ES2296417T3 - Metodo para el aislamiento de una composicion de bateglucano a partir de avena y productos elaborados a partir de la misma. - Google Patents
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Abstract
Un método para producir, a partir de una fracción de harina de avena, una composición de Beta-glucano soluble en agua que tiene una alta relación en peso de Beta-glucano/glucosa de 15:1 o más, comprendiendo el método el uso de Beta-amilasa en una cantidad suficiente para transformar en maltosa más de 50% en peso, preferiblemente más de 65% en peso, del almidón contenido en la fracción de harina de avena.
Description
Método para el aislamiento de una composición de
beta-glucano a partir de avena y productos
elaborados a partir de la misma.
La presente invención se refiere a un método
para el aislamiento de una composición de
beta-glucano natural soluble en agua a partir de
avena, a la composición correspondiente como tal y a productos
preparados a partir de esta composición.
\vskip1.000000\baselineskip
El beta-glucano natural soluble
en agua es de principal interés nutricional. Es el constituyente
químico de la "fibra alimenticia soluble", SDF, que se
considera que es responsable de la asociación entre los productos
de la avena y el riesgo reducido de enfermedad cardíaca coronaria.
En este contexto, el término "natural" indica que el
carbohidrato no se ha degradado enzimáticamente hasta una extensión
substancial durante su aislamiento. Una variedad de productos
alimenticios sanitarios ricos en SDF está actualmente en el mercado.
La cebada y la avena son ricas en SDF. Está documentado que la SDF
de avena es particularmente saludable.
Un método para elaborar una composición de SDF a
partir de avena se describe en la Patente de EE.UU. Nº 4.996.073
(Inglett). El método de Inglett comprende gelatinizar un substrato
de avena molido antes de tratarlo con una
\alpha-amilasa que puede dar cantidades
substanciales de glucosa. A partir de la mezcla hidrolizada se
recupera una fracción acuosa de SDF separando material insoluble en
agua. Sin embargo, la utilidad del producto de
\beta-glucano producido mediante el método de US
4.996.063 como un aditivo alimentario se disminuye por su alto
contenido de glucosa. Un alto contenido de glucosa promueve la
formación de productos no deseados, esto es, coloreados y amargos,
al calentar en presencia de aminoácidos (reacción de Maillard). Por
otra parte, la reacción de Maillard consume preferentemente lisina
que es un aminoácido esencial para el hombre. En muchas
aplicaciones, un alto contenido de glucosa es una desventaja debido
al dulzor de la glucosa.
WO 95/07628 A1 se refiere a un procedimiento
para la preparación de suspensiones de cereales homogéneas y
estables que contienen \beta-glucano intacto a
partir de un material de partida tratando una suspensión de harina
de avena en agua con amilasas y etapas de tratamiento subsiguientes.
La composición de \beta-glucano obtenida de ese
modo no es soluble en agua.
EP 0 231 729 A1 se refiere al uso de amilasas
para degradar almidón en productos de cereales de grano entero. El
tratamiento enzimático de la harina entera se lleva a cabo en dos
etapas con un tratamiento inicial con
\alpha-amilasa y un tratamiento subsiguiente con
\beta-amilasa. En el procedimiento global, el
\beta-glucano es hidrolizado enzimáticamente
hasta glucosa y maltosa.
En el contexto de producir y manejar
adicionalmente SDF, es importante evitar la acción de
\beta-glucanasa posiblemente presente para
impedir la degradación de \beta-glucano que
tendría como consecuencia pérdida de valor nutricional. También es
importante proporcionar el producto de
\beta-glucano esencialmente libre de
\beta-glucanasa. La producción de SDF pura y
estable a partir de avena está dificultada por su contenido bastante
alto de grasa, proteínas y, en particular,
\beta-glucanasa.
\vskip1.000000\baselineskip
Un objetivo de la presente invención es
proporcionar un método del tipo mencionado anteriormente que permita
la producción de una composición de \beta-glucano
estable y de alto rendimiento a partir de avena.
Otro objetivo de la invención es proporcionar un
método para la producción de una composición de
\beta-glucano estable, de alto rendimiento y
soluble en agua a partir de avena, que tenga bajo dulzor y alta
estabilidad a la temperatura bajo condiciones de preparación de
alimentos y procesamiento de alimentos.
Un objetivo más de la presente invención es
proporcionar composiciones correspondientes y productos preparados a
partir de ellas.
