СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕДЛЕННО ПЕРЕВАРИВАЕМЫХ УГЛЕВОДОВ Российский патент 2012 года по МПК A23L1/522 

Настоящее изобретение относится к способу получения медленно перевариваемого крахмала посредством обработки высокоамилозного крахмала. Кроме того, настоящее изобретение относится к продукту с медленно перевариваемым крахмалом и его применению в питании.

Глюкоза является важным источником энергии для клеток человеческого организма и в большом количестве присутствует в пищевых ингредиентах. После потребления крахмала или других диетических доступных источников глюкозы и их последующего усвоения глюкоза высвобождается в желудочно-кишечном тракте, где быстро и эффективно абсорбируется из просвета двенадцатиперстной кишки. Как правило, концентрация глюкозы в крови увеличивается. Изменение глюкозы после потребления пищи называется постпрандиальным глюкозным ответом (PPGR), который может быть измерен как площадь под кривой (AUC), являющейся графическим отображением концентрации глюкозы в крови во времени. Для собственного функционирования всех клеток организму человека необходимо постоянно поддерживать гомеостаз уровней глюкозы в тканях и крови. Важным инструментом для достижения гомеостаза глюкозы является выделение инсулина поджелудочной железой, когда начинает увеличиваться концентрация определенных компонентов пищевого продукта, таких как глюкоза. В обычных обстоятельствах это увеличивает транспорт глюкозы в клетки, из глюкозы образуется гликоген и запускаются другие метаболические изменения, которые являются причиной быстрого снижения уровней глюкозы в крови до нормальных.

Субъект, у которого отсутствует нормальная реакция на выделение инсулина, имеет резистентность к инсулину. От резистентности к инсулину страдают большие группы субъектов, таких как большое число субъектов с ожирением, люди, страдающие от так называемого метаболического синдрома (или синдрома Х), диабетики и множество пациентов в больницах или частных больницах, у которых развилась временная или долгосрочная резистентность к инсулину, как причина их заболеваний. У части диабетиков также недостаточная способность к увеличению концентраций инсулина в крови после потребления пищи (то есть постпрандиально). Субъекты, страдающие от резистентности к инсулину, демонстрируют анормально высокий постпрандиальный глюкозный ответ даже после потребления умеренных количеств пищевых ингредиентов, включающих глюкозу. В случае, когда высокие постпрандиальные концентрации глюкозы происходят относительно часто и в течение длительных периодов времени, они могут вызвать серьезные проблемы со здоровьем. Известные вторичные побочные эффекты, которые могут быть обнаружены у диабетиков, представляют собой проблемы, связанные с сердечно-сосудистой системой, такие как гипертония, атеросклероз, плохое снабжение периферических тканей кровью, инсульт, инфаркты и тому подобное, наряду с проблемами, связанными с почками, в частности анормальная скорость клубочковой фильтрации, и широкий спектр нейропатий и ретинопатий, таких как катаракта. Также было установлено, что смертность пациентов от некоторых заболеваний в больницах связана с тяжелой резистентностью к инсулину. Многочисленные исследования были посвящены снижению постпрандиального глюкозного ответа (PPGR). Для индуцирования низкого PPGR предлагалось множество различных типов углеводов. Для этой цели также предлагали включение пищевых волокон в исходные и диетические продукты, например вязких волокон, таких как камеди и пектины. Недостатком использования таких волокон является увеличение вязкости, приводящее к метеоризму, вздутию, потере аппетита и возможному запору при использовании в жидких продуктах в эффективных количествах.

В патенте США 6890571 описывается применение легко перевариваемого крахмала в качестве углевода, который обеспечивает глюкозу в течение длительного периода времени, например, для лечения гипергликемии, резистентности к инсулину, дислипидемии, аномального фибринолизиса, ожирения. Крахмал по патенту США 6890571 ферментативно разветвлен, по меньшей мере, на 90% и включает линейные альфа-глюканы, предпочтительно высококристаллическую амилозу, имеющую 5-65 безводно-глюкозных звеньев, соединенных между собой альфа-1,4-D-глюкозидными связями, и ДЕ>6,0. Не наблюдается изменений в свойствах материала при традиционных условиях обработки пищевого продукта при добавлении в широкий ряд пищевых продуктов в пределах 1-50 вес.%. Во время теста от 22 до 50 вес.% усваиваются в первые двадцать минут, и 48-74 вес.% усваиваются в течение двух часов после начала теста. В Таблице 2 патента США 6890571 приведен профиль перевариваемости после нагревания при температуре 85°С в течение 20 минут и охлаждения, и кристаллизации при комнатной температуре: в пределах около 31-40 вес.% усваиваются в течение первых 20 минут (быстрое усваивание) и 29-36 вес.% от 20 до 120 минут (медленное усваивание) после начала теста. Документ умалчивает о поведении ингредиентов при нагревании до более высокой температуры и, в частности, при ультравысокой температурной обработке, которая используется при получении энтерального клинического питания. Также документ умалчивает о воздействии нагревания на матрицу, которая включает белки и/или липиды, и/или другие углеводные фракции. Известно, что эти компоненты способны взаимодействовать с кристаллами амилозы и при этом усваиваются.

В ЕР-A 0688872 описывается способ получения устойчивого крахмала с использованием ферментативного разветвления и ретроградации. Продукт коммерчески доступен, как Actistar RM (устойчивый мальтодекстрин). В ЕР-A 0846704 (США 6043229) описывается ретроградированный крахмал с более чем 55 вес.% устойчивого крахмала, полученного из картофеля или предпочтительно тапиокового мальтодекстрина с использованием растворения, подкисления, разветвления за счет обработки изоамилазой с последующей распылительной сушкой. Этот устойчивый крахмал имеет более чем 50% линейных цепей альфа-глюканов с СП в пределах 10-35 и с температурой пика плавления ДСК ниже 115°C. Он подходит для применения в качестве пребиотического компонента, в частности, как волокон - источников бутирата.

