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CN1770986A - 改进的包含低分子量葡聚糖的含膳食纤维材料 - Google Patents

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Abstract

一种通过用酶消化谷物颗粒获得的膳食纤维材料。所述酶主要将谷物颗粒中的任何淀粉水解成小分子而仅部分水解β－葡聚糖分子。所述膳食纤维材料可具有优异的物理化学、生理学和感官性能，诸如低分子量、特定的分子量分布和特定的多分散性，此外还有优异的食品成分特性。作为一种食品成分，这种材料可具有高β－葡聚糖含量，β－葡聚糖为身体提供营养。由于这种膳食纤维材料具有无明显特征的口感，它可用来提高冰淇淋、酸奶、烘焙食品、条状食品、饮料或某些其它食品的营养含量，而不会影响这些食品的味道或其它感官属性。进一步的益处是，这种膳食纤维材料可用来提供某些治疗益处，如抗胆固醇功效。

Description

改进的包含低分子量葡聚糖的含膳食纤维材料
相关申请的交叉参考
本申请要求2003年4月2日提交的美国临时申请No.60/460,758的优先权。
发明领域
本发明涉及膳食纤维组合物以及制造这种组合物的方法。本发明还涉及含有这种膳食纤维组合物的食品和饮品。
背景技术
β-葡聚糖是一种通常在谷物颗粒中发现的多糖。它包含通过不同比例的(1→3)和(1→4)键聚合的β-糖基的线性聚合物。据报道，分离的燕麦和大麦β-葡聚糖的重均分子量在1,000,000道尔顿的级别，尽管谷物β-葡聚糖的分子量还未被报道。
与纤维素和木质素等其它细胞壁组分相比，β-葡聚糖在水中是高度可溶的。然而，当摄入时，这种可溶的β-葡聚糖在人类消化系统的小肠内不被水解。因此，β-葡聚糖被归为可溶性膳食纤维。许多研究显示，β-葡聚糖可溶性纤维可降低血清胆固醇、调节血糖应答和促进双歧杆菌生长。这些生理学特性对健康是有益的，如可降低心血管和肠道疾病的风险、提高免疫活性和增强规律性。最近的报道称，含有至少3g/天或0.75g/次β-葡聚糖的来自燕麦和燕麦制品的食品具有降低人类心血管疾病风险的健康益处。
人类饮食中β-葡聚糖最丰富的来源是谷物颗粒。据报道，几乎所有的谷物都含有β-葡聚糖。但大麦和燕麦中β-葡聚糖的含量较高，通常为2-14％，而在其它谷物颗粒中则较低(低于2％)。例如，需要摄入至少12克燕麦麸皮以提供0.75克β-葡聚糖。β-葡聚糖在谷物颗粒中含量低降低了其作为商业食品的吸引力。因此，需要有制造具有高β-葡聚糖含量的膳食纤维组合物的方法。
发明概述
本发明涉及含有β-葡聚糖的膳食纤维组合物，涉及制造这种组合物的方法，并涉及含有这种组合物的食品或饮品和含有这种组合物的治疗产品。所述膳食纤维组合物可具有高β-葡聚糖含量。例如，膳食纤维组合物的β-葡聚糖含量约为60重量％或更高。“约”一词用来表示由于测量技术的固有误差而造成的测量偏差。即便没有明确使用“约”一词，除非另有说明，仍应理解为修饰所有公开的测量。同时，本发明所述的膳食纤维组合物还具有一种或多种作为食品成分所需要的良好特性。例如，所述膳食纤维组合物可具有一种或多种以下特性：低重均分子量；低粘度；低蛋白质含量；低脂肪含量；在水中的高稳定性；味道平淡。本发明所述的膳食纤维组合物也可有无明显特征的口感。因此，本发明所述的膳食纤维组合物可用来提高冰淇淋、酸奶、烘焙食品、条状食品、饮料或某些其它食品的营养含量，而不会影响或仅轻微影响这些食品的味道或其它感官属性。这种膳食纤维组合物也可用来提供某些治疗益处。
本发明提供了分离自含有β-葡聚糖的谷物颗粒的膳食纤维组合物。所述膳食纤维组合物的组分中可包含β-葡聚糖化合物，这种化合物是构成所述组合物的谷物β-葡聚糖的修饰形式。修饰的β-葡聚糖的重均分子量范围为约50kDa-1000kDa。一些实施方案中，该重均分子量范围为约120kDa-170kDa。根据一些实施方案，所述膳食纤维组合物具有低粘度。“低粘度”在本文中是指按照下面实施例10中所述方法测得的粘度，这种粘度足够低，从而这种食品组合物可被用作许多产品的食品成分。例如，粘度为100厘泊或更低可被认为是低的。根据一些实施方案，所述膳食纤维组合物味道平淡。“味道平淡”在这里与味觉强度(flavor intensity)评分有关，即通过标准感官评价(如实施例23所述)测定该评分为5或更低。一些实施方案中，所述膳食纤维组合物在水中是高度稳定的。“在水中高度稳定”是指当将含有1重量％膳食纤维组合物的水溶液在冷藏温度(40°F)下静置过夜(16小时)时，只有极少沉淀或没有沉淀。根据具体的膳食纤维，形成最初溶液的方法可以不同。例如，一些膳食纤维在室温下用调羹搅拌就能形成溶液。而其它膳食纤维可能需要使用动力混合机和热水才能形成溶液。
本发明还提供了含有β-葡聚糖的食品和饮品和/或治疗产品。一些实施方案中，所述产品含有膳食纤维组合物，其包含至少一种谷物β-葡聚糖修饰形式的β-葡聚糖化合物。作为非限制性的实施例，所述产品可包括烘焙食品、谷物、挤出的食品、肉替代品、条状食品、色拉酱、汤、沙司、酸奶、冷冻甜点、冷藏和冷冻的生面团和糖果。
本发明还提供了制造膳食纤维组合物的方法，该组合物包含至少一种谷物β-葡聚糖修饰形式的β-葡聚糖化合物。一些实施方案中，所述方法包括用酶或酶的组合来非特异性消化谷物中的多糖。所述多糖包含β-葡聚糖和淀粉，且这种消化降低了β-葡聚糖的重均分子量并打断了淀粉。一些实施方案中，还进行了第二次消化来进一步打断淀粉。
本发明的一个方面涉及获得含有膳食纤维的材料的方法。所述方法包括：(1)形成含有第一种外源酶、第二种外源酶和一种或多种谷物颗粒等成分的含水混合物；其中所述一种或多种谷物颗粒包含β-葡聚糖和淀粉；(2)通过第一外源酶催化的第一水解反应切割至少一些β-葡聚糖键，其中，所述β-葡聚糖的平均分子量被降低；并通过第二外源酶催化的第二水解反应切割至少一些淀粉的键；其中，至少一部分第一水解反应和一部分第二水解反应是基本上同时发生的；(3)升高所述含水混合物的温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)通过至少由第三外源酶催化的第三水解反应切割至少一些剩余的未切割的淀粉的键，其中所述淀粉被基本消化，且第三外源酶可与第二外源酶相同或不同；(5)分离并离析部分混合物，其中，所述分离的部分含有至少一些β-葡聚糖；(6)纯化分离的部分内的β-葡聚糖；并(7)获得含有膳食纤维的材料；其中，所述含有膳食纤维的材料含有大于40％的β-葡聚糖；且含有膳食纤维的材料中β-葡聚糖的平均分子量小于400,000道尔顿。
本发明的另一个方面涉及另一种获得含有膳食纤维的材料的方法。所述方法包括：
(1)形成含有第一种外源酶和一种或多种谷物颗粒的成分的含水混合物；其中所述一种或多种谷物颗粒包含β-葡聚糖和淀粉；(2)通过第一外源酶催化的第一水解反应切割至少一些β-葡聚糖键，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温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质，其中所述其它的酶物质包括第二外源酶；(5)通过由第二外源酶催化的第二水解反应切割至少一些淀粉的键；(6)分离并离析部分混合物，其中，所述分离的部分含有至少一些β-葡聚糖；(7)纯化分离的部分内的β-葡聚糖；(8)获得含有膳食纤维的材料；其中，所述含有膳食纤维的材料含有大于40％的β-葡聚糖；且含有膳食纤维的材料中β-葡聚糖的平均分子量小于400,000道尔顿。
在本发明所涉及的方面，上文中所述的水解反应是在一定温度范围内发生的。在本发明所涉及的其它方面，含有膳食纤维的材料和治疗组合物可具有某些卓越的性质，如无明显特征的口感、高膳食纤维含量、低脂肪含量、低蛋白质含量、高度洁白、高水溶性和高干流动性。再在本发明所涉及的其它方面，所述膳食纤维和治疗组合物具有特定的分子量分布和特定的多分散性。
本发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无明显特征的、不滑润(non-lubricious)的口感。
本发明的再一方面涉及用这里所述的各种方法制造的膳食纤维材料、治疗组合物和具有改变的分子量的β-葡聚糖。
本发明的再一方面涉及将本发明的治疗组合物用于治疗高胆固醇血症和其它治疗用途的方法。
本发明的具体实施方案可涉及上文或下文所述的一个、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个、一些或所有实施方案以及其它实施方案。在理解本发明的描述之后，本发明的其它实施方案和应用对于精通此领域的技术人员而言是显而易见的。
附图简述
图1-作为本发明样品的平均Mw约120,000和平均Mw约170,000的β-葡聚糖的分子量分布图。
图2-摄入6周本发明的含有膳食纤维的组合物对F1雄性仓鼠平均总胆固醇水平的影响。
每组的n＝10。
图3-摄入6周本发明的含有膳食纤维的组合物对F1雄性仓鼠平均HDL胆固醇水平的影响。
每组的n＝10。
图4-摄入6周本发明的含有膳食纤维的组合物对F1雄性仓鼠平均非HDL胆固醇水平的影响。
每组的n＝10。
发明详述
缩写
cp  厘泊
℃  摄氏度
°F 华氏度
g克
kg千克
hr小时
kDa千道尔顿
1升
min分钟
ml毫升
Mn分子数
Mw分子量
W/W两种物质的重量比
V/V两种物质的体积比
％百分比；除非另有说明，百分比为重量比
本发明涉及一种含有β-葡聚糖成分的膳食纤维组合物。该膳食纤维组合物可具有优异的物理化学、生理学和感官性能。例如，所述组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。所述组合物还有优异的食品成分特性。例如，所述膳食纤维组合物可具有低粘度，如小于或等于约100厘泊，小于或等于约55厘泊，小于或等于约5厘泊。一些实施方案中，粘度范围可以是约20厘泊-100厘泊。然而，本发明还包括具有较高粘度的膳食纤维组合物，如约1300厘泊，约1400厘泊，约1500厘泊。本发明所述的膳食纤维组合物还可具有低蛋白质含量，如小于或等于约3％，小于或等于约2％。一些实施方案中，蛋白质含量可从约1％-3％。然而，本发明还包括具有较高蛋白质含量的膳食纤维组合物，如范围为约7％-10％。本发明所述的膳食纤维组合物还可具有低脂肪含量，如小于或等于2％，以及小于或等于1％。然而，本发明还包括具有较高脂肪含量的膳食纤维组合物。作为一种食品成分，这种材料可具有高β-葡聚糖含量，β-葡聚糖为身体提供营养。由于这种膳食纤维材料具有无明显特征的口感，它可用来提高冰淇淋、酸奶、烘焙食品、条状食品、饮料或某些其它食品的营养含量，而不会影响这些食品的味道或其它感官属性。进一步的益处是，这种膳食纤维材料可用来提供某些治疗益处，如抗胆固醇功效。
