JP5238495B2 - ミネラル結合澱粉組成物およびその製造方法 - Google Patents
ミネラル結合澱粉組成物およびその製造方法 Download PDFInfo
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Description
本発明は一般に、ミネラルに結合した可逆的膨潤性顆粒状澱粉およびその調製法に関する。化学的に架橋した個々の澱粉顆粒はミネラルと相互作用して、好ましい特性を有する生成物を形成する。例えば、このミネラル結合澱粉は、熱水および冷水−水和サイクルの間中ミネラルを保持するが、消費されて消化された後はこの結合したミネラルを放出する。
顆粒状の冷水膨潤性澱粉は周知である。これらの澱粉は、湿った天然澱粉顆粒を急速に移動する熱空気中に懸濁し、その後湿度を低下させることにより調製され得る(特許文献1)。あるいは、過剰の水/アルコール中で澱粉を加熱し、その後液体を除去することによってそれらを調製し得る(特許文献2)。
ミネラルに結合した修飾澱粉生成物およびこのような生成物の調製法が本明細書に開示される。これらの澱粉は栄養ミネラルに化学的に架橋されて結合している。有用なミネラルとしては例えばアルミニウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、鉄、ヨウ素、亜鉛、マグネシウム、マンガン、銅、クロムおよびニッケルなどが挙げられる。得られる澱粉は、冷水および熱水中での急速な水和を表し、すぐれたエマルジョン安定化特性をあらわす。これらの澱粉生成物は、食品、化粧品組成物および医薬品組成物を強化するために、ミネラルの送達ビヒクルとして有利に用いられる。
生物学的に活性な栄養ミネラルと結合した澱粉生成物は、ミネラルと顆粒状架橋澱粉生成物との反応によって形成される。ミネラル結合澱粉は驚くべき栄養特性および機能特性を示す。例えば澱粉生成物中の結合ミネラルは熱水中における加熱および/または連続洗浄プロセスにおいて安定である。しかし、ミネラル結合澱粉の酵素的加水分解は消費後の結合ミネラルの遊離を誘発し、ミネラルが消化管で吸収できるようになる。架橋澱粉生成物の消化率は、AOAC Total Dietary Fiber Method 991.43によれば90%よりも高い加水分解を示した。
押出は、材料を、高圧、高剪断および高温で、一般的には閉鎖システムにおいて短時間処理するプロセスである。このシステムは一般的にはジャケット付きバレル中に一軸スクリューまたは二軸スクリューを含み、そこには熱が蒸気または電気加熱によってジャケット付きバレルを通って外部から供給される。スクリューは時計回りまたは時計と反対方向に回転し、スクリューに沿って前向きに供給される材料に剪断力および動作を与える。スクリューの末端に向かって、材料はダイアセンブリーに供給される。それはより大きい剪断力を与え、生成物を所望の形にし、その後それを雰囲気中に噴出する。押出成形機で内のクッキングプロセス中、材料では多くの物理化学的変化が起きる。材料がひとたび雰囲気中に噴出されると、生成物は種々のサイズにカットされ得、そして種々の押出後処理(例えば、着色、芳香付け、乾燥、エンロービング、蒸気処理などを受ける。押出は、種々さまざまの製品を製造するための食品産業、飼料産業、医薬品産業およびプラスチック産業において広く用いられる。澱粉の押出に関する多くの文献が入手可能である(例えば、Harper1981;Colonna et al.1989;Kokini et al.1992;Ganjyal 2004)。
SRS−A:
コムギ澱粉(100部、乾燥基準)を、硫酸ナトリウム2部を含む水233部に分散させ、混合した。30分間混合した後、水酸化ナトリウム(1.5部)を加えた。反応混合物を45℃に加熱し、その温度で1時間連続的に混合した。効率的に架橋するために、三メタリン酸ナトリウム3.8部、ポリリン酸ナトリウム0.038部および硫酸ナトリウム3部を一緒に加えた。さらに20時間45℃で混合した後、スラリーを希1.0N塩酸でpH6.5に中和し、25℃に冷ました。水で洗浄することによって澱粉を単離し、噴霧乾燥した。
