IT202000015268A1 - 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 barbabietola, il procedimento per la sua preparazione, nonch? i suoi usi nell?alimentazione umana ed animale.
STATO DELLA TECNICA
La fibra vegetale alimentare si ? affermata da tempo come componente della dieta che ha la capacit? di influenzare molteplici aspetti della fisiologia digestiva.
? noto infatti l?effetto positivo che l?assunzione di crusca, cos? come di cereali integrali, ha sulla regolarit? intestinale e nella prevenzione di alcune patologie. Solo di recente per? 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 ? 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, perch? favorisce nell'intestino il transito del bolo alimentare e l'evacuazione delle feci. Ma la fibra vegetale alimentare ? 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, come da Figura 1.
Tali fibre solubili sono presenti non solo nei cereali, ma anche in altre piante quali ad esempio Plantago psyllium, Digitaria eriantha, germogli di bamb?, Lolium, ed anche nella barbabietola (o Beta vulgaris L.).
Oltre ad essere ricca di zuccheri, sali minerali e vitamine ed altre sostanze utili, alla barbabietola si attribuiscono propriet? dietetiche e salutari: assorbe le tossine dalle cellule e ne facilita l'eliminazione, ? depurativa, mineralizzante, antisettica, ricostituente, favorisce la digestione, stimola la produzione di bile e rafforza la mucosa gastrica, cura le anemie, le infezioni del sistema cerebrale, stimola la produzione dei globuli rossi, scioglie i depositi di calcio nei vasi sanguigni e ne impedisce l'indurimento, infine stimola il sistema linfatico.
Le parti commestibili della barbabietola sono le foglie (bieta o bietola) e le radici.
Per quanto riguarda la bietola, 100 g contengono mediamente:
acqua: 89,78 g
sodio: 10 mg
proteine: 1,3 g
potassio: 196 mg
Lipidi: 0,1 g
ferro: 1 mg
glucidi: 2,8 g
vitamina A: 263 mg
fibra: 1,2 g
vitamina C: 18 mg
Per quanto concerne la barbabietola da zucchero, di cui si utilizza la radice, 100 g contengono mediamente:
carboidrati: 4 g
lipidi: 0 g
acqua: 91,3 g
proteine: 1,1 g
A fronte di tale valore nutritivo, le barbabietole sono impiegate in particolare nell?alimentazione sia umana che animale.
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?obesit?.
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 ? biodisponibile in quanto strettamente connessa ad altre strutture inerti come cellulosa e lignina.
Proprio l?incapacit? 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 quantit? di 8 g di fibra ricca in arabinoxilani per 100 g di carboidrati pu? 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, nonch? di vitamina B1, rendendo indigeribili alcune proteine.
Una ulteriore considerazione da fare ? che la parte insolubile della fibra vegetale alimentare pu? essere contaminata da micotossine, le quali alterano il sistema immunitario e neurologico, causano stress ossidativo e provocano danni alla barriera intestinale.
? quindi scopo della presente invenzione fornire un prodotto ad elevata biodisponibilit? di fibre solubili sopra menzionate, che consenta al tempo stesso di ridurre il pi? possibile gli svantaggi associati ad un elevato consumo di prodotti integrali noti.
RIASSUNTO DELL?INVENZIONE
Detto scopo ? stato raggiunto mediante un procedimento per la preparazione di un idrolizzato da matrice vegetale, come riportato nella rivendicazione 1.
Sotto un altro aspetto, la presente invenzione concerne idrolizzati da matrice vegetale ottenibili da tale procedimento.
Sotto un altro aspetto, la presente invenzione concerne composizioni alimentari, integratori alimentari e prodotti alimentari comprendenti detti idrolizzati da matrice vegetale.
Sotto un ulteriore aspetto, la presente invenzione concerne zucchero funzionale comprendente tale idrolizzato.
Sotto un altro aspetto, la presente invenzione concerne un procedimento di preparazione di un fitocomplesso che prevede l?impiego di tali idrolizzati.