除了高β-葡聚糖纤维含量，所述材料还可含有其它膳食纤维。因此具有高的总膳食纤维含量-总水平高于β-葡聚糖的水平。所述膳食纤维材料的其它益处包括以下一种或多种：非常洁白、低脂、低蛋白质、高水溶性和高干流动性。
本发明还涉及制造这种膳食纤维组合物的方法。所述方法包括用一种酶或酶的组合来非特异性消化谷物颗粒中的多糖。该方法可通过单酶解步骤或多酶解步骤来完成。根据一些实施方案，采用了双酶解步骤，并在一个步骤结束时或至少在两个步骤之间升高温度。根据其它实施方案，温度在一个步骤结束时或至少在两个步骤之间保持不变。根据一些实施方案，可在特定条件下用特定的外源酶消化谷物颗粒来获得膳食纤维组合物。尽管这些酶能将谷物颗粒中的淀粉基本水解成小分子，但它们仅部分水解β-葡聚糖分子。然后分离、离析并纯化部分消化的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。
本发明还提供了修饰谷物颗粒中的β-葡聚糖纤维并提取所得修饰的β-葡聚糖的方法。
起始谷物颗粒含有β-葡聚糖和淀粉。一实施方案中，β-葡聚糖的分子特征是用源自微生物和/或植物的外源纤维素酶在高于淀粉胶凝化温度的温度下修饰的。术语“纤维素酶”和“各种纤维素酶”在本发明中是指那些水解由β-葡糖键构成的聚合物的酶。这些酶包括β-葡糖苷酶和地衣多糖酶(lichinase)。在修饰β-葡聚糖的同时，至少用淀粉酶部分水解淀粉。
将β-葡聚糖的分子特征修饰到所需量之后，将温度升高至纤维素酶的失活温度之上以使其失活。然后再加入淀粉酶并继续水解淀粉直到其被基本消化。
从加工角度而言，本发明可提供一个或多个以下优点：
·通过改变纤维素酶的用量和条件(pH、温度、持续时间)可有控制地修饰β-葡聚糖的分子特征；
·更有效地提取β-葡聚糖，使β-葡聚糖溶解性较高，最终得到较高的β-葡聚糖产率；和
·可在制造过程中加入较多起始谷物材料，从而得到改进的加工效率。
一些实施方案中，可仅使小量(或没有)淀粉酶与纤维素酶同时作用。在该实施方案中，纤维素酶部分消化β-葡聚糖，然后升高温度使纤维素酶失活，再加入淀粉酶来消化淀粉。
在一些其它实施方案中，在使用纤维素酶的同时可有足量的淀粉酶，因此在将混合物的温度升高以使纤维素酶失活之后无需再加入淀粉酶。在该实施方案中，在较低温度时，纤维素酶部分消化β-葡聚糖同时淀粉酶部分消化淀粉。然后升高温度以使纤维素酶失活。淀粉酶在此较高温度下仍具有活性并继续消化淀粉直到其基本被消化。如上所述，本发明不限于需要升高温度的方法。
用本发明的方法制造的含有β-葡聚糖的膳食纤维组合物具有特定的分子特征，从而可得到某些物理化学、生理学和感官特性。不拘泥于任何理论，我们认为所得组合物是由于，或部分由于，外源纤维素酶在高于淀粉胶凝化温度的温度下的特殊机能而产生的。因此优选选择在高于淀粉胶凝化温度的温度下具有活性的酶，如对大麦而言是高于约60℃，对燕麦而言高于约67℃。
外源纤维素酶和淀粉分解酶可以是多种来源的酶制品或是单一来源的一种制品。
某些外源纤维素酶已被测试，其中包括Spezyme LT-75和Spezyme LT-300，它们是同时具有纤维素酶活性和淀粉酶活性的酶制品。Spezyme LT-75和Spezyme LT-300源自解淀粉芽胞杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)，由Genecore International制造。尽管本发明人未发现文献中所报道的关于Spezyme LT-75或Spezyme LT-300的纤维素酶活性，但本发明者通过他们自己的实验发现，Spezyme LT-75和SpezymeLT-300具有纤维素酶活性。这种纤维素酶活性的发现描述在实施例14中。
尽管Spezyme LT-75和Spezyme LT-300已经过测试，但我们认为这些特定的纤维素酶不是唯一的，其它酶也是适用的，优选在高于淀粉胶凝化温度的温度下具有活性的酶以及可非特异性消化多糖的酶。因此，候选的纤维素酶将包括来自细菌，如解淀粉芽胞杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)和地衣芽胞杆菌(Bacilluslicheniformis)的一些酶；来自真菌，如Tricoderma longibrachitatum和Tircoderma hamatum的一些酶；以及来自酵母，如酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)和假丝酵母(Candida oloephila)的一些酶。下面的实施例17鉴别了一种识别合适的酶的方法。
用类似的方式，我们认为用来消化淀粉的特定的外源淀粉分解酶也不是唯一的。然而，应该选择在使用温度范围内具有活性的酶。因此，从这里所述的各种实施方案可见，候选的酶应在约60℃-110℃的至少部分温度范围内具有功能。因此，候选的酶包括来自细菌，如解淀粉芽胞杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)和地衣芽胞杆菌(Bacillus licheniformis)的一些酶；来自真菌，如米曲霉(Aspergillus Oryzae)和黑曲霉(Aspergillus niger)的一些酶；以及来自酵母，如假丝酵母(Candidatsukubacnsis)的一些酶。Fred L(由地衣芽胞杆菌(Bacillus licheniformis)制得的高温α-淀粉酶，购自Genencor International)是一种在本中已经测试过的具体的α-淀粉酶。
β-葡聚糖一些经过修饰的分子特征包括以下一种或多种：特定的分子量、特定的分子量分布、特定的多分散性、含水系统中特定的分子形状以及特定的葡糖基单元(1→3)/(1→4)-β键的比例。一些经过修饰的物理化学特性可包括以下一种或多种：较低的粘度、非胶凝特性和在水中的高溶解度。一些生理学特性可包括以下一种或多种：降低胆固醇、调节血糖应答、促进双歧杆菌生长、促进人体和其它动物对矿物质的吸收。一些食品感官特性可包括以下一种或多种：无明显特征的口感、不滑润、味道平淡以及最小的造成粘性或结块(body-building)的作用。
起始谷物可以是任何含有β-葡聚糖的谷物颗粒和/或经过研磨的植物材料。典型的例子包括：大麦、燕麦、黑麦、黑小麦、小麦、大米、玉米、苋菜、昆诺阿藜、黍、高粱和其它类似的谷物。含有β-葡聚糖的材料可以是经过研磨的形式或是未经处理的形式。
一个典型的修饰、提取β-葡聚糖和水解淀粉的步骤包括：(1.)修饰、提取β-葡聚糖和部分水解淀粉的步骤。该步骤是通过在含水系统中在高于淀粉胶凝化温度的温度(通常约60-90℃)和pH约3-11的条件下用外源纤维素酶和淀粉分解酶处理含有β-葡聚糖的材料约15-360分钟完成的。β-葡聚糖被部分水解。此外，所述β-葡聚糖获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.)对上述步骤得到的β-葡聚糖的分子修饰进行控制的步骤。该步骤可在β-葡聚糖的分子特征已被修饰成所需特征时使外源纤维素酶失活。该步骤是通过交替方法完成的。如：(2a.)加热含水系统至纤维素酶失活的温度。尽管此温度取决于特定的纤维素酶，但通常为约80-120℃，(2b.)降低系统pH至4以下或升高系统pH至9以上，(2c)加入酶抑制剂。典型的酶抑制剂包括纤维素酶类似物、底物类似物、某些盐以及其它类似物质，或(2d)进行超声处理、电处理等物理处理，或其它类似物理处理。(3.)进一步水解淀粉分子以通过精通此领域的技术人员已知的方法或这些方法的组合使他们与β-葡聚糖分子分离的步骤。典型的方法包括：醇沉淀、盐沉淀、超滤、冷冻-解冻处理、成膜和其它类似分离方法。该步骤包括在较高温度(通常约80-120℃)、pH约4-10的条件下加入淀粉分解酶约15-360分钟。除非需要对β-葡聚糖进行进一步的分子修饰，使该步骤的温度足够高以使步骤1的纤维素酶仍然失活非常重要。继续该步骤直到淀粉分子被充分消化以便从β-葡聚糖中分离。如果淀粉分子在该步骤一开始就被充分消化就不需要该步骤。
然后可通过精通此领域的技术人员已知的方法或这些方法的组合将不溶性材料从经过上述酶处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离。这种方法通常包括：过滤、离心、浮选、倾析以及其它类似的分离方法。
然后可通过精通此领域的技术人员已知的方法或这些方法的组合将含在澄清提取物中的具有经过修饰的分子特征的β-葡聚糖与水解的淀粉、可溶性蛋白质、脂质和其它小组分分离。这种方法通常包括：用与水混溶的溶剂如乙醇和丙酮沉淀、或用盐如硫酸铵和氯化钙沉淀、超滤、冷冻-解冻、成膜以及其它类似方法。
可通过精通此领域的技术人员已知的方法或这些方法的组合将分离的β-葡聚糖干燥。以干重计，干燥的β-葡聚糖通常至少是约60％纯的。
分离的β-葡聚糖具有特定的分子特征。一个特征是分子量在约5,000-5,000,000道尔顿的范围之内，Mw/Mn的多分散性为约1.00-6.00。本发明的数据显示，平均Mw范围为约120,000-170,000。然而很明显，较低的平均Mw可通过某些变化获得，如增加消化时间、提高酶浓度或制造一些其它变化。我们认为可获得50,000、25,000甚至更低的平均Mw。很明显，较高的平均Mw可通过某些变化获得，如缩短消化时间、降低酶浓度或制造一些其它变化。我们认为可获得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，并形成一种没有粘性的溶液。例如，含有1％本发明β-葡聚糖的溶液在25℃的粘度约1-1000厘泊。
当被制成食品或饲料时，本发明的β-葡聚糖具有某些治疗益处。例如，当被人类或动物摄入时，它可降低胆固醇、调节血糖、促进双歧杆菌生长以及矿物质的吸收。
