PRODUCTOS ALIMENTICIOS QUE COMPRENDEN ALMIDÓN FOSFORILADO CON
TRIMETAFOSFATO DE SODIO QUE RETIENE FIBRA DIARIA Y MÉTODOS
PARA ELABORAR LOS PRODUCTOS ALIMENTICIOS
INTRODUCCIÓN La presente invención proporciona productos que contienen fibra dietética, métodos para hacer tales productos, y métodos para reducir la pérdida de contenido de fibra en los productos alimenticios. "Fibra dietética", o simplemente "fibra", son los términos utilizados para describir las porciones fibrosas o gomosas del alimento que son resistentes a la digestión en el cuerpo. Estudios resientes han mostrado que las dietas altas en fibra dietética tienen efectos benéficos en la salud. Por ejemplo, los estudios han sugerido que las dietas ricas en fibra dietética pueden reducir el riesgo de enfermedad cardiovascular, cáncer, problemas gastrointestinales y obesidad. Ver Campos y colaboradores, NUTR HOSP. 20(l):18-25 (2005) (que sugiere un enlace entre la ocurrencia del cáncer colorectal y la dieta baja en fibra) ; Kendall y colaboradores, CURR, ATHEROSCLER REP. 6(6):492-8 (2004) (que sugiere que una dieta rica en fibra puede reducir el colesterol LDL); Kendall y colaboradores, J. AOAC INT. 87(3):769-74 (2004) (que sugiere que una dieta alta en fibra puede reducir el riesgo de enfermedad crónica) ; Cernea y colaboradores ACTA DIABETOL. 40 Suppl 2.S389-400 (2003) (que sugiere que una dieta alta en fibra puede reducir el riesgo de enfermedad cardiovascular) . Los especialistas en nutrición generalmente recomiendan de 20 a 35 gramos de fibra por dia o de 10 a 13 gramos de fibra por 1,000 calorías. No obstante, la toma diaria promedio de fibra en los Estados Unidos es únicamente alrededor de 10 a 15 gramos por dia. Así, una porción grande de la población de América no logra cumplir la toma diaria recomendada de fibra. Dados los beneficios de fibra y la deficiencia de fibra comunes en las dietas, se han hecho un número de intentos para incrementar el contenido de fibra del alimento. Algunos de estos intentos se han enfocado sobre simplemente la adición de la fibra a los productos alimenticios. Tales intentos han sido cumplidos con éxito limitado debido a que la adición a la fibra al alimento frecuentemente altera el sabor y la textura del alimento. Por ejemplo, ciertos tipos de fibra absorben humedad del alimento, causando un efecto de endurecimiento . Otros intentos para incrementar el contenido de fibra en el alimento han involucrado el uso de almidones resistentes. Diferentes a la fuente de fibras tradicionales, los almidones resistentes no afectan significantemente el sabor o la textura de los alimentos. Mientras técnicamente no la fibra, los almidones resistentes comparten los atributos funcionales de la fibra, permitiéndoles de esta manera ser medidos como fibra dietética para propósitos de etiquetado. Similar a la fibra, los almidones resistentes resisten la digestión en el intestino delgado - que significa, que varía grados, pueden pasar a través del intestino delgado virtualmente intactos. Debido a que el cuerpo humano no digiere almidones resistentes, no absorben las calorías y la glucosa del almidón. Consecuentemente, los alimentos que contiene niveles altos de almidón resistente pueden producir pocas calorías y cargas glicémicas inferiores. Tales alimentos serían importantes consideraciones de formulación para diabéticos así como el peso consiente. Los almidones resistentes se clasifican usualmente en cuatro categorías: RSi, RE2, RS3, y RS4. RSi son almidones físicamente inaccesibles, atrapados dentro de una matriz celular, como se encuentra en granos, semillas y leguminosas parcialmente molidas. RS2 son almidones granulares, naturalmente resistentes, como se encuentran en las papas y plátanos crudos. RS son almidones no granulares, retrogradados o cristalinos, como se encuentran en los alimentos procesados. RS son almidones químicamente modificados o re-polimerizados, tales como dextrinas reticuladas. Mientras que RSi, RS2, y RS3 llegan a ser vulnerables a la digestión de alfa-amilasa en la solubilización