\vskip1.000000\baselineskip
De acuerdo con la invención se describe un
método para producir, a partir de una fracción de harina de avena,
una composición de \beta-glucano soluble en agua
que tiene una alta relación en peso de
\beta-glucano/glucosa de 15:1 o más,
comprendiendo el método el uso de \beta-amilasa en
una cantidad suficiente para transformar en maltosa más de 50% en
peso, preferiblemente más de 65% en peso, del almidón contenido en
la fracción de harina de avena. Además, se forman cantidades
substanciales de oligosacáridos solubles en agua.
Se prefiere que el método de acuerdo con la
invención comprenda, además del uso de
\beta-amilasa, el uso de pululanasa que
"promueve" la acción de la \beta-amilasa. La
pululanasa es una enzima desramificadora de almidón que también
ayuda a la sacarificación en oligosacáridos y maltosa como el
monosacárido dominante mientras que no promueve la formación de
glucosa.
De acuerdo con un aspecto ventajoso de la
invención, se prefiere que el método de acuerdo con la invención
comprenda adicionalmente el uso de proteasa. Esto es particularmente
ventajoso si se contempla una purificación de la composición de
\beta-glucano de la invención para incrementar su
contenido de \beta-glucano soluble en agua.
De acuerdo con otro aspecto ventajoso de la
invención, se prefiere que el método de la invención comprenda el
uso de (en términos de actividad enzimática en relación con
\beta-amilasa) \alpha-amilasa en
una cantidad capaz de acelerar el proceso de degradación de almidón
pero no de formar cantidades substanciales de glucosa. Se prefiere
añadir de 0 a 10%, más preferiblemente de 1 a 5%, de
\alpha-amilasa en términos de actividad
enzimática con relación a \beta-amilasa. El
experto en la técnica sabrá que la cantidad de
\alpha-amilasa necesaria para este fin variará de
acuerdo con las condiciones de reacción (tiempo, temperatura, etc.)
pero puede determinarse fácilmente mediante experimentación
simple.
En particular, el método de la invención
comprende las siguientes etapas:
- -
- seleccionar una variedad de avena rica en \beta-glucano y, opcionalmente, baja en grasa;
- -
- producir harina de avena mediante molienda en seco de dicha variedad de avena;
- -
- seleccionar una fracción de harina de avena rica en \beta-glucano mediante tamizado u otros medios de discriminación de tamaño/peso de partículas;
- -
- añadir a un medio acuoso la fracción de harina que se ha tratado térmicamente como tal o preparada a partir de una variedad de avena tratada térmicamente o a partir de harina de avena tratada térmicamente, \beta-amilasa y, opcionalmente, pululanasa;
- -
- añadir a un medio acuoso la fracción de harina así tratada, \beta-amilasa y, opcionalmente, pululanasa;
- -
- calentar la suspensión así producida a una temperatura por encima de 30ºC durante un período de tiempo suficiente para degradar substancialmente el almidón;
- -
- inactivar las enzimas añadidas mediante calentamiento adicional de la suspensión y/o mediante otros medios;
- -
- formar una composición de \beta-glucano soluble en agua retirando material insoluble en agua;
- -
- opcionalmente, concentrar y/o secar dicha composición de \beta-glucano.
Se prefiere que la temperatura a la que se
calienta la suspensión para degradar la mayoría del almidón y las
proteínas sea de 52ºC a 65ºC, en particular aproximadamente
55ºC.
La temperatura a la que se calienta la
suspensión para inactivar las enzimas añadidas es preferiblemente de
aproximadamente 80ºC a aproximadamente 95ºC.
Se prefiere formar la composición de
\beta-glucano soluble en agua retirando material
insoluble en agua mediante centrifugación y/o filtración.
La composición de
\beta-glucano de la invención puede usarse en la
forma de su solución acuosa que, a concentraciones superiores, se
convierte en un gel a temperatura ambiente, o en la forma de un
polvo obtenido mediante, por ejemplo, secado por congelación o
pulverización de soluciones acuosas de la composición de
\beta-glucano.
La composición de
\beta-glucano de la invención puede usarse como un
aditivo alimentario, por ejemplo como un aditivo de bebidas
refrescantes y cerveza, prefiriéndose particularmente el último
uso.
De acuerdo con un aspecto ventajoso la
composición de \beta-glucano de la invención puede
tratarse con una proteasa, en particular Alcalase® (Novo Nordisk,
Valby, DK), para degradar proteínas en péptidos y aminoácidos. Esto
es particularmente ventajoso si se contempla la retirada de
compuestos de bajo peso molecular, por ejemplo de compuestos que
tienen un peso molecular de menos de 200. Métodos apropiados para la
retirada de constituyentes de bajo peso molecular incluyen
ultrafiltración, ósmosis inversa y filtración en gel. También está
dentro del alcance de la invención añadir tales enzimas antes o
durante la formación de la composición de
\beta-glucano de la invención, por ejemplo
durante la etapa de degradación de almidón del método de la
invención.
