gradi brix è 8-25, preferibilmente 13-20, ancor più preferibilmente è circa 15;
- la temperatura è di 20-45°C, preferibilmente 24-28°C, ancor più preferibilmente è circa 27°C;
- la concentrazione dell’ossigeno disciolto è di 8-40 mg/L, preferibilmente 12-20 mg/L, ancor più preferibilmente è circa 16 mg/L.
Nella fase d) il brodo di fermentazione viene inoculato con almeno un microrganismo, che costituisce il cosiddetto iniziatore (o “starter”) della fermentazione. Preferibilmente, detto microrganismo nella prima coltura madre è Komagataeibacter xylinus; preferibilmente, detto microrganismo nella seconda coltura madre è Streptococcus thermophilus, o Lactobacillus debruecki bulgaricus.
La quantità di microrganismo inoculato è di 10<2>-10<9 >UFC/ml, preferibilmente 10<4>-10<7 >UFC/ml, ancor più preferibilmente è dell’ordine di 10<4 >UFC/ml, con una dose di inoculo di 0,1-20% in peso, preferibilmente 0,2%-5% in peso, ancor più preferibilmente di 0,3-1% in peso.
La fase D) di fermentazione viene preferibilmente condotta nelle seguenti condizioni: - pH di 2,5-6,0, più preferibilmente 2,5-3,8, ancor più preferibilmente circa 3,0;
- temperatura di 10-32°C, più preferibilmente 18-30°C, ancor più preferibilmente circa 28°C;
- la concentrazione dell’ossigeno disciolto è di 8-40 mg/L, più preferibilmente 12-20 mg/L, ancor più preferibilmente circa 16 mg/L;
In forme di realizzazione preferite, la fase D) di fermentazione viene condotta:
- per un tempo di 5-240 ore, più preferibilmente 5-160 ore, ancor più preferibilmente 7-20 ore; e
- fino al raggiungimento di una carica batterica di 10<3>-10<7 >UFC/ml, più preferibilmente 10<4>-10<6 >UFC/ml, ancor più preferibilmente è dell’ordine di 10<5 >UFC/ml.
Risulta apprezzabile e vantaggioso il fatto che il brodo di coltura fermentato ottenibile al termine della fase D) può essere utilizzato come starter della fermentazione nei prodotti da panificazione.
Risulta inoltre apprezzabile e vantaggioso il fatto che il brodo di coltura fermentato inattivato ottenibile al termine della fase E) possa essere utilizzato in prodotti prebiotici a dare prodotti prebiotici rinforzati.
Sotto un ulteriore aspetto, la presente invenzione concerne un fitocomplesso ottenibile dal procedimento sopra descritto, per l’uso come regolatore intestinale.
Sotto un ulteriore aspetto, la presente invenzione concerne un fitocomplesso ottenibile dal procedimento sopra descritto, per l’uso topico come agente cicatrizzante.
Da quanto sopra descritto e discusso, risulta chiaramente che è stato raggiunto lo scopo di fornire un prodotto ad elevata biodisponibilità di fibre solubili, ossia gli idrolizzati da trebbie di birra, che consente al tempo stesso di ridurre gli svantaggi associati ad un elevato consumo di prodotti integrali noti. Inoltre, si è raggiunto l’ulteriore significativo scopo di riutilizzare un prodotto di scarto della produzione della birra, ottenendo materiali che trovano diversi impieghi ed azzerano dunque gli scarti complessivi.
È da intendersi che risultano descritte, e quindi analogamente preferite, anche tutte le possibili combinazioni degli aspetti preferiti del procedimento di preparazione dell’idrolizzato, dei suoi usi e dei prodotti che lo contengono, come sopra indicati.
È inoltre da intendersi che tutti gli aspetti identificati come preferiti e vantaggiosi per l’idrolizzato ed i suoi componenti, sono da ritenersi analogamente preferiti e vantaggiosi anche per la preparazione e gli usi dell’idrolizzato stesso.
Si riportano di seguito Esempi di realizzazione della presente invenzione forniti a titolo illustrativo e non limitativo.
ESEMPI
Esempio 1.
