НАПИТКИ С ПРОДЛЕННЫМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ ДЕЙСТВИЕМ Российский патент 2011 года по МПК A23L2/52 

Настоящее изобретение относится к применению крахмала, подвергнутого гидротермической обработке, в производстве напитков с продленным энергетическим действием, предпочтительно солодовых напитков.

Крахмалы представляют собой полимеры глюкозы. Простейшим видом крахмала является амилоза, которая состоит из неразветвленной цепи молекул глюкозы с гликозидными связями между первым углеродным атомом одной единицы глюкозы и четвертым углеродным атомом соседней единицы глюкозы. Другой вид крахмала, называемый амилопектином, имеет разветвленную структуру. Крахмалы являются запасными углеводами растений, и относительные количества амилозы и амилопектина различны в крахмалах из разных источников, что обусловлено размерами самих молекул крахмалов. Будучи потребленными, крахмалы перевариваются под действием группы ферментов, называемых амилазами, которые гидролизуют крахмал. Не подвергшийся тепловой обработке крахмал устойчив к действию ферментов амилаз, а сам процесс тепловой обработки вызывает набухание крахмальных зерен, что приводит к образованию геля, на который амилаза способна оказывать свое действие. Однако при охлаждении крахмала по окончании тепловой обработки часть его претерпевает кристаллизацию, в результате чего крахмал переводится в такую форму, которая вновь становится устойчивой к действию амилазы.

Недавно проведенные исследования показали, что ответные реакции глюкозы и инсулина плазмы на потребление крахмалсодержащих пищевых продуктов варьируют в зависимости от вида и физической формы последних. Предполагается, что такой эффект обусловлен различиями в скорости переваривания этих различных видов и форм крахмалсодержащих пищевых продуктов. Отсюда следует, что потребление пищевых продуктов, содержащих различные виды крахмала, может представлять интерес для борьбы с диабетом и ожирением путем сдерживания роста уровней глюкозы крови после приема пищи. Кроме того, указанные пищевые продукты могли бы употребляться и здоровыми индивидуумами, заинтересованными в регулировании чувства сытости; равным образом они могут представлять интерес для таких индивидуумов, как спортсмены, нуждающиеся в источниках, обеспечивающих длительное поступление энергии, в частности в пищевых продуктах, которые можно легко употреблять "по дороге" из дома.

Ранее уже было предложено использовать зависимость между структурой и переваримостью крахмалов в целях получения модифицированных крахмалов, которые перевариваются более медленно, чем крахмалы, подвергнутые традиционной тепловой обработке. Такие модифицированные крахмалы известны как медленно перевариваемые крахмалы или SDS. Например, патентная заявка США 2003/0161861 описывает твердые зерновые продукты, такие как печенье или крекеры, в которых содержание SDS по отношению к общему содержанию крахмала выше примерно на 12 мас.%, предпочтительно - выше примерно на 20 мас.%. Однако эти зерновые продукты не содержат добавки специально подготовленного SDS, а патентная заявка относится скорее к применению пищевых продуктов, которые по сути содержат требуемое количество SDS. ЕР 1362517 описывает SDS, полученный ферментативным расщеплением разветвленной структуры низкоамилозных крахмалов. Утверждается, что такой SDS пригоден для применения в напитках, однако он, к сожалению, не выдерживает, как было установлено, тепловой обработки, которая традиционно проводится при производстве как готовых к употреблению, так и сухих напитков.

ЕР 388319 и ЕР 465363 описывают SDS, полученные реакцией мучнистого вещества с жирно-кислотным соединением в условиях ингибирования действия ферментов. Полученные таким способом SDS могут использоваться в производстве лапши, хлеба, мучных кондитерских изделий и аналогичных пищевых продуктов.

WO 03/105605 относится к применению пуллулана (pullulan) в качестве SDS. Согласно этому документу пуллулан представляет собой водорастворимый, вязкий полисахарид, образуемый единицами, состоящими из трех молекул глюкозы с α-1,4-связями, которые многократно полимеризуются с помощью α-1,6-связей по месту концевой молекулы глюкозы. Пуллулан вырабатывается внеклеточным путем специфическим штаммом черных дрожжей Aureobasiidium pullulans. Типичные пищевые крахмалы, такие как кукурузный крахмал, содержат определенное количество амилопектина, который также имеет как α-1,4-, так и α-1,6-связи. Но в случае пуллулана α-1,6-связи служат для многократного поперечного связывания отдельных коротких цепочек, что приводит к образованию специфической структуры, которая трудно поддается расщеплению и которая обусловила ранее сложившееся мнение о пуллулане как о трудно перевариваемом полисахариде.

