专利名称：功能性糖替代物的制作方法
技术领域：
本发明涉及糖的替代物组合物，其具有糖的甜化特征和结构特征。更具体而言，本发明涉及一种固体或半固体功能性甜味剂，其可在任何制剂中以1/1重量计和/或另外以1/1体积计代替糖。
糖是人食品制剂中常用的甜味添加剂。糖应理解为蔗糖以及其它常用的富含热量(calorie)的甜味添加剂如葡萄糖、果糖和高果糖玉米糖浆。流行的摄食习惯倾向于表现过量的消费糖。但是特别是由于其高热量含量，对于用于饮食不推荐摄入大量糖。糖的最常见不良健康影响是龋齿和肥胖。认为二十世纪70年代高果糖玉米糖浆被迅速引入食品供应特别是软饮料中是最近30年中肥胖在世界范围内流行的重要原因。此外，患糖尿病的人需要控制糖的摄入。血中高葡萄糖水平是有害的。尽管症状不是立即严重的，但是不控制的高血糖水平可能损伤小血管，导致包括对眼睛和肾脏的不可逆损伤在内的并发症。神经也可能受到损伤，其影响内部器官以及感知感觉和疼痛的能力。不控制的糖尿病增加心血管疾病如心脏病发作和中风的风险。因此，用于大众食品的糖替代物溶液具有高的价值。
本发明涉及关于健康营养习惯和功能性食品的新观念。这一观念的基本且最重要的理念是人们不再需要为了改进健康而改变饮食习惯。在本发明的观念中，尽可能简单且有效地消费具有积极健康作用的食物而无需放弃消费者的任何喜好例如食物的甜味或咸味、适口结构和质地是可能的。主要目标是代替用量最大但同时甚至对健康人也有隐匿毒性的食物成分。属于这一情形的最重要的成分之一是糖。
因此看来，认识到复杂的微生物区系作为健康人的一部分存在于胃肠道(GI道)，更特别是结肠中是重要的。在胃肠道中，微生物在结肠中普遍存在，在这里它们为约1011-1012/g结肠内容物。已知大肠中的微生物完成小肠中未消化的食物组分例如为寡糖和多糖的纤维以及多数情况下的来自植物的食物材料的消化处理。
这些寡糖和多糖的特征取决于例如糖的组成、糖之间的键及聚合度(DP)。聚合度相应于一个寡糖或多糖分子的碳水化合物链中互相连接的糖单元(例如果糖和葡萄糖)的数目。多糖可以定义为聚合度为至少10的支链或直链糖单元。寡糖可以定义为聚合物为2-10的支链或直链单糖单元。此外，平均聚合度可以定义为单糖单元的总数除以给定寡糖或多糖组合物中存在的糖分子的总数。使用高效阴离子交换色谱(HPAEC)与脉冲安培检测(PAD)可以有利地测量聚合度，如BleckerC等，Characterisation of different inulin samples by DSC，Journal ofThermal Analysis and Calorimetry 71(1)215-224，2003所述。此外，还可以通过以下分析方法之一测定聚合度Campa C等，Determinationof average degree of polymerisation and distribution of oligosaccharidesin a partially acid-hydrolysed homopolysaccharidea comparison of fourexperimental methods applied to mannuronan，Journal ofChromatography A.2004 Feb 13；1026(1-2)271-81；和Ravenscroft N.等，Physicochemical characterisation of the oligosaccharide componentof vaccines，Developmental Biology 2000；10335-47。
这些纤维中的一些具有益生特性，被称为益生纤维或益生寡糖或多糖。它们主要是不可消化的可溶性寡糖和多糖，这意味着它们既不被人GI道中的酶所消化也不在上消化道中被吸收。因此，它们没有改变地到达结肠，在这里它们主要被结肠中存在的有益细菌如双歧杆菌(Bifidobacteria)和乳杆菌(Lactobacilli)至少部分地发酵。因此，这些有益细菌利用益生纤维作为在结肠中生长和繁殖的选择性能源。
这种作用称为益生活性，是指对肠道中促进健康的细菌的刺激和/或激活作用。例如对人的研究已经证实摄入适当量的这些益生纤维(每日5g开始)使结肠中双歧杆菌显著增加(高达10倍)。发酵过程中，这些纤维被降解并产生短链脂肪酸(SCFA)，降低pH水平，并为大肠细胞的生长和维持提供能源。这一过程导致癌细胞分化，这是癌细胞被杀死前必须的关键步骤。酸产生导致的pH降低作用导致改善的钙和镁的摄取，同时创造了对致病菌和腐败细菌如梭菌(Clostridia)、大肠杆菌(E.coli)或类杆菌(Bacteroides)有害的环境。
关于复杂的微生物区系，联合国粮食及农业组织(FAO)召集了专家组对益生菌进行定义。他们将益生菌定义为“以适宜的量给予对宿主产生有益作用的活的微生物”。实际上，主要是将某些双歧杆菌和乳杆菌称为益生菌。这些细菌能够定居在肠道，更具体是结肠中，在这里对人健康发挥有益作用。但是，只有一些属于这两个属的菌株产生商业应用中所声称的积极的健康作用。
除了定居结肠的作用以及因此防止不期望的有害细菌繁殖之外，益生菌以及其它可能的一些内源性有益细菌的其它健康作用是降低腹泻的发病率或持续时间、对抗乳糖不耐受性、抗高血压作用、降低癌症风险、免疫系统刺激等。这些作用可以是直接或间接的，这意味着这些作用可能由细菌活性或产物引起，或者由消化道中消化产生的产物引起。
在固体和半固体食品中用强甜味剂替代糖是一个严肃的问题，因为蔗糖在这些产品中既起到结构上的功能又发挥甜化功能。制备低糖或无糖添加的产品自然而然要面对替代产品中填充材料的问题，此外，其至少应该与被替代的糖具有相同的功能性。
现有技术中已经公开了几种产品。但是，这些产品中没有一个可以以1/1重量计替代半固体或固体制剂中的糖而同时还保留糖的可口性、味道、甜化、功能和质地特性。在这方面，EP 0 963 379和US6,423,358公开了含有1/1体积计的糖替代物的纤维的实例。
此外，所述替代物应该提供与糖基本相同的甜度，至少在食品制剂的结构、质地、外观和可口性上与糖具有相同的功能作用，而且还应该具有一些其它的功能性如健康促进作用和/或延长加工食品的保存期。因此，糖替代物不应该仅代替糖，而且还应该另外提供多种健康作用，同时为人体提供必需量的纤维、维生素和矿物质。总之，可以说通过使用糖替代物应该获得更大的健康而对味道或结构不影响。
本发明的目标是提供在常用制剂中以1/1重量计，优选还以1/1体积计代替蔗糖的健康替代物。这意味着在任何需要糖存在的配方中，糖的量可以由等量的本发明的固体或半固体、低热量的含纤维糖替代物组合物代替。
为此，本发明提供包含填充纤维组合物的糖替代物组合物，所述填充纤维组合物是DP为至少10的多糖、DP为约2至约10的寡糖和甜味剂或甜味剂组合物的组合。
所述填充纤维组合物含有30-75重量％，优选45-65重量％的多糖，5-45重量％，优选10-30重量％的寡糖，所述糖替代物组合物的总量为100重量％。
优选地，至少一种多糖和/或寡糖化合物是益生的。
此外，优选至少一种多糖和/或寡糖主要由葡萄糖单元组成，且至少一种多糖和/或寡糖主要由果糖单元组成。
此外，还优选所述填充纤维组合物中寡糖的平均聚合度是3-8，优选3-5，而所述填充纤维组合物中多糖的平均聚合度为10-20，优选10-15。优选每个部分的特征是单峰分布的DP，其中最大峰在以上所述的各自范围内。但是，如果使用抗性麦芽糖糊精寡糖和抗性麦芽糖糊精多糖，还优选使用DP为单峰分布的单个抗性麦芽糖糊精部分。在这种情况下，DP分布的最大峰不一定在上述范围内，条件是其寡糖亚部分以及其多糖亚部分的平均DP在各自的范围内。
所述甜味剂组合物含有一种或多种高强度甜味剂，其量足以为所述糖替代物组合物提供与糖甜度大约相等的甜度。通过在水中制备不同的稀释物，然后确定其中甜味可察觉到的最高稀释度来确定甜度。通过在水中制备不同的稀释物，然后与糖比较来确定递送与糖相同甜度的甜味剂的浓度
优选所述多糖的聚合度(DP)为10-60，优选10-40，特别是10-20，而所述寡糖的DP为2-10，优选2-8。
在本申请的全文中，术语“约”意在允许给定数值的变化不超过±10％，优选给定数值的变化不超过±5％。
