改進的包含低分子量葡聚糖的含膳食纖維材料的制作方法

專利名稱：改進的包含低分子量葡聚糖的含膳食纖維材料的制作方法
技術領域：
本發明涉及膳食纖維組合物以及制造這種組合物的方法。本發明還涉及含有這種膳食纖維組合物的食品和飲品。
背景技術：
β-葡聚糖是一種通常在谷物顆粒中發現的多糖。它包含通過不同比例的(1→3)和(1→4)鍵聚合的β-糖基的線性聚合物。據報道，分離的燕麥和大麥β-葡聚糖的重均分子量在1,000,000道爾頓的級別，盡管谷物β-葡聚糖的分子量還未被報道。
與纖維素和木質素等其它細胞壁組分相比，β-葡聚糖在水中是高度可溶的。然而，當攝入時，這種可溶的β-葡聚糖在人類消化系統的小腸內不被水解。因此，β-葡聚糖被歸為可溶性膳食纖維。許多研究顯示，β-葡聚糖可溶性纖維可降低血清膽固醇、調節血糖應答和促進雙歧桿菌生長。這些生理學特性對健康是有益的，如可降低心血管和腸道疾病的風險、提高免疫活性和增強規律性。最近的報道稱，含有至少3g/天或0.75g/次β-葡聚糖的來自燕麥和燕麥制品的食品具有降低人類心血管疾病風險的健康益處。
人類飲食中β-葡聚糖最豐富的來源是谷物顆粒。據報道，幾乎所有的谷物都含有β-葡聚糖。但大麥和燕麥中β-葡聚糖的含量較高，通常為2-14％，而在其它谷物顆粒中則較低(低于2％)。例如，需要攝入至少12克燕麥麩皮以提供0.75克β-葡聚糖。β-葡聚糖在谷物顆粒中含量低降低了其作為商業食品的吸引力。因此，需要有制造具有高β-葡聚糖含量的膳食纖維組合物的方法。
發明概述本發明涉及含有β-葡聚糖的膳食纖維組合物，涉及制造這種組合物的方法，并涉及含有這種組合物的食品或飲品和含有這種組合物的治療產品。所述膳食纖維組合物可具有高β-葡聚糖含量。例如，膳食纖維組合物的β-葡聚糖含量約為60重量％或更高。“約”一詞用來表示由于測量技術的固有誤差而造成的測量偏差。即便沒有明確使用“約”一詞，除非另有說明，仍應理解為修飾所有公開的測量。同時，本發明所述的膳食纖維組合物還具有一種或多種作為食品成分所需要的良好特性。例如，所述膳食纖維組合物可具有一種或多種以下特性低重均分子量；低粘度；低蛋白質含量；低脂肪含量；在水中的高穩定性；味道平淡。本發明所述的膳食纖維組合物也可有無明顯特征的口感。因此，本發明所述的膳食纖維組合物可用來提高冰淇淋、酸奶、烘焙食品、條狀食品、飲料或某些其它食品的營養含量，而不會影響或僅輕微影響這些食品的味道或其它感官屬性。這種膳食纖維組合物也可用來提供某些治療益處。
本發明提供了分離自含有β-葡聚糖的谷物顆粒的膳食纖維組合物。所述膳食纖維組合物的組分中可包含β-葡聚糖化合物，這種化合物是構成所述組合物的谷物β-葡聚糖的修飾形式。修飾的β-葡聚糖的重均分子量范圍為約50kDa-1000kDa。一些實施方案中，該重均分子量范圍為約120kDa-170kDa。根據一些實施方案，所述膳食纖維組合物具有低粘度。“低粘度”在本文中是指按照下面實施例10中所述方法測得的粘度，這種粘度足夠低，從而這種食品組合物可被用作許多產品的食品成分。例如，粘度為100厘泊或更低可被認為是低的。根據一些實施方案，所述膳食纖維組合物味道平淡。“味道平淡”在這里與味覺強度(flavor intensity)評分有關，即通過標準感官評價(如實施例23所述)測定該評分為5或更低。一些實施方案中，所述膳食纖維組合物在水中是高度穩定的。“在水中高度穩定”是指當將含有1重量％膳食纖維組合物的水溶液在冷藏溫度(40°F)下靜置過夜(16小時)時，只有極少沉淀或沒有沉淀。根據具體的膳食纖維，形成最初溶液的方法可以不同。例如，一些膳食纖維在室溫下用調羹攪拌就能形成溶液。而其它膳食纖維可能需要使用動力混合機和熱水才能形成溶液。
本發明還提供了含有β-葡聚糖的食品和飲品和/或治療產品。一些實施方案中，所述產品含有膳食纖維組合物，其包含至少一種谷物β-葡聚糖修飾形式的β-葡聚糖化合物。作為非限制性的實施例，所述產品可包括烘焙食品、谷物、擠出的食品、肉替代品、條狀食品、色拉醬、湯、沙司、酸奶、冷凍甜點、冷藏和冷凍的生面團和糖果。
本發明還提供了制造膳食纖維組合物的方法，該組合物包含至少一種谷物β-葡聚糖修飾形式的β-葡聚糖化合物。一些實施方案中，所述方法包括用酶或酶的組合來非特異性消化谷物中的多糖。所述多糖包含β-葡聚糖和淀粉，且這種消化降低了β-葡聚糖的重均分子量并打斷了淀粉。一些實施方案中，還進行了第二次消化來進一步打斷淀粉。
本發明的一個方面涉及獲得含有膳食纖維的材料的方法。所述方法包括(1)形成含有第一種外源酶、第二種外源酶和一種或多種谷物顆粒等成分的含水混合物；其中所述一種或多種谷物顆粒包含β-葡聚糖和淀粉；(2)通過第一外源酶催化的第一水解反應切割至少一些β-葡聚糖鍵，其中，所述β-葡聚糖的平均分子量被降低；并通過第二外源酶催化的第二水解反應切割至少一些淀粉的鍵；其中，至少一部分第一水解反應和一部分第二水解反應是基本上同時發生的；(3)升高所述含水混合物的溫度至足以使第一外源酶基本失活的水平；并在含水混合物中加入第三外源酶；(4)通過至少由第三外源酶催化的第三水解反應切割至少一些剩余的未切割的淀粉的鍵，其中所述淀粉被基本消化，且第三外源酶可與第二外源酶相同或不同；(5)分離并離析部分混合物，其中，所述分離的部分含有至少一些β-葡聚糖；(6)純化分離的部分內的β-葡聚糖；并(7)獲得含有膳食纖維的材料；其中，所述含有膳食纖維的材料含有大于40％的β-葡聚糖；且含有膳食纖維的材料中β-葡聚糖的平均分子量小于400,000道爾頓。
本發明的另一個方面涉及另一種獲得含有膳食纖維的材料的方法。所述方法包括(1)形成含有第一種外源酶和一種或多種谷物顆粒的成分的含水混合物；其中所述一種或多種谷物顆粒包含β-葡聚糖和淀粉；(2)通過第一外源酶催化的第一水解反應切割至少一些β-葡聚糖鍵，其中，所述β-葡聚糖的平均分子量被降低；(3)升高所述含水混合物的溫度至足以使第一外源酶基本失活的水平；(4)在含水混合物中加入其它的酶物質，其中所述其它的酶物質包括第二外源酶；(5)通過由第二外源酶催化的第二水解反應切割至少一些淀粉的鍵；(6)分離并離析部分混合物，其中，所述分離的部分含有至少一些β-葡聚糖；(7)純化分離的部分內的β-葡聚糖；(8)獲得含有膳食纖維的材料；其中，所述含有膳食纖維的材料含有大于40％的β-葡聚糖；且含有膳食纖維的材料中β-葡聚糖的平均分子量小于400,000道爾頓。
在本發明所涉及的方面，上文中所述的水解反應是在一定溫度范圍內發生的。在本發明所涉及的其它方面，含有膳食纖維的材料和治療組合物可具有某些卓越的性質，如無明顯特征的口感、高膳食纖維含量、低脂肪含量、低蛋白質含量、高度潔白、高水溶性和高干流動性。再在本發明所涉及的其它方面，所述膳食纖維和治療組合物具有特定的分子量分布和特定的多分散性。
本發明的再一方面涉及含有β-葡聚糖的食品，其中，所述β-葡聚糖的平均分子量小于400,000；且其中所述食品具有無明顯特征的、不滑潤(non-lubricious)的口感。
本發明的再一方面涉及用這里所述的各種方法制造的膳食纖維材料、治療組合物和具有改變的分子量的β-葡聚糖。
本發明的再一方面涉及將本發明的治療組合物用于治療高膽固醇血癥和其它治療用途的方法。
本發明的具體實施方案可涉及上文或下文所述的一個、一些或所有方面以及其它方面，并可包含上文或下文所述的一個、一些或所有實施方案以及其它實施方案。在理解本發明的描述之后，本發明的其它實施方案和應用對于精通此領域的技術人員而言是顯而易見的。
附圖簡述

