Cette invention concerne un procédé de préparation d'une composition édulcorante facilement soluble contenant une charge comestible et un agent édulcorant dipeptidique, et plus particulièrement une composition édulcorante de masse volumique apparente faible dont l'aspect et le comportement sont semblables à ceux du saccharose cristallisé ordinaire mais qui possède une masse volumique apparente et une valeur calorifique par unité de volume nettement inférieures à celles du saccharose.
Les essais précédents de production d'édulcorants artificiels ont abouti à l'utilisation des saccharines etlou des cyclamates.
Cependant certains problèmes sont apparus avec l'utilisation de ces composés car les saccharines laissent un arrière-goût quelque peu amer dans la bouche. et les cyclamates sont maintenus exclus des produits alimentaires commerciaux car ils comportent des risques pour la santé de l'homme.
On a récemment trouvé que certains composés dipeptidiques possèdent un goût sucré intense. Des exemples de ces composés sont indiqués dans les brevets E.U.A. N- 3475403 et N 3492131.
Les plus appropriés de ces composés sont les esters alkyliques inférieurs de l'aspartylphénylalanine dont la configuration sté réochimique est L-L, DL-DL, DL-L ou L-DL. Comme exemples de ces esters alkyliques inférieurs, citons les esters méthyliques, éthyliques, propyliques, butyliques, pentyliques, hexyliques, heptyliques et les esters formés avec les groupements à chaîne ramifiée isomères des groupements alkyle précédents, l'ester méthylique constituant le mode de réalisation nettement préféré.
Ces substances dipeptidiques apparaitraient comme ayant de grandes applications commerciales comme agents édulcorants car leur pouvoir sucrant va jusqu'à 200 fois celui du saccharose, elles n'ont pas d'arrière-goût déplaisant discernable, et elles peuvent être produites à partir d'amino-acides naturels. Cependant des problèmes sont apparus avec l'utilisation de ces composés car leur taux de dissolution dans l'eau est nettement plus faible que celui du saccharose, et les composés tendent à se décomposer, perdant pratiquement tout leur pouvoir sucrant par chauffage à des températures supérieures à environ 80- C.
On a maintenant trouvé que l'on peut augmenter de façon importante le taux de dissolution du dipeptide qui est un ester alkylique inférieur de l'aspartylphénylalanine, en séchant à une température élevée une solution aqueuse d'une charge comestible et du composé édulcorant dipeptidique. On a trouvé que, de façon surprenante, on peut sécher ces solutions aqueuses, par exemple par séchage sur tambour ou séchage par pulvérisation, dans des conditions de températures élevées (c'est-à-dire supérieures à 100 C) sans effet nuisible important sur le pouvoir sucrant des composés dipeptidiques.
Les brevets E.U.A. N- 3492131 et N- 3475403. bien que décrivant des agents édulcorants dipeptidiques. comme indiqué, ne décrivent pas de séchage à des températures élevées. La technique telle que décrite dans le brevet E.U.A. N- 3325296 qui concerne le séchage d'agents édulcorants, décrit généralement un séchage sous vide à basse température et ne décrit pas les dipeptides de la présente invention. Des références comme les brevets
E.U.A. N- 3320074 et N- 3170801 qui décrivent un séchage à température élevée, concernent des édulcorants stables à la chaleur, comme les cyclamates.
Selon l'invention, il est donc fourni un procédé de production d'une composition édulcorante facilement dispersible, dans lequel on sèche à plus 100-C une solution aqueuse d'une charge comestible qui est un acide organique, un amidon hydrolysé ou un sucre, et d'un composé édulcorant dipeptidique qui est un ester alkylique inférieur de l'aspartylphénylalanîne, ladite solution contenant moins d'une partie en poids du dipeptide par partie de charge.
