CN1163152C - 将从燕麦中分离出β-葡聚糖组合物的方法及其产品 - Google Patents

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Abstract

一种从燕麦粉生产水溶性β-葡聚糖组合物的方法，此组合物含有高重量比的β-葡聚糖/葡萄糖，较佳地为15∶1比例或更高，所述的方法包括采用β-淀粉酶，其用量足以将燕麦粉所含50%重量以上的淀粉，较佳的是65%重量以上的淀粉转化成麦芽糖。也可将支链淀粉酶和/或蛋白酶与β-淀粉酶联合使用。本发明还公开了可进一步加工的相应组合物以及由其生产得到的食品。

Description

将从燕麦中分离出β-葡聚糖组合物的方法及其产品
发明领域
本发明涉及从燕麦将水溶性天然β-葡聚糖组合物分离成相应的组合物并用从这种组合物制造产品的方法。
发明背景
水溶性天然β-葡聚糖是一种重要的令人感兴趣的营养物质。其化学成分为“可溶性食物纤维”-SDF，且认为这与燕麦制品与降低冠心病危险度间的关系有关。在本文中术语“天然”表示在分离过程中未被酶促降解成基本物质的碳水化合物。现在市场上有各种富含SDF的健康食品。大麦和燕麦富含SDF。据文献记载燕麦的SDF特别有益于健康。
美国专利No.4,996,063(Inglett)公开了一种从燕麦制造SDF组合物的方法。Inglett的方法包括在用α-淀粉酶处理前，先将磨碎的燕麦糊化，从而能得到大量葡萄糖。通过分离不溶于水的物质从水解混合物中回收SDF成分水溶液。用US4,996,063方法制造的β-葡聚糖产品，由于其葡萄糖的高含量，使其作为食品添加剂的使用受限。高含量葡萄糖使得，在含氨基酸时的加热(Maillard反应)中形成不理想的(即有色和苦味)产品。另外，Maillard反应还择优地消耗赖氨酸(一种人的基本氨基酸)。在许多应用中，由于葡萄糖的甜度，使高葡萄糖含量的产品有缺陷。
在生成和进一步处理SDF中，重要的是防止可能存在的β-葡聚糖酶的作用，从而避免β-葡聚糖的降解(将导致营养价值的丢失)。提供基本无β-葡聚糖酶的β-葡聚糖制品也很重要。燕麦的纯稳定SDF制品受到相对高含量脂肪、蛋白质尤其是β-葡聚糖酶的妨碍。
发明目的
本发明的目的是提供一种上述类型的能从燕麦生产出稳定高收率β-葡聚糖组合物的方法。
本发明的另一目的是提供一种从燕麦生产稳定、高收率、水溶性β-葡聚糖组合物的方法，其是低糖份且在食品制备和食品加工过程中是耐高温的。
本发明的另一目的是提供从它们制备出的相应组合物和产品的方法。
发明概述
本发明公开了一种从燕麦粉制造水溶性β-葡聚糖组合物的方法，该组合物是高β-葡聚糖/葡萄糖重量比例的，较佳的比例是15∶1或更高，所述的方法包括用β-淀粉酶，其足够将燕麦粉中所含的50％(重量)以上，较佳的是65％(重量)以上的淀粉转化成麦芽糖。另外，形成了大量水溶性寡糖。
较佳的是，本发明的方法除包括使用β-淀粉酶外，还使用支链淀粉酶，其“促进”β-淀粉酶的作用。支链淀粉酶是一种淀粉脱支酶，它也辅助糖化作用成寡聚糖和麦芽糖作为主要的单糖，而不促进形成葡萄糖。
本发明的优点是本发明的方法还可任选地包括使用蛋白酶。如果要实现纯化本发明的β-葡聚糖组合物以增加水溶性β-葡聚糖的含量，这就特别有利。
本发明的另一方面是，本发明的方法包括使用(以相对β-淀粉酶酶活性)α-淀粉酶，其量能加速淀粉的降解过程但不会形成大量葡萄糖。较佳的是加入对β-淀粉酶酶活性为0-10％(更佳的是1-5％)的α-淀粉酶。本发明的技术人员易理解这所需的α-淀粉酶的量按反应条件(时间、温度等)变化，但易用简单的实验确定。具体的说，本发明的方法包括以下步骤：
-选择富含β-葡聚糖的燕麦品种，任选地为低脂肪的燕麦；
-通过干磨所述的燕麦品种，制造燕麦粉；
-通过筛选或其他颗粒尺寸/重量分辨方法，筛选富含β-葡聚糖的燕麦粉成分；
-在水介质中加入已热处理过的燕麦粉成分或从热处理过的燕麦品种或热处理过的燕麦粉中的燕麦成分，β-淀粉酶和任选地支链淀粉酶；
-在水介质中加入如此处理过的燕麦粉成分、β-淀粉酶和任选地支链淀粉酶；
-在30℃以上的温度加热如此处理得到的悬浮液一段足以充分降解淀粉的时间；
-通过进一步加热悬浮液和/或其他方法使加入的酶失活；
-除去不溶于水的物质，形成水溶性β-葡聚糖组合物；
-任选地，浓缩和/或干燥所述的β-葡聚糖组合物。
