JP2023509945A - フルカロリーの遅消化性炭水化物組成物 - Google Patents

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セリア フランシー,
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Abstract

本発明は、乾量基準で少なくとも65%(w/w)のグルコース系糖類であって、還元末端と、交互にα1-6グリコシド結合及びα1-3グリコシド結合で連結されたD-グルコースモノマーとを有しており、還元末端にはマルトース単位が存在する、グルコース系糖類と、乾量基準で0.1~30%(w/w)のフルクトース等価物と、を含み、当該グルコース系糖類が12超の平均重合度を有する、可消化性炭水化物組成物に関する。【選択図】 図8

Description

[背景技術]
炭水化物には、人間の食生活において特有の働きがある。炭水化物は、品質改良剤(texturizer)又は増量剤のような技術的機能を提供する。場合によっては、炭水化物は、甘味料とみなすことができる。炭水化物はまた、エネルギーを提供し、血糖値を調節する。
グルコースシロップ、マルトデキストリン、砂糖、及びデンプン加水分解物などのフルカロリーである炭水化物の摂取は、典型的には、高い血糖値ピークをもたらす。
グルコースシロップ、イソマルトオリゴ糖、デンプン加水分解物のような市場で入手可能な現在のα-グルカン成分もまた、それらの最大濃度(Cmax)及び上昇曲線下面積(iAUC)がグルコースのものと比較して十分に低減されないという点であまり遅消化性ではない。更に、市販のスクロモルトのような未精製のα-グルカン成分は、単糖、特にフルクトースの含有量が多く、添加糖の一因である。更に、グルコースと比較してCmax及びiAUCが低減することが知られている小麦デンプンのような生デンプンは、十分に可溶性ではなく、かつ特に液体用途では、熱処理によってこれらの特性が失われる。
難消化性デキストリン、ポリデキストロース、デキストラン及びロイテラン(reuteran)などのより高分子量の他のα-グルカン成分は、消化されにくいためフルカロリーではない可能性がある。
上記の欠点を有しておらず、改良された、フルカロリー及び遅消化性の炭水化物組成物を市場に提供する必要があることは明らかである。
[発明の概要]
本出願の発明者らは、驚くべきことに、先行技術の炭水化物組成物の欠点を有さない組成物を見出した。5~10%以下の糖(単糖類及び二糖類)を含むものとして定義される、添加糖の寄与がほとんどない。フルクトースの寄与は、ほとんど又は全くない。更に、フルカロリー(3.5~4kcal/g)である。
組成物はまた、レディ・トゥ・ドリンク(RTD)又はレディ・トゥ・ユーズ(RTU)液体マトリックスに適している。
組成物はまた、レディ・トゥ・ミックス又は粉末用途に適している。
第1の態様では、本発明は、可消化性炭水化物組成物に関し、当該可消化性炭水化物組成物は、
a.乾量基準で少なくとも65%(w/w)のグルコース系糖類であって、還元末端と、交互のα1-6グリコシド結合及びα1-3グリコシド結合で連結されたD-グルコースモノマーとを有しており、還元末端には受容体分子が存在する、グルコース系糖類と、
b.乾量基準で0.1~30%(w/w)のフルクトース等価物と、を含み、
当該グルコース系糖類は12超の平均重合度を有するものであり、当該受容体分子は好ましくはマルトース単位である。
第2の態様では、本発明は、当該可消化性炭水化物組成物を含む食品製品又は飲料に関する。
第3の態様では、本発明は、有効量の当該食品製品又は飲料又は当該可消化性炭水化物組成物を、それらを必要とする対象に投与することを含む、対象における食後グルコースを低減する方法に関する。
先行技術による方法のスキームを示す。 本発明による可消化性炭水化物組成物を作製する方法のスキームを示す。 先行技術の方法のプロセス設計を示す。 本発明による可消化性炭水化物組成物を製造する方法のプロセス設計を示す。 スクロースの一定供給が適用される場合の変換時間にわたる分子量の増加を示すチャートである。 1:フルクトース、2:グルコース、3:DCC-1、4:DCC-2 P1、5:DCC-3 P2、6:様々な重合度(DP)のマルトデキストリン標準。 一般的な研究スキーム。 DCC-1及びグルコースシロップ(合計25gの炭水化物)摂取後の食後グルコース応答。 DCC-1及びグルコースシロップ(合計25gの炭水化物)摂取後の食後グルコース応答の増加。 DCC-2、DCC-3、及びグルコースシロップ(合計33gの炭水化物)摂取後の食後グルコース応答。 DCC-2、DCC-3、及びグルコースシロップ(合計33gの炭水化物)摂取後の食後グルコース応答の増加。 グルコースシロップと比較した、DCC-2及びDCC-3の平均相対的iAUC。暗灰色は、製品がフルクトース等価物を含まない純粋なグルコースである場合の予測相対iAUC。エラーバーが100%線を超えない場合、参照に対する差は有意である(p<0.05)。 DCC-2、DCC-3、及びグルコースシロップ摂取後の食後呼気中の水素産生。 DCC-2、DCC-3、及びグルコースシロップ摂取後の食後呼気中の水素産生の増加。
可消化性炭水化物組成物
本発明は、可消化性炭水化物組成物に関し、当該可消化性炭水化物組成物は、乾量基準で少なくとも65%(w/w)のグルコース系糖類であって、還元末端と、交互にα1-6グリコシド結合及びα1-3グリコシド結合で連結されたD-グルコースモノマーとを有しており、還元末端には受容体分子が存在する、グルコース系糖類と、乾量基準で30%(w/w)未満のフルクトース等価物と、を含み、当該グルコース系糖類は12超の平均重合度を有するものであり、当該受容体分子は好ましくはマルトース単位である。
特に、本発明は、可消化性炭水化物組成物に関し、当該可消化性炭水化物組成物は、
a.乾量基準で少なくとも65%(w/w)のグルコース系糖類であって、還元末端と、交互にα1-6グリコシド結合及びα1-3グリコシド結合で連結されたD-グルコースモノマーとを有しており、還元末端には受容体分子が存在する、グルコース系糖類と、
b.乾量基準で0.1~30%(w/w)のフルクトース等価物と、を含み、
