JP2005520508A - 植物ステロールと乳化剤の混合粉末及びその製造方法 - Google Patents

植物ステロールと乳化剤の混合粉末及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 植物ステロールと乳化剤の混合粉末及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 開示されたのは、植物ステロールと乳化剤の混合粉末及びその製造方法である。より特別には、本発明は、食品ベースに関係なくほとんど全ての食品に適用され、そして、コレステロールの吸収を抑制する植物ステロールミセルの分散安定性の改善を得るための、植物ステロールと乳化剤の混合粉末を提供する。本発明の混合粉末は、生物学的利用度が大幅に改善される大きさで、少量摂取しても血漿コレステロールレベルを低下せしめる。

Description

本発明は、植物ステロールと乳化剤の粉末状混合物及びその製造方法に関するものである。より特別には、本発明は、生物学的利用度が大幅に改善される大きさで、少量摂取しても血漿コレステロールレベルを低下せしめ、そして食品ベースに関係なく多様な食品に優れた分散安定性で適用され得る植物ステロールと乳化剤の粉末状混合物に関するものである。
高等動物の脳、神経組織、臓器及び血清中に高濃度で見出されるステロイドの一種であるコレステロールは、ビタミンD及び、性ホルモン(テストステロン、プロゲステロンなど) 、副腎皮質ホルモン、胆汁酸などを包含する様々なステロイドホルモン、の合成の主要な前駆体である。血中コレステロールの高いレベルは、高脂血症、動脈硬化、不整脈、心筋硬塞などのような心循環器疾患の高いリスクに関連している。コレステロールの過剰摂取の結果として、コレステロールに関連した疾患が、増大する大きな社会問題となってきている。
内因性及び食事性コレステロールは共に小腸内に移動し、そして、そのほぼ50%が小腸から吸収されることが知られている[ボスナー,エム.エス.(Bosner,M.S.) 、オストランド,アール.イー.ジュニア(Ostlund,R.E.,Jr.),オソフィサン,オー.(Osofisan,O.) 、グロスクロス,ジェイ.(Grosklos,J.) 、フリッシュル,シー.(Fritschle,C.)、ラング,エル.ジー.(Lange,L.G.)、1993年]。この事実により、コレステロールが腸内から吸収されるのを妨げるメカニズムは、コレステロール関連疾病の予防及び治療の手掛かりを探し出そうと努める者には、大変興味深いものである。
ボスナー,エム.エス.(Bosner,M.S.) 、オストランド,アール.イー.ジュニア(Ostlund,R.E.,Jr.),オソフィサン,オー.(Osofisan,O.) 、グロスクロス,ジェイ.(Grosklos,J.) 、フリッシュル,シー.(Fritschle,C.)、ラング,エル.ジー.(Lange,L.G.)、1993年
豆、とうもろこし、木のような広範囲の植物、獣脂油などの中に天然に産生する植物ステロール(または、フィトステロール)或いは植物スタノール(またはフィトスタノール)は、無毒性である。植物ステロールまたはフィトステロールはシトステロール、カンペステロール及びスチグマステロールに、他方、植物スタノールまたはフィトスタノールはシトスタノール及びカンペスタノールに、分けることができる。便宜上、本明細書中では、それらを全て植物ステロールと称する。
米国特許第5,578,334 号明細書に開示されているように、植物ステロールはコレステロールの構造と類似する構造を持つため、多量摂取すると、腸コレステロール及び胆汁コレステロールの吸収を抑制し、それにより、血漿コレステロールレベルを低下させることが知られている。コレステロール吸収に対する植物ステロールの抑制作用を利用することにより、心循環器疾患、冠状動脈疾患及び高脂血症に対する治療薬としての植物ステロールの臨床実験が行われてきた[アテローム性動脈硬化症(Atherosclerosis) 第28巻:第325〜338頁]。
米国特許第5,578,334 号明細書 アテローム性動脈硬化症(Atherosclerosis) 第28巻:第325〜338頁