en una base concentrada, tal como hidróxido de sodio o sulfóxido de dimetilo, RS4 permanece resistente a la digestión de alfa-amilasa aun cuando se disuelve en la base. Para algunos almidones resistentes, su habilidad para resistir la digestión depende en el mantenimiento de una estructura granular. Sin embargo, un número de productos alimenticios se elaboran bajo condiciones que rompen la integridad granular de los almidones resistentes, limitando de esta manera su capacidad para incrementar el contenido de fibra del producto. Ejemplos de tales productos incluyen cereales, papas fritas, pretzels, hojuelas y varios otros refrigerios hechos mediante los procesos de extrusión utilizando parámetros de calor, presión y esfuerzo cortante alto. Estos productos son amplios en el alcance y atraen un gran número de consumidores. Por consiguiente, los métodos para aumentar el contenido de fibra de estos productos sin la alteración significante de su sabor o textura, es extremadamente deseable. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Un aspecto de la presente invención proporciona un producto alimenticio que comprende: (i) uno o más ingredientes alimenticios; (ii) un almidón fosforilado con STMP, el producto alimenticio que ha sido extruído. Otro aspecto de la presente invención proporciona un método para preparar un producto alimenticio extruído, que comprende: (i) combinar uno o más ingredientes alimenticios con un almidón fosforilado con STMP para producir una combinación; y (ii) extruír la combinación de la etapa (i) . Todavía otro aspecto de la presente invención proporciona un método para reducir la pérdida de contenido de fibra en un producto alimenticio extruído, que comprende: (i) combinar uno o más de ingredientes alimenticios con un almidón fosforilado con STMP para producir una combinación; y
(ii) extruir la combinación de la etapa (i) . Estas y otras modalidades son más fácilmente descritas en la siguiente descripción detallada de la invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA Los procesos de extrusión son conocidos por degradar la fibra dietética debido a las condiciones de manufacturación severas empleadas, tal como parámetros de calor, presión y esfuerzo cortante altos. La presente invención está basada sobre el descubrimiento sorprendente de que algunos productos alimentación extruídos hechos con ciertos almidones fosforilados tienen un porcentaje más alto de fibra dietética como es comparado a los productos de control hechos sin tales almidones fosforilados y/o con otros almidones fosforilados. Por consiguiente, estos almidones fosforilados se pueden utilizar en métodos para preparar productos alimenticios extruídos y en métodos para reducir la pérdida de contenido de fibra" en los productos alimenticios extruídos . Los productos y métodos de la presente invención se describen en mayor detalle enseguida. A menos que de otra manera se indique, "un" o "una" se refiere a uno o más de uno. A menos que de otra manera se especifique "fibra dietética" y "fibra" se utilizan como términos equivalentes e incluyen cualquier cosa clasificada como fibra de acuerdo a la Asociación de Químicos Analíticos Oficiales (AOAC) Método 991.43. El contenido de fibra de un producto alimenticio dado se puede medir mediante cualquier prueba conocida en la técnica. Sin embargo, para los propósitos para determinar si un método o producto no logra estar dentro del alcance de la presente invención, el contenido de fibra se mide mediante AOAC Método 991.43. a. Almidones En algunas modalidades, el almidón utilizado para la práctica de la presente invención es fosforilado. Por ejemplo, el almidón se puede fosforilar con uno o más agente (s) seleccionado (s) de trimetafosfato de sodio (STMP) y tripolifosfato de sodio (STPP) . En algunas modalidades, el almidón se fosforíla con STMP o una mezcla de STMP y STPP. En algunas modalidades, el almidón se fosforila con trimetafosfato de sodio (STMP) y tripolifosfato de sodio (STPP), utilizando cualquier método conocido en la técnica.
