MX2013000041A - Almidones sustituidos con hidroxipropilo como fuente de fibra soluble. - Google Patents
Almidones sustituidos con hidroxipropilo como fuente de fibra soluble.Info
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Abstract
La presente invención se refiere a un producto alimenticio con altos niveles de fibra soluble en etanol y fibra dietética total y métodos de su elaboración; en particular, el producto alimenticio contiene al menos un ingrediente alimenticio y un almidón sustituido con hidroxipropilo altamente modificado; el almidón modificado es conveniente como un reemplazo de gelatina no derivado de animal en alimentos tradicionalmente preparados con gelatina y también se pueden utilizar en productos alimenticios extruídos.
Description
ALMIDONES SUSTITUIDOS CON HIDROXIPROPILO COMO FUENTE DE
FIBRA SOLUBLE
REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS
Esta solicitud reclama prioridad a la Solicitud Provisional de E.U.A No. 61/359,534, presentada el 29 de junio de 2010 y Solicitud Provisional de E.U.A No. 61/389,486, presentada el 04 de octubre de 2010, los cuales se incorporan aquí por referencia en su totalidad.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere al uso de almidones modificados para aumentar la fibra dietética en productos alimenticios. En particular, se ha encontrado que los almidones con altos niveles de sustitución de hidroxipropilo (HP) contienen altos niveles de fibra soluble en etanol y que almidones altamente sustituidos con hidroxipropilo se pueden utilizar para aumentar el contenido de fibra soluble en etanol que es un componente de fibra soluble y fibra dietética total en los productos alimenticios. Además, se ha encontrado que estos almidones se pueden utilizar para mejorar el contenido de fibra del alimento extruído con poca o ninguna pérdida de fibra inicial.
El consumo de fibra dietética se ha asociado con numerosos beneficios para la salud. Por ejemplo, estudios han sugerido que las dietas
ricas en fibra dietética pueden reducir el riesgo de enfermedades cardiovasculares, cáncer, problemas gastrointestinales y obesidad. Ver Campos et al., Nutr Hosp.2005 Ene-Feb; 20(1): 18-25 (que sugiere un vínculo entre la aparición de cáncer colorrectal y dieta baja en fibra); Kendall et al., Curr Atheroscler Rep. 2004 Nov; 6(6):492-8 (que sugiere que una dieta rica en fibra puede reducir el colesterol LDL); Kendall et al., J AOAC Int. 2004 Mayo-Junio; 87(3):769-74 (que sugiere que una dieta alta en fibra puede reducir el riesgo de enfermedad crónica); Cernea et al., Acta Diabetol. 2003 40 suppl 2:S389-400 (que sugiere que una dieta alta en fibra puede reducir el riesgo de enfermedad cardiovascular). El consumo de fibra soluble, un componente de la fibra dietética total en un alimento, también se ha asociado con beneficios para la salud. Estos beneficios reportados posiblemente están relacionados con la viscosidad que muchas de estas fibras poseen. Fibras altamente solubles - aquellas solubles en etanol - se han desarrollado más recientemente y también han demostrado que poseen muchos beneficios para la salud.
Aunque es conveniente aumentar la cantidad de fibra en alimentos, intentos simplemente agregando más fibra se han obstaculizado por que la adición de fibra con frecuencia altera el sabor y la textura de los alimentos. Almidones modificados que contienen fibra se utilizan ampliamente en la industria alimentaria debido a sus atributos de textura. Sin embargo, la cantidad de almidón modificado que se puede utilizar en un alimento también está limitada por la viscosidad que el almidón puede desarrollar en los
alimentos. Esto ha limitado la cantidad de fibra que se puede incluir en los productos alimenticios con almidones modificados.
Además, también durante mucho ha sido deseable descubrir un agente gelificante de origen vegetal que se puede utilizar como un sustituto de la gelatina, que se prepara a partir de animales. Almidones gelificados, sin embargo, por lo general no poseen propiedades claras y elásticas, convenientes para el reemplazo de la gelatina en productos alimenticios.
El proceso de extrusión de productos alimenticios implica alto cizallamiento, presión y temperatura. La extrusión y otros métodos de procesamiento con duras condiciones limitan el tipo de ingredientes de fibra que se pueden utilizar sin pérdida significativa de fibra dietética durante el procesamiento.
Se ha descubierto que almidones modificados por altos niveles de sustitución de hidroxipropilo tienen altas cantidades de fibra soluble en etanol y se pueden utilizar en la preparación de productos alimenticios con altos niveles de fibra soluble y dietética. También se ha descubierto que almidones sustituidos con hidroxipropilo diluidos, superiores que pueden utilizarse adecuadamente en productos alimenticios en lugar de gelatina. Además, se ha descubierto que los almidones modificados por altos niveles de sustitución de hidroxipropilo se pueden utilizar en productos alimenticios extruídos ya que conservan su contenido de fibra soluble en etanol incluso bajo las condiciones de procesamiento severas.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención proporciona un producto alimenticio elaborado con un almidón modificado y al menos un ingrediente alimenticio diferente. El almidón modificado es uno que al menos es modificado por sustitución con hidroxipropilo. La cantidad de sustitución con hidroxipropilo del almidón modificado es por lo menos aproximadamente 8%. Se ha descubierto que los almidones modificados con altos niveles de sustitución con hidroxipropilo contienen altos niveles de almidón soluble en etanol. Así, el producto alimenticio elaborado con almidón sustituido con hidroxipropilo con al menos aproximadamente 8% de sustitución con hidroxipropilo comprende al menos aproximadamente 2.5% de fibra soluble en etanol.
En ciertas modalidades, se modifica el almidón sustituido con hidroxipropilo por sustitución con hidroxipropilo en alcohol. Por ejemplo, un ejemplo representativo de un método de modificación de almidón por medio de sustitución con hidroxipropilo en alcohol comprende la reacción de almidón con óxido de propileno en un medio líquido, conformado pór un alcanol de Ci-C3 y agua en condiciones alcalinas a temperaturas de reacción por encima de aproximadamente 100°C.
La presente invención también proporciona un método de preparación de un producto alimenticio con un contenido alto de fibra dietética total. Este método comprende incorporar un almidón sustituido con hidroxipropilo, que comprende al menos 8% de sustitución con hidroxipropilo, con al menos otro ingrediente alimenticio para preparar un producto alimenticio que comprende al menos aproximadamente 2.5% de fibra soluble en etanol.
En ciertas modalidades del método, el almidón sustituido con hidroxipropilo se modifica por sustitución de hidroxipropilo en alcohol. Por ejemplo, un ejemplo representativo de un método de modificación de almidón por sustitución de hidroxipropilo en alcohol comprende la reacción de almidón con óxido de propileno en un medio líquido conformado por un alcanol de C C3 y agua en condiciones alcalinas a temperaturas de reacción por encima de aproximadamente 100°C.
La presente invención también proporciona un producto alimenticio que comprende un ingrediente alimenticio y un almidón sustituido con hidroxipropilo diluido. La cantidad de sustitución de hidroxipropilo de almidón diluido es al menos aproximadamente 8%. El producto alimenticio elaborado con almidón sustituido con hidroxipropilo diluido comprende al menos aproximadamente 2.5% de fibra soluble en etanol.
En ciertas modalidades, el almidón sustituido con hidroxipropilo diluido se modifica por sustitución de hidroxipropilo en alcohol. Por ejemplo, un ejemplo representativo de un método de modificación de almidón por sustitución de hidroxipropilo en alcohol comprende la reacción de almidón con óxido de propileno en un medio líquido conformado por un alcanol de C1-C3 y agua en condiciones alcalinas a temperaturas de reacción por encima de aproximadamente 100°C.
La presente invención también proporciona un método para preparar un producto alimenticio con un contenido alto en fibra dietética total. Este método comprende la incorporación de un almidón sustituido con hidroxipropilo diluido, que comprende al menos un 8% de sustitución de hidroxipropilo, con al menos otro ingrediente alimenticio para preparar un producto alimenticio que comprende al menos aproximadamente 2.5% de fibra soluble en etanol.
En ciertas modalidades del método, el almidón sustituido con hidroxipropilo diluido se modifica por sustitución de hidroxipropilo en alcohol. Por ejemplo, un ejemplo representativo de un método de modificación de almidón por sustitución de hidroxipropilo en alcohol comprende la reacción de almidón con óxido de propileno en un medio líquido conformado por un alcanol de C1-C3 y agua en condiciones alcalinas a temperaturas de reacción por encima de aproximadamente 100°C.