この有用な作用にも拘らず、植物ステロールは、その物理的性質、即ち、水や油のいず
れにも溶け難いため、食品への適用が難しい。従って、僅かな含有量の植物ステロールのみを持つ食品が開発されていた。
植物ステロールの溶解度を増加させるために、一部の研究者は様々な植物ステロール誘導体を合成した。例えば、米国特許第3,881,005 号に開示されているような、一定の比率で澱粉加水分解物、二酸化珪素及びポリオキシレンソルビタンモノステアレートと混合し、均質化段階、脱気段階、殺菌段階及び蒸発段階を経て経口投与のための医薬粉末を形成するシトステロールが挙げられる。米国特許第5,932,562 号明細書は、微細に分割された水溶性粉末に乾燥された、植物ステロール、レシチン及びリゾレシチンの水性均質ミセルミックスを開示している。これは、植物ステロール、レシチン及びリゾレシチンを一定モル比でクロロホルム中で一緒に混合し、そして、それからクロロホルムを除去することにより得られた。
米国特許第3,881,005 号明細書 米国特許第5,932,562 号明細書
他の水溶性植物ステロールは、米国特許第6,054,144 号明細書及び米国特許第6,110,502 号明細書に見出すことができる。これらの特許明細書によると、水性の分散性植物ステロールは、オリザノールまたは植物ステロール、単官能性界面活性剤及び多官能性界面活性剤を一定の比率で水中で混合し、そして、混合物を乾燥することにより製造される。上記製造方法は、均質化段階及び脱気段階が存在しないことが特徴であり、単官能性界面活性剤及び多官能性界面活性剤として、それぞれ、ポリオキシレンソルビタンモノパルミテート及びソルビタンモノパルミテートを使用している。
米国特許第6,054,144 号明細書 米国特許第6,110,502 号明細書
米国特許第6,190,720 号明細書は、ステロール低下剤として使用し得る食品成分を開示しており、この食品成分が、一種以上の溶融された植物ステロールを一種以上の脂肪及び一種以上の乳化剤と均質に混合し、そして均質混合物を撹拌下で約60℃に冷却してペーストを得ることにより製造され得ることを教示している。この食品成分は、サラダドレッシング、マーガリンなどのようなオイルベース食品に適用することができる。
米国特許第6,190,720 号明細書
コレステロールを低減する食品は、国際特許公開第WO 00/33669 号パンフレットに見出すことができる。この特許の方法によると、植物ステロールは、食品乳化剤の溶融液に溶解または混合され、牛乳またはヨーグルトのようなタンパク質含有食品と混合され、均質化され、そして食品に添加される。コレステロールを低減する食品の分散安定性は、タンパク質含有材料の存在下においてのみ維持される。
国際特許公開第WO 00/33669 号パンフレット
米国特許6,267,963 号明細書は、植物ステロールの融点より少なくとも30℃低い融点を有する植物ステロール−乳化剤複合体に関するものであり、該複合体は、その融点が低下したことにより、植物ステロール−乳化剤が食品の製造中または製造後に結晶化する可能性が低くなり、そして、食品生地に悪影響を与えることなく、食品を摂取した人体における血漿コレステロールレベルを低減するのに有効な量で食品に配合することができるのが特徴である。
米国特許6,267,963 号明細書
上記のように、植物ステロールと乳化剤の粉末状混合物の製造は、均質化、脱気、殺菌
及び蒸発を包含する一連の工程を使用するか、或いは、添加剤を溶解した後に除去されるクロロホルムのような有機溶媒を用いていた。または、食品中で使用するための粉末状混合物を製造するために多量の乳化剤が使用される。しかしながら、このような慣用の方法により製造された粉末状混合物は、食品ベースの限られた範囲で適用されるのに加えて、特に水中における安定な分散が必要とされるとき、水に対する分散安定性が乏しい。
従って、本発明の目的は、植物ステロールと乳化剤の粉末状混合物であって、該植物ステロールと該乳化剤が、食品ベースに関係なく、適用された食品の独特の味及び香りに影響を及ぼすことなく、そして口内にざらつき感を生じさせることなく、生物学的利用度が改善され且つ多様な食品に適用され得るような微細寸法レベルに均質に分散される粉末状混合物を提供することにある。
