Спосіб зниження швидкості ферментативного розщеплення гранул крохмалю у їжі та харчових продуктах, до складу яких входить крохмаль

Реферат: Винахід належить до композиції тіста із зниженою швидкістю ферментативного розщеплення гранул крохмалю, яка містить принаймні борошно та воду у достатніх кількостях для одержання тіста, яке додатково містить принаймні здатний до зшивання полісахарид, і здатний до зшивання полісахарид зшитий принаймні із зшиваючим агентом під час контакту тіста із зшиваючим агентом. Також винахід належить до способу приготування харчових продуктів та до харчового продукту із зниженою швидкістю ферментативного розщеплення. UA 106049 C2 (12) UA 106049 C2 UA 106049 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Галузь винаходу Даний винахід стосується способу зниження швидкості ферментативного розщеплення гранул крохмалю у їжі, зокрема, у харчових продуктах на основі рису, шляхом інкапсулювання гранул крохмалю реакційною сполукою, одержаною від хімічної реакції принаймні здатного до зшивання полісахариду, попередньо перемішаного з харчовими інгредієнтами, та принаймні зшиваючого агента. Винахід також стосується способу приготування харчових продуктів, який передбачає застосування способу згідно даного винаходу. Рівень техніки Було встановлено, що серед зернових культур, які найчастіше застосовують у приготуванні їжі, пшениця займає друге місце після кукурудзи. Пшеницю застосовують для одержання борошна для випічки хліба, хлібобулочних виробів, тістечок, макаронних виробів, локшини, а також її можна ферментувати для виробництва пива або вина. Однак, пшениця або одержані з пшениці продукти є неприйнятними для пацієнтів із глютеновою хворобою (целіакією), у яких спостерігається непереносимість глютену - речовини, що міститься у пшениці. Іншою зерновою культурою, яку часто застосовують для приготування харчових продуктів та яку можна застосовувати замість пшениці, є рис. Склад рису різниться залежно від клімату та сорту, однак, у будь-якому випадку, головним компонентом рису є крохмаль. Крохмаль є полісахаридом, який містить велику кількість об'єднаних між собою моносахаридних одиниць глюкози. В основному, мелений рис містить 78% крохмалю, 7% білку, 14% вологи та приблизно 1% ліпіду, золи та волокна. Окрім безпосереднього споживання рису в їжу, його також застосовують у великій кількості готових харчових продуктів, таких, як локшина, тістечка, дитяче харчування, випічка, пиво або вино. Одержані з рису продукти надзвичайно популярні серед споживачів, зокрема, тих, які страждають на целіакію. Хоча рисовий продукт є прийнятним для пацієнтів із целіакією, він має свій недолік відсутність у рисі глютену, який міститься у пшениці. Відсутність глютену у рисі означає, що він не має в'язкої тістоподібної структури, і тому, на відміну від пшениці, не є багатофункціональним. Більш того, відсутність глютену також є причиною низької твердості рисових продуктів після приготування, низьких еластичності, здатності до розжовування, та великих втрат під час приготування. Часто для подолання труднощів у обробці та покращення текстури рисових продуктів потрібно додавати гідроколлоїд. Проводилися й інші спроби, наприклад, введення у рецептуру рисових продуктів пропіленгліколь альгінату (PGA), який, зокрема, діє як стабілізатор при виробництві локшини. Однак 3Ml та, зокрема, споживачі, сприймають пропіленгліколь альгінат як хімічну добавку. Окрім цього, рис має високий глікемічний індекс (Gl). Глікемічний індекс визначає вплив вуглеводу на концентрацію глюкози у крові. Під час травлення у тонкому кишківнику їжі, яка містить вуглевод, підвищується рівень глюкози у крові, їжа з високим глікемічним індексом швидко засвоюється та абсорбується у кров. І навпаки, якщо їжа розщеплюється повільно та поступово вивільняє глюкозу у кров, вона має низький глікемічний індекс. За шкалою глікемічного індексу продукти, що містять вуглевод, мають значення від 1 до 100. Найвище значення глікемічного індексу - 100 - прирівнюється до споживання глюкози у її чистому вигляді. Продукти із високим глікемічним індексом вважають продукти із індексом 70, із середнім - із індексом 40-70, якщо індекс нижче 40 - продукт має низький глікемічний індекс. Під час споживання їжі, яка містить вуглевод, вуглевод розщепляється на менші фрагменти, що уможливлює його абсорбцію у кров. Абсорбований у кров вуглевод організм розподілить по областях, де він необхідний для енергії, або він накопичуватиметься у вигляді глікогену. Глікоген, інший полімер глюкози, є полісахаридом, який людина застосовує для накопичення енергії. Вважають, що їжа з високим глікемічним індексом стимулює