Almidón resistente a enzimas y método para su producción.
Proceso para producir almidón que comprende un componente resistente a alfa-amilasa,
que comprende:
(a) proporcionar una composición de alimentación acuosa que comprende (i) almidón que contiene al menos el 50%en peso de amilosa, (ii) agua y (iii) alcohol, en la que la concentración de almidón en la composición de alimentaciónestá entre el 5% y el 50% en peso, y en la que el pH de la composición de alimentación está entre 3,5 y 6,5;
(b) calentar la composición de alimentación en una primera etapa de calentamiento hasta una temperatura que estápor encima de la temperatura de gelatinización del almidón, destruyendo de ese modo la estructura molecular nativadel almidón y que está en el intervalo de 130-170ºC durante aproximadamente 0,1-3,0 horas;
(c) enfriar la composición de alimentación hasta una temperatura de entre 4-70ºC durante 0,1-6,0 horas;
(d) calentar la composición de alimentación en una segunda etapa de calentamiento hasta una temperatura de entre110-150ºC durante 0,1-10,0 horas;
(e) separar el almidón de la mayor parte del agua y el alcohol; y
(f) secar el almidón.
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2005/035701.
Solicitante: Tate & Lyle Ingredients Americas LLC.
Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.
Dirección: 5450 Prairie Stone Parkway Hoffmann Estates IL 60192 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.
Inventor/es: RICHMOND,PATRICIA A, YACKEL,WALTER C, HARRIS,DONALD W, EILERS,THOMAS A, MARION,ERIC A, STANLEY,ETHEL D.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- C08B30/18 QUIMICA; METALURGIA. › C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES. › C08B POLISACARIDOS; SUS DERIVADOS (polisacáridos que contienen menos de seis radicales sacáridos unidos entre sí por enlaces glucosídicos C07H; procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas C12P 19/00; producción de celulosa D21). › C08B 30/00 Preparación de almidón, de almidón degradado o modificado por un tratamiento no químico, de amilosa o de amilopectina. › Dextrina.
PDF original: ES-2400914_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Almidón resistente a enzimas y método para su producción El almidón comprende dos polisacáridos: amilosa y amilopectina. La amilosa es un polímero generalmente lineal de unidades de glucosa conectadas mediante enlaces alfa-1-4-glicosídicos. La amilopectina es un polímero ramificado en el que muchas de las unidades de glucosa están conectadas mediante enlaces alfa-1-4-glicosídicos, pero algunas están conectadas mediante enlaces alfa-1-6-glicosídicos.
La alfa-amilasa es una enzima que está presente en el cuerpo humano y que hidroliza enlaces alfa-1-4 para dar almidón, conduciendo así a la digestión del almidón. En determinadas situaciones es deseable producir un almidón que resista la hidrólisis mediante alfa-amilasa, por ejemplo para disminuir el contenido calórico del almidón, o para aumentar su contenido en fibra alimenticia. Sin embargo, los intentos para producir tal almidón en el pasado han presentado uno o más problemas, tales como coste y complejidad del proceso, dificultades de manipulación del
producto, o un rendimiento aceptable en sistemas de alimentos. Como ejemplo específico, algunos almidones resistentes a alfa-amilasa han tendido a comprender materiales particulados finos que son difíciles de separar de una fase acuosa.
Existe la necesidad de almidones mejorados que sean resistentes a alfa-amilasa y que puedan resistir condiciones de procesamiento de alimentos rigurosas de calentamiento y cizallamiento, y de procesos mejorados para preparar tales almidones.
Sumario de la invención Una realización de la invención es un proceso para producir almidón que comprende un componente resistente a alfa-amilasa. El proceso comprende proporcionar una composición de alimentación acuosa que comprende (i) almidón que contiene al menos aproximadamente el 50% en peso de amilosa, (ii) agua y (iii) alcohol. La concentración de almidón en la composición de alimentación está entre aproximadamente el 5% y aproximadamente el 50% en peso, y el pH de la composición de alimentación está entre aproximadamente 3, 5 y aproximadamente 6, 5,
o en algunas realizaciones, entre aproximadamente 4, 0 y aproximadamente 6, 5. En una primera etapa de calentamiento, la composición de alimentación se calienta hasta una temperatura por encima de la temperatura de gelatinización del almidón y que está entre aproximadamente 130-170ºC durante aproximadamente 0, 1-3, 0 horas, destruyendo de ese modo la estructura molecular nativa del almidón. La composición se enfría hasta una temperatura de entre aproximadamente 4-70ºC durante aproximadamente 0, 1-6, 0 horas. En una segunda etapa de calentamiento, la composición se calienta hasta una temperatura de entre aproximadamente 110-150ºC durante aproximadamente 0, 1-10, 0 horas. El almidón se separa de la mayor parte del agua y el alcohol, y se seca.