本発明の他の目的は、食品に含まれた植物ステロールの高い生物学的利用度のため比較的少量摂取されたときでも、腸コレステロールと胆汁コレステロールの吸収を抑制するために、加えて口内にざらつき感を生じさせることなく食品に適用される、植物ステロールと乳化剤の粉末状混合物を製造する方法を提供することにある。
本発明の一つの観点によると、蔗糖脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル及びポリオキシレンソルビタン脂肪酸エステルからなる群から選択された少なくとも一種の乳化剤30〜70重量%並びに植物ステロール70〜30重量%を含む混合物を100〜200℃で熱溶融させる段階;
上記溶融された混合物を10℃以下で急冷し固化させる段階;並びに
上記固化された混合物を粉砕する段階;
を含む、植物ステロールと乳化剤の粉末状混合物を製造する方法が提供される。
本発明の別の観点によると、蔗糖脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル及びポリオキシレンソルビタン脂肪酸エステルからなる群から選択された少なくとも一種の乳化剤30〜70重量%並びに植物ステロール70〜30重量%を含む混合物を100〜200℃で熱溶融させる段階;並びに
上記溶融された混合物を10℃以下に維持された冷却条件下で噴霧し粉末を得る段階;を含む、植物ステロールと乳化剤の粉末状混合物を製造する方法が提供される。
本発明の更なる観点によると、上記方法により製造された粉末状混合物が提供される。
本発明によると、第一段階として、植物ステロールは少なくとも一種の乳化剤と適正比率で混合され、その後、混合物は加熱され且つ溶融される。
植物ステロールは、コレステロールに構造が類似する天然物質である。自然界において、多様な植物ステロールが見出されており、その中でも、シトステロール、カンペステロール、スチグマステロール及びシトスタノールが他のステロールを凌いでいる。本発明において、用語“植物ステロール”は、シトステロール、カンペステロール、スチグマステロール、シトスタノール、カンペスタノール等を包含する、植物において見出された全てのステロール及びスタノールを称している。
本発明において有用な乳化剤の例は、蔗糖脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル及びポリオキシレンソルビタン脂肪酸エステルを包含する。
植物ステロールと乳化剤の混合において何よりも重要なことは、植物ステロール中に乳化剤を均一に分配して植物ステロールの凝集を防止し、それにより、高い乳化安定性を得ることである。従来は、植物ステロールと乳化剤の均質混合を達成するため、植物ステロールと乳化剤を共に溶解するために有機溶媒が使用され、その後、有機溶媒が除去された。しかしながら、上記混合は、有機溶媒の一部が混合物中に残存する恐れがあり、食品において使用するために適さない。
有機溶媒を用いる代わりに、植物ステロールを乳化剤と均質に混合するため、熱を使用することもできる。この際に、多量の乳化剤が必要である。しかしながら、過剰な乳化剤含有量は、食品において使用するために適さない。従って、植物ステロール粒子が一緒に凝集するのを防ぐことを条件に、できる限り少量の乳化剤を使用することが望ましい。本発明において、植物ステロール30〜70重量%及び乳化剤70〜30重量%から、最適な混合物が得られる。例えば、植物ステロールが70重量%を超過する量で使用されるとき、混合物が適用された食品は多量の植物ステロールを含み、そして比較的少量の乳化剤を用いて植物ステロールが均質に分散され得ず、分散安定性が悪化する。他方、植物ステロールが30重量%未満の量で使用されるとき、分散安定性は向上するが、しかし、得られた食品は乳化剤の味を持つうえに、物理的性質が悪化する。
本発明において、植物ステロールは、加熱溶融することにより、乳化剤と均質に混合される。植物ステロールと乳化剤を加熱溶融するための温度は、好ましくは、およそ100〜200℃である。例えば、植物ステロールと乳化剤が100℃未満で加熱されるとき、それらは充分に混合されない。他方、200℃を超過すると、乳化剤の変性が生じる。