コムギ澱粉(100部、乾燥基準)を、硫酸ナトリウム3部を含む水400部に分散し、混合した。30分間混合した後、水酸化ナトリウム(1.8部)を加えた。反応混合物を45℃に加熱し、その温度で15時間連続的に混合した。反応混合物を35℃に冷まし、追加の水酸化ナトリウム(0.7部)を加えた。反応混合物を45℃に加熱し、その温度で5時間連続的に混合した。効率的に架橋するために、三メタリン酸ナトリウム5.0部およびポリリン酸ナトリウム0.0004部を一緒に加えた。45℃でさらに16時間混合した後、スラリーを希1.0N塩酸でpH6.5に中和し、25℃に冷ました。水洗浄によって澱粉を単離し、噴霧乾燥した。
SRS−Bについて上に記載したように製造した事前膨潤/架橋澱粉を水100mlに分散し、95℃にて10分間加熱して結晶相を融解した。
SRS−Aについて上に記載したように製造した事前膨潤/架橋澱粉(300部、乾燥基準)を水700部に分散し、30分間混合した。分散物を45℃に温め、1M水酸化ナトリウムでpHを11.0に調整した。次亜塩素酸ナトリウム7.5%(乾燥澱粉を基準として)をスラリーに加え、45℃にて16時間連続的に撹拌した。スラリーを1.0N塩酸でpH6.0に調整し、その後室温(25℃)に冷ました。糊化していない澱粉を水で洗って無機塩を除去し、噴霧乾燥によって回収した。
可逆的膨潤性澱粉10部(50g、乾燥基準)を、炭酸カルシウム1部(5g)を含む水100部(100ml)に分散することによってミネラルを結合させた。分散物を85℃に温め、連続撹拌しながら1時間その温度に保持した。この澱粉スラリーを40℃のオーブンで乾燥した。澱粉生成物を過剰の水(100ml)と混合し、遠心分離し(3,000g、10分)、上澄液をデカントし、40℃で乾燥するというやり方で2回洗った。洗浄前および洗浄後の生成物をエマルジョン安定性試験で比較した。
5gのミネラル結合澱粉を、250mlビーカー(Corning Pyrexメスシリンダー#3025−100)中で室温(約25℃)で蒸留水と植物油(例えば、大豆油)との1:1混合物100mlに分散させ、その後85℃に加熱し、30分間連続的に撹拌した。その後、ミネラル結合澱粉/油/水混合物を100mlメスシリンダー(例えば、Corning Pyrexビーカー#3062−100)に移した。水/油/ミネラル結合澱粉の分散物は85℃でクリーム状の外観を呈する。分散物をその後24時間室温(約25℃)に静置した。3つのフラクションが形成された:水/ミネラル結合澱粉フラクション、水フラクションおよびミネラル結合澱粉/油フラクション(シリンダーの底から上に向かって記載した)。24時間後、シリンダー中の3フラクションの各々の膨潤容量を測定した。3フラクションの各々の膨潤容量比は、フラクションの膨潤容量(ミリリットル)を測定し、これを澱粉の乾燥重量(グラム)で割ることによって決定した。
実施例1で用いたのと同じ比率の澱粉および炭酸カルシウム(10:1)を水中で混合し、クッキングした。クッキングした澱粉とカルシウムをオーブン中105℃で一晩乾燥した。冷却後、澱粉生成物を過剰の水(10ml)で2回洗い、未結合残渣を除去し、オーブン中で40℃で乾燥した。カルシウムの結合レベルをAOAC990.08法によって測定した。
10部のPSRS−Bを水100部に分散し、炭酸カルシウム1部を加えた。室温で1時間混合後、生成物をオーブン中で40℃で乾燥した。乾燥した澱粉生成物を洗浄し、実施例1に記載の方法を用いて乾燥した。カルシウムは加熱せずにPSRS−Bと効率的に結合した。ミネラル結合澱粉生成物は、85℃で1時間加熱することによって製造したカルシウム結合SRS−Bおよびカルシウム結合SRS−Aに比較してすぐれたエマルジョン安定性を示した。図17はカルシウム結合PSRS−Bのエマルジョン安定性を示す。カルシウム結合PSRS−Bによって形成されたエマルジョンは室温で3週間の保存期間中安定であった。
実施例1の方法により、炭酸カルシウム1部を使用してカルシウムをPSRS−Bと結合させた。10部のPSRS−Bを水100部に分散し、炭酸カルシウムを加えた。炭酸カルシウムをそれぞれ2部、3部および4部含む混合物について同じ手順を行った。3部の炭酸カルシウムを用いて作製した試料および4部の炭酸カルシウムを用いて作製した試料について、分散および均質な混合を容易にするために2部の水を加えた。カルシウムは澱粉生成物に上首尾に結合し、多量の水で2回洗浄した後も結合したままであった。エマルジョン安定性試験において、生成物はカルシウム結合澱粉、水および油エマルジョンについすぐれたエマルジョン安定性を示した。図18は種々のレベルの炭酸カルシウムを用いて調製したカルシウム結合PSRS−Bのエマルジョン安定性を示す。走査電子顕微鏡分析(SEM)は、澱粉顆粒の結合が炭酸カルシウム濃度の上昇につれて高まることを示した。図3〜図11は、種々の量の炭酸カルシウムを用いて調製したカルシウム結合SRS−BのSEMを500×から2000×までの倍率で示す。
