Способ получения высокодиспергируемой муки из цельного зерна с повышенным содержанием авентрамида
Высокодиспергируемая овсяная мука из цельного зерна содержит примерно на 20-35% больше авенантрамидов, чем природная овсяная мука из цельного зерна. Высокодиспергируемую овсяную муку из цельного зерна получают из овсяной муки путем гидролиза, гранулирования, измельчения и агломерации. Изобретение позволяет получить высокодиспергируемую овсяную муку с повышенным содержанием авенантрамида, которая сохраняет структуру цельного зерна и легко диспергируется в жидкой и полутвердой средах. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 6 ил., 5 табл.
[0001] По данной заявке испрашивается приоритет по патентной заявке США № 13/833,717, поданной 15 марта 2013 г., раскрытие которой включено в настоящую заявку в качестве ссылки.
Область изобретения
[0002] Настоящее изобретение в целом относится к способу получения высокодиспергируемой, иначе называемой "растворимой", муки из цельного зерна. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способам получения высокодиспергируемой овсяной муки с повышенным содержанием авенантрамида.
Уровень техники
[0003] Из-за высокого уровня холестерина, ожирения и заболеваний сердца многие потребители заинтересованы в более здоровой диете. По этой причине существует необходимость обеспечить потребителей продуктами из цельного зерна и с низким содержанием холестерина. Однако из-за динамичного образа жизни потребителю трудно приготовить лечебно-профилактическую пищу или закуски. Поэтому существует также необходимость предоставить потребителю готовые к употреблению питательные продукты. Более того, на рынке существует потребность в пищевых продуктах, которые содержат большое количество цельного зерна в формах, пригодных для питья.
[0004] Желательно получить продукт из цельного зерна, который сохраняет свою структуру в процессе обработки (например, крахмалсодержащий эндосперм, зародыш и отруби), чтобы удовлетворить уровень требований FDA (Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов), необходимый для удовлетворения потребностей здоровья. Более конкретно, желательно получить гидролизованную муку из цельного зерна, которая легко диспергируется в жидкой или полутвердой среде, которая сохранила структуру цельного зерна во время обработки.
[0005] В пищевой промышленности были предприняты попытки приготовить гидролизованное цельное зерно, которое сохраняет структуру цельного зерна в процессе обработки; однако гидролизованная мука из цельного зерна имеет тенденцию комковаться, создает неприятные ощущения во рту и/или имеет непривлекательный вид для потребителей. Настоящее изобретение решает указанные выше проблемы и обеспечивает потребителей гидролизованной мукой из цельных злаков, которая сохраняет структуру цельного зерна и его питательную ценность, легко диспергируется в жидкой и полутвердой средах, создает улучшенное ощущение во рту и, как результат этого, получает большее одобрение потребителей.
[0006] Авенантрамиды представляют собой антиоксиданты, обнаруженные только в овсе. Со времени их первого выделения в 1980-х годах было охарактеризовано более 30 родственных соединений; в овсе чаще всего встречаются авенантрамиды 2р, 2f и 2с типа. Эти полифенолы обладают мощными антиоксидантными, противовоспалительными и антиатеросклеротическими свойствами и могут быть полезны для людей, страдающих хроническими воспалительными заболеваниями, аллергией и сердечно-сосудистыми заболеваниями. Помимо пищевой промышленности полезные свойства авенантрамидов были также хорошо задокументированы. Траниласт, аналог авенантрамидов, был одобрен для лечения связанных с воспалением заболеваний, а в продукте по уходу за кожей Aveeno™ используются хорошо себя зарекомендовавшие свойства авенантрамидов.
[0007] Для достижения благотворного влияния на здоровье человека авенантрамиды должны поступать в организм в достаточном количестве. В исследовании университета Тафтса 1999 года было подтверждено, что авенантрамиды остаются биодоступными и биологически активными в человеческом организме после приема. После потребления 60 или 120 мг максимальные концентрации авенантрамида в плазме составляли 168 и 560 нм соответственно. Недавнее исследование, проведенное в Университете Миннесоты показало, что потребление авенантрамидов в таких низких дозах, как 0,4 или 9,2 мг/день в течение 8 недель, увеличивало общую антиоксидантную активность плазмы и оказывало эффект доза-ответ на некоторые антиоксидантные и противовоспалительные параметры. Эти эффекты, вероятно, обусловлены накоплением и высокой концентрацией авенантрамидов в различных тканях и органах.
[0008] Содержание авенантрамида в зернах овса изменяется в зависимости от сорта и способов обработки пищевых продуктов. Например, тепловая обработка, как правило, снижает содержание авенантрамида 2f, 2с и более заметно 2р. Очень важны способы обработки, которые увеличивают содержание авенантрамида, с целью помочь людям получить пользу для здоровья при регулярном потреблении овсяных продуктов.