本発明によると、こうして得られた溶融された混合物を、以下の二種の方法により粉末にすることができる:第一の方法では、溶融された混合物を10℃以下で急冷した後、粉末に粉砕する;第二の方法では、溶融された混合物を10℃以下で、例えばノズルを使用することにより噴霧して粉末を得る。
上記二つの方法において、溶融された混合物の冷却条件が水中の分散安定性に大きな影響を有すると考えられる。即ち、水中に分散されるとき、植物ステロールと乳化剤の溶融された混合物を急冷することにより製造された粉末状混合物は、溶融された混合物を徐冷することにより製造された粉末状混合物よりも更に優れた分散安定性を示す。
冷却方法により、異なる分散安定性が何故生じるのかを検査するために、急冷及び徐冷により得られた各粉末を示差走査熱量測定法(DSC)により分析した。DSC分析の結果として、徐冷を通して製造された粉末状混合物のDSC曲線において多数のピークが観察され、これに対して、急冷を通して製造された粉末状混合物のDSC曲線においてただ一つのピークが検出された。
植物ステロールと乳化剤の溶融された混合物を徐冷した場合、DSCピークは、植物ステロールと乳化剤の各融点において観察される。この理由は、溶融された状態において、植物ステロールは乳化剤と均質に混合され、そして、混合物を構成する成分の各々が、冷却が徐々に進行するとき、融点が低下する順に析出及び凝集するためであると、我々は信じる。従って、DSC分析において、ピークは各融点において現れる。即ち、DSC分析により多数のピークを示す、植物ステロールと乳化剤の粉末状混合物において、植物ステロールは乳化剤と均質に混合されず、大きな粒子に凝集している。従って、このような粉末状混合物は、水中の分散安定性が悪い。
これに対して、植物ステロールと乳化剤の溶融された混合物が急冷されたとき、各融点と異なる点にただ一つのDSCピークが観察され、植物ステロールと乳化剤が微粒子とし
て互いに均質に混合されていることを示している。従って、急冷により製造された植物ステロールと乳化剤の粉末状混合物は、水中に安定して分散される。
本発明において、急冷条件、即ち冷却ブースは好ましくは10℃以下、そしてより好ましくは−10℃以下に維持される。均質性を達成するために充分な冷却は、10℃より高くては行われない。
固化のために急冷した後、固化した混合物を粉砕することにより、又は、冷却条件下で溶融された混合物を噴霧することにより得られた粉末状混合物は、好ましくは5mmまで、そしてより好ましくは1mmまでの最大粒径を有し、200〜500μmの平均粒径範囲を持つ。最大粒径が5mmを超過するとき、乳化を行うために長時間を要し、そしてある場合には、分散された植物ステロールの粒径が数μm以上となり、食品生地に悪影響を与える。
上記のように、DSC分析は、植物ステロールと乳化剤の粉末状混合物の均質性についての情報を与えることができ、従って、食品に対する分散安定性及び適用性を決定する。蔗糖脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル及びポリオキシレンソルビタン脂肪酸エステルは、DSC分析において、良好な結果をもたらすことが見出されている。特に、優れたものは、少なくとも100℃の点に一つのDSCピークを示す粉末状混合物である。シトステロールは約140℃、カンペステロールは約157℃、そしてスチグマステロールは約170℃で溶融する。植物ステロールと乳化剤の粉末状混合物の融点が植物ステロールの融点と類似しているとき、植物ステロールは乳化剤と均質に混合され得、そして粉末状混合物は、水中での優れた分散安定性を有する。このような粉末状混合物は、簡単な撹拌によってさえも、熱湯に充分に乳化され得る。一般に、O/W−またはW/O−型のエマルジョンは、ホモミキサーを用いた高速撹拌により得ることができる。しかしながら、本発明の混合物は簡単な撹拌によって乳化され得、これは、植物ステロールの微粒子が乳化剤の微粒子と共に均質に分散されている事実に起因する。