Se ha descubierto que almidones sustituidos con hidroxipropilo diluidos pueden impartir una calidad elástica a los productos alimenticios similares a las cualidades de la gelatina. En ciertas modalidades, el producto alimenticio es un producto alimenticio tradicionalmente preparado con gelatina. Ejemplos representativos de productos alimenticios tradicionalmente preparados con gelatina incluyen malvaviscos, dulces gomosos, postres de gelatina y rellenos de pastel.
También se ha descubierto que los almidones sustituidos con hidroxipropilo de la invención son adecuados para uso en productos
alimenticios extruídos ya que conservan su fibra soluble en etanol en las duras condiciones de extrusión. En ciertas modalidades, un producto alimenticio es un producto alimenticio extruído que comprende un almidón sustituido con hidroxipropilo. Ciertas modalidades se refieren a métodos de preparación de productos alimenticios extruídos que comprenden almidones sustituidos con hidroxipropilo.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
I. Definiciones
En este documento, una "fibra soluble en etanol" es una "fibra altamente soluble". Fibra soluble en etanol también se conoce por aquellos de habilidad en la técnica como "maltodextrina resistente (RM)" y también se conoce como "oligosacáridos resistentes (RO)." A los efectos de esta descripción, "fibra altamente soluble", "fibra soluble en etanol," "maltodextrina resistente" y "oligosacáridos resistentes" tienen el mismo significado y se usan indistintamente.
En este documento, la cantidad de "fibra dietética total (TDF)" en un producto alimenticio se refiere a la cantidad de fibra insoluble y fibra soluble. TDF, por ejemplo, se puede medir por AOAC 2001.03 o AOAC 2009.01. AOAC 2001.03 mide la componente de fibra insoluble y el componente de la fibra soluble de TDF. A los efectos de esta descripción, TDF se mide por AOAC 2001.03 a menos que se especifique lo contrario.
En este documento, la cantidad de "fibra soluble" en un producto alimenticio se refiere a la cantidad de fibra soluble en agua y fibra soluble en etanol.
Como se utiliza en el presente, un almidón "alto" o "altamente" sustituido con hidroxipropilo es uno con una sustitución de al menos aproximadamente 8%.
En este documento, un producto alimenticio con un " alto contenido de fibra dietética" es uno con al menos aproximadamente 2.5% de fibra dietética total como se mide por AOAC 2001.03.
Concentraciones, cantidades y otros datos numéricos podrán presentarse aquí en un formato de intervalo (por ejemplo, de 8% y 12%). Se debe entender que ese formato de intervalo se utiliza simplemente para la conveniencia y la brevedad y debe interpretarse con flexibilidad para incluir no sólo los valores numéricos recitados explícitamente como los límites del intervalo, sino también para incluir todos los valores numéricos individuales o sub-intervalos englobados dentro de ese intervalo, como si cada valor numérico y sub-intervalo se recitara explícitamente. Por ejemplo, un intervalo de 8% a 12% se debe interpretar como que incluye valores numéricos como, pero no limitado a 8%, 8.5%, 9.7%, 10.3%, 12%, etc. y sub-intervalos tales como, pero no limitado a 8% a 11%, 9% a 10%, 9.9% a 11.9%, etc.
II. Perspectiva general
La sustitución de hidroxipropilo se ha utilizado para evitar la retrogradación del almidón. A través del análisis de varios almidones sustituidos con hidroxipropilo procesados con alcohol, los inventores descubrieron que contienen una cantidad significativa (entre aproximadamente 30% y aproximadamente 55%) de fibra soluble en etanol. La presente invención se basa en el descubrimiento de los solicitantes que aumentando la cantidad de sustitución con hidroxipropilo de almidón lleva a mayores niveles de fibra soluble en etanol. Esto fue sorprendente, porque aunque se sabe que el almidón entrelazado conduce a oligosacáridps resistentes incrementados y fibra dietética, una correlación entre la sustitución de hidroxipropilo y fibra soluble en etanol no se conocía anteriormente.
III. Producto alimenticio compuesto de almidón HP altamente sustituido
Debido a los beneficios de salud demostrados de una dieta alta en fibra, es conveniente incorporar fibra dietética una amplia gama de productos alimenticios. Por ejemplo, productos alimenticios con cantidades de al menos 2.5 g/porción se consideran una buena fuente de fibra y productos alimenticios con cantidades de al menos 5 g/porción se consideran una excelente fuente de fibra. Uno de habilidad en la técnica reconocerá que hay ciertos productos alimenticios que se comercializan normalmente teniendo alto contenido de fibra, muchos productos alimenticios pueden beneficiarse del
contenido de fibra adicional y que los productos alimenticios de la presente invención no se limitan a sólo aquellos productos alimenticios que tradicionalmente han sido altos en fibra. La cantidad de fibra que podría añadirse a los productos alimenticios generalmente se ha limitado por el impacto negativo en la textura, sabor, y viscosidad de altos niveles de fibra. Un aspecto de la presente invención es un producto alimenticio con alto contenido de fibra que comprende un ingrediente alimenticio y un almidón altamente sustituido con hidroxipropilo. Los almidones pueden ser sustituidos con hidroxipropilo por una serie de métodos, métodos representativos de los que se identifican en la Patente de E.U.A. No. 4,452,978, que se incorpora aquí en su totalidad. (En caso de que cualquier parte de la descripción de la patente de E.U.A. No. 4,452,978 es inconsistente con la descripción actual, se entiende que se controla la descripción actual). En particular, se ha descubierto que altos niveles de sustitución de hidroxipropilo se pueden lograr mediante la sustitución de alcohol. Por lo tanto, en ciertas modalidades, se prepara el almidón sustituido altamente con hidroxipropilo por sustitución en alcohol.
En ciertas modalidades de la presente invención, la inclusión de un almidón sustituido altamente con hidroxipropilo (es decir, la sustitución de al menos aproximadamente 8%) produce un producto alimenticio que comprende al menos aproximadamente 2.5% de fibra soluble en etanol. En ciertas modalidades, la inclusión de un almidón altamente sustituido con hidroxipropilo produce un producto alimenticio que comprende al menos
aproximadamente 3%, o al menos aproximadamente 4%, o al menos aproximadamente 5%, o al menos aproximadamente 6%, o al menos aproximadamente 7%, o al menos aproximadamente 8%, o al menos aproximadamente 9%, o al menos aproximadamente 10%, o al menos aproximadamente 20% o al menos aproximadamente 30 %, o al menos aproximadamente 40%, de fibra soluble en etanol. Ya que la fibra dietética total (TDF) se compone de fibra soluble y fibra insoluble, y el componente de fibra soluble se compone de fibra soluble en agua y fibra soluble en etanol, un producto alimenticio con por lo menos aproximadamente 2.5% de fibra soluble en etanol también contendrá al menos aproximadamente 2.5% de TDF. Así, en ciertas modalidades de la presente invención, la inclusión de un almidón altamente sustituido con hidroxipropilo produce un producto alimenticio que comprende al menos aproximadamente 2.5%, o al menos aproximadamente 3%, o al menos aproximadamente 4%, o al menos aproximadamente 5%, o al menos aproximadamente 6%, o al menos aproximadamente 7%, o al menos aproximadamente 8%, o al menos aproximadamente 9%, o al menos aproximadamente 10 %, o al menos aproximadamente 20%, o al menos aproximadamente 30%, o al menos aproximadamente 40%, de fibra dietética total. La cantidad de fibra soluble en etanol que se puede incluir está limitada en parte por la viscosidad de la fibra en un producto alimenticio. La hidratación de un almidón sustituido con hidroxipropilo aumenta su viscosidad. Por lo tanto, la cantidad de agua en un sistema de alimentación que está disponible para el almidón sustituido con hidroxipropilo ayudará a determinar el límite superior de almidón sustituido con hidroxipropilo y por lo tanto el límite superior de fibra soluble en etanol, que se puede incorporar en un producto alimenticio. Se ha encontrado que, en una mezcla seca de un producto alimenticio, la cantidad de fibra soluble en etanol puede ser por lo menos aproximadamente 50%. Así, en ciertas modalidades de la presente invención, la inclusión de un almidón altamente sustituido con hidroxipropilo produce un producto alimenticio que comprende al menos aproximadamente 50% de fibra soluble en etanol y al menos aproximadamente 50% de fibra dietética total.