Otra realización de la invención es el proceso tal como se describió anteriormente en el presente documento, en el que el almidón producido se caracteriza por haber perdido sustancialmente su estructura cristalina nativa y haber obtenido una nueva estructura cristalina; tener un punto de fusión por calorimetría diferencial de barrido de aproximadamente 150ºC a una entalpía de aproximadamente 5-20 julios/gramo; y una capacidad de retención de agua inferior a aproximadamente 3 gramos de agua por gramo de almidón seco. Aproximadamente el 82-90% en peso del almidón tiene un peso molecular inferior a aproximadamente 350.000, y aproximadamente el 20-35% en peso del almidón tiene un peso molecular inferior a aproximadamente 10.000. En determinadas realizaciones, el
almidón tiene una temperatura de fusión máxima de al menos aproximadamente 115ºC, o al menos aproximadamente 130ºC. En determinadas realizaciones, el almidón tiene un calor de gelatinización de al menos aproximadamente 16 julios/gramo, o tiene un punto de fusión por calorimetría diferencial de barrido de aproximadamente 150ºC.
Breve descripción de los dibujos La figura 1 es un termograma que muestra los resultados de una calorimetría diferencial de barrido realizada en almidón con alto contenido en amilosa HS-7. La muestra contenía el 20% de sólidos secos y se preparó con una disolución en etanol al 50%.
La figura 2 es una micrografía electrónica de transmisión (TEM) de gránulos de almidón nativo HS-7 que son adecuados para su uso en el proceso de la invención.
La figura 3 es una TEM de partículas de almidón resistente preparadas usando el proceso de la invención.
La figura 4 muestra una serie de termogramas de DSC de almidón HS-7 y almidón resistente (muestra 4-1 de los ejemplos que siguen) antes de un tratamiento con calor-humedad y después de un tratamiento con calor-humedad, realizados según la presente invención. Las muestras se midieron a una concentración del 35% de sólidos secos en agua.
La figura 5 muestra las distribuciones de peso molecular de almidón HS-7 y almidón resistente (muestra 4-1) .
La figura 6 indica la intensidad de dispersión de rayos X con un ángulo de Bragg, 2θ, de almidón HS-7 y almidón resistente (muestra 4-1) .
Descripción de realizaciones específicas Se produce almidón resistente a alfa-amilasa a partir de una composición de alimentación acuosa. La composición de alimentación comprende (i) almidón que contiene al menos aproximadamente el 50% en peso de amilosa, (ii) agua y (iii) alcohol. En algunas realizaciones del proceso, el almidón en la composición de alimentación comprende al menos aproximadamente el 65% en peso de amilosa. El almidón usado en la composición de alimentación puede proceder de una variedad de fuentes, incluyendo almidones con alto contenido en amilosa obtenidos de maíz dentado, maíz genético ae con alto contenido en amilosa (ae es el nombre de una mutación genética conocida comúnmente por cultivadores de maíz y es una abreviatura para “extensor de amilosa”) , variedades de trigo, guisantes, arroz, tapioca, patata, así como amilosa purificada de estos almidones, y alfa-1-4-glucanos producidos según la solicitud de patente internacional WO 00/14249.
En la presente invención también pueden usarse almidones químicamente modificados, tales como hidroxipropilalmidones, adipatos de almidón, almidones acetilados y almidones fosforilados, para producir almidón resistente. Por ejemplo, los almidones químicamente modificados adecuados incluyen, pero no se limitan a, almidones reticulados, almidones acetilados y orgánicamente esterificados, almidones hidroxietilados e hidroxipropilados, almidones fosforilados e inorgánicamente esterificados, almidones catiónicos, aniónicos, no iónicos y zwitteriónicos, y succinato y derivados de succinato sustituido de almidón. Tales modificaciones se conocen en la técnica, por ejemplo en “Modified Starches: Properties and Uses”, Ed. Wurzburg, CRC Press, Inc., Florida (1986) . Otros métodos y modificaciones adecuados se dan a conocer en las patentes estadounidenses n.os 4.626.288, 2.613.206 y 2.661.349.