圖1-作為本發明樣品的平均Mw約120,000和平均Mw約170,000的β-葡聚糖的分子量分布圖。
圖2-攝入6周本發明的含有膳食纖維的組合物對F1雄性倉鼠平均總膽固醇水平的影響。
每組的n＝10。
圖3-攝入6周本發明的含有膳食纖維的組合物對F1雄性倉鼠平均HDL膽固醇水平的影響。
每組的n＝10。
圖4-攝入6周本發明的含有膳食纖維的組合物對F1雄性倉鼠平均非HDL膽固醇水平的影響。
每組的n＝10。
發明詳述縮寫cp 厘泊℃ 攝氏度°F 華氏度
g克kg千克hr小時kDa千道爾頓1升min分鐘ml毫升Mn分子數Mw分子量W/W兩種物質的重量比V/V兩種物質的體積比％百分比；除非另有說明，百分比為重量比本發明涉及一種含有β-葡聚糖成分的膳食纖維組合物。該膳食纖維組合物可具有優異的物理化學、生理學和感官性能。例如，所述組合物可具有低分子量、特定的分子量分布和特定的多分散性。此外。所述組合物還有優異的食品成分特性。例如，所述膳食纖維組合物可具有低粘度，如小于或等于約100厘泊，小于或等于約55厘泊，小于或等于約5厘泊。一些實施方案中，粘度范圍可以是約20厘泊-100厘泊。然而，本發明還包括具有較高粘度的膳食纖維組合物，如約1300厘泊，約1400厘泊，約1500厘泊。本發明所述的膳食纖維組合物還可具有低蛋白質含量，如小于或等于約3％，小于或等于約2％。一些實施方案中，蛋白質含量可從約1％-3％。然而，本發明還包括具有較高蛋白質含量的膳食纖維組合物，如范圍為約7％-10％。本發明所述的膳食纖維組合物還可具有低脂肪含量，如小于或等于2％，以及小于或等于1％。然而，本發明還包括具有較高脂肪含量的膳食纖維組合物。作為一種食品成分，這種材料可具有高β-葡聚糖含量，β-葡聚糖為身體提供營養。由于這種膳食纖維材料具有無明顯特征的口感，它可用來提高冰淇淋、酸奶、烘焙食品、條狀食品、飲料或某些其它食品的營養含量，而不會影響這些食品的味道或其它感官屬性。進一步的益處是，這種膳食纖維材料可用來提供某些治療益處，如抗膽固醇功效。
除了高β-葡聚糖纖維含量，所述材料還可含有其它膳食纖維。因此具有高的總膳食纖維含量-總水平高于β-葡聚糖的水平。所述膳食纖維材料的其它益處包括以下一種或多種非常潔白、低脂、低蛋白質、高水溶性和高干流動性。
本發明還涉及制造這種膳食纖維組合物的方法。所述方法包括用一種酶或酶的組合來非特異性消化谷物顆粒中的多糖。該方法可通過單酶解步驟或多酶解步驟來完成。根據一些實施方案，采用了雙酶解步驟，并在一個步驟結束時或至少在兩個步驟之間升高溫度。根據其它實施方案，溫度在一個步驟結束時或至少在兩個步驟之間保持不變。根據一些實施方案，可在特定條件下用特定的外源酶消化谷物顆粒來獲得膳食纖維組合物。盡管這些酶能將谷物顆粒中的淀粉基本水解成小分子，但它們僅部分水解β-葡聚糖分子。然后分離、離析并純化部分消化的β-葡聚糖分子。所得β-葡聚糖具有降低的分子量，特定的分子量分布和特定的多分散性。
本發明還提供了修飾谷物顆粒中的β-葡聚糖纖維并提取所得修飾的β-葡聚糖的方法。
起始谷物顆粒含有β-葡聚糖和淀粉。一實施方案中，β-葡聚糖的分子特征是用源自微生物和/或植物的外源纖維素酶在高于淀粉膠凝化溫度的溫度下修飾的。術語“纖維素酶”和“各種纖維素酶”在本發明中是指那些水解由β-葡糖鍵構成的聚合物的酶。這些酶包括β-葡糖苷酶和地衣多糖酶(lichinase)。在修飾β-葡聚糖的同時，至少用淀粉酶部分水解淀粉。
將β-葡聚糖的分子特征修飾到所需量之后，將溫度升高至纖維素酶的失活溫度之上以使其失活。然后再加入淀粉酶并繼續水解淀粉直到其被基本消化。
從加工角度而言，本發明可提供一個或多個以下優點·通過改變纖維素酶的用量和條件(pH、溫度、持續時間)可有控制地修飾β-葡聚糖的分子特征；·更有效地提取β-葡聚糖，使β-葡聚糖溶解性較高，最終得到較高的β-葡聚糖產率；和·可在制造過程中加入較多起始谷物材料，從而得到改進的加工效率。
一些實施方案中，可僅使小量(或沒有)淀粉酶與纖維素酶同時作用。在該實施方案中，纖維素酶部分消化β-葡聚糖，然后升高溫度使纖維素酶失活，再加入淀粉酶來消化淀粉。
在一些其它實施方案中，在使用纖維素酶的同時可有足量的淀粉酶，因此在將混合物的溫度升高以使纖維素酶失活之后無需再加入淀粉酶。在該實施方案中，在較低溫度時，纖維素酶部分消化β-葡聚糖同時淀粉酶部分消化淀粉。然后升高溫度以使纖維素酶失活。淀粉酶在此較高溫度下仍具有活性并繼續消化淀粉直到其基本被消化。如上所述，本發明不限于需要升高溫度的方法。
用本發明的方法制造的含有β-葡聚糖的膳食纖維組合物具有特定的分子特征，從而可得到某些物理化學、生理學和感官特性。不拘泥于任何理論，我們認為所得組合物是由于，或部分由于，外源纖維素酶在高于淀粉膠凝化溫度的溫度下的特殊機能而產生的。因此優選選擇在高于淀粉膠凝化溫度的溫度下具有活性的酶，如對大麥而言是高于約60℃，對燕麥而言高于約67℃。
外源纖維素酶和淀粉分解酶可以是多種來源的酶制品或是單一來源的一種制品。
某些外源纖維素酶已被測試，其中包括Spezyme LT-75和Spezyme LT-300，它們是同時具有纖維素酶活性和淀粉酶活性的酶制品。Spezyme LT-75和Spezyme LT-300源自解淀粉芽胞桿菌(Bacillus amyloliquefaciens)，由Genecore International制造。盡管本發明人未發現文獻中所報道的關于Spezyme LT-75或Spezyme LT-300的纖維素酶活性，但本發明者通過他們自己的實驗發現，Spezyme LT-75和SpezymeLT-300具有纖維素酶活性。這種纖維素酶活性的發現描述在實施例14中。
盡管Spezyme LT-75和Spezyme LT-300已經過測試，但我們認為這些特定的纖維素酶不是唯一的，其它酶也是適用的，優選在高于淀粉膠凝化溫度的溫度下具有活性的酶以及可非特異性消化多糖的酶。因此，候選的纖維素酶將包括來自細菌，如解淀粉芽胞桿菌(Bacillus amyloliquefaciens)和地衣芽胞桿菌(Bacilluslicheniformis)的一些酶；來自真菌，如Tricoderma longibrachitatum和Tircoderma hamatum的一些酶；以及來自酵母，如釀酒酵母(Saccharomycescerevisiae)和假絲酵母(Candida oloephila)的一些酶。下面的實施例17鑒別了一種識別合適的酶的方法。
用類似的方式，我們認為用來消化淀粉的特定的外源淀粉分解酶也不是唯一的。然而，應該選擇在使用溫度范圍內具有活性的酶。因此，從這里所述的各種實施方案可見，候選的酶應在約60℃-110℃的至少部分溫度范圍內具有功能。因此，候選的酶包括來自細菌，如解淀粉芽胞桿菌(Bacillus amyloliquefaciens)和地衣芽胞桿菌(Bacillus licheniformis)的一些酶；來自真菌，如米曲霉(Aspergillus Oryzae)和黑曲霉(Aspergillus niger)的一些酶；以及來自酵母，如假絲酵母(Candidatsukubacnsis)的一些酶。Fred L(由地衣芽胞桿菌(Bacillus licheniformis)制得的高溫α-淀粉酶，購自Genencor International)是一種在本中已經測試過的具體的α-淀粉酶。
β-葡聚糖一些經過修飾的分子特征包括以下一種或多種特定的分子量、特定的分子量分布、特定的多分散性、含水系統中特定的分子形狀以及特定的葡糖基單元(1→3)/(1→4)-β鍵的比例。一些經過修飾的物理化學特性可包括以下一種或多種較低的粘度、非膠凝特性和在水中的高溶解度。一些生理學特性可包括以下一種或多種降低膽固醇、調節血糖應答、促進雙歧桿菌生長、促進人體和其它動物對礦物質的吸收。一些食品感官特性可包括以下一種或多種無明顯特征的口感、不滑潤、味道平淡以及最小的造成粘性或結塊(body-building)的作用。
起始谷物可以是任何含有β-葡聚糖的谷物顆粒和/或經過研磨的植物材料。典型的例子包括大麥、燕麥、黑麥、黑小麥、小麥、大米、玉米、莧菜、昆諾阿藜、黍、高粱和其它類似的谷物。含有β-葡聚糖的材料可以是經過研磨的形式或是未經處理的形式。
一個典型的修飾、提取β-葡聚糖和水解淀粉的步驟包括(1.)修飾、提取β-葡聚糖和部分水解淀粉的步驟。該步驟是通過在含水系統中在高于淀粉膠凝化溫度的溫度(通常約60-90℃)和pH約3-11的條件下用外源纖維素酶和淀粉分解酶處理含有β-葡聚糖的材料約15-360分鐘完成的。β-葡聚糖被部分水解。此外，所述β-葡聚糖獲得了特定的分子特征，包括分子量降低、特定的分子量分布和特定的多分散性。(2.)對上述步驟得到的β-葡聚糖的分子修飾進行控制的步驟。該步驟可在β-葡聚糖的分子特征已被修飾成所需特征時使外源纖維素酶失活。該步驟是通過交替方法完成的。如(2a.)加熱含水系統至纖維素酶失活的溫度。盡管此溫度取決于特定的纖維素酶，但通常為約80-120℃，(2b.)降低系統pH至4以下或升高系統pH至9以上，(2c)加入酶抑制劑。典型的酶抑制劑包括纖維素酶類似物、底物類似物、某些鹽以及其它類似物質，或(2d)進行超聲處理、電處理等物理處理，或其它類似物理處理。(3.)進一步水解淀粉分子以通過精通此領域的技術人員已知的方法或這些方法的組合使他們與β-葡聚糖分子分離的步驟。典型的方法包括醇沉淀、鹽沉淀、超濾、冷凍-解凍處理、成膜和其它類似分離方法。該步驟包括在較高溫度(通常約80-120℃)、pH約4-10的條件下加入淀粉分解酶約15-360分鐘。除非需要對β-葡聚糖進行進一步的分子修飾，使該步驟的溫度足夠高以使步驟1的纖維素酶仍然失活非常重要。繼續該步驟直到淀粉分子被充分消化以便從β-葡聚糖中分離。如果淀粉分子在該步驟一開始就被充分消化就不需要該步驟。
然后可通過精通此領域的技術人員已知的方法或這些方法的組合將不溶性材料從經過上述酶處理的主要含有溶解的β-葡聚糖和水解的淀粉的澄清的水提取物分離。這種方法通常包括過濾、離心、浮選、傾析以及其它類似的分離方法。
然后可通過精通此領域的技術人員已知的方法或這些方法的組合將含在澄清提取物中的具有經過修飾的分子特征的β-葡聚糖與水解的淀粉、可溶性蛋白質、脂質和其它小組分分離。這種方法通常包括用與水混溶的溶劑如乙醇和丙酮沉淀、或用鹽如硫酸銨和氯化鈣沉淀、超濾、冷凍-解凍、成膜以及其它類似方法。
可通過精通此領域的技術人員已知的方法或這些方法的組合將分離的β-葡聚糖干燥。以干重計，干燥的β-葡聚糖通常至少是約60％純的。
分離的β-葡聚糖具有特定的分子特征。一個特征是分子量在約5,000-5,000,000道爾頓的范圍之內，Mw/Mn的多分散性為約1.00-6.00。本發明的數據顯示，平均Mw范圍為約120,000-170,000。然而很明顯，較低的平均Mw可通過某些變化獲得，如增加消化時間、提高酶濃度或制造一些其它變化。我們認為可獲得50,000、25,000甚至更低的平均Mw。很明顯，較高的平均Mw可通過某些變化獲得，如縮短消化時間、降低酶濃度或制造一些其它變化。我們認為可獲得400,000、1,000,000和甚至更高的平均Mw。所得β-葡聚糖是水中是高度可溶的，并形成一種沒有粘性的溶液。例如，含有1％本發明β-葡聚糖的溶液在25℃的粘度約1-1000厘泊。
當被制成食品或飼料時，本發明的β-葡聚糖具有某些治療益處。例如，當被人類或動物攝入時，它可降低膽固醇、調節血糖、促進雙歧桿菌生長以及礦物質的吸收。
本發明優選實施方案的描述1.使含有β-葡聚糖的谷物或植物材料粉碎(研磨或碾碎)，然后修飾和提取β-葡聚糖。
2.修飾和提取β-葡聚糖a.這一步驟較好是在高于淀粉膠凝化溫度的溫度下在同時存在外源纖維素酶和外源淀粉分解酶的含水漿液系統中進行的。該步驟實現了對β-葡聚糖分子的修飾和淀粉的至少部分水解。在這個優選的實施方案中，β-葡聚糖分子的修飾和淀粉的水解至少有一部分是同時發生的。
b.盡管可采用多酶制品，但優選使用同時具有纖維素酶和淀粉酶活性的單酶制品。這種單酶制品的典型例子包括來自解淀粉芽胞桿菌(Bacillusamyloliquefaciens)的Spezyme LT-75和Spezyme LT-300(由GenencoreInternational制造)。
c.優選的溫度范圍為約60-90℃，更優選約60-80℃，最優選約65-75℃，以便于淀粉酶水解淀粉，同時使外源β-葡聚糖酶修飾β-葡聚糖分子。
d.優選的pH范圍為約4-10，更優選約5-8，最優選約5-7。
e.該步驟的時間優選約為15-120分鐘，更優選約30-120分鐘，最優選約30-60分鐘。
3.為控制纖維素酶的分子修飾程度，優選將溫度升高至約80-120℃，更優選約90-120℃，最優選約90-110℃以使纖維素酶失活。該步驟的時間優選約為15-120分鐘，更優選約30-120分鐘，最優選約30-90分鐘。
4.為更好地從淀粉中分離經過修飾的β-葡聚糖，優選在約80-120℃，更優選約90-120℃，最優選約90-110℃的溫度范圍內用淀粉分解酶進一步水解淀粉分子。該步驟的時間優選約為15-120分鐘，更優選約30-120分鐘，最優選約30-90分鐘。該步驟優選與上述步驟同時進行。優選的pH約為4-10，更優選約5-9，最優選約5-8。
5.通過用與水混溶的溶劑沉淀的方法從其它可溶性組分分離溶解的β-葡聚糖，溶劑與提取液的比例(體積比)優選約0.2∶1-2∶1，更優選約0.5∶1-2∶1，最優選約0.7∶1-1.2∶1。典型的優選的與水混溶的溶劑醇類，如甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇和其它類似的溶劑。
6.所得β-葡聚糖的分子量為約5,000-5,000,0000道爾頓。
7.所得β-葡聚糖的分子多分散性為約1.00-6.00。
8.所得β-葡聚糖中吡喃葡糖單元(1→3)/(1→4)-β鍵的比例約為0.1-0.9。
9.當溶于水時，所得β-葡聚糖溶液在25℃的粘度約為1-10,000厘泊。
10.當制成食品時，本發明的β-葡聚糖實質上不具有會對食品滑潤性或粘稠的口感造成影響的特性。
11.本發明的β-葡聚糖可用于以下用途，其中包括但不限于食品、營養品、藥品、飼料和美容品。
12.當被人或動物攝入時，本發明的β-葡聚糖具有感官和治療特性，其中包括但不限于，無明顯特征的口感、缺乏滑潤性、味道平淡、降低膽固醇的能力、調節血糖的能力、促進礦物質吸收的能力以及促進雙歧桿菌生長的能力。
修飾的β-葡聚糖的分子特征本發明的經過修飾的β-葡聚糖可具有特定的Mw特征。其中一些特征描述在圖1中，并在實施例8中進行了闡述。這些特征包括Mw范圍約為5,000-5,000,000道爾頓，Mw/Mn的多分散性約1.00-6.00。如上文所述，我們認為平均Mw可從低于50,000至高于1,000,000。
將經過修飾的β-葡聚糖加入食品-感官影響；作為治療組合物的用途谷物β-葡聚糖膳食纖維，如本發明的含有膳食纖維的材料，可被加入食品和飲品，以提高纖維含量和促使膽固醇水平正常。食品和飲品可包括，但不限于，飲料、面包和烘焙食品、谷物、擠出的食品、肉替代品、條狀食品、不加糖的面食制品、色拉醬、湯、玉米餅和酸奶。示例性的飲料包括但不限于來自水果、蔬菜的果汁和果汁飲料以及混合飲料；牛奶飲料，包括液體奶、酸奶、發酵奶和酸奶飲料；替餐飲料，如低熱飲料和控制體重的飲料；粉狀飲料混合物；含乳飲料，包括但不限于雪克(shake)、思慕吸(smoothie)以及果汁/奶制品混合物；乳奶油和非乳奶油；大豆飲料和米飲料；能量飲料和運動飲料；高蛋白飲料；碳酸飲料；凝膠飲料；水和淡水(near water)；茶飲料和咖啡飲料。示例性的條狀食品包括替餐條狀食品、能量棒、高蛋白條狀食品、雜拌糕條、以及夾心或不夾心的谷物棒。在烘焙食品方面的應用包括面包、面包卷、小圓面包、玉米面包、快速焙烤食品、炸面包圈、松餅、硬面包圈、小面包干、薄烤餅、華夫餅、曲奇、蛋糕、糕點、羊角面包、烤餅、餅干、脆餅、咸餅干、玉米餅、炸玉米卷的外皮、不加糖的面食制品、派皮、匹薩餅底及烘焙食品混合物。實施例11和18-22例舉了含有本發明的膳食纖維組合物的食品和飲品。
鑒于β-葡聚糖中含有葡萄糖，故含有β-葡聚糖的產品，如這些產品，可提供營養價值。此外，已知這些產品可提供某些治療益處，如有助于促使膽固醇水平正常、調節血糖水平、改善礦物質的吸收和促進上雙歧桿菌生長。實施例13和16例舉了本發明的含有膳食纖維的材料用作膳食纖維治療組合物以促使膽固醇水平正常的能力。除促使膽固醇水平正常之外，還認為本發明的含有膳食纖維的材料可提供其它治療益處，如上述那些。