Les charges comestibles solides appropriées pour l'utilisation dans cette invention peuvent être des substances non toxiques ou une combinaison de substances utilisées jusqu'à présent par la technique antérieure, comprenant les acides organiques comme les acides citrique, adipique, fumarique, les amidons hydrolysés comme les dextrines, et les sucres. Sont particulièrement appropriées parmi ces charges solides les dextrines de la catégorie connue communément sous le nom de solides de sirop de maïs, car avec certaines de ces substances, il est possible de produire une composition édulcorante non hygroscopique de masse volumique apparente faible et de valeur calorifique faible qui a l'aspect du sucre ordinaire et qui se dissout facilement dans l'eau froide.
Selon un mode de réalisation de cette invention, on peut préparer un succédané du sucre ordinaire ayant l'aspect du saccharose cristallisé, en formant une solution aqueuse uniforme d'une dextrine de sirop de mals et d'un agent édulcorant dipeptidique, et en séchant cette solution à une température élevée de manière à obtenir un produit expansé qui peut ensuite si nécessaire être broyé à une granulométrie donnée. On a trouvé que des méthodes de séchage comme le séchage sur tambour, le séchage par pulvérisation et la lyophilisation, permettent de produire ces succédanés de sucre de table.
La dextrine utilisée pour la production de ces succédanés de sucre doit se dissoudre facilement dans l'eau en donnant une solution limpide, et ne doit pas être hygroscopique. A cet égard, on a trouvé que le E.D. (équivalent de dextrose) de la dextrine est un paramètre déterminant. La dextrine doit avoir un poids moléculaire suffisamment faible pour être facilement soluble dans l'eau et pour donner une solution limpide de sorte que le produit final ait les surfaces réfléchissantes essentielles pour donner l'aspect d'un produit cristallisé. D'autre part, le poids moléculaire de la dextrine doit être suffisamment élevé pour éviter l'hygroscopie citée.
On a donc déterminé que, pour la production de succédanés de sucre de table, la dextrine doit avoir un E.D. compris entre environ 4 et 20, et de préférence compris entre environ 5 et 10. De plus, on a trouvé que l'on obtient les meilleurs résultats si la dextrine contient peu ou pas de monosaccharide (par exemple de glucose) et contient une répartition irrégulière des autres saccharides inférieurs (un à huit unités de saccharide), avec une prépondérance de l'hexamètre et de l'heptamère. On produit ces dextrines de sirop de mais par hydrolyse enzymatique de l'amidon.
Les procédés de cette invention sont mieux illustrés par les exemples suivants mais ne leur sont pas limités: Eceillple 1:
On prépare une solution contenant 800 g d'eau (27 C), 241 g d'une dextrine de sirop de mais ayant un E.D. de 5 g et 5,95 g d'ester méthylique de la L-aspartyl-L-phénylalanine. On sèche sur tambour cette solution à une température de 130 C, sur un sécheur fonctionnant à 1,75 kgZcm2 et 6,25 tpm.
Exemple 2:
On prépare une solution contenant 384,05 g d'eau, 241 g de dextrine de sirop de mais ayant un E.D. de 5 et 5,95 g d'ester méthylique de L-aspartyl-L-phénylalanine. Puis on sèche par pulvérisation cette solution dans un appareil de séchage par pulvérisation à une pression d'air de 5,2 kg/cm2, une température d'entrée d'air de 160 C et une température de sortie d'air de 75 C. et un débit de la solution de 15 ml par minute.
On dissout des échantillons de poids égal des compositions édulcorantes des exemples I et 2 dans des échantillons de café et on détermine par examen organoleptique qu'ils ont un goût sucré pratiquement équivalent. On ne trouve pas que ce goût sucré diffère sensiblement de celui d'échantillons de café témoins contenant une quantité égale de la substance dipeptidique non traitée, ceci indiquant l'absence de toute dégradation de la substance dipeptidique pendant les opérations de séchage.