Sotto un ulteriore aspetto, la presente invenzione concerne l?uso dell?idrolizzato e dei prodotti che lo contengono, per la riduzione dell?indice glicemico, in particolare nel trattamento di soggetti affetti da patologie, quali diabete, sindrome metabolica, obesit?, malattie cardiovascolari, in cui l?indice glicemico risulta superiore ai valori di norma. BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE
Le caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata, dalle forme realizzative fornite a titolo di esempi illustrativi e non limitativi, e dalle annesse figure, in cui:
- Fig.1 illustra la struttura tipica della frazione solubile di una fibra vegetale alimentare, - Fig. 2 illustra le curve glicemiche in risposta allo zucchero bianco ed allo zucchero addizionato con l?idrolizzato della presente invenzione, come da Esempio 3, e
- Fig.3 illustra la riduzione dell?indice glicemico, come da Esempio 3.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL'INVENZIONE
L?invenzione riguarda pertanto un procedimento per la preparazione di un idrolizzato da matrice vegetale, detto procedimento comprendendo le fasi di:
i) miscelare matrice vegetale ed acqua, in rapporto in peso da 1:1 a 1:5, ii) aggiungere alla miscela cos? ottenuta fino a 2% in peso, sul peso della miscela, di un complesso enzimatico consistente in:
a) xilanasi e pectinasi, oppure
b) xilanasi, pectinasi, amilasi e glucanasi,
e lasciare reagire per almeno 6 ore ad una temperatura di 45-65?C e ad un pH di 3-6,
iii) disattivare il complesso enzimatico 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 matrice vegetale,
in cui detta matrice vegetale ? scelta tra cereale, Plantago psyllium, Digitaria eriantha, germogli di bamb?, Lolium, barbabietola, loro componenti, e loro combinazioni.
Con il termine ?cereale? si intende frumento, orzo, riso, segale, grano saraceno, mais, avena, sorgo, miglio, o una loro miscela.
Preferibilmente, tale matrice vegetale ? barbabietola o componenti di essa.
Come si vedr? 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 della matrice vegetale, ma anche di riutilizzare quelle componenti che tipicamente sono scartate.
La componente solida che rimane dalla fase iv), ossia la matrice vegetale esausta in cui sono presenti per lo pi? cellulosa e lignina, pu? essere vantaggiosamente destinata all?agricoltura, sia tal quale, che eventualmente in forma granulare o pellettizzata. Alternativamente, la matrice vegetale esausta pu? 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 ? quindi particolarmente vantaggioso dal momento che impiega come materia prima una matrice vegetale di facile reperimento e tutti i materiali di scarto da essa risultanti hanno una destinazione d?uso, azzerando dunque gli scarti complessivi.
Preferibilmente, detta xilanasi ? endo-1,4-beta-xilanasi.
Preferibilmente, detta pectinasi ? poligalatturonasi, pectinaesterasi, o una loro miscela. Preferibilmente, detta amilasi ? alfa-amilasi.
Preferibilmente, detta glucanasi ? endo-1,3(4)-beta-glucanasi.
In alcune forme di realizzazione preferite, nella fase i), matrice vegetale ed acqua sono in rapporto in peso da 1:1,5 a 1:3.
In altre forme di realizzazione preferite, nella fase ii), il complesso enzimatico ? aggiunto in quantit? fino a 1% in peso, sul peso della miscela. In forme di realizzazione pi? preferite, nella fase ii), il complesso enzimatico ? aggiunto in quantit? di 0,1-0,7% in peso, sul peso della miscela.
In ulteriori forme di realizzazione preferite, nella fase ii) la miscela ? lasciata reagire per 10-20 ore a 45-60?C.
Nella fase iii), il complesso enzimatico 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 pu? 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 matrice vegetale. La fase v) di essiccazione ? preferibilmente effettuata a temperature non superiori a 65?C. Tale fase v) di essiccazione pu? essere effettuata mediante atomizzazione o liofilizzazione.