En ciertas modalidades de la presente invención, la inclusión de un almidón altamente sustituido con hidroxipropilo produce un producto alimenticio que comprende de aproximadamente 2.5% a aproximadamente 50%, o de aproximadamente 2.5% a aproximadamente 40%, o de aproximadamente 2.5% a aproximadamente 30%, o de aproximadamente 2.5% a aproximadamente 20%, o de aproximadamente 2.5% a aproximadamente 10% o de aproximadamente 2.5% a aproximadamente 9%, o aproximadamente 2.5% a aproximadamente 8%, o de aproximadamente 2.5% a aproximadamente 7%, o de aproximadamente 2.5% a aproximadamente 6%, o de aproximadamente 2.5% a aproximadamente 5%, o de aproximadamente 2.5% a aproximadamente 4% o de aproximadamente 2.5% a aproximadamente 3%, de fibra soluble en etanol. En ciertas modalidades de la presente invención, la inclusión de un almidón altamente sustituido con hidroxipropilo produce un producto alimenticio que comprende de aproximadamente 3% a aproximadamente 50%, o de aproximadamente
3% a aproximadamente 40%, o de aproximadamente 3% a aproximadamente 30%, o de aproximadamente 3% a aproximadamente 20%, o de aproximadamente 3% a aproximadamente 10%, o de aproximadamente 3% a aproximadamente 9 %, o de aproximadamente 3% a aproximadamente 8%, o de aproximadamente 3% a aproximadamente 7%, o de aproximadamente 3% a aproximadamente 6%, o de aproximadamente 3% a aproximadamente 5%, o de aproximadamente 3% a aproximadamente 4%, de fibra soluble en etanol. En ciertas modalidades de la presente invención, la inclusión de un almidón altamente sustituido con hidroxipropilo produce un producto alimenticio que comprende aproximadamente 4% a aproximadamente 50%, o de aproximadamente 4% a aproximadamente 40%, o de aproximadamente 4% a aproximadamente 30%, o de aproximadamente 4% a aproximadamente 20%, o de aproximadamente 4% a aproximadamente 10%, o de aproximadamente 4% a aproximadamente 9 %, o de aproximadamente 4% a aproximadamente 8%, o de aproximadamente 4% a aproximadamente 7%, o de aproximadamente 4% a aproximadamente 6%, o de aproximadamente 4% a aproximadamente 5% de fibra soluble en etanol. En ciertas modalidades de la presente invención, la inclusión de un almidón altamente sustituido con hidroxipropilo produce un producto alimenticio que comprende de aproximadamente 5% a aproximadamente 50%, o de aproximadamente 5% a aproximadamente 40%, o de aproximadamente 5% a aproximadamente 30%, o de aproximadamente 5% a aproximadamente 20%, o de aproximadamente 5% a aproximadamente 10%, o de aproximadamente 5% a aproximadamente
9 %, o de aproximadamente 5% a aproximadamente 8%, o de aproximadamente 5% a aproximadamente 7%, o de aproximadamente 5% a aproximadamente 6%, de fibra soluble en etanol. En ciertas modalidades de la presente invención, la inclusión de un almidón altamente sustituido con hidroxipropilo produce un producto alimenticio que comprende de aproximadamente 6% a aproximadamente 50%, o de aproximadamente 6% a aproximadamente 40%, o de aproximadamente 6% a aproximadamente 30%, o de aproximadamente 6% a aproximadamente 20%, o de aproximadamente 6% a aproximadamente 10%, o de aproximadamente 6% a aproximadamente 9 %, o de aproximadamente 6% a aproximadamente 8%, o de aproximadamente 6% a aproximadamente 7%, de fibra soluble en etanol. En ciertas modalidades de la presente invención, la inclusión de un almidón altamente sustituido con hidroxipropilo produce un producto alimenticio que comprende aproximadamente 7% a aproximadamente 50%, o de aproximadamente 7% a aproximadamente 40%, o de aproximadamente 7% a aproximadamente 30%, o de aproximadamente 7% a aproximadamente 20%, o de aproximadamente 7% a aproximadamente 10%, o de aproximadamente 7% a aproximadamente 9 %, o de aproximadamente 7% a aproximadamente 8%, de fibra soluble en etanol. En ciertas modalidades de la presente invención, la inclusión de un almidón altamente sustituido con hidroxipropilo produce un producto alimenticio que comprende aproximadamente 8% a aproximadamente 50%, o de aproximadamente 8% a aproximadamente 40%, o de aproximadamente 8% a aproximadamente 30%, o de aproximadamente
8% a aproximadamente 20%, o de aproximadamente 8% a aproximadamente 10%, o de aproximadamente 8% a aproximadamente 9 %, de fibra soluble en etanol. En ciertas modalidades de la presente invención, la inclusión de un almidón altamente sustituido con hidroxipropilo produce un producto alimenticio que comprende de aproximadamente 9% a aproximadamente 50%, o de aproximadamente 9% a aproximadamente 40%, o de aproximadamente 9% a aproximadamente 30%, o de aproximadamente 9% a aproximadamente 20%, o de aproximadamente 9% a aproximadamente 10%, de fibra soluble en etanol. En ciertas modalidades de la presente invención, la inclusión de un almidón altamente sustituido con hidroxipropilo produce un producto alimenticio que comprende de aproximadamente 10% a aproximadamente 50%, o de aproximadamente 10% a aproximadamente 40%, o de aproximadamente 10% a aproximadamente 30%, o de aproximadamente 10% a aproximadamente 20%, de fibra soluble en etanol. En ciertas modalidades de la presente invención, la inclusión de un almidón altamente sustituido con hidroxipropilo produce un producto alimenticio que comprende de aproximadamente 20% a aproximadamente 50%, o de aproximadamente 20% a aproximadamente 40%, de aproximadamente 20% a aproximadamente 30%, de fibra soluble en etanol. En ciertas modalidades de la presente invención, la inclusión de un almidón altamente sustituido con hidroxipropilo produce un producto alimenticio que comprende de aproximadamente 30% a aproximadamente 50% o de aproximadamente 30% a aproximadamente 40%, de fibra soluble en etanol. En ciertas modalidades de la presente invención, la inclusión de un almidón altamente sustituido con hidroxipropilo produce producto alimenticio que comprende de aproximadamente 40% aproximadamente 50% de fibra soluble en etanol.
IV. Almidones altamente sustituidos con hidroxipropilo
Un aspecto de la presente invención es un almidón altamente sustituido con hidroxipropilo. Uno con experiencia en la técnica reconocerá que numerosos tipos de almidones pueden utilizarse como material de partida para la sustitución de hidroxipropilo. El almidón particular elegido dependerá de su rendimiento, disponibilidad, costo y el producto alimenticio.
El almidón utilizado en la preparación de la presente invención puede ser cualquier almidón derivado de cualquier origen nativo. Un almidón nativo como se usa en este documento, es uno que se encuentra en la naturaleza. También adecuados son los almidones derivados de una planta obtenida por técnicas de cultivo estándar incluyendo reproducción cruzada, translocación, inversión, transformación, inserción, irradiación, química u otra mutación inducida, o cualquier otro método de diseño génico o cromosoma para incluir sus variaciones. Además, el almidón derivado de una planta cultivada de mutaciones inducidas y variaciones de la anterior composición genérica que se puede producir por métodos estándar conocidos de la cría de mutación también es adecuado.
Se pueden describir almidones por la fuente tal como de cereales, tubérculos y raíces, legumbres y frutas. Fuentes típicas o almidón incluyen, pero no se limitan a maíz, patata, patata dulce, trigo, tapioca, alverja, banana, plátano, cebada, avena, centeno, triticale, sagú, amaranto, arrurruz, canácea, sorgo y arroz, así como amilosa inferior (cera) y sus variedades de amilosa superior.
Los almidones también se pueden definir por ciertas propiedades.
Por ejemplo, un almidón puede ser un almidón de amilosa "amilósico" o superior que comprende amilosa sustancialmente pura, un almidón de amilopectina superior o mezclas naturales o artificiales de amilosa y amilopectina (tales como los que contienen por lo menos el 50% de amilosa en peso). Los almidones también pueden comprender sustancialmente menos amilosa, tal como un almidón que contiene amilosa no cerosa que comprende generalmente aproximadamente 25-30% de amilosa en peso.
Uno con experiencia en la técnica también reconocerá que los almidones comerciales a menudo comprenden algún nivel de contaminación con otros almidones. Por ejemplo, almidón de maíz ceroso comercial puede contener algo de contaminación de almidón de maíz dentado porcentual. Por ejemplo, un almidón de maíz ceroso comercial puede constar de menos de aproximadamente 10% o menos de aproximadamente 7% de almidón dentado debido a la contaminación. El material de almidón también puede ser cualquier otra variedad genética de almidón - tal como ae o muerto -conocido por una persona con experiencia en la técnica o de otros tipos de almidón tal como se describe en este documento, incluyendo aquellos que son naturales, genéticamente alterados u obtenidos de crianza híbrida. El material de almidón también puede ser una combinación de diferentes almidones.