盡管通常認為β-葡聚糖膳食纖維是一種比較好的脂肪模擬物，因為它通常具有滑潤、滑爽或滑溜的感官特性，但本發明的β-葡聚糖膳食纖維可具有無明顯特征的感官特性。例如，如實施例12所述，本發明的含有β-葡聚糖膳食纖維的材料可加入谷物棒和酸奶，并集中測試了它們對滑潤性的影響-滑潤性是一種對產品的口感非常重要的感官品質。如實施例12所述，本發明的含有β-葡聚糖膳食纖維的材料實質上對滑潤性沒有明顯影響。
實施例實施例1
實施例1提供了一種如本發明一個實施方案所述的雙酶大規模方法。首先，將所選谷物清潔并去核，然后進行研磨。將谷物研磨成顆粒大小約為25微米-500微米的粉末(粉)。所述粒度不是關鍵性的，因此，例如也可以是更小的粒度。如果這種粉將與濕熱條件接觸一周以上的時間，則應該將該粉保存在干燥、涼爽或低溫的地方。短期保存在空調(約25℃)環境下就足夠了。此外，完整的谷物本身是穩定的。
以2250升溶液對500毫升酶的比例制造熱水(65℃-68℃)與“SPEZYME LT-75(Genencor International)”(一種非特異性消化多糖的酶)的溶液。加入酶之前在水(2250千克)中加入25千克粉以在加入酶之前形成粉水緩沖液。這種緩沖粉包括在總的粉加料量中。因此，如果熱水體積為4500升，則需要加入1.0升“SPEZYMELT-75(Genencor International)”并混合。以5千克粉對45千克/升水溶液的比例加入經過研磨的“粉”。因此，如果加水量為4500升，則應加入500千克粉以使最終溶液的固體濃度約為10重量％。(該方法已在固體濃度約為5％-25％時進行小范圍經過測試，并在固體濃度高達18％時進行了大范圍測試)。加入剩余的粉之后，使溶液通過混合機以打碎粉塊。優選用最小剪切力來除去溶液中的粉塊，因為較高的剪切力會降低產品的質量。優選加入“SPEZYME LT-75(Genencor International)”來防止或減輕溶液的凝膠化，凝膠化將對大規模生產造成負面影響。
將此溶液再混合90分鐘，同時保持溶液的溫度在65℃±3℃的范圍內。90分鐘保溫之后立即將物料溫度升高至95℃。升溫步驟優選盡可能快地完成。當物料溫度高于95℃之后，加入第二種酶“Fred L(Genencor International)”。以每2250千克/升1.25升的比例在物料中加入酶。對于4500升的批量則應加入2.50升酶。將此溶液再混合90分鐘同時保持溶液的溫度在95℃±5℃的范圍內。酶處理之后，物料的其它過程信息包括pH為6.3，粘度為20厘泊或更低。
經過兩次90分鐘的保溫處理之后用離心技術從溶液中分離未溶解的固體。當起始體積為5000升時該步驟平均歷時4-6小時。用水平的沉降式離心機(decantercentrifuge)然后通過除油泥型離心機(desludger type centrifuge)來產生澄清的溶液。Westfalia Separator AG(CA-225型)被用作沉降式離心機。Westfalia SeparatorAG(SA14型)被用作除油泥離心機(desludger centrifuge)。在該測試中，澄清流體中的固體濃度為15毫升下旋(spin down)試管中有0.01-0.05毫升的范圍。就所需最終產物而言，澄清流體中固體的量較少是優選的。在歷史上，在51批次中，我們從2400升起始體積開始平均得到了約2177升澄清溶液。除油泥操作之間的離心時間宜較長以使“重流出(heavies out))”的流體中產物的損失最小。
如果可能的話應將溶液保持在95℃±5℃。這種較高的溫度可使溶液保持在低粘度，因此能更有效地除去固體。這種較高的溫度也有助于得到盡可能白的產物，因為當溶液冷卻(70℃-85℃)時我們觀察到澄清溶液中出現了粉紅/紅色。高溫可抑制微生物生長，這與食品有關。
然后將此澄清的溶液(通過“下旋”試管測得其中有痕量固體)裝入貯料槽(holdtank)中。以1.1乙醇(92％的乙醇)比1.0提取物的體積比在此澄清溶液中加入乙醇(SDA 13，加拿大標示)，目的是使總體積中乙醇的濃度約為50％。將乙醇和提取液混合，然后靜置3小時。靜置將產生絮狀沉淀并沉降到貯料槽下部。溶液的溫度范圍是40-55℃。我們認為較高的溫度可提高產品質量(顏色、純度)；而低于40℃的非常涼的溶液可能有較低純度，因為其它碳水化合物會與產品一起從溶液中析出。
就這一點而言，對貯料槽的下部進行離心分離以將“膠狀物”與上清分離。歷史上，我們使用了無孔轉鼓離心機、“剝離”離心機(“peeler”centrifuge)從溶液中回收膠狀物。剝離離心機是Krauss Maffei Aktiengesellschaft，型號HZ 80/1，3 SiD。應控制剝離離心機的進料速度以避免當轉鼓裝滿時膠狀物損失(因此最好對“輕流出(lights out)”流體進行監控)。在一個實施方案中，產品是在“輕流出”流體中回收的，其方法是將物料放置24-48小時并形成第二批膠狀物。然而，這種方法可能會導致純度(約50％)低于其它方法可能達到的純度。
通過51次沉淀，用92％的酒精沉淀，在剝離離心機中從2000升澄清溶液平均回收到91千克膠狀物。在轉鼓中收集的膠狀物感覺像橡膠片(sheet rubber)。然而這種材料在搬動下比較容易被撕開。膠狀物可通過機械方法取出。此膠狀物可以儲存但應保存在乙醇中以避免接觸氧氣。此膠狀物可在乙醇中存放過一個周末而不會使產品質量明顯降低。
將此膠狀物收集，并以1千克膠狀物比3升乙醇(92％或更高)的比例在高剪切力的作用下混合。歷史上，我們在300升的較小容器中使用了Ross Mixer(一種高速產品分散裝置)。容器上的環周圍含有其它的泵以使混合物在較小的容器中上下運動從而確保在容器中有良好混合。保持加入溶液的乙醇溫熱以改善最終產品的顏色。然后迅速將膠狀物加入系統并混合。與新鮮的酒精接觸使此膠狀物脫水并使產物硬化成顆粒。
然后通過離心分離從乙醇溶液中分離顆粒。歷史上，我們使用了可手工取出筐子的筐式離心機。筐上襯有織物以提供過濾介質。在離心分離過程中用新鮮的乙醇(92％+)洗滌顆粒。然后將分離的顆粒轉移到干燥機中。經過洗滌的材料也可在氮氣下存放數天。我們希望不要有氧氣存在，因為我們曾發當氧氣存在時干燥步驟中會有顏色問題。從91千克膠狀物開始，我們在筐式離心機中平均回收了約48千克濕濾餅。
在真空下進行干燥，同時鼓入氮氣以使干燥機中的氧氣最少。干燥過程中的最小氧氣含量是一個會影響最終產品質量的參數。在存在空氣時進行干燥可能會使產品顯著變黑。因此在干燥時需要鼓入氮氣。干燥可在50-90℃之間進行。歷史上，我們使用了LittleFord型干燥機，如FM型裝置來進行干燥(夾套加熱，同時進行物理混合，并有堆袋室(bag house)單元以防止產品在真空系統中損失)。一旦干燥完成，即將產品從干燥機中取出，然后根據需要研磨和混合。從51千克濕濾餅開始，我們平均得到了21千克最終產品。產品的水分含量為4％或更低，以干重計，其平均純度為70％或更高。
在這里，我們簡單研磨的該產品以使最大粒度小于250微米。在這里，粒度是沒有下限的。
實施例2實施例2敘述一種加工方法，其中的原料含有25％固體含量。將2625毫升自來水和2.4克CaCl2·2H2O加入預熱至65℃的5升夾套反應器。將液體攪拌并加入200克Arizona Hullless Azhoul大麥粉。加入1.75毫升Genencor LT-75和4.375毫升Genencor FredL。再加入675克大麥粉。在65℃繼續攪拌2小時，然后將溫度升高至95℃并保持10分鐘。漿液在斗式離心機中以6000G離心30分鐘，傾出上清以得到澄清的漿液。用采用小樣品適配器(small sample adapter)在布氏粘度計測得該漿液在25℃和10rpm的粘度為118厘泊。
在25℃下邊連續攪拌邊將60克漿液與60毫升乙醇混合以沉淀β-葡聚糖膠狀物。放置過夜后，傾出上清并將膠狀物在500G離心5分鐘。回收沉淀并采用勻漿器在50毫升乙醇中用剪切力將其打斷。通過真空過濾收集脫水的纖維并干燥。最終的纖維產品以干重計含有63％β-葡聚糖。
將用40克水稀釋60克原始漿液得到的60克漿液在上述相同條件下沉淀。所得所得纖維產品以干重計含有70.2％β-葡聚糖。
實施例3實施例3敘述一種加工方法，其中的原料含有10％固體含量。將2160毫升自來水和1.6克CaCl2·2H2O加入預熱至65℃的5升夾套反應器。將液體攪拌并加入60克Arizona Hullless Azhoul大麥粉。加入0.48毫升Genencor LT-75和1.2毫升Genencor FredL。再加入180克大麥粉。在65℃繼續攪拌1.5小時，然后將溫度升高至95℃并保持15分鐘。漿液在斗式離心機中以4000G離心20分鐘，傾出上清以得到澄清的漿液。
在25℃下邊連續攪拌邊將60克漿液與60毫升乙醇混合以沉淀β-葡聚糖膠狀物。放置過夜后，傾出上清并將膠狀物在500G離心5分鐘。回收沉淀并采用勻漿器在50毫升乙醇中用剪切力將其打斷。通過真空過濾收集脫水的纖維并干燥。最終的纖維產品以干重計含有73.43％β-葡聚糖。總質量為0.614克。
使用截斷分子量為10kDa的0.5cm2的聚醚砜容器，在Millipore UF裝置中通過超濾將1825毫升液體濃縮至975毫升，得到漿液2。在25℃下邊連續攪拌邊將60克漿液2與60毫升乙醇混合以沉淀β-葡聚糖膠狀物。放置過夜后，傾出上清并將膠狀物在500G離心5分鐘。回收沉淀并采用勻漿器在50毫升乙醇中用剪切力將其打斷。通過真空過濾收集脫水的纖維并干燥。最終的纖維產品以干重計含有79.05％β-葡聚糖。總質量為0.943克。
實施例4實施例4描述了修飾β-葡聚糖分子特征和從谷物分離經過修飾的β-葡聚糖的方法。
在錘磨機中研磨Azhul脫殼大麥，并通過5/64″篩，然后通過(1.5)/64″篩。將90千克城市用水加熱至70℃，并加入15毫升Spezyme LT75(來自解淀粉芽胞桿菌的酶制品，含有α-淀粉酶和β-纖維素酶，購自Genencor International)。邊劇烈攪拌邊在酶-水混合物中加入10千克研磨的大麥粉，然后用200毫升1M NaOH將混合物的pH調制5.5-6.5。將混合物在70℃下攪拌30分鐘，在15分鐘內加熱至95℃以上。然后加入15毫升Fred L(從地衣芽胞桿菌制得的高溫α-淀粉酶，購自GenencorInternational)。再將混合物在95-105℃下攪拌30分鐘以提取β-葡聚糖并將淀粉水解完全。熱的混合物在無孔轉鼓離心機在以4000克的離心力離心兩次。將10千克澄清的粗制提取物收集在5加侖的容器內，并冷卻至低于60℃的室溫。然后邊劇烈攪拌邊緩緩加入7升含有4.25％(w/w)乙酸乙酯、6％(w/w)水的變性乙醇的平衡(約90％(w/w))乙醇。在加入乙醇期間觀察到有乳白色沉淀。將乙醇提取混合物在室溫下放置20小時，有凝膠樣β-葡聚糖餅形成。小心傾出上清，將餅在約4000克離心，然后記錄濕重。在Waring混合機中將濕濾餅與乙醇(600毫升乙醇∶200克濕濾餅)混合約15秒鐘，通過濾紙過濾，并在90℃的鼓氣式烘箱內干燥30分鐘。記錄干重。從最初的10千克大麥粉得到了5.4千克β-葡聚糖濕餅和0.78千克β-葡聚糖干餅。通過ADAC 995.16標準方法分析可知，β-葡聚糖干燥產品中β-葡聚糖的濃度約為70％。當在室溫下用水溶解時，由β-葡聚糖產品制得的溶液的粘度遠小于未用SpezymeLT-75制得的溶液。25℃時，0.5％(這樣的)溶液的粘度通常約為10厘泊。
實施例5實施例5描述了制造含有β-葡聚糖的膳食纖維材料的方法。所得β-葡聚糖的平均Mw約170,000道爾頓。
該實施例的170,000道爾頓的材料是通過5次連續的大規模分批生產制造的。這5個批次是用相同的加工步驟制造的，以使這5個批次相互一致。
每批生產從稱出25千克和225千克大麥粉開始。然后在原料槽中加入2250升溫度約65℃的水。保持水溫約65℃，將稱出的25千克粉并加入槽中。將水和粉混合5分鐘后，加入225千克粉，再在原料槽內的混合物中加入750毫升Spezyme LT75(Genencor International)。然后將此混合物通過在線固液混合機轉移到夾套反應容器內。
然后使混合物在夾套反應容器內在約65℃放置30分鐘。30分鐘后，再在夾套反應容器內的混合物中加入500毫升SpezymeLT75(Genencor International)。再將粉/水混合物再在夾套反應容器內在約65℃放置60分鐘。1小時后立即對夾套反應容器施加蒸汽以使混合物的溫度達到約100℃。一旦混合物的溫度接近100℃，在混合物中加入1.10升Spezyme Fred-L(Genencor International)。將混合物在約100℃再放置90分鐘。90分鐘后對混合物進行離心以從反應混合物中除去固體。
從反應混合物中除去固體之后，將澄清的提取物送到貯料槽。當澄清的提取物都聚集在貯料槽中時，邊攪拌邊將酒精(92％乙醇，以重量計)加入貯料槽的提取物。對400升澄清的提取物進行離心處理之后，在貯料槽中加入400升酒精。對另500升澄清的提取物進行處理之后，再在貯料槽中加入500升酒精。將所有澄清的提取物離心后處理之后，最后再在貯料槽中加入酒精以使酒精的體積為所處理的澄清的提取物體積的1.1倍。最后加入酒精之后，再將混合物攪拌5分鐘，然后將混合物放置3小時。
放置3小時后，從貯料槽中傾出澄清的上清液。貯料槽下部的絮狀混合物被送入剝離離心機以分離膠狀產品。剝離離心機總共分離了376.1千克膠狀物。然后將收集自無孔轉鼓離心機的膠狀物在帶有高速混合機的容器內與酒精混合，每千克膠狀物3升酒精。然后將脫水的膠狀物收集在筐式離心機中并用新鮮酒精洗滌。總共收集到164.8千克濕的固體，將它們在攪拌式真空干燥機中干燥。將固體混合并研磨，然后分析組成和分子量。總共分離到大約78.1千克干燥產品，將它們包裝起來以供進一步的研究。
實施例6實施例6描述了制造含有β-葡聚糖的膳食纖維材料的方法。所得β-葡聚糖的平均Mw約120,000道爾頓。
該實施例的120,000道爾頓的材料是通過5次連續的大規模分批生產制造的。這5個批次是用相同的加工步驟制造的，以使這5個批次相互一致。
每批生產從稱出25千克和225千克大麥粉開始。然后在原料槽中加入2250升溫度約65℃的水。保持水溫約65℃，將稱出的25千克粉并加入槽中。將水和粉混合5分鐘后，加入225千克粉，再在原料槽內的混合物中加入1250毫升SpezymeLT75(Genencor International)。然后將此混合物通過在線固液混合機轉移到夾套反應容器。
然后使混合物在夾套反應容器內在約65℃放置30分鐘。30分鐘后，再在夾套反應容器內的混合物中加入1250毫升SpezymeLT75(Genencor International)。再將粉/水混合物再在夾套反應容器內在約65℃放置60分鐘。1小時后立即對夾套反應容器施加蒸汽以使混合物的溫度達到約100℃。一旦混合物的溫度接近100℃，在混合物中加入1.10升Spezyme Fred-L(Genencor International)。將混合物在約100℃再放置90分鐘。90分鐘后對混合物進行離心以從反應混合物中除去固體。
從反應混合物中除去固體之后，將澄清的提取物送到貯料槽。當澄清的提取物都聚集在貯料槽中時，邊攪拌邊將酒精(92％乙醇，以重量計)加入貯料槽的提取物。對400升澄清的提取物進行離心處理之后，在貯料槽中加入400升酒精。對另500升澄清的提取物進行處理之后，再在貯料槽中加入500升酒精。將所有澄清的提取物離心后處理之后，最后再在貯料槽中加入酒精以使酒精的體積為所處理的澄清的提取物體積的1.1倍。最后加入酒精之后，再將混合物攪拌5分鐘，然后將混合物放置3小時。
放置3小時后，從貯料槽中傾出澄清的上清液。貯料槽下部的絮狀混合物被送入剝離離心機以分離膠狀產品。剝離離心機總共分離了422.2千克膠狀物。然后將收集自無孔轉鼓離心機的膠狀物在帶有高速混合機的容器內與酒精混合，每千克膠狀物3升酒精。然后將脫水的膠狀物收集在筐式離心機中并用新鮮酒精洗滌。總共收集到272.1千克濕的固體，將它們在攪拌式真空干燥機中干燥。將固體混合并研磨，然后分析組成和分子量。總共分離到大約97.7千克干燥產品，將它們包裝起來以供進一步的研究。
實施例7實施例7提供了對實施例5和實施例6所得的含有膳食纖維的材料的分析。
首先分析實施例5和實施例6所得的含有膳食纖維的材料的組成。具體地說，測量了脂肪含量、膳食纖維含量、可溶性纖維含量、不溶性纖維含量和蛋白質含量。成分分析是用標準AOAC法進行的。測量由Silliker實驗室和Medallion實驗室完成。
還測量了含有膳食纖維的材料所含β-葡聚糖的純度。純度是用標準方法AOAC995.16測量的。此外，用實施例8中所述的方法測量了β-葡聚糖的平均Mw。
分析結果列在表1中。
表1