Sotto un altro aspetto, la presente invenzione concerne un idrolizzato da matrice vegetale ottenibile dal procedimento sopra descritto, detto idrolizzato comprendendo acqua, pectine, 10-50% in peso di arabinoxilani e 1-10% in peso di zuccheri scelti tra glucosio, xilosio, arabinosio, galattosio e loro miscele, sul peso dell?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.
Preferibilmente, l?idrolizzato da matrice vegetale comprende 15-40% in peso di pentosani aventi un peso molecolare medio numerico non superiore a 30kDA, sul peso dell?idrolizzato essiccato.
Preferibilmente, l?idrolizzato da matrice vegetale comprende una miscela di glucosio, xilosio, arabinosio, e galattosio.
Preferibilmente, l?idrolizzato da matrice vegetale comprende 2-6% in peso di glucosio, sul peso dell?idrolizzato essiccato.
Preferibilmente, l?idrolizzato da matrice vegetale comprende 0,5-5% in peso di xilosio, sul peso dell?idrolizzato essiccato.
Preferibilmente, l?idrolizzato da matrice vegetale comprende 15-25% in peso di una miscela di arabinosio e galattosio, sul peso dell?idrolizzato essiccato.
Si ? sorprendentemente osservato che, la presenza degli enzimi selezionati, alle condizioni di procedimento sopra indicate, consente di liberare dalla matrice vegetale le frazioni pi? solubili, quali arabinoxilani, pectine e zuccheri.
In alcune forme di realizzazione preferite, l?idrolizzato da matrice vegetale dell?invenzione ? 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 praticit? 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. Poich? il metodo prevede un?idrolisi acida ad alte temperature, tutti i pentosani sono conteggiati indipendentemente dal loro grado di polimerizzazione. Per le finalit? della presente invenzione, il peso molecolare medio numerico (Mn) dei pentosani nell?idrolizzato ? misurato tramite diafiltrazione su setacci a diversi cut-off molecolari: 50 kDa, 30 kDa, 10 kDa e 5 kDa. Non ? stata fatta ancora
Il procedimento come sopra riportato ha evidenziato come la selezione del complesso enzimatico scelto consenta non solo di separare le molecole solubili attive dalla matrice insolubile inattiva della matrice vegetale, 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 ? lenta e difficoltosa rispetto alla digestione di molecole di dimensioni dell'ordine di grandezza di qualche chilodalton (KDa).
In alcune forme di realizzazione, detto idrolizzato da matrice vegetale dell?invenzione consiste essenzialmente in acqua, pectine, 10-50% in peso di arabinoxilani e 1-10% in peso di zuccheri scelti tra glucosio, xilosio, arabinosio, galattosio e loro miscele, sul peso dell?idrolizzato essiccato. L?espressione ?consiste essenzialmente in? significa che tali componenti sono gli unici ingredienti attivi presenti nell?idrolizzato, mentre eventuali ulteriori componenti o eccipienti non interferiscono con la loro azione. ? 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 idrolizzato da matrice vegetale dell?invenzione consiste in acqua, pectine, 10-50% in peso di arabinoxilani e 1-10% in peso di zuccheri scelti tra glucosio, xilosio, arabinosio, galattosio e loro miscele, sul peso dell?idrolizzato essiccato.
? 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 ulteriore aspetto, la presente invenzione concerne l?uso dell?idrolizzato come sopra descritto per la riduzione dell?indice glicemico, in particolare nel trattamento di soggetti affetti da patologie, quali diabete, sindrome metabolica, obesit?, malattie cardiovascolari, in cui l?indice glicemico risulta superiore ai valori di norma.
Sotto un altro aspetto, la presente invenzione concerne zucchero funzionale comprendente zucchero ed almeno un idrolizzato, come sopra descritto.
In questo caso, per ?zucchero?, si intende zucchero bianco (o ?da tavola?), come pure zucchero grezzo (o zucchero ?bruno?, perch? contiene melassa), un edulcorante, o una loro miscela, da impiegarsi per la dolcificazione di alimenti.
