专利名称：从燕麦中分离β－葡聚糖组合物及其产品制备的方法
技术领域：
本发明涉及从燕麦中将水溶性天然β-葡聚糖组合物分离成相应的组合物并从这种组合物制造产品的方法。
背景技术：
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SDF与燕麦制品降低冠心病危险有关。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的保健食品。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水溶性SDF。然而用US4,996,063方法制造的β-葡聚糖产品，由于其葡萄糖含量高，使其作为食品添加剂的用途减低。高含量葡萄糖使得，在存在氨基酸时的加热(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(一种人的必须氨基酸)。在许多应用中，高葡萄糖含量的产品缺点在于葡萄糖的甜度。
在生产和进一步处理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。纯而稳定的燕麦SDF的生产受到相对高含量的脂肪、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中生产出稳定高产率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中生产稳定、高产率、水溶性β-葡聚糖组合物的方法，该组合物是低糖份在食品制备和食品加工条件下具有耐高温稳定性。
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。
发明概述本发明公开了一种从燕麦粉组分中制造水溶性β-葡聚糖组合物的方法，该组合物具有高β-葡聚糖/葡萄糖重量比例，较佳的比例是15∶1或更高，所述的方法包括用β-淀粉酶，其用量足够将燕麦粉组分中所含的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分支酶，它也辅助糖化作用生成寡糖和麦芽糖作主的单糖，而不促进形成葡萄糖。
本发明的优点是本发明的方法还可优选地包括使用蛋白酶。如果考虑到纯化本发明的β-葡聚糖组合物以增加水溶性β-葡聚糖的含量，这是特别有利的。
本发明的另一方面是，本发明的方法宜包括使用(就相对于β-淀粉酶酶活性而言)α-淀粉酶，其用量应能加速淀粉的降解过程但不会形成大量葡萄糖。较佳的是加入相对于β-淀粉酶酶活性的0-10％(更佳的是1-5％)的α-淀粉酶。本发明的技术人员易理解此目的所需的α-淀粉酶的量将按照反应条件(时间、温度等)而不同，但可不难地用简单的实验确定。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；-通过过筛或其他颗粒尺寸/重量分离方法，挑选出富含β-葡聚糖的燕麦粉组分；-在水性介质中加入热处理过的燕麦粉组分或从热处理过的燕麦品种或热处理过的燕麦粉制备的燕麦粉组分，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组分、β-淀粉酶和任选地支链淀粉酶；-在30℃以上温度加热如此处理得到的悬浮液一段时间以充分大量降解淀粉；-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。
加热悬浮液以降解大部分淀粉和蛋白质的较佳温度为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-葡聚糖组合物可以较高的浓度水溶液形式使用，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。
本发明的β-葡聚糖组合物可作为食品添加剂使用，例如软饮料和啤酒的添加剂，后一用途是特别优选的。
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。如果考虑要除去低分子量的化合物(如分子量低于200的化合物)这一点是特别有利的。除去低分子量成分的合适方法包括超滤、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步骤中)加入这些酶也属于本发明的范围。
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)的液体食品包括果汁、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-葡聚糖产品用作各种食品的凝胶化添加剂。冻干制品尤其适合作为固体或基本固体食品(如面包、饼干、薯条)的添加剂。
在权利要求中公开了本发明另一优点，还将在以下描述的本发明的优选但非限制性实例中得到证实，参考附图
可更详尽说明本发明。
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US5,063,078(Frohse)对燕麦所述，得到高β-葡聚糖含量的燕麦粉组分。从Genencor International,Inc.(Rochester,NY,USA)得到β-淀粉酶。从Novo Nordisk,(Valby,Denmark)得到α-淀粉酶、支链淀粉酶和蛋白酶(如Alcalase)。