La presente invención también describe productos
alimenticios enriquecidos con el producto de
\beta-glucano de la invención. Productos líquidos
enriquecidos incluyen zumos de frutas, cerveza, malta, leche y
productos lácteos líquidos y semilíquidos fermentados, substitutos
de leche y crema, bebidas refrescantes, jarabes, miel líquida,
etc.
El producto de \beta-glucano
de la invención también puede usarse como un aditivo gelificante en
diversos productos alimenticios. El producto secado por congelación
es particularmente adecuado como aditivo para productos
alimenticios sólidos o esencialmente sólidos, como pan, galletas,
patatas fritas a la inglesa, etc.
Ventajas adicionales de la invención se
describen en las reivindicaciones y también serán evidentes a partir
de una modalidad no limitativa preferida de la invención descrita
en lo siguiente con mayor detalle mediante referencia a una sola
Figura que muestra un diagrama que ilustra el procedimiento de la
invención.
Materiales. Una fracción de harina de avena
tratada térmicamente comercial alta en
\beta-glucano, "HAVREMJÖL C45", se obtuvo de
Sk\ring{a}ne-möllan (T\ring{a}garp, Suecia).
Fracciones de harina de avena altas en
\beta-glucano también pueden obtenerse aplicando
la enseñanza de US 5.063.078 (Frohse) a avena. La
\beta-amilasa se obtuvo de Genencor
International, Inc. (Rochester, NY, USA). La
\alpha-amilasa, la pululanasa y la proteasa, por
ejemplo Alcalase®, se obtuvieron de Novo Nordisk, (Valby,
Dinamarca).
Degradación enzimática de almidón y,
opcionalmente, proteína. Se añaden 54 g de
\beta-amilasa y 18 g de pululanasa a un depósito
1 de acero inoxidable de 100 l calentado con manta y controlado con
termostato. A continuación, se añaden 6 kg de harina de avena
tratada térmicamente mediante un alimentador 2 de tornillo en menos
de 20 minutos a fin de mantener la viscosidad por debajo de 128 mPas
a una velocidad de cizallamiento de 697 s^{-1}. La suspensión se
calienta bajo agitación a 55ºC. La viscosidad de la suspensión se
controla mediante un viscosímetro Bohlin Visco 88. El contenido de
materia seca de la suspensión alcanza así aproximadamente 20%.
Después de 2 h la viscosidad cae hasta 40 mPas a una velocidad de
cizallamiento de 697 s^{-1}. A continuación, se añaden 5 g de
Alcalase® y el calentamiento a 55ºC se continúa durante otros 30
minutos. A través de un recipiente 3 equilibrador la suspensión se
bombea a un inyector 4 de vapor de agua en el que su temperatura se
eleva hasta 90ºC para inactivar enzimas añadidas. Desde allí la
suspensión se enfría, preferiblemente hasta una temperatura por
debajo de 40ºC, por ejemplo bombeándola a través de un
intercambiador 5 de calor en el que se lleva hasta temperatura
ambiente, y adicionalmente a una centrífuga 6 decantadora (5.000
rpm) para la separación de sólidos restantes (en 13;
aproximadamente 1/3 en peso de sólidos al comienzo) que pueden
usarse, por ejemplo, para la producción de piensos para
animales.
La solución transparente así obtenida contiene
aproximadamente 2% de \beta-glucano soluble
natural. La solución de \beta-glucano se recoge
en un depósito 7 de recogida a partir del cual se descarga en
porciones y se transporta a una estación 8 de pasteurización.
Después de pasar por la estación 8, se enfría hasta temperatura
ambiente en un intercambiador 9 de calor y se almacena en un
depósito 10 de almacenamiento a partir del cual puede retirarse
para tratamiento adicional, tal como evaporación en un evaporador 11
para producir un gel altamente viscoso o secado por congelación
para dar un polvo poroso que contiene 17% en peso de
\beta-glucano. Alternativamente, la solución
pasteurizada puede descargarse del depósito 10 de almacenamiento
para el envasado 12 y transporte a otros lugares para ser usada
como tal. Si se desea, la solución puede purificarse retirando
constituyentes de bajo peso molecular, principalmente productos de
hidrólisis de almidón y proteínas, mediante ultrafiltración.