粉末状混合物において使用された乳化剤の親水性親油性バランス(Hydrophilic Lipophilic Balance)(HLB)値は、適用される食品ベースの物理的性質に応じて変化し得、飲料、ケチャップ、ヨーグルトなどのような親水性の食品ベースに対して、乳化剤は好ましくは8以上、そしてより好ましくは10以上のHLB値を有し、そして、マヨネーズ、マーガリン、アイスクリームなどのように親油性の食品ベースにに対して、乳化剤は好ましくは8未満、そしてより好ましくは5未満のHLB値を有する。
本発明に従って製造された、植物ステロールと乳化剤の粉末状混合物は、食品ベースに関係なく、適用された食品の独特の味及び香りに影響を及ぼすことなく、多様な食品に都合良く適用することができる。また、粉末状混合物は、水中に非常に微細な粒子として分散されるので、その中に含まれた植物ステロールの高い生物学的利用度のため比較的少量で使用することができ、加えて口内にざらつき感を生じさせない。
本発明を一般的に記載したので、特定の特別な実施例を参照することにより、更なる理解を得ることができるが、該実施例は、説明の目的のみのために本明細書中に提供されており、そして、特記しない限り、限定を意図するものではない。
比較例1ないし7
100mLの容器中で、植物ステロール(シトステロール75%、カンペステロール10%並びにスチグマステロール及びシトスタノール15%) を、蔗糖ステアリルエステル
(HLB11)及びポリグリセリンステアリルエステル(HLB12)と下記表1に示された重量比で混合し、その後この混合物を、140℃で撹拌しながら溶融させた。完全に溶融させた後、混合物を室温に10時間放置することにより徐冷した。混合物を冷凍室(−10℃) に短時間貯蔵して、粉末を製造した。植物ステロールと乳化剤の粉末状混合物をDSCにより均質性について分析し、そして結果を下記表1に示す。
表1
Figure 2005520508
実施例1ないし5
100mLの容器中で、植物ステロール(シトステロール75%、カンペステロール10%並びにスチグマステロール及びシトスタノール15%) を、蔗糖ステアリルエステル(HLB11、融点49〜55℃) 及びポリグリセリンステアリルエステル(HLB12、融点45〜55℃) と下記表2に示された重量比で混合し、その後この混合物を、140℃で撹拌しながら溶融させた。完全に溶融させた後、混合物を冷凍室(−10℃)に貯蔵することにより、急冷した。こうして得られた固形物を、5mm以下の最大粒径を持つ粉末に粉砕した。植物ステロールと乳化剤の粉末状混合物をDSCにより均質性について分析し、そして結果を下記表2に示す。
表2
Figure 2005520508
表1及び表2から分かるように、徐冷されるとき、粉末状混合物は多様な温度ポイントにおいてDSCピークを示したが、他方、急冷された粉末状混合物の各々のDSCにおいては、ただ一つのピークが観察され、植物ステロールが乳化剤と均質に混合されたことを示している。
実施例6
100mLの容器中で、5gの植物ステロール(シトステロール75%、カンペステロール10%並びにスチグマステロール及びシトスタノール15%) を、4. 25gの蔗糖ステアリルエステル(HLB11)及び1gのポリグリセリンステアリルエステル(HL
B12)と混合し、その後この混合物を、140℃で撹拌しながら溶融させた。完全に溶融させた後、混合物を、−10℃の冷却条件下で、慣用の噴霧乾燥用ノズルを通して噴霧し、平均粒径300μmの微粒子を製造した。この混合物のDSC結果は、実施例1において得られた結果と類似していた。
比較例8ないし14
比較例1ないし7において得られた粉末状混合物を、粉末状混合物と水の重量比1:100で90℃に維持された水に添加し、そして10分間800rpmで撹拌した。それらの水中分散性を下記表3に示す。
表3
Figure 2005520508
実施例7ないし12
実施例1ないし6において得られた粉末状混合物を、粉末状混合物と水の重量比1:100で90℃に維持された水に添加し、そして10分間800rpmで撹拌した。それらの水中分散性を下記表4に示す。
表4
Figure 2005520508
水中分散性の測定
水に1%の植物ステロールが分散された分散液を100mLのメスシリンダーに入れ、25℃で3日間放置した。沈殿容量について、下記の評価を適用した。
┌──────┬──────┐