所述多糖优选是益生的，且优选选自菊糖、聚葡萄糖、抗性麦芽糖糊精多糖或者可以是它们的组合。
所述寡糖优选是益生的，且优选选自寡果糖、抗性麦芽糖糊精寡糖或者可以是它们的组合。
所述高强度甜味剂优选选自丁磺氨钾(acesulfame K)、新橙皮苷DC、天冬甜素、纽甜(neotame)、糖精、三氯半乳蔗糖、甜肽胺、非洲竹芋甜素、环己烷氨基磺酸酯、甘草甜素或者可以是它们的组合。另一种有用的高强度甜味剂是甜菊苷和/或来自甜菊(Steviarebaudiana)植物的叶子的相关提取物(下文称作“甜菊苷/甜菊提取物”)。这是晶体二萜糖苷，比蔗糖甜约300倍。可以向所述甜味剂组合物中加入风味增强剂如葡糖酸-δ-内酯。
在表1所代表的特定的实施方案中，所述多糖含有30-60重量％，优选40-55重量％的聚葡萄糖，0-25重量％，优选5-15重量％的菊糖和0-20重量％，优选5-15重量％的抗性麦芽糖糊精多糖，而所述寡糖含有3-30重量％，优选5-10重量％的寡果糖和0-20重量％，优选5-15重量％的抗性麦芽糖糊精寡糖，所述糖替代物组合物的总量为100重量％。
表1本发明的特定实施方案的糖替代物组合物
(*)足以为所述糖替代物组合物提供与糖的甜度大约相等的甜度的量。
根据表2所代表的本发明的有利实施方案，所述甜味剂组合物还含有10-40重量％，优选10-30重量％的低强度甜味剂，所述糖替代物组合物的总量为100重量％。
所述低强度甜味剂优选选自麦芽糖醇、异麦芽糖醇、乳糖醇、赤藻糖醇、甘露糖醇、木糖醇、山梨糖醇、多元醇、polyglycitol糖浆或粉末、氢化淀粉水解物(polyglycitol糖浆)和/或甘油或者可以是它们的组合。
表2本发明的有利实施方案的糖替代物组合物
(*)足以为所述糖替代物组合物提供与糖的甜度大约相等的甜度的量。
根据表3所代表的本发明的另一有利实施方案，所述填充纤维组合物还含有0,01-10重量％，优选0,05-3重量％的不溶性、非选择性、不可消化的多糖，所述糖替代物组合物的总量为100重量％。
所述不溶性、非选择性、不可消化的多糖优选选自纤维素、半纤维素、谷物纤维、小麦纤维、燕麦纤维、苹果纤维、橙纤维、蕃茄纤维或者可以是它们的组合。
根据表4所代表的本发明的另一个有利实施方案，所述填充纤维组合物还含有0,01-10重量％，优选0,05-3重量％的可溶性、非选择性、不可消化的多糖，所述糖替代物组合物的总量为100重量％。
所述可溶性、非选择性、不可消化的多糖优选选自瓜耳胶、阿拉伯树胶、羧甲基纤维素、果胶、黄原胶、他拉胶(tara)、角叉菜胶、黄蓍树胶、角豆荚胶、琼脂或者可以是它们的组合。
根据表5所代表的本发明的特定实施方案，所述填充纤维组合物含有45-55重量％，优选约50重量％的聚葡萄糖和约20重量％的寡果糖，且所述甜味剂组合物含有约30重量％的麦芽糖醇、约0,15重量％的丁磺氨钾和约0,015重量％的新橙皮苷DC，所述糖替代物组合物的总量为100重量％。
表3本发明的另一有利实施方案的糖替代物组合物
(*)足以为所述糖替代物组合物提供与糖的甜度大约相等的甜度的量。
表4本发明的另一有利实施方案的糖替代物组合物
(*)足以为所述糖替代物组合物提供与糖的甜度大约相等的甜度的量。
根据表6所代表的本发明的优选实施方案，所述填充纤维组合物含有30-60重量％，优选40-55重量％的聚葡萄糖，不高于(up to)25重量％，优选5-15重量％的菊糖，3-30重量％，优选5-10重量％的寡果糖，不高于20重量％，优选10-15重量％的抗性麦芽糖糊精，包括抗性麦芽糖糊精多糖和寡糖，所述糖替代物组合物的总量为100重量％。
表5本发明的特定实施方案的糖替代物组合物
表6本发明的优选实施方案的糖替代物组合物
(*)足以为所述糖替代物组合物提供与糖的甜度大约相等的甜度的量。
根据表7所代表的本发明的优选特定选实施方案，所述填充纤维组合物含有45-55重量％，优选约50重量％的聚葡萄糖，不高于25重量％，优选约7重量％的菊糖，5-30重量％，优选约8重量％的寡果糖，不高于20重量％，优选约12重量％的抗性麦芽糖糊精，不高于3重量％，优选约2重量％的小麦纤维，不高于3重量％，优选约0,5重量％的角叉菜胶，且所述甜味剂组合物含有不高于30重量％，优选约20重量％的异麦芽糖醇，不高于3重量％，优选约0,15重量％的三氯半乳蔗糖，所述糖替代物组合物的总量为100重量％。
表7本发明的优选特定实施方案的糖替代物组合物
(*)足以为所述糖替代物组合物提供与糖的甜度大约相等的甜度的量。
根据如表8所代表的本发明的有趣实施方案，糖仅是部分地被所述糖替代物组合物的组分替代。
表8本发明的有趣实施方案的部分糖替代物组合物
(*)足以为所述糖替代物组合物提供与糖的甜度大约相等的甜度的量。
从以下本发明的特定实施方案的描述，本发明的其它细节和特征将变得清楚，这些特定实施方案仅是以例示的方式给出，而不在任何方面是限制性的。
本发明的糖替代物组合物的基本成分如下
·填充纤维组合物，其含有
-多糖，其优选是益生多糖，例如聚葡萄糖、菊糖和/或抗性麦芽糖糊精；
-寡糖，其优选是益生寡糖，例如寡果糖和/或抗性麦芽糖糊精；
-任选的可溶性、非选择性、不可消化的多糖，例如角叉菜胶、黄原胶、瓜耳胶、阿拉伯树胶、羧甲基纤维素和/或果胶；和
-任选的不可溶性、非选择性、不可消化的多糖，例如小麦纤维；和
·甜味剂组合物，其含有
-高强度甜味剂，例如三氯半乳蔗糖、丁磺氨钾和/或新橙皮苷DC；
-任选的低强度甜味剂或填充甜味剂，例如麦芽糖醇和/或异麦芽糖醇；和
-任选的风味增强剂如葡糖酸-δ-内酯。
所述糖替代物组合物的特定实施方案包括上述成分的特定组合。
所述甜味剂组合物包含其实例如表9所列出的高强度甜味剂和任选的低强度甜味剂。优选所述糖替代物组合物的热值不应超过200kcal/100g，更特别是150kcal/100g。高强度甜味剂和低强度甜味剂都优选是不可代谢的。
表9高强度甜味剂的实例
所述低强度甜味剂特别是甜度低于蔗糖的填充甜味剂。但是，所述低强度甜味剂也可以具有与蔗糖大约相等或者至少与蔗糖在同一数量级的甜度。
所述低强度甜味剂可以以不高于糖替代物组合物的40重量％，特别是10-40重量％，优选10-30重量％的量存在。
在本发明的第一特定实施方案中，如表10所示，将麦芽糖醇用作低强度甜味剂，优选浓度低于30重量％。在本发明的第二特定实施方案中，如表11所示，将异麦芽糖醇用作低强度甜味剂，优选浓度低于20重量％。麦芽糖醇和异麦芽糖醇在混合物中具有双重功能。首先，它们是填充甜味剂。麦芽糖醇具有蔗糖甜度的约90％的甜度。异麦芽糖醇具有蔗糖甜度的约50％的甜度。它对溶液的负性热作用与蔗糖相似。这意味着与其它多元醇不同，异麦芽糖醇不具有冷却作用。其次，它们的分子量及结构与蔗糖相似，使它们成为许多应用中合适的糖替代物。
表10本发明的第一特定实施方案的糖替代物组合物
(*)足以为所述糖替代物组合物提供与糖的甜度大约相等的甜度的量。
在本发明的甜味剂组合物中，加入麦芽糖醇和异麦芽糖醇只能部分地解决关于替代糖的填充和质地功能的问题。麦芽糖醇和异麦芽糖醇在功能上不能完全代替蔗糖。例如，与蔗糖不同，麦芽糖醇和异麦芽糖醇与其它多元醇一样不褐变或焦糖化。但是，麦芽糖醇和异麦芽糖醇具有与蔗糖的甜味非常相似的甜味，并且与其它多元醇相比在口中具有可忽略的冷却作用。
表11本发明的第二特定实施方案的糖替代物组合物
(*)足以为所述糖替代物组合物提供与糖的甜度大约相等的甜度的量。
在组合物中使用高强度甜味剂以为糖替代物组合物提供与糖大约相同的甜度。因此，高强度甜味剂的甜度高于蔗糖的甜度。优选高强度甜味剂的甜度是蔗糖的至少30倍。这种高强度甜味剂对于本领域技术人员而言是已知的。表9中列出了这些高强度甜味剂的一些实例。
作为实例，丁磺氨钾(Ace K)和新橙皮苷DC(NHDC)是用于本发明的第一和第二实施方案中的人工甜味剂。虽然Ace K的甜度是蔗糖的200倍，但当它单独用于食物和饮料中时似乎具有苦味和金属样余味。新橙皮苷DC(NHDC)的甜度在阈值水平上是蔗糖的约200-1500倍，甚至是1800倍，但更重要的是，它是完美的风味增强剂并掩蔽Ace K的不良余味。这些人工甜味剂的组合具有协同作用。丁磺氨钾与新橙皮苷DC的最佳比例为约9,5-11,5，特别是10,0-11,0。