Однако, насколько известно автору настоящей заявки, на сегодняшний день нет информации об SDS, основу которых составляют широко доступные материалы пищевого качества и которые были бы специально предназначены для применения в таких продуктах, как напитки, и соответствовали бы специфическим требованиям, предъявляемым к такого рода продуктам, поэтому существует потребность в альтернативных видах SDS, в частности в SDS, устойчивых к тепловой обработке.

Патент США №5989350 описывает крахмал гидротермической обработки, обладающий высокой степенью стабильной вязкости, который пригоден для применения в качестве загустителя или желирующего агента. Известны и другие крахмалы гидротермической обработки для этой цели.

Авторами настоящей заявки совершенно неожиданно было установлено, что в дополнение к свойствам, которые делают их пригодными для применения в качестве загустителей в пищевых продуктах технологической обработки, крахмалы гидротермической обработки обладают также более низкой скоростью переваримости по сравнению с гидротермически необработанными крахмалами, благодаря чему они пригодны для применения в тех случаях, в которых требуется использовать SDS. Однако крахмалы гидротермической обработки обладают дополнительным неожиданным полезным преимуществом, если сравнивать их с другими видами SDS, например, полученными ферментативным гидролизом, которое состоит в том, что указанные крахмалы являются стабильными к последующей тепловой обработке, традиционно проводимой в пищевой промышленности, такой как пастеризация, стерилизация и УВТ-обработка (ультравысокотемпературная).

Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает способ снижения скорости переваривания напитка с целью увеличения периода времени, в течение которого напиток будет поставлять энергию индивидууму, потребившему этот напиток, предусматривающий добавление в напиток крахмала, подвергнутого гидротермической обработке.

Изобретение распространяется также на применение крахмала, подвергнутого гидротермической обработке, для снижения скорости переваривания напитка с целью увеличения периода времени, в течение которого напиток будет поставлять энергию индивидууму, потребившему этот напиток.

Изобретение касается также напитка с продленным энергетическим действием, в который добавлен крахмал гидротермической обработки, так что указанный напиток содержит в 1,5-15 раз больше медленно перевариваемого крахмала, чем его традиционно содержится в напитке такого же типа, но без указанной добавки.

В настоящем описании:

- термин "медленно перевариваемый крахмал" или "SDS" употребляется для обозначения крахмала, который переваривается в течение от 20 минут до 4 часов после употребления при определении согласно методике Englyst et al. (European Journal of Clinical Nutrition, 46: S.33-S.50 (1992));

- термин "напиток с продленным энергетическим действием" обозначает напиток, переваривание которого длится дольше, чем равноценного по калорийности традиционного напитка такого же типа. Например, напиток с продленным энергетическим действием, содержащий крахмалы гидротермической обработки согласно изобретению, должен поставлять энергию в течение периода времени, превышающего по меньшей мере примерно на 10%, предпочтительно - по меньшей мере примерно на 25% и более предпочтительно - по меньшей мере примерно на 50% тот период времени, в течение которого поставляет энергию такое же количество традиционного напитка того же типа.

Напиток по изобретению может представлять собой напиток типа сока, необязательно содержащий фруктовую мякоть, напиток на молочной основе, например, на основе йогурта, напиток из соевого молока, солодовый напиток, шоколадный напиток или комбинацию перечисленного.

Поскольку напиток по изобретению может обеспечивать продленное снабжение энергией, если сравнивать его с традиционным напитком такой же калорийности, равным образом предполагается также, что напиток по изобретению может вызывать чувство сытости на такой же период времени, что и традиционный напиток с повышенным содержанием калорий. Таким образом, напитки по изобретению могут использоваться для обеспечения способа сокращения суточного потребления калорий.

По достоинству будет оценено и то, что изобретение относится не только к готовым к употреблению напиткам, но и к сухим напиткам, которые могут восстанавливаться путем добавления воды, молока или другой жидкости с получением напитка с продленным энергетическим действием, в котором содержание медленно перевариваемого крахмала в 1,5-15 раз выше, чем в традиционном напитке такого же типа, но без добавки. Количество жидкости, требуемое для поддержания содержащихся сухих веществ (т.е. нерастворимых ингредиентов сухого напитка) в дисперсном состоянии по всей массе напитка, будет варьировать в зависимости от истинной природы крахмального компонента, подвергнутого гидротермической обработке, и компонента напитка, и может быть легко определено квалифицированными в данной области техники специалистами. В типичных случаях количество жидкости составляет примерно от по меньшей мере 40 мас.% до 95 мас.%, предпочтительно - примерно от 50 мас.% до 90 мас.% Обычно от 20 до 24 граммов сухого напитка смешивается с 200 мл воды, заменителя сливок, молока, йогурта, сока или т.п.