підвищення надходження інсуліну у кров. Інсулін є одним з гормонів, який регулює рівні цукру у крові шляхом підтримання концентрації цукру у крові на постійному рівні. Відтак, коли одночасно до крові потрапляє занадто велика кількість глюкози, реакцією організму є вироблення більшої кількості інсуліну, щоб перетворити надлишок глюкози у форму, в якій вона може накопичуватися в організмі. Однак, результатом цього процесу є те, що коли спожита у формі вуглеводів глюкоза виводиться з крові, ми відчуваємо втому та голод, що створює потребу у поповненні вуглеводами. Таким чином виникає круговий процес, коли ми їмо більше, ніж це необхідно. Споживання їжі з високим глікемічним індексом часто пов'язують з різними захворюваннями, включаючи резистентність до інсуліну, діабет 2-го типу, ожиріння та ішемічну хворобу серця. З іншого боку, їжа з низьким глікемічним індексом вивільняє глюкозу повільніше та поступово. Таким чином, їжа з низьким глікемічним індексом повільно вивільняє глюкозу у кров, 1 UA 106049 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 що допомагає підтримувати рівень енергії збалансованим та постійним. Це означає, що людина відчуває насиченість протягом більш тривалого часу між прийомами їжі. Все більше й більше людей у нашому суспільстві приділяють велику увагу проблемам здоров'я та їжі, яку вони споживають кожного дня. Однак, в результаті зайнятості та активного способу життя, коли все більше часу займає робота, люди в наш час мають все менше часу для самостійного приготування здорової їжі. Тому від харчової промисловості вимагають та очікують пропозиції не лише зручної, але й, зокрема, здорової їжі. Сучасною тенденцією є прагнення зменшити вміст жирів, солі та вуглеводів у їжі. Ось чому вважають, що низька швидкість розщеплення вуглеводів, при якій спостерігається виділення глікеміну та інсуліну в невеликих кількостях, є доцільним в наш час для всього населення. У міжнародній заявці на винахід № РСТ/ЕР2007/059324, РСТ/ЕР2007/059326 та РСТ/ЕР2007/059329 описано способи одержання сполук, які є крохмалевмісними частинками та покриті, залиті або інкапсульовані за допомогою здатного до зшивання полісахариду, способи 2+ здійснюються у розчині Ca . Єдина різниця між РСТ/ЕР2007/059324 та РСТ/ЕР2007/059326 полягає у тому, що остання додатково передбачає стадію післязміцнення, для попередження розщеплення покриття у шлунково-кишковому тракті. Тоді як єдиною відмінністю РСТ/ЕР2007/059329 порівняно з двома іншими заявками є те, що у РСТ/ЕР2007/059329 описано суміш біополімерів у багатошаровому виконанні. Однак, сполуки відповідно до цих документів одержують або за допомогою екструдування, або емульгування, де гранули сполук одержують шляхом екструдування розчину крохмалю та альгінату у ванні з хлористим кальцієм для затвердіння. Одержані від такої реакції затверділі гранули потім додають до харчових композицій. Харчові продукти, одержані таким способом, в основному, є готовими до споживання продуктами, такими, як закуски, цукерки, пудинг, йогурт, каша, морозиво, напої та макаронні вироби. До того ж, жодна конкретна харчова система не вивчалася детально у жодному з цих документів. У європейському патенті № ЕР0749697 висвітлено застосування зшитого катіоном полісахаридного покриття для зниження глікемічної реакції в їжі, яка містить вуглеводи. Спосіб згідно даного патенту пропонує покриття здатним до зшивання полісахаридом здатної до гідратації харчової основи шляхом їх кип'ятіння та подальшої гідратації харчової основи шляхом приготування покритої харчової основи у розчині катіонів. Даний патент є прийнятним для застосування у процесі покриття готової їжі, такої, як зерна рису, макаронні вироби, та готових до споживання продуктів. Відтак, цей спосіб застосовний лише при способах покриття, які передбачають покриття кінцевого продукту. Для ефективного функціонування системи згідно даного патенту продукти, які підлягають покриттю, повинні мати відносно великі розміри. З огляду на сучасну тенденцію, на ринку існує потреба запропонувати більш корисні для здоров'я рисові продукти, які мають покращені властивості споживання та обробки. Існує потреба у заміні пропіленгліколь альгінату. Також існує потреба у способі, за допомогою якого можна одержати ширший ряд харчових продуктів із зниженим глікемічним індексом, та який не має обмежень в частині застосування готових до споживання продуктів або розміру продуктів, які підлягають покриттю. Суть винаходу Метою даного винаходу є одержання харчового продукту, в якому гранули крохмалю повільно розщеплюються, поступово вивільняючи глюкозу у кров. Іншою метою даного винаходу є одержання харчового продукту, в