本发明优选实施方案的描述
1.使含有β-葡聚糖的谷物或植物材料粉碎(研磨或碾碎)，然后修饰和提取β-葡聚糖。
2.修饰和提取β-葡聚糖
a.这一步骤较好是在高于淀粉胶凝化温度的温度下在同时存在外源纤维素酶和外源淀粉分解酶的含水浆液系统中进行的。该步骤实现了对β-葡聚糖分子的修饰和淀粉的至少部分水解。在这个优选的实施方案中，β-葡聚糖分子的修饰和淀粉的水解至少有一部分是同时发生的。
b.尽管可采用多酶制品，但优选使用同时具有纤维素酶和淀粉酶活性的单酶制品。这种单酶制品的典型例子包括来自解淀粉芽胞杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)的Spezyme LT-75和Spezyme LT-300(由GenencoreInternational制造)。
c.优选的温度范围为约60-90℃，更优选约60-80℃，最优选约65-75℃，以便于淀粉酶水解淀粉，同时使外源β-葡聚糖酶修饰β-葡聚糖分子。
d.优选的pH范围为约4-10，更优选约5-8，最优选约5-7。
e.该步骤的时间优选约为15-120分钟，更优选约30-120分钟，最优选约30-60分钟。
3.为控制纤维素酶的分子修饰程度，优选将温度升高至约80-120℃，更优选约90-120℃，最优选约90-110℃以使纤维素酶失活。该步骤的时间优选约为15-120分钟，更优选约30-120分钟，最优选约30-90分钟。
4.为更好地从淀粉中分离经过修饰的β-葡聚糖，优选在约80-120℃，更优选约90-120℃，最优选约90-110℃的温度范围内用淀粉分解酶进一步水解淀粉分子。该步骤的时间优选约为15-120分钟，更优选约30-120分钟，最优选约30-90分钟。该步骤优选与上述步骤同时进行。优选的pH约为4-10，更优选约5-9，最优选约5-8。
5.通过用与水混溶的溶剂沉淀的方法从其它可溶性组分分离溶解的β-葡聚糖，溶剂与提取液的比例(体积比)优选约0.2∶1-2∶1，更优选约0.5∶1-2∶1，最优选约0.7∶1-1.2∶1。典型的优选的与水混溶的溶剂醇类，如甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇和其它类似的溶剂。
6.所得β-葡聚糖的分子量为约5,000-5,000,0000道尔顿。
7.所得β-葡聚糖的分子多分散性为约1.00-6.00。
8.所得β-葡聚糖中吡喃葡糖单元(1→3)/(1→4)-β键的比例约为0.1-0.9。
9.当溶于水时，所得β-葡聚糖溶液在25℃的粘度约为1-10,000厘泊。
10.当制成食品时，本发明的β-葡聚糖实质上不具有会对食品滑润性或粘稠的口感造成影响的特性。
11.本发明的β-葡聚糖可用于以下用途，其中包括但不限于食品、营养品、药品、饲料和美容品。
12.当被人或动物摄入时，本发明的β-葡聚糖具有感官和治疗特性，其中包括但不限于，无明显特征的口感、缺乏滑润性、味道平淡、降低胆固醇的能力、调节血糖的能力、促进矿物质吸收的能力以及促进双歧杆菌生长的能力。
修饰的β-葡聚糖的分子特征
本发明的经过修饰的β-葡聚糖可具有特定的Mw特征。其中一些特征描述在图1中，并在实施例8中进行了阐述。这些特征包括Mw范围约为5,000-5,000,000道尔顿，Mw/Mn的多分散性约1.00-6.00。如上文所述，我们认为平均Mw可从低于50,000至高于1,000,000。
将经过修饰的β-葡聚糖加入食品-感官影响；作为治疗组合物的用途
谷物β-葡聚糖膳食纤维，如本发明的含有膳食纤维的材料，可被加入食品和饮品，以提高纤维含量和促使胆固醇水平正常。食品和饮品可包括，但不限于，饮料、面包和烘焙食品、谷物、挤出的食品、肉替代品、条状食品、不加糖的面食制品、色拉酱、汤、玉米饼和酸奶。示例性的饮料包括但不限于来自水果、蔬菜的果汁和果汁饮料以及混合饮料；牛奶饮料，包括液体奶、酸奶、发酵奶和酸奶饮料；替餐饮料，如低热饮料和控制体重的饮料；粉状饮料混合物；含乳饮料，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；大豆饮料和米饮料；能量饮料和运动饮料；高蛋白饮料；碳酸饮料；凝胶饮料；水和淡水(near water)；茶饮料和咖啡饮料。示例性的条状食品包括替餐条状食品、能量棒、高蛋白条状食品、杂拌糕条、以及夹心或不夹心的谷物棒。在烘焙食品方面的应用包括面包、面包卷、小圆面包、玉米面包、快速焙烤食品、炸面包圈、松饼、硬面包圈、小面包干、薄烤饼、华夫饼、曲奇、蛋糕、糕点、羊角面包、烤饼、饼干、脆饼、咸饼干、玉米饼、炸玉米卷的外皮、不加糖的面食制品、派皮、匹萨饼底及烘焙食品混合物。实施例11和18-22例举了含有本发明的膳食纤维组合物的食品和饮品。
鉴于β-葡聚糖中含有葡萄糖，故含有β-葡聚糖的产品，如这些产品，可提供营养价值。此外，已知这些产品可提供某些治疗益处，如有助于促使胆固醇水平正常、调节血糖水平、改善矿物质的吸收和促进上双歧杆菌生长。实施例13和16例举了本发明的含有膳食纤维的材料用作膳食纤维治疗组合物以促使胆固醇水平正常的能力。除促使胆固醇水平正常之外，还认为本发明的含有膳食纤维的材料可提供其它治疗益处，如上述那些。
尽管通常认为β-葡聚糖膳食纤维是一种比较好的脂肪模拟物，因为它通常具有滑润、滑爽或滑溜的感官特性，但本发明的β-葡聚糖膳食纤维可具有无明显特征的感官特性。例如，如实施例12所述，本发明的含有β-葡聚糖膳食纤维的材料可加入谷物棒和酸奶，并集中测试了它们对滑润性的影响-滑润性是一种对产品的口感非常重要的感官品质。如实施例12所述，本发明的含有β-葡聚糖膳食纤维的材料实质上对滑润性没有明显影响。
实施例
实施例1
实施例1提供了一种如本发明一个实施方案所述的双酶大规模方法。首先，将所选谷物清洁并去核，然后进行研磨。将谷物研磨成颗粒大小约为25微米-500微米的粉末(粉)。所述粒度不是关键性的，因此，例如也可以是更小的粒度。如果这种粉将与湿热条件接触一周以上的时间，则应该将该粉保存在干燥、凉爽或低温的地方。短期保存在空调(约25℃)环境下就足够了。此外，完整的谷物本身是稳定的。
以2250升溶液对500毫升酶的比例制造热水(65℃-68℃)与“SPEZYME LT-75(Genencor International)”(一种非特异性消化多糖的酶)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缓冲液。这种缓冲粉包括在总的粉加料量中。因此，如果热水体积为4500升，则需要加入1.0升“SPEZYMELT-75(Genencor International)”并混合。以5千克粉对45千克/升水溶液的比例加入经过研磨的“粉”。因此，如果加水量为4500升，则应加入500千克粉以使最终溶液的固体浓度约为10重量％。(该方法已在固体浓度约为5％-25％时进行小范围经过测试，并在固体浓度高达18％时进行了大范围测试)。加入剩余的粉之后，使溶液通过混合机以打碎粉块。优选用最小剪切力来除去溶液中的粉块，因为较高的剪切力会降低产品的质量。优选加入“SPEZYME LT-75(Genencor International)”来防止或减轻溶液的凝胶化，凝胶化将对大规模生产造成负面影响。
将此溶液再混合90分钟，同时保持溶液的温度在65℃±3℃的范围内。90分钟保温之后立即将物料温度升高至95℃。升温步骤优选尽可能快地完成。当物料温度高于95℃之后，加入第二种酶“Fred L(Genencor International)”。以每2250千克/升1.25升的比例在物料中加入酶。对于4500升的批量则应加入2.50升酶。将此溶液再混合90分钟同时保持溶液的温度在95℃±5℃的范围内。酶处理之后，物料的其它过程信息包括pH为6.3，粘度为20厘泊或更低。
经过两次90分钟的保温处理之后用离心技术从溶液中分离未溶解的固体。当起始体积为5000升时该步骤平均历时4-6小时。用水平的沉降式离心机(decantercentrifuge)然后通过除油泥型离心机(desludger type centrifuge)来产生澄清的溶液。Westfalia Separator AG(CA-225型)被用作沉降式离心机。Westfalia SeparatorAG(SA14型)被用作除油泥离心机(desludger centrifuge)。在该测试中，澄清流体中的固体浓度为15毫升下旋(spin down)试管中有0.01-0.05毫升的范围。就所需最终产物而言，澄清流体中固体的量较少是优选的。在历史上，在51批次中，我们从2400升起始体积开始平均得到了约2177升澄清溶液。除油泥操作之间的离心时间宜较长以使“重流出(heavies out))”的流体中产物的损失最小。
如果可能的话应将溶液保持在95℃±5℃。这种较高的温度可使溶液保持在低粘度，因此能更有效地除去固体。这种较高的温度也有助于得到尽可能白的产物，因为当溶液冷却(70℃-85℃)时我们观察到澄清溶液中出现了粉红/红色。高温可抑制微生物生长，这与食品有关。
然后将此澄清的溶液(通过“下旋”试管测得其中有痕量固体)装入贮料槽(holdtank)中。以1.1乙醇(92％的乙醇)比1.0提取物的体积比在此澄清溶液中加入乙醇(SDA 13，加拿大标示)，目的是使总体积中乙醇的浓度约为50％。将乙醇和提取液混合，然后静置3小时。静置将产生絮状沉淀并沉降到贮料槽下部。溶液的温度范围是40-55℃。我们认为较高的温度可提高产品质量(颜色、纯度)；而低于40℃的非常凉的溶液可能有较低纯度，因为其它碳水化合物会与产品一起从溶液中析出。
就这一点而言，对贮料槽的下部进行离心分离以将“胶状物”与上清分离。历史上，我们使用了无孔转鼓离心机、“剥离”离心机(“peeler”centrifuge)从溶液中回收胶状物。剥离离心机是Krauss Maffei Aktiengesellschaft，型号HZ 80/1，3 SiD。应控制剥离离心机的进料速度以避免当转鼓装满时胶状物损失(因此最好对“轻流出(lights out)”流体进行监控)。在一个实施方案中，产品是在“轻流出”流体中回收的，其方法是将物料放置24-48小时并形成第二批胶状物。然而，这种方法可能会导致纯度(约50％)低于其它方法可能达到的纯度。