当該グルコース系糖類は12超の平均重合度を有するものであり、当該受容体分子は好ましくはマルトース単位である。
受容体分子は、好ましくは炭水化物又は炭水化物誘導体である。
受容体分子は、スクロースからグルコース単位を受け入れることができる炭素位置番号2、3及び6のうちの1つ以上に遊離ヒドロキシル基を有する、糖又は糖アルコールから選択され得る。
炭水化物受容体は、好ましくは、マルトース単位、イソマルトース単位、マルチトール単位、(イソ)マルトトリオース単位及びメチル-α-D-グルカン単位からなる群から選択される糖類である。他の好ましい受容体分子は、グルコース単位、ゲンチオビオース単位、ラフィノース単位、メリビオース単位、イソマルチトール単位、イソマルトオリゴ糖単位、テアンデロース、コージビオース単位、グルコシルトレハロース単位、セロビオース単位、マルトテトラオース単位、ニゲロース単位、ラクトース単位、パノース単位、又はそれらの混合物である。
好ましくは、受容体分子は、マルトース単位である。
平均重合度は、GPC-RI(屈折率検出を有するゲル浸透クロマトグラフィー)若しくはGPC-MALLS(多角光散乱を有するゲル浸透クロマトグラフィー)、又はHPAEC-PAD(パルスドアンペロメトリック検出を用いた高性能アニオン交換クロマトグラフィー)のいずれかで決定される。
好ましくは、平均重合度(又は重量平均重合度)は、HPAEC-PADで決定される。
平均重合度は、12~90、又は12~70、又は12~50、又は12~35、又は12~30、又は12~20、又は12~18であり得る(HPAEC-PAD)。
平均重合度は、13、14、15、又は16超であり得る(HPAEC-PAD)。いくつかの実施形態では、平均重合度は、17超であり得る(HPAEC-PAD)。
平均重合度は、90、70、50、35、20、19、又は18未満であり得る(HPAEC-PAD)。
組成物は、典型的には、単糖類及び二糖類の形態の添加糖にはほとんど関与をもたらさない。好ましくは、組成物は、単糖類及び二糖類の形態の添加糖を、10%(w/w)、9%(w/w)、8%(w/w)、7%(w/w)、6%(w/w)、又は5%(w/w)未満含む。
いくつかの実施形態では、組成物は、乾量基準で65~99%(w/w)のグルコース系糖類を有する。
いくつかの実施形態では、組成物は、乾量基準で75~95%(w/w)のグルコース系糖類を有する。
いくつかの実施形態では、組成物は、乾量基準で85~90%(w/w)のグルコース系糖類を有する。
いくつかの実施形態では、組成物は、乾量基準で少なくとも70%(w/w)、好ましくは少なくとも75%(w/w)のグルコース系糖類を有する。
いくつかの実施形態では、組成物は、乾量基準で少なくとも80%(w/w)、好ましくは少なくとも85%(w/w)のグルコース系糖類を有する。
組成物は、典型的には、乾量基準で少量のフルクトース等価物のみを提供する。
いくつかの実施形態では、当該組成物は、乾量基準で25%(w/w)未満のフルクトース等価物を含む。
いくつかの実施形態では、当該組成物は、乾量基準で20%(w/w)未満のフルクトース等価物を含む。
いくつかの実施形態では、当該組成物は、乾量基準で10%(w/w)未満のフルクトース等価物を含む。好ましくは、当該組成物は、乾量基準で9%(w/w)未満、8%(w/w)未満、7%(w/w)未満、6%(w/w)未満、5%(w/w)未満、3%(w/w)未満、2%(w/w)未満、1%(w/w)未満、又は0.5%(w/w)未満のフルクトース等価物を含む。
いくつかの実施形態では、当該組成物は、乾量基準で0.1~25%(w/w)、又は0.1~20%(w/w)、又は0.1~15%(w/w)、又は0.1~10%(w/w)、又は0.1~9%(w/w)、又は0.1~8%(w/w)、又は0.1~7%(w/w)、又は0.1~6%(w/w)、又は0.1~5%(w/w)、又は0.1~3%(w/w)、又は0.1~2%(w/w)、又は0.1~1%(w/w)、又は0.1~0.5%(w/w)のフルクトース等価物を含む。
いくつかの実施形態では、当該フルクトース等価物は、ロイクロース、フルクトース、及び/又はスクロースである。いくつかの実施形態では、当該フルクトース等価物は、ロイクロースである。いくつかの実施形態では、当該フルクトース等価物は、フルクトースである。いくつかの実施形態では、当該フルクトース等価物は、スクロースである。いくつかの実施形態では、当該フルクトース等価物は、ロイクロース及びフルクトースである。いくつかの実施形態では、当該フルクトース等価物は、ロイクロース及びスクロースである。いくつかの実施形態では、当該フルクトース等価物は、フルクトース及びスクロースである。いくつかの実施形態では、当該フルクトース等価物は、ロイクロース、フルクトース、及びスクロースである。
一実施形態では、組成物の平均分子量は、2kDa超である。
一実施形態では、組成物の平均分子量は、2~14.58kDaである。
組成物のグルコース系糖類は、一方の末端にα1-4結合を更に含む。
本発明の典型的な組成物は、交互にα1-6結合及びα1-3結合を有するグルコース系糖類と、総炭水化物33グラム当たり1.5~2.5グラムのフルクトース等価物と、総炭水化物33グラム当たり30.5~31.5グラムのグルコース系炭水化物と、を含み、当該グルコース系糖類は12~13の平均重合度を有する。
本発明の別の典型的な組成物は、交互にα1-6結合及びα1-3結合を有するグルコース系糖類と、総炭水化物33グラム当たり2.5~3.5グラムのフルクトース等価物と、総炭水化物33グラム当たり29.5~30.5グラムのグルコース系炭水化物と、を含み、当該グルコース系糖類は17~18の平均重合度を有する。
典型的には、組成物はフルカロリーである。いくつかの実施形態では、組成物は、少なくとも3kcal/グラム、又は3.5kcal/グラム、又は最大4kcal/グラム、又は3.5~4kcal/グラムを提供する。
組成物は、マルトデキストリン又はグルコースシロップと比較して、対象において誘導する血糖応答が低い。典型的には、組成物の摂取直後の3時間の期間において、対象における血糖応答はより低い。血糖応答は、例えば本明細書に記載されるように、上昇曲線下面積(iAUC)によって測定され得る。