[0009] Ядерный фактор-каппа В (NF-kB) представляет собой семейство эукариотических ядерных факторов транскрипции, которые регулируют транскрипцию ДНК и участвуют в активации генов, связанных с воспалительными и иммунными реакциями. Регулирование воспалительной реакции с помощью NF-kB происходит посредством увеличения экспрессии генов, кодирующих провоспалительные цитокины, такие как фактор некроза опухоли (ФНО) (TNF)-α, интерлейкин (IL)-6, и интерлейкин (IL)-1β. Активация NF-kB приводит к воспалению, которое, в свою очередь, участвует в патогенезе многих заболеваний, таких как астма, ревматоидный артрит и воспалительное заболевание кишечника и, по меньшей мере, частично ответственно за такие заболевания, как атеросклероз и болезнь Альцгеймера. Подавление NF-kB, регулятора иммунного отклика на инфекцию, играет ключевую роль в ограничении пролиферации раковых клеток и снижении уровня воспаления. Исследования показали, что авенантрамиды подавляют активацию NF-kB.
Краткое содержание
[0010] Аспекты настоящего изобретения относятся к растворимой овсяной муке с повышенным содержанием авенантрамида. Дополнительные аспекты настоящего изобретения относятся к способу получения гидролизованной муки из цельного зерна. В одном аспекте настоящего изобретения фермент гидролизует муку из цельного зерна, сохраняя в то же время целостность цельного зерна.
[0011] В другом аспекте настоящего изобретения цельное зерно тонко измельчают и затем агломерируют для улучшения диспергируемости зерна в жидкой или полутвердой среде. Зерно, используемое для агломерации, может быть необработанным/природным, предварительно клейстеризованным или гидролизованным.
[0012] Эти и другие аспекты, а также преимущества и особенности настоящего изобретения, раскрытого в настоящем документе, будут ясны из следующего описания. Кроме того, следует понимать, что особенности различных вариантов осуществления изобретения, описанных в этой работе, не являются взаимоисключающими и могут существовать в различных комбинациях и перестановках.
Краткое описание чертежей
[0013] Многочисленные другие объекты, особенности и преимущества настоящего изобретения будут понятны из описания следующих чертежей.
[0014] На Фиг.1 представлено сравнение содержания крахмала в кукурузной и цельной пшеничной муке, полученной в соответствии с настоящим изобретением, до и после экструзии.
[0015] На Фиг.2 представлено сравнение содержания крахмала в образцах цельной овсяной муки до и после обработки методом экструзии, а также до и после обработки методом экструзии и добавления фермента.
[0016] На Фиг.3А представлено сравнение содержания авенантрамида (2C, 2P, 2F и общий уровень этих авенантрамидов), обнаруженного в муке из цельного овса, полученной с использованием способов, описанных в этой работе ("SoluOats").
[0017] На Фиг.3Б представлено сравнение уровней авенантрамида (2C, 2P, 2F и общий уровень этих авенантрамидов), обнаруженного в муке из цельного овса, полученной с использованием способов, описанных в этой работе ("SoluOats").
[0018] На Фиг.4 представлено сравнение количества авенантрамида, обнаруженного в овсяной муке, полученной в результате различных условий обработки, представленных в Таблице 2.
[0019] На Фиг.5 показано изменение NF-kB ингибирующей активности в процентах в цельной овсяной муке, полученной описанными в этой работе методами ("SoluOats"), и в контрольном опыте.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0020] Настоящее изобретение относится к растворимой овсяной муке с повышенным уровнем авенантрамидов по сравнению с растворимой овсяной мукой, полученной в соответствии с известными из уровня техники способами. В частности, настоящее изобретение относится к способу получения высокодисперсной муки из цельного зерна. Кроме того, настоящее изобретение относится к гидролизованной муке из цельного зерна, которая сохраняет признаки цельного зерна в процессе обработки и является легко диспергируемой в жидкой и полутвердой средах. Цельное зерно представляет собой любое подходящее зерно хлебных злаков, таких как овес, пшеница, кукуруза (маис), рис, ячмень, рожь, киноа, просо, сорго, тритикале или их комбинации. Как используется в настоящем документе, «статус цельного зерна», «стандарт идентичности цельного зерна», «стандарт идентичности в качестве цельного зерна» или «сохранение целостности цельного зерна» означает цельное зерно, состоящее из неразрушенной, молотой, дробленой или в виде хлопьев зерновки, чьи основные анатомические части - крахмалистый эндосперм, зародыш и отруби - присутствуют в той же самой относительной пропорции, в какой они существуют в неразрушенной зерновке.
Диспергируемость муки измеряли в воде при наблюдении формирования комка и размера комков, а также образования комков на поверхности и в нижней части воды после перемешивания в течение пяти (5) секунд. Что касается муки, изготовленной в соответствии с настоящим описанием, комочки не образовывались и не были обнаружены после перемешивания смеси в течение приблизительно пяти (5) секунд.