實施例8實施例8描述了對修飾的β-葡聚糖的重均分子量和重均分子量分布的確定。
將20毫克研磨得很細的β-葡聚糖樣品(＜0.25mm)加入50毫升玻璃試管，然后加入100微升95％(v/v)乙醇。在試管中加入20毫升濾過的(0.2微米)超純水并渦漩攪拌。將樣品在沸水中加熱1小時，并不時混合。將樣品過濾(0.45微米)，裝入液相色譜用的小瓶，然后注射。用連接Multi-Angle Laser Light Scattering(MALLS，Dawn EOS，Wyatt Technologies公司)和Refractive Index(RI，Waters 410)檢測器的排阻色譜(SEC)來測定β-葡聚糖的重均分子量分布。通過Waters 2690 HPLC系統在SEC柱(Shodex OH-pak SB-G/805/804/803)中注射100微升樣品。柱子在40℃下運轉，流速為1.0毫升/分鐘，流動相(預先過濾的，0.1微米)為200-ppm疊氮化鈉的水溶液。MALLS檢測器采用Astra軟件(版本4.73.04)，β-葡聚糖的dn/dc值為0.150。用Debye圖來計算重均分子量分布。
實施例9用AOAC 995.16法(改進的)來測定濃縮的β-葡聚糖產品的純度。使樣品通過500微米的篩然后研磨。稱取20毫克樣品放入50毫升的螺旋蓋試管，并加入200微升50％(v/v)乙醇。將樣品混合以確保β-葡聚糖分散。在試管中加入5毫升20mM(pH6.5)磷酸鈉緩沖液和4.7毫升水，然后在沸水中加熱2分鐘，同時間歇攪拌。將試管冷卻然后加入100微升地衣多糖酶。將樣品在50℃下培育1小時，每15分鐘渦漩攪拌一次。
取出樣品并加入20毫升水。然后將樣品過濾(0.45微米尼龍)入試管。在另外兩個試管中加入一份100微升的濾樣。第一個試管作為空白，代表非β-葡糖苷來源的葡萄糖。在該試管中加入100微升50mM(pH4.0)乙酸鈉緩沖液。在第二個試管中加入100微升β-葡糖苷酶。將這些樣品在40℃培育10分鐘。10分鐘后加入3.0毫升GOPOD染料，然后再在40℃加熱20分鐘。然后從烘箱中取出樣品，將其冷卻10分鐘再進行分析。在510nm閱讀吸光度，并用Megazyme提供的公式來計算β-葡聚糖的純度。
實施例10測定大麥β纖維(BBF，Barley Betafiber)的粘度。粘度是用Rapid ViscoAnalyzer Model 3(RVA)在BBF濃度為1％時測定的。將樣品精確稱重并置于RVA小室已知體積的水中。RVA使用軟件來繪制隨螺旋槳速度和小室溫度變化的粘度曲線。用下面的程序來測定粘度。取圖中生成的最大值作為粘度。