所述高强度甜味剂可以与风味增强剂如葡糖酸-δ-内酯组合使用。在上述丁磺氨钾(Ace K)和新橙皮苷DC(NHDC)的实例中，葡糖酸-δ-内酯的用量可以为0,15重量％。葡糖酸-δ-内酯增加新橙皮苷DC的起始甜味感觉。
如表12所示，本发明的第三特定实施方案使用三氯半乳蔗糖作为高强度甜味剂。
表12本发明的第三特定实施方案的糖替代物组合物
(*)足以为所述糖替代物组合物提供与糖的甜度大约相等的甜度的量。
应清楚，为本发明的目的，也可以使用其它高强度甜味剂并且不同实施方案中使用的高强度甜味剂可以互换。但是一些高强度甜味剂可能比另一些优选。
根据本发明，部分蔗糖被主要含有所谓的益生纤维的填充纤维组合物替代。优选这些纤维含有主要为葡萄糖单元的寡糖和/或多糖聚合物以及主要为果糖单元的寡糖和/或多糖聚合物。
根据本发明的第一、第二和第三实施方案，如表1-12所示，在所述纤维组合物中聚葡萄糖用作不可消化的益生多糖。
聚葡萄糖以30-60重量％，优选40-55重量％的量存在。
聚葡萄糖是由具有随机交联键，主要是1→6键的葡萄糖单元组成的多糖，含有少量的结合山梨糖醇和酸。聚葡萄糖的平均聚合度(DP)为约12。
聚葡萄糖通常用作糖替代物组合物中的填充剂，但它有些缺点。它具有吸湿性，这可能导致终产物具有粘性质地。聚葡萄糖也不参与褐变反应，褐变反应是一些焙烤食品中期望的。因此，聚葡萄糖作为糖替代物组合物中的单一填充剂不提供期望的糖的功能性。
此外，根据本发明的第二和第三实施方案，如表11和12所示，在纤维组合物中菊糖也用作不可消化的益生多糖。菊糖以不高于25重量％，优选5-15重量％的量存在。菊糖是由β-(2→1)键连接的D果糖残基和末端β-(2→1)键连接的葡萄糖残基的聚合物。菊糖在多于10000种作物中存在，但在工业规模上菊糖从菊苣根中提取。菊糖的聚合度(DP)通常为10至约60。对于本发明的目的，优选DP低于40，甚至低于20。
根据本发明的第一、第二和第三特定实施方案，如表10-12所示，在所述纤维组合物中寡果糖用作不可消化的益生寡糖。优选该寡果糖的DP为2-8，以3-30重量％，优选5-10重量％的量存在。更特别地，所述混合物中的寡果糖可以是果聚糖型寡糖，其通过以下制备方法之一产生(i)将菊糖水解或酶促降解为DP为2至约8的寡糖；或(ii)对蔗糖进行黑曲霉菌(Aspergillus niger)的β-果糖苷酶的转果糖基。也称为果寡糖的后一类型寡果糖因为其衍生于蔗糖因此总是具有末端葡萄糖残基。通常该寡果糖的DP为3-5。与来自菊糖水解的寡果糖相反，这一类型除了β-(2→1)键之外还含有其它类型的键，但数量有限。为本发明的目的，优选果寡糖。这种类型的寡果糖含有较少量的游离蔗糖和/或果糖，而且聚合分布固定。果寡糖的末端还原糖基是葡萄糖残基，它在美拉德反应中的反应性低于来自菊糖的多数寡果糖中的末端果糖残基。后者可能导致不期望的褐变反应。
此外，在本发明的第二和第三实施方案中，如表11和12所示，在所述纤维组合物中抗性麦芽糖糊精也用作益生纤维。这些抗性麦芽糖糊精也称为抗性糊精、不可消化的糊精、麦芽糖糊精、消化抗性麦芽糖糊精或者只称为糊精。
抗性麦芽糖糊精是主要具有淀粉中存在的α-(1→4)和α-(1→6)糖苷键以及具有通常淀粉中不存在的其它糖苷键的葡萄糖聚合物。它们比淀粉中存在的直链淀粉和支链淀粉具有更高的分支结构。由于它们的整体三级化学结构，它们耐消化，这意味着它们不被人消化酶裂解。但是，抗性麦芽糖糊精具有可消化麦芽糖糊精的全部或几乎全部的技术性质。
部分抗性麦芽糖糊精即抗性麦芽糖糊精寡糖可以归类为寡糖，而部分抗性麦芽糖糊精即抗性麦芽糖糊精多糖可以归类为多糖。
在本发明的第二实施方案中，如表11所示，抗性麦芽糖糊精以不高于20重量％，优选10-15重量％的量存在。约40-60重量％的抗性麦芽糖糊精是抗性麦芽糖糊精寡糖且DP低于10。优选约50％的抗性麦芽糖糊精的DP高于11。
与寡果糖相比，抗性麦芽糖糊精提供在大肠中无突然和过度的发酵的优点，该发酵可能导致胃肠胀气、腹部疼痛和/或腹泻。
本发明的组合物中的寡果糖、抗性麦芽糖糊精、菊糖和聚葡萄糖的重要作用之一在于它们的益生性质。短链即DP不高于10的益生纤维与长链即DP从10至不高于60的益生纤维的组合确保沿结肠从始至终有益细菌均可获得选择性能源。短链纤维如寡果糖首先在结肠起始段发酵。长链纤维如菊糖在经过结肠直至结肠末段可被发酵。这导致在结肠的全部肠道中产生SCFA并相应地降低整个结肠中的pH。由于较低的pH，在整个结肠中钙与镁的摄取都被改善。聚葡萄糖不仅在小肠中消化或吸收，也在大肠中部分发酵。聚葡萄糖的发酵也导致有利微生物区系的生长，减少腐败微生物区系，增加短链脂肪酸的生成。这导致粪便量增加、通过时间缩短、较软的粪便和从4至9的较低粪便pH。
本发明的组合物中的寡果糖、抗性麦芽糖糊精、菊糖和聚葡萄糖的另一个重要作用是为糖替代物组合物提供至少与蔗糖相同的功能性。含有所述糖替代物组合物的产品可以通过与含有蔗糖的产品相同的方式加工是重要的。此外，这些加工产品应该在例如可口性和外观上具有相同性质。
虽然寡果糖也具有低的甜度，甜度与DP成反比，但是如以上所讨论甜度由甜味剂组合物提供。甜味剂组合物仅能部分地替代蔗糖的功能性如甜度。例如，它不适合用于当加热时获得和蔗糖一样的颜色褐变效果或焦糖化效果。
根据本发明的第二和第三实施方案，所述糖替代物组合物可以含有固定比例的四种益生纤维，即寡果糖、抗性麦芽糖糊精、菊糖和聚葡萄糖。根据本发明将寡果糖、抗性麦芽糖糊精、菊糖和聚葡萄糖组合在例如产品的焦糖化能力方面或例如对于焙烤食品而言可加工能力、外皮颜色褐变效果和光泽方面获得最佳糖替代物。
对于某些应用例如其中需要颜色褐变的焙烤产品而言，寡果糖的存在是必要的。寡果糖的浓度不应该过高，即不高于30重量％，优选不高于25重量％，以防止在焙烤过程中产生高的颜色褐变效果。与来自菊糖的寡果糖相比，果寡糖的优点在于它的还原糖基团，即葡萄糖的美拉德反应的反应性较低。此外，几乎不存在游离的果糖或蔗糖，游离的果糖或蔗糖在焙烤食品中导致不期望的颜色褐变效果。
关于胃肠胀气问题，优选寡果糖的浓度不应高于10重量％。因此，本发明的第二和第三实施方案中的部分寡果糖由抗性麦芽糖糊精代替。优选本发明的第二和第三实施方案中寡果糖的浓度为糖替代物组合物的5-10重量％，而包括抗性麦芽糖糊精寡糖和抗性麦芽糖糊精多糖在内的抗性麦芽糖的浓度为所述糖替代物组合物的10-20重量％。
此外，在某些焙烤食品中为获得也通过使用蔗糖获得的光泽外皮，寡果糖的存在是需要的。
从例如本发明的第二或第三实施方案中去除四种益生纤维中的一种可能导致在可加工能力、外皮颜色褐变和光泽方面可接受性降低的食品，但是对于某些应用例如甜味液体食物饮料如咖啡、茶、软饮料而言则可能是可接受的。
不可消化的益生寡糖和多糖在糖替代物组合物中具有双重作用它们是多功能成分，既作为功能性和填充糖替代物发挥作用，也作为益生纤维源发挥作用。
此外，补充有属于例如双歧杆菌属或乳杆菌属的益生菌株的本发明的基本制剂既提供益生菌株也提供选择性能源，产生所谓的合生素(synbiotic)效果。通过这种方式，对肠道菌群补充了新鲜细菌、它们的营养以及对已有的有益微生物区系的营养，这使人结肠中的微生物数目增多。
微生物数目的增加仅是纤维摄入和同化的一个结果。由于所述基本制剂中存在的纤维的消化，产生了短链脂肪酸，其降低了结肠中的pH。pH的降低对例如必需矿物质钙和镁的摄入是重要的。
为进一步改进糖替代物组合物的功能性，根据本发明的第二和第三实施方案可以向所述糖替代物组合物中加入不溶性、非选择性、不可消化的多糖，如表11和12所示。这些多糖可以以0,05重量％-10重量％的量存在。
可溶性和不可溶性纤维的量可以由以下分析方法之一测定Mongeau R.和Brassard R.，Enzymatic gravimetric determination infoods of dietary fibre as the sum of insoluble and soluble fibre fractionssummary of collaborative study，J.AOAC Int.76923-925，1993；和Prosky L.等，Determination of total dietary fibre in foods and foodproductscollaborative study，J.Assoc.Off.Anal.Chem.68677-679，1985。
