NO318805B1 - Fremgangsmate for fremstilling av et produkt inneholdende resistente stivelse (RS) strukturer - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører fremgangmåte for fremstilling av et produkt inneholdende resistente stivelse (RS) strukturer. Stivelseproduktet som inneholder en relativt høy andel av såkalte "resistent stivelse"-strukturer.

Det har vært kjent i mange år at stivelse, som generelt består av varierende andeler av amylose og amylopektin, kan underkastes en enzymatisk behandling som reduserer innholdet av det høyforgrenede amylopektin og øker innholdet av kortkjedede amylose-strukturer (se f.eks. US-patent 3.729.380). Det er også kjent at produktene av slik enzymatisk behandling er mer utstått for retrogradering enn normale stivelser og på denne måte produserer materialer som inneholder økede mengder av resistent stivelse-strukturer. Resistent stivelse (RS) er resistent overfor angrep av a-amylase og kan derfor anvendes

som lavkalori-volumgivende komponent i matvarer og således bidra til diettfiber-innholdet i slike produkter.

Behandling av stivelse med avgrenende enzym finner sted i en vandig oppslemming som, av håndteringsgrunner, ikke kan være for konsentrert. Det ville derfor avgjort være attraktivt hvis man kunne være i stand til å anvende et stivelsemateriale ved en høyere konsentrasjon enn normalt mens man på samme tid øket mengden av RS som ble dannet, som en andel av det behandlede stivelsemateriale.

EP 564.893 A beskriver og krever beskyttelse for en fremgangsmåte for fremstilling av et RS-produkt som inneholder minst ca. 15% RS hvor en vandig oppslemming av stivelse som inneholder minst 40% amylose blir gelatinert og avgrenet ved behandling med et avgreningsenzym som hydrolyserer 1,6-glukosidiske bindinger i stivelsemolekylene, idet det avgrenede produkt etterpå blir retrogradert for å produsere RS. Den optimale stivelsekonsentrasjon i den vandige oppslemming sies å være ca. 15%, og eksemplene i 564.893 A illustrerer fremgangsmåten ved anvendelse av stivelseoppslemminger som inneholder henholdsvis 14 til 17% stivelse. Stivelseutgangsmaterialet inneholder minst 40% amylose, og for en maisstivelse som inneholder 25% amylose er det vist at det ikke dannes noe RS i prosessen. Etter hvert som prosent amylose i stivelseutgangsmaterialet øker over 40%, så gjør RS det i produktet av fremgangsmåten inntil en stivelse som inneholder 100% amylose vises å produsere et produkt som inneholder 50,3% RS.

WO-AI-9015147 beskriver en fremgangsmåte for fremstilling av et produkt med et innhold av resistente stivelsestrukturer. Det anvendes et utgangsmateriale som inneholder mindre enn 40% amylose, for eksempel potetstivelse og oppslemminger som inneholder mer enn 20% faststoff.

US-A-5281276 beskriver fremstilling av produkter som inneholder resistente stivelsestrukturer. Det fremstilles en vandig oppslemming av stivelse som inneholder over 40% amylose og det anvendes avgreningsenzymer så som pullunaser og isoamylaser. Oppslemmingen kan her inneholde over 20 vekt% faststoff.

Vi har nå funnet en fremgangsmåte for fremstilling av et stivelseprodukt som inneholder en relativt stor mengde av RS-strukturer ut fra et utgangsmateriale som inneholder mindre enn 40% amylose.

Følgelig gjelder oppfinnelsen en fremgangsmåte for fremstilling av et produkt som inneholder resistente stivelse (RS) strukturer ved avgrening av en vandig oppslemming av en gelatin i sert stivelse ved hjelp av et avgreningsenzym og retrogradering av det resulterende produktet, kjennetegnet ved at den vandige oppslemmingen omfatter minst 20 vekt % faststoff og er en oppslemming av en maltodekstrin avledet fra en rot eller knollstivelse inneholdende mindre enn 40 % amylose og produktet omfatter minst 25 % RS.

Fortrinnsvis omfatter produktet av prosessen minst 30 vekt% RS.