якому гранули крохмалю повільно розщеплюються за рахунок нанесення ззовні катіонної сітки, яка б витримувала високу температуру і тиск, та не руйнувалася під час приготування або обробки харчових продуктів. Ще однією метою даного винаходу є одержання харчового продукту на основі рису, який має знижений глікемічний індекс, та є кориснішим для споживання. Наступною метою даного винаходу є запропонувати спосіб інкапсулювання гранул крохмалю реакційною сполукою, одержаною від хімічної реакції принаймні здатного до зшивання полісахариду та принаймні зшиваючого агента, так що харчовий продукт матиме знижений глікемічний індекс. Згідно даного винаходу спосіб зниження ферментативного розщеплення гранул крохмалю у їжі передбачає інкапсулювання гранул крохмалю реакційною сполукою, яка відрізняється тим, що реакційну сполуку одержують від хімічної реакції принаймні здатного до зшивання полісахариду, попередньо змішаного з харчовими інгредієнтами, та принаймні зшиваючого агента. Дана реакційна сполука сповільнює вивільнення вуглеводу або гранул крохмалю у травну систему, знижуючи тим самим глікемічну реакцію у їжі. 2 UA 106049 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Здатним до зшивання полісахаридом, який застосовують згідно даного винаходу, може бути будь-який полісахарид, придатний до зшивання з катіоном. Такі полісахариди є альгінатом, пектином, пектатом, карагінаном, ксантановою камеддю, деацільованою геллановою камеддю або їх суміші. Найпереважнішим здатним до зшивання полісахаридом є альгінат. Зшиваючим агентом, який можна застосовувати згідно даного винаходу, може бути будьякий катіон, переважно двовалентний катіон, переважніше двовалентний катіон металу, кальцію, магнію, натрію та калію. Джерела катіону наявні переважно у рідкій формі; до джерел катіону належать хлорид кальцію, безводний хлорид кальцію, дигідрат хлорид кальцію, одноосновний фосфат кальцію, лактат кальцію або інші іони металів. Найпереважнішим розчином для даного винаходу є хлорид кальцію. Спосіб приготування харчового продукту, який має знижену швидкість ферментативного розщеплення, передбачає такі стадії: (і) приготування тіста шляхом перемішування принаймні борошна та води у необхідній кількості для утворення тіста, та (іі) надання тісту бажаної форми, який відрізняється тим, що спосіб додатково передбачає додавання до тіста принаймні здатного до зшивання полісахариду та забезпечення контакту тіста протягом визначеного періоду часу з розчином зшиваючого агента, щоб відбулося зшивання здатного до зшивання полісахариду із зшиваючим агентом до стадії надання тісту форми. Короткий опис креслень На фігурі 1 зображено технологічну схему протоколу експерименту, застосовуваного при приготуванні та випробуванні зразку рисової локшини. Детальний опис переважних варіантів втілення Один аспект згідно даного винаходу стосується способу зниження ферментативного розщеплення гранул крохмалю у їжі, в основному, їжі на основі рису, зокрема, у рисовій локшині. В Азії, особливо на нетрадиційних ринках, таких, як Індія, продовжується зростання споживання рисової локшини, включаючи швидкорозчинну рисову локшину. Однак, в основному, через високий вміст солі, жиру та вуглеводів, 3Ml та групи споживачів в Азії вважають швидкорозчинну локшину «нездоровою» їжею, яка суперечить тенденціям ринку, які пропагують здоровий спосіб життя з наголосом на запобігання захворюванням. Неправильне харчування є найбільш хвилюючою проблемою, а діабет є головним метаболічним порушенням у Азії. Наприклад, у Сінгапурі відповідно до національного огляду здоров'я, серед людей віком 18-64 роки, проведеного у 1998 році, частота випадків захворювання на діабет та порушення механізму засвоєння глюкози становила, відповідно, 9% та 15%. Зростання з того часу кількості випадків на сьогодні становить основний ризик для здоров'я, який призводить до захворювань серцево-судинної системи у цій країні. Спосіб зниження швидкості ферментативного розщеплення гранул крохмалю у їжі передбачає інкапсулювання гранул крохмалю реакційною сполукою, який відрізняється тим, що реакційну сполуку одержують від хімічної реакції принаймні здатного до зшивання полісахариду, попередньо перемішаного з харчовим інгредієнтом, та принаймні зшиваючого агента. Згідно даного винаходу здатні до зшивання полісахариди є водорозчинними та здатні до зшивання з катіоном. Прикладами таких полісахаридів можуть бути альгінат, пектин, пектат, каррагенан, ксантанова камедь, деацільована гелланова камедь або їх суміші. Переважним здатним до зшивання полісахаридом є альгінат. Кількість здатних до зшивання полісахаридів, які застосовують згідно даного