Los alcoholes adecuados incluyen, pero no se limitan a, etanol, metanol e isopropanol.
La concentración de almidón en la composición de alimentación está entre aproximadamente el 5% y aproximadamente el 50% en peso, preferiblemente entre aproximadamente el 5% y aproximadamente el 40%, más preferiblemente entre aproximadamente el 5% y aproximadamente el 30%, o en determinadas realizaciones específicas del proceso, entre aproximadamente el 8% y aproximadamente el 25% en peso. Las proporciones de alcohol y agua en la composición pueden variar, pero ejemplos adecuados pueden oscilar entre aproximadamente el 40% de alcohol/el 60% de agua y aproximadamente el 70% de alcohol/el 30% de agua (en peso) . El pH de la composición de alimentación está entre aproximadamente 3, 5 y aproximadamente 6, 5, o en determinadas realizaciones, entre aproximadamente 4, 0 y aproximadamente 6, 5, o aproximadamente 4, 7 y aproximadamente 5, 3.
Se coloca la composición de alimentación en un reactor de presión. En una primera etapa de calentamiento, se calienta la composición de alimentación hasta una temperatura que está por encima de la temperatura de gelatinización del almidón, destruyendo de ese modo la estructura molecular nativa del almidón y que está entre aproximadamente 130-170ºC durante aproximadamente 0, 1-3, 0 horas, o en determinadas realizaciones, entre aproximadamente 145-160ºC durante aproximadamente 0, 5-2, 0 horas. Sin querer limitarse por la teoría, se cree que esta primera etapa de calentamiento funde algunas unidades cristalinas, normalmente la mayoría o la totalidad de las unidades cristalinas, que están presentes en el almidón.
Entonces se enfría la composición de alimentación... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Proceso para producir almidón que comprende un componente resistente a alfa-amilasa, que comprende:
(a) proporcionar una composición de alimentación acuosa que comprende (i) almidón que contiene al menos el 50% en peso de amilosa, (ii) agua y (iii) alcohol, en la que la concentración de almidón en la composición de alimentación está entre el 5% y el 50% en peso, y en la que el pH de la composición de alimentación está entre 3, 5 y 6, 5;
(b) calentar la composición de alimentación en una primera etapa de calentamiento hasta una temperatura que está
por encima de la temperatura de gelatinización del almidón, destruyendo de ese modo la estructura molecular nativa del almidón y que está en el intervalo d.
13. 170ºC durante aproximadamente 0, 1-3, 0 horas;
(c) enfriar la composición de alimentación hasta una temperatura de entre 4-70ºC durante 0, 1-6, 0 horas;
(d) calentar la composición de alimentación en una segunda etapa de calentamiento hasta una temperatura de entr.
11. 150ºC durante 0, 1-10, 0 horas;
(e) separar el almidón de la mayor parte del agua y el alcohol; y 20 (f) secar el almidón.
2. Proceso según la reivindicación 1, en el que la concentración de almidón en la composición de alimentación en la etapa (a) está entre el 8% y el 25% en peso.
4. Proceso según la reivindicación 1, en el que:
la composición de alimentación se calienta en la etapa (b) hasta una temperatura de entr.
14. 160ºC durante 0, 52, 0 horas;
la composición de alimentación se enfría en la etapa (c) hasta una temperatura de entr.
3. 45ºC durante 1, 0-4, 0 horas; y
la composición de alimentación se calienta en la etapa (d) hasta una temperatura de entr.
12. 140ºC durante 1, 05, 0 horas.
5. Proceso según la reivindicación 1, en el que la composición de alimentación se calienta en la etapa (d) hasta una 40 temperatura de entr.
13. 140ºC durante 1, 0-5, 0 horas.
6. Proceso según la reivindicación 1, en el que el almidón en la composición de alimentación contiene al menos el 65% en peso de amilosa.
8. Proceso según la reivindicación 1, que comprende además aumentar el contenido en humedad del almidón secado hasta el 10-40% en peso y calentar el almidón a una temperatura de entr.
9. 150ºC durante 0, 5-5, 0 horas.
10. 135ºC durante 0, 5-5, 0 horas.