Los almidones se pueden modificar por una variedad de métodos. Ejemplos representativos, no limitantes de almidones modificados químicamente son almidones hidroxipropilados, adipatos de almidón, almidones acetilados, almidones fosforilados, almidones entrelazados, almidones acetilados y orgánicamente esterificados, almidones fosforilados e inorgánicamente esterificados, almidones catiónicos, aniónicos, no iónicos y zwitteriónicos y succinato y derivados de succinato sustituido de almidón. Dichas modificaciones se conocen en la técnica, por ejemplo en Modified Starches: Properties and Uses, Ed. Wurzburg, CRC Press, Inc., Florida (1986). Otras modificaciones convenientes y métodos se describen en la Patente de E.U.A. Nos. 4,626,288, 2,613,206 y 2,661 ,349. En ciertas modalidades, los almidones modificados son productos del tipo de ebullición con fluidez y fina, convertidos térmicamente derivados de los tipos antes mencionados tipos de almidones químicamente modificados.
Almidones sustituidos con hidroxipropilo (HP) son útiles en la preparación y la composición de productos alimenticios. La cantidad de sustitución puede variar, por ejemplo, como un resultado del proceso usado para lograr la sustitución. Los almidones sustituidos con hidroxipropilo de la presente invención son altamente sustituidos, lo que significa que la cantidad de sustitución es al menos aproximadamente 8%. En ciertas modalidades, la cantidad de sustitución de HP es al menos aproximadamente 9%. En ciertas modalidades, la cantidad de sustitución de HP es al menos aproximadamente 10%. En ciertas modalidades, la cantidad de sustitución de HP es al menos aproximadamente 11%. En ciertas modalidades, la cantidad de sustitución de HP es al menos aproximadamente 12%. En ciertas modalidades, la cantidad de sustitución de HP es al menos aproximadamente 12.5%. En ciertas , modalidades, la cantidad de sustitución de HP es al menos aproximadamente 15%. En ciertas modalidades, la cantidad de sustitución de HP puede ser al menos aproximadamente 25%. En ciertas modalidades, la cantidad de sustitución de HP es de aproximadamente 8% a aproximadamente 25%, o de aproximadamente 8% a aproximadamente 15%, o de aproximadamente 8% a aproximadamente 12.5%, o de aproximadamente 8% a aproximadamente 12%, o de aproximadamente 8% a aproximadamente 11%, o de aproximadamente 8% a aproximadamente 10%, o de aproximadamente 8% a aproximadamente 9%. En ciertas modalidades, la cantidad de sustitución de HP de un almidón modificado es de aproximadamente 9% a aproximadamente 25%, o de aproximadamente 9% a aproximadamente 15%, o de aproximadamente 9% a aproximadamente 12.5%, o de aproximadamente 9% a aproximadamente 12%, o de aproximadamente 9% a aproximadamente 11% o de aproximadamente 9% a aproximadamente 10%. En ciertas modalidades, la cantidad de sustitución de HP de un almidón modificado es de aproximadamente 10% a aproximadamente 25%, o de aproximadamente 10% a aproximadamente 15%, o de aproximadamente 10% a aproximadamente 15%, o de aproximadamente 10% a aproximadamente 12.5%, o de aproximadamente 10% al 12%, o de aproximadamente 10% a
aproximadamente 11%. En ciertas modalidades, la cantidad de sustitución de HP de un almidón modificado es de aproximadamente 1 1% a aproximadamente 25%, o de aproximadamente 11 % a aproximadamente 15%», o de aproximadamente 11% a aproximadamente 12.5% o de aproximadamente 11% a aproximadamente 12%. En ciertas modalidades, la cantidad de sustitución de HP de un almidón modificado es de aproximadamente 12% a aproximadamente 25%>, o de aproximadamente 12%) a aproximadamente 15%, o de aproximadamente 12% a aproximadamente 12.5%. En ciertas modalidades, la cantidad de sustitución de HP de un almidón modificado es de aproximadamente 12.5% a aproximadamente 25%> o de aproximadamente 12.5% a aproximadamente 15%. En ciertas modalidades, la cantidad de sustitución de HP de un almidón modificado es de aproximadamente 15% a aproximadamente 25%.
En ciertas modalidades, el almidón altamente sustituido con hidroxipropilo se puede modificar también por métodos como se describió anteriormente o por técnicas como la oxidación y la decoloración. Un almidón blanqueado es un almidón que se ha tratado con bajos niveles de oxidante para mejorar la blancura. Un almidón oxidado es un almidón que se ha modificado por tratamiento con uno o más agentes oxidantes como hipoclorito de sodio.
En ciertas modalidades, el almidón altamente sustituido con hidroxipropilo es entrelazado. El entrelazado se lleva a cabo mediante métodos ampliamente conocidos en la técnica, métodos representativos que se describen, por ejemplo, en Modified Starches: Properties and Uses, Ed. Wurzburg, CRC Press, Inc., Florida (1986). La cantidad de modificación puede variar para obtener las propiedades deseadas y el contenido de fibra dietética total.
Los almidones pueden ser químicamente entrelazados usando una variedad de agentes de entrelazamiento. Sin embargo, la Administración de Fármacos y Alimentos (Food and Drug Administration) regula las composiciones y concentraciones de productos químicos utilizados en la producción de alimentos. Véase 21 CFR §172.892(d), que limita la concentración de reactivo durante la producción o el contenido de fósforo del producto acabado, como sigue:
Oxicloruro de fósforo (no superior a 0.1% en la mezcla de reacción);
Trimetafosfato de sodio (fosfato residual no debe exceder de 0.04%, calculado como fósforo);
Trimetafosfato de sodio y tripolifosfato de sodio (fosfato residual no debe exceder el 0.4%, calculado como fósforo).
Así, en ciertas modalidades, los agentes de entrelazamiento son aquellos seleccionados del grupo que consiste de trimetafosfato de sodio (STMP), tripolifosfato de sodio (STPP), cloruro de fosforilo y sus mezclas. Un experto en la técnica apreciará que otros agentes de entrelazamiento se pueden utilizar con un efecto similar y pueden ser no regulados fuera de los Estados Unidos. Por ejemplo, se pueden utilizar el ácido adípico y la
epiclorohidrina.
El cuadro 1 muestra una comparación entre la cantidad de sustitución de hidroxipropilo que se mide en fuentes diferentes de almidón y la cantidad resultante de maltodextrina resistente (RM) (es decir, fibra soluble en etanol) y cantidad de TDF. Almidones A, B, C y D representan almidones sustituidos con hidroxipropilo que se producen con diferentes niveles de sustitución de hidroxipropilo.
CUADRO 1
Comparación de sustitución de HP y RM y TDF medido
A. Sustitución de alcohol
Se ha descubierto que los almidones modificados producidos por métodos de sustitución de hidroxipropilo en alcohol pueden ser altamente sustituidos y así contener grandes cantidades de fibra soluble en etanol. Por ejemplo, los niveles de al menos el 25% de sustitución se lograron. La Patente de E.U.A. No. 4,452,978 describe métodos de preparación de almidón sustituido con hidroxipropilo por reacción del almidón con óxido de propileno en un medio líquido, conformado por un alcanol de C-1-C3 y agua en condiciones alcalinas a temperaturas superiores a aproximadamente 100°C y con tiempos de reacción que van desde menos de aproximadamente 1 minuto a aproximadamente 1 hora. Así, en ciertas modalidades, un almidón sustituido con hidroxipropilo es sustituido en alcohol por reacción de almidón con óxido de propileno en un medio líquido, conformado por un alcanol de C1-C3 y agua en condiciones alcalinas a temperaturas de reacción por encima de aproximadamente 100°C. En ciertas modalidades, los tiempos de reacción varían desde menos de aproximadamente 1 minuto a aproximadamente 1 hora.
En ciertas modalidades, el primer paso para preparar el almidón modificado es la preparación de una suspensión de reacción que contiene el material de inicio de almidón, un agente alcalino y óxido de propileno en un medio líquido compuesto por un alcanol de CrC3 y agua, preferiblemente menos de 10% de agua en peso del medio incluyendo el agua en el almidón. La suspensión de reacción se calienta a una temperatura de aproximadamente 145°C a aproximadamente 175X, bajo presión autógena por un período de tiempo que varía desde 1 minuto a aproximadamente 1 hora. El proceso de calentamiento se puede llevar a cabo en un recipiente sellado (proceso por lotes) o pasando la suspensión de reacción a través de una zona confinada caliente a una tasa calculada para dar el tiempo de residencia requerido para la suspensión en la zona caliente (proceso continuo o semicontinuo).