винаходу, повинна бути достатньою для реакції з катіоном, для утворення сітки, що інкапсулює гранули крохмалю. В основному, кількість застосовуваного здатного до зшивання полісахариду становить в межах від 0,01 мас/мас. % до 2,0 мас/мас. %. Альгінат є харчовим волокном, яке можна розглядати як корисну добавку до страв на основі рису. Альгінат екстрагують з морських водоростей та він має 1→4 зв'язані залишки α-Lгіалуронової кислоти (G) та β-манурової кислоти (M), розсіяні у вигляді численних MM, GG гомополімерних та MG гетерополімерних блоків. Придатність альгінату для застосування згідно даного винаходу залежить від співвідношення та послідовності у молекулі альгінату компонентів мануронової кислоти (Мблок) та гіалуронової кислоти (G-блок). Альгінати з високим вмістом в області М-блоку є агентом підвищення в'язкості, в той час як альгінати з високим вмістом в області G-блоку є сіткоутворюючим агентом. Таким чином, переважно, щоб альгінат, який застосовують згідно даного винаходу, відповідав заздалегідь встановленому вмісту та пропорції М-блоку та G-блоку. Переважніше, щоб вміст альгінату М-блоку, який застосовують у даному винаході, становив від 37% до 63% та мав в'язкість приблизно 750 мПа˙ с (для розчину альгінату з концентрацією 1%) та вміст альгінату G-блоку - 37-63% й в'язкістю 440мПа˙ с (для розчину альгінату з концентрацією 1%). 3 UA 106049 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 У хворих, які дотримувалися дієт з вмістом альгінату, спостерігалося зниження концентрації холестерину у плазмі, максимального рівня глюкози у крові та зростання рівня інсуліну у плазмі (Brownlee et а/., 2005; Jimenez-Escrig & Sanchez-Muniz, 2000). Ці результати свідчать про здатність альгінату попереджати або мінімізувати ризик виникнення серцево-судинних, серцевих та інших дегенеративних хвороб. Таким чином, додавання альгінату у рецептуру харчових продуктів на основі рису покращує як в'язкість рисового тіста, так і його текстуру, споживчі властивості продукту, а також покращує корисні для здоров'я властивості. Зшиваючий агент згідно даного винаходу містить катіони, прийнятні для утворення солей із здатними до зшивання полісахаридами. Ці катіони застосовують зовнішньо. Прикладами джерел таких катіонів, які можуть застосовуватися для стимулювання зшивання, є катіони металу, які містять кальцій, магній, натрій та калій. Катіонні джерела наявні у рідкій формі будьякої розчинної солі, до цих джерел належать хлорид кальцію, безводний хлорид кальцію, дигідрат хлорид кальцію, одноосновний фосфат кальцію, лактат кальцію або інші іони металу. Найпереважнішим розчином для даного винаходу є хлорид кальцію. Необхідна кількість катіонів залежить від типу застосовуваного катіону. Кількість повинна бути достатньою для одержання твердої або напівтвердої матриці. У переважному варіанті втілення, в якому застосовують переважний зшиваючий катіон, концентрація простого кальцію, застосовуваного для ефективного зшивання полісахаридів та утворення матриці, становить від 0,01 мас/мас. %. до 2,0 мас/мас. %. Відповідно до даного винаходу спосіб приготування їжі зі зниженою швидкістю ферментативного розщеплення гранул крохмалю передбачає перемішування основних інгредієнтів рисового борошна та маніокового крохмалю для одержання сухої суміші. Суміш може додатково містити інші прийнятні інгредієнти. При цьому, альгінат розчинений у воді, переважно у деіонізованій воді при температурі 75-95°C. Переважно, перед застосуванням розчин охолоджують до кімнатної температури. Потім розчин альгінату додають до сухої суміші та добре перемішують до утворення тіста. До тіста потім додають олію, після чого його замішують. Потім тісто занурюють до розчину з вмістом кальцію, переважно до розчину хлориду кальцію, на 5-30 хвилин, переважно за 5, 10, 20 або 30 хвилин до його кип'ятіння у деіонізованій воді протягом 5 хвилин. Детальне зображення процесу приготування тіста згідно одного з варіантів втілення винаходу проілюстровано на Фігурі 1. Утворенню альгінатної сітки в матриці тіста сприяє введення іонів кальцію ззовні, шляхом занурення тіста у розчин хлориду кальцію. Приготовлене згідно даного винаходу тісто має покращені структурні властивості за рахунок здатності альгінату утворювати безперервну сітку, розчиняючи гранули крохмалю у в'язкому композитному гелі. Виявилося, що окрім очевидних переваг від текстурних змін, така морфологія здатна сповільнювати розщеплення α-амілази тіста in-vitro. Олією, яку застосовують згідно даного винаходу, може бути будь-яка рослинна олія або тваринне масло, або традиційні тваринні жири. Переважно застосовуваною олією є рослинна олія, включаючи: пальмову олію, кукурудзяну олію, олію каноли, оливкову олію, сафлорову олію, кунжутну олію, соняшникову олію та інші рослинні масла. Рецептури тіста з різним вмістом мануронової та гіалуронової кислоти у альгінаті наведено у таблиці 1 та таблиці 2. 