В WO05/000904 описываются композиции устойчивого крахмала, полученные нагреванием мальтодекстрина - производного устойчивого крахмала - в масле при температуре около 150°C с последующим быстрым охлаждением до температуры около 70°C и асептической упаковкой. Для получения полного пищевого продукта другие компоненты, в частности, на основе воды, такие как белки и углеводы, отдельно стерилизуются и затем добавляются в прошедший тепловую обработку в масле крахмал, поскольку в противном случае около половины содержания устойчивого крахмала теряется.

В США 2006/0025381 описывается химически модифицированный крахмал для контроля обеспечения выделения глюкозы в течение длительного периода времени. Полученный в результате модифицированный крахмал обеспечивает менее 25 вес.% глюкозы за 20 минут и от 30 до 70 вес.% за 120 минут. Модификация может быть достигнута гидроксиалкилированием, ацетилированием, октенил-сукцинилированием, фосфорилированием и тому подобное.

В WO 2004/069877 описывается способ получения желируемого крахмального продукта с низким содержанием амилозы (ниже 50 вес.%, а именно 20-30 вес.%) при, по меньшей мере, 170°C, в частности около 200°C при мягких условиях кислотности с последующим быстрым охлаждением. Этот документ умалчивает о стабильности содержания медленно перевариваемого крахмала.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что коммерческий устойчивый крахмал, имеющий полезное содержание медленно перевариваемого крахмала при хранении в течение нескольких недель, теряет содержание этого медленно перевариваемого крахмала и превращается в песчанистый, не привлекательный продукт. Недостаток очень серьезен для жидких продуктов, в которых крахмал образует нежелательный осадок по прошествии некоторого времени.

Объект настоящего изобретения относится к способу получения медленно перевариваемого крахмала без химической модификации, стабильного при традиционных условиях хранения.

Другой объект настоящего изобретения относится к способу получения диетического продукта, эффективного для быстрого обеспечения потребителя глюкозой и поддерживающего клинически значимый запас глюкозы в течение продолжительного периода времени без приведения в результате к нежелательно высоким концентрациям глюкозы в крови, даже у субъектов с резистентностью к инсулину.

Другой объект настоящего изобретения относится к диетическому продукту для субъектов, страдающих резистентностью к инсулину, для профилактики заболеваний, являющихся результатом длительных и частых высоких уровней глюкозы в крови, таких как заболевания, которые являются результатом конечных продуктов усиленного (AGE), нейропатия, проблемы с сетчаткой и проблемы с почками.

Согласно настоящему изобретению было обнаружено, что проблема нестабильности и непривлекательности ощущения во рту при потреблении медленно перевариваемых крахмалов неожиданно может быть разрешена нагреванием продукта устойчивого крахмала в присутствии или отсутствии других пищевых компонентов, по меньшей мере, вплоть до 120°C в течение, по меньшей мере, 3 минут с последующим быстрым охлаждением до температуры ниже 20°C. Полученный в результате продукт остается неизменным и диспергированным в жидкой форме при хранении в течение продолжительного периода времени, по меньшей мере, 1 месяца при температуре хранения ниже 10°C.

Продукт, полученный способом по настоящему изобретению, представляет собой высокоамилозный крахмал с существенным содержанием медленно перевариваемого крахмала (медленно высвобождаемая глюкоза) и распределением в узких пределах относительно тонких частиц. Также он имеет относительно низкие пропорции легко перевариваемого крахмала и неперевариваемого крахмала, что одновременно минимизирует проблемы со стулом, вызванные большим объемом устойчивого крахмала и пиков глюкозы в плазме, вызванных высоким уровнем легко перевариваемого крахмала.

Основные стадии способа получения медленно перевариваемого крахмала (SDS) с эффективным размером частиц представляют собой стадию нагревания и стадию охлаждения. Нагревание проводят при условиях, эквивалентных, по меньшей мере, 120°C в течение 3 минут, например, вплоть до 30 минут. Температура нагревания должна быть достаточной для плавления большей части амилозы, но не такой высокой, чтобы разрушить амилозу. Как правило, это подразумевает минимальную температуру около 110°C (для целей плавления) и максимальную температуру около 160°C (для избежания разрушения). Очевидно, что максимальная температура легко может быть определена специалистом в области техники, к которой относится настоящее изобретение. Примерами таких эквивалентных условий является температура 110°C в течение 6-75 минут, температура 130°C в течение 1-10 минут, 140°C в течение 15 секунд - 5 минут и так далее. Предпочтительный период времени составляет 4-30 минут при температуре 121°C, 3-20 минут при температуре 124°C, 2-15 минут при температуре 130°C. Хотя для получения продукта с желаемым распределением частиц могут быть использованы более низкие температуры при обеспечении достаточного времени реакции, как указанно выше, предпочтительным является использование температуры, по меньшей мере, 120°C для получения высоких пропорций медленно перевариваемого крахмала, более предпочтительно, по меньшей мере, 123°C, и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 127°C.

Скорость охлаждения составляет, по меньшей мере, 5°C в минуту, предпочтительно, по меньшей мере, 10°C в минуту для температурного интервала свыше, по меньшей мере, 20°C, предпочтительно для всего температурного интервала. В частности, скорость охлаждения может быть выше около температуры плавления амилозы, то есть в интервале от 100 до 60°C. В качестве альтернативы или дополнительно в предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения охлаждение проводят быстро (более чем 10°C в минуту) в интервале ниже, чем 40°C, в частности в интервале от 30 до 40°C. Следовательно, интервал температуры от 40 до 30°C предпочтительно должен быть пройден за 2 минуты, по существу за 1 минуту, наиболее предпочтительно за 30 секунд. Охлаждение должно продолжаться, по меньшей мере, до достижения 20°C, предпочтительно ниже 10°C, по существу ниже 5°C. Быстрое охлаждение может быть проведено в промышленном масштабе с использованием традиционного устройства, такого как высокомощный теплообменник.

Предпочтительно после обработки продукт не держат при комнатной температуре в течение продолжительного периода времени; по существу время, в течение которого продукт держат при температуре от 10 до 30°C, предпочтительно должно составлять менее 7 дней, или предпочтительно менее 72 часа, более предпочтительно менее 24 часа. Продукт, хранящийся при температуре 5°C, стабилен, по меньшей мере, 1 месяц, означает, что содержание SDS не снижается более чем на 10%, по существу не более чем на 5%, и из жидкого продукта осаждается не более чем 10% крахмала.

