NO316303B1 - Fortifisert n¶ringsmiddel - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører fortifisering av næringsmidler, spesielt de som inneholder melkeproteiner med kalsium

Melk er en viktig kilde for kalsium i dietten Kalsium - det mest forekommende mineralet i kroppen - er en hovedbestanddel i ben og tenner Dette mineralet spiller også en viktig rolle i flere fysiologiske systemer Kalsium er viktig for sunn ben- og tannutvik-hng hos de unge, og derfor er et adekvat inntak essensielt Kalsiumstatus kan også være en faktor i utviklingen av osteoporose hos eldre mennesker

Kroppen produserer ikke mineraler og er derfor totalt avhengig av inntak av kalsium, gjennom næringsmidler eller som et supplement Et adekvat kalsiuminntak er viktig gjennom hele livet for mennesket 11994 anbefalte "NIH Consensus Development Pa-nel revised" daglig inntak av kalsium fra 800-1200 mg pr dag til 1500 mg pr dag for hver aldersgruppe

Det er blitt foreslått at kalsium i sammen med kaserner kan forbedre absorpsjon i mage-tarmkanalen Det har også gjort funn som viser at organiske syresalter fra kalsium er generelt mer biotilgjengehge enn de uorganiske saltene Kalsiumsitrat har fordeler fremfor andre kalsiumsalter for anvendelse i fortifisert mat på grunn av høy biotilgjengelighet For eksempel har kalsiumsitrat -1 motsetning til kalsium generelt - bare en marginal ef-fekt på interferenng med absorpsjonen av andre mineraler, spesielt jern Langtids kalsi-umsupplenng med kalsiumsitrat kan også redusere risikoen for dannelse av nyre- og unnstener, da sitrationer er inhibitorer for krystallisenng av stendannende kalsiumsalter

Tilsetting av kalsium til drikkevarer, spesielt melk, kan være svært vanskelig Hvis noe oppløst eller fullstendig uoppløselige kilder av kalsium brukes, kan presipitenng av saltene forekomme, spesielt hvis stabilisatorer ikke brukes Hvis svært oppløselige kilder av kalsium (kalsiumklond etc) blir brukt, kan interaksjon mellom kalsium og kalsiumsensitive ingredienser - slik som melkeprotem - forekomme Disse interaksjonene kan føre til koagulenng av ingrediensene under temperaturbehandlmg, selv ved pasteunse-nngstemperatur I tillegg kan pH av noen kalsiumsaltsystemer ikke være kompatibel med andre ingredienser eller påvirke smaken

US-patent 4 701 329 og 4 851 243 beskriver anvendelse av tnbasisk kalsiumfosfat, karragenan og guar i kalsium- og fosforannket melk I dette systemet er anvendelsen av stabiliserende gummier nødvendig for å hindre sedimentering av det uoppløselige kalsi-umsaltet, som også øker tykkelsen på melken

US-patent 4 840 814 inneholder en fremgangsmåte for fremstilling av kalsiumannket melk, der melken blir varmebehandlet forut for tilsetting av oppløselig kalsiumsalt Dette krever tilsettingsprosessenng, og kan også innvirke på kvaliteten av melken I tillegg er denne metoden begrenset til kun å tillate opptil en 30 mg % øknmg i kalsiumet

En sene patenter slik som US 4 722 847 og 4 919 963 (og mange etterfølgende patenter), beskriver anvendelsen av kalsiumsitrat-malatkomplekser for fortifisering av drikkevarer, dnkkevarekonsentrater og som supplementer Disse systemene er stabile når pH blir holdt under pH 5 For et antall drikkevarer ville denne pH resultere i sur smak og ustabile proteiner, spesielt melkeproteiner Dette problemet er også beskrevet i US-patenter 4 871 554 og 5 500 232

EP 0709033 beskriver fremstilling av kalsiumsupplerte melkedrikker gjennom anvendelse av mineraler ekstrahert fra myse Selv om dette danner produkter med god smak og stabilitet, er nivået for tilskudd begrenset til 40 mg %