En ciertas modalidades de sustitución de alcohol, la suspensión de reacción se prepara por (1) suspender el material de inicio de almidón en aproximadamente 1 a aproximadamente 3 partes en peso de alcohol de C C3; (2) rociar opcionalmente la mezcla de almidón alcohólica con nitrógeno para remover o minimizar la cantidad de oxígeno disuelto en la suspensión; (3) añadir un hidróxido de metal alcalino (preferiblemente hidróxido de sodio o hidróxido de potasio o un equivalente del mismo) como gránulos u obleas o en solución acuosa o alcohólica concentrada; y (4) añadir óxido de propileno en una cantidad suficiente para dar el nivel deseado de sustitución de hidroxipropilo en el producto de almidón.
El alcohol que sirve como el principal componente de la suspensión de reacción puede ser metanol, etanol, propanol o isopropanol. En ciertas modalidades, el etanol es preferido. Una cierta proporción de agua en la suspensión de reacción también es deseable. Sin embargo, la cantidad de agua en la mezcla, debe ser inferior a lo que podría causar la gelatinización del almidón de producto hidroxipropilado en condiciones de reacción del proceso. La cantidad máxima de agua que debe añadirse a la mezcla de reacción depende principalmente del nivel de sustitución del producto de almidón hidroxipropilado, la temperatura a la cual se realiza la reacción de hidroxipropilación, el nivel de humedad del material de inicio de almidón, la forma en que se agrega el catalizador alcalino (es decir gránulos u obleas opuestas a la solución acuosa concentrada) y en cierta medida el alcohol utilizado como medio de procesamiento. Por lo general donde el producto de almidón hidroxipropilado tendrá un nivel de sustitución tal que el producto tendrá una temperatura de empastado por debajo de aproximadamente 60°C, la suspensión de reacción debe contener menos de aproximadamente 10% en peso de agua incluyendo el agua en el almidón. Cuando el material de inicio de almidón granular tiene un contenido de agua entre aproximadamente 8 y aproximadamente 12% en peso, y cuando se agrega el reactivo alcalino como una solución acuosa, no necesita añadirse agua adicional a la suspensión de reacción. El solicitante encontró que el actual proceso es más eficiente en las temperaturas de reacción preferidas donde el contenido total de agua, incluida el agua en el material de inicio de almidón no gelatinizado, está dentro de un rango de aproximadamente 2 a aproximadamente 5% en peso de la suspensión. Un contenido de agua de menos de aproximadamente 5% en peso de la suspensión es particularmente preferido, también, cuando el material de inicio de almidón contiene entrelazamientos de fosfato éster que son más lábiles en las condiciones de proceso en los niveles de agua superiores.
La suspensión de reacción se hace alcalina por la adición de un reactivo alcalino que es sustancialmente soluble en la fase líquida de la suspensión de reacción. Reactivos alcalinos representativos incluyen hidróxidos de metales alcalinos, especialmente hidróxido de sodio o hidróxido de potasio o sus equivalentes. Como se mencionó anteriormente el reactivo alcalino puede agregarse como un sólido, como gránulos u obleas, o en solución acuosa o alcohólica concentrada. En ciertas modalidades, de
aproximadamente 1 a aproximadamente 3% en peso del almidón (dsb) del reactivo alcalino se agrega a la suspensión de reacción. Cuando se usa hidróxido de sodio o de potasio como el reactivo alcalino, el solicitante ha encontrado que la reacción de hidroxipropilación presente es más eficaz cuando se agrega el hidróxido de metal alcalino en una cantidad igual a aproximadamente 1.5 a aproximadamente 2.5% del peso del almidón, dsb. En ciertas modalidades del proceso de hidroxipropilacióri, un hidróxido de metal alcalino se utiliza en la suspensión de reacción a una velocidad de aproximadamente 1.8% en peso del almidón, dsb.
En ciertas modalidades de sustitución de alcohol, el agente de hidroxipropilación es el óxido de propileno. La cantidad de óxido de propileno utilizado para llevar a cabo este proceso depende principalmente del nivel deseado de hidroxipropilación del almidón de temperatura reducida de empaste de producto y, como el experto reconocerá, la eficiencia del proceso de hidroxipropilación en las condiciones actuales.
La reacción del actual proceso de hidroxipropilación, que es la proporción de hidroxipropilo en el producto de almidón al añadido a la suspensión de reacción como óxido de propileno depende en cierta medida en las condiciones de reacción especificadas empleadas, sobre todo tiempo, temperatura, contenido de agua de la suspensión y el grado de alcalinidad. Bajo ciertas condiciones la hidroxipropilación procede en eficiencias que van desde aproximadamente 40 a aproximadamente 70%. La cantidad de óxido de propileno necesaria para lograr el nivel deseado de hidroxipropilación del material de inicio de almidón se puede estimar usando la eficiencia de 40 a 70% y después ajustar de acuerdo con las eficiencias reales medidas en las condiciones específicas usadas para el proceso de hidroxipropilación.
El proceso de sustitución de alcohol puede realizarse a temperaturas de reacción que va desde aproximadamente 100°C a aproximadamente 180°C (o aproximadamente 210°F a aproximadamente 360°F) y preferentemente a temperaturas entre aproximadamente 145°C y 175°C (aproximadamente 290°C a aproximadamente 350°F). Debido a que las temperaturas de reacción están muy por encima del punto de ebullición del medio líquido, el proceso se debe llevar a cabo en un recipiente cerrado o de otra forma bajo presión suficiente para mantener el medio en él estado líquido a temperaturas de reacción.
El tiempo necesario para completar el presente proceso depende de los parámetros de proceso tales como la temperatura de reacción, concentración de almidón, tiempo, la cantidad de óxido de propileno en la mezcla de reacción y el nivel deseado de hidroxipropilación del producto de almidón granular de temperatura reducida de empaste. El tiempo de reacción puede variar en cualquier lugar desde menos de 1 minuto hasta aproximadamente 1 hora. En ciertas modalidades dentro de un intervalo de temperatura de aproximadamente 145°C a aproximadamente 175°C, el tiempo de reacción pueden variar por debajo de 5 minutos a aproximadamente 30 minutos.
Mientras que los productos de almidón puedan dejarse en el
estado alcalino, en ciertas modalidades, se neutralizan con ácido. Después del paso de calentamiento la suspensión de almidón es usualmente enfriada por debajo de aproximadamente 150°F y después se tratan con una cantidad de neutralización de un ácido, por ejemplo, ácido acético glacial. Suficiente ácido debe agregarse a la mezcla de reacción de modo que una alícuota de 50 mi de la suspensión en 150 mi de agua destilada a temperatura ambiente tendrá un pH de aproximadamente 4.5-5. Debido a la difusión de álcali de los granulos de almidón procesados en el medio de alcohol es lenta, la suspensión de reacción es normalmente agitada después de la adición del ácido por un período de aproximadamente 15 minutos a aproximadamente 60 minutos. Se puede minimizar el tiempo necesario para completar el proceso de neutralización de almidón por el calentamiento del medio de reacción de neutralización.
El producto de almidón granular de temperatura de empastado reducida se separa del componente medio líquido de la suspensión de reacción por filtración o centrifugación, se lava con uno o más volúmenes del alcohol utilizado en el proceso (o una mezcla de alcohol y agua) y después se seca o desolventiza por los métodos convencionales. En ciertas modalidades, el almidón se seca en un horno a un cierto nivel de volátiles y después se pone en contacto con un gas húmedo caliente, preferentemente aire húmedo, mientras que el almidón se mantiene a una temperatura de aproximadamente 140°F a aproximadamente 250°F.
Se ha descubierto que usando este proceso, se pueden lograr
niveles de sustitución de hidroxipropilo de más de aproximadamente 8% y al menos aproximadamente 25%.
B. Almidones diluidos
En ciertas modalidades, el almidón HP altamente modificado puede modificarse adicionalmente por dilución de la composición para reducir su viscosidad. Por ejemplo, puede reducirse el peso molecular del material de almidón por dilución de ácido, dilución de enzima, oxidación, degradación térmica, degradación mecánica, o un proceso de calentamiento de alto corte (es decir, cocido con chorro). En particular, almidones pueden diluirse utilizando calor y/o ácido o un proceso de calentamiento de alto corte (es decir, cocido con chorro). Almidones diluidos son especialmente útiles en aplicaciones donde no se desea el desarrollo de viscosidad del almidón. Por ejemplo, para el uso en las aplicaciones de bebidas de alto contenido de fibra.
Debido a su reducida viscosidad, almidones sustituidos con hidroxipropilo altamente diluidos permiten mayores niveles de inclusión en los mismos tipos de alimentos que almidones que no han sido diluidos. Por lo tanto, almidones sustituidos con hidroxipropilo que han sido diluidos por cualquier grado puede utilizarse en productos alimenticios para aumentar la cantidad de fibra soluble en etanol.