Por ejemplo, el almidón se puede fosforilar de acuerdo a un método descrito en las Patentes Norteamericanas Nos. 5,855,946 o 6,299,907, los contenidos completos de las patentes que se incorporan en la presente por referencia. En modalidades adicionales, el almidón se fosforila en la presencia de cloruro de sodio en una reacción de suspensión acuosa en pH básico con calentamiento moderado. En todavía modalidades adicionales, al almidón se fosforila con aproximadamente 1-20% en peso de STMP, ya sea solo o en combinación con STPP, basado en el peso del almidón no modificado tomado como 100% en peso. En todavía modalidades adicionales, el almidón se fosforila con STMP y STPP en una relación STMP: STPP peso a peso mayor que 90:10, mayor que 95:5, mayor que 99:1, o mayor que 99.9:1. El almidón se puede derivar de cualquier fuente conocida en la técnica, que incluye plantas de tipo silvestre e híbridas mutantes. Las fuentes no limitativas de almidón incluyen maíz común, tapioca, trigo, papa, arroz, camote, maranta, sagú, guisante (liso u ondulado) , cebada, plátano, mandioca, avena, semilla de mungo, y maíz. El almidón se puede modificar para alterar su composición o estructura natural. La alteración puede ser un resultado de ingeniería genética, reproducción de plantas controlada o modificación química. Además, los almidones de fuentes diferentes se pueden combinar. Por ejemplo, una mezcla de tapioca y almidón de maíz se puede utilizar. Uno de habilidad ordinaria en la técnica, puede alterar fácilmente almidones o mezclas de almidones para lograr una composición deseada dependiendo de la aplicación particular. En algunas modalidades, el almidón comprende por lo menos aproximadamente 30%, por lo menos aproximadamente 50%, por lo menos aproximadamente 60%, por lo menos aproximadamente 70%, por lo menos aproximadamente 75%, por lo menos aproximadamente 80%, por lo menos aproximadamente .85%, por lo menos aproximadamente 90%, o por lo menos aproximadamente 95% de amilosa, en peso del almidón. En modalidades adicionales, el almidón es un almidón con alto contenido de amilosa. Ejemplos no limitativos de almidones con alto contenido de amilosa se describen en Richardson y colaboradores, MRS BULLETIN Diciembre del 2000, pp. 20-24, los contenidos completos que se incorporan en la presente por referencia. Los almidones de maíz con alto contenido de amilosa se pueden producir al producir al manipular un gen recesivo individual, el gen extendedor de amilosa (ae) . El extendedor de amilosa dull, el extendedor de amilosa sugary-2 y el dull sugary-2 son variedades de maíz que producen almidones con alto contenido de amilosa. En algunas modalidades, el almidón es almidón fosforilado que comprende por lo menos aproximadamente 50% en peso de amilosa. En modalidades adicionales, el almidón comprende por lo menos aproximadamente 70% de amilosa. En todavía modalidades adicionales, el almidón es un almidón con alto contenido de amilosa fosforilado derivado de maíz.