Vi har utviklet et kompleks som omfatter en kalsiumkilde og et negativt ladet emulger-mgsmiddel med eller uten en organisk eller uorganisk syre eller et salt derav, som kan brukes for å fortifisere drikkevarer og mat med forbedret palatabilitet uten å innvirke på produktkvaliteten

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt et fortifisert matprodukt som omfatter en fortifisert mengde av et kompleks, dannet ved interaksjon av en egnet kalsiumkilde, en negativt ladet emulgator med eller uten en organisk eller uorganisk syre eller et salt derav

Kompleksene virker spesielt godt i systemer som inneholder kalsiumsensitive kompo-nenter, slik som proteiner

Foreliggende oppfinnelse omfatter et fortifisert næringsmiddel, kjennetegnet ved at det omfatter en fortifisert mengde av et kompleks dannet ved interaksjonen av en kalsiumkilde og en negativt ladet emulgator med eller uten en organisk eller uorganisk syre eller et salt derav

Oppfinnelsen omfatter også en fremgangsmåte for fremstilling av et fortifisert næringsmiddel som angitt ovenfor, kjennetegnet ved at det fremstilles et kompleks ved en interaksjon med en egnet kalsiumkilde og en negativt ladet emulgator med eller uten en organisk eller uorganisk syre eller et salt derav og tilsetting av komplekset til nærings-middelet

Kalsiumkilden som primært blir brukt for å danne dette komplekset, kan inkludere kalsiumhydroksid, kalsiumkarbonat, kalsiumklond, kalsiumfosfat, kalsiumsulfat, kalsiumnitrat, kalsiumlaktat, kalsiumfumarat, kalsiumsitrat, kalsiumacetat, kalsiumglyserofosfat eller kalsiumoksid, men er fortrinnsvis kalsiumhydroksid Anvendelsen av en alkalisk kilde slik som kalsiumhydroksid nøytraliserer med fordel pH til komplekset Hvis en ikke-alkalisk kalsiumkilde blir brukt, må et alkalisk middel tilsettes for å nøytralisere pH av komplekset, hvorved ethvert matgradert alkalisk middel kan bli utnyttet

Negativt ladede emulgatorer kan benyttes for å danne komplekset inklusive, men ikke begrenset til, sitronsyreestere fra monoglysender CITREM (Damsco Ingredients, Inc , New century, KS), stearoyl-laktylat (natnum, kalsium eller syre), enzymmodifisert leci-tm, stearylsitrat, fettsyrer og deres salter, eller diacetyl-vinsyreestere fra monoglysender CITREM er mest foretrukket Emulgatorene som anvendes, er ikke begrenset til de som består av en enkel acyl- eller fettsyrekomponent, slik som på en spesifikk karbon-kjedelengde eller grad av umettethet

Emulgatoren som brukes er fortrinnsvis hydrert, hvilket gjør emulgatoren mer disper-gerbar, og tillater lettere bytte med kationer Dette kan oppnås ved forskjellige metoder, avhengig av typen emulgator som brukes, og er vanlig kjent for de som kjenner fagfeltet For eksempel er en vanlig metode for hydrenng å varme opp en oppslemming av emulgator og vann til over 70°C i en tidspenode (generelt mer enn 10 minutter) Straks den er hydrert, blir emulgatordispersjonen avkjølt til nær romtemperatur

Hvilken som helst av et antall syrer kan brukes, slik som sitron, laktat, malein, fumarat, glukon, ravsyre, tartar eller askorbin eller uorganiske syrer slik som fosfor Salter fra disse syrene kan utnyttes, inklusive kalium, natrium eller kalsiumsalter fra de ovenfor nevnte syrene For denne oppfinnelsen er den mest foretrukkede syren sitronsyre