También se ha descubierto que almidones altamente sustituidos con hidroxipropilo diluidos que han sido diluidos para lograr una reducción significativa en la viscosidad tienen propiedades que los hacen especialmente adecuados para uso en productos alimenticios que normalmente contienen gelatina como un reemplazo directo de la gelatina. Ejemplos representativos de productos alimentos tradicioiialmente preparados con gelatina incluyen, pero no se limitan a, malvaviscos, postres gelificados, relleno de crema y dulces gomosos. Las personas han estado buscando un agente de gelificación basado en vegetales tipo gelatina durante mucho tiempo. Sin ser unido a esta teoría, se cree que el nivel de hidroxipropilo en el almidón cuando este gelifica es que proporciona una calidad de gel elástico, claro comparable a la gelatina. Esta calidad está más cercana a las características de un gel de gelatina que se alcanza con almidones típicos. En ciertas modalidades, el nivel de reemplazo es entre 1 a 3 veces tanto como el almidón sustituido con hidroxipropilo altamente diluido como gelatina. Una persona con experiencia en la técnica reconocerá que la cantidad de dilución o reducción en la viscosidad, dependerá de la aplicación deseada.
En ciertas modalidades, un almidón sustituido con hidroxipropilo altamente diluido puede utilizarse en combinación con otro almidón en un producto alimenticio. Por ejemplo, la adición de un almidón de gelificación no modificado se añade a la velocidad de gelificación y da más estructura al gel caliente (antes de envejecer). Otro ejemplo sería la combinación de un emulsionante para igualar las propiedades emulsionantes de la gelatina.
V. Preparación de productos alimenticios que comprenden almidón HP superior
Otro aspecto de la presente invención se refiere a métodos de preparación de productos alimenticios que comprenden almidón sustituido con hidroxipropilo altamente y métodos de preparación de productos alimenticios que comprenden almidón altamente sustituido con hidroxipropilo. Numerosos ejemplos representativos específicos de métodos para la preparación de productos alimenticios que comprenden almidón altamente sustituido con hidroxipropilo y almidón altamente sustituido con hidroxipropilo se proporcionan aquí. En ciertas modalidades, un producto alimenticio con un contenido de fibra soluble de etanol superior se prepara mediante la incorporación de un almidón altamente sustituido con hidroxipropilo. En ciertas modalidades, el almidón altamente sustituido con hidroxipropilo se produce por sustitución de alcohol. En ciertas modalidades, el almidón altamente sustituido con hidroxipropilo se modifica por la sustitución con hidroxipropilo en alcohol al hacer reaccionar almidón con óxido de propileno en un medio líquido que comprende de alcanol de C1-C3 y agua en condiciones alcalinas a temperaturas de reacción por encima de aproximadamente 100°C. En ciertas modalidades, el almidón sustituido con hidroxipropilo es un almidón sustituido con hidroxipropilo diluido.
El producto alimenticio también comprende al menos un ingrediente alimenticio adicional. Una persona con experiencia en la técnica reconocerá que existen muchas maneras de incorporar ingredientes en
productos alimenticios de mezcla manual con el uso de mezcladores industriales. Puede variarse el orden de incorporación de ingredientes como mejor se adapte al tipo de equipo utilizado y el tipo de producto alimenticio que se está preparando. El tiempo de incorporación puede ser de corto a largo y puede requerir de incorporación suave a fuerte. Una persona con experiencia en la técnica reconocerá que determinar estos y parámetros similares es de rutina en la preparación de los productos alimenticios y que la presente invención puede ser practicada por una persona con experiencia en la técnica en cualquiera de las preparaciones.
VI. Productos alimenticios extruídos
Los almidones altamente sustituidos con hidroxipropilo de la presente invención pueden clasificarse como almidones resistentes tipo 4 (almidón resistente químicamente modificado). Se ha descubierto que estos almidones son altamente estables en el procesamiento de extrusión con respecto a la retención de fibra. Análisis de fibra dietética total muestra que ninguna fibra dietética se perdió durante la extrusión (ejemplo 11 , cuadro 2). Por lo tanto, los almidones altamente sustituidos con hidroxipropilo de la presente invención son adecuados para uso en productos alimenticios extruídos.
En ciertas modalidades, el almidón altamente sustituido con hidroxipropilo utilizado en un producto alimentación extruído es también entrelazado. En ciertas modalidades, el almidón altamente sustituido con
hidroxipropilo utilizado en un producto alimentación extruído comprende desde aproximadamente 0% a aproximadamente 4% de entrelazamiento y de aproximadamente 8% a aproximadamente 12% de sustitución con hidroxipropilo. En ciertas modalidades, el almidón sustituido con hidroxipropilo utilizado en un producto alimenticio extruído comprende de aproximadamente 0% a aproximadamente 1%, de aproximadamente 0% a aproximadamente 2%, o de aproximadamente 0% a aproximadamente 3% de entrelazamiento. En ciertas modalidades, el almidón sustituido con hidroxipropilo utilizado en un producto alimenticio extruído comprende de aproximadamente 1% a aproximadamente 2%, de aproximadamente 1% a aproximadamente 3%, o de aproximadamente 1% a aproximadamente 4% de entrelazamiento. En ciertas modalidades, el almidón sustituido con hidroxipropilo utilizado en un producto alimenticio extruído comprende de aproximadamente 2% a aproximadamente 3% o de aproximadamente 2% a aproximadamente 4% de entrelazamiento. En ciertas modalidades, el almidón sustituido con hidroxipropilo utilizado en un producto alimenticio extruído comprende de aproximadamente 3% a aproximadamente 4% de entrelazamiento. En ciertas modalidades, el almidón sustituido con hidroxipropilo utilizado en un producto alimenticio extruído comprende aproximadamente 0%, 0.5%, 1%, 1.5%, 2%, 2.5%, 3%, 3.5% o aproximadamente 4% de entrelazamiento. En ciertas modalidades, el almidón sustituido con hidroxipropilo utilizado en un producto alimenticio extruído comprende de aproximadamente 8% a aproximadamente 9%, de aproximadamente 8% a aproximadamente 10%, de aproximadamente 8% a
aproximadamente 11%, o de aproximadamente 8% a aproximadamente 12% de sustitución de hidroxipropilo. En ciertas modalidades, el almidón sustituido con hidroxipropilo utilizado en un producto alimenticio extruído comprende de aproximadamente 9% a aproximadamente 10%, de aproximadamente 9% a aproximadamente 11%, o de aproximadamente 9% a aproximadamente 12% de sustitución de hidroxipropilo. En ciertas modalidades, el almidón sustituido con hidroxipropilo utilizado en un producto alimenticio extruído comprende de aproximadamente 10% a aproximadamente 11% o de aproximadamente 10% a aproximadamente 12% de sustitución de hidroxipropilo. En ciertas modalidades, el almidón sustituido con hidroxipropilo utilizado en un producto alimenticio extruído comprende de aproximadamente 11 % a aproximadamente 12% de sustitución de hidroxipropilo. En ciertas modalidades, el almidón sustituido con hidroxipropilo utilizado en un producto alimenticio extruído comprende de aproximadamente 8%, 8.5%, 9%, 9.5%, 10%, 10.5%, 11%, 11.5% o 12% de sustitución de hidroxipropilo. En ciertas modalidades, el almidón sustituido con hidroxipropilo utilizado en un producto alimenticio extruído es un almidón ceroso.
El almidón altamente sustituido con hidroxipropilo se agrega a cualquier formulación alimenticia antes de procesar en una cantidad capaz de proporcionar un producto extruído que comprende al menos aproximadamente 2.5% de fibra soluble en etanol. Debido a la alta retención de fibra de almidones altamente sustituidos con hidroxipropilo, una persona con experiencia en la técnica entenderá que en general, la. cantidad de almidón altamente sustituido con hidroxipropilo necesaria para proporcionar un producto alimenticio extruído que comprende al menos aproximadamente 2.5% de fibra soluble en etanol será similar en cantidad a la necesaria para proporcionar el mismo porcentaje de fibra soluble en etanol sin extrusión.