10. Proceso según la reivindicación 1, en el que la separación en la etapa (e) se realiza mediante al menos uno de filtración o centrifugación. 55
11. Proceso según la reivindicación 1, en el que e.
8. 90% en peso del almidón producido mediante el proceso tiene un peso molecular inferior a 350.000, y e.
2. 35% en peso del almidón tiene un peso molecular inferior a 10.000.
12. Proceso según la reivindicación 1, en el que el almidón producido se caracteriza por:
haber perdido sustancialmente su estructura cristalina nativa;
un punto de fusión por calorimetría diferencial de barrido de 150ºC a una entalpía de 5-20 julios/gramo;
una capacidad de retención de agua inferior a 3 gramos de agua por gramo de almidón seco; en el que e.
8. 90% en peso del almidón tiene un peso molecular inferior a 350.000, y e.
2. 35% en peso del almidón tiene un peso molecular inferior a 10.000.
Proceso según la reivindicación 12, en el que el almidón tiene una temperatura de fusión máxima de al menos 5 115ºC.
14. Proceso según la reivindicación 13, en el que el almidón tiene una temperatura de fusión máxima de al menos 130ºC.
15. Proceso según la reivindicación 12, en el que el almidón tiene un calor de gelatinización de al menos 16 julios/gramo.
16. Proceso según la reivindicación 12, en el que el almidón tiene un punto de fusión por calorimetría diferencial de barrido de 150ºC. 15
17. Proceso según la reivindicación 12, en el que el almidón tiene un peso molecular promedio en peso de 100.000
250.000.
18. Proceso según la reivindicación 17, en el que el almidón tiene un peso molecular promedio en peso de 170.000. 20
19. Proceso según la reivindicación 12, en el que el almidón tiene un tamaño de partícula promedio d.
25. 400 micrómetros.
20. Proceso según la reivindicación 19, en el que el almidón tiene un tamaño de partícula promedio de 330 25 micrómetros.
21. Proceso según la reivindicación 12, en el que el almidón tiene un punto de fusión por calorimetría diferencial de barrido de 150ºC a una entalpía de 10 julios/gramo.
22. Proceso según la reivindicación 12, en el que el almidón también tiene un punto de fusión por calorimetría diferencial de barrido de 108ºC a una entalpía de 1-9 julios/gramo.
23. Proceso según la reivindicación 22, en el que el almidón tiene un punto de fusión por calorimetría diferencial de barrido de 108ºC a una entalpía de 4, 8 julios/gramo. 35
24. Proceso según la reivindicación 12, en el que el almidón tiene una capacidad de retención de agua de 1, 3-1, 9 gramos de agua por gramo de almidón seco.
25. Proceso según la reivindicación 22, en el que el almidón tiene un color de índice de amarillo (norma ASTM E313) 40 de 11-32.
26. Proceso según la reivindicación 25, en el que el almidón tiene un color de índice de amarillo (norma ASTM E313) de 13-27.
27. Proceso según la reivindicación 26, en el que el almidón tiene un color de índice de amarillo (norma ASTM E313) de 15-23.
28. Proceso según la reivindicación 27, en el que el almidón tiene un color de índice de amarillo (norma ASTM E313)
de 19. 50
29. Proceso según la reivindicación 12, en el que el contenido en fibra alimenticia total del almidón es al menos del 50%.
30. Proceso según la reivindicación 29, en el que el contenido en fibra alimenticia total del almidón es de.
5. 70%. 55
31. Proceso según la reivindicación 30, en el que el contenido en fibra alimenticia total del almidón es de.
6. 70%.
32. Proceso según la reivindicación 12, en el que el almidón tiene un valor de almidón resistente según Englyst de
28. 65. 60
33. Proceso según la reivindicación 32, en el que el almidón tiene un valor de almidón resistente según Englyst d.
3. 50.
34. Proceso según la reivindicación 33, en el que el almidón tiene un valor de almidón resistente según Englyst de 65 43.
35. Proceso según la reivindicación 1, en el que dicha composición de alimentación se mantiene a o por encima de la temperatura de gelatinización hasta que el peso molecular del almidón se ha reducido hasta un intervalo deseable.
36. Método según la reivindicación 35, que comprende además, después de separar el almidón del alcohol, tratar el almidón con humedad y calor elevados para conferir resistencia a alfa-amilasa.
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