組成物は、ゆっくりと消化されるという更なる利点を有する。食後の水素産生は、消化率の間接的な測定として使用することができる。難消化性炭水化物が結腸に到達した場合、結腸細菌によって発酵される。この発酵により、水素及びメタンなどのガスが産生され、対象の呼気中に測定することができる。
一実施形態では、組成物は、対象による33グラムの組成物の摂取直後、240分の期間中に、20ppm超の呼気中水素をもたらさない。一実施形態では、33グラムの組成物は、33グラムのマルトデキストリンシロップ又はグルコースシロップよりもゆっくりと消化される。
組成物の胃腸管耐性は非常に高い。一実施形態では、組成物は、例えば、33gの当該組成物の摂取直後180分の期間中に、対象において下痢、腹部痙攣、嘔吐、可聴腸音、又は鼓腸のうちの1つ以上をもたらさない。
いくつかの実施形態では、本発明による可消化性炭水化物組成物は、対象、好ましくはヒト対象における血糖応答の低減に使用するためのものである。
一実施形態では、当該組成物は、対象における血糖応答を低減するのに使用するためのものであり、当該組成物は、交互にα1-6結合及びα1-3結合を有するグルコース系糖類と、総炭水化物33グラム当たり2.5~3.5グラムのフルクトース等価物と、総炭水化物33グラム当たり29.5~30.5グラムのグルコース系炭水化物と、を含み、17~18の平均DPを有する。
一実施形態では、当該組成物は、対象におけるグルコースシロップに対する血糖応答と比較して、組成物の摂取直後60分、120分、又は180分の期間中に対象の血糖応答を低減するのに使用するためのものである。
血糖応答は、摂取直後60分の期間中に、対象において最大45%低減し得る。血糖応答は、摂取直後の120分の期間中に、対象において最大38%低減し得る。血糖応答は、摂取直後の180分の期間中に、対象において最大33%減少し得る。
好ましくは、対象は、ヒト対象である。
食品製品又は飲料
本発明はまた、本明細書に記載の可消化性炭水化物組成物を含む、食品製品又は飲料に関する。可消化性炭水化物組成物は、粉末、例えば飲料のためのレディ・トゥ・ミックス粉末の形態であり得る。他の実施形態では、可消化性炭水化物組成物は、液体、例えばシロップの形態であり得る。
好ましくは、飲料は、レディ・トゥ・ドリンク(RTD)又は熱処理された飲料である。
いくつかの実施形態では、当該食品製品又は飲料は、栄養補助食品である。
いくつかの実施形態では、当該食品製品又は飲料は、栄養製剤である。
栄養製剤は、例えば、健康飲料、市販飲料、任意に、ジュース、ミルクセーキ、ヨーグルトドリンク、スムージー又は大豆ベースの飲料を含むソフトドリンク、栄養バーなどの任意の経口栄養形態とすることができ、又は任意の種類の食品、例えば焼成製品、シリアルバー、乳製品バー、スナック食品、スープ、朝食用シリアル、ミューズリー、キャンディ、タブレット、クッキー、ビスケット、クラッカー(煎餅など)、及び乳製品などの中に分散されていてもよい。
栄養製剤は、栄養バーであり得る。
栄養製剤は、脂肪、タンパク質、及びその他の炭水化物源を更に含み得る。
栄養補助食品又は栄養製剤は、例えば、錠剤、カプセル剤、トローチ、又は液体とすることができる。栄養補助食品又は栄養製剤は、保護親水コロイド(ガム、タンパク質、加工デンプンなど)、結合剤、フィルム形成剤、封入剤/材、隔壁/シェル材、マトリックス化合物、コーティング、乳化剤、界面活性剤、可溶化剤(油、脂肪、ワックス、レシチンなど)、吸着剤、担体、充填剤、補助化合物(co-compound)、分散剤、湿潤剤、加工助剤(溶媒)、流動化剤、矯味剤、増量剤、ゼリー化剤、及びゲル形成剤を更に含有してもよい。
いくつかの実施形態では、当該栄養製剤又は栄養補助食品は、薬剤として使用するためのものである。
いくつかの実施形態では、当該栄養製剤又は栄養補助食品は、ヒト対象、例えば健康なヒト対象における血糖コントロールを管理するため又は血糖応答を低減するためのものである。
いくつかの実施形態では、当該栄養製剤又は栄養補助食品は、乳児、子供、又は青年のヒト対象のためのものである。
いくつかの実施形態では、当該栄養製剤又は栄養補助食品は、糖尿病及び/又は前糖尿病のヒト対象のためのものである。
いくつかの実施形態では、当該栄養製剤又は栄養補助食品は、救急治療下のヒト対象に適している。
いくつかの実施形態では、当該栄養製剤又は栄養補助食品は、ヒト対象のための減量製品に適している。
いくつかの実施形態では、当該食品製品は、ペットフード製品である。
食後グルコースを低減する方法
本発明はまた、本明細書に記載の有効量の可消化性炭水化物組成物又は本明細書に記載の食品製品若しくは飲料を、それらを必要とする対象に投与することを含む、対象における食後グルコースを低減する方法に関する。
いくつかの実施形態では、当該対象は、ヒト対象である。
いくつかの実施形態では、当該対象は、イヌ又はネコなどのコンパニオンアニマル対象である。
定義
本明細書に記載する全ての百分率は、別途記載のない限り、組成物の総乾燥重量による乾燥重量によるものである。本明細書で使用するとき、「約」、「およそ」、及び「実質的に」は、数値範囲内、例えば、参照数字の-10%から+10%の範囲内、好ましくは参照数字の-5%から+5%の範囲内、より好ましくは、参照数字の-1%から+1%の範囲内、最も好ましくは参照数字の-0.1%から+0.1%の範囲内の数を指すものと理解される。本明細書における全ての数値範囲は、その範囲内の全ての整数又は分数を含むと理解されるべきである。更に、これらの数値範囲は、この範囲内の任意の数又は数の部分集合を対象とする請求項をサポートすると解釈されたい。例えば、1~10という開示は、1~8、3~7、1~9、3.6~4.6、3.5~9.9などの範囲をサポートするものと解釈されたい。
本開示及び添付の特許請求の範囲において使用されるとき、単数形「1つの」、すなわち「a」、「an」及び「the」には、別段の指示がない限り、複数の参照物も含まれる。したがって、例えば、「1つの構成成分(a component)」又は「その構成成分(the component)」についての言及は、2つ以上の構成成分を含む。