Восстанавливаемые напитки по изобретению обладают тем дополнительным преимуществом, что легкоатлеты и спортсмены-любители активных форм отдыха (мужчины и женщины), такие как альпинисты, лыжники, любители рыбной ловли, игры в гольф и др., могут без труда перевозить восстанавливаемый напиток и добавлять к нему жидкость в любом месте, удаленном от места традиционного приема пищи, например, могут добавлять воду из озера или реки, или другого источника пригодной для питья воды, такого как ключ, для восстановления напитка в горных условиях, на лыжном склоне, в рыбачьей лодке или на поле для гольфа.

Для восстанавливаемых напитков могут использоваться также жидкие концентраты, которые требуют для своего восстановления меньшего количества воды или другого жидкого компонента напитка и которые в то же время облегчают образование требуемой дисперсии сухих веществ в жидкости для получения напитка. При использовании жидких концентратов в качестве восстанавливаемых напитков содержание воды в них примерно на 50% ниже содержания воды в готовом к употреблению напитке по изобретению.

Напиток по изобретению с продленным энергетическим действием может содержать от 5 до 20% (в сухом веществе) крахмала гидротермической обработки. Предполагается, что крахмал гидротермической обработки может частично заменять углевод, традиционно используемый в напитках такого типа. Например, в сухом напитке, таком как солодовый напиток, реализуемый на рынке под торговой маркой MILO®, часть обычно используемого углевода может заменяться крахмалом гидротермической обработки. Альтернативно крахмал гидротермической обработки может просто добавляться в напиток. Например, натуральный апельсиновый сок имеет низкое содержание SDS, а напиток на основе апельсинового сока с продленным энергетическим действием может быть приготовлен простым добавлением соответствующего количества крахмала гидротермической обработки к апельсиновому соку.

Таким образом, напиток согласно изобретению с продленным энергетическим действием может быть приготовлен путем добавления соответствующего количества крахмала гидротермической обработки к сухому напитку и последующего восстановления сухого напитка обычным способом или путем добавления крахмала гидротермической обработки в сам напиток. В другом случае крахмал гидротермической обработки может служить просто добавкой или может использоваться для замены некоторой части крахмала, который обычно используется в производстве традиционного напитка такого же типа.

Предпочтительные виды крахмала, пригодные для применения в настоящем изобретении, включают картофельный крахмал, крахмал тапиоки, кукурузный, рисовый крахмал, крахмал сорго, крахмалы восковидной кукурузы, восковидного риса или комбинацию перечисленного. Содержание амилозного крахмала может составлять до примерно 70 мас.%, предпочтительно - от 0,1 до 30 мас.%

Предпочтительно крахмал подвергается гидротермической обработке путем смешивания выбранного вида крахмала с количеством воды, достаточным для получения смеси с влагосодержанием от 15 до 35 мас.%, предпочтительно - от 20 до 35 мас.%. е останавливаясь подробно на теории, авторы настоящей заявки выдвинули предположение, что ограничение влагосодержания облегчает обработку крахмальных зерен без их повреждения или необратимого изменения крахмальных зерен, которое может привести к распаду их структуры. Предполагается также, что в результате такой обработки крахмал сохраняет свою основную структуру, но становится более кристаллическим по природе и, следовательно, более трудно перевариваемым. Крахмал с водой обычно обрабатывается при температурах от 95°С до 130°С, предпочтительно - от 100°С до 110°С, в течение времени примерно от 10 до 90 минут, предпочтительно - примерно от 20 до 60 минут. Предпочтительно гидротермическая обработка осуществляется с применением оборудования, способного перемешивать смесь в условиях вращения, например турбореактора VOMM Turboreactor (поставляемого на рынок фирмой VOMM Impianti e Processi of Milano, Italy). Дополнительные и более подробные указания по осуществлению соответствующих способов гидротермической обработки, а также полученные такими способами крахмалы гидротермической обработки описываются в патенте США №5989350, который включен в перечень ссылок к настоящей заявке.

Примеры

Нижеследующие примеры не имеют целью ограничить масштаб изобретения, а приводятся исключительно с целью проиллюстрировать широкие возможности настоящего изобретения.