[0021] В одном из аспектов настоящего изобретения способ гидролиза муки из цельного зерна включает в себя гидролиз, измельчение и агломерацию муки из цельного зерна. Более конкретно, муку гидролизуют с использованием фермента. Фермент, используемый в соответствии с настоящим изобретением, позволяет муке из цельного зерна сохранить стандарт происхождения как цельного зерна. Одним из примеров фермента, который гидролизует муку из цельного зерна при сохранении целостности цельного зерна, является альфа-амилаза. Ферментом, используемым по представленному изобретению, может быть любой фермент, который гидролизует альфа 1-4 связи молекулы амилопектина, который формирует крахмальную часть цельных зерен. Фермент также может гидролизовать молекулы амилозы цельного зерна. Подходящие ферменты включают α-амилазу в пределах примерно 0,01-0,5%, например 0,1-0,2%. В одном из аспектов настоящего изобретения в качестве α-амилазы может быть использована Validase BAA 1000L, содержащая приблизительно 1000000 MWU/г (MWU - модифицированная единица Вольгемута). Специалисту в области науки о продуктах питания понятно, что в соответствии с настоящим изобретением могут быть использованы один или несколько ферментов. Тестирование и анализ муки из целых зерен, такой как пшеничная мука и овсяная мука с использованием способа, описанного в представленном изобретении, показало и подтвердило, что молекулы крахмала сохраняются в процессе обработки. Результаты тестирования представлены на фиг.1 и 2. В представленной ниже таблице 1 показано, что любое изменение пищевых ингредиентов, произведенное в соответствии с этим аспектом настоящего изобретения, является в лучшем случае пренебрежимо малым.
| Таблица 1 | ||
| Мука из цельного зерна | Гидролизованная овсяная мука | |
| бета-глюкан, % | 4,19 | 4,12 |
| TDF, % | 10,5 | 11,99 |
| жиры, % | 7,49 | 6,77 |
| протеины, % | 14,07 | 13,81 |
| крахмал, % | 65,02 | 66,16 |
| мальтоза, % | 0 | 0,26 |
[0023] При сохранении целостности зерна в процессе обработки могут быть сделаны заявления о полезности для здоровья гидролизованной муки из цельного зерна, полученной в соответствии с настоящим изобретением. Кроме того, в течение обработки сохраняется питательная основа цельного зерна; поэтому гидролизованная мука из цельного зерна, полученная предложенным в представленном изобретении способом, обеспечивает ту же питательную ценность, что и негидролизованная мука из цельного зерна.
[0024] В одном из аспектов настоящего изобретения сухую муку из цельного зерна предварительно обрабатывают путем гидратации исходной смеси муки из цельного зерна с водой и паром до общего содержания влаги около 30% (DW в пересчете на сухое вещество). Затем к смеси добавляют, по крайней мере, один фермент, который гидролизует муку из цельного зерна, при этом сохраняя целостность зерна. В другом аспекте настоящего изобретения сухая мука из цельного зерна может быть смешана с сахаром, мальтодекстрином и/или со смесью токоферолов.
[0025] По прошествии соответствующего времени, необходимого для увлажнения муки из цельного зерна, обработанную ферментом смесь подвергают процессу экструзии для продолжения процесса разложения и гидролиза муки из цельного зерна, а также ее желатинирования и приготовления пасты из гидролизованного цельного зерна. Смесь выдерживают в экструдере в течение времени, достаточного для желатинизации и образования крахмала, но не так долго, чтобы декстринизация дошла до такой степени, когда она больше не является цельным зерном, или иначе модифицировать крахмал, чтобы свести на нет состояние цельного зерна, что, как правило, составляет, по крайней мере, 1 минуту, обычно от около 1 до около 1,5 минут. Как правило, материал нагревают от начальной температуры на входе до конечной температуры на выходе, чтобы обеспечить энергию для клейстеризации крахмала. В одном из аспектов настоящего изобретения давление пасты на выходе из экструдера с пропариванием составляет около 900-1000 psi (63-70 кг/см2). Перед выходом из экструдера с пропариванием пасту нагревают примерно до 260-300°F (127-149°C), например около 265-285°F (129-141°C) для полной дезактивации фермента.
[0026] Для клейстеризации крахмала необходимы вода и нагрев. Диапазон температур клейстеризации овса составляет от 127°F до 138°F (53-59°C). Если влажность менее 60%, требуются более высокие температуры.
[0027] Нагрев может быть подведен через стенки цилиндра экструдера, как например, с помощью рубашки вокруг цилиндра, через которую циркулирует горячий носитель, такой, как пар, вода или масло, или электрических нагревателей, погруженных в цилиндр. Обычно экструзия происходит при температуре в цилиндре между 140°F и 350°F (60°C и 177°C), например между 175°F и 340°F (79°C и 171°C), более конкретно около 180°F-300°F (82-149°C).
[0028] Нагрев также генерируется в материале за счет трения, так как материал движется внутри экструдера, в результате диссипации механической энергии в экструдере, количество энергии равно произведению вязкости на скорость сдвига в квадрате для ньютоновской жидкости. Сдвиг управляется конструкций шнека экструдера(ов) и скоростью шнека. Вязкость является функцией структуры крахмала, температуры, влажности, содержания жира и сдвига. Температура пасты возрастает в экструдере приблизительно до 212°F и 300°F (100°C и 149°C).
[0029] К смеси в экструдере прикладывают сдвиг с малым усилием. Так как фермент предварительно доводит крахмал до содержания влаги примерно 30%, сдвига с большим усилием для этого процесса не требуется. Он также может чрезмерно повысить температуру пасты, что способствует ее перегреву и в результате получается слишком разваренная зерновая мука. Следует отметить, что температура цилиндра и температура пасты могут не совпадать.