用語「含む/備える(comprise)」、「含む/備える(comprises)」、及び「含んでいる/備えている(comprising)」は、排他的なものではなく、他を包含し得るものとして解釈されるべきである。同様にして、用語「含む(include)」、「含む(including)」及び「又は(or)」は全て、このような解釈が文脈から明確に妨げられない限りは全てを含むと解釈されるべきである。しかしながら、本明細書に開示されている組成物は、本明細書において具体的に開示されていない要素を含まない場合がある。したがって、「含む/備える(comprising)」という用語を用いた実施形態の開示は、特定されている構成要素「から本質的になる(consisting essentially of)」実施形態、及び「からなる(consisting of)」実施形態の開示を含む。
可消化性炭水化物組成物:小腸で消化され、結腸に到達しない炭水化物組成物は、対象、好ましくはヒト対象による摂取時の呼気中水素産生をもたらさない。
炭水化物組成物:可消化性炭水化物及び糖を含む全ての炭水化物。
グルコース系糖類:α-グリコシド結合で連結された構成単位としてグルコースモノマーを含む、様々なサイズ及び分子量(MW)の炭水化物。
マルトース単位:α1-4グリコシド結合で連結された2つのグルコース単位で構成された二糖類。
還元末端:炭水化物の還元末端は、グリコシド結合に関与しない遊離アノマー炭素を有する単糖類であり、したがって、開鎖形態に変換することができる。
フルクトース等価物:単糖類及び二糖類を含む任意の炭水化物は、少なくとも1つのフルクトースモノマー構成単位で構成され、対象、好ましくはヒト対象による摂取時に小腸におけるフルクトース代謝に供される。例は、ロイクロース、スクロース、及びフルクトースである。
平均重合度(DP):各炭水化物組成物におけるグルコース系糖類の鎖当たりの単糖構成単位の平均数。
マルトース-アルテルナン(alternan)-オリゴ糖(MAOS):還元末端にマルトースを有するグルコース系糖類の一例。
単糖類:より大きな炭水化物構造の構成単位として機能することができる任意の部類の単糖。単糖を加水分解して、より単一の糖を得ることができない。単糖の例としては、グルコース及びフルクトースが挙げられる。二糖類:構成単位の単糖を2つ含む任意の糖、例えば、スクロース、ロイクロース、及びマルトース。
添加糖:組成物中に存在する上記の全ての単糖類及び二糖類
血糖応答又は食後グルコース:対象、好ましくはヒト対象による炭水化物の摂取後に血液又は間質組織で測定されるグルコース濃度。
用語「食品」、「食品製品」、及び「食品組成物」は、ヒトなどの個体による摂取が意図され、かかる個体に対して少なくとも1種の栄養素を提供する、製品又は組成物を意味する。本明細書で使用するとき、これらの用語は、液体(例えば、飲料)及び固体の両方を含む、任意の形態の食品を包含する。本明細書に記載されている多くの実施形態を含む本開示の組成物は、本明細書に開示されている要素、並びに本明細書に記載されている又は記載されていなくとも食生活において有用である任意の追加の又は任意選択の原材料、構成成分又は要素を含む、それらを含む(consisting of)、又はそれらを本質的に含むことができる。
「飲料」は、少なくとも85重量%の水、いくつかの実施形態では少なくとも90重量%の水又は少なくとも95重量%の水である実質的に均質な液体である。「レディ・トゥ・ドリンク」飲料は、液体を更に添加せずに消費でき、好ましくは無菌である液体形態である。再構成及び希釈は、それぞれ粉末又は濃縮物への水及び/又は乳の添加を含むことができ、いくつかの実施形態では、その方法は、再構成又は希釈工程を含む。
当業者は、本明細書に開示される本発明の全ての特徴を自由に組み合わせることができることを理解するであろう。特に、本発明の製品のために記載された特徴を本発明の方法と組み合わせてもよく、逆もまた同様である。更に、本発明の異なる実施形態について記載された特徴を組み合わせてもよい。周知の等価物が特定の特徴について存在する場合、このような等価物は、本明細書で具体的に言及されているように組み込める。
本発明の更なる利点及び特徴は、図及び非限定的な実施例から明らかである。
実施例1
可消化性炭水化物組成物の製造
先行技術の方法は、例えば、国際公開第0047727(A2)号及び国際公開第2009095278(A2)号のものが知られており、図1aの工程P1~P4を含む。
工程P1では、スクロース及びマルトースの生物変換は、バッチ反応器内で、T=37℃で約20時間にわたって行われる。スクロース:マルトース比は、7:1(w/w又はmol/mol)に選択される。工程P1は、図2aに示される生物変換用のバッチ反応器内で行われる。
P2は、アルテルナンポリマー(アルテルナン多糖類)及びアルテルナンスクラーゼ酵素(AlSu)を除去するための限外濾過の工程である。この工程は、図2aに示される限外濾過装置内で行われる。
P3では、フルクトースは、ナノ濾過によって除去される。この工程は、図2aに示されるナノ濾過装置内で行われる。ここで、水を添加し、水とフルクトースとの混合物を除去する。
最終工程P4では、P3からの生成物は、蒸発によって濃縮される。この工程は、図2aの蒸発装置内で行われ、マルトース-アルテルナン-オリゴ糖(MAOS)が得られる。
本発明の方法は、特定の実施形態では、図1bに示される3つの工程S1~S3を含む。
図1aの先行技術の方法と比較して、工程S1における生物変換は、スクロースの連続供給及びフルクトースの連続除去を含む。半連続の供給及び除去が可能である。スクロース(添加される総量)のマルトースに対する質量比は、19:1(19kgスクロース/1kgマルトース)であり、持続時間は約72時間である。工程S1ですでにフルクトースが除去されているため、先行技術の工程P3を省略することができる。フルクトースを除去することにより、より高いスクロース対マルトースの比を用いることができ、マルトース-アルテルナン-オリゴ糖のより高い重合度に達することができる。