On évalue le taux de solubilité des poudres des exemples I et 2 en notant les temps nécessaires pour la dissolution totale d'échantillons de 1,5 g de ces poudres (contenant environ 0,036 g d'édul corant) dans 170 ml d'eau à une température de 4 C, avec agitation. Les résultats sont résumés dans le tableau ci-dessous.
4 C
(temps en secondes) Exemple 1.................. 1 . . . . . . 40
Exemple 2.................. 2 60
Quand on essaie de dissoudre des échantillons de 0,036 g d'ester méthylique de la L-aspartyl-L-phénylalanine dans 170 ml d'eau à 4 C, en agitant, les temps moyens de dissolution complète sont d'environ 30 minutes.
Des essais supplémentaires ont montré qu'en variant le taux de dipeptide dans les compositions édulcorantes jusqu'au taux d'environ une partie de dipeptide par partie de charge, il n'y a aucun effet appréciable ou prévisible sur la vitesse de la dissolution. On trouve que tous les échantillons préparés selon cette invention se dissolvent dans de l'eau à une température aussi faible que 43C en moins de deux minutes, alors qu'une dissolution complète de quantités équivalentes de substances dipeptidiques prises seules demande un temps d'environ 30 minutes.
On a également trouvé que les températures élevées, supérieures à 100 C, que l'on utilise pendant les opérations de séchage par pulvérisation et de séchage sur tambour, n'affectent pas le pouvoir sucrant du produit final.
On peut déterminer la masse volumique de la composition édulcorante finale en faisant varier la concentration en solides de la solution avant le séchage. On peut également déterminer la masse volumique apparente en modifiant le procédé de séchage, en faisant varier la vitesse de séchage, ou en faisant varier les conditions de pression ou de vide sous lesquelles on sèche la solution. On peut obtenir par le procédé de la présente invention des masses volumiques allant jusqu'à des valeurs aussi faibles qu'environ 0,04 g/cm3.
On peut également utiliser l'addition d'une petite quantité d'un agent anti-agglomération comme le phosphate tricalcique, pour ajuster la masse volumique apparente du produit final.
Ainsi, par un contrôle approprié du procédé, il est possible de produire un produit final qui a pratiquement la même masse volumique apparente que le saccharose en grains ou un produit qui a une masse volumique nettement plus faible que celle du saccharose en grains, mais qui, par ajustement du taux de composé édulcorant dipeptidique, a sur une base volumique le même pouvoir édulcorant que le saccharose mais une valeur calorifique bien plus faible.
Exemple 3:
On prépare une composition édulcorante qui a sur une base volumique le même pouvoir édulcorant que le saccharose, en séchant par pulvérisation une solution à 50% de solides contenant 96,5% de dextrine de sirop de mais ayant un E.D. de 10 et 3,5% de L-aspartyl-L-phénylalanine. Le séchoir est muni d'un seul ajutage et fonctionne avec une pression de pulvérisation de 35 à 50 kg/cm2, une température d'entrée d'air de 204- C, un débit d'air de 78,4 m3/mn, une température de sortie d'air de 119 C et une température du produit introduit de 690 C. On tamise la poudre séchée par pulvérisation sur un tamis d'ouverture de mailles de 1,19 mm et on la rnélange à 0,1%, en poids, de phosphate tricalcique.
Le produit résultant a une masse volumique apparente de 0,14 g/cm3, a un aspect cristallin, a sur une base volumique le même pouvoir édulcorant que le sucre cristallisé de table et se dissout rapidement dans de l'eau à 4 C.
This invention relates to a process for preparing an easily soluble sweetening composition containing an edible filler and a dipeptide sweetening agent, and more particularly to a sweetening composition of low bulk density which is similar in appearance and behavior to ordinary crystallized sucrose. but which has a bulk density and a calorific value per unit volume significantly lower than those of sucrose.
Previous attempts to produce artificial sweeteners have resulted in the use of saccharins and / or cyclamates.
However, some problems have arisen with the use of these compounds because the saccharins leave a somewhat bitter aftertaste in the mouth. and cyclamates are kept excluded from commercial food products because they pose risks to human health.