実施例1の方法により、種々のpHレベルでカルシウムをSRS−Bと結合させた。8.9部のSRS−Bを100部の水に分散し、炭酸カルシウム1部を加えた。分散物を85℃に温め、連続的に撹拌しながらその温度に1時間保持した。澱粉生成物を過剰の水(10ml)で2回洗い、未結合の残渣を除去し、40℃で乾燥した。エマルジョン安定性試験において、これら生成物はすぐれたエマルジョン安定性を示し、カルシウム結合澱粉、水および油の安定なエマルジョンを形成した。図19は種々のpHレベルで調製したカルシウム結合PSRS−Bのエマルジョン安定性を示す。
実施例1の方法により、種々の混合時間を用いてカルシウム結合を行った。澱粉および炭酸カルシウム(8.9:1)を水中で反応させることによってミネラル結合澱粉生成物を調製した。反応混合物を85℃で種々の時間(1時間、3時間および5時間)クッキングした。85℃で1時間加熱する前に冷水でプレミキシング(4時間)する影響も試験した。ミネラル結合澱粉生成物を過剰の水(10ml)で2回洗って未結合残渣を除去し、40℃で乾燥した。エマルジョン安定性試験において、生成物はすぐれたエマルジョン安定性を示し、カルシウム結合澱粉、水および油の安定なエマルジョンを形成した。図20は種々の混合時間で調製されたカルシウム結合PSRS−Bのエマルジョンの安定性を示す。
種々のレベルの炭酸カルシウムを用いてカルシウム結合を行った。10部のSRS−Bを100部の水と混合し、炭酸カルシウム(20部、50部、80部)を加えた。分散および均質な混合を容易にするために、連続混合しながら20部、40部、80部および140部の追加の水を澱粉スラリーに加えた。85℃で1時間加熱後、ミネラル結合澱粉生成物を遠心分離(3,000g、10分間)によって単離し、多量の水で2回洗い、40℃で乾燥した。エマルジョン安定性試験において、ミネラル結合澱粉生成物はすぐれたエマルジョン安定性を示し、カルシウム結合澱粉、水および油の安定なエマルジョンを形成した。図21は、種々のレベルの炭酸カルシウムを用いて調製したカルシウム結合PSRS−Bのエマルジョン安定性を示す。
実施例1の方法により、SRS−Cでカルシウム結合を行った。SRS−Cおよび炭酸カルシウム(8.9:1)を水中で反応させることによってミネラル結合澱粉生成物を調製した。反応混合物を85℃で1時間クッキングした。ミネラル結合澱粉生成物を過剰の水(10ml)で2回洗って未結合残渣を除去し、40℃で乾燥した。
SRS−Aおよび炭酸カルシウムを用い、下表に示すパラメータを用いて押出プロセスによってカルシウム結合澱粉を調製した。10部のSRS−Aを1部の炭酸カルシウムと混合した。エマルジョン安定性試験において、ミネラル結合澱粉生成物はすぐれたエマルジョン安定性を示し、カルシウム結合澱粉、水および油の安定なエマルジョンを形成した。
下表に示すパラメータを用いた押出プロセスによって、SRS−Bおよび種々のレベルの炭酸カルシウムを用いてカルシウム結合澱粉を調製した。10部のSRS−Bを炭酸カルシウムと混合した。走査電子顕微鏡分析は、炭酸カルシウムで押出によって調製されたミネラル結合SRS−Bを示した。図12および図13はそれぞれ10%炭酸カルシウムおよび20%炭酸カルシウムを用いた押出によって調製されたカルシウム結合SRS−BのSEMを示す。エマルジョン安定性試験において、ミネラル結合澱粉生成物はすぐれたエマルジョン安定性を示し、カルシウム結合澱粉、水および油の安定なエマルジョンを形成した。図22は炭酸カルシウムで押出によって作られたカルシウム結合SRS−Bのエマルジョン安定性を示す。
下表に示すパラメータを用いた押出プロセスによって、SRS−Bおよび硫酸カルシウムを用いてカルシウム結合澱粉を調製した。10部のSRS−Bを1部の硫酸カルシウムと混合した。SEMは、硫酸カルシウムを用いた押出によって調製されたミネラル結合SRS−Bを示した。図14は10%硫酸カルシウムを用いた押出によって調製されたカルシウム結合SRS−BのSEMを示す。エマルジョン安定性試験において、押出されたミネラル結合澱粉生成物はすぐれたエマルジョン安定性を示し、カルシウム結合澱粉、水および油の安定なエマルジョンを形成した。