工程S1、生物変換は、図2bの反応器内で行われ、マルトース及びアルテルナンスクラーゼ酵素(AlSu)は、水中に存在する。上記のように、生物変換は、スクロースの連続供給、フルクトースの連続除去、約72時間(可変)の持続時間、T=37℃、及び19:1のスクロース:マルトース比(w/w又はmol/mol)で行われる。スクロースを供給物として添加し(水に溶解)、反応器の内容物を撹拌する。反応器内の生物変換では、受容体分子マルトースを含むアルテルナンオリゴ糖(マルトースアルテルナンオリゴ糖(MAOS)とも呼ばれる)は主生成物として形成され、アルテルナンポリマー、フルクトース、及びロイクロースが副生成物として形成される。内容物は、反応器から膜セル(ダイアフィルトレーションセル)を通って連続的に循環し、水、フルクトース、及びロイクロースが、膜濾過で除去される。この例では、膜濾過は、定容ダイアフィルトレーションとして行われるナノ濾過である。ロイクロース含有量は、先行技術と比較して約30%~10%未満に低減される。除去された水は、水供給流によって置き換えられる。
反応器及び膜セルは、反応器システムとも呼ばれる、複合式の生物変換及びナノ濾過装置の組み合わせを形成する。
この実施形態の方法工程S2は、先行技術の工程P2に対応する。ここでは、副生成物としてのアルテルナン多糖類(アルテルナンポリマー)及びアルテルナンスクラーゼ酵素(AlSu)を限外濾過によって除去する。この工程は、必要に応じてより多くのアルテルナンポリマーが形成された場合、又は残存する所望のアルテルナン種のDPwを導くために有益である。
この実施形態の方法工程S3は、先行技術の工程P4に対応する。この工程で、生成物を蒸発によって濃縮する。
製造中に使用される反応溶液の組成を表1に示す。2.1Lの溶液は、システムの水と合計約5.6Lになる(デッドボリューム)。
方法は、膜を通過するマルトースが減少するおそれを最小限に抑えるために、最初の1時間は枯渇させることなく実行する。その後、ナノ濾過膜Filmtec NF270-2540(DOW)によりフルクトースを常に枯渇させる。鎖伸長が完了したら、ナノ濾過モジュールをTRISEP2540-UE50-QXF限外濾過モジュール(Microdyn Nadir)で置き換えた。これにより、より長い老化鎖及び酵素から、マルトース-アルテルナン-オリゴ糖(MAOS)画分を分離した。この方法で使用した膜及び使用した方法パラメータを表2にまとめる。濾液を最終的に、>72%の乾燥物質含有量に濃縮した。
Figure 2023509945000002
Figure 2023509945000003
図3は、方法の経過にわたる鎖長の増加を示す。値はGPC-RI測定によって記録した。図3のMw値からDPwを計算するための関係は、以下の通りである。DPw=Mw/(162Da)。したがって、方法の終わりには約15.4のDPwに達することが分かる(2500/162)。
約15の平均鎖長DPwに達するために、1kgのマルトース当たり19kgのスクロース(合計)を使用した。
比較例:アルテルナンオリゴ糖を図1aに示される方法に従って作製した。21:1の比(kgスクロース:kgマルトース)を使用し、9.9のDPwを得た。DPwの測定のために、GPC-RIを使用したが、上述の方法-プロトコルを正確には用いなかった。それにもかかわらず、図3の結果と比較して、本発明によって、より高いDPwを有するアルテルナンが得られることが示されている。
HPAEC-PAD法で分析された本発明の方法によって得られた2つの試料のDPw値を表4にまとめる。
実施例2
実施例1に従って調製された可消化性炭水化物組成物の構造解析
単糖(グルコース、フルクトース、ロイクロース、スクロース、マルトース)を、HPLC炭水化物カラム(CarboPac PA1カラム、4×250mm、30℃でガードなし)、不活性スチレンジビニルベンゼンポリマー(Dionex Corporation、2010)、及び金三重電位パルスドアンペロメトリック検出(PAD)を備えたDionex ICS-3000 DC装置を用いて定量した。溶離液A(300mMのNaOH水溶液)、溶離液B(MiliQ水)、及び溶離液C(NaOH150mM中のCH3COONa500mM)を移動相として、グラジエントモードで総実行時間35分で使用した。
試験製品中に乾量基準で存在する単糖を以下の表3にまとめる。
Figure 2023509945000004
DPw値は、グルコース系糖類を低減及び加水分解した後、HPAEC-PADによって測定した。6g/mLの可消化性炭水化物組成物を含有する2ミリリットルの溶液を、0.5Mのアンモニア中の0.2mLのNaBH4溶液(40mg/mL)で40℃で30分間処理した。その後、低減させた試料を、0.5mLの2Mトリフルオロ酢酸で加水分解して、121℃で1時間加熱してモノマーを放出させた。放出されたモノマーは、CarboPac(商標)MA1を備えたThermo Scientific(商標)Dionex(商標)ICS-6000イオンクロマトグラフシステムに試料溶液を注入し、0.4mL/分で溶離液(水及びNaOH1000mM)を供給することによって定量した。DP値は、以下の式で計算する。
Figure 2023509945000005
試料のDP値を以下の表4にまとめる。
Figure 2023509945000006
DCC-1、DCC-2 P1、及びDCC-3 P2の分子量はまた、シリカTLCプレート、移動相としてクロロホルム:酢酸:水:エタノールの混合物(30:35:25:20)及び可視化剤としてジフェニルアミン-アニリン試薬を使用して、薄膜クロマトグラフィーを用いて定量的に分析した(図4)。
グルコース系オリゴ糖のグリコシド結合プロファイルを、GC-MSにより、部分メチル化アルジトールアセテートで測定した。簡単に説明すると、試料を無水DMSOに溶解し、n-ブチルリチウム(Sigma230707)の添加によって脱プロトン化し、ヨウ化メチル(Sigma289566)でメチル化した。その後、メチル化試料を2N TFAで加水分解した(121℃で60分)。加水分解された試料を窒素風乾燥下で蒸発させ、1Mの水酸化アンモニウムに再溶解し、ホウ酸ナトリウム(20mg/ml)を含有するDMSO溶液でアルデヒド基を還元した。氷酢酸を滴加して反応停止し、1-メチルイミダゾール及び無水酢酸を添加してアセチル化を行った。アセトン中の部分メチル化アルジトールアセテートは、GCM(7890A-5975C MSD、Agilent Technologies,Inc.,Santa Clara,CA,USA)によってSupelco24111-U SP-2380キャピラリーカラム(注入器容量0.5μL、注入器温度250℃、検出器温度250℃、キャリアガス、ヘリウム:30mL/分、スプリット比40:1、温度プログラム、100℃で3分間、4℃/分~270℃で20分)を用いて定量した。電子衝撃スペクトル(Electron impact spectra)を50~550Daの質量範囲にわたって69.9eVで取得した。