淀粉和任选地蛋白质的酶促降解.55℃，在装有30升水的带高效搅拌器的恒温控制器的夹套加热式(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。然后用螺旋进料器2加入6kg热处理过的燕麦粉，为时20分钟，在697s-1剪切速率时保持粘度低于128mPas。55℃搅拌下加热此悬浮液。用Bohlin Visco 88测量计监测悬浮液的粘度。随后悬浮液中干物质的含量达到约20％。2小时后，在697s-1剪切速率下，粘度降至40mPas。然后加入5g Alcalase,55℃持续再加热30分钟。通过平衡储器3，将悬浮液抽泵入蒸汽喷射器4中，在该蒸汽喷射器中温度达到90℃以灭活加入的酶。由此将悬浮液冷却，较佳地冷却到40℃以下，例如将其泵送通过换热器5，由此达到室温，然后送到沉降式离心机6(5,000rpm)离心分离残留的固体(在13，约为起始物1/3重量的固体)，离心物可用作动物的饲料生产。
然后得到含约2％天然水溶性β-葡聚糖的澄清液。在收集罐7中收集β-葡聚糖溶液，将该溶液排放分成几部分，转运到巴氏消毒器8。通过消毒器8后，在热交换器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取出作其他处理，例如在蒸发器11中蒸发产生高粘度的凝胶或冻干得到多孔粉末(含17％重量β-葡聚糖)。另外也可将巴氏法消毒过的溶液从储器10排出进行包装12，运输到其他位置。如果需要可通过超滤除去小分子成分(主要是淀粉和蛋白质水解产物)来纯化此溶液。
权利要求
1．一种从燕麦粉组分生产水溶性β-葡聚糖组合物的方法，所述的β-葡聚糖组合物具有高β-葡聚糖/葡萄糖重量比，较佳地为15∶1或更高，其特征在于，所述的方法包括使用β-淀粉酶，其用量足以将燕麦粉组分中所含的50％重量的淀粉，较佳的是65％重量淀粉转化成麦芽糖。
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或2所述的方法，其特征在于，所述的方法包括使用α-淀粉酶，其用量基本避免了葡萄糖的形成，同时促进了β-淀粉酶的作用。
4．如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的α-淀粉酶的量约相当于加入的β-淀粉酶酶活性的0-10％，较佳的是1-5％。
5．一种从具有高β-葡聚糖/葡萄糖比例的燕麦生产水溶性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-从下组选出至少一种成员(a)富含β-葡聚糖并任选低脂肪含量的燕麦品种，(b)含所述燕麦品种干磨的燕麦粉和(c)所述燕麦粉的富含β-葡聚糖的组分；-灭活所选出的成员中的碳水化合物降解酶；-干磨所述的灭活成员；-将所述的干磨好的成员与水性介质、β-淀粉酶和任选地支链淀粉酶混合，形成悬浮液；-在30℃以上的温度下加热得到的悬浮液一段时间，以充分使淀粉基本降解为寡糖和以麦芽糖为主的双糖；-灭活所述的β-淀粉酶，如果有支链淀粉酶，也将其灭活；-除去不溶于水的物质，形成水溶性β-葡聚糖组合物。
6．如权利要求5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℃，较佳的约为55℃。
7．如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，加热悬浮液以灭活加入的酶的温度约为80℃到95℃。
8．如权利要求5-7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。
9．如权利要求5-8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。
10．如权利要求5-9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，如氨基酸和糖。
11．一种冻干的水溶性β-葡聚糖组合物，其特征在于，它含有10％重量或更多的水溶性燕麦β-葡聚糖。
12．一种水溶性β-葡聚糖组合物，其特征在于，它通过权利要求1-10任一所述的方法生产。
13．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。
14．一种富含由权利要求1-10任一所述的方法生产得到的β-葡聚糖组合物的食品。
15．一种富含权利要求11-13任一所述的β-葡聚糖组合物的食品。
16．富含权利要求1-10任一所述的方法生产得到的β-葡聚糖组合物的饮料，如软饮料和啤酒。
17．富含权利要求11-13任一所述的β-葡聚糖组合物的啤酒或麦芽汁。
18．一种β-葡聚糖产品，其特征在于，所述的产品是通过用促进多糖和寡糖降解成麦芽糖的酶，如用支链淀粉酶，来处理权利要求11-13任一所述的β-葡聚糖组合物，和/或用蛋白酶如alkalase处理，将蛋白质降解成肽或氨基酸来获得的。
19．如权利要求18所述的产品，其特征在于，该产品是通过一次或多次反渗透、超滤和凝胶过滤，以除去分子量低于200的成分而纯化的。
20．如权利要求18所述的产品，其特征在于，促进多糖和寡糖降解成麦芽糖的酶包括支链淀粉酶。
全文摘要
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。
文档编号C12P19/12GK1324216SQ9981247
公开日2001年11月28日 申请日期1999年10月22日 优先权日1998年10月26日
发明者A·厄斯特特里安塔费卢 申请人:西巴公司