[0030] Процесс уравновешивают, ограничивая температуру пасты, для того, чтобы избежать образования слишком разваренной зерновой муки и сохранить фермент в активном состоянии. Процесс проводят таким образом, чтобы температура пасты повышалась до температуры, достаточной для дезактивации фермента. Такие температуры представляют собой, по меньшей мере, 280°F (138°C), как правило, от 212°F (100°C) до 300°F (149°C). Как понятно специалисту в данной области, температура, при которой происходит дезактивации фермента, зависит от времени, в течение которого его выдерживают. Процесс экструзии с низким усилием сдвига характеризуется по сравнению с экструзией с высоким усилием сдвига, высокой влажностью и конструкцией винта с низким усилием сдвига в сравнении с низкой влажностью и конструкцией винта с высоким усилием сдвига.
[0031] Может быть использован любой подходящий экструдер, в том числе подходящие одношнековые или двухшнековые экструдеры. Типично, но без ограничения, скорость вращения шнека составляет 200-300 оборотов в минуту. Специалисту в данной области понятно, что скорость вращения шнека зависит от его конструкции.
[0032] Полученный продукт может быть гранулирован с помощью формовочного экструдера и высушен. В одном из аспектов настоящего изобретения процесс занимает около 9-10 минут от предварительной стадии через экструдер и через формовочный экструдер. Кроме того, гранулы могут быть измельчены до размера примерно 50-200 мкм. Один из видов процесса измельчения, который может быть использован для тонкого помола гранул, представляет собой процесс поэтапного помола на вальцовой мельнице. Перед измельчением гранулы могут быть высушены до содержания влаги приблизительно 8±2%. Наконец, тонкоизмельченная гидролизованная мука из зерна может быть агломерирована до частиц размером около 150-700 мкм. Тонкий помол гранул улучшает вкус получающейся гидролизованной овсяной муки и, следовательно, повышает одобрение потребителей получаемого продукта.
[0033] Преимуществом стадии агломерации после измельчения является оптимизация и существенное улучшение диспергируемости муки, что делает ее пригодной для многих приложений при приготовлении пищевых продуктов. В одном из аспектов представленного изобретения тонкоизмельченные частицы муки из цельного зерна агломерируют с помощью 2% связывающего раствора сахара. Например, агломерированная гидролизованная мука из зерна может быть добавлена к и обладать высокой способностью к дисперсии в жидкой среде или полутвердых средах, таких как вода, молоко, соки, йогурты, пудинги и другие закуски, в пригодной для питья форме. Кроме того, агломерированная гидролизованная мука из зерна, приготовленная в соответствии с настоящим изобретением, позволяет потребителю без усилий и эффективно перемешивать муку в жидкости или полутвердой среде по своему выбору с использованием общих предметов домашнего обихода вследствие быстрого растворения гидролизованной муки из зерна в этих жидкостях или полутвердых средах. Кроме того, агломерированная гидролизованная мука из зерна в соответствии с представленным изобретением может быть диспергирована в жидкой среде простым встряхиванием для смешения составляющих.
[0034] В одном из примеров настоящего изобретения агломерированная гидролизованная овсяная мука, приготовленная в соответствии с изобретением, проявляет свойства, указанные ниже в таблице 2.
| Таблица 2 | ||
| Сито # | размер, мкм | % сохраненный |
| #20 меш | 841 | 0% |
| #40 меш | 420 | 20,4% |
| #60 меш | 250 | 48,7% |
| #80меш | 178 | 21,2% |
| #100 меш | 150 | 5,8% |
| Проходит через #100 меш | < 150 | 3,0% |
| Выход | ° | 99,5% |
| Плотность | 0,4 | грамм/cc |
| Влажность | 8,52 | % |
[0035] В другом аспекте представленного изобретения необработанное/природное цельное зерна тонко измельчают до получения частиц размером около 50-420 мкм, например около 50-200 мкм. Эти тонкоизмельченные частицы затем агломерируют до размера примерно 150-1000 мкм, например около 400-700 мкм. Тонкоизмельченная природная мука из цельного зерна может быть агломерирована с использованием любых методов, известных в данной отрасли, в том числе, без ограничения, использование связующего раствора сахара.
[0036] В еще одном аспекте представленного изобретения муку из цельного зерна, предварительно желатинизированную, тонко измельчают до размера частиц около 50-420 мкм, например 50-200 мкм. Цельные зерна могут быть предварительно желатинизированы или пройти предварительную обработку с использованием любых коммерчески приемлемых средств, в том числе, без ограничения, обработку паром и кипячением. Эти тонкоизмельченные, прошедшие предварительную желатинизацию частицы цельного зерна затем агломерируют до частиц размером 150-1000 мкм, таких как 400-700 мкм.