通过51次沉淀，用92％的酒精沉淀，在剥离离心机中从2000升澄清溶液平均回收到91千克胶状物。在转鼓中收集的胶状物感觉像橡胶片(sheet rubber)。然而这种材料在搬动下比较容易被撕开。胶状物可通过机械方法取出。此胶状物可以储存但应保存在乙醇中以避免接触氧气。此胶状物可在乙醇中存放过一个周末而不会使产品质量明显降低。
将此胶状物收集，并以1千克胶状物比3升乙醇(92％或更高)的比例在高剪切力的作用下混合。历史上，我们在300升的较小容器中使用了Ross Mixer(一种高速产品分散装置)。容器上的环周围含有其它的泵以使混合物在较小的容器中上下运动从而确保在容器中有良好混合。保持加入溶液的乙醇温热以改善最终产品的颜色。然后迅速将胶状物加入系统并混合。与新鲜的酒精接触使此胶状物脱水并使产物硬化成颗粒。
然后通过离心分离从乙醇溶液中分离颗粒。历史上，我们使用了可手工取出筐子的筐式离心机。筐上衬有织物以提供过滤介质。在离心分离过程中用新鲜的乙醇(92％+)洗涤颗粒。然后将分离的颗粒转移到干燥机中。经过洗涤的材料也可在氮气下存放数天。我们希望不要有氧气存在，因为我们曾发当氧气存在时干燥步骤中会有颜色问题。从91千克胶状物开始，我们在筐式离心机中平均回收了约48千克湿滤饼。
在真空下进行干燥，同时鼓入氮气以使干燥机中的氧气最少。干燥过程中的最小氧气含量是一个会影响最终产品质量的参数。在存在空气时进行干燥可能会使产品显著变黑。因此在干燥时需要鼓入氮气。干燥可在50-90℃之间进行。历史上，我们使用了LittleFord型干燥机，如FM型装置来进行干燥(夹套加热，同时进行物理混合，并有堆袋室(bag house)单元以防止产品在真空系统中损失)。一旦干燥完成，即将产品从干燥机中取出，然后根据需要研磨和混合。从51千克湿滤饼开始，我们平均得到了21千克最终产品。产品的水分含量为4％或更低，以干重计，其平均纯度为70％或更高。
在这里，我们简单研磨的该产品以使最大粒度小于250微米。在这里，粒度是没有下限的。
实施例2
实施例2叙述一种加工方法，其中的原料含有25％固体含量。将2625毫升自来水和2.4克CaCl2·2H2O加入预热至65℃的5升夹套反应器。将液体搅拌并加入200克Arizona Hullless Azhoul大麦粉。加入1.75毫升Genencor LT-75和4.375毫升Genencor FredL。再加入675克大麦粉。在65℃继续搅拌2小时，然后将温度升高至95℃并保持10分钟。浆液在斗式离心机中以6000G离心30分钟，倾出上清以得到澄清的浆液。用采用小样品适配器(small sample adapter)在布氏粘度计测得该浆液在25℃和10rpm的粘度为118厘泊。
在25℃下边连续搅拌边将60克浆液与60毫升乙醇混合以沉淀β-葡聚糖胶状物。放置过夜后，倾出上清并将胶状物在500G离心5分钟。回收沉淀并采用匀浆器在50毫升乙醇中用剪切力将其打断。通过真空过滤收集脱水的纤维并干燥。最终的纤维产品以干重计含有63％β-葡聚糖。
将用40克水稀释60克原始浆液得到的60克浆液在上述相同条件下沉淀。所得所得纤维产品以干重计含有70.2％β-葡聚糖。
实施例3
实施例3叙述一种加工方法，其中的原料含有10％固体含量。将2160毫升自来水和1.6克CaCl2·2H2O加入预热至65℃的5升夹套反应器。将液体搅拌并加入60克Arizona Hullless Azhoul大麦粉。加入0.48毫升Genencor LT-75和1.2毫升Genencor FredL。再加入180克大麦粉。在65℃继续搅拌1.5小时，然后将温度升高至95℃并保持15分钟。浆液在斗式离心机中以4000G离心20分钟，倾出上清以得到澄清的浆液。
在25℃下边连续搅拌边将60克浆液与60毫升乙醇混合以沉淀β-葡聚糖胶状物。放置过夜后，倾出上清并将胶状物在500G离心5分钟。回收沉淀并采用匀浆器在50毫升乙醇中用剪切力将其打断。通过真空过滤收集脱水的纤维并干燥。最终的纤维产品以干重计含有73.43％β-葡聚糖。总质量为0.614克。
使用截断分子量为10kDa的0.5cm2的聚醚砜容器，在Millipore UF装置中通过超滤将1825毫升液体浓缩至975毫升，得到浆液2。在25℃下边连续搅拌边将60克浆液2与60毫升乙醇混合以沉淀β-葡聚糖胶状物。放置过夜后，倾出上清并将胶状物在500G离心5分钟。回收沉淀并采用匀浆器在50毫升乙醇中用剪切力将其打断。通过真空过滤收集脱水的纤维并干燥。最终的纤维产品以干重计含有79.05％β-葡聚糖。总质量为0.943克。
实施例4
实施例4描述了修饰β-葡聚糖分子特征和从谷物分离经过修饰的β-葡聚糖的方法。
在锤磨机中研磨Azhul脱壳大麦，并通过5/64″筛，然后通过(1.5)/64″筛。将90千克城市用水加热至70℃，并加入15毫升Spezyme LT75(来自解淀粉芽胞杆菌的酶制品，含有α-淀粉酶和β-纤维素酶，购自Genencor International)。边剧烈搅拌边在酶-水混合物中加入10千克研磨的大麦粉，然后用200毫升1M NaOH将混合物的pH调制5.5-6.5。将混合物在70℃下搅拌30分钟，在15分钟内加热至95℃以上。然后加入15毫升Fred L(从地衣芽胞杆菌制得的高温α-淀粉酶，购自GenencorInternational)。再将混合物在95-105℃下搅拌30分钟以提取β-葡聚糖并将淀粉水解完全。热的混合物在无孔转鼓离心机在以4000克的离心力离心两次。将10千克澄清的粗制提取物收集在5加仑的容器内，并冷却至低于60℃的室温。然后边剧烈搅拌边缓缓加入7升含有4.25％(w/w)乙酸乙酯、6％(w/w)水的变性乙醇的平衡(约90％(w/w))乙醇。在加入乙醇期间观察到有乳白色沉淀。将乙醇提取混合物在室温下放置20小时，有凝胶样β-葡聚糖饼形成。小心倾出上清，将饼在约4000克离心，然后记录湿重。在Waring混合机中将湿滤饼与乙醇(600毫升乙醇∶200克湿滤饼)混合约15秒钟，通过滤纸过滤，并在90℃的鼓气式烘箱内干燥30分钟。记录干重。从最初的10千克大麦粉得到了5.4千克β-葡聚糖湿饼和0.78千克β-葡聚糖干饼。通过ADAC 995.16标准方法分析可知，β-葡聚糖干燥产品中β-葡聚糖的浓度约为70％。当在室温下用水溶解时，由β-葡聚糖产品制得的溶液的粘度远小于未用SpezymeLT-75制得的溶液。25℃时，0.5％(这样的)溶液的粘度通常约为10厘泊。
实施例5
实施例5描述了制造含有β-葡聚糖的膳食纤维材料的方法。所得β-葡聚糖的平均Mw约170,000道尔顿。
该实施例的170,000道尔顿的材料是通过5次连续的大规模分批生产制造的。这5个批次是用相同的加工步骤制造的，以使这5个批次相互一致。
每批生产从称出25千克和225千克大麦粉开始。然后在原料槽中加入2250升温度约65℃的水。保持水温约65℃，将称出的25千克粉并加入槽中。将水和粉混合5分钟后，加入225千克粉，再在原料槽内的混合物中加入750毫升Spezyme LT75(Genencor International)。然后将此混合物通过在线固液混合机转移到夹套反应容器内。
然后使混合物在夹套反应容器内在约65℃放置30分钟。30分钟后，再在夹套反应容器内的混合物中加入500毫升SpezymeLT75(Genencor International)。再将粉/水混合物再在夹套反应容器内在约65℃放置60分钟。1小时后立即对夹套反应容器施加蒸汽以使混合物的温度达到约100℃。一旦混合物的温度接近100℃，在混合物中加入1.10升Spezyme Fred-L(Genencor International)。将混合物在约100℃再放置90分钟。90分钟后对混合物进行离心以从反应混合物中除去固体。
从反应混合物中除去固体之后，将澄清的提取物送到贮料槽。当澄清的提取物都聚集在贮料槽中时，边搅拌边将酒精(92％乙醇，以重量计)加入贮料槽的提取物。对400升澄清的提取物进行离心处理之后，在贮料槽中加入400升酒精。对另500升澄清的提取物进行处理之后，再在贮料槽中加入500升酒精。将所有澄清的提取物离心后处理之后，最后再在贮料槽中加入酒精以使酒精的体积为所处理的澄清的提取物体积的1.1倍。最后加入酒精之后，再将混合物搅拌5分钟，然后将混合物放置3小时。
放置3小时后，从贮料槽中倾出澄清的上清液。贮料槽下部的絮状混合物被送入剥离离心机以分离胶状产品。剥离离心机总共分离了376.1千克胶状物。然后将收集自无孔转鼓离心机的胶状物在带有高速混合机的容器内与酒精混合，每千克胶状物3升酒精。然后将脱水的胶状物收集在筐式离心机中并用新鲜酒精洗涤。总共收集到164.8千克湿的固体，将它们在搅拌式真空干燥机中干燥。将固体混合并研磨，然后分析组成和分子量。总共分离到大约78.1千克干燥产品，将它们包装起来以供进一步的研究。
实施例6
实施例6描述了制造含有β-葡聚糖的膳食纤维材料的方法。所得β-葡聚糖的平均Mw约120,000道尔顿。
该实施例的120,000道尔顿的材料是通过5次连续的大规模分批生产制造的。这5个批次是用相同的加工步骤制造的，以使这5个批次相互一致。
每批生产从称出25千克和225千克大麦粉开始。然后在原料槽中加入2250升温度约65℃的水。保持水温约65℃，将称出的25千克粉并加入槽中。将水和粉混合5分钟后，加入225千克粉，再在原料槽内的混合物中加入1250毫升SpezymeLT75(Genencor International)。然后将此混合物通过在线固液混合机转移到夹套反应容器。
然后使混合物在夹套反应容器内在约65℃放置30分钟。30分钟后，再在夹套反应容器内的混合物中加入1250毫升SpezymeLT75(Genencor International)。再将粉/水混合物再在夹套反应容器内在约65℃放置60分钟。1小时后立即对夹套反应容器施加蒸汽以使混合物的温度达到约100℃。一旦混合物的温度接近100℃，在混合物中加入1.10升Spezyme Fred-L(Genencor International)。将混合物在约100℃再放置90分钟。90分钟后对混合物进行离心以从反应混合物中除去固体。