不可溶性、非选择性、不可消化的多糖的实例是存在于例如谷物纤维如小麦纤维中的纤维素和半纤维素。
有利地，在本发明的第二和第三实施方案中，使用平均长度为20-80μm，优选30μm的小麦纤维。它们由大约76重量％的纤维素和约24重量％的半纤维素组成。对于焙烤产品，寡果糖与这些小麦纤维的组合获得与使用蔗糖时能够获得的外皮外观相似的外皮颜色和光泽。此外，这还获得与使用蔗糖获得的瓤相似的焙烤产品的匀质的瓤。
在所述糖替代物组合物中使用寡果糖而不使用小麦纤维可能导致焙烤产品的外皮和瓤的颜色过深。小麦纤维的确具有漂白作用。
对于某些应用而言，在所述糖替代物中不溶性纤维的量应该限制在例如低于5重量％，优选低于3重量％。在例如其中糖被熔化和/或焦糖化的配方中当替代糖时，较高的量可能导致不期望的纤维质地。
这些不可消化的不溶性纤维在例如防止便秘和降低糖尿病人血中葡萄糖水平方面还具有健康促进作用。
此外，可以将可溶性、非选择性、不可消化的多糖加入本发明的第二和第三实施方案的糖替代物组合物中，如表12和13所示。这些多糖可以以0,05重量％-10重量％的量存在。
表13本发明的第四特定实施方案的糖替代物组合物
(*)足以为所述糖替代物组合物提供与糖的甜度大约相等的甜度的量。
可溶性、非选择性、不可消化的多糖的实例是黄原胶、他拉胶、角叉菜胶、黄蓍树胶、角豆荚胶、琼脂、瓜耳胶、阿拉伯树胶、羧甲基纤维素和果胶。
这些多糖增加最终食品中的水保留，这使保存期延长并增加柔软性。
在表12所示的本发明的第三实施方案中，κ角叉菜胶可以以0,05-2重量％，优选0,05-1重量％，约0,5重量％的量加入。
特别地，在所述糖替代组合物的第四实施方案中加入羧甲基纤维素或共加工的羧甲基纤维素和微晶纤维素的混合物也为食品制剂提供使用糖也可获得的期望粘度。
这些非选择性多糖在结肠中不选择性地促进有益细菌的生长和繁殖，但被非选择性地发酵为短链脂肪酸(SCFA)，短链脂肪酸对预防结肠癌是重要的。特别是，作为上皮细胞最重要的能源的丁酸在这方面是重要的。有趣的是，组合摄入瓜耳胶和果胶对结肠中丁酸的产生具有协同作用。此外，这些可溶性、非选择性、不可消化的多糖如羧甲基纤维素也可以降低脂肪吸收。
如上所述，摄入过多的益生多糖和寡糖或其它不可消化的多糖和寡糖可能导致胃肠胀气，还可能具有轻泻作用。过高剂量的一些多元醇可能有相似效果。可溶性、非选择性、不可消化的多糖如瓜耳胶、阿拉伯树胶、羧基纤维素和果胶抑制这些效果。一种或多种抗胃肠胀气活性剂如二甲硅油、活性炭和削泡净(即被SiO2活化的二甲硅油)也包括在本发明的范围内。还有一些可以使用的天然抗胃肠胀气活性剂，条件是抗胃肠胀气活性剂本身的味道不干扰目标用途。典型的天然胃肠胀气活性剂基于辣椒、辣椒素、蒜、姜、沙姜(krachai)、柠檬草和黄姜。
任选在本发明的制剂中使用抗结块剂如SiO2。食品工业中的许多成分都倾向于具有流动性差的性质，并在储存时结块。SiO2具有强的吸收能力，因此使食物成分颗粒表面干燥，之后防止其粘在一起。此外，它们将颗粒分开，使它们彼此相互滑动。SiO2的用量为0,1-0,5重量％。
第二、第三和第四实施方案中包括的小麦纤维也具有抗结块性质。
本发明的第五特定实施方案在表14中显示。
表14本发明的第五特定实施方案的糖替代物组合物
(*)足以为所述糖替代物组合物提供与糖的甜度大约相等的甜度的量。
本发明的第六和第七特定实施方案涉及本发明的部分糖替代物组合物，其中糖仍存在。这些实施方案在表15和16中显示。
表15本发明的第六特定实施方案的糖替代物组合物，特别是部分糖替代物组合物
(*)足以为所述糖替代物组合物提供与糖的甜度大约相等的甜度的量。
表16本发明的第七特定实施方案的糖替代物组合物，特别是部分糖替代物组合物
(*)足以为所述糖替代物组合物提供与糖的甜度大约相等的甜度的量。
在第六特定实施方案中，糖与含有菊糖和抗性麦芽糖糊精以及任选的聚葡萄糖和寡果糖的填充纤维组合物组合使用。
在第七特定实施方案中，糖与聚葡萄糖和寡果糖，优选还有抗性麦芽糖糊精和菊糖组合使用。此外，加入量足以为所述组合物提供与糖的甜度大约相等的甜度的高强度甜味剂。
以下给出本发明的糖替代物组合物的基本制剂的一些实施例。此外还给出食品制剂的一些实施例以例示本发明。
在前四个实施例中给出了本发明的糖替代物组合物的基本制剂。这些制剂可以在例如蛋糕中以重量对重量计替代糖，而对味道、外观、质地和可口性没有负面影响。不同成分的准确量当然可以在某些程度上变化。
在本发明的第一实施方案的糖替代物组合物的基本制剂的第一实施例中，将以下成分混合以形成1/1重量糖替代物组合物
在本发明的第二实施方案的糖替代物组合物的基本制剂的第二实施例中，将以下成分混合以形成1/1重量糖替代物组合物
在本发明的第三实施方案的糖替代物组合物的基本制剂的第三实施例中，将以下成分混合以形成1/1重量糖替代物组合物
在本发明的第四实施方案的糖替代物组合物的基本制剂的第四实施例中，将以下成分混合以形成1/1重量糖替代物组合物
第五实施例涉及“四夸脱蛋糕”的配方，其中使用以下成分
-3个中等大小的鸡蛋；
-22,5ml脱脂乳；
-225g面粉；
-140g黄油；
-1,5ml香草调味剂；和
-225g第三实施例的糖替代物组合物。
将鸡蛋和乳与糖替代物组合物混合。使用木铲加入软黄油或轻微加热的黄油。然后将面粉过筛，小心加入。将整个混合物混合成柔滑糨糊。加入香草调味剂。将面团倾入涂有黄油的长方形烤盘中，在175℃下的烤箱中焙烤约60分钟。如果蛋糕烤好，将刀刃从中取出时应该是干净和干燥的。将蛋糕从烤箱中取出，脱模。放置至冷却。
在第六实施例中，制备钙加强的基础饼干(钙强化饼干)。由于糖替代物组合物中存在益生纤维，钙吸收度将增加。
使用以下成分制备“钙强化饼干”
-100g面粉；
-100g黄油；
-105g第一实施例的糖替代物组合物；
-3个中等大小的鸡蛋；
-1ml香草调味剂；
-5,2g柠檬酸钙4H2O。
将黄油、第一实施例的糖替代物组合物和香草调味剂混合得到柔滑的面团。然后加入打好的鸡蛋和过筛的面粉。混合整个组合物，不搅打以避免混合物中有过多的空气。将烤盘涂油脂，并将面团以约5cm距离制成8cm长条。在预热的烤箱中在150-175℃下将饼干烘烤10分钟。焙烤后立即将饼干从盘中取出，置于网上冷却。
通过使用第二和第三实施例的糖替代物组合物的基本制剂，多数配方中使用的脂肪即黄油的量可以减少至70％或甚至50％。在第五实施例中，与用糖制备的蛋糕相比，脂肪减少至70％，而味道、外观和质地都没放弃。当使用油例如油菜籽油代替黄油时，可以进一步将脂肪量减少至30％。
实施例5和6的制备食品的性质如味道、外观和质地与用蔗糖制备的这些食品的性质没有区别。当实施例3的糖替代物组合物用于实施例6的配方中或者实施例2的糖替代物组合物用于实施例5和6的配方中时，获得相似的结果。应清楚，第一、第二、第三和第四实施例的糖替代物组合物可用于第五和第六实施例的配方中。
第七实施例涉及“蛋糕”的另一配方，其中使用以下成分
-500g鸡蛋；
-100g乳；
-500g面粉；
-300g黄油；
-60g油菜籽油；
-8ml香草调味剂；和
-500g实施例3的糖替代物组合物。
将烤箱预热至230℃。将黄油搅打直至软化。手工混合鸡蛋和香草提取物，加入乳，并再次混合。加入糖，在食品处理器中剧烈混合。在软化的黄油和油中混合以制备软面团。放入面粉，充分混合。吸取30g混合物加入小蛋糕纸模中，置于金属架上。放入烤箱中时将温度直接降至200℃。焙烤28分钟。焙烤过程中将温度降低，在160℃下烤最后分钟。
用V-G Sensory，Deinze，Belgium对用糖替代物组合物制备的焙烤产品以及用等量的糖制备的焙烤产品进行消费者接受测试。62名回答者的品尝小组由50％男性和50％女性组成，其中31％年龄为18-35，35％年龄为36-50，34％年龄大于50，请品尝小组品尝根据上述配方和方法制备的含糖蛋糕和含糖替代物蛋糕。评价以下标准