│ 沈澱容量 │ 評価 │
├──────┼──────┤
│ 1mm以下│ 非常に安定│
├──────┼──────┤
│ 3mm以下│ かなり安定│
├──────┼──────┤
│ 5mm以下│ 安定 │
├──────┼──────┤
│10mm以下│ 不安定 │
├──────┼──────┤
│20mm以下│かなり不安定│
├──────┼──────┤
│20mm超過│非常に不安定│
└──────┴──────┘
実施例13
実施例5において得られた粉末状混合物を粒径について測定し、そして結果を下記表5に示す。表5のデータから分かるように、粉末状混合物は寸法が非常に微細である。
表5
Figure 2005520508
要するに、上記の実施例及び比較例において得られたデータは、本発明の植物ステロールと乳化剤の粉末状混合物が、食品ベースに関係なく多様な食品に都合良く適用することができ、そして、水中分散性が優れていることを示している。また、前記粉末状混合物は、生物学的利用度が非常に改善され、そして口内でざらつかず、食品の独特の味及び香りに影響を及ぼすことのないような寸法である。

Claims (10)

  1. 蔗糖脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル及びポリオキシレンソルビタン脂肪酸エステルからなる群から選択された少なくとも一種の乳化剤30〜70重量%並びに植物ステロール70〜30重量%を含む混合物を100〜200℃で熱溶融させる段階;
    上記溶融された混合物を10℃以下で急冷し固化させる段階;並びに
    上記固化された混合物を粉砕する段階;
    を含む、植物ステロールと乳化剤の粉末状混合物を製造する方法。
  2. 蔗糖脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル及びポリオキシレンソルビタン脂肪酸エステルからなる群から選択された少なくとも一種の乳化剤30〜70重量%並びに植物ステロール70〜30重量%を含む混合物を100〜200℃で熱溶融させる段階;並びに
    上記溶融された混合物を10℃以下に維持された冷却条件下で噴霧し粉末を得る段階;を含む、植物ステロールと乳化剤の粉末状混合物を製造する方法。
  3. 上記粉末状混合物が5mm以下の最大粒径を有する、請求項1または2に記載の方法。
  4. 上記粉末状混合物が、示差走査熱量計により測定された少なくとも100℃の融点を有する、請求項1または2に記載の方法。
  5. 上記粉末状混合物が、示差走査熱量測定プロットにおいて一つの融点ピークを示す、請求項4に記載の方法。
  6. 蔗糖脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル及びポリオキシレンソルビタン脂肪酸エステルからなる群から選択された少なくとも一種の乳化剤30〜70重量%並びに植物ステロール70〜30重量%を含む混合物を100〜200℃で熱溶融させ、溶融された混合物を10℃以下で急冷して固化し、そして固化された混合物を粉末に粉砕することにより製造された、植物ステロールと乳化剤の粉末状混合物。
  7. 蔗糖脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル及びポリオキシレンソルビタン脂肪酸エステルからなる群から選択された少なくとも一種の乳化剤30〜70重量%並びに植物ステロール70〜30重量%を含む混合物を100℃〜200℃で熱溶融させ、溶融された混合物を10℃以下に維持された冷却条件下で噴霧し粉末を得ることにより製造された、植物ステロールと乳化剤の粉末状混合物。
  8. 上記粉末状混合物が5mm以下の最大粒径を有する、請求項6または7に記載の粉末状混合物。
  9. 上記粉末状混合物が、示差走査熱量計により測定された少なくとも100℃の融点を有する、請求項6または7に記載の粉末状混合物。
  10. 上記粉末状混合物が、示差走査熱量測定プロットにおいて一つの融点ピークを示す、請求項9に記載の粉末状混合物。
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