[0037] Другой аспект настоящего изобретения включает тонкий помол муки из цельного зерна одного или нескольких видов, выбранной из группы, состоящей из природной, предварительно желатинизированной и гидролизованной муки из цельного зерна, приготовленной в соответствии с раскрытием представленного изобретения. Муку из цельного зерна тонко измельчают до частиц размером около 50-420 мкм, например 50-200 мкм. Затем эти тонкоизмельченные частицы цельного зерна, прошедшие предварительную желатинизацию, агломерируют до получения частиц размером 150-1000 мкм, например 150-700 мкм, в том числе 400-700 мкм.
[0038] В настоящее время не существует способов улучшения вкуса муки из цельного зерна за счет уменьшения размера ее частиц и последующей агломерации для улучшения диспергируемости муки из цельного зерна в жидкой или полутвердой средах. Кроме того, способность агломерированной муки из цельного зерна, полученной в соответствии с представленным изобретением, при потреблении больших количеств муки из цельного зерна, легко встряхиваться или размешиваться, не только выгодна с точки зрения пригодности к реализации и признания потребителей, но и не известна в промышленности.
[0039] Агломерированная мука из цельного зерна, полученная в соответствии с аспектами представленного изобретения, сохраняет статус цельного зерна в процессе обработки. Таким образом, может быть сделан вывод о полезности для здоровья "цельного зерна" в отношении муки, приготовленной в соответствии с настоящим изобретением.
[0040] Высокодиспергируемая мука из цельного зерна, приготовленная в соответствии с представленным изобретением, может быть использована для обеспечения потребителя зерновым продуктом, пригодным для питья. Например, гидролизованная овсяная мука, приготовленная в соответствии с представленным изобретением, может быть добавлена к воде, молоку, соку, йогуртам, пудингам и т.д. для приготовления питьевой закуски из цельного овсяного зерна, питательной и легко усваиваиваемой. Кроме того, поскольку гидролизованная мука из цельного зерна очень легко растворяется в жидкостях и полутвердых средах, питьевую закуску также быстро и легко приготовить. Аналогичным образом, природная и предварительно желатинизированная и агломерированная мука может быть добавлена к воде, молоку, соку, йогуртам, пудингам и т.д. для приготовления питьевой закуски из цельного зерна.
[0041] Высокодиспергируемая овсяная мука, полученная в соответствии с описанными в настоящем изобретении способами, имеет повышенный уровень содержания авенантрамида по сравнению с необработанным овсом или природной овсяной мукой. В частности, природная овсяная мука содержит общее количество авенантрамидов около 0,0002-0,03%. Авенантрамиды представляют собой полифенолы, найденные только в овсе. Авенантрамиды, как было показано, проявляют значительную антиоксидантную активность и благодаря ей являются частью многих мероприятий в области охраны здоровья. Испытания in vivo показали, что антиоксидантная способность авенантрамидов обеспечивает такую пользу для здоровья, как пониженная скорость окисления LDL (липопротеинов низкой плотности), тем самым защищая организм от рака и сердечно-сосудистых заболеваний. Структура авенантрамида 2с показана ниже:
[0042] Авторы изобретения обнаружили, что уровни трех основных авенантрамидов, присутствующих в овсе, - 2с, 2p и 2f - возросли в результате процессов, описанных в настоящем изобретении. В частности, общий уровень авенантрамида (в том числе 2с, 2p и 2f) увеличился примерно на 20-35% по сравнению с уровнем авенантрамида в природной цельной овсяной муке под действием способа, использованного для получения растворимой овсяной муки, описанной выше.
[0043] Вне зависимости от формулы изобретения изобретение также характеризуется следующими аспектами.
[0044] Аспект 1. Высокодиспергируемая овсяная мука из цельного зерна, содержащая примерно на 20-35% больше авенантрамидов, чем природная овсяная мука из цельного зерна, и отличающаяся тем, что овсяная мука из цельного зерна агломерируется после гидролиза, гранулирования и измельчения.
[0045] Аспект 2. Высокодиспергируемая овсяная мука из цельного зерна по аспекту 1, отличающаяся тем, что содержание авенантрамида в муке примерно на 35% выше, чем содержание в природной овсяной муке из цельного зерна.
[0046] Аспект 3. Высокодиспергируемая овсяная мука из цельного зерна по аспекту 1 или по аспекту 2, отличающаяся тем, что овсяная мука проявляет NF-kB ингибирующую активность, причем NF-kB ингибирующая активность превышает активность природной овсяной муки из цельного зерна, по меньшей мере, приблизительно на 25%.
[0047] Аспект 4. Высокодиспергируемая овсяная мука из цельного зерна, полученная следующим способом:
а. смешивание исходной смеси природной овсяной муки из цельного зерна с водным раствором фермента с образованием ферментной исходной смеси с содержанием влаги от 25 до 40 весовых %;
b. нагревание исходной ферментной смеси;
c. загрузка нагретой исходной смеси в экструдер и экструдирование смеси до тех пор, пока температура смеси не поднимется примерно от 260°F до 300°F (от 127 до 149°С), при которой фермент дезактивируется;
d. гранулирование экструдированной муки;
e. высушивание гранулированной экструдированной муки;
f. измельчение гранулированной экструдированной муки до получения частиц размером 50-420 микрон;
g. агломерация измельченной экструдированной муки до получения частиц размером 150-1000 мкм;
при этом высокодиспергируемая овсяная мука из цельного зерна имеет, по крайней мере, на 20% более высокий уровень содержания авенантрамидов, чем природная овсяная мука из цельного зерна.