Lo zucchero bianco consiste essenzialmente in saccarosio e pu? essere in forma di: - zucchero agglomerato: quando ? ancora umido gli viene dato la forma a zolletta ed essiccato;
- zuccheri macinati e setacciati: in uscita alla raffinazione lo zucchero viene macinato e setacciato, la parte pi? grossolana ? lo zucchero semolato mentre quella pi? fine viene ulteriormente macinata e diviene zucchero a velo;
- zuccheri speciali: fanno parte di questa categoria gli sciroppi (soluzioni acquose al 70%), lo zucchero candito (zucchero in cristalli di 1-2 cm) e lo zucchero istantaneo (zucchero molto solubile ottenuto portando a secchezza uno sciroppo di elevata purezza).
In relazione al tipo di materia prima utilizzata per la sua produzione, si hanno i seguenti tipi di zucchero:
zucchero di canna
zucchero di barbabietola
zucchero d'uva
zucchero d'acero
zucchero di palma
zucchero di cocco
Inoltre esistono diverse tipologie di zucchero non raffinato, quali ad esempio il jaggery e lo zucchero muscovado.
Per ?edulcorante?, si intende un qualsiasi agente dolcificante sia naturale che artificiale, quale ad esempio, fruttosio, sorbitolo, xilitolo, mannitolo, polidestrosi, taumatina, miracolina, stevioside, glicirrizina, saccarina, acesulfame K, aspartame, ciclamato, o una loro miscela.
Preferibilmente, lo zucchero funzionale comprende fino a 15% in peso di detto almeno un idrolizzato dell?invenzione.
Pi? preferibilmente, lo zucchero funzionale comprende 1-10% in peso di detto almeno un idrolizzato dell?invenzione.
Lo zucchero funzionale pu? essere preparato miscelando lo zucchero con l?idrolizzato e poi facendo asciugare lo zucchero funzionale risultante, preferibilmente a temperature non superiori a 40?C.
Sotto un ulteriore aspetto, la presente invenzione concerne l?uso dello zucchero funzionale come sopra descritto per la riduzione dell?indice glicemico, in particolare nel trattamento di soggetti affetti da patologie, quali diabete, sindrome metabolica, obesit?, malattie cardiovascolari, in cui l?indice glicemico risulta superiore ai valori di norma.
Sotto un altro aspetto, la presente invenzione concerne anche una composizione alimentare comprendente almeno un idrolizzato da matrice vegetale. Infatti, poich? a seconda del complesso enzimatico impiegato, l?idrolizzato risultante mostra componenti attive in diversa concentrazione, si ritiene vantaggiosa la possibilit? di combinare idrolizzati diversi a seconda delle diverse esigenze nutrizionali.
Sotto un ulteriore aspetto, la presente invenzione concerne un prodotto alimentare comprendente almeno un idrolizzato da matrice vegetale, oppure la composizione alimentare, detto prodotto alimentare essendo un prodotto edibile scelto tra prodotti da forno, mangimi, integratori 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, quali cioccolato.
Preferibilmente detto prodotto alimentare ? un prodotto da forno.
Preferibilmente detto prodotto alimentare ? cioccolato.
Preferibilmente detto prodotto alimentare ? una bevanda alcolica o analcolica, quale la birra.
Sotto un ulteriore aspetto, la presente invenzione concerne un integratore alimentare sia umano che animale, comprendente almeno un idrolizzato da matrice vegetale, oppure la composizione alimentare.
Sotto un ancora ulteriore aspetto, la presente invenzione concerne un dispositivo medico sia umano che animale, comprendente almeno un idrolizzato da matrice vegetale, oppure la composizione alimentare. Esempi di dispositivo medico sono complessi molecolari che agiscono grazie alla componente polisaccaridica di arabinoxilani (peso molecolare > 20.000 Dalton), dotata di alta affinit? per la mucosa, che grazie alle loro propriet? viscose, formano un effetto barriera in grado di ridurre e modulare l?assorbimento degli zuccheri e ridurre l?innalzamento glicemico postprandiale.