-瓤颜色，
-外皮颜色，
-口感，
-味道。
图1表示通过品尝小组获得的9点得分的结果，其中1是指极差的质量，9是指优异的质量。使用卡方统计方法和Kolmogorov-Smimov检验来确定所得结果间的显著性差异。从这些测试中得出对于瓤颜色和口感，用本发明的糖替代物组合物制备的蛋糕的得分显著高于含糖蛋糕的结论。统计学评价的总体结论是“有显著性倾向无糖蛋糕与含糖蛋糕相比更受偏爱”。
第八实施例涉及“黄油饼干”的配方，其中使用以下成分
-150g鸡蛋；
-410g面粉；
-260g巴氏消毒黄油；
-4g盐；
-4ml香草调味剂；和
-200g实施例3的糖替代物组合物。
将烤箱预热至165℃。将黄油搅打直至软化。将轻微搅拌的鸡蛋、香草提取物和盐置于食物处理器中。在软化的黄油中搅拌以制备软面团。将面粉和糖一起过筛。加入面粉糖混合物，并轻轻混合。吸至未涂油脂的烤盘上。在165℃下焙烤14分钟，直至边缘呈金黄色并轻微褐化。在金属架上冷却饼干。
用V-G Sensory，Deinze，Belgium对用糖替代物组合物制备的焙烤产品以及用等量的糖制备的焙烤产品进行消费者接受测试。62名回答者的品尝小组由50％男性和50％女性组成，其中31％年龄为18-35，35％年龄为36-50，34％年龄大于50，请品尝小组品尝根据上述配方和方法制备的含糖饼干和含糖替代物饼干。评价以下标准
-颜色，
-可口性，
-味道。
图2表示通过品尝小组获得的9点得分的结果，其中1是指极差的质量，9是指优异的质量。使用卡方统计方法和Kolmogorov-Smimov检验来确定所得结果间的显著性差异。统计学评价的总体结论是“有显著性倾向无糖饼干与含糖饼干相比更受偏爱。
本发明的糖替代物组合物完全能够在果酱或糕点馅料中替代糖。此外，通过替代糖改善这些果酱的胶凝性质。
在果酱、果脯、果子冻、糕点馅料、乳蛋糕等的胶凝过程中糖是必需的，以便获得期望的稠度和硬度。这一胶凝过程使果汁处于纤维网络中。为制备含糖的果酱，通常加入果胶，因为果胶是水果中的天然化合物，其具有在糖和酸存在下形成凝胶的能力。糖是必须组分，因为糖在胶凝过程中吸收并保留水分。
在果酱和马茉兰中用本发明的糖替代物组合物代替糖还具有不需要添加其它补充胶凝剂的优点。与用糖制成的果酱相比，胶凝发生更快并且保持更好。
第九实施例涉及果酱的胶凝化，其中使用以下成分
-1.750g草莓；和
-1.312,5g实施例3的糖替代物组合物。
将成熟的草莓清洁并冲洗后，将该水果捣碎。将草莓置于烹调环(cooking ring)上，在小火上慢煮直至水果软化变成糊状。加入糖或糖替代物，充分混合直至糖/糖替代物完全溶解。加热并沸腾另外20分钟。
通过测定振荡粘度测量中的线性粘弹区(LVR)和相角可以准确地测量凝胶强度而不破坏产生凝胶的网络。这些测试方法在以下文献中有更详细描述Mitchell，J.R.(1980)，The rheology of gels.Journal ofTexture Studies，11，315-337；Stading，M.(1991)，Gel structure andrheology in theory and practice-a literature review.SIK-report，553，207p；以及Stanley，D.W.等，(1996).Mechanical properties of food.InNollet，L.M.L.(ed.).Handbook of food analysis-volume 1Physicalcharacterization and nutrient analysis.New York，Marcel Dekker，93-137。
图3例示在Ghent University，Ghent，Belgium进行的测试的结果，其中在冷藏温度即6℃下对含糖和含糖替代物的果酱的凝胶强度进行比较。图4表示在室温即25℃下进行的相似测试的结果。用本发明的组合物制备的果酱中形成的凝胶比使用糖时的凝胶强度高。可以从较高的复数模量即G*值和较大的LVR得出这一点。
糕点馅料通常需要冷冻，然后解冻。放置、冷冻和解冻可能引起水分丢失，导致用糖制备的糕点馅料上面形成一层水分。
第十实施例涉及糕点馅料的凝胶化，其中使用以下成分
-51g蛋黄；
-50g鸡蛋；
-80g玉米面粉；
-1.000g乳；
-4ml香草提取物；和
-250g实施例3的糖替代物组合物。
在连续搅拌下，将香草提取物、蛋白和蛋黄、糖或糖替代物以及最后玉米面粉加入冷乳中。加热至沸点，再搅拌2分钟。将含有糕点馅料碗置于冰浴上逐渐冷却。
含有本发明的糖替代物组合物的糕点馅料具有较好的水保留性，导致较长的保存期。此外，与含糖的糕点馅料相比，含有糖替代物组合物的糕点馅料的胶凝发生较快。图5例示如上所述在GhentUniversity，Ghent，Belgium进行的测试的结果，其中比较由糖制备的糕点馅料与由糖替代物制备的糕点馅料的胶凝行为。
第十一实施例涉及掼奶油，其中使用以下成分
-41,87g聚葡萄糖；
-9,60g抗性麦芽糖糊精；
-6,40g果寡糖；
-5,60g菊糖；
-0,40g角叉菜胶；
-16,00g异麦芽糖醇；
-0,12g三氯半乳蔗糖；
-420g奶油，具有40％脂肪含量；和
-4ml香草提取物。
两种不同的方法用于制备掼奶油。
在第一种方法中，在它们溶解之前将糖或糖替代物与40％脂肪奶油混合。该奶油与糖的直接混合没有得到稳定的掼奶油。相反，奶油与糖替代物的直接混合的确得到了稳定的掼奶油。
在第二种方法中，在混合之前将糖或糖替代物溶于40％脂肪奶油中。这对糖还是糖替代物都得到了稳定泡沫。
由Ghent University，Ghent，Belgium使用以下文献中描述的方法对掼奶油的稳定进行分析G.O.Phillips，DJ.Wedlock和P.A.Williams，Editors，Progress in food and nutrition science 6，PergamonPress，Oxford(1982)，pp.199-207中的Moor & Rapaille，1982 H.Moorand A.Rapaille，Evaluation of starches and gums in pasteurised whippingcream。
如表17所示，当搅打同样时间时，与含糖奶油相比，含糖替代物的奶油获得较大体积的泡沫。
表17与含糖的掼奶油相比含糖替代物组合物的掼奶油的稳定性
此外，使用糖替代物制备时泡沫稳定性较高，如12秒后测量的螺旋深度所证明。该参数是指当在掼奶油表面松开时12秒时间内螺旋降低的深度，其根据以前提及的Moor & Rapaille(1982)所述的方法使用Slagsahne Prufgerat装置测量。
在掼奶油制备中，用本发明的糖替代物组合物代替糖泡沫的稳定性和体积都得到改善。
第十二实施例涉及焦糖的制备，其中使用以下成分
-42,365g聚葡萄糖；
-12g抗性麦芽糖糊精；
-8g果寡糖；
-7g菊糖；
-0,5g角叉菜胶；
-20g异麦芽糖醇；
-0,135g三氯半乳蔗糖；和
-100g水。
将上述组合物加热至烹调温度。继续加热处理直至混合物中存在的水完全蒸发。从此时起，将温度保持在150-170℃之间，直至发生期望程度的焦糖化。不加入糖或葡萄糖浆而可以制备焦糖，从而获得质地和口感与用蔗糖或糖浆制备的焦糖相似且低热量、富含纤维的焦糖。
因此，本发明的糖替代物组合物可用作用于制备焦糖的完美的成分混合物，其中DP＜10的寡果糖和/或果寡糖起始焦糖化反应。作为该反应的结果获得典型的焦糖味，而其余成分的存在则递送使用蔗糖通常获得的宜人口感。
曾预计在热诱导的焦糖化中味道和颜色的产生需要糖通常单糖结构以起始该反应。但是，由SGS Belgium nv进行对上述组合物的分析表明产物中的还原糖量如下
-＜0,05％果糖
-＜0,05％葡萄糖；和
-0,8％蔗糖。