[0048] Аспект 5. Высокодиспергируемая овсяная мука из цельного зерна по аспекту 4, отличающаяся тем, что энзим представляет собой α-амилазу.
[0049] Аспект 6. Высокодиспергируемая овсяная мука из цельного зерна по аспекту 5, отличающаяся тем, что энзимная исходная смесь содержит 0,01-0,5% масс. α-амилазы.
[0050] Аспект 7. Высокодиспергируемая овсяная мука из цельного зерна по любому из аспектов 4-6, отличающаяся тем, что энзимная исходная смесь содержит 0,15% масс. α-амилазы.
[0051] Аспект 8. Высокодиспергируемая овсяная мука из цельного зерна по любому из аспектов 4-7, отличающаяся тем, что исходная смесь дополнительно содержит сахар и необязательно мальтодекстрин.
[0052] Аспект 9. Высокодиспергируемая овсяная мука из цельного зерна по любому из аспектов 4-8, отличающаяся тем, что содержание влаги в энзимной исходной смеси в экструдере составляет 28-32%.
[0053] Аспект 10. Высокодиспергируемая овсяная мука из цельного зерна по любому из аспектов 4-9, отличающаяся тем, что содержание авенантрамида в муке примерно на 35% выше, чем в природной овсяной муке из цельного зерна.
[0054] Аспект 11. Высокодиспергируемая овсяная мука из цельного зерна по любому из аспектов 4-10, отличающаяся тем, что овсяная мука проявляет ингибирующую NF-κB активность, при этом ингибирующая NF-κB активность, по крайней мере, на 25% выше, чем у природной овсяной муки из цельного зерна.
[0055] Аспект 12. Высокодиспергируемая овсяная мука из цельного зерна по любому из аспектов 4-11, отличающаяся тем, что после дезактивации энзима из экструдера удаляют овсяную муку.
[0056] Аспект 13. Высокодиспергируемая овсяная мука из цельного зерна по любому из аспектов 4-12, отличающаяся тем, что исходная смесь дополнительно содержит смесь токоферолов.
[0057] Пример 1
[0058] Содержание авенантрамида в полученной растворимой овсяной муке измеряли с помощью ВЭЖХ с обращенной фазой. Кратко, лущеные зерна экстрагировали, сушили и ресуспендировали в аликвотах. Аликвоты анализировали методом ВЭЖХ на колонке C-18 с использованием диодно-матричного спектрофотометрического детектора с регистрацией при 340 нм. Пики были количественно оценены путем сравнения со стандартными кривыми аутентичных авенантрамидов. Результаты этого тестирования представлены на фиг.3А и фиг.3Б. Содержание авенантрамида в растворимой овсяной муке, приготовленной в соответствии с описанными в изобретении способами, как было также найдено, выше, чем содержание авенантрамида в овсяной муке, полученной с использованием одной экструзии (без фермента).
[0059] В частности, на фиг.3А показано содержание авенантрамида 2с, авенантрамида 2р, авенантрамида 2f и общее содержание авенантрамида (2c + 2р + 2f) в образцах природной овсяной муки из цельного зерна, экструдированной муки и муки SoluOat 100, полученной в соответствии с представленным изобретением. Как используется здесь, “SoluOat 100" или "мука SoluOat 100", в единственном или во множественном числе, означает 99,5% цельную овсяную муку и 0,5% добавленного токоферола, полученную в соответствии с методами, изложенными в настоящем описании.
[0060] Как показано на фиг.3A, самое высокое содержание авенантрамидов 2с, 2р и 2f и общее содержание авенантрамида были обнаружены в муке SoluOat 100. В частности, было найдено, что природная овсяная мука из цельного зерна содержит общее количество авенантрамидов, составляющее приблизительно 35 миллионных долей, в то время как мука SoluOat содержит общее количество авенантрамидов, составляющее более 40 миллионных долей, что означает увеличение содержания авенантрамидов в муке SoluOat 100 на 20% по сравнению с природной овсяной мукой из цельного зерна. На фиг.3Б показаны результаты аналогичного анализа содержания авенантрамида в природной овсяной муке из цельного зерна и в муке SoluOat 100, полученной в соответствии с представленным изобретением. Как показано на фиг.3Б, природная овсяная мука из цельных зерен имеет общее количество авенантрамидов, составляющее примерно 35 миллионных долей, тогда как мука SoluOat 100 содержит общее количество авенантрамидов, составляющее около 45 миллионных долей. Таким образом, в муке SoluOat 100 содержание общего количества авенантрамидов увеличено на 35% по сравнению с природной овсяной мукой из цельного зерна.
[0061] Повышенное содержание авенантрамида в растворимой овсяной муке, полученной в соответствии с описанными в настоящем изобретении вариантами осуществления, неожиданно, так как этот антиоксидант не является крахмалоносным питательным веществом для растения. Тем не менее, описанный выше ферментативный процесс применяется для улучшения диспергируемости и растворимости муки.