Sotto un ulteriore aspetto, la presente invenzione concerne l?uso della composizione alimentare oppure del prodotto alimentare oppure del dispositivo medico, come sopra descritti, per la riduzione dell?indice glicemico, in particolare nel trattamento di soggetti affetti da patologie, quali diabete, sindrome metabolica, obesit?, malattie cardiovascolari, in cui l?indice glicemico risulta superiore ai valori di norma.
Sotto un ulteriore aspetto, la presente invenzione concerne un procedimento di preparazione di un fitocomplesso che prevede l?impiego degli idrolizzati sopra descritti, nonch? fitocomplessi cos? 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 matrice vegetale, oppure da detto secondo idrolizzato da matrice vegetale, 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 ? di 3,0-6,5, preferibilmente 3,0-4,3, ancor pi? preferibilmente ? circa 3,5;
- la concentrazione dei solidi disciolti misurati in gradi brix ? 8-25, preferibilmente 13-20, ancor pi? preferibilmente ? circa 15;
- la temperatura ? di 20-45?C, preferibilmente 24-28?C, ancor pi? preferibilmente ? circa 27?C;
- la concentrazione dell?ossigeno disciolto ? di 8-40 mg/L, preferibilmente 12-20 mg/L, ancor pi? preferibilmente ? 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 ? Komagataeibacter xylinus; preferibilmente, detto microrganismo nella seconda coltura madre ? Streptococcus thermophilus, o Lactobacillus debruecki bulgaricus.
La quantit? di microrganismo inoculato ? di 10<2>-10<9 >UFC/ml, preferibilmente 10<4>-10<7 >UFC/ml, ancor pi? preferibilmente ? 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 pi? preferibilmente di 0,3-1% in peso.
La fase D) di fermentazione viene preferibilmente condotta nelle seguenti condizioni: - pH di 2,5-6,0, pi? preferibilmente 2,5-3,8, ancor pi? preferibilmente circa 3,0; - temperatura di 10-32?C, pi? preferibilmente 18-30?C, ancor pi? preferibilmente circa 28?C;
- la concentrazione dell?ossigeno disciolto ? di 8-40 mg/L, pi? preferibilmente 12-20 mg/L, ancor pi? preferibilmente circa 16 mg/L;
In forme di realizzazione preferite, la fase D) di fermentazione viene condotta:
- per un tempo di 5-240 ore, pi? preferibilmente 5-160 ore, ancor pi? preferibilmente 7-20 ore; e
- fino al raggiungimento di una carica batterica di 10<3>-10<7 >UFC/ml, pi? preferibilmente 10<4>-10<6 >UFC/ml, ancor pi? preferibilmente ? 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) pu? 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 ? stato raggiunto lo scopo di fornire un prodotto ad elevata biodisponibilit? di fibre solubili, ossia gli idrolizzati da matrice vegetale, che consente al tempo stesso di ridurre gli svantaggi associati ad un elevato consumo di prodotti integrali noti.
? 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.
? 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 barbabietola, ricchi in arabinoxilani e pectine, secondo la presente invenzione. La preparazione comprendeva le fasi di:
- idrolisi,
- separazione, e
- concentrazione.
Le sperimentazioni sono state effettuate sia su pellet che su polpe di barbabietola.
FASE DI IDROLISI:
La fase di idrolisi ? stata effettuata sotto agitazione a temperatura T=50?C per un tempo pari a 16 ore. Sono stati scelti tali parametri di processo considerati ottimali per ciascuna soluzione enzimatica impiegata:
- Soluzione enzimatica 1 (PE1): endo-1,4-beta-xilanasi alfa-amilasi endo-1,3(4)-beta-glucanasi (0,02% sulla massa totale) poligalatturonasi (0,2% sulla massa totale) Tale soluzione enzimatica libera pi? arabinoxilani, ma a catena pi? corta rispetto la seconda.
- Soluzione enzimatica 2 (PE4): endo-1,4-beta-xilanasi (0,02% sulla massa totale) poligalatturonasi (0,2% sulla massa totale)
Tale soluzione enzimatica libera meno arabinoxilani, ma a catena pi? lunga rispetto la prima.