4 UA 106049 C2 Таблиця 1 Різноманітні рецептури приготування тіста згідно даного винаходу шляхом застосування розчину альгінату з 61% мануронової кислоти та 39% гіалуронової кислоти Концентрація (мас/мас. %) Інгредієнти Контрольний зразок 0.2% 0.4% 0.6% 0.8% 1.0% Рисове борошно 47.76 47.76 47.76 47.76 47.76 47.76 Маніоковий крохмаль 9.31 9.31 9.31 9.31 9.31 9.31 Вода 40.93 40.83 40.53 40.33 40.13 39.93 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 2 2 2 2 2 2 *Альгінат натрію (Манукол-HV) Пальмова олія *Манукол-Н\/: 61% мануронової кислоти та 39% гіалуронової кислоти. Таблиця 2 Різноманітні рецептури приготування тіста згідно даного винаходу шляхом застосування розчину альгінату з 37% мануронової кислоти та 63% гіалуронової кислоти Інгредієнти Концентрація (мас/мас. %) Контрольний зразок 0.2% 0.4% 0.6% 0.8% 1.0% Рисове борошно 47.76 47.76 47.76 47.76 47.76 47.76 Маніоковий крохмаль 9.31 9.31 9.31 9.31 9.31 9.31 Вода 40.93 40.83 40.53 40.33 40.13 39.93 *Альгінат натрію (МанугельDPB) 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Пальмова олія 2 2 2 2 2 2 *Манугель-РРВ: 37% мануронової кислоти та 63% гіалуронової кислоти. 5 Ще один аспект згідно даного винаходу пропонує харчову композицію зі зниженою швидкість ферментативного розщеплення, приготовлену відповідно до вищеописаного способу. У цьому 5 UA 106049 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 аспекті харчовою композицією можуть бути будь-які харчові продукти, переважно харчові продукти на основі рису, такі, як локшина. Рисовою локшиною може бути суха швидкорозчинна локшина або локшина у складі супу. Даний винахід пропонує композицію локшини альтернативну наявним на ринку. Композиція локшини згідно даного винаходу не містить пропіленгліколь альгінату, що дозволяє уникнути упередженості думок «про вміст хімічних сполук», які часто виникають на ринку стосовно даних продуктів. Більш того, дослідження показують, що локшина, вироблена із тіста, яке приготували згідно даного винаходу, має надзвичайні властивості за показниками зовнішнього вигляду та профілю текстури. Дослідження також показують, що така локшина безпосередньо пов'язана із сповільненням ферментативного розщеплення α-амілази in-vitro. Окресливши винахід в загальних рисах, надалі зупинимося на специфічних прикладах. Слід розуміти, що дані приклади не є обмежувальними стосовно винаходу, а тільки певним чином ілюструють його. Усі частини та проценти є масовими щодо композиції, якщо інше не зазначено. Приклад 1 Спочатку приготували суху суміш шляхом перемішування 48.0% рисового борошна та 9.0% маніокового крохмалю. У деіонізованій воді, розмішуючи при температурі 95°С протягом 10 хвилин, розчинили альгінат. Потім розчин охолодили до 25°C та додали до сухої суміші в концентрації 0,2%. Після цього до тіста додали пальмову олію та замісили. Тісто розкачали, пропустивши його через пару розкочувальних вальців, відстань між якими становить 2,5 мм, та порізали за допомогою пробочного свердла на циліндричні диски діаметром 38 мм. Диски занурили на 30 хвилин у 50 мл розчин 0,2 M CaCl2 при кімнатній температурі, після чого їх прокип'ятили протягом 5 хвилин у 100 мл деіонізованої води. Описані вище дії повторили для розчинів альгінату 0,4%, 0,6%, 0,8% та 1,0%. Порівняльне дослідження основного тіста без вмісту альгінату В якості наявної на ринку моделі швидкорозчинної рисової локшини у складі супу, приготували основне тісто, до складу якого входить 48,0% рисового борошна, 9,0% маніокового крохмалю, 2,0% пальмової олії та 41% деіонізованої води. Приготовлене тісто з вмістом альгінату та без нього дослідили на: і) розтікання розчинного крохмалю та втрати під час приготування, іі) динамічний механічний аналіз, ііі) растрову електронну мікроскопію, iv) інфрачервону спектроскопію з перетворенням Фурьє, ν) процес розщеплення in-vitro. і) Вплив альгінату на текучість крохмалю та втрати під час приготування Дане дослідження вивчає структурні властивості моделей рецептур рисової локшини у присутності альгінату з композицією на основі певної уронової кислоти. Метою обрали формування зовнішньої альгінатної сітки за допомогою кальцію в якості інкапсулянта гранул крохмалю у тісті. Здатність альгінату «цементувати» гранули крохмалю у в'язкому тісті оцінили шляхом моніторингу втрат під час приготування та текучості розчинного крохмалю. Фігура 2 демонструє результати щодо кількості сухих частинок (втрати під час приготування) та розчинного крохмалю (з послідовністю, подібною до амілози), вимитих з тіста у воду протягом 5 хвилинного кипіння. Взагалі, додавання полісахариду в невеликих кількостях до рецептури значно знижує прояви обох явищ. Більш того, з огляду на втрати під час приготування, Манугель-DPB переважає Манукол-HV порівняно з результатами щодо текучості крохмалю. У присутності іонів кальцію більший вміст гулуронату в останньому повинен створювати сітку високої щільності, стримуючи таким чином масовий перехід з тіста до діалізату. Цікаво, що вміст альгінату 0,1-0,2% є достатнім для значного зменшення втрат матеріалу, який залишається незмінним за найвищого ступеня концентрації полісахариду. Результати є вагомим підтвердженням того, що дотримуючись даного підходу, можна розробити фінансово спроможний ринковий продукт з підвищеною вірогідністю, що його прийме споживач. іі) Механічні властивості зміцненого за допомогою альгінату рисового тіста Додаткове підтвердження впливу альгінатної сітки на структурні властивості рисового тіста одержали, застосовуючи незначну деформацію від динамічного коливання на перерізі. За допомогою макромолекулярного підходу більш точно оцінили зміцнення структури композитного гелю, який містить два відмінних типи полісахариду. На фігурі 3 зображено значне підвищення показників динамічного модуля пружності (G') у присутності альгінату порівняно з традиційною рецептурою тіста. Наприклад, додавання 1,0% Манугель-DPB підвищує міцність сітки на один порядок величини з 34 до 296 кПа при експериментальній частоті 100 рад/с. Виявилося, що сильно зігнуті подвійні структури полігулуронатних послідовностей утворюють ефективні 6 UA 106049 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 перехресні зв'язки з двовалентними катіонами кальцію (Atkins et al., 1973; Маскіе et al., 1983), які виступають у ролі вузлів тривимірної структури, здатної утримувати частинки борошна разом в процесі обробки. Манукол-HV, багатий поліманнуроновими послідовностями, виступає в основному в якості агента підсилення в'язкості, тому його роль у зміцненні сітки обмежена. При початковій концентрації мінімальної текучості крохмалю та втрат під час приготування (0,2% альгінату на фігурі 1) відповідні значення динамічного модуля пружності становили 55 кПа для Манусол-HV та 75 кПа для Манугель-DPB. Цікавим виявилося те, що матриця рисового тіста, доповнена альгінатом, витримує термальну обробку при 100°С протягом 5 хвилин, що можна порівняти з паровою обробкою під час виробництва у промислових масштабах. ііі) Растрова електронна мікроскопія За допомогою скануючого електронного мікроскопа одержуємо вагомий доказ значних змін у структурі рисового тіста після додавання альгінату. На фігурі 4 продемонстровано одержані мікрозображення Мануколу-HV, також аналогічні докази можна привести стосовно растровоелектронних мікрозображень Манугелю-DPB (не приведено для лаконічності викладу). За відсутності полісахариду утворення структури тіста відбувається в основному за рахунок клейстеризації крохмалю та утворення великих пор, зображено на фігурі 4а (зліва). За рахунок зернистої будови крохмалю його структури надзвичайно крихкі, які легко зламати на поверхні (фігура 4а, справа). Введення у систему альгінату трансформує композитний гель шляхом створення безперервної та еластичної фази, здатної мінімізувати локалізовані прояви тиску (фігура 4b, зліва). Здатність розтягуватися значно зменшує ступінь ламкості поверхні (фігура 4b, справа), а така властивість більш виражена при присутності у рецептурі 1,0% альгінату (фігура 4с справа та зліва). Товщину листків тіста (2,4 мм) можна порівняти з товщиною листків у комерційних варіантах втілення та здається, що ефективної дифузії кальцію для повного засвоювання альгінату можна досягти шляхом створення зовнішніх умов згідно даного дослідження (див. розділ «Інгредієнти та зразки препарату»). За рецептурою одержуємо вироби з листкового тіста, структурні характеристики яких залежать від збалансованої клейстеризації крохмалю та зшивання альгінату. iv) Інфрачервона спектроскопія з перетворенням Фурьє Макромолекулярні дослідження, проведені у попередньому розділі, спонукали до визначення молекулярної взаємодії, яка відповідає за фізико-хімічні властивості рисового тіста, «збагаченого» альгінатом. Досягли цього за допомогою інфрачервоної спектроскопії з перетворенням Фурьє (ІСПФ) - технологія аналізу, яка уможливлює відслідковування іонного обміну у альгінаті солей від натрію до кальцію. Така заміна у найближчому середовищі полімерного ланцюга викликає зміни щільності заряду та, звичайно, радіусу та атомної ваги