从反应混合物中除去固体之后，将澄清的提取物送到贮料槽。当澄清的提取物都聚集在贮料槽中时，边搅拌边将酒精(92％乙醇，以重量计)加入贮料槽的提取物。对400升澄清的提取物进行离心处理之后，在贮料槽中加入400升酒精。对另500升澄清的提取物进行处理之后，再在贮料槽中加入500升酒精。将所有澄清的提取物离心后处理之后，最后再在贮料槽中加入酒精以使酒精的体积为所处理的澄清的提取物体积的1.1倍。最后加入酒精之后，再将混合物搅拌5分钟，然后将混合物放置3小时。
放置3小时后，从贮料槽中倾出澄清的上清液。贮料槽下部的絮状混合物被送入剥离离心机以分离胶状产品。剥离离心机总共分离了422.2千克胶状物。然后将收集自无孔转鼓离心机的胶状物在带有高速混合机的容器内与酒精混合，每千克胶状物3升酒精。然后将脱水的胶状物收集在筐式离心机中并用新鲜酒精洗涤。总共收集到272.1千克湿的固体，将它们在搅拌式真空干燥机中干燥。将固体混合并研磨，然后分析组成和分子量。总共分离到大约97.7千克干燥产品，将它们包装起来以供进一步的研究。
实施例7
实施例7提供了对实施例5和实施例6所得的含有膳食纤维的材料的分析。
首先分析实施例5和实施例6所得的含有膳食纤维的材料的组成。具体地说，测量了脂肪含量、膳食纤维含量、可溶性纤维含量、不溶性纤维含量和蛋白质含量。成分分析是用标准AOAC法进行的。测量由Silliker实验室和Medallion实验室完成。
还测量了含有膳食纤维的材料所含β-葡聚糖的纯度。纯度是用标准方法AOAC995.16测量的。此外，用实施例8中所述的方法测量了β-葡聚糖的平均Mw。
分析结果列在表1中。
表1
性质   实施例5的 含有膳食纤维的材料   实施例6的 含有膳食纤维的材料
  β-葡聚糖平均Mw   170,000道尔顿   120,000道尔顿
  β-葡聚糖纯度   74.77   78.28
  RVA数据   55厘泊   25厘泊
  营养成分-Medallion
  总脂肪(％)   0.03   0.11
  膳食纤维(％)   84.9   86.6
  可溶性纤维(％)   84.5   86.2
  不溶性纤维(％)   0.4   0.4
  蛋白质(％)   2.71   1.75
  Silliker的结果
  总脂肪(％)   0.21   0.4
  膳食纤维(％)   84.85   85.75
  可溶性纤维(％)   84.85   85.75
  不溶性纤维(％)   ＜0.1   ＜0.1
  蛋白质(％)   2.04   1.37
实施例8
实施例8描述了对修饰的β-葡聚糖的重均分子量和重均分子量分布的确定。
将20毫克研磨得很细的β-葡聚糖样品(＜0.25mm)加入50毫升玻璃试管，然后加入100微升95％(v/v)乙醇。在试管中加入20毫升滤过的(0.2微米)超纯水并涡漩搅拌。将样品在沸水中加热1小时，并不时混合。将样品过滤(0.45微米)，装入液相色谱用的小瓶，然后注射。用连接Multi-Angle Laser Light Scattering(MALLS，Dawn EOS，Wyatt Technologies公司)和Refractive Index(RI，Waters 410)检测器的排阻色谱(SEC)来测定β-葡聚糖的重均分子量分布。通过Waters 2690 HPLC系统在SEC柱(Shodex OH-pak SB-G/805/804/803)中注射100微升样品。柱子在40℃下运转，流速为1.0毫升/分钟，流动相(预先过滤的，0.1微米)为200-ppm叠氮化钠的水溶液。MALLS检测器采用Astra软件(版本4.73.04)，β-葡聚糖的dn/dc值为0.150。用Debye图来计算重均分子量分布。
实施例9
用AOAC 995.16法(改进的)来测定浓缩的β-葡聚糖产品的纯度。使样品通过500微米的筛然后研磨。称取20毫克样品放入50毫升的螺旋盖试管，并加入200微升50％(v/v)乙醇。将样品混合以确保β-葡聚糖分散。在试管中加入5毫升20mM(pH6.5)磷酸钠缓冲液和4.7毫升水，然后在沸水中加热2分钟，同时间歇搅拌。将试管冷却然后加入100微升地衣多糖酶。将样品在50℃下培育1小时，每15分钟涡漩搅拌一次。
取出样品并加入20毫升水。然后将样品过滤(0.45微米尼龙)入试管。在另外两个试管中加入一份100微升的滤样。第一个试管作为空白，代表非β-葡糖苷来源的葡萄糖。在该试管中加入100微升50mM(pH4.0)乙酸钠缓冲液。在第二个试管中加入100微升β-葡糖苷酶。将这些样品在40℃培育10分钟。10分钟后加入3.0毫升GOPOD染料，然后再在40℃加热20分钟。然后从烘箱中取出样品，将其冷却10分钟再进行分析。在510nm阅读吸光度，并用Megazyme提供的公式来计算β-葡聚糖的纯度。
实施例10
测定大麦β纤维(BBF，Barley Betafiber)的粘度。粘度是用Rapid ViscoAnalyzer Model 3(RVA)在BBF浓度为1％时测定的。将样品精确称重并置于RVA小室已知体积的水中。RVA使用软件来绘制随螺旋桨速度和小室温度变化的粘度曲线。用下面的程序来测定粘度。取图中生成的最大值作为粘度。
  时间(分钟)   温度(℃)   速度(rpm)
  0   95   960
  10   95   160
  17   25   160
  22   25   160
  29   95   160
  34   95   160
实施例11
实施例11叙述了含有膳食纤维的材料作为食品的用途。具体地说，该实施例例举了将按照实施例1制备的含有膳食纤维的材料加入条状食品。含有膳食纤维的材料可用于以下条状食品：替餐条状食品、能量棒、高蛋白条状食品、杂拌糕条、夹心或不夹心的谷物棒等。每100克膳食纤维材料的营养信息以及大麦β纤维产品的其它特征提供在下面的表2中。
表2
  每100克大麦β纤维的营养信息
  营养素   大致含量
  卡路里/100g   371.9
  来自脂肪的卡路里/100g   1.0
  总脂肪(％)   0.1
  饱和脂肪(％)   ND
  胆固醇(mg/100g)   ＜1
  钠(mg/100g)   19.3
  总碳水化合物(％)   90.9
  膳食纤维(％)   79.6
  可溶性纤维(％)   78.6
  不溶性纤维(％)   1.0
  糖(％)   0.8
  蛋白质(％)   2.7
  维生素A(IU/100g)   ＜100
  维生素C(mg.100g)   ＜2
  钙(mg/100g)   175.9
  铁(mg/100g)   0.5
  水分(％)   3.4
  灰质(％)   2.8
  β-葡聚糖重均分子量   165,000
由于产品的高纯度，仅1.1克含有膳食纤维的材料便可提供0.75克β-葡聚糖。下面是替餐条状食品的配方，其中40％的卡路里是由碳水化合物提供的，蛋白质和脂肪分别提供30％的能量。每50克条状食品含有0.75克β-葡聚糖和6.25克大豆蛋白。
                        替餐条状食品的制备
成分                                              ％
Cargill Polisse分离大豆蛋白                     15.7
酪蛋白酸钙                                         8.6
乳清蛋白浓缩物                                     7.8
Gerkins可可                                        6.6
本发明的含有膳食纤维的材料                         2.7
维生素和矿物质预混合料                             1.9
Cargill Hi-Grade盐                              0.8
CargillIsoclear42高果糖玉米糖浆                 25.1
CargillIsoclear43高麦芽糖玉米糖浆               12.1
蜂蜜                                               7.1
Wilbur未加糖的巧克力                            2.3
Cargill菜籽油                                      1.9
Cargill大豆油                                      1.9
水                                                 5.0
食用香精                                           0.5
总计                                               100.00
制法：
1.将所有干的成分混合。
2.在加热下将糖浆、蜂蜜、巧克力和油混合。
3.在糖浆混合物中加入水和食用香精，并立即与干的成分混合。
4.混合形成生面团。
5.压成所需厚度并切成40克的条状食品
6.在每个条状食品上涂上10克Wilbur巧克力S-856涂层。
实施例12
实施例12提供了标准感官评价测试方案。该测试用含和不含本发明膳食纤维组合物的谷物棒和酸奶进行。所用膳食纤维组合物与实施例11和表2所述的是相同的。评价了谷物棒和酸奶润滑性—一种对于产品口感非常重要的感官属性。
制造谷物棒的方法包括以下步骤：在中到低加热下将糖、糖浆和花生酱熔化在一起直到柔滑。边搅拌边加入本发明的含有膳食纤维的材料，然后加入谷物。将所有材料混合，然后倒入未涂油的9×9烤盘，冷却，并切割成样品。将样品冷却，由14名未经训练的人用9点强度记分来评价其粘性口感。用以下单词来描述粘性强度记分：不粘(1)、微粘(2)、略粘(3)、稍粘(4)、较粘(5)、粘(6)、很粘(7)、极粘(8)、特粘(9)。
结果列在表3中。由该结果可见，本发明的含有膳食纤维的材料对谷物棒的润滑性口感实际上没有任何影响。
制造酸奶的方法包括以下步骤：用手动混合机将Yoplait草莓原味酸奶和本发明的含有膳食纤维的材料混合至柔滑并良好分散。由14名未经训练的人用在谷物棒中所述的9点强度记分来评价样品的粘性口感。
结果列在表4中。由该结果可见，本发明的含有膳食纤维的材料对酸奶的润滑性或粘性口感实际上没有任何影响。
表3