[0062] Были также выполнены дополнительные анализы с целью оценить точное количество авенантрамидов, найденное при различных условиях процесса, и изменение содержания авенантрамидов в результате последующей обработки. Представленная ниже таблица показывает различные условия процесса, подвергнутые тестированию.
| Экструзия | Содержание фермента | Уровень влажности | |
| 1 | Нет | 0% | Не контролировался |
| 2 | Да | 0% | 30% |
| 3 | Да | деактивирован | 30% |
| 4 | Да | 0,1% | 28% |
| 5 | Да | 0,1% | 30% |
| 6 | Да | 0,1% | 32% |
| 7 | Да | 0,12% | 32% |
| 8 | Да | 0,20% | 32% |
[0063] В представленной ниже таблице приведено найденное содержание авенантрамида в овсяной муке при различных условиях обработки, так же как и данные по увеличению содержания авенантрамида. Все образцы, приведенные в таблице, были экструдированы и гидролизованы в соответствии с представленным раскрытием сущности изобретения, представляют собой, как было определено выше, муку SoluOat 100.
| Ave 2c | Ave 5p | Ave 2p | Ave 2f | Общее содержание Ave | |
| (мг/кг) | |||||
| WOF | 5,01 | 1,24 | 4,93 | 10,32 | 21,50 |
| WOF+EXT | 5,13 | 0,87 | 6,3 | 10,00 | 22,30 |
| WOF+EXT+ DE | 5,00 | 0,89 | 5,89 | 9,60 | 21,38 |
| WOF+EXT+0,1% E+28% M | 5,1 | 0,85 | 6,61 | 10,33 | 22,89 |
| WOF+EXT+0,1% E+30% M | 5,45 | 0,85 | 7,23 | 11,25 | 24,78 |
| WOF+EXT+0,1% E+32% M | 5,76 | 0,95 | 7,41 | 12,21 | 26,33 |
| WOF+EXT+0,12%E+32%M | 5,21 | 0,73 | 6,32 | 10,62 | 22,88 |
| WOF+EXT+0,2% E+32% M | 5,04 | 0,77 | 6,45 | 10,33 | 22,59 |
| Увеличение Ave (%) | |||||
| WOF | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| WOF+EXT | 2,40 | -29,84 | 27,79 | -3,10 | 3,72 |
| WOF+EXT+ DE | -0,20 | -28,23 | 19,47 | -6,98 | -0,56 |
| WOF+EXT+0,1% E+28% M | 1,80 | -31,45 | 34,08 | 0,10 | 6,47 |
| WOF+EXT+0,1% E+30% M | 8,78 | -31,45 | 46,65 | 9,01 | 15,26 |
| WOF+EXT+0,1% E+32% M | 14,97 | -23,39 | 50,30 | 18,31 | 22,47 |
| WOF+EXT+0,12% E+32% M | 3,99 | -41,13 | 28,19 | 2,91 | 6,42 |
| WOF+EXT+0,2% E+32% M | 0,60 | -37,90 | 30,83 | 0,10 | 5,07 |
| WOF: овсяная мука из цельного зерна (негидролизованная); EXT: экструзия; E: фермент; DE: деактивированный фермент; M: влажность; Ave: авенантрамид. |
[0064] В соответствии с результатами, представленными выше, а также на фиг.4, среди трех основных авенантрамидов (2с, 2р, 2f) авенантрамид 2c имеет самую высокую антиоксидантную активность in vitro. Что касается активности in vivo, самую высокую биодоступность имеет авенантрамид 2p. Экструзия сама по себе слегка увеличивала общее содержание авенантрамида (3,72%) и в то же время намного повышала содержание авенантрамида 2р (27,79%). Ферментативное переваривание увеличивало общее содержание каждого авенантрамида, в том числе 2с, 2р и 2f. При фиксированной концентрации фермента (0,1%), содержание влаги 28%, 30% и 32% увеличивало общее содержание авенантрамида до 6,47%, 15,26% и 22,47,% соответственно по сравнению с овсяной мукой из цельного зерна. Содержание влаги или уровни влажности измеряли при поступлении смеси в экструдер. При фиксированном уровне влажности 32% концентрации фермента 0,12% и 0,20% не увеличивали содержание авенантрамида по сравнению с концентрацией фермента 0,1%.