катіону. Нове протиіонне середовище навколо карбоксильної групи вважають найбільшою зміною у спектрі ІСПФ. Найбільшими варіаціями у спектрі є зміна піку асиметричного -1 -1 розтягування COO (1608-1611 см ) та піку симетричного розтягування COO (1413-1414 см ) по відношенню до вищих хвильових чисел (Pongjanyakul & Puttipipatkhachorn, 2007). Більш того, 2+ з підвищенням вмісту Ca , за рахунок збільшення внутрішньомолекулярних з'єднань, пік -1 розтягування OH (3360-3380 см ) звужується та його частота знижується. (Sartori, Finch & Ralph, 1997). На фігурі 5 зображено спектр, одержаний за базовою рецептурою тіста, та у присутності двох концентрацій Манусол-HV та Манугель-DPB. Було виявлено, що при вищих хвильових числах значення піку асиметричного розтягування COO та піку симетричного розтягування COO показують вищі значення, ніж в літературі. Останнє було прийнято для чисто альгінатних плівок та лікувальних капсул, з полісахаридним наповнювачем, вміст якого перевищує 60 -1 мас/мас. %. За відсутності альгінату хвильові числа, розміром 1648 та 1456 см , зображені окремо на фігурі 5а, можна співвіднести з варіаціями карбоксильної групи білковоподібних 2+ інгредієнтів базової рецептури тіста. Коли до рецептури додали альгінат та Ca , пік асиметричного розтягування COO та пік симетричного розтягування COO дійсно змістився до -1 -1 вищих хвильових чисел, наприклад, від 1648 до 1651-1655 см та від 1456 до 1458-1460 см , відповідно зображено на фігурах 5b та 5e. Більш того, пік розтягування OH звужується у 2+ зразках з вмістом альгінату. Результати вказують на іонну взаємодію між дифузією Ca та доданим альгінатом, який міститься у відносно незначних концентраціях (≤1,0%) у моделі рецептури локшини. Було зафіксовано, що високий вміст крохмалю уможливлює взаємодію білків та альгінату, що стимулює пікові коливання (зміни) спектру. ν) Процес розщеплення крохмалю рисового тіста in vitro у присутності альгінату 7 UA 106049 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Було встановлено, що альгінат окрім того, що покращує структуру рисового тіста, також уповільнює розщеплення крохмалю. Альгінат є неперетравлюваним харчовим волокном та, згідно нашого опису, ініційоване в ньому зшивання кальцію може витримувати великі температури під час приготування та обробки зразку. Більш того, здатність до мікроінкапсулювання гранул крохмалю може слугувати фізичним бар'єром між травними ферментами та їхнім субстратом. Такі результати свідчать про можливість виробництва рисового тіста на основі рецептур із зниженим глікемічним індексом (ГІ). Дослідження розщеплення крохмалю in vitro можна здійснювати із застосуванням α-амілази та у даному випадку застосували фермент з фугального джерела. У шлунково-кишковому тракті людини αамілаза виділяється у слині та підшлунковому соку та каталізує випадкове роз'єднання а-1,4 глюкозидних зв'язків глюкану, за виключенням мальтози. Мальтоза затримується в області а-1,6 розгалуження, причому кінцевими продуктами амілолітичного розщеплення є нерозгалужені полісахариди з 2-3 одиницями глюкози, а також довголанцюгові α-декстрини (Gray, 1992). Лінійний графік на фігурі 6 зображує кількість цукру у еквіваленті мальтози, виділеного зі зразків провареного тіста під час розщеплення протягом 3 годин. Через низьку молекулярну вагу ферментолізати змогли перейти у діалізати для подальшого кількісного аналізу із застосуванням проби 3,5-DNSA, описаної у експериментальній частині даного дослідження. Зразки без альгінату проявляли високу швидкість травлення, наприклад, 43,3 мг на грам тіста наприкінці експерименту (180 хв.), як зображено на фігурі 6а. У присутності 0,6% Манукол-HV або Манугель-DPB одержали порівняльні результати: виділені цукри становили 33 мг та 30 мг на грам рисового тіста, зображено відповідно на фігурі 6b та 6с. Однак, при додаванні 1,0% полімеру Манугель-DPB виявляє кращі властивості (~ 17,8 мг/г, фігура 6е) ніж Манукол-HV (~ 23,0 мг/г, фігура 6d ), за рахунок високого вмісту гулуронату, чим зумовлено властивості в'язкості та бар'єрні властивості останнього. Кількісні спостереження знайшли своє підтвердження на піктограмі на фігурі 6, яку зробили наприкінці дослідження. Отже, матеріали альгінату розпалися, викликаючи помутніння розчину у трубці Віскіна. І навпаки, в ході експерименту та спостереження, аналоги матеріалів із додаванням зшитого кальцієм альгінату зберегли клейкість у формі здутого гелю. ν) Масштабування кінцевого продукту Ґрунтовні знання, одержані в лабораторних умовах, застосували під час експериментального приготування супової рисової локшини на дослідній установці спонсорської компанії. На відміну від пшеничного