这些数字表明游离糖的量太低不能起始焦糖化反应，随后证明寡果糖和/或果寡糖在该反应中作为原料。假设由于热处理α-1，2和β-2，1键断裂，产生还原糖，然后还原糖又被转化为焦糖味的典型组分呋喃、呋喃酮、吡喃酮和碳环。对于麦芽三糖(α-1，4键葡萄糖)有相似的热降解描述，其指出由于3-deoxypentosulose从α-1，4-葡聚糖形成，因此3-deoxypentosulose是通过寡糖和多糖特异性途径形成(Hollnagel& Kroh，2002，Journal of Agricultural and Food Chemistry，50(6)，1659-1664)。但是，对于β-2，1-果聚糖的相似降解路径尚未见描述。
因此，对于本申请，寡果糖和/或果寡糖的聚合度至关重要，应该低于10，优选低于8，更优选是3-5。DP高于10的果聚糖不适合于起始焦糖化反应，即使它们含有不高于10％的单糖和二糖污染时也不适合。
第十三实施例涉及“咸味奶油硬糖”焦糖的制备，其中使用与实施例12相同的成分，但其中用具有40％脂肪含量的100g奶油代替水。此外，加入少量例如约5g黄油。
在巧克力中替代糖是困难的，因为不加入蔗糖就难以模拟这些脂肪糖系统中的柔滑口感、特别质地和味道。第十四实施例涉及巧克力，其中使用以下成分
-18,33g聚葡萄糖
-4,20g抗性麦芽糖糊精；
-2,80g果寡糖；
-2,45g菊糖；
-0,18g角叉菜胶；
-7,00g异麦芽糖醇；
-0,05g三氯半乳蔗糖；
-10g可可脂；
-55g含55％可可脂的可可块。
第十五实施例涉及巧克力，其中使用以下成分
-20,42g聚葡萄糖；
-4,68g抗性麦芽糖糊精；
-3,12g果寡糖；
-2,73g菊糖；
-0,20g角叉菜胶；
-7,80g异麦芽糖醇；
-0,05g三氯半乳蔗糖；
-22g可可脂；
-39g含55％可可脂的可可块。
用例如实施例14和15中本发明的糖替代物组合物替代糖获得性质改善的完美巧克力，这归因于这一全能糖替代物的特定组成。
第十六实施例涉及仍含有一些量蔗糖的部分糖替代物组合物。
本发明的糖替代物组合物，特别是所述基本制剂的前述实施例之一的糖替代物组合物可以与糖组合使用。通过将所述糖替代物组合物与糖混合获得部分糖替代物组合物。因此，将所述糖替代物组合物加入糖中，其浓度不高于例如10％或以上，所述部分糖替代物组合物的重量是100％。因此，本发明的糖替代物组合物也可以用于部分地替代糖，即从替代不高于10％的糖的糖“改进物”到替代不高于100％糖的完全糖“替代物”。
在这一方面，根据本发明，也可能用糖替代糖替代物组合物中的低强度甜味剂，这样获得部分糖替代物组合物。在该部分糖替代物组合物中高强度甜味剂的量应该调整以获得与蔗糖甜度大约相等的甜度。
这得到在糖方面功能改善的含糖组合物。
此外，可以将某些维生素和矿物质加入所述基本制剂中，其由上述成分的特定组合组成。更特别地，可以将接近水果和蔬菜的营养价值所需的微生物和矿物质加入所述制剂中。在这一方面，所述糖替代物的组合物可以根据所需模拟的水果或蔬菜进行调整。使用这种方法可以制备美味健康的食物，该食物还能提供通常通过消费水果和蔬菜吸收的必需矿物质、微生物和纤维。这样，人们不必改变营养习惯去吸收维持良好的健康所必须的必需生命元素。用本发明的基本制剂替代蔗糖，补充有维生素和矿物质以模拟期望的水果或蔬菜组成，可以制备功能性食品。
可以加入所述基本组合物中的矿物质包括钙、镁、钾和磷。可以加入所述基本组合物中的维生素包括维生素C、B、A、K和E。此外，可以加入微量元素如硒、铁和锌。
根据本发明，可以将某些健康促进细菌加入上述的糖替代物的基本制剂中。更具体地，可以加入双歧杆菌属和乳杆菌属的益生种。在本发明中，聚葡萄糖、菊糖、寡果糖和抗性麦芽糖糊精的组合特别导致pH的总体降低，因为已经证明寡果糖和抗性麦芽糖糊精寡糖在结肠上部发酵，而抗性麦芽糖糊精多糖、聚葡萄糖和菊糖在结肠下部发酵。这一pH的总体下降由于增加了矿物质的溶解度而为钙和镁的摄取创造了有利环境。这种作用在预防骨质疏松中尤为重要。
可以将所述特定制剂加入冰淇淋和冷冻甜食或其它消费前不需要热处理的冷藏食品中。由于冷藏或冷冻温度，在消化前纤维预先水解的风险很低或没有。
类似地，可能在用于药物、食物添加剂和/或拟药物的制剂中使用本发明的糖替代物组合物，特别是如果上述添加组分维生素、矿物质和/或益生菌也存在时。
因此第十七实施例涉及控制溢流(over-run)、中试生产规模水平制备的高档冰淇淋。该试验用LinTech(Reading Scientific ServicesLimited)，Reading，UK进行。进行中试生产规模试验，生产50kg批量的含糖或含有本发明的糖替代物产品的制剂，控制溢流。下表描述了两种冰淇淋类型的制剂
所使用的功能性糖替代物由下表所示组成，但是应理解也可以使用在所附权利要求书范围之内的其它糖替代物组合物。
在冷冻过程中，将溢流控制在500-600g/l。对冰淇淋进行各种评价，包括感觉、融化速率和周期测试。
将所有冰淇淋从冷冻室取出并暖15分钟后进行感觉评价。感觉测试以盲法进行，将样品编码。由7-9名来自LinTech的回答者组成的小组对产品进行评价，将每种冰淇淋的随机编码样品分给小组成员并让其对选择的属性进行评价。
测试冰淇淋与对照冰淇淋被评价为在所有方面都极为相似。从外观上，注意到测试冰淇淋的颜色比对照略白。两种样品都被评价为具有奶油、甜香草味道。关于口感，两种样品都被认为具有柔滑和奶油质地。
融化速率测试该测试的原理是观察不同冰淇淋融化的速率有多快。测述是将已知重量的冰淇淋置于金属网上，并称重在给定的时间段内从网上融化的冰淇淋的量。
发现蔗糖对照冰淇淋比测试冰淇淋以更快的速率融化。
对于测试和对照样品，360分钟后剩余的冰淇淋都是温的，质地类似奶油冻。360分钟后冰淇淋的以下百分比融化对照18.7％，测试12.4％。
对每个样品进行周期测试。在三天的时间内，将样品从冷冻室中取出，盆上不加盖，在室温下保留半小时。然后将其放回冷冻室中，次日重复同样操作。第四天，将盆从冷冻室中取出，与未循环的样品进行对比评价。
注意到循环样品与未循环样品之间有些差异，但未感觉到两种冰淇淋有显著变化。感觉所有的产品均是可接受的，在对照和测试样品中观察到相似的情况。
由于含有或用本发明的糖替代物制备的食品被赋予了优异的结构和流变学性质，因此还可能将这些产品用于降低食品中的脂肪含量同时保持全脂食品的令人满意的结构、流变学和/或感官性质。本发明的这一实施方案的典型应用是低脂冰淇淋、低脂饼干、低脂巧克力、低脂蛋糕和低脂巧克力酱。
在制备冰淇淋中，例如，当用糖替代物制备可能将脂肪含量降低50％而不丧失冰淇淋的奶油口感。因此，所述功能性糖替代物不仅可以替代全部糖，还可以部分地降低某些配方中的脂肪。
下表给出了其中脂肪含量被减少50％的冰淇淋配方的实施例
所述功能性糖替代物理想地由如前述实施例中所述的组成。
因此，本发明的糖替代物组合物可以在冰淇淋，特别是勺冰淇淋(scoop ice cream)中替代糖。此外，在含有本发明的糖替代物组合物的冰淇淋中脂肪量可以被降低。糖和脂肪对于冰淇淋的柔软以及可用勺挖冷冻冰淇淋是重要的。所得低热量冰淇淋甚至比含糖冰淇淋更柔软。
向食品中加入糖和盐以在食品中结合水。这些食品的实例是糖渍肉制品和高糖食品如果酱。
糖渍肉制品是例如火腿等肉制品，为味道、颜色和防腐目的向其中加入糖、盐、亚硝酸盐、硝酸盐和/或硝酸钾。在食物中糖结合水分，增强味道，抵消盐的咸味。它还可能作为细菌、真菌、霉菌和酵母的能源。肉制品可以用糖溶液注射、浸没在糖溶液中或用糖溶液涂抹。本发明的糖替代物组合物在功能上完全能够在这些肉应用中替代糖。在结构和味道上获得相同效果。此外，在这些应用中用所述糖替代物组合物替代糖具有没有糖可供腐败细菌和霉菌利用，但对于结肠中有利的微生物区系而言存在选择性能源的优点。
用本发明的糖替代物组合物制备的软蛋白酥皮卷(Soft meringue)与用糖制备的软蛋白酥皮卷具有相同的结构稳定性，但光泽更好。另外，细菌稳定性更高，被有害和腐败细菌污染的风险较低。
一般而言，与糖相比，所述糖替代物组合物在食品制剂中的水保留性更好，使得具有更长的保存期，并且由于水的利用度较低因此细菌污染的机会较少。这些食品制剂的细菌稳定性较高，因为与糖相反，所述纤维组合物选择性地被能防止有害和腐败细菌繁殖的有益细菌发酵。因此被有害菌和腐败细菌污染的风险较低。