Ejemplos no limitativos de un almidón de maíz con alto contenido de amilosa incluyen almidones de Clase V (por lo menos aproximadamente 50% en peso de amilosa) , Clase VII (por lo menos aproximadamente 70% en peso de amilosa) y Clase IX
(por lo menos aproximadamente 90% en peso de amilosa) . En todavía modalidades adicionales, el almidón se fosforila con STMP o una mezcla de STMP y STPP. En algunas modalidades, el almidón es un almidón fosforilado derivado de tapioca. En modalidades adicionales, el almidón fosforilado derivado de tapioca comprende aproximadamente 10-25%, aproximadamente 15-25%, aproximadamente 15-20% en peso de amilosa. En todavía modalidades adicionales, el almidón se fosforila con STMP o una mezcla de STMP y STPP. En algunas modalidades, el almidón es un almidón RS3 o RS4 fosforilado. En modalidades adicionales, el almidón es un almidón RS3 fosforilado. En todavía modalidades adicionales, el almidón es un almidón SR4 fosforilado. b. Productos Alimenticios y Métodos para Elaborar Los Mismos Un aspecto de la presente invención se relaciona a un producto alimenticio extruído que comprende: (i) uno o más ingredientes alimenticios; y (ii) un almidón fosforilado, como se describe en lo anterior. Otro aspecto de la presente invención se relaciona a un método para preparar un producto alimenticio extruído que comprende : (i) combinar un almidón fosforilado, como se describe en lo anterior, con uno o más ingredientes alimenticios para producir una combinación; y (ii) extruir la combinación de la etapa (i) . En modalidades adicionales, el almidón fosforilado está presente en una cantidad de por lo menos aproximadamente
%, por lo menos aproximadamente 10%, por lo menos aproximadamente 20%, por lo menos aproximadamente 30%, o por lo menos aproximadamente 50%, en peso. En algunas modalidades, los procesos de producto alimenticio extruídos aumentaron el contenido de fibra dietética y, opcionalmente, aumentaron la rigidez y/o crujido debido al contenido de agua reducido, relativo a un producto alimenticio de control. En modalidades adicionales, el almidón fosforilado retiene por lo menos aproximadamente 20%, por lo menos aproximadamente 30%, por lo menos aproximadamente 40%, o por lo menos aproximadamente 50% de fibra dietética después de la etapa de extrusión. En todavía modalidades adicionales, el producto alimenticio extruído.
comprende menos de aproximadamente 5% en peso, menos de aproximadamente 3%, menos de aproximadamente 2%, o menos de aproximadamente 1% en peso de agua. El uno o más ingredientes alimenticios pueden incluir cualquiera de los ingredientes cocidos o no cocidos para la extrusión. Tales ingredientes son generalmente bien conocidos en la técnica y se pueden seleccionar fácilmente por una persona ordinariamente experta. En algunas modalidades, el uno o más ingredientes alimenticios se seleccionan de productos basados en grano, tal como maíz, avena, trigo, arroz, soya, cebada, centeno y triticale, en cualquier forma disponible, por ejemplo grano molido, harina, salvado. Cualquier proceso de extrusión adecuado o etapa de extrusión se pueden utilizar para practicar la presente invención. En algunas modalidades, el proceso de extrusión o etapa de extrusión se lleva a cabo bajo condiciones severas, como bajo temperatura y esfuerzo cortante y/o presión extrema. Por ejemplo, la etapa de extrusión se puede llevar a cabo a una temperatura de aproximadamente 100 °C o más y/o presión de aproximadamente 600 psi o más. En algunas modalidades el producto alimentación extruído se selecciona de cereales, galletas, pretzels y refrigerios inflados, en hojuelas y en hojas. Otros ejemplos de un producto alimenticio extruído sería fácilmente evidente para uno de habilidad ordinaria en la técnica. En modalidades adicionales, el producto alimenticio extruído es rígido y/o crujiente, tal como en la forma de ondulaciones, papas fritas o galletas. En algunas modalidades, el producto alimenticio extruído comprende uno o más almidones adicionales como se describe en lo anterior. El (los) almidó (es) adicional (es) se puede adicionar para modificar