Sono stati preparati due idrolizzati da trebbie secondo la presente invenzione, impostando i seguenti parametri di processo:
i) trebbie ed acqua sono state miscelati, le trebbie essendo al 40% in peso,
ii) l’enzima è stato aggiunto in quantità di 0,2% in peso, ad un pH di 5, portando la temperatura a 60°C, per un tempo di 4 ore,
iii) l’enzima è stato poi disattivato, scaldando a 85°C per 15 minuti,
iv) l’idrolizzato risultante è stato separato per filtrazione dai residui solidi.
Risultati:
Dopo una successiva fase v) di essiccazione, gli idrolizzati presentavano la seguente composizione:
- Distribuzione dei pesi molecolari degli arabinoxilani ottenuti anche su idrolizzato secco:
L’analisi della distribuzione tramite filtrazione su membrane a cut-off sono i seguenti:
Esempio 2.
Procedimento di birrificazione
1° giorno- Preammostamento: idrolisi trebbie
Sono stati miscelati 489 kg trebbie esauste da birrificazione precedente e 1050 litri di acqua di rete (massa totale 1539 kg)
Tank di ammostamento:
- agitazione lenta della miscela per 10 minuti
- aggiunta enzima endo-1,4-beta-xilanasi: 2,5 kg (0,51% su trebbie)
- aumento della temperatura a 60°C in 10 minuti
- mantenimento a 60°C per 3 ore:
- aumento della temperatura a 85°C in 15 minuti: disattivazione dell’enzima Passaggio al tank di bollitura:
Tutta la miscela viene passata al tank di bollitura e viene filtrata.
- Filtrazione:
Il filtro ha maglie di 2 µm di diametro. Le trebbie esauste vengono trattenute mentre il liquido contenente le sostanze solubilizzate dall’enzima passa. Per agevolare l’estrazione completa, viene fatto un lavaggio inserendo acqua di rete dall’alto (200 litri). La filtrazione avviene per caduta lentamente (1 hl in 5 minuti) e poi viene azionato un agitatore a coltelli che genera una blanda agitazione, favorendo il percolamento del liquido dalla trebbia.
- Riporto dell’idrolizzato al tank di ammostamento:
L’idrolizzato viene riportato nel tank di ammostamento: il trasferimento di tutto l’idrolizzato (12 hl complessivi) avviene in 60’ (temp. circa 70°C):
- Aggiunta di acqua:
Vengono aggiunti 5 hl di acqua a 2°C.
Si arriva a 17 hl di acqua e la temperatura scende a 57°C
2° giorno-Birrificazione: Ammostamento-bollitura-fermentazione Ammostamento:
Temperatura di partenza < 45°C:
Ai 17 hl di miscela vengono aggiunti 300 kg di malto macinato (17,6% in peso).
Si dà inizio al processo di ammostamento:
1° fase: 7 minuti a 45-50°C
2° fase: a 60-62°C
3° fase (chiamata “saccarificazione”): a 66-68°C
4° fase: a 78°C
Si arriva a circa 19° saccarimetrici
Filtrazione:
Il mosto viene filtrato e viene separato dalle trebbie esauste. Le trebbie vengono lavate due volte con 10 hl di acqua a 78°C: il mosto si diluisce a 27 hl e i gradi saccarimetrici passano da 19 a 11.
Bollitura:
A questo punto il mosto viene bollito per circa due ore e viene aggiunto il luppolo, che poi è separato per centrifugazione
Fermentazione:
La fermentazione avviene tra 5 e 8°C ad opera del Saccharomyces Cerevisiae.
Precipitazione dei lieviti:
Dopo la fermentazione, la temperatura viene portata a 0°C: i lieviti precipitano e vengono separati. La birra viene lasciata nel tank altre 4 settimane e imbottigliata senza filtrazione. Resa finale:
Si ottengono 25 hl di birra a ridotto indice glicemico.
Esempio 3.
Preparazione di un fitocomplesso
- Preparazione dello Starter
Allestire 350 ml di idrolizzato dell’Esempio 1, 15° brix a pH 4.2 stabilizzato microbiologicamente ed enzimaticamente in blanda agitazione per 2 ore.