  不含含有膳食纤维的材料 的谷物棒   包含含有膳食纤维的材料 的谷物棒
 糖   100克   100克
 Karo糖浆   150克   150克
 Skippy柔滑花生酱   125克   125克
 Special K   105克   93.5克
 本发明的β-葡聚糖   ---   11.5克
 总质量   480克   480克
  润滑性强度记分值   2.1   2.7
表4
  不含含有膳食纤维的材料 的酸奶   包含含有膳食纤维的材料 的酸奶
 酸奶   200.0克   198.8克
 本发明的β-葡聚糖   ---   1.2克
 总质量   200.0克   200.0克
 润滑性强度记分值   2.3   2.6
实施例13
实施例13描述了本发明的含有膳食纤维的材料促进健康的胆固醇水平的能力。
先将一组40只8-10周龄(研究开始时)的F1型雄性仓鼠适应一周。然后用由Research Diets制备的高胆固醇饮食(HCD)喂养所有动物。HCD喂养两周后(时间＝0)，采集所有动物的血样以建立血液总血浆胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)和非高密度脂蛋白胆固醇(非HDL-C)水平的基线。非HDL-C包括非常低密度、中等密度和低密度脂蛋白胆固醇。
然后将所有仓鼠随机分配到四个组中的一组(N＝10)，每组用特定的饮食喂养。一组是未处理的对照组，继续用HCD喂养。其余三组分别用特定饮食喂养：1)HCD+0.5％考来烯胺，作为阳性对照组；2)HCD+8％(基于干重)按照实施例5制备的含有膳食纤维的材料。这种材料的平均Mw为170千道尔顿，粘度为55厘泊；和3)HCD+8％(基于干重)按照实施例6制备的含有膳食纤维的材料。这种材料的平均Mw为120千道尔顿，粘度为25厘泊。所用这两种膳食纤维组合物的其它营养信息列在下面的表5中。
表5
  每100克大麦β纤维的营养信息
  营养素                    大致含量
  170kDa膳食纤维组合物   120kDa膳食纤维组合物
  卡路里/100克   358.0   366.0
  来自脂肪的卡路里/100克   0.0   1.0
  总脂肪(％)   0.0   0.1
  饱和脂肪(％)   0.0   0.0
  胆固醇(mg/100g)   ＜1.00   ＜1.00
  钠(mg/100g)   18.3   31.9
  总碳水化合物(％)   87.1   90.0
  膳食纤维(％)   84.9   86.6
  可溶性纤维(％)   84.5   86.2
  不溶性纤维(％)   0.4   0.4.
  糖(％)   0.7   1.0
  蛋白质   2.7   1.8
  维生素A(IU/100g)   ＜100   ＜100
  维生素C(mg.100g)   ＜1.00   ＜1.00
  钙(mg/100g)   208.0   229.0
  铁(mg/100g)   0.5   0.5
  水分(％)   7.2   5.1
  灰质(％)   2.5   2.7
图2、3和4描述了本发明的含有膳食纤维的材料的功效，在动物饲料中浓度达到8％的表现与0.5％考来烯胺药物治疗的效果相同。本发明的含有膳食纤维的材料降低的非HDL-C值与药物治疗相同。此外，这种含有膳食纤维的材料在研究期间没有明显改变平均HDL-C值。
实施例14
实施例14的结果说明，酶制品Spezyme LT-75和Spezyme LT-300具有纤维素酶和淀粉酶活性。Spezyme LT-75和Spezyme LT-300购自Genencor International。
在约70℃下制备含有约90千克水和约10千克研磨大麦的含水混合物。所述大麦中含有β-葡聚糖和淀粉。将混合物充分混合并放置约30分钟。再将混合物放置约90分钟。在这30分钟或随后的90分钟内未观察到粘度有明显变化。粘度用Viscotek粘度计测量。由此可知，在测试条件下，大麦的β-葡聚糖或大麦的淀粉实际上未发生降解。
在约70℃下制备含有约90千克水、约10千克研磨大麦和约15毫升Spezyme LT-75的第二种含水混合物。所述大麦中含有β-葡聚糖和淀粉。将混合物充分混合并放置约30分钟。再将混合物放置约90分钟。在30分钟内观察到粘度明显降低，并在随后的90分钟观察到更加大的粘度降低。90分钟后用实施例5所述方法测量β-葡聚糖的平均Mw，发现平均Mw明显降低。由粘度和Mw减低可知，大麦的β-葡聚糖和大麦的淀粉都发生了降解。因此，可知Spezyme LT-75具有纤维素酶活性和淀粉酶活性。尽管Genencor International的产品说明书上说Spezyme LT-75具有淀粉酶活性，但其中未提到纤维素酶活性。发明者不知道以前有关于Spezyme LT-75纤维素酶活性的报道。
在约70℃下制备含有约90千克水、约10千克研磨大麦和约15毫升SpezymeLT-300的第三种含水混合物。所述大麦中含有β-葡聚糖和淀粉。将混合物充分混合并放置约30分钟。再将混合物放置约90分钟。在30分钟内观察到粘度明显降低，并在随后的90分钟观察到更加大的粘度降低。90分钟后用实施例8所述方法测量β-葡聚糖的平均Mw，发现平均Mw明显降低。由粘度和Mw减低可知，大麦的β-葡聚糖和大麦的淀粉都发生了降解。因此，可知Spezyme LT-300具有纤维素酶活性和淀粉酶活性。尽管Genencor International的产品说明书上说Spezyme LT-75具有淀粉酶活性，但其中未提到纤维素酶活性。发明者不知道以前有关于Spezyme LT-300纤维素酶活性的报道。
在多个实施方案和实施例中说明并描述本发明的原则之后，那些精通此领域的技术人员显然可在不背离这种原则的基础上对装置和细节进行改进。我们要求在以下权利要求精神和范围内的所有改进形式。
实施例15
示例了单酶解过程。将装有自来水的夹套烧瓶加热至65℃。一旦水达到此温度，加入小量大麦粉(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。然后将混合物搅拌搅拌90分钟。从反应容器中取出所得溶液并以10,000rpm离心10分钟。倾出所得上清并弃去固体。上清用1∶1乙醇(以重量计)沉淀并放置过夜。所得固体通过倾析和离心分离。产物用5倍(以重量计)乙醇洗涤、均质并通过Whatman#3过滤。所得粉末在60℃的真空炉内干燥过夜。
经过真空干燥的产品的颜色是非常亮的白色。第一次测试的纯度为77.4％，DWB。在相同参数下重复该试验两次，测得纯度分别为79.7％和76.0％，DWB。然而，需要提到的是，还用去离子水进行了一次试验，其纯度仅为18％。现在知道需要用200ppm钙来诱导α-淀粉酶活性。此外，回收的β-葡聚糖的消化范围为64-80％。其余的产品在沉淀中损失、未经消化或留在用过的固体的水分中。
由于LT-75的α-淀粉酶和β-葡聚糖酶活性，可在实验室规模制造高纯度β-葡聚糖。这样可降低能量成本和反应时间，以及制造过程中酶的成本。下面的试验证实，只要有充足的离心，这种方法可消化15％固体。
实施例16
招募已知对β-葡聚糖有反应的6名男性和6名女性进行研究。这些个体是患有高胆固醇、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。将它们随机分成2组并用5克/天含有低分子量(LMW)膳食纤维组合物的谷物或5克/天含有LMW膳食纤维组合物的果汁治疗。在治疗开始之前进行基线试验(脂类和葡萄糖)，并测量体重和基线副作用。患者将每天与食物一起摄入果汁或谷物，连续21天。21天后，所有试验都被重复，还包括体重等。患者被告知在治疗期保持他们的“正常”生活模式，但未对饮食做出具体评价。主要的变化是LDL-C。在谷物组中，LDL-C从158降低至135(14.5％)，果汁组从165降低至144(12.5％)。体重没有变化。血糖水平在治疗期间也降低。治疗没有改变GI(肠胃副作用)。加入谷物和果汁的的膳食纤维组合物是一样的，都是实施例13表5所述的170kDa材料。
实施例17
其它酶的试验。以下实施例提供了一种示例性的筛选酶的方法。在该实施例中，使用LT-300作为纯度和分子量要求的基准。然而，根据所需产品和其它因素，比如成本效率，其它基准也不能合适。所考虑的因素包括批量生产的可用性，是否满足纯度要求(单独使用或与Fred-L联用)以及分子量分布。
材料和方法：
大麦粉被用作β-葡聚糖的来源。为进行该实施例，该原料或大麦粉是未知的，但每次试验所用的批号的一样的。所有消化都在含有10％固体的自来水中进行。消化在有玻璃衬里的反应器内进行，将反应器加热至各种所需温度并在内部进行监控。反应器上装备有气压伺服搅拌器和冷水冷凝器柱。将水加热至所需温度后，加入小量缓冲粉(每100毫升水约1克)。然后加入占固体重量0.5％的酶。再加入其余的粉。如果需要的话用6N NaO或1M HCl根据制造商的说明书调节pH。消化90分钟。
  酶   pH   温度(℃)   Ca2+(ppm)
  Tenase L-1200Clarase L-40000MultifreshG997   6.05.24.25.7   70507095   200-400无无30
90分钟后将所有的消化液在8000rpm下离心10分钟(Beckman J2-21M rmax＝11300xg)。对上清进行粘度和溶解固体的测量，弃去固体。提取液用1∶1(v∶v)的试剂级酒精(5％2-丙醇、90-91％酒精度为200的乙醇和4-5％甲醇)沉淀。样品放置过夜，离心，倾析，然后用三倍样品体积的试剂酒精洗涤固体部分。样品通过Whatman#4滤纸过滤，然后在70℃的真空炉中干燥1小时以上。
结果和讨论：
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的粘度值还要低于这个水平。Clarase L-40000的粘度也有所降低，但仍比目标范围高。其它两个酶，Multifresh和G997显示出的粘度非常高而无法测量。由此可知，无需对Multifresh和G997进行进一步的研究。
  酶   粘度(cP)
  Tenase L-1200Clarase L-40000MultifreshG997Tenase和Fred-L   2.4625N/AN/A6.09