Прошедший тепловую обработку крахмал может храниться, как таковой, или непосредственно использоваться. В качестве альтернативы, он может быть высушен распылительной сушкой или сублимационной сушкой после охлаждения предпочтительно при температуре ниже 15°C и храниться в порошкообразной форме, которая может быть восстановлена при использовании.

Предпочтительно проводят тепловую обработку суспензии, содержащей крахмал и необязательно другие пищевые компоненты, где диспергированный крахмал присутствует в концентрации, по меньшей мере, 2 вес.% (м/м), более предпочтительно, по меньшей мере, 4 вес.%, наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 6 вес.%, например, вплоть до 20 вес.%. По существу среда суспензии представляет собой воду, это означает, что, по меньшей мере, 40 вес.%, предпочтительно, по меньшей мере, 60 вес.% суспензии представляет собой воду.

Продукт по настоящему изобретению медленно перевариваемый крахмал имеет содержание амилозы, по меньшей мере, 60 вес.%. Предпочтительно содержание амилозы составляет в пределах более 65 вес.% и менее 90 вес.%, оставшийся крахмал предпочтительно представляет собой амилопектин (то есть разветвлен). Он имеет среднюю степень полимеризации от 15 до 100 безводно-глюкозных звеньев, предпочтительно от 20 до 70 безводно-глюкозных звеньев. Это эквивалентно средне-весовой молярной массе от 2400 до 16200, предпочтительно от 3200 до 113000.

Продукт крахмал (объем) имеет средний диаметр частиц, составляющий от 0,1 до 20 мкм. В частности, продукт крахмал имеет средний диаметр частиц от 1 до 15 мкм, более предпочтительно от 3 до 12 мкм, еще более предпочтительно от 5 до 10 мкм. Дополнительно, среднеобъемный диаметр частиц D(v 0,5) определяется как диаметр, при котором 50 об.% (а при равной плотности также 50% по весу) частиц имеют меньший диаметр, также размер частиц может быть определен, как среднеобъемный диаметр D[4,3], который представляет собой диаметр частиц наибольшего объема. Показатель D[4,3] для продукта по настоящему изобретению крахмала предпочтительно составляет от 0,5 до 25 мкм, более предпочтительно от 4 до 20 мкм, наиболее предпочтительно от 8 до 18 мкм. По меньшей мере, 90 вес.%, предпочтительно, по меньшей мере, 95 вес.% частиц имеют размер менее чем 50 мкм. Предпочтительно, по меньшей мере, 80 вес.%, более предпочтительно, по меньшей мере, 90 вес.% частиц имеют размер менее чем 20 мкм.

Продукты по настоящему изобретению могут быть разделены по размеру распределения частиц во время нагревания. Продукт по настоящему изобретению демонстрирует отличающийся размер распределения частиц, когда нагретые и затем медленно охлажденные частицы сравнивают с такими же нагретыми и затем быстро охлажденными. Различие составляет, по меньшей мере, на 10% менее показателя [D 4,3] и/или, по меньшей мере, менее на 15% показателя D(v 0,5) для продукта по настоящему изобретению по сравнению с тем же продуктом, не содержащим крахмал, прошедший тепловую обработку по настоящему изобретению. Используемый здесь термин «быстро перевариваемый крахмал» (RDS), «медленно перевариваемый крахмал» (SDS) и «неперевариваемый крахмал» (NDS) соответствуют классификации, приведенной Englyst, H.N. и другими в Eur. J. Clinical Nutrition (1992) 46, S33-S50. Метод классификации включает инкубацию с панкреатической амилазой и амилоглюкозидазой при температуре 37°C. RDS представляет собой крахмал, гидролизованный в течение первых 20 минут, и SDS представляет собой крахмал, гидролизованный в течение последующих 100 минут, то есть от 20 до 120 минут после начала инкубации. NDS представляет собой такую фракцию крахмала, которая не усваивается в течение первых 20 минут после начала теста на перевариваемость, при применении NDS приравнивается к RS части ингредиента устойчивого крахмал. Содержание соответствующих страниц S35, S38 и S39, на которых описывается метод классификации, введено здесь ссылкой. Общее количество крахмала, включая устойчивый крахмал, определяют согласно методу, описанному McCleary, J Assoc. Off. Anal. Chem. Int, 85, 1103-1111.

Продукт по настоящему изобретению крахмал характеризуется относительно высокой пропорцией медленно перевариваемого крахмала (SDS) по меньшей мере, 15 вес.%, и относительно низкими пропорциями, как легко перевариваемого крахмала (RDS) менее чем 60 вес.%, так и неперевариваемого крахмала (устойчивый) (NDS) менее чем 50 вес.%. Содержание SDS предпочтительно составляет, по меньшей мере, 20 вес.%, более предпочтительно, по меньшей мере, 25 вес.%, еще более предпочтительно, по меньшей мере, 30 вес.%. Фактический верхний предел SDS составляет 75 вес.%, в частности 60 вес.%, по существу, 45 вес.%. Содержание RDS составляет предпочтительно менее 50 вес.%, наиболее предпочтительно ниже 48 вес.%, нижний предел составляет, например, 15 вес.%, в частности 25 вес.%. Содержание NDS (RS) в продукте по изобретению предпочтительно составляет менее 40 вес.%, более предпочтительно менее 30 вес.%, по существу менее 27 вес.% или даже не более чем 25 вес.%. Фактический нижний предел составляет 10 вес.%, в частности, 15 вес.% NDS. Эти процентные соотношения приведены от общего веса продукта, то есть NDS+SDS+RDS.