Inoculare con cellule di Komagataeibacter xylinus.
Incubare a temperatura di 28°C in condizioni aerobie controllate per 150 ore fino al raggiungimento di 7° brix, pH 3.9 e osservazione in continuo della densità ottica. Valutazione della cinetica e delle concentrazioni degli acidi organici.
- Preparazione del brodo di fermentazione
Allestire 70 L di preparato di mela 15° brix a pH 3.5, stabilizzato microbiologicamente ed enzimaticamente in blanda agitazione per 2 ore.
- Inoculazione con lo Starter
Inoculare con lo Starter a temperatura di 28°C in condizioni aerobiche controllate per 140 ore fino al raggiungimento di 7° brix e pH 3 e osservazione in continuo della densità ottica. Valutazione della cinetica e delle concentrazioni degli acidi organici; concentrazione attesa di cellule >10<4>
Abbassamento della temperatura a T=12-14°C in blanda agitazione in calo controllato. Scarico e confezionamento.

Claims (5)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la preparazione di un idrolizzato da trebbie di birra, detto procedimento comprendendo le fasi di: i) miscelare trebbie di birra ed acqua, in rapporto in peso da 1:1 a 1:5, ii) aggiungere alla miscela così ottenuta fino a 2% in peso, sul peso della miscela, di un enzima consistente in: a) xilanasi, oppure b) un complesso enzimatico di xilanasi, amilasi e glucanasi, e lasciare reagire per 1-6 ore ad una temperatura di 45-65°C e ad un pH di 4-6, iii) disattivare l’enzima della fase ii), incrementando la temperatura a 80-90°C per almeno 5 minuti, e iv) separare la componente liquida dalla componente solida ottenute al termine della fase iii), conservando la componente liquida, ossia l’idrolizzato da trebbie di birra.
  2. 2. Il procedimento di rivendicazione 1, in cui detta xilanasi è endo-1,4-beta-xilanasi, detta amilasi è alfa-amilasi e detta glucanasi è endo-1,3(4)-beta-glucanasi.
  3. 3. Il procedimento di rivendicazione 1 o 2, in cui, nella fase ii), l’enzima è aggiunto in quantità fino a 1% in peso, sul peso della miscela.
  4. 4. Il procedimento di una qualsiasi delle rivendicazioni 1-3, in cui, nella fase i), trebbie di birra ed acqua sono in rapporto in peso da 1:1,5 a 1:3. 5. Il procedimento di una qualsiasi delle rivendicazioni 1-4, in cui nella fase ii) la miscela è lasciata reagire per 2-4 ore a 58-62°C. 6. Il procedimento di una qualsiasi delle rivendicazioni 1-5, in cui nella fase iv) la componente liquida è separata dalla componente solida mediante filtrazione. 7. Idrolizzato da trebbie di birra ottenibile dal procedimento di una qualsiasi delle rivendicazioni 1-6 in cui nella fase ii) è aggiunto a) l’enzima xilanasi, detto idrolizzato comprendendo acido ferulico, proteine, fino a 30 mg di beta-glucani e fino a 300 mg di pentosani aventi un peso molecolare medio numerico non superiore a 30kDA, per grammo di idrolizzato essiccato. 8. L’idrolizzato da trebbie di birra di rivendicazione 7, comprendente fino a 25 mg di beta-glucani e fino a 250 mg di pentosani aventi un peso molecolare medio numerico non superiore a 30kDA, per grammo di idrolizzato essiccato. 9. L’idrolizzato da trebbie di birra di rivendicazione 7 o 8, comprendente fino a 0,5 mg di acido ferulico, per grammo di idrolizzato essiccato. 10. L’idrolizzato da trebbie di birra di una qualsiasi delle rivendicazioni 7-9, comprendente fino a 8 mg di proteine, per grammo di idrolizzato essiccato. 11. Idrolizzato da trebbie di birra ottenibile dal procedimento di una qualsiasi delle rivendicazioni 1-6 in cui nella fase ii) è aggiunto b) complesso enzimatico di xilanasi, amilasi e glucanasi, detto idrolizzato comprendendo acido ferulico, proteine, tracce di beta-glucani e fino a 250 mg di pentosani aventi un peso molecolare medio numerico non superiore a 10kDA, per grammo di idrolizzato essiccato. 