Eventuelt kan komplekset tørkes og, hvis ønskelig, lagres før ytterligere anvendelse for fortifisering av et matprodukt Mengdene som behøves for å danne komplekset er ikke kritisk, forutsatt at tilstrekkelige mengder av hver komponent er tilstede Enkel blanding av komponentene er tilstrekkelig for å danne komplekset Når en syre ikke blir anvendt i komplekset, skal vektforholdet for kalsium (fra kalsiumkilden) til surfaktanten være i området fra 1 10 til 10 1, og fortrinnsvis fra 2 1 til 1 2 Når en syre blir brukt i komplekset, skal vektforholdet av syre til kalsium være i området fra 5 1 til 1 5, og fortrinnsvis fra 2 1 til 1 2, mens vektforholdet av kalsium til surfaktant kan vanere fra 100 1 til 1 5 Komponentene er fortnnnsvis oppløst i vann for å fremme blanding og kompleksdan-nelse Konsentrasjonen av oppløsningene er fortnnnsvis 1-5 vektprosent eller større En person som kjenner fagfeltet kan lett bestemme den mengden som er passende til bruk for hver spesiell anvendelse

Komplekset kan dannes ved interaksjonen av en egnet kalsiumkilde, en negativt ladet emulgator med eller uten en organisk eller uorganisk syre eller et salt derav For eksempel kan komplekset fremstilles ved å tilsette syre eller et salt fra en syre til emulgatoren ved blanding, og deretter tilsette kalsiumkilden

Når en alkalisk kalsiumkilde slik som kalsiumhydroksid tilsettes, nøytraliseres syste-mets pH Alternativt kan en ikke-alkalisk kalsiumkilde tilsettes, etterfulgt av nøytralise-ring med alkalisk middel Ethvert "food grade"-alkahsk middel kan brukes for å nøytra-lisere - inklusive men ikke begrenset til - natnumhydroksid, kaliumhydroksid, magnesi-umhydroksid, natnumkarbonat, natnumbikarbonat, kaliumkarbonat og kahumbikarbo-nat

Matvaren kan være et melkeprodukt basert på for eksempel en melkednkk, et flytende næringsmiddelprodukt eller andre dokker slik som en juice, eller et konditorprodukt slik som iskrem

Fortifiserte matvarer omfatter en fortifiserende mengde av et kompleks som kan bh fremstilt ved å danne et kompleks og tilsette komplekset til matvaren Matvaren kan deretter varmebehandles på vanlig måte uten noe tap i kvalitet, slik som presipitenng, koagulenng eller tilsøling av prosessenngsutstyr Den resulterende fortifiserte matvaren er lik dets ikke-fortifiserte motpart i organoleptisk kvalitet Den har samme farge og smak, uten store endringer i tekstur, viskositet eller følelsen i munnen overfor matvaren

Mengden kompleks for tilsetning til matvaren er ikke kritisk, og er avhengig av kalsi-uminnholdet i komplekset og det ønskede nivået for fortifisering Vanligvis vil tilstrekkelig av komplekset bli tilsatt for å fortifisere matvaren fra 5% til 200% av det anbefalte daglige inntaket for kalsium, skjønt også større mengder er mulig, hvis ønskelig

En stabilisator kan med fordel bli tilsatt matvaren, fortnnnsvis før komplekset blir tilsatt matvaren Stabilisatoren kan tilsettes matvaren i form av en vandig oppløsning eller suspensjon, eller som et tørt pulver Stabilisatorer som kan bh brukt kan inkludere - men er ikke begrenset til - karragenan, xanthan, gellan, pektin, alginater, gummiarabin, karbok-symetylcellulose, modifiserte og umodifiserte stivelser, propylenglykolalginat, johan-nesbrødgummi, guargummi, hydroksylpropylcellulose, hydroksypropylmetylcellulose, metylcellulose eller blandinger av to eller flere derav Fortnnnsvis blir karragenan brukt som en stabilisator for meienprodukter

De følgende eksemplene illustrerer ytterligere foreliggende oppfinnelse

EKSEMPLER

Eksempl 1

Følgende eksempel har til hensikt å vise at forskjellige emulgatorer og/eller kalsiumkil-der kan være effektive i fremstillingen av disse komplekser