Maltodekstrin anvendt i foreliggende oppfinnelse blir oppnådd ved hydrolyse, enten syre- eller enzymkatalysert, av en rot- eller knollstivelse. Det er foretrukket at maltodekstrinet er potetstivelse-maltodekstrin som passende haren DE (dekstrose-ekvivalent) på 1-19, fortrinnsvis 2-10, mer foretrukket 2-5. Slike potetstivelse-maltodekstriner blir produsert av potetstivelse som inneholder ca. 25% amylose. Andre rot- eller knollstivelse-maltodekstriner som kan anvendes i prosessen inkluderer tapioka-maltodekstriner.

Den vandige oppslemming av maltodekstrinet som anvendes i fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen inneholder minst 20 vekt% faststoff, men kan være mer konsentrert og kan inneholde 30 vekt% faststoff eller mer.

De avgrenende enzymer som kan anvendes ved fremgangsmåten er slike som er kjent for dette formål, dvs. pullulanaser og isoamylaser eller blandinger derav. Avhengig av naturen av det spesifikke ensym som velges, kan avgreningen bli utført ved en temperatur i området 25-75°C fortrinnsvis 50-60°C, og ved en pH-verdi i området 3-7,5, fortrinnsvis i området 5-6. Behandlingen varer generelt opp til 24 timer, og ved avslutningen av den blir enzymet deaktivert ved å senke pH-verdien til 3 eller lavere og/ eller ved å øke temperaturen til over den som tolereres av det aktuelle enzym.

Når den enszymatiske behandling er ferdig, blir retrograderingen av amylose-strukturene bevirket ved å tillate det vandige reaksjonsprodukt å henstå, passende ved en temperatur i området 0-30°C, og i et tidsrom av opp til 3 dager, mer foretrukket i et tidsrom av 1-36limer. Etter fullførelsen av retrograderingen blir produktet tørket, f.eks ved spraytørking, slik at man får et pulverformig produkt som inneholder opp til 60 vekt% RS, spesielt 25-55 vekt% RS, som er egnet for anvendelse som komponent i forskjellige matvarer.

Oppfinnelsen skal nå bli ytterligere beskrevet under henvisning til de følgende eksempler hvor bestemmelsene av RS ble gjort ved følgende metode.

En 5 vekt% suspensjon i vann av det retrograderte stivelseprodukt blir grundig homogenisert i en acetat-buffers løsning. Acetatbufferen lages ved å oppløse 8,2 g vannfritt natriumacetat i 250 ml av en mettet vandig løsning av benzosyre, tilsette 4 ml av IM kalsiumklorid og fylle opp til 800 ml med destillert vann før pH-verdien blir justert til 5,2 med eddiksyre og til slutt å fylle opp til 1000 ml med destillert vann. 25 ml av suspensjonen blir inkubert med 1 ml pankreatisk løsning i 24 timer ved 37°C i et ryste-vannbad. Den inkuberte suspensjon blir så rørt inn i 119 ml av 95% alkohol, filtert og filter-resten tørket og dens stivelsesinnhold bestemt i henhold til følgende ligning:

Den pankreatiske løsning lages ved å røre 2 g pankreatin med 12 ml destillert vann i 10 min., sentrifugere og anvende supernatantvæsken som den pankreatiske løsning.

EKSEMPEL 1

25 kg potetstivelse-maltodekstrin med en dekstrose-ekvivalent på ca. 3 ble oppløst i vann slik at det ble en konsentrasjon på 25 vekt%. Suspensjonen ble oppvarmet til 50°C og pH-verdien justert til 5,0. Etter tilsetning av 25 ml isoamylase (produkt EN 102 fra Hayashibara Biochemical Laboratories Inc) ble reaksjonen tillatt å skride frem i 20 timer, hvoretter temperaturen ble øket til 80°C og pH-verdien redusert til 3,0 i 1 time for å deaktivere enzymet. Den gjennomsnittlige molekylvekt etter avgrening var 13680, målt ved GPC. Mengden av oligomerer med DP<10 var 22%.

Etter rejustering av pH-vedien til 5,0 ble suspensjonen avkjølt til 4'C og holdt ved denne temperatur i 24 timer. Den svake gel som dannet seg, ble lett ødelagt ved røring, og suspensjonen ble til slutt bragt til 15 vekt% ved fortynning med vann, og ble spraytørket. Dette produkt inneholdt 28,9% RS sammenlignet med maltodekstrinet før avgrening som dannet bare 7,3% RS under sammenlignbare retrograderingsbetingelser.