12. L’idrolizzato da trebbie di birra di rivendicazione 11, comprendente fino a 200 mg di pentosani aventi un peso molecolare medio numerico non superiore a 5kDA, per grammo di idrolizzato essiccato. 13. L’idrolizzato da trebbie di birra di rivendicazione 11 o 12, comprendente fino a 0,8 mg di acido ferulico, per grammo di idrolizzato essiccato. 14. L’idrolizzato da trebbie di birra di una qualsiasi delle rivendicazioni 11-13, comprendente fino a 5 mg di proteine, per grammo di idrolizzato essiccato. 15. Composizione alimentare comprendente l’idrolizzato da trebbie di birra di una qualsiasi delle rivendicazioni 7-10 e l’idrolizzato da trebbie di birra di una qualsiasi delle rivendicazioni 11-14. 16. Prodotto alimentare comprendente l’idrolizzato da trebbie di birra di una qualsiasi delle rivendicazioni 7-10, oppure l’idrolizzato da trebbie di birra di una qualsiasi delle rivendicazioni 11-14 oppure la composizione alimentare di rivendicazione 15, detto prodotto alimentare essendo un prodotto edibile scelto tra prodotti da forno, mangimi, integratori alimentari, nutraceutici, bevande alcoliche, bevande analcoliche, bevande energetiche, barrette dietetiche, oli alimentari, i cosiddetti “cereali per la colazione”, pasta fresca, pasta secca, yogurt, gelati, succhi di frutta e dolci, preferibilmente detto prodotto alimentare è birra. 17. Integratore alimentare o dispositivo medico sia umano che animale, comprendente l’idrolizzato da trebbie di birra di una qualsiasi delle rivendicazioni 7-10, oppure l’idrolizzato da trebbie di birra di una qualsiasi delle rivendicazioni 11-14 oppure la composizione alimentare di rivendicazione 15. 18. Procedimento di birrificazione, comprendente le fasi di: 1) aggiungere acqua e l’idrolizzato da trebbie di birra ottenuto dalla fase iv) del procedimento di una qualsiasi delle rivendicazioni 1-6 oppure la composizione alimentare di rivendicazione 15, in un tino di ammostamento, 2) aggiungere malto macinato procedendo in tal modo all’ammostamento, 3) filtrare il mosto risultante dalla fase 2), 4) portare il mosto a ebollizione ed aggiungere il luppolo, 5) separare il mosto dal luppolo e fermentare in presenza di lieviti, 6) separare i lieviti ed i residui solidi dalla birra così ottenuta, e facoltativamente 7) lasciare maturare la birra. 19. Procedimento per la preparazione di un fitocomplesso, comprendente le fasi di: A) preparare un brodo di fermentazione partendo dall’idrolizzato da trebbie di birra di una qualsiasi delle rivendicazioni 7-10, oppure dall’idrolizzato da trebbie di birra di una qualsiasi delle rivendicazioni 11-14 oppure dalla composizione alimentare di rivendicazione 15, B) stabilizzare il brodo di fermentazione a pH da 3 a 6.
  5. 5, C) inoculare il brodo di fermentazione con una prima coltura madre di almeno un microrganismo scelto tra Komagataeibacter xylinus, Komagataeibacter swingsii, Komagataeibacter rhaeticus, e loro miscele, oppure con una seconda coltura madre di almeno un microrganismo scelto tra Streptococcus thermophilus, Lactobacillus debruecki bulgaricus, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus casei, e loro miscele, D) lasciare fermentare il brodo, E) inattivare il brodo fermentato, e F) purificare il brodo fermentato inattivato ad ottenere un fitocomplesso. 20. Fitocomplesso ottenibile dal procedimento di rivendicazione 19, per l’uso come regolatore intestinale. 21. Fitocomplesso ottenibile dal procedimento di rivendicazione 19, per l’uso topico come agente cicatrizzante.
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