el sabor o textura del producto alimenticio extruído. El producto alimenticio extruído se puede someter al procesamiento adicional. Por ejemplo, el producto alimenticio extruído se puede secar, secar, freír, enfriar, inflar, hacer en hojuelas, y/o hacer en láminas. Estos y otros tipos de procesamientos son bien conocidos en la técnica. c. Métodos para Reducir la Pérdida de Fibra Otro aspecto de la presente invención es un método para reducir la pérdida del contenido de fibra en un producto alimenticio extruído, que comprende; (i) combinar un almidón fosforilado, como se describe en lo anterior, con uno o más ingredientes alimenticios para producir una combinación; y (ii) extruir la combinación de la etapa (i) . Será evidente para uno de habilidad ordinaria en la técnica que modalidades específicas de la presente invención se pueden dirigir a uno, algo o todo de los aspectos indicados en lo anterior así como otros aspectos- y puede abarcar una, alguna o todas las modalidades indicadas en lo anterior y enseguida, así como otras modalidades. Así, las diversas modalidades de almidón fosforilado, del producto alimenticio extruído y la etapa de extrusión, como se describe en lo anterior en las secciones (a) y (b) , también aplicarían a los métodos para reducir la pérdida de fibra. A menos que de otra manera se indique, todos los números que expresen cantidades de ingredientes, condiciones de reacción, y así sucesivamente, utilizadas en la especificación y las reivindicaciones van a ser entendidas ya que se modifican con el término "aproximadamente". Tales números son aproximaciones que pueden variar dependiendo de las propiedades deseadas buscadas para ser obtenidas por la presente invención. El término "aproximadamente" incluye aquellos valores que están dentro del error experimental típico para la medición. Y por lo menos, y no como un intento para limitar la aplicación de la doctrina equivalentes al alcance de las reivindicaciones, cada parámetro numérico debe ser considerado en vista del número de dígitos significantes y técnicas de redondeamiento ordinarias . Mientras que los intervalos y parámetros numéricos que exponen el alcance amplio de la invención son aproximaciones, los valores numéricos expuestos en los ejemplos de trabajo se reportan tan precisamente como sean posibles. Cualquier valor numérico, sin embargo, inherentemente contiene ciertos errores que resultan necesariamente de la desviación estándar encontrada en sus mediciones de prueba respectivas. Ejemplos Los siguientes ejemplos son ilustrativos de la presente invención y no se proponen para ser limitaciones de la misma. Ejemplo 1: Elaboración de Ondulaciones de Maíz Se hicieron ondulaciones de maíz que utilizan los almidones descritos en la presente. A. Lotes Probados Se utilizaron cinco tipos diferentes de almidones para elaborar las ondulaciones de maíz. Específicamente, los cinco tipos diferentes de almidón se incorporaron en el producto ondulado de maíz final a 30% en peso, y en algunos casos 50% en peso, como se muestra enseguida en la Tabla 1.
Las ondulaciones de maíz se elaboraron en lotes de cincuenta libras. Los lotes incluyeron un lote de control, que contuvo ningún producto de almidón, un lote de inclusión de producto de almidón de 30% y un lote de inclusión de almidón al 50%. Los lotes elaborados se ilustran enseguida en la Tabla 2. Tabla 2-Lotes de Ondulaciones de Maíz
Los lotes se elaboraron al pesar los ingredientes en las cantidades mostradas en la Tabla 2 que utilizan un balance manufacturado por A&D Company, Ltd, (modelo #FV- 60KWO) y al mezclas los ingredientes durante 3 a 4 minutos en un mezclador de cinta enger (modelo Premixer 2.5x3). En todo, hubo 9 lotes hechos: 8 lotes de prueba (5 en la inclusión de almidón al 30% y 3 en la inclusión de almidón al 50%) y un lote de prueba. B. Extrusión Después del mezclado, el lote de control se colocó en la tolva de un extrusor Wenger Modelo TX-57. A partir de ahí, el lote de control entró a un cilindro de preacondicionamiento, el cual mezcla la materia seca a 120 rpm y a 20°C (68°F) . Desde el cilindro de preacondicionamiento, la materia entró al extrusor y el agua se adicionó en una proporción de 0.103 g/ in. El tiempo total para el producto al entrar de la tolva y salir del extrusor fue de 25 segundo, y tomó 'aproximadamente 15-20 minutos para el lote correr a través del extrusor. La Tabla 3 lista las condiciones de procesamiento en la que el extrusor se corrió:
El producto extruído luego se cortó y se envió a un secador continuo (Wenger, modelo 4800) donde tomó 8-9 minutos para el producto secar a 105°C. Las ondulaciones de maíz luego se movieron a un transportador largo para el enfriamiento y se empacaron. Este proceso se repitió para cada uno de los diez lotes. C. Resultados Todas las ondulaciones de maíz se analizaron para el contenido de fibra dietética total y humedad. La fibra dietética total se calculó utilizando la asociación de comunidades analíticas, internacionales (AOAC) método 99.1.43, que se incorpora en la presente por referencia y el contenido de humedad se determinó por el horno de aire forzado. La Tabla 4 enseguida muestra el contenido de fibra y humedad final para cada muestra analizada: Tabla 4-Fibra Dietética Total del Producto Final y Contenido
Estos resultados indican que los almidones fosforilados permiten un contenido más alto de fibra dietética como son comparados a almidones no fosforilados. Basado en estos resultados, se calculó la proporción de recuperación de la fibra proporcionada para cada almidón probado. La proporción de recuperación se refiere a: Contenido de Fibra Dietética de Producto de Almidón Después de la Extrusión *100 Contenido de Fibra Dietética de Producto de Almidón Antes de la Extrusión Los resultados se muestran enseguida en la Tabla 5.
Ejemplo 2 : Manufactura del Cereal de Avena El cereal de avena se manufacturó como un ejemplo adicional de las ventajas logradas utilizando la presente invención. El cereal de avena se hace bajo temperatura, esfuerzo cortante y condición de presión alta, aunque no tan extrema como las condiciones de manufactura de la ondulación de maíz. A. Lotes Probados Los mismos productos de almidón en los mismos niveles de inclusión como en el Ejemplo 1 se utilizaron para elaborar el cereal de avena. Sin embargo, los lotes de cereal de avena tuvieron varios ingredientes adicionales, como se muestra enseguida en la Tabla 6. Tabla 6-Lotes de Cereal de Avena
Los lotes se hicieron de la misma manera utilizando el mismo equipo como es descrito en el Ejemplo 3. B. Extrusión La extrusión del cereal de avena se realizó en una manera similar como en el Ejemplo 3. Específicamente, el lote de control se colocó en la tolva de un extrusor Wenger Modelo TX-57 después del mezclado. A partir de ahí, el lote de control entró en un cilindro de preacondicionamiento, el cual mezclo la materia seca a 120 rpm y 20°C (68°F) . Desde el cilindro de preacondicionamiento, la materia entró al extrusor donde el agua se adicionó en una proporción de 0.150 kg/min y el producto se coció. El tiempo total para que el producto entre a la tolva y salga del extrusor fue de 15 segundos, y tomó aproximadamente 15-20 minutos para el lote correr a través del extrusor. La Tabla 7 lista las condiciones de procesamiento en la que el extrusor se corrió:
El producto extruído luego se envió a un secador continuo (Wenger, modelo 4800) donde se secó a 110°C durante 3 minutos en el transportador superior del secador y 4.1 minutos sobre el transportador de fondo del horno. El cereal de avena luego se enfrió y se empacó. Este proceso se repitió para cada uno de los 9 lotes. C. Resultados El producto de cereal de avena final se analizó como en el Ejemplo 3. La Tabla 8 lista los resultados del análisis .
Basado en estos resultados, la proporción de recuperación de la fibra proporcionada por cada almidón probado se calculó. Los resultados se muestran enseguida en la Tabla 9.
La invención siendo así descrita, será evidente para aquellos expertos en la técnica que la misma se puede variar en muchas maneras sin apartare del espíritu y alcance de la invención. Tales variaciones se incluyen dentro del alcance de la invención que es reclamada.