La fase di idrolisi ? stata condotta alle seguenti concentrazioni secco/acqua:
Soluzione con pellet: Pellet 8% - Acqua di rete: 92%
Soluzione con polpe: Polpe 30-32% - Acqua di rete: 68-70%
In termini di pH si hanno i seguenti valori:
Soluzione con pellet: il pH della soluzione ? circa 5,5 (non ? necessaria l?aggiunta di composti chimici).
Soluzione con polpe: le polpe hanno gi? subito un parziale processo di degradazione microbica e presentano pertanto un pH molto pi? acido, attorno al 3,5. La soluzione ha un ?forte? odore che permarr?, in parte, lungo tutto il processo fino alla realizzazione del concentrato liquido.
Il risultato della fase di idrolisi ? una ?sospensione? estremamente viscosa, in entrambi i casi.
FASE DI SEPARAZIONE:
Al fine di separare la soluzione viscosa ottenuta, ossia separare la parte liquida (contenente arabinoxilani e pectine solubili) dalla parte solida, ? possibile operare mediante filtrazione (ad esempio tramite filtropressa) oppure centrifugazione (molto efficace per la separazione e pu? essere effettuato anche in continuo).
I risultati della fase di separazione sono:
- Parte liquida (idrolizzato) contenente arabinoxilani e pectine. In base a una stima basata sulle condizioni enzimatiche, l?idrolizzato derivante contiene 1-2% di arabinoxilani.
- Parte solida (scarto), che potrebbe contenere ancora sostanze utili pertanto potrebbe essere sottoposto ad una seconda fase di idrolisi.
FASE DI CONCENTRAZIONE:
La concentrazione viene effettuata tramite un processo di evaporazione in depressione con evaporatore rotante.
Il risultato ? un prodotto estremamente viscoso, di consistenza simile a quella del melasso, con contenuto di sostanza secca pari al 70%, sia per il campione da polpe che per il campione da pellet.
ANALISI DEI CAMPIONI OTTENUTI:
F4: idrolizzato (30% biomassa) da soluzione enzimatica PE1
F5: idrolizzato (30% biomassa) da soluzione enzimatica PE4
F4 F5
acqua 29.69% 31.62%
sostanza secca 70.31% 68.38%
zuccheri pentosi: 36.01% 40.29%
xilosio 2.35% 2.56%
arabinosio galattosio 15.9%-19.24% 18.77%-22.7%
arabinoxilani 17.76%-33.66% 18.96%-37.73%
glucosio 4.7% 3.56%
pectine reattive a pectina-liasi non rilevate non rilevate
Esempio 2.
Preparazione di zucchero bianco addizionato con l?idrolizzato dell?invenzione
Sono stati impiegati gli idrolizzati F4 ed F5 dell?Esempio 1.
Dosaggio:
? stato dosato il 6% dell?idrolizzato umido equivalente a 4% di sostanza secca (6*70%=4%). In termini assoluti, sono stati utilizzati 4 grammi di sostanza secca derivante dal concentrato su 100 grammi di zucchero bianco.
Processo:
Il prodotto ? stato asciugato ad una T=37?C.
Colore:
Il colore del prodotto finale ? simile a quello dello zucchero gi? oggi in produzione, prestandosi quindi a pi? tipologie di applicazioni (dal zuccherare il caff?, all?impiego in un impasto, ad una qualsiasi altra applicazione industriale).
Sono stati ottenuti:
- zucchero bianco addizionato con F4
- zucchero bianco addizionato con F5
Esempio 3.
Misura dell?indice glicemico in 3 tipologie differenti di zucchero
L?indice glicemico di un alimento ? una determinazione dinamica del potere glicemizzante di un alimento e, di conseguenza, della sua capacit? di indurre la secrezione d'insulina. In letteratura, esistono numerosi studi scientifici a dimostrazione che una dieta a basso indice glicemico (IG) riduca il rischio di diabete, il rischio di malattie cardiovascolari, la sindrome metabolica, protegga dall?insorgenza di una infiammazione cronica, e sia particolarmente consigliata come approccio nutrizionale in alcuni tipi di cancro. Sperimentazioni cliniche hanno dimostrato che diete a basso IG migliorano il controllo glicemico nel diabete, migliorano la sensibilit? all?insulina e la funzione delle cellule pancreatiche di tipo ? presenti nelle isole del Langherans, e determino effetti sulla ridotta richiesta di cibo e, di conseguenza, sul controllo del peso corporeo e riduzione del colesterolo ematico. Sono, inoltre descritti in letteratura, effetti di modulazione della memoria.