實施例11實施例11敘述了含有膳食纖維的材料作為食品的用途。具體地說，該實施例例舉了將按照實施例1制備的含有膳食纖維的材料加入條狀食品。含有膳食纖維的材料可用于以下條狀食品替餐條狀食品、能量棒、高蛋白條狀食品、雜拌糕條、夾心或不夾心的谷物棒等。每100克膳食纖維材料的營養信息以及大麥β纖維產品的其它特征提供在下面的表2中。
表2

由于產品的高純度，僅1.1克含有膳食纖維的材料便可提供0.75克β-葡聚糖。下面是替餐條狀食品的配方，其中40％的卡路里是由碳水化合物提供的，蛋白質和脂肪分別提供30％的能量。每50克條狀食品含有0.75克β-葡聚糖和6.25克大豆蛋白。
替餐條狀食品的制備成分％Cargill Polisse分離大豆蛋白 15.7酪蛋白酸鈣 8.6乳清蛋白濃縮物 7.8Gerkins可可6.6本發明的含有膳食纖維的材料 2.7維生素和礦物質預混合料 1.9Cargill Hi-Grade鹽 0.8CargillIsoclear42高果糖玉米糖漿 25.1CargillIsoclear43高麥芽糖玉米糖漿 12.1蜂蜜 7.1Wilbur未加糖的巧克力2.3Cargill菜籽油 1.9Cargill大豆油 1.9水 5.0食用香精 0.5總計 100.00制法1.將所有干的成分混合。
2.在加熱下將糖漿、蜂蜜、巧克力和油混合。
3.在糖漿混合物中加入水和食用香精，并立即與干的成分混合。
4.混合形成生面團。
5.壓成所需厚度并切成40克的條狀食品6.在每個條狀食品上涂上10克Wilbur巧克力S-856涂層。
實施例12實施例12提供了標準感官評價測試方案。該測試用含和不含本發明膳食纖維組合物的谷物棒和酸奶進行。所用膳食纖維組合物與實施例11和表2所述的是相同的。評價了谷物棒和酸奶潤滑性—一種對于產品口感非常重要的感官屬性。
制造谷物棒的方法包括以下步驟在中到低加熱下將糖、糖漿和花生醬熔化在一起直到柔滑。邊攪拌邊加入本發明的含有膳食纖維的材料，然后加入谷物。將所有材料混合，然后倒入未涂油的9×9烤盤，冷卻，并切割成樣品。將樣品冷卻，由14名未經訓練的人用9點強度記分來評價其粘性口感。用以下單詞來描述粘性強度記分不粘(1)、微粘(2)、略粘(3)、稍粘(4)、較粘(5)、粘(6)、很粘(7)、極粘(8)、特粘(9)。
結果列在表3中。由該結果可見，本發明的含有膳食纖維的材料對谷物棒的潤滑性口感實際上沒有任何影響。
制造酸奶的方法包括以下步驟用手動混合機將Yoplait草莓原味酸奶和本發明的含有膳食纖維的材料混合至柔滑并良好分散。由14名未經訓練的人用在谷物棒中所述的9點強度記分來評價樣品的粘性口感。
結果列在表4中。由該結果可見，本發明的含有膳食纖維的材料對酸奶的潤滑性或粘性口感實際上沒有任何影響。
表3