Figure 2023509945000007
1,6-グリコシド結合のより高い値は、観察された1,5,6-トリ-O-アセチル-1-ジュウテリオ-2,3,4-トリ-O-メチル-D-グルシトールの量に寄与する可消化性炭水化物組成物中のロイクロース含有量によって説明される。加えて、ロイクロース、及び単量体グルコースは、可消化性炭水化物組成物中の末端Glcの量に寄与する。
実施例3
可消化性炭水化物組成物の製造
この実施例では、DCC-3についての実施例1に記載の方法のパラメータを以下の表に示すように変更し、また、アルテルナンスクラーゼを4等分して反応器に入れ、最初の部分はスクロースを反応器に供給する前に存在させた。
Figure 2023509945000008
酵素活性は、方法で使用されるアルテルナンスクラーゼ酵素の総単位を意味する。
本発明の方法の反応時間(更なる膜濾過によるアルテルナン多糖類及びアルテルナンスクラーゼ酵素の除去、又は更なる膜濾過において得られる保持液の濃縮などの更なる方法工程を含まない)は、スクロース量を増加させること、スクロース供給速度を増加させること、酵素活性を増加させること、及び温度を増加させること、によって短縮させることができる。
グルコース系オリゴ糖のグリコシド結合プロファイルを、実施例2に従って測定した。結果を以下の表6に示す。
Figure 2023509945000009
実施例4
予備的クロスオーバー研究の結果
事前の無作為化対照クロスオーバー試験では、7の重合度を有する可消化性炭水化物組成物(DCC-1)を16名の健康なボランティアで試験した。300mLの水に溶解した25gのDCC-1を摂取し、食後のグルコース応答を2時間で測定した(図6及び図7)。対照として、25gのグルコースシロップを摂取した。
本試験では、DCC-1の摂取は、グルコースシロップと比較して低い血糖応答をもたらしたが、tmax、iCmax、及びiAUCについて有意差はなかった。更に、試験参加者からは重度の胃腸不快感は報告されなかった。これらの結果は、摂取したα-グルカンは大部分が消化されるが、グルコースシロップと比較して重合度(DP7)の増加はわずかであるため、血糖応答に対する有意な利点は得られないことを示唆している。
実施例5
臨床試験-方法
16名の参加者に、構造及び組成が異なる、異なる種類の炭水化物を含有する異なる試験製品を摂取させて、モノセントリック、対照化、無作為化、二重盲検、クロスオーバー試験を行った。この研究プロジェクトへの被験者の参加は自発的なものであり、同意の撤回又は参加の終了を正当化する必要なく、参加を任意の時点で終了することができる。参加者が辞退した場合、その時点までに収集され、コード化されたデータが使用され、分析後に匿名化された。
本研究の目的は、異なるα-グルカンによる食後グルコース応答(PPGR)及び水素(H2)生成に対する効果を試験して、それらの消化率についての洞察を提供することであった。
第1の目的は、試験したα-グルカンが、マルトデキストリンと比較してより低いグルコース応答を誘導するかを決定することとした。
第2の目的は、試験したα-グルカンが小腸において完全に吸収され、胃腸の不快感を誘発するかどうかを間接的に決定することとした。
グルコース応答は、試験製品の摂取後3時間の間に評価した。3時間の上昇曲線下面積(3h-iAUC)を、第1の目的に対処するための主要評価項目とした。
副次的評価項目として、以下のパラメータを分析した:
PPGR(すなわち、断面値、iCmax、Cmax、tmax、部分的iAUC、AUC)から導出されたその他のパラメータ;
試験製品摂取後4時間の間、呼気H2を測定することによる、消化率。これらのH2曲線から、4h-iAUC、部分的iAUC、部分的AUC、Cmax、及び断面値のパラメータを導出した。これらの全ての値は、CO2について補正されたH2データから導出した。同様のパラメータを、CO2について補正されていないH2データ、及びCH4データ(CO2補正の有無にかかわらず)から導出した;
対象となる各症状についてのビジュアルアナログスケールによる、製品摂取3時間後の胃腸管耐性:1)下痢、2)腹部痙攣、3)嘔吐、4)可聴腸音、5)鼓腸又はガス。
血糖症を、侵襲性が最小限であり、間質液中の血糖値をリアルタイムでモニタリングするための、フラッシュグルコースモニタリング(FGM、Free Style Libre(登録商標)、Abbott)装置を使用して測定した。FGMは、1型又は2型糖尿病の成人[1~4]で使用するために開発及び検証されており、14日間、15分ごとに間質グルコースを測定する。
呼気水素試験は、炭水化物の吸収不良の検出に広く使用されている。その原理は、主に結腸における炭水化物の細菌発酵に起因する呼気中の水素の検出による。炭水化物吸収に関する迅速かつ信頼性の高い間接的情報を得るために、本試験では、H2を測定する呼気分析器(Lactotest 202,M.E.C Belgium)を使用した。
試験製品は、様々な重合度(DP)及び血糖結合を有するα-グルカンとし、したがって消化性の程度も異なっていた。可消化性炭水化物組成物2(DCC-2)は、12.4のDPを有し、可消化性炭水化物組成物3(DCC-3)は、17.3のDPを有する。参照として、完全消化性かつフルカロリーのマルトデキストリン(グルコースシロップ)を投与した。粉末(グルコースシロップ)又はシロップ(可消化性炭水化物組成物)のいずれかの形態で33gの総炭水化物を試験製品に含有させた。試験のための訪問前日に、試験製品を300mLの水に溶解し、4℃で一晩保存した。摂取前の朝に、飲料を室温まで温めてから参加者に提供した。
被験者集団は、20~29.9kg/m2のBMIを有する、18~45歳の十分に健康な男性及び女性(既往歴に基づく)とした。被験者は、以下の除外基準のうちの1つ又はいくつかを提示した場合、参加不適格とした:
妊娠中又は授乳中の女性;
試験4週間前に、抗生物質、制酸薬、若しくは通過時間に影響を与えるその他の薬物など試験手順及び評価に影響を与える可能性のある併用薬物、大腸内視鏡検査、注腸検査、又は他の腸管洗浄手順;