En ciertas modalidades, la cantidad de fibra soluble en etanol que es retenida de la cantidad presente en el producto pre-procesado en comparación con la cantidad presente en el producto extruído es al menos aproximadamente 90%. En ciertas modalidades, la cantidad de fibra soluble en etanol que es retenida en la cantidad presente en el producto pre-procesado en comparación con la cantidad presente en el producto extruído es al menos aproximadamente 95%. En ciertas modalidades, la cantidad de fibra soluble en etanol que es retenida de la cantidad presente en el producto pre-procesado en comparación con la cantidad presente en el producto extruído es al menos aproximadamente 98%. En ciertas modalidades, la cantidad de fibra soluble en etanol que es retenida de la cantidad presente en el producto pre-procesado en comparación con la cantidad presente en el producto extruído es por lo menos aproximadamente 99%. En ciertas modalidades, la cantidad de fibra soluble en etanol que es retenida de la cantidad presente en el producto pre-procesado en comparación con la cantidad presente en el producto extruído es por lo menos aproximadamente 100%.
Extrusión de los productos alimenticios puede realizarse usando cualquier equipo adecuado conocido en la técnica. Los parámetros del
proceso utilizados pueden variar desde menos grave a grave. Numerosas combinaciones de parámetros de proceso existen que se han utilizado para describir la ventana de parámetros de proceso de la extrusión. Parámetros de proceso representativos incluyen humedad del producto, diseño y velocidad de tornillo, velocidad de alimentación, temperatura del barril, diseño de troquel, fórmula y las relaciones longitud/diámetro (L/d), energía mecánica específica (SME) y la temperatura del producto (PT). Por ejemplo, en ciertas modalidades, el producto alimenticio está expuesto durante la extrusión a una SME de al menos 130 Wh/kg y un PT de al menos 60°C. En ciertas modalidades, el producto alimenticio se expone durante la extrusión a una SME de al menos aproximadamente 160 Wh/kg y un PT de al menos 190°C. En otra modalidad, el producto alimenticio está expuesto durante la extrusión a una SME de no mayor de 500 y un PT de no más de 220°C.
EJEMPLOS
Las siguientes modalidades descritas son meramente representativas de la invención que pueden incorporarse en diversas formas. Así, detalles estructurales específicos, funcionales y de procedimientos descritos en los siguientes ejemplos no deben interpretarse como limitantes.
EJEMPLO 1
Pastel glaseado
Fibra soluble en etanol es aproximadamente 6.3%
Fibra dietética total es aproximadamente 6.3%.
Preparación:
1. Mezclar los ingredientes secos. Mezclar ingredientes secos con manteca vegetal.
2. - Añadir todos los líquidos excepto aceite de soya. Mezclar. Añadir aceite de soya y mezclar.
3. - Colocar en mini moldes para pastel glaseado. Hornear a 160°C durante aproximadamente 30 minutos.
EJEMPLO 2
Relleno de tarta de crema de chocolate
Fibra soluble en etanol es aproximadamente 2.3%
Fibra dietética total es aproximadamente 2.3%
Preparación:
1. Colocar azúcares en un recipiente mezclador. Añadir aceite mientras se mezcla a baja velocidad.
2. Mezclar todos los otros ingredientes secos en un contenedor separado. Añadir al recipiente mezclador mientras se mezcla a baja velocidad.
Raspar los lados del recipiente y se mezclan hasta combinarse.
3. Con mezclador en ajuste bajo, añadir agua fría a la mezcla seca.
4. Mezclar durante 3 minutos, raspar los lados del recipiente.
5. Verter en la corteza de la tarta preparada y refrigerar o
congelar.
EJEMPLO 3
Muffins de cereza
Fibra soluble en etanol es aproximadamente 3.0%
Fibra dietética total es aproximadamente 3.0%
Preparación de mezcla seca:
1. Pre-mezclar sal y azúcar. Colocar en un mezclador y mezclar. 2. Añadir manteca vegetal. Mezclar.
3. Pre-mezclar los ingredientes secos restantes. Añadir los ingredientes secos al mezclador y mezclar.
Preparación de pasta del muffin.
1. Añadir agua a la mezcla seca y mezclar.
2. Añadir cerezas y mezclar.
3. Verter en copas de muffin forradas con papel.
4. Hornear hasta café dorado, aproximadamente 14 minutos a 5°F (117°C).
EJEMPLO 4
Mezcla de budín
Fibra soluble en etanol es aproximadamente 50% en mezcla
Fibra dietética total es aproximadamente 50% en mezcla seca.
Preparación:
1. Mezclar los ingredientes secos.
2. Para preparar el budín, mezclar 45 g de mezcla de budín con 474 g de leche fría y enfriar.
EJEMPLO 5
Malvaviscos
Se usa el ejemplo de almidón HP superior diluido como un reemplazo de gelatina.
Fibra soluble en etanol es aproximadamente 3.5 g por 100 g en mezcla.
Fibra dietética total es aproximadamente 3.5 g por 100 g en mezcla.
Preparación:
1. Pesar la SWEETOSE® en un recipiente y dispersar el dióxido de titanio. Precalentar la mezcla a 135°F (57.2°C).
2. Añadir el resto de los ingredientes y calentar a 200°F (93°C). 3. Enfriar la mezcla a 145°F (62.8°C).
4. Batir durante 4 minutos (a aproximadamente densidad de 0.5).
5. Depositar o extruir los malvaviscos en almidón de moldeo y dejar reposar.
EJEMPLO 6
Postre de "gelatina"
Ejemplo de almidón HP superior diluido se usa como un reemplazo de gelatina.
Fibra soluble en etanol es aproximadamente 7.3 g en 100 g de producto.
Fibra dietética total es aproximadamente 7.3 g en 100 g de producto.
Preparación:
1. Mezclar cantidades medidas de ingredientes secos.
2. Añadir 15% de solución de almidón y agua.
3. Disolver los ingredientes secos completamente.
4. Refrigerar, preferiblemente por al menos aproximadamente 4 horas.
EJEMPLO 7
"Dulces de gomitas"
Ejemplo de almidón HP superior diluido se usa como un reemplazo de gelatina.
Fibra soluble en etanol es aproximadamente 11 g en 100 g de producto.
Fibra dietética total es aproximadamente 11 g en 100 g de producto.
KRYSTAR® 300
Preparación:
1. Calentar el jarabe a 200°C, después dispersar almidón HP diluido en el jarabe.
2. Dejar de-airear al colocar la mezcla en un embudo por aproximadamente 30 minutos.
3. Depositar la mezcla en moldes deseados y calentar a 300°F durante 30 minutos.
4. Dejar enfriar, después desmoldar.
EJEMPLO 8
Relleno de tarta de crema de chocolate
Ejemplo de almidón HP superior diluido se usa como un reemplazo de gelatina.
Fibra soluble en etanol es aproximadamente 7.4 g en 100 g de producto.
Fibra dietética total es aproximadamente 7.4 g en 100 g de producto.
Preparación:
1. Colocar sacarosa y Krystar® en un recipiente de mezclado. Añadir aceite mientras se mezcla a baja velocidad.
2. Mezclar todos los otros ingredientes en un contenedor separado.
3. Añadir al recipiente de mezclado mientras se mezcla a baja velocidad.
4. Raspar los lados del recipiente y mezclar hasta combinar con el mezclador en ajuste bajo.
5. Añadir agua fría a la mezcla seca.
6. Mezclar durante 3 minutos, raspar los lados del recipiente.
7. Verter en la costra de la tarta preparada y refrigerar o congelar.
EJEMPLO 9
Sustitución de hidroxipropilo en alcohol
El siguiente es un método representativo de preparar un almidón sustituido con hidroxipropilo en alcohol. Una persona con experiencia en la técnica reconocerá que aspectos de este ejemplo específico se pueden modificar de diversas maneras.
1. Pesar 338 g de sólidos secos (ds) de almidón ceroso #1.
2. Añadir etanol 3A para dar 31% de suspensión de almidón (938 ml_).
3. Añadir 1.7% de hidróxido de sodio de base de almidón seco (dsb) usando 50% de solución.
4. Calcular la cantidad de agua necesaria para dar una mezcla de etanol/agua de 9:1. Agua del almidón e hidróxido de sodio tiene que tenerse en cuenta en el cálculo. Agua de etanol 3A no es tomado en cuenta.
5. Transferir la suspensión a reactores de acero resistentes a la presión y registrar el peso exacto de la muestra añadida a los reactores.
6. Añadir 17% de óxido de propileno de dsb a la suspensión de almidón.
7. Mantener la temperatura a 149°C; tiempo de reacción es 40 minutos una vez alcanzada la temperatura deseada.
8. Enfriar el reactor por debajo de 40°C y neutralizar la suspensión a pH -5 usando ácido fosfórico.
9. Remover la suspensión de los reactores y comprobar el pH; agregar el ácido fosfórico adicional si es necesario.
10. Filtrar la suspensión y lavar 3 veces con etanol 3A.
11. Secar durante la noche a 50°C en un horno de convección.
12. Moler y etiquetar.
EJEMPLO 10
Dilución de almidón altamente sustituido con hidroxipropilo
A) Calor
11.9% de almidón HP superior (db) se dispersan lentamente en agua desionizada tibia. La muestra se calienta a 120°C con agitación a 50 rpm durante 24 horas. La muestra después se remueve y almacena en el refrigerador hasta su uso adicional.