表4

實施例13實施例13描述了本發明的含有膳食纖維的材料促進健康的膽固醇水平的能力。
先將一組40只8-10周齡(研究開始時)的F1型雄性倉鼠適應一周。然后用由Research Diets制備的高膽固醇飲食(HCD)喂養所有動物。HCD喂養兩周后(時間＝0)，采集所有動物的血樣以建立血液總血漿膽固醇、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)和非高密度脂蛋白膽固醇(非HDL-C)水平的基線。非HDL-C包括非常低密度、中等密度和低密度脂蛋白膽固醇。
然后將所有倉鼠隨機分配到四個組中的一組(N＝10)，每組用特定的飲食喂養。一組是未處理的對照組，繼續用HCD喂養。其余三組分別用特定飲食喂養1)HCD+0.5％考來烯胺，作為陽性對照組；2)HCD+8％(基于干重)按照實施例5制備的含有膳食纖維的材料。這種材料的平均Mw為170千道爾頓，粘度為55厘泊；和3)HCD+8％(基于干重)按照實施例6制備的含有膳食纖維的材料。這種材料的平均Mw為120千道爾頓，粘度為25厘泊。所用這兩種膳食纖維組合物的其它營養信息列在下面的表5中。
表5


圖2、3和4描述了本發明的含有膳食纖維的材料的功效，在動物飼料中濃度達到8％的表現與0.5％考來烯胺藥物治療的效果相同。本發明的含有膳食纖維的材料降低的非HDL-C值與藥物治療相同。此外，這種含有膳食纖維的材料在研究期間沒有明顯改變平均HDL-C值。
實施例14實施例14的結果說明，酶制品Spezyme LT-75和Spezyme LT-300具有纖維素酶和淀粉酶活性。Spezyme LT-75和Spezyme LT-300購自Genencor International。
在約70℃下制備含有約90千克水和約10千克研磨大麥的含水混合物。所述大麥中含有β-葡聚糖和淀粉。將混合物充分混合并放置約30分鐘。再將混合物放置約90分鐘。在這30分鐘或隨后的90分鐘內未觀察到粘度有明顯變化。粘度用Viscotek粘度計測量。由此可知，在測試條件下，大麥的β-葡聚糖或大麥的淀粉實際上未發生降解。
在約70℃下制備含有約90千克水、約10千克研磨大麥和約15毫升Spezyme LT-75的第二種含水混合物。所述大麥中含有β-葡聚糖和淀粉。將混合物充分混合并放置約30分鐘。再將混合物放置約90分鐘。在30分鐘內觀察到粘度明顯降低，并在隨后的90分鐘觀察到更加大的粘度降低。90分鐘后用實施例5所述方法測量β-葡聚糖的平均Mw，發現平均Mw明顯降低。由粘度和Mw減低可知，大麥的β-葡聚糖和大麥的淀粉都發生了降解。因此，可知Spezyme LT-75具有纖維素酶活性和淀粉酶活性。盡管Genencor International的產品說明書上說Spezyme LT-75具有淀粉酶活性，但其中未提到纖維素酶活性。發明者不知道以前有關于Spezyme LT-75纖維素酶活性的報道。
在約70℃下制備含有約90千克水、約10千克研磨大麥和約15毫升SpezymeLT-300的第三種含水混合物。所述大麥中含有β-葡聚糖和淀粉。將混合物充分混合并放置約30分鐘。再將混合物放置約90分鐘。在30分鐘內觀察到粘度明顯降低，并在隨后的90分鐘觀察到更加大的粘度降低。90分鐘后用實施例8所述方法測量β-葡聚糖的平均Mw，發現平均Mw明顯降低。由粘度和Mw減低可知，大麥的β-葡聚糖和大麥的淀粉都發生了降解。因此，可知Spezyme LT-300具有纖維素酶活性和淀粉酶活性。盡管Genencor International的產品說明書上說Spezyme LT-75具有淀粉酶活性，但其中未提到纖維素酶活性。發明者不知道以前有關于Spezyme LT-300纖維素酶活性的報道。
在多個實施方案和實施例中說明并描述本發明的原則之后，那些精通此領域的技術人員顯然可在不背離這種原則的基礎上對裝置和細節進行改進。我們要求在以下權利要求精神和范圍內的所有改進形式。
實施例15示例了單酶解過程。將裝有自來水的夾套燒瓶加熱至65℃。一旦水達到此溫度，加入小量大麥粉(8.61％BG)。然后在水中加入0.02％的酶(LT-75)。最后，在其中加入10％重量的粉。然后將混合物攪拌攪拌90分鐘。從反應容器中取出所得溶液并以10,000rpm離心10分鐘。傾出所得上清并棄去固體。上清用1∶1乙醇(以重量計)沉淀并放置過夜。所得固體通過傾析和離心分離。產物用5倍(以重量計)乙醇洗滌、均質并通過Whatman#3過濾。所得粉末在60℃的真空爐內干燥過夜。
經過真空干燥的產品的顏色是非常亮的白色。第一次測試的純度為77.4％，DWB。在相同參數下重復該試驗兩次，測得純度分別為79.7％和76.0％，DWB。然而，需要提到的是，還用去離子水進行了一次試驗，其純度僅為18％。現在知道需要用200ppm鈣來誘導α-淀粉酶活性。此外，回收的β-葡聚糖的消化范圍為64-80％。其余的產品在沉淀中損失、未經消化或留在用過的固體的水分中。
由于LT-75的α-淀粉酶和β-葡聚糖酶活性，可在實驗室規模制造高純度β-葡聚糖。這樣可降低能量成本和反應時間，以及制造過程中酶的成本。下面的試驗證實，只要有充足的離心，這種方法可消化15％固體。
實施例16招募已知對β-葡聚糖有反應的6名男性和6名女性進行研究。這些個體是患有高膽固醇、高血糖(葡萄糖耐量)的男性和女性，而其它方面通常是健康的。將它們隨機分成2組并用5克/天含有低分子量(LMW)膳食纖維組合物的谷物或5克/天含有LMW膳食纖維組合物的果汁治療。在治療開始之前進行基線試驗(脂類和葡萄糖)，并測量體重和基線副作用。患者將每天與食物一起攝入果汁或谷物，連續21天。21天后，所有試驗都被重復，還包括體重等。患者被告知在治療期保持他們的“正常”生活模式，但未對飲食做出具體評價。主要的變化是LDL-C。在谷物組中，LDL-C從158降低至135(14.5％)，果汁組從165降低至144(12.5％)。體重沒有變化。血糖水平在治療期間也降低。治療沒有改變GI(腸胃副作用)。加入谷物和果汁的的膳食纖維組合物是一樣的，都是實施例13表5所述的170kDa材料。
實施例17其它酶的試驗。以下實施例提供了一種示例性的篩選酶的方法。在該實施例中，使用LT-300作為純度和分子量要求的基準。然而，根據所需產品和其它因素，比如成本效率，其它基準也不能合適。所考慮的因素包括批量生產的可用性，是否滿足純度要求(單獨使用或與Fred-L聯用)以及分子量分布。
材料和方法大麥粉被用作β-葡聚糖的來源。為進行該實施例，該原料或大麥粉是未知的，但每次試驗所用的批號的一樣的。所有消化都在含有10％固體的自來水中進行。消化在有玻璃襯里的反應器內進行，將反應器加熱至各種所需溫度并在內部進行監控。反應器上裝備有氣壓伺服攪拌器和冷水冷凝器柱。將水加熱至所需溫度后，加入小量緩沖粉(每100毫升水約1克)。然后加入占固體重量0.5％的酶。再加入其余的粉。如果需要的話用6N NaO或1M HCl根據制造商的說明書調節pH。消化90分鐘。

90分鐘后將所有的消化液在8000rpm下離心10分鐘(Beckman J2-21M rmax＝11300xg)。對上清進行粘度和溶解固體的測量，棄去固體。提取液用1∶1(v∶v)的試劑級酒精(5％2-丙醇、90-91％酒精度為200的乙醇和4-5％甲醇)沉淀。樣品放置過夜，離心，傾析，然后用三倍樣品體積的試劑酒精洗滌固體部分。樣品通過Whatman#4濾紙過濾，然后在70℃的真空爐中干燥1小時以上。
結果和討論粘度通常LT-300消化得到的上清液的粘度接近15厘泊。Tenase L-1200的粘度值還要低于這個水平。Clarase L-40000的粘度也有所降低，但仍比目標范圍高。其它兩個酶，Multifresh和G997顯示出的粘度非常高而無法測量。由此可知，無需對Multifresh和G997進行進一步的研究。