過去3ヶ月以内に、試験手順及び評価に支障をきたす可能性がある重大な医療/外科的事象;
腸管通過の異常、及び自発的な便通が平均週3回未満の慢性便秘、又は自発的な便通が1日3回を超える慢性若しくは再発性の下痢の既往歴;
試験製品に対する既知の食物アレルギー及び不耐性;
接着剤及び硬膏剤に対する医学的に既知の皮膚過敏症;
1日2杯を超えるアルコール摂取量。1杯は、強アルコールについては0.4dl、赤若しくは白ワインについては1dl、又はビールについては3dl;
喫煙者;
プロトコルに準拠することが期待できないボランティア;
試験チームのメンバーとの上下関係を有する被験者。
Nestle entities内で告知を行い、潜在的な候補者と連絡をとった。参加を希望し、かつ適格であるボランティアに、試験の目的、方法、及び起こり得るリスク/不利益について、研究チームにより十分な口頭説明会(V0)を行った。候補者は、参加資格の確認及びインフォームドコンセントの署名のために、医療スクリーニング訪問に招待された。
最初の試験製品摂取の少なくとも24時間前に、各ボランティアの利き側ではない方の腕に、FGM装置を1つ装着した。次いで、参加者は、各試験訪問前日に低繊維食を摂取できるように、少なくとも1日空けて飲料の各々について異なる試験訪問に参加した。全ての測定の完了後、試験の最終日にセンサーを取り外した。
各試験訪問の前日に、被験者はアルコールの摂取を控える必要があった。FGM測定に影響を及ぼし得るビタミンCを含有するアスピリン又は栄養補助食品のような薬剤、促進剤、下剤及び抗生物質は、試験の4週間前及び全試験期間中、服用しないように求められた。複合炭水化物などの発酵性食品は、呼気試験の前日には避ける必要があった。試験前日の最後の食事は、過度に満腹になるような量ではなく、食物繊維を含まないものでなければならなかった。参加者はまた、各試験訪問前日の午後8時からのチューインガムの摂取を回避するように求められた。
一般的な研究スキームを図5に記載する。被験者は、前日午前8時から絶食した状態で、午後8時に代謝部門に到着した。呼気試験への干渉を最小限に抑えるために、被験者は、チューインガムを回避し、香水の使用を避ける必要があり、代謝部門での各訪問の前に、歯を家庭で十分に磨くように求められた。
FGM装置からの読み取りは、製品の摂取前及び後に行われた。2つの測定値の平均をベースライン値とみなした。読み取りをまた、30分、60分、90分、120分、150分、180分、210分、及び240分で実施した。水素の生成量を測定するための呼気試料を、製品摂取前、次いで、グルコース読み取り直後に30分、60分、90分、120分、150分、180分、210分、及び240分で取得した。製品摂取の180分後、並びに対応するグルコース読み取り及び呼気試験が完了したら、被験者に胃腸症状に関するアンケートを記入するように求めた。これらの手順後、白パン、ハチミツ、及びコーヒー又は茶又は水から構成された、繊維を含まない朝食を提供した。チューインガムを含む他の任意の食品は、試験期間中には禁止され、水のみが許可された。
試験を完了したN=10対象の最小試料サイズは、食品製品の血糖指数(GI)を決定し、それらを分類するためのISO-26642によって必要とされる[5]。α-グルカンの場合、試験17.08.BIOは、PPGR 3h-iAUCのマルトデキストリン対照(SD=50%)と比較して35%の低減を、α=5%(両側)及び検出力=80%で検出するためには、N=16が必要であることが示される。この予備試験は、より少ない一人前の分量(すなわち、25g)を使用したため、計算された試料サイズは保存的である(すなわち、健康な被験者におけるばらつきは、一般に、より多い一人前の分量で低減される)。N=16が、0.35ログppmの差をα=5%、検出力=80%で区別することを可能にするという事実によって示されるように、この試料サイズもH2関連のエンドポイントに適している[6]。結論として、本研究の試料サイズはN=16とした。
主要評価項目(すなわち、PPGRに由来する3h-iAUC)について、試験製品を、対応のあるt検定(ISO-26642の論理に従う)を用いてマルトデキストリン対照と比較した。α=5%で偽発見率(FDR)を制御するために、Benjamini-Hochberg手順を適用した[7]。感度分析は、潜在的な体系的位置又は持ち越し効果を考慮に入れるために混合モデルを用いて実施した[8]。他の全てのペアワイズ比較及び他の全てのエンドポイントについて、分析は同じとしたが、多重性についての補正はしなかった。
実施例6
臨床試験の結果
31.4±5.9歳の平均年齢、23.0±1.6kg/m2の平均BMI、及び4.8±0.5mmol/Lの平均空腹時血糖値を有する、健康なボランティア16名(女性6人及び男性10人)を採用した。
図8及び図9は、全ての試験製品について、それぞれ食後4時間のグルコース応答及び増分グルコース応答を示す。グルコースシロップと比較して、両方のグルコース系糖類は有意に低いiCmaxをもたらしたが、tmaxでは有意差は観察されない。血糖値がベースライン値に戻るのに必要な時間は、参照と比較して有意に長くはない。1h-iAUCは両方の試験製品について有意に低いが、DCC-3のみが、グルコースシロップと比較して、2h-及び3h-iAUCが有意に低くなった。
α-グルカンのグルコース曲線形状を参照と比較すると、両方のα-グルカンでグルコースのピークが低く、ベースラインへの戻りが遅いことが観察される。ピーク後の血糖値の減少は、参照よりも緩やかであり、血糖値は、より長い期間にわたってわずかに高い状態が長く続くことにより、α-グルカンが消化され、マルトデキストリンよりもわずかにゆっくりと利用され得ることを示唆している。更に、α-グルカンの摂取により、ベースラインに戻った後の低血糖症が対照と比較して低くなる。
図10は、グルコースシロップと比較した試験製品の平均相対1h-、2h-及び3h-iAUCを表す。DCC-2は、参照と比較して、それぞれ1h-、2h-及び3h-iAUCの27%(p<0.05)、16%及び13%の低減をもたらす。DCC-2よりも高い重合度を有するDCC-3は、参照と比較してより大きな血糖低下をもたらし、1h-iAUCについては45%(p<0.05)、2h-iAUCについては38%(p<0.05)及び3h-iAUCについては33%(p<0.05)であった。