溶解的固体：这个试验告诉我们，可溶性纤维在消化过程中被提取。糖和其它碳水化合物也被提取；只有约15％溶解的固体沉淀到产品中，这是满足纯度要求的。作为参考，LT-300消化通常在4.5和9％DS之间。由此可见，用Tenase提取的固体的量与基准的更接近。因此，无需对Clarase进行进一步的研究。
  酶   ％DS   纯度，DWB
  Tenase L-1200Clarase L-40000Tenase L-1200和Fred-L   6.36％2.367.85％   42.6％71.9％
纯度：基于上面的数据，只对Tenase L-1200消化进行沉淀和纯度分析。单独使用Tenase L-1200的纯度只有42.6％。然而，当与Fred-L一起消化时，其纯度达到72％。β-葡聚糖总产率与LT-300的小规模的产率非常接近，回收率约为85％。
分子量：基于三个试验，Tenase L-1200样品的重均分子量分布低于LT-300样品(分别为73,000对100-150,000)。然而，MALLS色谱显示有两个峰，其中较大的一个接近50,000道尔顿。第二个峰被认为是杂质峰。这项工作是用与多角度激光散射检测器(MALLS)和折射指数(RI)检测器偶联的排阻色谱(SEC)进行的。
无论如何，Tenase L-1200产生一种与LT-300所产生的产物相比平均分子量较低的产物。需要注意的是，当批量生产时产物的分子量可能更低。例如，当批量生产时，LT-300所产生的产物的重均分子量范围约为100,000-150,000道尔顿，而中试规模约为180,000。
实施例18
用实施例11和表2所述的膳食纤维组合物制造了纤维和钙强化的白面包。如实施例10所述，由于大麦β纤维纯度高，仅1.1克我们的产品(每份50克)便可提供0.75克β-葡聚糖。相比常规的配方，含有大麦β纤维的生面团或糊状物可能需要略多的水和混合时间。以下实施例是速制面包配方，每份50克可提供0.75克大麦β纤维、3克Oliggo-FiberTM纤维和200毫克钙。
             纤维和钙强化的白面包
  成分   ％
  Cargill Artisan面包粉Cargill Oliggo-FiberTM F-97菊糖Vital小麦面筋Cargill大麦β纤维Cargill全用途起酥油Cargill糖Cargill Hi-Grade盐硫酸钙生面团调理剂酵母水总计   48.725.753.082.061.761.641.191.070.822.0631.85100.00
制法：
1.在带有10夸脱转鼓的A-100Hobart混合机中将各种成分混合成生面团。低速混合1分钟并在第二档速度混合10分钟，直到面筋发足。生面团的温度应为84-86°F。
2.将生面团分成510克的块，整圆，并放置10分钟。
3.压片，成形，并将生面团置于涂有少量油脂的8英寸标准面包烤盘。
4.在105°F、相对湿度为95％下放置45分钟或直到面包坯超过烤盘侧边1.5英寸。
5.在400°F烤27分钟。
6.除去烤盘并冷却。
实施例19
用实施例11、表2所述的膳食纤维组合物制造了玉米片早餐谷物。下面的实施例是挤出并压成薄片的早餐谷物，每份30克干燥的谷物可提供3.0克大麦β-葡聚糖。仅1份便可满足β-葡聚糖的每日水平。
           玉米片早餐谷物
  湿的混合成 分   ％
  水麦芽糖浆总计干的混合成分   96.004.00100.00％
  Cargill玉米粉Cargill大麦β纤维Cargill糖Cargill Hi-Grade盐甘油单酯和甘油二酯维生素和矿物质预混合料总计   75.9813.797.481.760.880.11100.00
制法：
以80∶20的比例(w/w)将干混合物与湿混合物挤出、压片并烘烤至最终水分含量约2％。
实施例20
高纯度(≥70％)β-葡聚糖组合物，如实施例11和表2所述的大麦β纤维组合物，由于其功能和健康益处可被用于多种饮料。初步研究(见实施例13和16)指出了大麦β纤维降低血清胆固醇水平的潜在益处。作为高度浓缩的可溶性膳食纤维的来源，每份8盎司仅需要0.45％大麦β纤维便可提供0.75克β-葡聚糖。除了可强化纤维，大麦β纤维还可赋予奶油样的口感、改善稠度、增加粘度和悬浮固体。
为有效水合并分散大麦β纤维，建议下面的技术：
·将大麦β纤维与其它干燥的成分如糖、麦芽糖糊精或淀粉预混合以助于颗粒在分散过程中分离。将大麦β纤维预混合在植物油、玉米糖浆或其它非溶剂中也是有益的。
·将水相预加热至90℃，然后分散大麦β纤维。
·慢慢将经过计量的大麦β纤维加入剧烈涡漩搅拌的热水中使其彻底分散。这可采用高剪切混合完成。也可采用分散漏斗和混合喷射器等抽吸装置。
·使溶液水合并溶液化，同时搅拌5-30分钟。所需混合时间可根据各种配方、加工方法和所用设备而改变。
·加入其余的饮料成分，并在大麦β纤维分散和水合之后调节pH以得到最佳溶解度和稳定性。
大麦β纤维可用来强化各种碳酸的和非碳酸的、浓缩的和立即可饮用的、热的和冷的饮料。这种饮用的例子包括果汁、果汁和/或蔬菜汁饮料、smoothies、替餐食品、牛奶、含乳饮料和大豆饮料、运动饮料和能量饮料、茶和咖啡、奶油(creamer)、水、冷冻饮料等。
下面是健康凉爽果汁饮料的配方，其中每份8盎司(240毫升)含有0.75克大麦β纤维。可将各种果汁浓缩物和食用香精混合以满足你们自己的主要。可用这种方法来制造其它强化大麦β纤维的饮料。
    大麦β纤维果汁饮料
  成分   ％
  水Cargill大麦β纤维Cargill果汁浓缩物Cargill高强度甜味剂Cargill酸化剂食用香精色素柠檬酸钾总计   96.8860.452.000.220.180.150.0140.10100.00
制法：
1.将水加热至90℃。
2.缓慢将大麦β纤维洒入用高剪切混合产生的水涡流中。混合15分钟。
3.加入果汁浓缩物、甜味剂、酸化剂、食用香精和色素。混合5分钟。
4.用酸化剂调节pH至3.2。
5.热处理并填装。
实施例21
本发明所述的高纯度(≥70％)β-葡聚糖产品，如实施例11和表2所述的大麦β纤维，可用于各种汤和酱。作为高度浓缩的可溶性膳食纤维的来源，每份仅需1.1克我们的大麦β纤维便可提供0.75克β-葡聚糖。大麦β纤维还可赋予奶油样的口感、改善稠度、增加粘度和悬浮固体。
为有效水合并分散大麦β纤维，提到了下面的技术：
·将大麦β纤维与其它干燥的成分如麦芽糖糊精预混合以助于颗粒在分散过程中分离。将大麦β纤维预混合在植物油、玉米糖浆或其它非溶剂中也是有益的。
·将水相预加热至90℃，然后分散大麦β纤维。
·慢慢将经过计量的大麦β纤维加入剧烈涡漩搅拌的热水中使其彻底分散。这可采用高剪切混合完成。也可采用分散漏斗和混合喷射器等抽吸装置来获得较好的分散。
大麦β纤维可能的应用包括：奶油汤、清汤、酱、蘸料、调味料、涂抹料等。
下面是对心脏有益的浓缩鸡汤。它是低脂低钠的，每份8盎司含有0.75克大麦β纤维(1∶1用水稀释后)。
   对心脏有益的浓缩汤
成分   ％
 水鸡汤Cargill麦芽糖糊精鸡汤汤底Cargill改性的食物淀粉   76.0555.0002.9005.2003.200
  预先煮过的鸡块Cargill大麦β纤维乳清蛋白浓缩物Cargill大豆色拉油甘油单酯和甘油二酯食用香精香料和调味料微晶纤维素色素总计   2.0001.2001.0001.0000.5000.8000.9700.1500.025100.00
制法：
1.将大麦β纤维和麦芽糖糊精预混合，然后缓慢加入水中，同时用高剪切力混合3分钟。
2.加入纤维素，混合2分钟。
3.将乳化剂溶于大豆油，同时边混合边加入大麦β纤维制品。
4.边混合边加入淀粉和乳清蛋白浓缩物。
5.预混合调味料、香料和色素。边混合边加入。
6.加入鸡汤汤底。
7.将混合物混合3分钟使其柔滑。
8.搅拌到鸡肉中。
9.装入罐头或瓶子或曲颈瓶。
实施例22
如本发明所述的高纯度(≥70％)β-葡聚糖产品，如实施例11和表2所述的大麦β纤维，由于其功能和健康益处可用于酸奶和其它乳制品。这种大麦β纤维还可用来建立粘度和赋予奶油样的口感。大麦β纤维是一种通用成分，它可被加入发酵牛奶或加入与酸奶混合的水果调味系统。
下面是酸奶配方，每份170克(6盎司)含有0.75克大麦β-葡聚糖。
          普通酸奶
  成分   ％
 脱脂奶Cargill糖非脂乳固体稳定剂Cargill大麦β纤维培养物总计   86.358.003.001.500.650.50100.00
制法：
1.将糖、非脂乳干物质、稳定剂和大麦β纤维预混合。
2.将干燥的成分混合入牛奶5分钟，直到全部水合。
3.物料在185-190°F用水蒸气巴氏灭菌10分钟。
4.凉至112°F并加入启动培养物。
5.培养至pH4.6。
6.混合至柔滑并冷藏保存。
也可通过混合入酸奶的水果调味系统来加入大麦β纤维。下面的水果调味系统以酸奶∶调味系统80∶20的比例混合，每份170克(6盎司)将提供0.75克大麦β纤维。
         水果调味系统
  成分   ％
  液体蔗糖(67％糖)Cargill高果糖玉米糖浆水果粒Cargill大麦β纤维色素食用香精总计   51.9128.7515.003.240.500.60100.00
1.将调味剂、大麦β纤维、色素和食用香精。
2.以20∶80的比例将调味系统与培养的酸奶混合至柔滑。
3.搅拌到水果粒中。
4.冷藏保存。
实施例23
味道的标准感官评价。让一组有经验的人(n＝4)来品尝室温样品。品尝者被要求对样品的整体味觉强度做出一致评价，并提供关于样品味道特征的注释。整体味觉强度以0-7进行评分，其中0＝没有味道，1＝有一点味道，2＝味道非常淡，3＝味道比较淡，4＝味道略淡，5＝味道中等，6＝味道比较强，7＝味道强烈。对味道特征的注释可包括谷物的、新鲜的(green)、木头样的、氧化的、苦的等。
在一个具体的情况中，为4名品尝者提供了1％重量的本发明的纤维组合物溶液。这种纤维组合物的纯度约70％(即该组合物中含有约70％大麦β纤维)，β-葡聚糖纤维的重均分子量约185,000，粘度为57厘泊。品尝者品尝室温的产品，并一致同一其整体味觉强度为4，同时对味道特征的注释为“新鲜的”和“燕麦食品”。

Claims (52)

1.一种膳食纤维组合物，其分离自含有β-葡聚糖的谷物颗粒，所述组合物包含：