Komplekser for fortifisering av melk ble fremstilt ifølge følgende formuleringer

den hydrerte emulgatoren med kraftig omrøring For prøvene 4 og 5 ble syren tilsatt direkte til den hydrerte emulgatoren med kraftig omrøring Når dette var egnet, ble en dispersjon av kalsiumkilden 110 ml vann deretter tilsatt til emulgatorsyresuspensjonen med kraftig omrøring 6,6 g i fettfn tørrmelk ble tilsatt til 700 ml skummet melk under nsting Det resulterende komplekset ble tilsatt med kraftig omrøring til tilstrekkelig

skummet melk (ved 49°C) for åbnnge det endelige volumet av kalsiumfotrifisert melk til 750 ml pH til melken ble justert til 7,0 ved å bruke en 30% natnumhydroksid Melken ble deretter homogenisert ved et totalt trykk på 2500/500 psi ved å bruke en to-trinns APV Rannie® homogenisator Den fortifiserte melken ble fylt 1125 ml babymat-glass, pasteurisert ved 73°C 115 sek, avkjølt raskt i et lsvannbad, deretter lagret i et kjøleskap

Prøver ble evaluert for sedimentering og smak etter 1 uke, og for sedimentering etter 2 uker

Resultater

Eksempel 2

i) En oppslemming av 450 g CITREM® ble blandet med 15 kg vann ved romtemperatur 160 min Suspensjonen ble oppvarmet til 74°C og holdt ved denne tem-peraturen 110 min ved rysting, deretter avkjølt til 32°C (suspensjon #1) En oppløsning på 544,5 g sitronsyre i 6,1 kg vann ble fremstilt ved å blande ved romtemperatur (oppløsning #2) En kalsiumhydroksidsuspensjon ble fremstilt ved å blande 333 0 g kalsiumhydroksid 15 000 g vann ved romtemperatur (suspensjon #3) Oppløsning #2 ble tilsatt til suspensjon #1 og blandet godt 160 min Suspensjon #3 ble deretter tilsatt, og den resulterende suspensjonen ble blandet i 60 min

u) Til 10 kg skummet melk ved 4,5-15,5°C ble 45,0 g karragenan (SeaKem CM611, FMC Corporation, Philadelphia, PA) tilsatt ved blanding 15 min Melken ble deretter varmet opp til 74°C og holdt ved 74°C i 5 mm under nsting

in) Til 260 kg skummet melk ble 2505,0 g fettfh tørrmelk (NFDM) tilsatt ved 4,5-15,5°C, og melken ble blandet 110 min Melken ble deretter varmet til 49°C og karragenan/melkeblanding (n) ble langsomt tilsatt og den resulterende melken ble blandet i 5 min Melken ble varmet opp til 65<*C og holdt der i 5 min Melken ble avkjølt til 32°C og kalsiumkomplekset ble langsomt tilsatt Den resulterende kalsiumfortifiserte melken ble blandet 110 min og 22,5 g fløte/melkesmak ble

tilsatt, pH til melken ble justert med 10% kalsiumhydroksidoppløsning til 6,9-7,0 Det faste stoffinnholdet ble sjekket

iv) Prøver ble deretter varmebehandlet under de følgende betingelsene

Pasteurisenng:

Kalsiumfortifisert melk ble homogenisert ved 49°C og et trykk på 25000/500 psi Melken ble deretter pasteurisert ved 73°C 115 sek og fylt 1330 ml glassflasker Flaskene med melk ble deretter avkjølt i kaldt vann og lagret i kjøleskap ved 4,5 °C

UHT-pasteunsermg, platevarmeveksler (PHE):

Kalsiumfotrifisert melk ble forvarmet til 71°C, deretter varmet opp til 140°C og holdt ved 285°C 15 sek , og avkjølt til 71°C Melken ble deretter homogenisert ved et trykk på 2500/5+00 psi, avkjølt til 15,5°C og fylt 1250 ml Tetra Bnk asepetiske pakker