Исходный материал для продукта по настоящему изобретению медленно перевариваемого крахмала может представлять собой любой (устойчивый) продукт крахмал с существенной пропорцией NDS. Предпочтительно исходный материал представляет собой устойчивый крахмал типа RS3, то есть не гранулированный, ретроградированный или кристаллический крахмал. Например, исходный материал может быть коммерчески доступным, частично гидролизованным, необязательно без разветвлений и ретроградированным крахмалом, например, под торговой маркой Actistar® от Cerestar. Крахмал может быть получен из любого источника, такого как пшеница, тапиока, картофель, кукуруза, рис и тому подобное. Продукт по настоящему изобретению медленно перевариваемый крахмал может быть скомбинирован с дополнительными углеводами, перевариваемыми или неперевариваемыми или предпочтительно обоими. В частности, углеводная композиция по настоящему изобретению содержит от 10 до 80 вес.% (от общего веса углеводов), предпочтительно 15-50 вес.% продукта по настоящему изобретению медленно перевариваемого крахмала, вместе с 0-80 вес.%, в частности 10-70 вес.%, по существу 30-60 вес.% других усваиваемых углеводов (не включая RDS и SDS части продукта по настоящему изобретению медленно перевариваемого крахмала) и 0-30 вес.%, в частности 5-20 вес.% некрахмальных волокон.

Примеры других перевариваемых углеводов включают глюкозу, мальтозу и мальтодекстрины, фруктозу, лактозу и сахарозу. Дополнительно углеводные композиции могут содержать моно- и дисахариды, иные чем глюкоза, фруктоза, мальтоза и сахароза, такие как галактоза, рибоза, манноза, тагатоза, изомальтоза, палатиниза и трегалоза, и не амилозные (=не-[α]-l,4-связанные) олигомеры глюкозы, такие как панноза, измальтоолигосахариды и тому подобное, которые представляют собой медленно перевариваемые.

Некрахмальные волокна, которые могут быть добавлены, включают растворимые полисахариды, такие как галактаны (например, гуммиарабик, пектины), галактоманнаны (например, гуар, тар, камедь рожкового дерева), арабиногалактаны, ксилоглюканы (например, тамариндовая камедь), глюкоманнаны (например, конджак), (арабино)ксиланы (псилиум), фруктаны (леван, инулин), β-глюканы и тому подобное и их продукты мягкого гидролиза, нерастворимые полисахариды, такие как целлюлоза и олигосахариды, такие как фрукто-, галакто-, арабино-, манно- и ксиоолгисахариды, олигосахариды сои и тому подобное.

Например, углеводная композиция может содержать к NDS, SDS и RDS компонентам медленно перевариваемого крахмала:

a) по настоящему изобретению (15-50 вес.%);

b) 10-60 вес.%, предпочтительно 20-40 вес.% эквивалентов легко перевариваемой глюкозы, выбранных из глюкозы, мальтозы и мальтодекстринов;

c) 0-25 вес.%, предпочтительно 2-20 вес.% фруктозы, лактозы и/или сахарозы;

d) 0-50 вес.%, предпочтительно 10-35 вес.% моно- и дисахаридов, иных, чем глюкоза, фруктоза, мальтоза, лактоза и сахароза; в частности 5-25 вес.% моносахаридов, иных, чем глюкоза и фруктоза, по существу галактоза, манноза и/или рибоза и 5-30 вес.% других глюкозосодержащих дисахаридов, иных чем мальтоза, лактоза и сахароза, по существу палатиноза, лейкроза, трегалоза, трегалулоза и/или тураноза;

e) 0-30 вес.%, предпочтительно 0-20 вес.% неамилозных олигомеров глюкозы;

f) 0-30 вес.%, предпочтительно 5-20 вес.% некрахмальных волокон, предпочтительно, по меньшей мере, половину которых, или в качестве альтернативы, 3-10 вес.% от всех углеводов, представляют растворимые некрахмальные олигосахариды, такие как галакто-, манно-, фрукто- и ксило-олигосахариды.

Приведенные выше процентные соотношения рассчитывают от общего веса углеводной фракции. Используемый здесь термин «олигосахарид» и «олигомер» относится к полимеру с от 3 до 20 монозных звеньев. Используемый здесь термин «не амилозные олигомеры глюкозы» относится к олигомерам глюкозы, большая часть связей которых, иная чем α-1,4 связи. Присутствие одной или более, но менее половины от всех неглюкозных звеньев все еще позволяет относить олигомеры к олигомерам глюкозы. Они рассматриваются как медленно перевариваемые.

В более предпочтительном варианте воплощения настоящее изобретение относится к жидкому пищевому продукту, содержащему белки, липиды, перевариваемые углеводы и/или пищевые волокна, включая продукт крахмал или углеводную композицию, описанную выше. Предпочтительно пищевой продукт стерилизован, где стерилизация может быть проведена отдельно от других пищевых компонентов или различных комбинаций пищевых компонентов, включая продукт медленно перевариваемый крахмал, где стерилизация и тепловая обработка материала устойчивого крахмала представляет собой одну и ту же стадию процесса обработки. Пищевой продукт по настоящему изобретению предпочтительно содержит 5-35 эн.% (энергетический %, то есть процент от общей энергии, обеспеченной углеводами, белками и липидами), более предпочтительно 10-30 эн.%, наиболее предпочтительно 12-24 эн.% белка; 8-50 эн.%, более предпочтительно 10-40 эн.%, наиболее предпочтительно 15-35 эн.% липидов, и 25-80 эн.%, предпочтительно 35-70 эн.% и наиболее предпочтительно 45-60 эн.% перевариваемых углеводов, включая медленно перевариваемый крахмал. Содержание пищевых волокон, включая неперевариваемый крахмал, составляет от 5 до 60, предпочтительно от 10 до 40 г на 1000 ккал. Содержание крахмальных волокон может составлять от 2 до 4, предпочтительно от 5 до 25 на 1000 ккал.

Продукты по настоящему изобретению могут быть использованы для лечения диабета, ожирения, резистентности к инсулину или для контроля постпрадиального глюкозного ответа, как описано далее ниже.

Углеводная композиция может быть использована, например, в качестве добавки или части частичного или полного пищевого продукта, дополнительно включающей белки и/или волокна, минеральные вещества, витамины и тому подобное. Композиция может представлять собой сухой порошок или твердую или полутвердую композицию. Предпочтительно пищевой продукт представляет собой жидкость, подходящую для зондового питания, или прием энтеральных смесей мелкими глотками через трубочку. Он имеет осмоляльность предпочтительно 300-700, более предпочтительно 330-600, наиболее предпочтительно 340-500 мОсмол/л, и с калорийностью от 0,6 до 2,0, более предпочтительно от 0,75 до 1,5 ккал/мл. В жидкой форме продукт предпочтительно включает доступную фракцию углеводов по настоящему изобретению в количестве 60-200, предпочтительно 80-160, более предпочтительно 100-140 г/л.