L?obiettivo di questo studio ? la misura della risposta glicemica di 3 zuccheri, come segue:
1. zucchero bianco (della societ? Italia Zuccheri);
2. zucchero bianco addizionato con idrolizzato F4 (Esempio 2)
3. zucchero bianco addizionato con idrolizzato F5 (Esempio 2) MATERIALI E METODI:
Il metodo raccomandato scientificamente ed utilizzato in questo studio per la misurazione dell?Indice Glicemico ? standardizzato secondo protocolli scientificamente validati (Philippou E. et al. The influence of glycemic index on cognitive functioning: a systematic review of the evidence. Adv Nutr. 2014;5(2):119?130. Published 2014 Mar 1). La metodica ? stata integrata con le raccomandazioni di Wolever et al. (Kaplan RJ et al. Cognitive performance is associated with glucose regulation in healthy elderly persons and can be enhanced with glucose and dietary carbohydrates. Am J ClinNutr 2000;72:825?36).
? stata valutata la risposta glicemica dei 3 prodotti dopo assunzione di 5 grammi di ognuno. L?ordine con cui sono stati testati gli alimenti ? randomizzato.
La misura ? stata effettuata su 10 soggetti volontari sani, maschi e femmine che non presentavano familiarit? per diabete o con altre patologie associate a quadro glicemico alterato.
Per ciascun alimento da testare, i soggetti sono stati valutati in giorni distinti e i prodotti sono stati somministrati al mattino intorno alle ore 9.00 circa dopo un digiuno notturno di 10-12 ore. Per ogni test, ? stato eseguito un prelievo di sangue a digiuno. Entro i 15 minuti successivi, il soggetto ha assunto l?alimento test. Sono stati eseguiti successivi prelievi di sangue a 15, 30, 45, 60, 90, 120 minuti dopo l?ingestione dell?alimento, secondo il protocollo di Wolover et al.. Durante il pasto, i soggetti potevano assumere solo acqua. Per la determinazione della glicemia ? stato utilizzato un campionamento di sangue intero mediante prelievo capillare al dito con OneTouch Ultra Easy della ditta LifeScan, che fornisce il valore del glucosio in mg/100ml.
RISULTATI E CONCLUSIONI
Per ciascun volontario e per ciascun alimento da testare ? stata calcolata l?area incrementale sottesa alla curva di risposta glicemica (AUC1), tramite il software di analisi matematica e statistica ORIGIN. Per i tre zuccheri testati, ? stata valutata la risposta glicemica media. Infine, ? stato calcolato il rapporto relativo allo zucchero semplice.
I dati sono riportati nella tabella 1 come media e l?errore quadratico medio (MSE) (Tabella 1) dei 10 volontari.
La Fig. 2 riporta, a titolo esemplificativo, le curve glicemiche di un volontario in risposta allo zucchero bianco (curva superiore) ed allo zucchero con F4 (curva inferiore).
La Fig. 3 conferma invece la significativa riduzione media dell?indice glicemico che percentualmente ha mostrato i seguenti valori sorprendenti:
Esempio 4.
Preparazione di idrolizzati da cereali e loro componenti
La preparazione dell?Esempio 1 ? stata ripetuta, ma in questo caso, la matrice vegetale impiegata ? stata cereale o componenti di cereale, come indicato nella Tabella di seguito.
Per i campioni 1-6 ? stato impiegato il complesso enzimatico PE1, mentre per i campioni 7-15 ? stato impiegato il complesso enzimatico PE4.
In Tabella, sono riportati i valori di pentosani (PENTO), xilosio (XYL), ed arabinoxilani (ARA) presenti negli idrolizzati risultanti.