(Tetra Pak Ing, Chicago)

UHT-pasteurisenngsdampmjekson (SI)

Kalsiumfortifisert melk ble forvarmet til 79,5°C, deretter varmet opp til 140°C ved dampinjeksjon, holdt ved 140°C 15 sek, og avkjølt til 79,5°C Melken ble homogenisert ved et trykk på 2500/500 psi, avkjølt til 15,5°C og fylt i 250 ml Tetra Bnk aseptiske pakker (Tetra Pak Inc, Chicago)

UIIT-sterilisering (PHE):

Kalsiumfortifisert melk ble forvarmet til 71 °C, deretter varmet til 148°C ved platevar-mevekslere og holdt ved 148°C i 5 sek og avkjølt til 71°C Melken ble homogenisert ved et trykk på 2500/500 psi, avkjølt til 15,5°C og fylt 1250 ml Tetra Bnk aseptiske pakninger (Tetra Pak Inc, Chicago)

UHT-stenliering (SI):

Kalsiumfortifisert melk ble forvarmet til 79,5°C, deretter varmet opp til 148°C ved dampinjeksjon, holdt ved 148°C i 5 sek og avkjølt ti 79,5°C Melken ble homogenisert ved et trykk på 2500/500 psi, avkjølt til 15,5°C og fylt 1250 ml Tetra Bnk aseptiske pakninger (Tetra Pak Inc, Chicago)

Resultatene er gitt i den følgende tabell

Eksempel 3

Til 25 kg vann ble det ved 85°C tilsatt 720 g CITREM og blandet i 5 min-, deretter av-kjølt til 43°C Under risting ble 871 g sitronsyre tilsatt, og suspensjonen ble blandet i 5 min 533 g kalsiumhydroksid ble tilsatt under nsting, og komplekset ble blandet i 60 mm Tnrm n, ni og iv fra eksempel 2 ble fulgt

Resultatene er gitt i den følgende tabell

<*> % sediment ble bestemt fra sedimentvekt etter sentnfugenng al 1800 g i 5 mm og tørking av den resulterende pellet ved romtemperatur overnatt <**> Totalt kalsiuminnhold ble bestemt ved å bruke Leeman Labs, modell PS 1 AES-ICP-spektrometer etter tørr "ashing" og som oppløst i nitrogensyre og vann (11) <***> Flokkulenng ble bestemt ved visuell inspeksjon Melk ble kokt 115 sek og deretter plassert umiddelbart på den konvekse overflaten av et "watch"-glass for inspeksjon Andre prøver fra eksempel 3 ble utført svært likt for prøver med korresponderende var-mebehandlinger fra eksempel 2

Eksempel 4

Dette eksempel viser hvordan komplekset kan dannes direkte i melk

Tnnn 1 fra eksempel 2 ble fulgt for å fremstille et kalsiumkompleks Til 275 kg melk ved 4,5-15,5°C, 45,0 g SeaKem CM 611 karragenan ble tilsatt ved blanding Til melken ble det tilsatt 2505,0 g NFDM, 22,5 g fløte/melkesmak, Ca-komplekset og den resulterende fortifiserte melken ble blandet i 5 minutter pH ble justert med 10% kaliumhyd-roksidoppløsmng til 6,9-7,0 Faststofifnnholdet ble sjekket Tnnn iv fra eksempel nr 2 ble deretter fulgt

Prøver fra eksempel 4 ble utført svært likt prøver med korresponderende varmebehand-linger fra eksempel 2

Eksempel 5

Til 800 g vann ved 85°C, ble 24,0 g CITREM tilsatt og blandet i 5 min, deretter avkjølt til <43°C Under omrønng ble 29,0 g sitronsyre tilsatt og blandet 15 min Kalsiumhydroksid (17,77 g) ble tilsatt under omrønng og det resulterende komplekset ble blandet i 60 min