Вязкость пищевого продукта низкая и приемлема для обеспечения характеристик текучести для приема энтеральных смесей мелкими глотками через трубочку и для зондового питания. Измеренная при температуре 20°С, при скорости сдвига 100/сек вязкость составляет 1-60, предпочтительно 1,4-40, более предпочтительно 1,8-30 мПа*с (для сравнения: показатель воды - один). Диетические продукты по настоящему изобретению дополнительно могут включать агент, выделяющий инсулин, предпочтительно сульфонилмочевину, и/или антидиабетическое лекарственное средство, предпочтительно бигуанидин и/или тиазолидинедион. В случае, когда композиция по настоящему изобретению содержит сульфонилмочевину, то ее содержание составляет 0,1-4 г на 1 кг сухого вещества.

Белковая фракция диетических композиций по настоящему изобретению может быть получена из растительного белка, к которой может быть добавлена, по меньшей мере, одна свободная аминокислота, пептид или белок из животного источника. 10-99 вес.%, предпочтительно 20-80 вес.% белковой фракции получают предпочтительно из растений, принадлежащих к видам бобовых или стручковых растений. Предпочтительно белки получают из одного или более выбранного из группы соевых бобов (Glycine max), гороха (Pisum species), бобов (Phaseolus species), пажитника (Trigonella species), люпина (Lupinus species), чечевицы (Lens species), арахиса (Arachis species), тамаринда (Tamarindus), клевера (Trifolium) и люцерны (Medicago). Такие белковые композиции дополнительно поддерживают улучшение постпрандиального глюкозного ответа и постпандиального инсулинового ответа. В качестве альтернативы или дополнительно, 5-75 вес.%, в частности 10-50 вес.%, белка может представлять собой грибной белок, предпочтительно полученный из Fusarium, especially F. venenatum. Оставшийся белок, то есть 1-90 вес.%, предпочтительно 20-80 вес.% может представлять собой белок животного происхождения.

Аминокислоты или пептиды выбирают для обогащения аминокислотами, которые увеличивают показатель питательности белковой фракции в целом в рамках требований по незаменимым аминокислотам. В частности, эти аминокислоты представляют собой лизин, лейцин и фенилаланин. Композиции могут включать на 100 г аминокислот 1,8-5 г метионина и/или 4,5-9 г треонина, и/или 8,6-17 г лейцина, и/или 5,5-9,5 г пролина. Источник белка животного происхождения выбирают из определенных белков молока и сжиженного белка из мышечных тканей животных или рыбного гидролизованного белка. Наиболее предпочтительными являются молочные белки, по существу сывороточный белок, и более предпочтительно сывороточный белок, включающий менее 40 вес.% и еще более предпочтительно менее чем 30 вес.% каппа-казеина или гликомакропептидов от общего веса белка. Предпочтительно, по меньшей мере, 30 вес.%, более предпочтительно, по меньшей мере, 40 вес.% животного белка представляет собой α-лактальбумин и/или яичный белок или белок яичного белка.

Содержание белка в продуктах предпочтительно составляет 0,5-15 г, более предпочтительно 1-10 г и наиболее предпочтительно 2-7 г на 100 мл продукта. Рассчитывают количество энергии, которое обеспечивают белки, липиды и перевариваемые углеводы с использованием факторов Этуотера (4, 9, 4, соответственно) для каждого из них, количество энергии белка составляет 10-30 эн.%, предпочтительно 14-28 эн.%, наиболее предпочтительно 17-26 эн.%, и от перевариваемых углеводов 35-70 эн.%, предпочтительно 40-60 эн.%, и наиболее предпочтительно 42-55 эн.%, композиция включает 5-80 г/л, предпочтительно 20-50 г/л фракции белка.

Диетические композиции по настоящему изобретению дополнительно включают фракцию жира и липидов. Такая липидная фракция включает олеиновую кислоту и незаменимые жирные кислоты, такие как линоленовая кислота и альфа-линоленовая кислота, но также могут включать конъюгированные линоленовые кислоты и омега-3 длинноцепочечные жирные кислоты, такие как эйкозапентаеновая кислота (EPA) и докозагексаеновая кислота (DHA). Предпочтительно жирные кислоты включают менее 10 вес.% насыщенных жирных кислот и менее 1 вес.% транснасыщенных жирных кислот. Содержание липидов составляет 10-60 г/л, предпочтительно 15-50 г/л, более предпочтительно 31-46 г/л. При выражении количества липидов в продукте, как эн.% с использованием факторов Этуотера, содержание липидов составляет 25-45 эн.%, предпочтительно 28-40 эн.%, и наиболее предпочтительно 30-38 эн.%. Липиды включают триглицериды, диглицериды, моноглицериды, (лизо)фосфолипиды, сфинголипиды и керамиды. В расчет липидной фракции не включены другие компоненты, растворимые в петролейном эфире или гексане, такие как холестерин и другие стеролы.