可以将本发明的糖替代物组合物加入生肉制品如生火腿和香肠中以控制肉发酵并增加发酵肉制品的食品安全性。所述纤维组合物将选择性地促进有益细菌的繁殖，这将又防止有害和/或腐败细菌的繁殖。可以加入发酵剂以保证存在足量的有益细菌供肉发酵。这些发酵剂应该能够发酵纤维组合物并通过产生酸降低pH。为使起始pH迅速降低，需要发酵剂对纤维组合物进行快速发酵。应清楚甜味剂组合物，特别是高强度甜味剂对于肉发酵应用不需要。但是，可能期望发酵后存在甜味。与糖相反，高强度甜味剂将不被发酵。
本发明的产品制剂能够以1/1重量计替代糖，从而提供功能性远远超过传统蔗糖的食品。
本发明的另一实施方案涉及本发明的糖替代物的纤维组合物，但不含甜味剂。因此，本发明的这一纤维组合物不如蔗糖甜，因此在期望改善流变学和/或结构性质但不需要同时具有甜化效果的情况下可以有利地被使用。典型的应用是色拉调料、蛋黄酱等。以上关于本发明的糖替代物的优选实施例方案的全部适应范围经适当修正后都适用于本发明的纤维组合物的实施方案，当然条件是不存在甜味剂。当然，这意味着在该情况下单个组分的相对量的适应范围都将基于总纤维组合物的100重量％计，不含有甜味剂组分。
此外，本发明的范围内还包括上述纤维组合物与降低量的甜味剂(与本发明的糖替代物中的甜味剂含量相比)组合使用，以获得甜化效果，但是甜度低于蔗糖也低于本发明的糖替代物。根据该实施方案，关于本发明的糖替代物方面，可以使用如上述甜味剂特别是高强度甜味剂相同的甜味剂。
通过简单地将不同成分混合可以获得所述糖替代物以及纤维组合物，然后在每个可能应用中它们发挥协同作用，代表糖的功能性和健康替代物。
将糖替代物制粒或团聚为产品提供其它优点和附加值，例如
-当例如使用粒径分布分散的成分时消除产品的分离现象；
-使不同组分均匀分布；
-改善流动性；
-降低粉尘形成；
-视觉外观更接近颗粒糖。
因此，为进一步模拟糖，可以将本发明的糖替代物组合物制粒，有几种制粒或团聚的方法，它们适合于本发明的糖替代物组合物。
向上述糖替代物组合物中加入水可以自然形成颗粒。将含有一种或多种糖替代物组合物成分的水加入其余成分中可以获得颗粒。在这方面，聚葡萄糖和多元醇最适合于溶于水中，然后将它们加入所述糖替代物组合物的其余成分中。
可以通过在所述糖替代物组合物的化合物混合中液体喷雾来实现团聚。在第一阶段，使用低或高剪切混合技术获得均匀产品组合物。在该方法的第二阶段，在缓慢加入液体的同时继续低剪切混合。液体可以是纯水或其中产品组合物的一部分已经溶解的水。使用该方法可以容易地获得粒径为500μm-2000μm的糖替代物颗粒。取决于喷雾在所述糖替代物组合物上的液体量，来决定需要增加第三个阶段，其包括干燥步骤。这一干燥步骤可在流化床系统中进行。
使用流化床技术使糖替代物组合物团聚是非常方便且经济的方法，一步中包括上述提及的三个阶段。使用该系统通过热空气引入将糖替代物组合物的成分混合来使粉末颗粒在圆锥形床中流化。在这一混合阶段，从底部或顶部喷嘴喷洒液体如水或含有部分糖替代物组合物的水。通过这一处理形成小颗粒，即所谓的“种子”，然后其不断长大直至达到期望的粒径。在混合和团聚过程中，也同时完成干燥，其可以通过入口空气的温度和湿度来控制。这一处理成功的重要条件是流化的粉末组分的粒径分布没有太大的差异。这将避免产品分离。
压缩团聚(press agglomeration)是获得颗粒形式的糖替代物的另一方法。将所述糖替代物的组分混合后使用压缩系统。由于产品具有非常平衡的组成，通过例如滚筒式压缩器压制产品可容易地使之团聚。使用该方法将粉末压制成为固体形式，称作“片”。然后将这些片碾磨以获得期望的粒径密度。任选然后将产品过筛，之后再循环范围之外的物料。使用该方法可以获得较高的堆密度，这使得可以以w/w计和v/v计使用糖替代物。
也可以通过喷雾干燥完成制粒。这一团聚方法肯定是适合于从液体原料即溶液、乳液或悬浮液制备团聚物的方法。在该方法中，制备完全糖替代物组合物的悬浮液或溶液，然后将其雾化为雾滴，并与热空气接触。
这些方法中的每一种都适于制备本发明的团聚糖替代物产品。此外，如果期望获得“改进糖”或部分糖替代物，则该组合物提供将蔗糖作为团聚产品的一部分引入的可能性。通过在团聚产品中包含糖，生成功能性远远超过蔗糖的改进糖产品。不过，产品已经被设计，完美地适合于以1/1重量计完全替代糖。对于获得也适合于1/1体积替代糖的糖替代物组合物而言，制粒可能是重要的。
本发明的制粒或团聚产品还可以进一步被压制以形成方糖样产品，作为常规方糖的替代物。考虑到方糖的一般用途，可以使用任何类型的寡糖组分。当使用果寡糖时可能观察到的对褐变特征有益的效果尽管无害但是对方糖替代物而言将不是非常重要的。当将本发明的糖替代物用于其它形式应用包括饮料、奶油、冰淇淋、糕点馅料、酸乳酪、乳制品系甜食、巧克力、果酱或马茉兰中时同样是如此。
本发明的糖替代物组合物的重要功能性质的其它实例是
-最小的热量减少；
-最低的热值；
-低的血糖反应；
-冰点抑制。
用所述功能性糖替代物代替糖获得的最小的热量减少在糖被100％替代时应该是60％。
优选所述糖替代物组合物的热值不应该超过200kcal/100g，更特别是不超过150kcal/100g。
与葡萄糖相反，用例如以上实施例3中所述的制剂替代糖使得血糖水平降低。通过Reading Scientific Services Limited(RSSL)，Reading，UK测定并确认了获得的血糖反应值，在图6中显示。该图清楚地表明糖替代物与葡萄糖相比的不同特征。相对于25g葡萄糖，消费25g产品后观察到血糖水平升高27％±8。
有趣的是，当所述糖替代物组合物溶于水时冰点抑制与蔗糖相似。这一特征对于所述糖替代物在冷冻食品如冰淇淋和果汁冰水中的应用是有利的。在两组分开的实验中，在冷却速率为1℃/分钟下，通过差示扫描热量法(DSC)测定去离子水、含糖替代物组合物的去离子水和含糖去离子水的冰点。图7和表18给出了这些实验的结果。将冰点进行统计学比较。对于去离子水中的糖替代物组合物和糖的冰点进行t检验未观察到显著性差异。
表18去离子水、含糖替代物组合物的去离子水和含糖去离子水的冰点
(*)无显著性差异；(**)显著性差异
权利要求
1.糖替代物组合物，其包含填充纤维组合物和甜味剂组合物，其中
·所述填充纤维组合物含有
-30-75重量％，优选45-65重量％的多糖，
-5-45重量％，优选10-30重量％的寡糖，且
·所述甜味剂组合物含有
-高强度甜味剂，其量足以为所述糖替代物组合物提供与糖的甜度大约相等的甜度，
所述糖替代物组合物的总量为100重量％。
2.根据权利要求1的糖替代物组合物，其适于以1/1重量替代糖。
3.根据权利要求1或2的糖替代物组合物，其适于以1/1体积替代糖。
4.根据前述权利要求之一的糖替代物组合物，其中至少一种多糖和/或寡糖是益生的。
5.根据前述权利要求之一的糖替代物组合物，其中至少一种多糖和/或寡糖主要由葡萄糖单元组成，且至少一种多糖和/或寡糖主要由果糖单元组成。
6.根据前述权利要求之一的糖替代物组合物，其中所述多糖的聚合度(DP)为10-60，优选为10-40，且有利地为10-20。
7.根据前述权利要求之一的糖替代物组合物，其中所述多糖选自菊糖、聚葡萄糖、抗性麦芽糖糊精多糖或是它们的组合。
8.根据前述权利要求之一的糖替代物组合物，其中所述多糖含有
-30-60重量％，优选40-55重量％的聚葡萄糖，
-0-25重量％，优选5-15重量％的菊糖，和
-0-20重量％，优选5-15重量％的抗性麦芽糖糊精多糖，
所述糖替代物组合物的总量为100重量％。
9.根据前述权利要求之一的糖替代物组合物，其中所述寡糖的DP为2-10，优选2-8。
10.根据前述权利要求之一的糖替代物组合物，其中所述寡糖选自寡果糖、抗性麦芽糖糊精寡糖或是它们的组合。
11.根据前述权利要求之一的糖替代物组合物，其中所述寡糖含有
-5-30重量％，优选5-10重量％的寡果糖，和
-0-20重量％，优选5-15重量％的抗性麦芽糖糊精寡糖，
所述糖替代物组合物的总量为100重量％。
12.根据前述权利要求之一的糖替代物组合物，其中所述寡糖含有寡果糖，所述寡果糖可通过菊糖的酶促降解或通过对蔗糖进行培养的黑曲霉菌(Aspergillus niger)的β-果糖苷酶的转果糖基获得。
13.根据前述权利要求之一的糖替代物组合物，其中所述寡糖含有DP为3-5的果寡糖。