Claims (19)
1. Un método para producir, a partir de una
fracción de harina de avena, una composición de
\beta-glucano soluble en agua que tiene una alta
relación en peso de \beta-glucano/glucosa de 15:1
o más, comprendiendo el método el uso de
\beta-amilasa en una cantidad suficiente para
transformar en maltosa más de 50% en peso, preferiblemente más de
65% en peso, del almidón contenido en la fracción de harina de
avena.
2. El método de acuerdo con la reivindicación 1,
que comprende el uso de pululanasa y/o proteasa.
3. El método de acuerdo con la reivindicación 1
ó 2, que comprende el uso de \alpha-amilasa en una
cantidad a fin de impedir esencialmente la formación de glucosa,
mientras que se promueve la acción de
\beta-amilasa.
4. El método de acuerdo con la reivindicación 3,
en el que la cantidad de \alpha-amilasa
corresponde a de 0 a 10%, preferiblemente de 1 a 5%, de la
actividad enzimática de \beta-amilasa añadida.
5. Un método para la producción de una
composición de \beta-glucano soluble en agua a
partir de avena que tiene una alta relación en peso de
\beta-glucano/glucosa, que comprende las
siguientes etapas:
- -
- seleccionar al menos un miembro del grupo que consiste en (a) una variedad de avena rica en \beta-glucano y opcionalmente baja en grasas, (b) una harina de avena que comprende dicha variedad de avena molida en seco y (c) una fracción de dicha harina de avena rica en \beta-glucano;
- -
- inactivar enzimas degradantes de carbohidratos en dicho miembro seleccionado;
- -
- moler en seco dicho miembro inactivado;
- -
- combinar dicho miembro molido en seco con un medio acuoso y \beta-amilasa y, opcionalmente, pululanasa, para formar una suspensión;
- -
- calentar la suspensión así producida a una temperatura por encima de 30ºC durante un período de tiempo suficiente para degradar substancialmente almidón en oligosacáridos y maltosa como el disacárido dominante;
- -
- inactivar dicha \beta-amilasa y, cuando están presentes, enzimas pululanasa;
- -
- retirar material insoluble en agua para formar una composición de \beta-glucano soluble en agua.
6. El método de acuerdo con la reivindicación 5,
en el que la temperatura a la que se calienta la suspensión para
degradar la mayoría del almidón y las proteínas es de 52ºC a 65ºC,
preferiblemente de aproximadamente 55ºC.
7. El método de acuerdo con la reivindicación 5
ó 6, en el que la temperatura a la que se calienta la suspensión
para inactivar las enzimas añadidas es de aproximadamente 80ºC a
aproximadamente 95ºC.
8. El método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 5-7, en el que la composición de
\beta-glucano soluble en agua se aísla retirando
material insoluble en agua mediante centrifugación y/o
filtración.
9. El método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 5-8, en el que la composición de
\beta-glucano se seca por pulverización o
congelación.
10. El método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 5-9, en el que compuestos de bajo
peso molecular, tales como aminoácidos y azúcares, se retiran
mediante ultrafiltración.
11. Una composición de
\beta-glucano soluble en agua producida mediante
el procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones
1-10, que comprende 10% en peso o más de
\beta-glucano soluble en agua procedente de
avena, estando la composición en una forma secada por
congelación.
12. La composición de acuerdo con la
reivindicación 11, en la que el contenido de
\beta-glucano soluble en agua es 15% en peso o
más.
13. Un producto alimenticio enriquecido con la
composición de \beta-glucano obtenida mediante el
procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones
1-10.
14. Un producto alimenticio enriquecido con la
composición de \beta-glucano de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 11-12.
15. Bebidas, tales como bebidas refrescantes y
cerveza, enriquecidas con la composición de
\beta-glucano obtenida mediante el procedimiento
de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones
1-10.
16. Cerveza o malta enriquecida con la
composición de \beta-glucano de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 11-12.
17. Un producto de
\beta-glucano obtenido mediante el tratamiento de
la composición de \beta-glucano de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 11-12 con una
enzima que promueve la degradación de poli- y
oligo-sacáridos en maltosa, tal como pululanasa, y/o
con una proteasa para degradar proteínas hasta péptidos y
aminoácidos.
18. El producto de acuerdo con la reivindicación
17, purificado mediante una o varias de ósmosis inversa,
ultrafiltración y filtración en gel para retirar constituyentes que
tienen un peso molecular por debajo de 200.
19. El producto de acuerdo con la reivindicación
17, en el que la enzima que promueve la degradación de poli- y
oligo-sacáridos en maltosa consiste en
pululanasa.
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