具体而言，本发明包括一种从高β-葡聚糖/葡萄糖比例燕麦生产水溶性β-葡聚糖组合物的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
-从以下至少选择一种：(a)富含β-葡聚糖并任选低脂肪的燕麦品种，(b)含所述的干磨燕麦品种的燕麦粉和(c)所述的富含β-葡聚糖的燕麦粉的成分；
-使所述选择的成员中的碳水化合物降解酶失活；
-干磨所述的失活成员；
-将所述的干磨好的成员与水介质、β-淀粉酶和任选地支链淀粉酶混合，形成悬浮液；
-在30℃以上加热得到的悬浮液一段时间，足以使淀粉基本降解为寡聚糖和麦芽糖作为主要的双糖；
-使所述的β-淀粉酶失活，如果有支链淀粉酶，也将其失活；
-除去不溶于水的物质，形成水溶性β-葡聚糖组合物。
较佳地，加热悬浮液以降解大部分淀粉和蛋白质的温度为52℃-65℃，尤其是55℃。
加热悬浮液使加入的酶失活的较佳温度约为80℃-95℃。
较佳地，通过离心和/或过滤除去不溶于水的物质来形成水溶性β-葡聚糖组合物。
本发明的β-葡聚糖组合物可以其水溶液的形式使用，其为较高的浓度在室温变成凝胶，或以冻干或喷雾干燥β-葡聚糖组合物水溶液的方法得到的粉末形式使用。冻干形式的水溶性β-葡聚糖组合物含有10％重量或更多的水溶性燕麦β-葡聚糖。在一优选的实施例中，本发明水溶性β-葡聚糖组合物中水溶性β-葡聚糖的含量为15重量％或更多。
可将本发明的β-葡聚糖组合物作为食品添加剂使用，例如软饮料和啤酒的添加剂，且后者是特别适用的。
本发明的β-葡聚糖组合物的另一优点是可用蛋白酶处理，尤其是alkalase，以将蛋白质降解成肽和氨基酸。如果需要除去低分子量的化合物(如分子量低于200的化合物)这是特别有利的。适于除去低分子量成分的方法包括超滤、反渗透和凝胶过滤。在形成本发明的β-葡聚糖组合物之前(如在本发明方法的淀粉降解过程中)加入这些酶也在本发明的范围之中。
本发明还公开了富含本发明β-葡聚糖的食品。富含(β-葡聚糖)的液体产品包括果汁、啤酒、麦芽汁、牛奶和发酵液，和半液体乳制品、牛奶和奶油替代品、软饮料、糖浆、液态蜜等。
也可将本发明的β-葡聚糖产品作为各种食品的凝胶化添加剂。冻干制品尤其适用于固体或基本固体食品(如面包、饼干、薯条)的添加剂。
本发明另一优点是在权利要求中公开了本发明加工方法的流程图，其在以下的本发明优选但非限制性实例中，参考附图也是显见的。
材料.从Skane-mollan(Tagarp，Sweden)得到富含β-葡聚糖的热处理过的燕麦粉商品(‘HAVREMJOL C45’)。也可按US 5,063,078(Frohse)对燕麦所述，得到高β-葡聚糖含量的燕麦粉。从Genencor International，Inc.(Rochester，NY，USA)得到β-淀粉酶。从Novo Nordisk，(Valby，Denmark)得到α-淀粉酶、支链淀粉酶、蛋白酶(如Alcalase)。
淀粉和任选地蛋白质的酶促降解.55℃，在装有301水的带高效搅拌器的恒温器控制的夹套(heat-mantled)100升不锈钢储器1中，加入54g β-淀粉酶和18g支链淀粉酶。然后用螺旋加料器2加入6kg热处理过的燕麦粉，为时20分钟，以在697s-1剪切速率时保持粘度低于128mPas。55℃搅拌加热悬浮液。用Bohlin Visco88测量计监控悬浮液的粘度。随后悬浮液中干物质的含量达到约20％。2小时后，在697s-1剪切速率，粘度降至40mPas。然后加入5g Alcalase，55℃连续再加热30分钟。通过平衡储器3，将悬浮液抽吸入蒸汽喷射器4中，在该蒸汽喷射器中温度达到90℃以使加入的酶失活。由此将悬浮液冷却，较佳地冷却到40℃以下，如通过将其抽吸通过换热器5，由此达到室温，然后到沉降式离心机6(5,000rpm)离心掉残留的固体(在13，约有1/3重量固体为起始物)，离心物可用作动物的饲料。
然后得到含约2％天然水溶性β-葡聚糖的澄清液。在接受储器7收集β-葡聚糖溶液，溶液开始分层，并被传输到巴氏消毒器8。通过消毒器8后，在换热器9中将溶液冷却到环境温度，并储存在储罐10中，可从储罐10取出着作其他处理，如在蒸发器11中蒸发产生高粘度的凝胶或冻干得到多孔粉(含17％重量β-葡聚糖)。另外也可将巴氏消毒过的溶液从储器10排到包装流程12中，运输到其他位置。如果需要可通过超滤除去小分子成分、淀粉和蛋白质水解的主要产物来纯化此溶液。