Дополнительно пищевой продукт может включать микроингредиенты, такие как витамины, микроэлементы и минеральные вещества, хорошо известные из предшествующего уровня техники, и эквиваленты карнитина, инозитол, таурин и другие пищевые компоненты, такие как ароматизаторы, красители или технологические добавки. Содержание кальция и фосфора также выбирают в пределах 10-70 мг/100 мл, предпочтительно 20-60 мг/100 мл. Соотношение кальция к фосфору составляет в пределах 0,8-2, предпочтительно 1,1-1,9, более предпочтительно 1,3-1,8. Диетические композиции по настоящему изобретению используют для поддержания пролонгированного глюкозного ответа в крови и тканях после потребления и, по существу, используют при диабете и/или резистентности к инсулину. К субъектам, страдающим от или чрезвычайно подверженным резистентности к инсулину, относятся, например, тяжело или критически больные пациенты, в частности пациенты, получающие обезболивающие средства, такие как страдающие тяжелыми формами рака или ВИЧ-инфекцией. Другие группы пациентов, страдающих от трудностей в контроле PPGR, включают тех субъектов, которые перенесли серьезное хирургическое вмешательство или другие травмы, субъектов с малоценным питанием, тех, которые страдают от недостаточности белка, субъектов, страдающих от ожирения, метаболического синдрома, синдрома X, гипергликемии, гиперинсулимии, дислипидимии, гипертриглицеридомии и от аномального фибринолизиса, а также большая часть группы преклонного возраста в западном обществе. Дополнительно продукт может быть использован для субъектов с повышенным риском вследствие наследственного анамнеза развития резистентности к инсулину, PPGR в крови млекопитающих в течение после 20 минут до 4 часов после введения. Даже более предпочтительно для поддержания стабильной концентрации глюкозы вплоть до 3 часов, более предпочтительно вплоть до 2 часов после введения. По существу, плоский уровень глюкозы или PPGR означает, что уровень глюкозы в крови не варьирует более чем на около 1,6 мМ и предпочтительно менее на 1,3, более предпочтительно менее чем на 1,0 мМ за 20 минут в течение вышеуказанного времени после потребления 20.

В случае диабета, уровень глюкозы в крови, как правило, сохраняется от 4 мМ до 15 мМ. Однако в случае тяжелого диабета, может наблюдаться превышение пика пострпрандиальной концентрации глюкозы в 15 мМ. При таких обстоятельствах диетическая композиция, включающая фракцию углеводов по настоящему изобретению, должна быть потреблена более чем за один прием пищи и/или в комбинации с введением подходящего количества инсулина перед потреблением пищевого продукта. В случае не диабета, можно контролировать уровень глюкозы в крови даже ниже 11 мМ.

Предпочтительно уровни глюкозы в плазме могут контролироваться от 5 до 8 мМ в течение вышеуказанного периода без необходимости потребления большого количества с ним волокон, поскольку это может вызвать дискомфорт в желудочно-кишечном тракте, и без замены источников глюкозы другими углеводами, которые требуют нереально высокой метаболической способности или большого количества липидов, что может плохо сказаться на ожирении и диабете таких субъектов, как основная часть жителей Индостана и некоторые народы Кавказа, для персон, которые просто бесконтрольно питаются, таких как спортсмены во время выполнения упражнений, или субъекты, длительное время удерживающие внимание, такие как студенты или во время экзаменов, или во время переговоров. Следовательно, продукт крахмал, углеводная композиция и диетические композиции по настоящему изобретению могут быть использованы для профилактики и/или лечения диабета, резистентности к инсулину, ожирения, контроля постпрандиального глюкозного ответа, метаболического синдрома, синдрома X, гипергликемии, гиперинсулимии, дислипидимии, гипертриглицеридомии, и от аномального фибринолизиса, и/или расстройств, связанных с перенесением сложного хирургического вмешательства или травмы у млекопитающих, поддерживая стабильный уровень глюкозы или физиологически приемлемые профили липидов или холестерина в крови.

Также продукт может быть использован для профилактики у субъектов, подверженных или лечащихся от гипогликемии, под гипогликемией следует понимать состояние, когда уровни глюкозы в плазме составляют ниже 4 ммоль/л. Это по существу желательно для диабетиков, например, после введения инсулина или во время длительного времени без приема пищи, такого как ночь.

Кроме того, продукты эффективны для снижения риска возникновения и уменьшения тяжести некоторых заболеваний, часто связанных с повышенным уровнем глюкозы в крови, включающих, ретинопатии, заболевания почек и нейропатии. Также может быть проведена профилактика заболеваний, связанных с проникновением продуктов гликирования (AGE). Эффективность продуктов может быть определена измерением уровней гликированных молекул гемоглобина (HbIAc) в крови.

На прилагаемых иллюстрациях:

Фиг.1 - график распределения частиц у Actistar при разных температурах, выраженные в процентах частиц определенного диаметра, от общего объема частиц (см. Пример 1).

Фиг.2 - график содержания RDS, SDS и RS Actistar при различных температурах, определенные по методу Энглиста, в процентах от веса порошка (см. Пример 5).

ПРИМЕРЫ

Методы

Определяют содержание и распределение размера частиц резистентного крахмала (RS), медленно перевариваемого крахмала (SDS) и быстро перевариваемого крахмала (RDS).

Определение RDS и SDS

Содержание быстроперевариваемого крахмала и медленно перевариваемого крахмала в каждом образце определяют методом, описанным Englyst и другие (Am. J. Clin. Nutr., 1999, 448-454). Этот метод модифицирован в двух пунктах: количество глюкозы определяют с использованием спектрофотометрии вместо ВЭЖХ. Реакцию останавливают с использованием 1 М HCl вместо этанола и образцы очищают с использованием реагентов Carrez.

Процедура коротко:

25 мл образца пищевого продукта разводят или растворяют 10 мг CHO/мл, инкубируют на водяной бане-шейкере с раствором пепсин/гуар/HCl в течение 30 минут при температуре 37°C для имитации желудочного пищеварения. После чего следует 120-минутная инкубация с раствором панкреатин/инвертаза/амилоглюкозидаза для имитации желудочного переваривания углеводов. В начале желудочного переваривания (t=0) при t=10, t=20, t=30, t=60 и t=120 в образец добавляют 1 M раствор HCl. Затем добавляют в образец раствор Carrez I, Carrez II и 0,1 M NaOH и смешивают после каждого добавления, и все фильтруют через 0,45 мкм фильтр. Глюкозу измеряют в чистом фильтрате с использованием набора GOD-PAP (Roche Diagnostics). Глюкоза образуется в первые 20 минут из RDS, глюкоза образуется в следующие 100 минут из SDS.

Проведение каждого анализа проверяют контролем; подвергшийся варке картофельный крахмал, в котором весь крахмал представляет RDS.

Определение устойчивого крахмала

В каждом образце определяют содержание RS и DS методом AOAC 2002.02, методом AACC 32-40, описанным McCleary и другими (J AOAC Int. 85, 2002, 665-675; ibid. 2002, 1103-111). Все необходимые реагенты были приобретены от Megazyme International Ireland Ltd как набор K-RSTAR для анализа устойчивого крахмала.