重均分子量范围为约50kDa-1000kDa的β-葡聚糖化合物，其中，所述β-葡聚糖化合物为谷物β-葡聚糖的修饰形式；和
其中，由1％重量的所述膳食纤维组合物和水形成的混合物是稳定的，其粘度约为1500厘泊或更低。
2.如权利要求1所述的膳食纤维组合物，其特征在于，所述β-葡聚糖组合物的蛋白质含量小于约3重量％。
3.如权利要求1所述的膳食纤维组合物，其特征在于，所述β-葡聚糖化合物占组合物的至少30重量％。
4.如权利要求2所述的膳食纤维组合物，其特征在于，所述β-葡聚糖化合物占组合物的至少40重量％。
5.如权利要求3所述的膳食纤维组合物，其特征在于，所述β-葡聚糖化合物占组合物的至少70重量％。
6.如权利要求1所述的膳食纤维组合物，其特征在于，其重均分子量小于约750kDa。
7.如权利要求1所述的膳食纤维组合物，其特征在于，所述膳食纤维组合物在标准感官评价中所测得的味觉强度约为5或更低。
8.如权利要求7所述的膳食纤维组合物，其特征在于，所述膳食纤维组合物的味觉强度约为3或更低。
9.如权利要求8所述的膳食纤维组合物，其特征在于，所述膳食纤维组合物的味觉强度约为2或更低。
10.如权利要求6所述的膳食纤维组合物，其特征在于，其重均分子量范围为约100kDa-250kDa。
11.如权利要求10所述的膳食纤维组合物，其特征在于，其重均分子量范围为约120kDa-170kDa。
12.如权利要求1所述的膳食纤维组合物，其特征在于，其粘度约为100厘泊或更低。
13.如权利要求12所述的膳食纤维组合物，其特征在于，其粘度约为60厘泊或更低。
14.如权利要求13所述的膳食纤维组合物，其特征在于，其粘度约为5或更低。
15.如权利要求1所述的膳食纤维组合物，其特征在于，所述膳食纤维组合物的脂肪含量约为2％或更低。
16.如权利要求1所述的膳食纤维组合物，其特征在于，所述组合物被掺入食品或饮品中。
17.如权利要求16所述的膳食纤维组合物，其特征在于，所述食品或饮品是选自下列的食品：烘焙食品、谷物、挤出食品、肉替代品、条状食品、色拉酱、汤、沙司、酸奶、冷冻甜点、冷藏和冷冻的面团和糖果。
18.如权利要求17所述的膳食纤维组合物，其特征在于，所述食品或饮品是选自下列的烘焙食品：面包、面包卷、小圆面包、玉米面包、快速焙烤面包、炸面包圈、松饼、硬面包圈、小面包干、薄烤饼、华夫饼、曲奇、蛋糕、糕点、羊角面包、烤饼、饼干、脆饼、咸饼干、玉米饼、炸玉米卷的外皮、不加糖的面食制品、派皮、匹萨饼底及烘焙食品混合物。
19.如权利要求18所述的膳食纤维组合物，其特征在于，所述烘焙食品是白面包，其还含有面包粉、全用途起酥油、糖、盐、硫酸钙、面团性质改进剂、酵母、水和小麦面筋。
20.如权利要求17所述的膳食纤维组合物，其特征在于，所述食品或饮品是选自下列的条状食品：替餐条状食品、能量棒、高蛋白条状食品、杂拌糕条、不夹心和夹心的谷物棒。
21.如权利要求20所述的膳食纤维组合物，其特征在于，所述条状食品是替餐条状食品，其还含有大豆蛋白、酪蛋白酸钙、乳清蛋白浓缩物、维生素和矿物质预混合料、盐、高果糖玉米糖浆、高麦芽糖玉米糖浆、蜂蜜、菜籽油、大豆油和水。
22.如权利要求16所述的膳食纤维组合物，其特征在于，所述食品或饮品是汤，其还含有水、鸡汤、麦芽糖糊精、汤底、变性食物淀粉、乳清蛋白浓缩物、大豆色拉油、甘油一酯和甘油二酯、水。
23.如权利要求16所述的膳食纤维组合物，其特征在于，所述食品或饮品是酸奶，其还含有液态蔗糖和高果糖玉米糖浆。
24.如权利要求16所述的膳食纤维组合物，其特征在于，所述食品或饮品是选自下列的饮品：果汁、果汁饮料、牛奶、牛奶饮料、替餐饮料、低热饮料和控制体重的饮料、粉状饮料混合物、含乳饮料、牛奶或非牛奶冰淇淋、大豆饮料和米饮料、能量饮料和运动饮料、高蛋白饮料、碳酸饮料、凝胶饮料、水和淡水、茶饮料、咖啡饮料、果汁饮料和蔬菜汁饮料以及思慕吸。
25.如权利要求24所述的膳食纤维组合物，其特征在于，所述食品是果汁饮料，其还含有浓缩果汁、高强度甜味剂、酸化剂和水。
26.一种降低谷物β-葡聚糖分子量的方法，所述方法包括：用第一种酶或酶的第一种组合物来非特异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，其中所述非特异性消化将所述β-葡聚糖的重均分子量降至降低的重均分子量并打断淀粉。
27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述第一种酶或酶的第一种组合物具有淀粉酶、纤维素酶和葡聚糖酶活性。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述第一种酶或酶的第一种组合物是选自下列的第一种酶：SPEZYME LT-75和SPEZYME LT-300。
29.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述降低的重均分子量范围为约50kDa-1000kDa。
30.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述降低的重均分子量范围为约120kDa-170kDa。
31.如权利要求27所述的方法，还包括用第二种酶或酶的第二种组合物来进一步消化淀粉。
32.一种组合物，其包含：含量足以降低LDL-C的β-葡聚糖组合物，其中，所述β-葡聚糖组合物包含重均分子量小于或等于约200kDA的β-葡聚糖化合物，且其中所述β-葡聚糖组合物的粘度小于或等于约100厘泊，且由1重量％的所述膳食纤维组合物和水形成的混合物是稳定的，其粘度约为1500厘泊或更低。
33.一种获得含有膳食纤维的材料的方法，所述方法包括：
形成含有第一种外源酶、第二种外源酶和一种或多种谷物颗粒等组分的含水混合物，其中所述一种或多种谷物颗粒包含β-葡聚糖和淀粉；
通过第一外源酶催化的第一水解反应切割至少一些β-葡聚糖的键，其中，所述β-葡聚糖的平均分子量被降低；并通过第二外源酶催化的第二水解反应切割至少一些淀粉的键；
分离并离析部分混合物，其中，所述分离的部分含有至少一些β-葡聚糖；
纯化分离部分内的β-葡聚糖；
获得含有膳食纤维的材料；其中，所述含有膳食纤维的材料含有大于40％的β-葡聚糖；且含有膳食纤维的材料中β-葡聚糖的平均分子量小于400,000道尔顿。
34.如权利要求33所述的方法，其特征在于，至少一部分第一水解反应和一部分第二水解反应是基本上同时发生的。
35.如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述第一外源酶还切割淀粉的键。
36.如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述第二水解发生在第一水解之后，且所述含水混合物在第一水解期间具有一定温度，该温度在第二水解开始之前被升高至足以使第一外源酶基本失活的水平。
37.如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述含水混合物具有一定的温度，且该方法还包括将含水混合物的温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；并通过至少由第三外源酶催化的第三水解反应切割至少一些剩余的未切割的淀粉的键，其中所述的淀粉被基本消化。
38.如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述一种或多种一种或多种谷物颗粒选自燕麦、大麦、黑麦和黑小麦。
39.如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述第一外源酶具有纤维素酶活性。
40.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述酶还具有β-葡聚糖酶活性。
41.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述β-葡聚糖酶在高于淀粉胶凝化温度的温度下具有活性。
42.如权利要求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.如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述含水混合物是含水浆液。
44.如权利要求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-葡聚糖键的第一水解反应，在含水混合物的温度在约65℃和约75℃之间时发生。
45.如权利要求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键的第三水解反应在含水混合物的温度在约90℃和约110℃之间时发生。
46.如权利要求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键的第二水解反应在含水混合物的温度在约90℃和约110℃之间时发生。
47.如权利要求37所述的方法，其特征在于，首先，第三外源酶与第二外源酶相同，且由第二外源酶催化的切割至少一些淀粉的键的第三水解反应在含水混合物的温度在约90℃和约110℃之间时发生。
48.如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述含有膳食纤维的材料含有约1％或更低的脂肪。
49.如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述含有膳食纤维的材料含有约5％或更低的蛋白质。
50.如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述含有膳食纤维的材料含有约75％或更高的膳食纤维。
51.如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述β-葡聚糖的多分散性范围为约1.0-6.0。
52.如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述含有膳食纤维的材料具有中性口感。
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