DCC-2及びDCC-3は、それぞれ2.1及び2.9gのフルクトース等価物を含有し、したがって、グルコースシロップとは異なり、完全なグルコース系ではない。図10の暗灰色のバーは、製品が純粋なグルコース系である場合に予測された相対的iAUCの補正データである。補正すると、DCC-2についてのiAUCの低減は、1h-iAUC(24%)についてのみ有意なままであり、DCC-3の1h-、2h-及び3h-iAUCの低減は有意である(それぞれ42%、34%及び28%)。補正した予測値でも血糖値の低減は有意であり、PPGR低減の主な要因はフルクトースではないと結論付けることができる。
食後の呼気H2を、製品消化率を間接的に測定値するために使用した。難可消化性炭水化物が結腸に到達する場合、結腸細菌によって発酵される。この発酵により、H2及びCH4などのガスが生成され、被験者の呼気で測定することができる。試験製品の摂取後、互いに有意差は観察されず、完全消化性の対照製品と比較して有意差はない(図11及び図12)。空腹時呼気中水素の一般的な範囲は7±3ppmであり、240分の最大値はこの範囲内に見出される。DCC-2のみが他の製品よりも高い値を有するが、炭水化物の吸収不良の閾値20ppm以下のままとどまり、試験中に減少して、他の製品と同様のレベルに達している。朝食摂取後180分で、水素産生のわずかな増加が観察され、ラクトテストは、非常に少量の複合炭水化物の存在又は単純な炭水化物(例えば、フルクトース)のわずかに不完全な吸収から生じる可能性がある、更に少量のH2の検出を示唆している。したがって、全てのα-グルカンで消化性が高く、かつ繊維のような炭水化物発酵は誘導しないようである。
製品に対する胃腸耐性を、5種類の異なる症状:腹部痙攣、腸音、下痢、鼓腸及び嘔吐についてのビジュアルアナログスケールを用いて評価した(表6)。概して、不快感を報告する人はほとんどおらず、重度の事象は報告されなかった。実際、腸音は、最も高いスコアを有する症状であった。不快感を報告する人からのスコアは大抵低かった。平均zスコアは低いままであり、参照製品であるグルコースシロップに対して最も高い。したがって、健康な被験者において、α-グルカンに対する胃腸耐性は良好であり、大部分が消化性であることを示唆している。
Figure 2023509945000010
予想通り、試験した全てのα-グルカンは、完全消化性マルトデキストリン対照と比較して、より低い食後血糖応答をもたらした。交互にα1-3/6結合を有するα-グルカン構造は、分子量が1.6kDa(DP>10)より高い場合、グルコースシロップと比較してグルコース応答の有意な低減をもたらす。実際、健康なボランティアにおいて、グルコース系糖類DP17.3は、グルコース応答の38%(p<0.01)低減を与える(2h-iAUC)。
不完全な消化に起因する結腸発酵を発生させる繊維とは異なり、この臨床試験の結果は、試験した製品のいずれもで結腸発酵の結果としての呼気中水素を生成しなかったことから、α-グルカンがほとんど消化性であることを示唆している。更に、胃腸耐性の評価は、参照製品について報告されたものと異ならず、不快感が非常に低いことを示した。
参考文献
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Claims (16)

  1. a.乾量基準で少なくとも65%(w/w)のグルコース系糖類であって、還元末端と、交互にα1-6グリコシド結合及びα1-3グリコシド結合で連結されたD-グルコースモノマーとを有しており、前記還元末端には受容体分子が存在する、グルコース系糖類と、
    b.乾量基準で0.1~30%(w/w)のフルクトース等価物と、を含み、
    前記グルコース系糖類が、HPAEC-PADによって測定されたときに12超の平均重合度を有するものであり、前記受容体分子が、好ましくはマルトース単位である、可消化性炭水化物組成物。
  2. 前記平均重合度が、HPAEC-PADによって測定されたときに17超である、請求項1に記載の可消化性炭水化物組成物。
  3. 前記組成物が、乾量基準で少なくとも80%(w/w)、好ましくは少なくとも85%(w/w)のグルコース系糖類を有する、請求項1及び2に記載の可消化性炭水化物組成物。
  4. 前記組成物が、全グリコシド結合の0.1%(w/w)超で、前記交互にα1-6グリコシド結合及びα1-3グリコシド結合で3連結されたグルコース上にα1-6分岐点を有する、請求項1~3に記載の可消化性炭水化物組成物。
  5. 前記組成物が、乾量基準で0.1~10%(w/w)のフルクトース等価物を含む、請求項1~4に記載の可消化性炭水化物組成物。
  6. 前記フルクトース等価物が、ロイクロース、フルクトース、及び/又はスクロースである、請求項5に記載の可消化性炭水化物組成物。
  7. 対象における血糖応答の低減に使用するための、請求項1~6に記載の可消化性炭水化物組成物。
  8. 請求項1~6に記載の可消化性炭水化物組成物を含む、食品製品又は飲料。
  9. 前記食品製品又は飲料が、栄養補助食品である、請求項8に記載の食品製品又は飲料。
  10. 前記食品製品又は飲料が、栄養製剤である、請求項8及び9に記載の食品製品又は飲料。
  11. 前記栄養製剤が、a)糖尿病及び/若しくは前糖尿病のヒト対象、又はb)乳児、子供、若しくは青年のヒト対象のためのものである、請求項10に記載の食品製品又は飲料。
  12. 前記栄養製剤が、救急治療下のヒト対象のためのものである、請求項10及び11に記載の食品製品又は飲料。
  13. 前記食品製品が、ペットフード製品である、請求項8~10に記載の食品製品。
  14. 有効量の請求項1~6に記載の可消化性炭水化物組成物又は請求項8~13に記載の食品製品若しくは飲料を、それらを必要とする対象に投与することを含む、対象における食後グルコースを低減する方法。
  15. 前記対象が、ヒト対象である、請求項14に記載の方法。
  16. 前記対象が、コンパニオンアニマル対象である、請求項14に記載の方法。
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