[0065] Кроме того, высокодиспергируемая овсяная мука, приготовленная в соответствии с данным процессом, также показала способность ингибировать NF-kB. NF-kB является иммунным триггером отклик/воспаление. В частности, пониженное значение NF-kB клинически связывается с подавлением хронического воспаления. Противовоспалительная активность была измерена с использованием анализа ингибирования NF-kB. Человеческие клетки 293Т культивировали в течение ночи в стандартной среде с фетальной бычьей сывороткой и антибиотиками с последующей 4-часовой инкубацией при отсутствии сыворотки для осуществления периода “голодания”. Специалисту в данной области техники понятно, что "голодающие" клетки представляют собой клетки в бессывороточной среде для устранения воздействия эмбриональной телячьей сыворотки, и, следовательно, клетки более чувствительны к обработке TNF (ФНО (фактор некроза опухолей)). После этого клетки обрабатывали TNF-alpha (ФНО-альфа) (100 нг/мл) и инкубировали экстракты тестируемых образцов в течение одного часа при 37°С в атмосфере СО2. Цельноклеточные протеины экстрагировали и измеряли уровень NF-kB с помощью набора TransAm NF-кВ ELISA. В таблице ниже приведены результаты тестирования овсяной муки из цельного зерна SoluOat 90% по сравнению с контрольными данными. Используемые в данном случае термины "SoluOat", " мука SoluOat", "SoluOat 90" или "regular (обычная) SoluOat" независимо от того, использованы они в единственном или множественном числе, означают 90% овсяную муку из цельного зерна с добавкой 5% сахара, 4,5% мальтодекстрина и 0,5% смешанного токоферола, приготовленную в соответствии со способами, описанными в настоящем описании.
| Описание | Выход NF-κB† | % ингибирования* |
| Овсяная мука из цельных зерен | 170 | Не определялся |
| мука SoluOat 90** | 125 | 26.59 |
| Контроль | 171 | N/A‡ |
| * % ингибирования был рассчитан по сравнению с контрольными данными **SoluOat 90 означает 90% овсяной муки из цельных зерен |
||
| †Все образцы были протестированы при концентрации 2 мг/мл ‡неприменимо |
[0066] Фиг.5 показывает процент ингибирования NF-κB в образцах.
[0067] Настоящее изобретение может быть воплощено в других конкретных формах без отступления от его духа или характерных признаков. Поэтому вышеописанные варианты осуществления изобретения следует рассматривать скорее как иллюстративные, чем ограничивающие описанное изобретение. Таким образом, объем изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения, а не предшествующим описанием, а все изменения, которые подпадают под значение и диапазон соответствия формуле изобретения, как предполагается, в ней охвачены.
1. Высокодиспергируемая овсяная мука из цельного зерна, содержащая примерно на 20-35% больше авенантрамидов, чем природная овсяная мука из цельного зерна, где овсяную муку из цельного зерна агломерируют после гидролиза, гранулирования и измельчения.
2. Высокодиспергируемая овсяная мука из цельного зерна по п. 1, в которой содержание авенантрамида в муке примерно на 35% выше, чем содержит природная овсяная мука из цельного зерна.
3. Высокодиспергируемая овсяная мука из цельного зерна по п. 1, где овсяная мука проявляет ингибирующую активность в отношении ядерного фактора каппа В, причем активность ингибирования ядерного фактора каппа В превышает активность природной овсяной муки из цельного зерна, по меньшей мере, приблизительно на 25%.
4. Высокодиспергируемая овсяная мука из цельного зерна, полученная с использованием следующей процедуры:
a. смешивание исходной смеси природной овсяной муки из цельного зерна с водным раствором фермента с образованием ферментной исходной смеси с содержанием влаги от 25 до 40% масс.;
b. нагревание исходной ферментной смеси;
c. загрузка нагретой исходной смеси в экструдер и экструдирование смеси до тех пор, пока температура смеси не поднимется примерно от 127°С до 149°С, при которой фермент деактивируется;
d. гранулирование экструдированной муки;
e. высушивание гранулированной экструдированной муки;
f. измельчение гранулированной экструдированной муки до получения частиц размером 50-420 мкм;
g. агломерация измельченной экструдированной муки до получения частиц размером 150-1000 мкм;
где высокодиспергируемая овсяная мука из цельного зерна имеет по крайней мере на 20% более высокий уровень содержания авенантрамидов по сравнению с природной овсяной мукой из цельного зерна.
5. Высокодиспергируемая овсяная мука из цельного зерна по п. 4, где фермент представляет собой α-амилазу.
6. Высокодиспергируемая овсяная мука из цельного зерна по п. 5, где исходная ферментная смесь содержит 0,01-0,5% масс. α-амилазы.
7. Высокодиспергируемая овсяная мука из цельного зерна по п. 4, где исходная ферментная смесь содержит 0,15% весовых α-амилазы.
8. Высокодиспергируемая овсяная мука из цельного зерна по п. 4, где исходная смесь дополнительно содержит сахар и необязательно мальтодекстрин.
9. Высокодиспергируемая овсяная мука из цельного зерна по п. 4, где содержание влаги в исходной ферментной смеси в экструдере составляет 28-32%.
10. Высокодиспергируемая овсяная мука из цельного зерна по п. 4, где содержание авенантрамида в муке примерно на 35% выше, чем в природной овсяной муке из цельного зерна.
11. Высокодиспергируемая овсяная мука из цельного зерна по п. 4, где овсяная мука проявляет ингибирующую активность в отношении ядерного фактора каппа В, при этом активность ингибирования ядерного фактора каппа В по меньшей мере на 25% выше, чем у природной овсяной муки из цельного зерна.
12. Высокодиспергируемая овсяная мука из цельного зерна по п. 4, где после деактивации фермента овсяную муку удаляют из экструдера.
13. Высокодиспергируемая овсяная мука из цельного зерна по п. 4, где исходная смесь содержит смесь токоферолов.