B) Calor y secado por aspersión
11.9% de almidón HP superior (db) se dispersan lentamente en agua desionizada tibia. La muestra se calienta a 120°C con agitación a 50 rpm durante aproximadamente 24 horas. La muestra después se remueve y se seca por aspersión utilizando un secador por aspersión de escala de laboratorio.
C) Calor y pH bajo
20% de almidón HP superior (db) se dispersa lentamente en agua a pH 2. La muestra se calienta a 120X con agitación a 50 rpm durante aproximadamente 3 horas. La muestra después se neutralizada utilizando 5% de NaOH y se almacena en el refrigerador hasta su uso adicional.
D) Cocinado con chorro
1.8% de almidón HP superior (db) se cocina con chorro usando una olla de chorro de escala de laboratorio con 45 libras de presión trasera y 280T (140°C). El tiempo de residencia en la olla del chorro es aproximadamente 3 minutos. Después del cocinado de chorro, la muestra se almacena en el refrigerador hasta su uso adicional.
EJEMPLO 11
Retención de fibra en productos alimenticios extruídos
Las condiciones de alto calor y alto corte asociadas con extrusión de expansión directa normalmente dañan y disminuyen la retención de la fibra dietética total (TDF) en aplicaciones alimenticias extruidas. Se descubre, sin embargo, almidones altamente sustituidos con hidroxipropilo retienen grandemente su fibra durante el proceso de extrusión. En un ejemplo representativo, un almidón ceroso de HP superior con aproximadamente 9.5% de sustitución HP y aproximadamente 2.4% de entrelazamiento se analiza por la incorporación de almidón HP superior con harina de maíz y al comparar la cantidad de retención de fibra para la harina de maíz que no contiene el almidón altamente hidroxipropilado después de la extrusión de expansión directa.
Un extrusor de doble tornillo acoplado para co-rotación (modelo Buhler BCTL 42) se utiliza para evaluar un almidón altamente sustituido con HP en un maíz esponjado extruído expandido directo. Una mezcla de 15% de almidón altamente sustituido con HP y 85% de harina de maíz, en peso, se compara con la harina de maíz sin el almidón HP superior. Las mezclas se alimentan a través del extrusor junto con una velocidad de alimentación de agua apropiada para proporcionar 15%, 18% y 21% de humedad en la masa.
La configuración del tornillo en el extrusor se diseña para impartir alto corte (más corte del que puede ser usual de la extrusión de expansión directa), como el corte es dañino para la retención de TDF y esta configuración se elige para representar especialmente las condiciones de procesamiento severas. La configuración del tornillo del extrusor y condiciones de extrusión se presentan en los cuadros 2 y 3, respectivamente.
CUADRO 2
Configuración del tornillo extrusor para la expansión directa de "alto
corte"
CUADRO 3
Condiciones de extrusión
El TDF retenido de maíz esponjado extruído expandido directo con y sin adición del almidón altamente sustituido con hidroxipropilo se analiza usando el método AOAC 2009.01.
Los resultados se muestran en el cuadro 4.
CUADRO 4
* Método AOAC 2009.01 analiza el contenido de fibra soluble e insoluble.
Cuando se incluye el almidón HP superior en la mezcla extruida, se retiene el 100% de TDF inicial.
Claims (32)
1.- Un producto alimenticio que comprende un ingrediente alimenticio y un almidón sustituido seleccionado del grupo que consiste de un almidón sustituido con hidroxipropilo, un almidón sustituido con hidroxipropilo diluido y sus combinaciones, en donde el almidón sustituido comprende por lo menos aproximadamente 8% de sustitución de hidroxipropilo y en donde el producto alimenticio comprende al menos aproximadamente 2.5% de fibra soluble en etanol.
2.- El producto alimenticio de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el almidón sustituido comprende al menos aproximadamente 9% de sustitución de hidroxipropilo.
3.- El producto alimenticio de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el almidón sustituido comprende al menos aproximadamente 0% de sustitución de hidroxipropilo.
4. - El producto alimenticio de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el almidón sustituido comprende al menos aproximadamente 12.5% de sustitución de hidroxipropilo.
5. - El producto alimenticio de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el almidón sustituido comprende al menos aproximadamente 15% de sustitución de hidroxipropilo.
6. - El producto alimenticio de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado además porque el producto alimenticio comprende al menos aproximadamente 3% de fibra soluble en etanol.
7. - El producto alimenticio de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado además porque el producto alimenticio comprende al menos aproximadamente 4% de fibra soluble en etanol.
8. - El producto alimenticio de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado además porque el producto alimenticio comprende al menos aproximadamente 5% de fibra soluble en etanol.
9.- El producto alimenticio de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado además porque el producto alimenticio comprende al menos aproximadamente 10% de fibra soluble en etanol.
10. - El producto alimenticio de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado además porque el producto alimenticio comprende al menos aproximadamente 20% de fibra soluble en etanol.
11. - El producto alimenticio de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado además porque el almidón sustituido es entrelazado.
12. - El producto alimenticio de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 , caracterizado además porque el producto alimenticio es un producto de alimento extruído.
13. - Un método de preparación de un producto alimenticio, dicho método que comprende la incorporación de un almidón sustituido seleccionado del grupo que consiste de un almidón sustituido con hidroxipropilo, un almidón sustituido con hidroxipropilo diluido y sus combinaciones, con al menos un otro ingrediente alimenticio para preparar un producto alimenticio que comprende por al menos aproximadamente 2.5% de fibra soluble en etanol en donde dicho almidón sustituido comprende de al menos aproximadamente 8% de sustitución de hidroxipropilo.
14.- El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado además porque el almidón sustituido comprende al menos aproximadamente 9% de sustitución de hidroxipropilo.
15.- El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado además porque el almidón sustituido comprende al menos aproximadamente 10% de sustitución de hidroxipropilo.
16. - El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado además porque el almidón sustituido comprende al menos aproximadamente 12.5% de sustitución de hidroxipropilo.
17. - El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado además porque el almidón sustituido comprende al menos aproximadamente 15% de sustitución de hidroxipropilo.
18. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17, caracterizado además porque el producto alimenticio comprende al menos aproximadamente 3% de fibra soluble en etanol.
19. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17, caracterizado además porque el producto alimenticio comprende al menos aproximadamente 4% de fibra soluble en etanol.
20.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17, caracterizado además porque el producto alimenticio comprende al menos aproximadamente 5% de fibra soluble en etanol.
21.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17, caracterizado además porque el producto alimenticio comprende al menos aproximadamente 10% de fibra soluble en etanol.
22. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17, caracterizado además porque el producto alimenticio comprende al menos aproximadamente 20% de fibra soluble en etanol.
23. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 22, caracterizado además porque el almidón sustituido es entrelazado.
24. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 23, caracterizado además porque el producto alimenticio producido es un producto alimenticio extruído.
25. - El método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque el producto alimenticio extruído conserva al menos aproximadamente 90% de la fibra soluble en etanol de la formulación alimenticia pre-procesada desde la cual se produce el producto alimenticio extruído.
26. - El método de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado además porque el producto alimenticio extruído conserva al menos aproximadamente 95% de la fibra soluble en etanol de la formulación alimenticia pre-procesada desde la cual se produce el producto alimenticio extruído.
27. - El método de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado además porque el producto alimenticio extruído conserva al menos aproximadamente 99% de la fibra soluble en etanol de la formulación alimenticia pre-procesada desde la cual se produce el producto alimenticio extruído.
28. - Un producto alimenticio producido por el método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 27.
29. - El producto alimenticio de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado además porque el almidón sustituido es un almidón sustituido con hidroxipropilo diluido y en donde el producto alimenticio es un producto alimenticio tradicionalmente preparado con gelatina.
30.- El producto alimenticio de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado además porque el producto alimenticio es seleccionado del grupo que consiste de un malvavisco, una confección gomosa, un postre de gelatina y un relleno de tarta.
31. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 27, caracterizado además porque el almidón sustituido es un almidón sustituido con hidroxipropilo diluido y en donde el producto alimenticio es un producto alimenticio tradicionalmente preparado con gelatina.
32. - El método de conformidad con la reivindicación 31 , caracterizado además porque el producto alimenticio es seleccionado del grupo que consiste de un malvavisco, una confección gomosa, un postre de gelatina y un relleno de tarta.
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