Claims (14)

RIVENDICAZIONI
1. Procedimento per la preparazione di un idrolizzato da matrice vegetale, detto procedimento comprendendo le fasi di:
i) miscelare matrice vegetale ed acqua, in rapporto in peso da 1:1 a 1:5, ii) aggiungere alla miscela cos? ottenuta fino a 2% in peso, sul peso della miscela, di un complesso enzimatico consistente in:
a) xilanasi e pectinasi, oppure
b) xilanasi, pectinasi, amilasi e glucanasi,
e lasciare reagire per almeno 6 ore ad una temperatura di 45-65?C e ad un pH di 3-6,
iii) disattivare il complesso enzimatico 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 matrice vegetale,
in cui detta matrice vegetale ? scelta tra cereale, Plantago psyllium, Digitaria eriantha, germogli di bamb?, Lolium, barbabietola, loro componenti, e loro combinazioni.
2. Il procedimento di rivendicazione 1, in cui detta xilanasi ? endo-1,4-beta-xilanasi, detta amilasi ? alfa-amilasi, detta glucanasi ? endo-1,3(4)-beta-glucanasi, e/o detta pectinasi ? poligalatturonasi, pectinaesterasi, o una loro miscela.
3. Il procedimento di rivendicazione 1 o 2, in cui, nella fase ii), il complesso enzimatico ? aggiunto in quantit? fino a 1% in peso, sul peso della miscela.
4. Il procedimento di una qualsiasi delle rivendicazioni 1-3, in cui, nella fase i), matrice vegetale ed acqua sono in rapporto in peso da 1:1,5 a 1:3.
5. Idrolizzato da matrice vegetale ottenibile dal procedimento di una qualsiasi delle rivendicazioni 1-4, detto idrolizzato comprendendo acqua, pectine, 10-50% in peso di arabinoxilani e 1-10% in peso di zuccheri scelti tra glucosio, xilosio, arabinosio, galattosio e loro miscele, sul peso dell?idrolizzato essiccato.
6. L?idrolizzato da matrice vegetale di rivendicazione 5, comprendente una miscela di glucosio, xilosio, arabinosio, e galattosio.
7. L?idrolizzato da matrice vegetale di rivendicazione 5 o 6, comprendente 2-6% in peso di glucosio, sul peso dell?idrolizzato essiccato.
8. L?idrolizzato da matrice vegetale di una qualsiasi delle rivendicazioni 5-7, comprendente 0,5-5% in peso di xilosio, sul peso dell?idrolizzato essiccato.
9. L?idrolizzato da matrice vegetale di una qualsiasi delle rivendicazioni 5-8, comprendente 15-25% in peso di una miscela di arabinosio e galattosio, sul peso dell?idrolizzato essiccato.
10. L?idrolizzato da matrice vegetale di una qualsiasi delle rivendicazioni 5-9 per l?uso nella riduzione dell?indice glicemico, nel trattamento di patologie, quali diabete, sindrome metabolica, obesit?, e malattie cardiovascolari.
11. Zucchero funzionale comprendente zucchero ed almeno un idrolizzato di una qualsiasi delle rivendicazioni 5-9, in cui zucchero ? scelto tra zucchero bianco, zucchero bruno, edulcorante o loro miscele.
12. Lo zucchero funzionale di rivendicazione 11 per l?uso nella riduzione dell?indice glicemico, nel trattamento di patologie, quali diabete, sindrome metabolica, obesit?, e malattie cardiovascolari.
13. Prodotto alimentare comprendente almeno un idrolizzato da matrice vegetale di una qualsiasi delle rivendicazioni 5-9, detto prodotto alimentare essendo un prodotto edibile scelto tra prodotti da forno, mangimi, integratori 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 ? prodotto da forno o cioccolato.
14. Composizione alimentare oppure integratore alimentare oppure dispositivo medico sia umano che animale, comprendente almeno un idrolizzato da matrice vegetale di una qualsiasi delle rivendicazioni 5-9.
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