тіста, відсутність глютену у рисі призводить до швидкого випаровування води та утворення крихких структур, які швидко розщепляються. Були проведені спроби покращити оброблюваність шляхом додавання зшитого кальцієм альгінату. Обробка у дослідній установці передбачає наступні стадії: перемішування інгредієнтів, розкачування тіста та повздовжнє нарізання, розпилювання відповідного розчину хлориду кальцію на поверхню локшини, відняття та обрізання смужок локшини, обдавання парою та обжарювання у необхідних за розміром порціях для продажу. Результати промислового виробництва після обробки швидкорозчинної локшини у киплячій воді протягом 2 хвилин, зображені на фігурі 7. З огляду на зовнішній вигляд та текстуру готової приготовленої локшини, оцінили різноманітні комбінації типу альгінату та його концентрацію з доданим хлоридом кальцію. Зразок на фігурі 7 (зверху), який містить 0,6% Манугель-DPB, виготовлено у вигляді довгих та окремих смужок, які мають дуже привабливий вигляд. Однак, за відсутності альгінату одержали досить грудкувату та липку масу, зображену на фігурі 7 (знизу). Також цей матеріал був дуже м'який та розчинявся у супі, що є неприйнятним для споживання. Наразі проводять роботу по розробці продукту, але у даний момент здатність рисової локшини з вмістом альгінату проявляти прийнятні органолептичні властивості після пропарювання, прожарювання та проварювання є надзвичайно багатообіцяючою. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Композиція тіста із зниженою швидкістю ферментативного розщеплення гранул крохмалю, яка містить принаймні борошно та воду у достатніх кількостях для одержання тіста, яка відрізняється тим, що згадане тісто додатково містить принаймні здатний до зшивання полісахарид, і здатний до зшивання полісахарид зшитий принаймні із зшиваючим агентом під час контакту тіста із зшиваючим агентом. 2. Композиція тіста за п. 1, яка відрізняється тим, що згаданим борошном є рисове борошно. 3. Композиція за п. 1, яка відрізняється тим, що згадана композиція додатково містить маніоковий крохмаль. 8 UA 106049 C2 5 10 15 20 25 30 4. Композиція за будь-яким з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що гранули крохмалю інкапсульовані зшитим полісахаридом. 5. Композиція тіста за будь-яким з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що згадана композиція додатково містить олію. 6. Композиція тіста за будь-яким з попередніх пунктів формули, яка відрізняється тим, що зазначений здатний до зшивання полісахарид є будь-якою з наступних речовин або їх комбінацією: альгінат, пектин, пектат, карагінан, ксантанова камедь, деацильована геланова камедь. 7. Композиція тіста за будь-яким з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що здатний до зшивання полісахарид застосовують в кількості від 0,01 % до 2,0 % (мас./мас.). 8. Композиція тіста за будь-яким з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що здатний до зшивання полісахарид є альгінатом. 9. Композиція тіста за п. 8, яка відрізняється тим, що зазначений альгінат має вміст манурової кислоти від 37 до 63 %, а вміст гіалуронової кислоти - від 37 до 63 %. 10. Композиція тіста за будь-яким з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що зазначений зшиваючий агент - це катіон, вибраний серед наступних елементів або їх комбінації: кальцій, магній, натрій і калій. 11. Спосіб приготування харчових продуктів із зниженою швидкістю ферментативного розщеплення, який передбачає наступні стадії: і) приготування тіста шляхом перемішування принаймні борошна та води у достатніх кількостях для одержання тіста; іі) надання тісту бажаної форми; який відрізняється тим, що спосіб додатково передбачає додавання до тіста принаймні здатного до зшивання полісахариду та забезпечення контакту тіста із розчином зшиваючого агента протягом визначеного періоду часу для зшивання здатного до зшивання полісахариду із згаданим зшиваючим агентом до стадії надання тісту форми. 12. Спосіб за п. 11, який відрізняється тим, що згаданим зшиваючим агентом є розчинна сіль з концентрацією 0,01-2,0 мас./мас. % від загальної маси рідини, яку застосовують для її розчинення. 13. Спосіб за п. 11 або 12, який відрізняється тим, що він додатково передбачає стадію варіння, сушіння, обробки парою і/або смаження тіста після стадіїнадання форми. 14. Харчовий продукт із зниженою швидкістю ферментативного розщеплення, одержаний способом за будь-яким з пунктів 11-13. 15. Харчовий продукт за п. 14, який є рисовою локшиною. 9 UA 106049 C2 10 UA 106049 C2 11 UA 106049 C2 12 UA 106049 C2 13 UA 106049 C2 14 UA 106049 C2 15 UA 106049 C2 Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 16