It has recently been found that certain dipeptide compounds possess an intense sweet taste. Examples of these compounds are shown in U.S. Patents. N- 3475403 and N 3492131.
The most suitable of these compounds are the lower alkyl esters of aspartylphenylalanine, the stereochemical configuration of which is L-L, DL-DL, DL-L or L-DL. Examples of such lower alkyl esters include methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl esters and esters formed with the branched chain groups isomers of the foregoing alkyl groups, the methyl ester constituting the distinct embodiment. prefer.
These dipeptide substances would appear to have great commercial applications as sweetening agents because their sweetness is up to 200 times that of sucrose, they have no discernible unpleasant aftertaste, and they can be produced from amino acids. -natural acids. However, problems have arisen with the use of these compounds because their rate of dissolution in water is significantly lower than that of sucrose, and the compounds tend to decompose, losing practically all of their sweetening power on heating at higher temperatures. at about 80- C.
It has now been found that the rate of dissolution of the dipeptide, which is a lower alkyl ester of aspartylphenylalanine, can be significantly increased by drying an aqueous solution of an edible filler and the dipeptide sweetening compound at an elevated temperature. It has surprisingly been found that these aqueous solutions can be dried, for example by drum drying or spray drying, under conditions of elevated temperatures (i.e. above 100 ° C) without significant adverse effect. on the sweetening power of dipeptide compounds.
E.U.A. patents N-3492131 and N-3475403. although describing dipeptide sweetening agents. as indicated, do not describe drying at high temperatures. The technique as described in E.U.A. N-3325296 which relates to the drying of sweetening agents, generally describes low temperature vacuum drying and does not describe the dipeptides of the present invention. References such as patents
USA. N-3320074 and N-3170801 which describe drying at elevated temperature, relate to heat-stable sweeteners, such as cyclamates.
According to the invention, therefore, there is provided a process for producing an easily dispersible sweetening composition, in which an aqueous solution of an edible filler which is an organic acid, a hydrolyzed starch or a sugar is dried at over 100-C. , and a dipeptide sweetening compound which is a lower alkyl ester of aspartylphenylalanine, said solution containing less than one part by weight of the dipeptide per part of filler.
Solid edible fillers suitable for use in this invention may be non-toxic substances or a combination of substances heretofore used by the prior art, including organic acids such as citric, adipic, fumaric, hydrolyzed starches such as. dextrins, and sugars. Particularly suitable among these solid fillers are dextrins of the category commonly known as corn syrup solids, since with some of these substances it is possible to produce a non-hygroscopic sweetening composition of low bulk density and calorific value. weak which looks like ordinary sugar and dissolves easily in cold water.
According to one embodiment of this invention, an ordinary sugar substitute having the appearance of crystallized sucrose can be prepared by forming a uniform aqueous solution of a corn syrup dextrin and a dipeptide sweetening agent, and drying. this solution at a high temperature so as to obtain an expanded product which can then, if necessary, be ground to a given particle size. Drying methods such as drum drying, spray drying and freeze drying have been found to be able to produce these table sugar substitutes.
The dextrin used for the production of these sugar substitutes should easily dissolve in water giving a clear solution, and should not be hygroscopic. In this regard, it has been found that the E.D. (dextrose equivalent) of dextrin is a critical parameter. The dextrin should have a sufficiently low molecular weight to be readily soluble in water and to give a clear solution so that the final product has the reflective surfaces essential to give the appearance of a crystallized product. On the other hand, the molecular weight of the dextrin must be high enough to avoid the cited hygroscopy.
It has therefore been determined that for the production of table sugar substitutes the dextrin should have a DE of between about 4 and 20, and preferably between about 5 and 10. In addition, it has been found that one obtains best results if the dextrin contains little or no monosaccharide (eg glucose) and contains an uneven distribution of other lower saccharides (one to eight saccharide units), with a preponderance of hexameter and heptamer. These corn syrup dextrins are produced by enzymatic hydrolysis of starch.