Claims (20)

1.一种从碳水化合物降解酶被失活的燕麦粉生产水溶性β-葡聚糖组合物的方法，所述的β-葡聚糖组合物具有15∶1或更高的β-葡聚糖/葡萄糖重量比例，其特征在于，所述的方法包括使用β-淀粉酶，其量足以将燕麦粉中所含的50重量％的淀粉转化成麦芽糖，然后除去剩余的水不溶性物质，获得所述水溶性β-葡聚糖组合物。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括使用支链淀粉酶和/或蛋白酶。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述β-淀粉酶的量足以将65重量％的淀粉转化成麦芽糖。
4.一种从高β-葡聚糖/葡萄糖比例燕麦生产水溶性β-葡聚糖组合物的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
-从以下至少选择一种：(a)富含β-葡聚糖并任选低脂肪的燕麦品种，(b)含所述的干磨燕麦品种的燕麦粉和(c)所述的富含β-葡聚糖的燕麦粉的成分；
-使所述选择的成员中的碳水化合物降解酶失活；
-干磨所述的失活成员；
-将所述的干磨好的成员与水介质、β-淀粉酶混合，形成悬浮液；
-在30℃以上加热得到的悬浮液一段时间，足以使淀粉基本降解为寡聚糖和麦芽糖作为主要的双糖；
-使所述的β-淀粉酶失活，如果有支链淀粉酶，也将其失活；
-除去不溶于水的物质，形成水溶性β-葡聚糖组合物。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将干磨好的成员与水介质、β-淀粉酶混合的步骤还包括与支链淀粉酶混合。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，加热悬浮液以降解大部分淀粉和蛋白质的温度为52℃到65℃。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述温度为55℃。
8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，加热悬浮液使加入的酶失活的温度为80℃到95℃。
9.如权利要求4-8中任一所述的方法，其特征在于，通过离心和/或过滤除去不溶于水的物质来分离水溶性β-葡聚糖组合物。
10.如权利要求4-8中任一所述的方法，其特征在于，所述的β-葡聚糖组合物是喷雾或冷冻干燥的。
11.如权利要求4-8中任一所述的方法，其特征在于，通过超滤除去小分子量化合物。
12.一种水溶性β-葡聚糖组合物，其特征在于，它由权利要求1或4所述的方法生产。
13.如权利要求12所述的水溶性β-葡聚糖组合物，其特征在于，它为冻干形式，含有10重量％或更多燕麦的水溶性β-葡聚糖。
14.如权利要求12所述的组合物，其特征在于，所述的水溶性β-葡聚糖的含量为15重量％或更多。
15.一种富含权利要求12所述的β-葡聚糖组合物的食品。
16.一种富含权利要求12所述的β-葡聚糖组合物的饮料。
17.一种β-葡聚糖产品，其特征在于，所述的产品是通过用酶处理权利要求12所述的β-葡聚糖组合物来促进多糖和寡聚糖降解成麦芽糖，和/或用蛋白酶将蛋白质降解成肽或氨基酸。
18.如权利要求17所述的产品，其特征在于，所述蛋白酶是alkalase。
19.如权利要求17所述的产品，其特征在于，该产品可用进行一次或多次反渗透、超滤和凝胶过滤，以除去分子量低于200的成分。
20.如权利要求17所述的产品，其特征在于，促进多糖和寡聚糖降解成麦芽糖的酶包括支链淀粉酶。
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