Процедура коротко:

100 мг сухого вещества каждого образца инкубируют на водяной бане-шейкере с раствором панкреатической α-амилазы и амилоглюкозидазы (AMG) в течение 16 часов при температуре 37°C, во время которого неустойчивый крахмал растворяется и гидролизуется до глюкозы под комбинированным воздействием двух ферментов. Реакцию останавливают добавлением равного объема этанола, и RS извлекают центрифугированием в виде осадка. Затем дважды промывают суспензию водным этанолом (50%) с последующим центрифугированием. Свободную жидкость удаляют декантированием. RS в осадке растворяют в 2 M KOH, интенсивно перемешивая на ледяной бане с использованием магнитного перешивающего устройства. Этот раствор нейтрализуют ацетатным буфером, и крахмал гидролизуют до глюкозы с использованием AMG. Глюкозу измеряют реагентом глюкозоксидаза/пероксидаза (GOPOD), и это является измерением содержания RS в образце. DS определяют, собирая и промывая 100 мл оригинального супернатанта, и измеряют содержание глюкозы с использованием GOPOD. Сумма RS и DS, как процент от количества исходного материала, соответствует выходу готового продукта, который составляет от 80 до 100 вес.% при всех указанных условиях.

Проведение каждого анализа проверяют четырьмя контролями, включенными в набор K-RSTCL для контроля содержания устойчивого крахмала в муке от Megazyme International Ireland Ltd.: обычный кукурузный крахмал 0,67 вес.% RS, сухая измельченная обыкновенная фасоль 4,7 вес.% RS, Actistar 48,3 вес.% RS и нативный картофельный крахмал 63,4 вес.% RS.

Определение распределения размера частиц

Распределение размера частиц анализируют с использованием Mastersizer (Malvern Instruments; размер линз: 300 RF мм; длина волны: 2,40 мм; Пробозаборник: MS 14; Модель для анализа: полидисперсная). Все образцы измеряют при затемнении 15-25%. Данные выражают, как % от общего объема частиц, занятого частицами с определенным диаметром.

Пример 1

Actistar, доступный от Cerestar, суспендируют в деминерализованной воде (14,7% (м/м)). Суспензию нагревают в течение 5 минут при 80, 90, 100, 110, 120 или 130°C на масляной бане и затем охлаждают до комнатной температуры с использованием водопроводной воды. Через 24 часа (хранение при температуре 20°C) после тепловой обработки измеряют содержание RDS, SDS и RS и распределение размера частиц. Содержание RDS, SDS RS, определенное методом Englyst, приведено в Таблице 1 ниже. Показатели выражают как процент от общего веса порошка; то есть в г/100 г «как есть» и выражают как среднее ± SEM (n=3). Actistar включает 5,7 вес.% некрахмальных компонентов (вода, белок и зола) от общего веса, остальное 94,3 вес.%.

Таблица 1 Температура обработки (°С) Быстроперевариваемый крахмал (г/100г) Медленно перевариваемый крахмал (г/100г) Устойчивый крахмал (г/100г) 80 28,6±2,0 10,4±0,9 55,3±2,3 90 32,9±2,3 13,8±2,2 47,6±4,5 100 37,1±3,5 16,3±3,6 40,9±6,8 110 40,3±1,0 25,6±5,4 28,4±5,9 120 43,2±1,9 32,4±4,9 18,7±6,2 130 39,6±5,0 33,1±2,7 21,5±5,9

Пример 2

Следуя процедуре Примера 1, Actistar нагревают при температуре 124°C в течение 4 минут при трех различных концентрациях: 4, 8 и 15 вес.% (м/м). Для каждой концентрации охлаждение проводят медленно (на воздухе) или быстро (с использованием ледяной воды). Содержание RDS, SDS и RS приведено в Таблице 2 ниже.

Таблица 2   4 вес.% медленно 4 вес.% быстро 8 вес.% медленно 8 вес.%
быстро 15 вес.% медленно 15 вес.% быстро RDS 50 49 42 39 33 35 SDS 7 22 11 36 16 38 RS(NDS) 37 23 41 19 45 20

Таблица 2 демонстрирует, что быстрое охлаждение приводит к сильному увеличению содержания SDS и что более концентрированные суспензии имеют более высокое содержание SDS по сравнению с менее концентрированными суспензиями. Распределение размера частиц сдвинулось в сторону меньшего размера при быстром охлаждении, в частности в более концентрированных суспензиях.

Пример 3

Следуя процедуре Примера 1, Actistar нагревают при температуре 124°C в течение 4 минут при 6 вес.%. Охлаждение проводят четырьмя различными способами: (a) медленно (на воздухе) до комнатной температуры, (b) медленно до температуры 30°C и затем быстро до комнатной температуры на ледяной бане, (c) медленно до 40°C и затем быстро до комнатной температуры на ледяной бане, и (d) быстро до комнатной температуры на ледяной бане. Содержание RDS, SDS и RS приведено в Таблице 3 ниже.

Таблица 3   (a) медленно (b) медленно/быстро 30°С (c) медленно/быстро 40°С (d) быстро RDS 44 48 42 38 SDS 11 19 33 40 RS(NDS) 39 27 19 16

Таблица 3 подтверждает, что быстрое охлаждение приводит к сильному увеличению содержания SDS и что, в частности, интервал от 30 до 40°С очень важен. Распределение размера частиц сдвинулось в сторону меньшего размера при быстром охлаждении, и только быстрое охлаждение до температуры ниже 40°С и быстрое охлаждение во всем интервале позволяют получить более чем 95% частиц менее 12 мкм.

Пример 4

Следующие продукты получают и нагревают при температуре 121°С в течение 4 минут и затем быстро (лед) или медленно (воздух) охлаждают.

1. 4 вес.% actistar в воде.

2. 4 вес.% actistar в пищевом продукте (пищевой продукт, содержащий волокно, Tentrini).

3. тот же продукт, что и 2 без actistar.