The methods of this invention are best illustrated by, but are not limited to, the following examples: Eceillple 1:
A solution was prepared containing 800 g of water (27 C), 241 g of a corn syrup dextrin having an E.D. of 5 g and 5.95 g of L-aspartyl-L-phenylalanine methyl ester. This solution was tumble dried at a temperature of 130 ° C., on a dryer operating at 1.75 kgZcm2 and 6.25 rpm.
Example 2:
A solution was prepared containing 384.05 g of water, 241 g of corn syrup dextrin having an E.D. of 5 and 5.95 g of L-aspartyl-L-phenylalanine methyl ester. This solution was then spray dried in a spray dryer at an air pressure of 5.2 kg / cm2, an air inlet temperature of 160 C and an air outlet temperature of 75 C. and a flow rate of the solution of 15 ml per minute.
Equal weight samples of the sweetening compositions of Examples I and 2 were dissolved in coffee samples and determined by organoleptic examination to have a substantially equivalent sweet taste. This sweetness was not found to differ significantly from that of control coffee samples containing an equal amount of the untreated dipeptide substance, indicating the absence of any degradation of the dipeptide substance during the drying operations.
The rate of solubility of the powders of Examples I and 2 is evaluated by noting the times necessary for the total dissolution of samples of 1.5 g of these powders (containing approximately 0.036 g of sweetener) in 170 ml of water at a temperature of 4 C, with stirring. The results are summarized in the table below.
4 C
(time in seconds) Example 1 .................. 1. . . . . . 40
Example 2 .................. 2 60
When attempting to dissolve 0.036 g samples of L-aspartyl-L-phenylalanine methyl ester in 170 ml of water at 4 ° C, with stirring, the average times for complete dissolution are about 30 minutes.
Further testing has shown that by varying the level of dipeptide in sweetening compositions up to the level of about one part dipeptide per part filler, there is no appreciable or predictable effect on the rate of dissolution. All samples prepared according to this invention were found to dissolve in water as low as 43C in less than two minutes, whereas complete dissolution of equivalent amounts of dipeptide substances taken alone takes approximately 30 minutes.
It has also been found that the high temperatures, above 100 ° C, which are used during spray drying and drum drying operations, do not affect the sweetness of the final product.
The density of the final sweetening composition can be determined by varying the solids concentration of the solution prior to drying. The bulk density can also be determined by varying the drying process, varying the drying rate, or varying the pressure or vacuum conditions under which the solution is dried. Densities of up to values as low as about 0.04 g / cm3 can be obtained by the process of the present invention.
The addition of a small amount of an anti-caking agent such as tricalcium phosphate can also be used to adjust the bulk density of the final product.
Thus, by proper process control, it is possible to produce a final product which has substantially the same bulk density as the granulated sucrose or a product which has a significantly lower density than that of the granulated sucrose, but which , by adjusting the level of dipeptide sweetening compound, has on a volume basis the same sweetening power as sucrose but a much lower calorific value.
Example 3:
A sweetening composition which has on a volume basis the same sweetening power as sucrose is prepared by spray drying a 50% solids solution containing 96.5% corn syrup dextrin having a DE of 10 and 3.5. % L-aspartyl-L-phenylalanine. The dryer is provided with a single nozzle and operates with a spray pressure of 35 to 50 kg / cm2, an air inlet temperature of 204- C, an air flow rate of 78.4 m3 / min, an air outlet temperature of 119 C and a temperature of the product introduced of 690 C. The spray-dried powder is sieved through a sieve with a mesh size of 1.19 mm and mixed at 0.1%, by weight, of tricalcium phosphate.
The resulting product has a bulk density of 0.14 g / cm3, has a crystalline appearance, has on a volume basis the same sweetness as table crystallized sugar, and dissolves rapidly in water at 4 C.