14.根据前述权利要求之一的糖替代物组合物，其中所述填充纤维组合物含有
-30-60重量％，优选40-55重量％的聚葡萄糖，
-不高于25重量％，优选5-15重量％的菊糖，
-5-30重量％，优选5-10重量％的寡果糖，
-不高于20重量％，优选10-15重量％的抗性麦芽糖糊精，
所述糖替代物组合物的总量为100重量％。
15.根据前述权利要求之一的糖替代物组合物，其中所述填充纤维组合物中寡糖的平均聚合度为3-8，优选3-5。
16.根据前述权利要求之一的糖替代物组合物，其中所述填充纤维组合物中多糖的平均聚合度为10-20，优选10-15。
17.根据前述权利要求之一的糖替代物组合物，其中所述填充纤维组合物含有0,01-10重量％，优选0,05-3重量％的不溶性、非选择性、不可消化的多糖，所述糖替代物组合物的总量为100重量％。
18.根据前述权利要求之一的糖替代物组合物，其中所述不溶性、非选择性、不可消化的多糖选自纤维素、半纤维素、谷物纤维、小麦纤维、燕麦纤维、苹果纤维、橙纤维、蕃茄纤维或是它们的组合，且其中所选的不可消化的多糖各自以约0,05-3重量％，优选0,2-2重量％的量存在，所述糖替代物组合物的重量代表100重量％。
19.根据前述权利要求之一的糖替代物组合物，其中所述不溶性、非选择性、不可消化的多糖含有约2重量％的小麦纤维，所述糖替代物组合物的总量为100重量％，其中所述小麦纤维的平均长度为20-80μm，优选约30μm。
20.根据前述权利要求之一的糖替代物组合物，其中所述填充纤维组合物含有0,01-10重量％，优选0,05-3重量％的可溶性、非选择性、不可消化的多糖，所述糖替代物组合物的总量为100重量％。
21.根据前述权利要求之一的糖替代物组合物，其中所述可溶性、非选择性、不可消化的多糖选自黄原胶、他拉胶、角叉菜胶、黄蓍树胶、角豆荚胶、琼脂、瓜耳胶、阿拉伯树胶或其它任何阿拉伯半乳聚糖型多糖、羧甲基纤维素、果胶、燕麦可溶性纤维或是它们的组合，且其中所选的不可消化的多糖各自以约0,05-3重量％，优选0,2-2重量％的量存在，所述糖替代物组合物的重量代表100重量％。
22.根据前述权利要求之一的糖替代物组合物，其中角叉菜胶以约0,05-2重量％，优选0,2-1重量％的量存在，所述糖替代物组合物的重量代表100重量％。
23.根据前述权利要求之一的糖替代物组合物，其中所述甜味剂组合物含有低强度甜味剂。
24.根据前述权利要求之一的糖替代物组合物，其中所述甜味剂组合物含有10-40重量％，优选10-30重量％的低强度甜味剂，所述糖替代物组合物的总量为100重量％。
25.根据权利要求24的糖替代物组合物，其中所述低强度甜味剂选自麦芽糖醇、异麦芽糖醇、乳糖醇、赤藻糖醇、多元醇、polyglycitol糖浆或粉末、氢化淀粉水解物(polyglycitol糖浆)和/或甘油或是它们的组合。
26.根据前述权利要求之一的糖替代物组合物，其中所述高强度甜味剂选自丁磺氨钾、新橙皮苷DC、天冬甜素、纽甜、糖精、三氯半乳蔗糖、甜肽胺、非洲竹芋甜素、环己烷氨基磺酸酯、甘草甜素、甜菊苷/甜菊提取物或是它们的组合。
27.根据权利要求26的糖替代物组合物，其中所述高强度甜味剂含有0,10-0,20重量％的三氯半乳蔗糖，优选约0,15重量％的三氯半乳蔗糖，所述糖替代物组合物的重量代表100重量％。
28.根据权利要求26的糖替代物组合物，其中所述高强度甜味剂含有丁磺氨钾和新橙皮苷DC，优选丁磺氨钾与新橙皮苷DC的比例为9,5-11,5，优选10,0-11,0。
29.根据权利要求28的糖替代物组合物，其中所述高强度甜味剂含有0,1-0,3重量％的丁磺氨钾和0,01-0,03重量％的新橙皮苷DC，所述糖替代物组合物的重量代表100重量％。
30.根据权利要求29的糖替代物组合物，其中所述高强度甜味剂含有约0,15重量％的丁磺氨钾和约0,015重量％的新橙皮苷DC，所述糖替代物组合物的重量代表100重量％。
31.根据权利要求26-30之一的糖替代物组合物，其中所述高强度甜味剂含有优选量为0,10-0,20重量％的葡糖酸-δ-内酯，所述糖替代物组合物的重量代表100重量％。
32.根据前述权利要求之一的糖替代物组合物，其中所述填充纤维组合物含有45-55重量％，优选约50重量％的聚葡萄糖和约20重量％的寡果糖，且所述甜味剂组合物含有约30重量％的麦芽糖醇，所述糖替代物组合物的总量为100重量％。
33.根据前述权利要求之一的糖替代物组合物，其中所述甜味剂组合物最高含有约20重量％的异麦芽糖醇，所述糖替代物组合物的总量为100重量％。
34.根据权利要求1-31的糖替代物组合物，其中所述填充纤维组合物含有45-55重量％，优选约50重量％的聚葡萄糖、约7重量％的菊糖、约8重量％的寡果糖、约12重量％的抗性麦芽糖糊精，且所述甜味剂组合物含有约20重量％的异麦芽糖醇，所述糖替代物组合物的总量为100重量％。
35.根据前述权利要求之一的糖替代物组合物，其中所述填充纤维含有抗性麦芽糖糊精，所述抗性麦芽糖糊精的约50重量％的DP低于11，抗性麦芽糖糊精的总量为100重量％。
36.根据前述权利要求之一的糖替代物组合物，其还含有有效防止所述糖替代物组合物结块的量的SiO2。
37.根据权利要求36的糖替代物组合物，其中所述SiO2以0,1-0,5重量％，优选约0,25重量％的量存在，所述糖替代物组合物的重量代表100重量％。
38.根据前述权利要求之一的糖替代物组合物，其还含有选自钙、镁、钾、磷、维生素C、维生素B、维生素A、维生素K和维生素E、硒、铁、锌或它们的组合的成分。
39.根据前述权利要求之一的糖替代物组合物，其还含有益生微生物。
40.根据前述权利要求之一的糖替代物组合物，其中其被制粒。
41.根据前述权利要求之一的糖替代物组合物，其中其通过加入其中溶解有多元醇和/或聚葡萄糖的水而被制粒。
42.根据前述权利要求之一的糖替代物组合物，其中其通过液体喷雾、压缩团聚和/或喷雾干燥而被制粒。
43.根据前述权利要求之一的糖替代物组合物，其中其以与糖的混合物使用，所述糖优选量不高于10重量％，所述混合物的总量为100重量％。
44.含有前述权利要求之一的糖替代物组合物或用其制备的食品制剂。
45.权利要求1-43之任一项的糖替代物组合物的制备方法，其包括利用液体喷雾、压缩团聚和/或喷雾干燥进行制粒的步骤。
46.食品制剂的制备方法，其包括使用权利要求1-43之任一项的糖替代物组合物。
47.根据权利要求8-10之任一项的糖替代物组合物用于制备饮料、奶油、冰淇淋、糕点馅料、酸乳酪、乳制品系甜食、巧克力、果酱或马茉兰的用途。
48.权利要求8-10之任一项的糖替代物组合物用于制备用作方糖替代物的压缩产品的用途。
49.含有权利要求8-10之任一项的糖替代物组合物或可用其获得的饮料、奶油、冰淇淋、糕点馅料、酸乳酪、乳制品系甜食、巧克力、果酱或马茉兰。
50.纤维组合物，基于所述纤维组合物的总量为100重量％计，其含有
-30-75重量％，优选45-65重量％的多糖，和
-5-45重量％，优选10-30重量％的寡糖，
其中所述多糖含有
-30-60重量％，优选40-55重量％的聚葡萄糖，
-0-25重量％，优选5-15重量％的菊糖，和
-0-20重量％，优选5-15重量％的抗性麦芽糖糊精多糖，
且其中所述多糖组分的相对量的标示也基于所述纤维组合物的总量为100重量％计。
51.根据权利要求50的纤维组合物用于改变液体、粘性或软食品的流变学和/或结构性质的用途。
52.含有权利要求50的纤维组合物或可用其获得的食品。
53.权利要求1-43之任一项的糖替代物组合物或权利要求50的纤维组合物用于制备脂肪含量降低的食品的用途。
全文摘要
本发明涉及一种功能性食品成分，其在含有蔗糖的食品配方中以1/1重量和/或体积计替代糖，可见热量大大降低。它不仅仅是一种成分，还应该看作是功能性成分，因为它具有某些促进健康的作用。本发明的蔗糖功能性食品替代物含有益生纤维和甜味剂，并可能含有其它非选择性纤维、矿物质、维生素和益生菌株。
文档编号A23L1/314GK101068478SQ20058003481
公开日2007年11月7日 申请日期2005年8月12日 优先权日2004年8月12日
发明者索菲·德巴埃茨 申请人:斯维特韦尔有限公司