Результаты приведены в Таблице 4

Таблица 4   D (v 0,5) D [4,3] Диаметр частиц (мкм) быстро медленно быстро медленно Продукт 1 13 23 16 32 Продукт 2 9 13 17 23 Продукт 3 1 1 12 13

Пример 5

Actistar, доступный от Cerestar, суспендируют в деминерализованной воде (14,7 вес.%). Суспензию нагревают в течение 5 минут при 121°C на масляной бане и затем охлаждают до различных температур (4°C, 20°C, 30°C и 40°C) на водяной бане. Через 24 часа (хранение при указанных температурах) после тепловой обработки измеряют содержание RDS, SDS и RS. Содержание RDS, SDS RS, определенное методом Englyst, приведено на Фиг.2. Показатели выражают как процент от общего веса порошка; то есть, в г/100 г «как есть», и выражают как среднее ±SEM (n=3). Actistar включает 5,7 вес.% некрахмальных компонентов (вода, белок и зола) от общего веса, остальное 94,3 вес.%. Это ясно показывает, что большая часть RDS, присутствующая при температуре 4°C, близка к общему содержанию RS, конвертированному в SDS и RDS.

Стерилизованный пищевой продукт содержит крахмал. Крахмал имеет содержание амилозы, по меньшей мере, 60 вес.%. Средний размер частиц крахмала составляет от 1 до 15 мкм. По меньшей мере, 90 вес.% крахмала имеют диаметр менее 50 мкм. Содержание неперевариваемого крахмала составляет менее 50 вес.%. Содержание медленно перевариваемого крахмала составляет 15-75 вес.%. Композицию крахмала получают нагреванием материала крахмала до температуры, по меньшей мере, 110° и последующим быстрым охлаждением до температуры ниже 20°С. Средняя скорость охлаждения составляет, по меньшей мере, 10°С в минуту. Также описан пищевой продукт на основе углеводной композиции. Углеводная композиция содержит 15-75 вес.% вышеуказанной крахмальной композиции, 10-60 вес.% глюкозы, мальтозы и/или мальтодекстринов, 0-25 вес.% фруктозы, лактозы и/или сахарозы, 0-50 вес.% моно- и дисахаридов, отличающихся от глюкозы, фруктозы, мальтозы, лактозы и сахарозы, 0-30 вес.% неамилозных глюкозных олигомеров и 0-30 вес.% некрахмальных волокон. Изобретение позволяет получить диетический пищевой продукт, эффективный для быстрого обеспечения потребителя глюкозой и поддерживающий запас глюкозы в крови в течение продолжительного времени, имеющий стабильность при хранении в течение месяца при температуре хранения ниже 10°С. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 ил., 4 табл., 5 пр.

1. Стерилизованный пищевой продукт, содержащий крахмал, имеющий:
(a) содержание амилозы, по меньшей мере, 60 вес.%;
(b) средний размер частиц от 1 до 15 мкм, причем по меньшей мере, 90 вес.% частиц крахмала имеет диаметр менее чем 50 мкм;
(c) содержание неперевариваемого крахмала менее 50 вес.%; и
(d) содержание медленно перевариваемого крахмала 15-75 вес.%.

2. Пищевой продукт по п.1, в котором, по меньшей мере, 80 вес.% частиц имеют диаметр менее 20 мкм.

3. Пищевой продукт по п.1, в котором средний диаметр частиц составляет от 2 до 12 мкм.

4. Пищевой продукт по любому из пп.1-3, в котором указанный крахмал имеет (с) содержание неперевариваемого крахмала от 10 до 35 вес.%, предпочтительно от 15 до 30 вес.% и/или содержание медленно перевариваемого крахмала от 20 до 60 вес.%, предпочтительно от 25 до 45 вес.%, и/или содержание легко перевариваемого крахмала от 15 до 60 вес.%, предпочтительно от 25 до 50 вес.%.

5. Пищевой продукт по любому из пп.1-3, который является жидким.

6. Пищевой продукт по любому из пп.1-3, содержащий 25-80 эн.% перевариваемых углеводов, дополнительно 5-35 эн.% белка и/или 8-50 эн.% липидов.

7. Пищевой продукт по любому из пп.1-3, дополнительно содержащий растворимые или нерастворимые некрахмальные пищевые волокна в количестве 5-20 г на 100 г общих углеводов или 5-25 г на 1000 ккал.

8. Пищевой продукт по п.6, в котором содержание белка составляет 10-30 эн.%, содержание липидов составляет от 10 до 40 эн.%, а содержание перевариваемых углеводов, включая медленно перевариваемый крахмал, составляет от 25 до 80 эн.%, и содержание неперевариваемых углеводов, включая неперевариваемый крахмал, составляет от 10 до 40 г на 1000 ккал.

9. Пищевой продукт по любому из пп.1-3, в котором содержание медленно перевариваемых углеводов снижается не более чем на 5 вес.% при хранении в течение 1 месяца при температуре 5°С.

10. Пищевой продукт, содержащий углеводную композицию, содержащую от общего веса углеводной фракции:
(i) 15-75 вес.% крахмальной композиции, представляющей собой продукт по любому из пп.1-3;
(ii) 10-60 вес.% глюкозы, мальтозы и/или мальтодекстринов;
(iii) 0-25 вес.% фруктозы, лактозы и/или сахарозы;
(iv) 0-50 вес.% моно- и дисахаридов, отличающихся от глюкозы, фруктозы, мальтозы, лактозы и сахарозы;
(v) 0-30 вес.% неамилозных глюкозных олигомеров;
(vi) 0-30 вес.% некрахмальных волокон.

11. Способ получения композиции крахмала, содержащей медленно перевариваемый крахмал, включающий:
a) нагревание материала крахмала, который, по меньшей мере, частично неперевариваемый и имеет содержание амилозы, по меньшей мере, 60 вес.%, до температуры, по меньшей мере, 110°С;
b) быстрое охлаждение нагретого материала крахмала до температуры ниже 20°С, причем средняя скорость охлаждения для всего температурного интервала составляет, по меньшей мере, 10°С в минуту.

12. Способ по п.11, в котором на стадии b) нагретый материал крахмала охлаждают до температуры ниже 5°С.