Пример 1

Крахмалы гидротермической обработки ("НМТ") получали в соответствии с основными принципами, раскрываемыми в патенте США №5989350. Нативный картофельный крахмал смешивали с количеством воды, достаточным для получения смеси с влагосодержанием 32%. К полученной смеси добавляли 0,35 мас.% эмульгатора и общую смесь нагревали до 105°С при скорости вращения 400 об/мин. Профили переваримости полученного НМТ крахмала, мальтодекстрина (быстро перевариваемый сахар) промышленного производства и нативного картофельного крахмала оценивали с помощью метода переваримости in vitro, который имитирует условия переваривания в желудочно-кишечном тракте человека, в прописи Englyst et al. Если говорить кратко, то образцы (по 500 мг) каждого материала взвешивали в центрифужных пробирках на 50 мл. После начальной обработки пепсином в соляной кислоте при pH 1 образцы инкубировали вместе со смесью ферментов (амилаза, инвертаза и амилоглюкозидаза) в контролируемых условиях pH, температуры, вязкости и механического перемешивания. Аликвотные количества образцов отбирали спустя 20 минут, 60 минут, 120 минут и 240 минут после начала гидролиза. Количество высвободившейся глюкозы измеряли с применением готового набора GOPOD от фирмы Megazyme (обнаружение основано на колориметрической ферментативной реакции). Количество переваренного крахмального материала и сахарозы рассчитывали по измеренному количеству глюкозы с поправкой на коэффициент 0,9. Количество SDS рассчитывали следующим образом. Количество переваренной спустя 20 минут глюкозы вычитали из количества переваренной спустя 60 минут глюкозы, что давало значение SDS1*. Количество высвободившейся спустя 60 минут глюкозы вычитали из количества высвободившейся спустя 240 минут глюкозы, что давало значение SDS2*. Общие SDS равняются сумме SDS1* и SDS2*. Содержание SDS в НМТ крахмале было значительно выше, чем в двух других тестируемых материалах. НМТ крахмал содержал 32% SDS против 12% и 15% соответственно в мальтодекстрине и картофельном крахмале.

Примеры 2-5 и сравнительные примеры 2-5

Получали или готовили четыре традиционных напитка и определяли уровень содержащихся в них медленно перевариваемых крахмалов (сравнительные примеры 2-5). Затем в каждый напиток добавляли НМТ крахмал примера 1, который значительно повышал количество SDS в продуктах (примеры 2-5). Результаты показаны в таблице (см. ниже).

Пример / сравнит. пример Состав продукта SDS (мас.% от общего количества углеводов) % увеличения (%) Сравнит. пр.2 Напиток MILO® 7,1 - Пр.2 Напиток MILO® + 20% крахмала гидротермической обработки 13,1 85 Сравнит. пр.3 Напиток NESQUICK® 1,5 - Пр.3 Напиток NESQUICK® + крахмал гидротермической обработки 6,4 330 Сравнит. пр.4 Апельсиновый сок 0,6 - Пр.4 Апельсиновый сок + крахмал гидротермической обработки 8 1230 Сравнит. пр.5 Напиток на основе клубничного йогурта MIGROS® 2,1 - Пр.5 Напиток MIGROS® + крахмал гидротермической обработки 19,2 810

В качестве средства для снижения скорости переваривания напитка применяют крахмал гидротермической обработки. Последний получен путем перемешивания крахмала с водой в количестве, достаточном для получения смеси с влагосодержанием от 15 до 35%, и тепловой обработки смеси при температуре от 95°С до 130°С. Напиток дополнительно содержит крахмал гидротермической обработки (ГТО) в количестве, обеспечивающем содержание в напитке от 5 до 20 мас.% сухих компонентов крахмала. Напиток может содержать крахмал ГТО, полученный путем тепловой обработки смеси при температуре от 100°С до 110°С, а также эмульгатор в количестве от 0,2 до 1 мас.% от сухого вещества крахмала. В процессе тепловой обработки смесь может вращаться со скоростью от 400 до 535 оборотов в мин. Напиток может представлять собой напиток из соевого молока, солодовый напиток, шоколадный напиток, напиток на основе фруктового сока, молочный напиток или смесь перечисленного. Это обеспечивает увеличение периода времени, в течение которого напиток будет поставлять энергию индивидууму, потребившему его, а также сокращает суточное потребление калорий. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Применение крахмала гидротермической обработки, который получен путем перемешивания крахмала с водой в количестве, достаточном для получения смеси с влагосодержанием от 15 до 35%, и тепловой обработки смеси при температуре от 95 до 130°С, в напитках в качестве средства для снижения скорости переваривания напитка.

2. Напиток с продленным энергетическим действием, в который добавлен крахмал гидротермической обработки в таком количестве, что напиток содержит от 5 до 20 мас.% сухих компонентов крахмала гидротермической обработки, и в котором крахмал гидротермической обработки получен путем перемешивания крахмала с водой в количестве, достаточном для получения смеси с влагосодержанием от 15 до 35%, и тепловой обработки смеси при температуре от 95 до 130°С.

3. Напиток по п.2, в котором крахмал гидротермической обработки получен тепловой обработкой смеси при температуре от 100 до 110°С.

4. Напиток по п.3, в котором в процессе тепловой обработки смесь вращается со скоростью от 400 до 535 оборотов в минуту.

5. Напиток по любому из пп.2-4, в котором смесь включает также эмульгатор в количестве от 0,2 до 1 мас.% от сухого вещества крахмала.

6. Напиток по п.2, который представляет собой напиток из соевого молока, солодовый напиток, шоколадный напиток, напиток на основе фруктового сока, молочный напиток или смесь перечисленного.