溶解的固體這個試驗告訴我們，可溶性纖維在消化過程中被提取。糖和其它碳水化合物也被提取；只有約15％溶解的固體沉淀到產品中，這是滿足純度要求的。作為參考，LT-300消化通常在4.5和9％DS之間。由此可見，用Tenase提取的固體的量與基準的更接近。因此，無需對Clarase進行進一步的研究。

純度基于上面的數據，只對Tenase L-1200消化進行沉淀和純度分析。單獨使用Tenase L-1200的純度只有42.6％。然而，當與Fred-L一起消化時，其純度達到72％。β-葡聚糖總產率與LT-300的小規模的產率非常接近，回收率約為85％。
分子量基于三個試驗，Tenase L-1200樣品的重均分子量分布低于LT-300樣品(分別為73,000對100-150,000)。然而，MALLS色譜顯示有兩個峰，其中較大的一個接近50,000道爾頓。第二個峰被認為是雜質峰。這項工作是用與多角度激光散射檢測器(MALLS)和折射指數(RI)檢測器偶聯的排阻色譜(SEC)進行的。
無論如何，Tenase L-1200產生一種與LT-300所產生的產物相比平均分子量較低的產物。需要注意的是，當批量生產時產物的分子量可能更低。例如，當批量生產時，LT-300所產生的產物的重均分子量范圍約為100,000-150,000道爾頓，而中試規模約為180,000。
實施例18用實施例11和表2所述的膳食纖維組合物制造了纖維和鈣強化的白面包。如實施例10所述，由于大麥β纖維純度高，僅1.1克我們的產品(每份50克)便可提供0.75克β-葡聚糖。相比常規的配方，含有大麥β纖維的生面團或糊狀物可能需要略多的水和混合時間。以下實施例是速制面包配方，每份50克可提供0.75克大麥β纖維、3克Oliggo-FiberTM纖維和200毫克鈣。
纖維和鈣強化的白面包

制法1.在帶有10夸脫轉鼓的A-100Hobart混合機中將各種成分混合成生面團。低速混合1分鐘并在第二檔速度混合10分鐘，直到面筋發足。生面團的溫度應為84-86°F。
2.將生面團分成510克的塊，整圓，并放置10分鐘。
3.壓片，成形，并將生面團置于涂有少量油脂的8英寸標準面包烤盤。
4.在105°F、相對濕度為95％下放置45分鐘或直到面包坯超過烤盤側邊1.5英寸。
5.在400°F烤27分鐘。
6.除去烤盤并冷卻。
實施例19用實施例11、表2所述的膳食纖維組合物制造了玉米片早餐谷物。下面的實施例是擠出并壓成薄片的早餐谷物，每份30克干燥的谷物可提供3.0克大麥β-葡聚糖。僅1份便可滿足β-葡聚糖的每日水平。
玉米片早餐谷物

制法以80∶20的比例(w/w)將干混合物與濕混合物擠出、壓片并烘烤至最終水分含量約2％。
實施例20高純度(≥70％)β-葡聚糖組合物，如實施例11和表2所述的大麥β纖維組合物，由于其功能和健康益處可被用于多種飲料。初步研究(見實施例13和16)指出了大麥β纖維降低血清膽固醇水平的潛在益處。作為高度濃縮的可溶性膳食纖維的來源，每份8盎司僅需要0.45％大麥β纖維便可提供0.75克β-葡聚糖。除了可強化纖維，大麥β纖維還可賦予奶油樣的口感、改善稠度、增加粘度和懸浮固體。
為有效水合并分散大麥β纖維，建議下面的技術·將大麥β纖維與其它干燥的成分如糖、麥芽糖糊精或淀粉預混合以助于顆粒在分散過程中分離。將大麥β纖維預混合在植物油、玉米糖漿或其它非溶劑中也是有益的。
·將水相預加熱至90℃，然后分散大麥β纖維。
·慢慢將經過計量的大麥β纖維加入劇烈渦漩攪拌的熱水中使其徹底分散。這可采用高剪切混合完成。也可采用分散漏斗和混合噴射器等抽吸裝置。
·使溶液水合并溶液化，同時攪拌5-30分鐘。所需混合時間可根據各種配方、加工方法和所用設備而改變。
·加入其余的飲料成分，并在大麥β纖維分散和水合之后調節pH以得到最佳溶解度和穩定性。
大麥β纖維可用來強化各種碳酸的和非碳酸的、濃縮的和立即可飲用的、熱的和冷的飲料。這種飲用的例子包括果汁、果汁和/或蔬菜汁飲料、smoothies、替餐食品、牛奶、含乳飲料和大豆飲料、運動飲料和能量飲料、茶和咖啡、奶油(creamer)、水、冷凍飲料等。
下面是健康涼爽果汁飲料的配方，其中每份8盎司(240毫升)含有0.75克大麥β纖維。可將各種果汁濃縮物和食用香精混合以滿足你們自己的主要。可用這種方法來制造其它強化大麥β纖維的飲料。
大麥β纖維果汁飲料

制法1.將水加熱至90℃。
2.緩慢將大麥β纖維灑入用高剪切混合產生的水渦流中。混合15分鐘。
3.加入果汁濃縮物、甜味劑、酸化劑、食用香精和色素。混合5分鐘。
4.用酸化劑調節pH至3.2。
5.熱處理并填裝。
實施例21本發明所述的高純度(≥70％)β-葡聚糖產品，如實施例11和表2所述的大麥β纖維，可用于各種湯和醬。作為高度濃縮的可溶性膳食纖維的來源，每份僅需1.1克我們的大麥β纖維便可提供0.75克β-葡聚糖。大麥β纖維還可賦予奶油樣的口感、改善稠度、增加粘度和懸浮固體。
為有效水合并分散大麥β纖維，提到了下面的技術·將大麥β纖維與其它干燥的成分如麥芽糖糊精預混合以助于顆粒在分散過程中分離。將大麥β纖維預混合在植物油、玉米糖漿或其它非溶劑中也是有益的。
·將水相預加熱至90℃，然后分散大麥β纖維。
·慢慢將經過計量的大麥β纖維加入劇烈渦漩攪拌的熱水中使其徹底分散。這可采用高剪切混合完成。也可采用分散漏斗和混合噴射器等抽吸裝置來獲得較好的分散。
大麥β纖維可能的應用包括奶油湯、清湯、醬、蘸料、調味料、涂抹料等。
下面是對心臟有益的濃縮雞湯。它是低脂低鈉的，每份8盎司含有0.75克大麥β纖維(1∶1用水稀釋后)。
對心臟有益的濃縮湯


制法1.將大麥β纖維和麥芽糖糊精預混合，然后緩慢加入水中，同時用高剪切力混合3分鐘。
2.加入纖維素，混合2分鐘。
3.將乳化劑溶于大豆油，同時邊混合邊加入大麥β纖維制品。
4.邊混合邊加入淀粉和乳清蛋白濃縮物。
5.預混合調味料、香料和色素。邊混合邊加入。
6.加入雞湯湯底。
7.將混合物混合3分鐘使其柔滑。
8.攪拌到雞肉中。
9.裝入罐頭或瓶子或曲頸瓶。
實施例22如本發明所述的高純度(≥70％)β-葡聚糖產品，如實施例11和表2所述的大麥β纖維，由于其功能和健康益處可用于酸奶和其它乳制品。這種大麥β纖維還可用來建立粘度和賦予奶油樣的口感。大麥β纖維是一種通用成分，它可被加入發酵牛奶或加入與酸奶混合的水果調味系統。
下面是酸奶配方，每份170克(6盎司)含有0.75克大麥β-葡聚糖。
普通酸奶

制法1.將糖、非脂乳干物質、穩定劑和大麥β纖維預混合。
2.將干燥的成分混合入牛奶5分鐘，直到全部水合。
3.物料在185-190°F用水蒸氣巴氏滅菌10分鐘。
4.涼至112°F并加入啟動培養物。
5.培養至pH4.6。
6.混合至柔滑并冷藏保存。
也可通過混合入酸奶的水果調味系統來加入大麥β纖維。下面的水果調味系統以酸奶∶調味系統80∶20的比例混合，每份170克(6盎司)將提供0.75克大麥β纖維。
水果調味系統