Til 300 g skummet melk ved 4,5-15,5°C ble 1,5 g SeaKem CM 611 karragenan tilsatt og melken ble blandet i 5 min Melken ble deretter varmet opp til 74°C og holdt ved 74°C 15 min under omrønng

Til 8,9 kg skummet melk ved 4,5-15,5°C ble 83,5 g NFDM tilsatt og melken ble blandet 110 minutter Melken ble varmet opp til 49°C og karragenan/melken ble tilsatt langsomt og blandet 15 minutter Melk ble varmet opp til 65°C og holdt ved denne tempera-turen i 5 minutter, deretter avkjølt til 32°C Kalsiumkomplekset ble tilsatt langsomt, melken ble blandet 110 minutter, og 0,75 g fløte/melkesmak ble tilsatt pH ble justert med 10% kalsiumhydroksidoppløsmng til 6,9-7,0 Faststoffinnholdet ble sjekket

Kalsiumfortifisert melk ble plassert 1330 ml glassbeholdere, autoklavert i 5 min ved 121°C og deretter avkjølt til romtemperatur

Den autoklaverte melken fortifisert med Ca-CITREM-sitronsyrekompleks ved et totalt kalsiumnivåpå 2160 ppm ble utført på samme måte som de UHT-stenhserte prøvene - se eksempel 2, UHT-stenlisenng (SI)

Claims (10)

1 Fortifisert næringsmiddel, karakterisert ved at det omfatter en fortifisert mengde av et kompleks dannet ved interaksjonen av en kalsiumkilde og en negativt ladet emulgator med eller uten en organisk eller uorganisk syre eller et salt derav

2 Fortifisert næringsmiddel ifølge krav 1, karakterisert ved at kalsiumkilden er kalsiumhydroksid, kalsiumkarbonat, kalsiumklond, kalsiumfosfat, kalsiumsulfat, kalsiumnitrat, kalsiumlaktat, kalsiumfumarat, kalsiumsitrat, kalsiumacetat, kalsiumglyserolfosfat eller kalsiumoksid

3 Fortifisert næringsmiddel ifølge krav 1, karakterisert v e d at den negativt ladede emulgatoren er en sitronsyreester fra monoglysender, stearoyl-laktylat (natrium, kalsium eller syre), enzymmodifisert lecitin, stearylsitrat, fettsyrer og deres salter, eller diacetyl-vinsyreestere av monoglysender

4 Fortifisert nænngsmiddel ifølge krav 1, karakterisert ved at emulgatoren er hydrert

5 Fortifisert nænngsmiddel ifølge krav 1, karakterisert v e d at syren er sitronsyre, melkesyre, maleinsyre, fumarsyre, glukonsyre, ravsyre, vinsyre, askorbinsyre eller fosforsyre eller et salt derav

6 Fortifisert nænngsmiddel ifølge krav 1, karakterisert ved at komplekset er tørket

7 Fortifisert nænngsmiddel ifølge krav 1, karakterisert v e d at komplekset blir fremstilt ved å tilsette syre eller et salt fra syren til emulgatoren ved blanding, og deretter tilsatt til kalsiumkilden

8 Fortifisert nænngsmiddel ifølge krav 7, karakterisert v e d at ved fremstilling av komplekset, når en alkalisk kalsiumkilde blir tilsatt, blir pH av systemet nøytralisert

9 Fortifisert nænngsmiddel ifølge krav 7, karakterisert ved at ved fremstillingen av komplekset når en ikke-alkalisk kalsiumkilde blir tilsatt, etterfølges dette av en nøytralisenng med et alkalisk middel

10 Fremgangsmåte for fremstilling av et fortifisert nænngsmiddel ifølge krav 1, karakterisert ved at det fremstilles et kompleks ved en interaksjon med en egnet kalsiumkilde og en negativt ladet emulgator med eller uten en organisk eller uorganisk syre eller et salt derav og tilsetting av komplekset til nænngs-middelet