EKSEMPEL 2

Dette eksempelet viser innflytelsen av retrograderingsbetingelsene på dannelse av resistent stivelse. Det avgrenede maltodekstrin som ble anvendt var i alt vesentlig det samme som beskrevet i eksempel 1.

For 24 timers retrogradering ble de følgende betingelser sammenlignet:

De følgende mengder av RS (vekt%) ble påvist:

Dette eksempel viser at retrogradering ved 25°C bare gir en litt lavere verdi for resistent stivelse sammenlignet med retrogradering ved 4°C. Den laveste konsentrasjon av forgrenet stivelse (10 vekt%) i oppslemmingen fører til dannelse av en svakt øket mengde av resistent stivelse sammenlignet med den oppslemming som inneholder 30 vekt% avgrenet stivelse.

EKSEMPLER 3 TIL 5

I eksemplene 3 til 5 ble det benyttet samme prosess som den som er beskrevet i eksempel 1, ved å erstatte potetstivelsemaltodekstrinet med andre utgangsmaterialer innen rammen av oppfinnelsen. Disse utgangsmaterialer og forsøksresultatene som ble oppnådd er gitt i følgende tabell.

EKSEMPEL 6

Et regulært maisstivelse-maltodekstrin med en dekstroseekvivalent på 3 ble behandlet på samme måte som beskrevet for potetmaltodekstrin i eksempel 1.

Etter avgrening av produktet hadde det en gjennomsnittlig molekyl vekt på 14390, bestemt ved GPC, og inneholdt 20% oligosakkarider med DP<10. Produktet ble retrogradert ved henholdsvis 4 og 25°C i 24 timer. De følgende mengder av resistent stivelse ble målt: 4°C = 10,0%

25°C = 8,3%

Dette eksempel viser at et avgrenet mais-maltodekstrin danner meget mindre RS enn et avgrenet potet-maltodekstrin under de samme betingelser for behandling. Fordi amylose-innholdet i maisstivelse og potetstivelse avviker bare marginelt, kan amylose-innholdet ikke være grunnen til den store forskjell i resistent stivelse. Det synes derfor sannsynlig at avgrening av det delvis hydrolysene potet-amylopektin frigjør bare lineære fragmenter som er i stand til å bli retrogradert til resistente strukturer.

EKSEMPEL 7

Et voksaktig maisstivelse-maltodekstrin med en DE på ca. 4 ble behandlet ved den fremgangsmåte som er beskrevet i eksempel 1. Det avgrenede produkt ble funnet å ha MW på 12010, men etter å være blitt holdt ved 4°C i 24 timer, utgjorde mengden av resistent stivelse (RS) som ble dannet, bare 0,3%.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av et produkt som inneholder resistente stivelse (RS) strukturer ved avgrening av en vandig oppslemming av en gelatinisert stivelse ved hjelp av et avgreningsenzym og retrogradering av det resulterende produktet,karakterisert vedat den vandige oppslemmingen omfatter minst 20 vekt % faststoff og er en oppslemming av en maltodekstrin avledet fra en rot eller knollstivelse inneholdende mindre enn 40 % amylose og produktet omfatter minst 25 vekt% RS.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat produktet av prosessen omfatter minst 30 vekt% RS.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat maltodekstrin er en potetstivelse maltodekstrin.

4. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-3,karakterisertv e d a t maltodekstrinet har en dekstrose ekvivalent (DE) på fra 2 til 10.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4,karakterisert vedat maltodekstrinet har en DE fra 2 til 5.

6. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene,karakterisert vedat den vandige oppslemmingen omfatter minst 30 vekt% eller flere faste stoffer.

7. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene,karakterisert vedat det avgrenede enzymet er en pullulanase eller isoamylase eller blandinger derav, idet avgreningsprosessen utføres ved en temperatur i området på 25°C til 75°C og ved en pH i området 3 til 7,5.

8. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene,karakterisert vedat retrograderingen utføres med å tillate at det vandige, avgrenede stivelsesproduktet las stå, fortrinnsvis ved en temperatur i området på 0 til 30°C og i en tidsperiode i området på 1 til 36 timer.

9. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene,karakterisert vedat produktet etter retrogradering blir spraytørket for å gi et pulverformig produkt inneholdende fra 25 til 55 vekt % RS.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9,karakterisert vedat produktet etter retrogradering blir spraytørket for å gi et pulverformig produkt inneholdende fra 25 til 55 vekt% RS.