1.將調味劑、大麥β纖維、色素和食用香精。
2.以20∶80的比例將調味系統與培養的酸奶混合至柔滑。
3.攪拌到水果粒中。
4.冷藏保存。
實施例23味道的標準感官評價。讓一組有經驗的人(n＝4)來品嘗室溫樣品。品嘗者被要求對樣品的整體味覺強度做出一致評價，并提供關于樣品味道特征的注釋。整體味覺強度以0-7進行評分，其中0＝沒有味道，1＝有一點味道，2＝味道非常淡，3＝味道比較淡，4＝味道略淡，5＝味道中等，6＝味道比較強，7＝味道強烈。對味道特征的注釋可包括谷物的、新鮮的(green)、木頭樣的、氧化的、苦的等。
在一個具體的情況中，為4名品嘗者提供了1％重量的本發明的纖維組合物溶液。這種纖維組合物的純度約70％(即該組合物中含有約70％大麥β纖維)，β-葡聚糖纖維的重均分子量約185,000，粘度為57厘泊。品嘗者品嘗室溫的產品，并一致同一其整體味覺強度為4，同時對味道特征的注釋為“新鮮的”和“燕麥食品”。
權利要求
1.一種膳食纖維組合物，其分離自含有β-葡聚糖的谷物顆粒，所述組合物包含重均分子量范圍為約50kDa-1000kDa的β-葡聚糖化合物，其中，所述β-葡聚糖化合物為谷物β-葡聚糖的修飾形式；和其中，由1％重量的所述膳食纖維組合物和水形成的混合物是穩定的，其粘度約為1500厘泊或更低。
2.如權利要求1所述的膳食纖維組合物，其特征在于，所述β-葡聚糖組合物的蛋白質含量小于約3重量％。
3.如權利要求1所述的膳食纖維組合物，其特征在于，所述β-葡聚糖化合物占組合物的至少30重量％。
4.如權利要求2所述的膳食纖維組合物，其特征在于，所述β-葡聚糖化合物占組合物的至少40重量％。
5.如權利要求3所述的膳食纖維組合物，其特征在于，所述β-葡聚糖化合物占組合物的至少70重量％。
6.如權利要求1所述的膳食纖維組合物，其特征在于，其重均分子量小于約750kDa。
7.如權利要求1所述的膳食纖維組合物，其特征在于，所述膳食纖維組合物在標準感官評價中所測得的味覺強度約為5或更低。
8.如權利要求7所述的膳食纖維組合物，其特征在于，所述膳食纖維組合物的味覺強度約為3或更低。
9.如權利要求8所述的膳食纖維組合物，其特征在于，所述膳食纖維組合物的味覺強度約為2或更低。
10.如權利要求6所述的膳食纖維組合物，其特征在于，其重均分子量范圍為約100kDa-250kDa。
11.如權利要求10所述的膳食纖維組合物，其特征在于，其重均分子量范圍為約120kDa-170kDa。
12.如權利要求1所述的膳食纖維組合物，其特征在于，其粘度約為100厘泊或更低。
13.如權利要求12所述的膳食纖維組合物，其特征在于，其粘度約為60厘泊或更低。
14.如權利要求13所述的膳食纖維組合物，其特征在于，其粘度約為5或更低。
15.如權利要求1所述的膳食纖維組合物，其特征在于，所述膳食纖維組合物的脂肪含量約為2％或更低。
16.如權利要求1所述的膳食纖維組合物，其特征在于，所述組合物被摻入食品或飲品中。
17.如權利要求16所述的膳食纖維組合物，其特征在于，所述食品或飲品是選自下列的食品烘焙食品、谷物、擠出食品、肉替代品、條狀食品、色拉醬、湯、沙司、酸奶、冷凍甜點、冷藏和冷凍的面團和糖果。
18.如權利要求17所述的膳食纖維組合物，其特征在于，所述食品或飲品是選自下列的烘焙食品面包、面包卷、小圓面包、玉米面包、快速焙烤面包、炸面包圈、松餅、硬面包圈、小面包干、薄烤餅、華夫餅、曲奇、蛋糕、糕點、羊角面包、烤餅、餅干、脆餅、咸餅干、玉米餅、炸玉米卷的外皮、不加糖的面食制品、派皮、匹薩餅底及烘焙食品混合物。
19.如權利要求18所述的膳食纖維組合物，其特征在于，所述烘焙食品是白面包，其還含有面包粉、全用途起酥油、糖、鹽、硫酸鈣、面團性質改進劑、酵母、水和小麥面筋。
20.如權利要求17所述的膳食纖維組合物，其特征在于，所述食品或飲品是選自下列的條狀食品替餐條狀食品、能量棒、高蛋白條狀食品、雜拌糕條、不夾心和夾心的谷物棒。
21.如權利要求20所述的膳食纖維組合物，其特征在于，所述條狀食品是替餐條狀食品，其還含有大豆蛋白、酪蛋白酸鈣、乳清蛋白濃縮物、維生素和礦物質預混合料、鹽、高果糖玉米糖漿、高麥芽糖玉米糖漿、蜂蜜、菜籽油、大豆油和水。
22.如權利要求16所述的膳食纖維組合物，其特征在于，所述食品或飲品是湯，其還含有水、雞湯、麥芽糖糊精、湯底、變性食物淀粉、乳清蛋白濃縮物、大豆色拉油、甘油一酯和甘油二酯、水。
23.如權利要求16所述的膳食纖維組合物，其特征在于，所述食品或飲品是酸奶，其還含有液態蔗糖和高果糖玉米糖漿。
24.如權利要求16所述的膳食纖維組合物，其特征在于，所述食品或飲品是選自下列的飲品果汁、果汁飲料、牛奶、牛奶飲料、替餐飲料、低熱飲料和控制體重的飲料、粉狀飲料混合物、含乳飲料、牛奶或非牛奶冰淇淋、大豆飲料和米飲料、能量飲料和運動飲料、高蛋白飲料、碳酸飲料、凝膠飲料、水和淡水、茶飲料、咖啡飲料、果汁飲料和蔬菜汁飲料以及思慕吸。
25.如權利要求24所述的膳食纖維組合物，其特征在于，所述食品是果汁飲料，其還含有濃縮果汁、高強度甜味劑、酸化劑和水。
26.一種降低谷物β-葡聚糖分子量的方法，所述方法包括用第一種酶或酶的第一種組合物來非特異性消化谷物中的多糖，其中所述多糖包含淀粉和具有一重均分子量的β-葡聚糖，其中所述非特異性消化將所述β-葡聚糖的重均分子量降至降低的重均分子量并打斷淀粉。
27.如權利要求26所述的方法，其特征在于，所述第一種酶或酶的第一種組合物具有淀粉酶、纖維素酶和葡聚糖酶活性。
28.如權利要求27所述的方法，其特征在于，所述第一種酶或酶的第一種組合物是選自下列的第一種酶SPEZYME LT-75和SPEZYME LT-300。
29.如權利要求27所述的方法，其特征在于，所述降低的重均分子量范圍為約50kDa-1000kDa。
30.如權利要求29所述的方法，其特征在于，所述降低的重均分子量范圍為約120kDa-170kDa。
31.如權利要求27所述的方法，還包括用第二種酶或酶的第二種組合物來進一步消化淀粉。
32.一種組合物，其包含含量足以降低LDL-C的β-葡聚糖組合物，其中，所述β-葡聚糖組合物包含重均分子量小于或等于約200kDA的β-葡聚糖化合物，且其中所述β-葡聚糖組合物的粘度小于或等于約100厘泊，且由1重量％的所述膳食纖維組合物和水形成的混合物是穩定的，其粘度約為1500厘泊或更低。
33.一種獲得含有膳食纖維的材料的方法，所述方法包括形成含有第一種外源酶、第二種外源酶和一種或多種谷物顆粒等組分的含水混合物，其中所述一種或多種谷物顆粒包含β-葡聚糖和淀粉；通過第一外源酶催化的第一水解反應切割至少一些β-葡聚糖的鍵，其中，所述β-葡聚糖的平均分子量被降低；并通過第二外源酶催化的第二水解反應切割至少一些淀粉的鍵；分離并離析部分混合物，其中，所述分離的部分含有至少一些β-葡聚糖；純化分離部分內的β-葡聚糖；獲得含有膳食纖維的材料；其中，所述含有膳食纖維的材料含有大于40％的β-葡聚糖；且含有膳食纖維的材料中β-葡聚糖的平均分子量小于400,000道爾頓。
34.如權利要求33所述的方法，其特征在于，至少一部分第一水解反應和一部分第二水解反應是基本上同時發生的。
35.如權利要求33所述的方法，其特征在于，所述第一外源酶還切割淀粉的鍵。
36.如權利要求33所述的方法，其特征在于，所述第二水解發生在第一水解之后，且所述含水混合物在第一水解期間具有一定溫度，該溫度在第二水解開始之前被升高至足以使第一外源酶基本失活的水平。
37.如權利要求33所述的方法，其特征在于，所述含水混合物具有一定的溫度，且該方法還包括將含水混合物的溫度升高至足以使第一外源酶基本失活的水平；在所述含水混合物中加入第三外源酶；并通過至少由第三外源酶催化的第三水解反應切割至少一些剩余的未切割的淀粉的鍵，其中所述的淀粉被基本消化。
38.如權利要求33所述的方法，其特征在于，所述一種或多種一種或多種谷物顆粒選自燕麥、大麥、黑麥和黑小麥。
39.如權利要求33所述的方法，其特征在于，所述第一外源酶具有纖維素酶活性。
40.如權利要求39所述的方法，其特征在于，所述酶還具有β-葡聚糖酶活性。
41.如權利要求39所述的方法，其特征在于，所述β-葡聚糖酶在高于淀粉膠凝化溫度的溫度下具有活性。
42.如權利要求33所述的方法，其特征在于，所述第二外源酶具有淀粉酶活性。
43.如權利要求33所述的方法，其特征在于，所述含水混合物是含水漿液。
44.如權利要求33所述的方法，其特征在于，由第一外源酶催化的切割至少一些β-葡聚糖鍵的第一水解反應，在含水混合物的溫度在約65℃和約75℃之間時發生。
45.如權利要求33所述的方法，其特征在于，至少由第三外源酶催化的切割至少一些淀粉的鍵的第三水解反應在含水混合物的溫度在約90℃和約110℃之間時發生。
46.如權利要求36所述的方法，其特征在于，由第二外源酶催化的切割至少一些淀粉的鍵的第二水解反應在含水混合物的溫度在約90℃和約110℃之間時發生。
47.如權利要求37所述的方法，其特征在于，首先，第三外源酶與第二外源酶相同，且由第二外源酶催化的切割至少一些淀粉的鍵的第三水解反應在含水混合物的溫度在約90℃和約110℃之間時發生。
48.如權利要求33所述的方法，其特征在于，所述含有膳食纖維的材料含有約1％或更低的脂肪。
49.如權利要求33所述的方法，其特征在于，所述含有膳食纖維的材料含有約5％或更低的蛋白質。
50.如權利要求33所述的方法，其特征在于，所述含有膳食纖維的材料含有約75％或更高的膳食纖維。
51.如權利要求33所述的方法，其特征在于，所述β-葡聚糖的多分散性范圍為約1.0-6.0。
52.如權利要求33所述的方法，其特征在于，所述含有膳食纖維的材料具有中性口感。
全文摘要
一種通過用酶消化谷物顆粒獲得的膳食纖維材料。所述酶主要將谷物顆粒中的任何淀粉水解成小分子而僅部分水解β－葡聚糖分子。所述膳食纖維材料可具有優異的物理化學、生理學和感官性能，諸如低分子量、特定的分子量分布和特定的多分散性，此外還有優異的食品成分特性。作為一種食品成分，這種材料可具有高β－葡聚糖含量，β－葡聚糖為身體提供營養。由于這種膳食纖維材料具有無明顯特征的口感，它可用來提高冰淇淋、酸奶、烘焙食品、條狀食品、飲料或某些其它食品的營養含量，而不會影響這些食品的味道或其它感官屬性。進一步的益處是，這種膳食纖維材料可用來提供某些治療益處，如抗膽固醇功效。
文檔編號A61P3/06GK1770986SQ200480009341
公開日2006年5月10日 申請日期2004年4月2日 優先權日2003年4月2日
發明者G·-H·鄭, R·黑斯, A·哈爾, B·希爾伯特, M·德吉茲 申請人:嘉吉有限公司