実施例1の方法により、アスコルビン酸第一鉄、クエン酸第二鉄または硫酸第二鉄を用いて鉄をSRS−Bに結合した。10部のSRS−Bを100部の水に分散し、鉄含有化合物1部を加えた。分散物を85℃に温め、連続的に撹拌しながら1時間その温度に保った。ミネラル結合澱粉生成物を過剰の水(10ml)で2回洗い、未結合残渣を除去し、40℃で乾燥した。エマルジョン安定性試験において、ミネラル結合澱粉生成物は鉄結合澱粉、水および油の安定なエマルジョンを形成した。図23は種々のミネラル結合SRS−B複合体のエマルジョン安定性を示す。
実施例11の方法により硫酸銅またはグルコン酸銅を用いて銅をSRS−Bに結合させた。エマルジョン安定性試験においてミネラル結合澱粉生成物は銅結合澱粉、水および油の安定なエマルジョンを形成した。図23は、グルコン酸銅を用いて製造した銅結合SRS−Bのエマルジョン安定性を示す。
実施例11の方法により、炭酸水酸化マグネシウム、塩化マグネシウム、水酸化マグネシウム、硫酸マグネシウムまたはステアリン酸マグネシウムを用いてマグネシウムをSRS−Bに結合させた。エマルジョン安定性試験において、ミネラル結合生成物はマグネシウム結合澱粉、水および油の安定なエマルジョンを形成した。図23は、塩化マグネシウムを用いて調製したマグネシウム結合SRS−Bのエマルジョン安定性を示す。
実施例11の方法により硫酸マンガンを用いてマンガンをSRS−Bに結合させた。エマルジョン安定性試験において、ミネラル結合澱粉生成物はマンガン結合澱粉、水および油の安定なエマルジョンを形成した。図23は、硫酸マンガンを用いて調製したマンガン結合SRS−Bのエマルジョン安定性を示す。
実施例11の方法により、塩化亜鉛、酸化亜鉛、ステアリン酸亜鉛、または硫酸亜鉛を用いて亜鉛をSRS−Bに結合させた。エマルジョン安定性試験において、ミネラル結合澱粉生成物は亜鉛結合澱粉、水および油の安定なエマルジョンを形成した。図23は、塩化亜鉛を用いて調製した亜鉛結合SRS−Bのエマルジョン安定性を示す。
実施例11の方法により、酸化ニッケルを用いてニッケルをSRS−Bに結合させた。エマルジョン安定性試験において、ミネラル結合澱粉生成物はニッケル結合澱粉、水および油の安定なエマルジョンを形成した。図23は、酸化ニッケルを用いて調製したニッケル結合SRS−Bのエマルジョン安定性を示す。
実施例11の方法によってクエン酸ナトリウムを用いてナトリウムをSRS−Bに結合させた。エマルジョン安定性試験において、ミネラル結合澱粉生成物はナトリウム結合澱粉、水および油の安定なエマルジョンを形成した。図23は、クエン酸ナトリウムを用いて調製したナトリウム結合SRS−Bのエマルジョン安定性を示す。
実施例11の方法によってヨウ化カリウムを用いてカリウムをSRS−Bに結合させた。エマルジョン安定性試験において、ミネラル結合澱粉生成物はカリウム結合澱粉、水および油の安定なエマルジョンを形成した。図23は、ヨウ化カリウムを用いて調製したカリウム結合SRS−Bのエマルジョン安定性を示す。
Claims (27)
- 澱粉顆粒の顆粒内および顆粒表面の両方に少なくとも1種類のミネラルが結合した個々の架橋澱粉顆粒を複数含むミネラル結合酸化澱粉を含む、食品組成物。
- 前記澱粉顆粒が、穀物、根茎、塊茎および豆からなる澱粉源の群に由来する、請求項1に記載の組成物。
- 前記澱粉顆粒が、コムギ、ワキシーコムギ、コーン、ワキシーコーン、高アミロースコーン、オートムギ、米、タピオカ、緑豆、サゴ、サツマイモ、ジャガイモ、オオムギ、ライコムギ、ソルガムおよびバナナからなる澱粉源の群に由来する、請求項2に記載の組成物。
- 前記顆粒が、リン酸化剤およびエピクロロヒドリンからなる群から選択される架橋剤によって架橋されている、請求項2に記載の組成物。
- 前記架橋剤が、三メタリン酸ナトリウム、三ポリリン酸ナトリウムおよびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項4に記載の組成物。
- 前記顆粒が、過ヨウ素酸塩、クロム酸、過マンガン酸塩、二酸化窒素および次亜塩素酸ナトリウムからなる群から選択される酸化剤によって酸化される、請求項1に記載の組成物。
- 前記少なくとも1種類のミネラルを少なくとも1.0重量%含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記少なくとも1種類のミネラルが、アルミニウム、カルシウム、銅、鉄、マグネシウム、マンガン、ニッケル、カリウム、クロム、亜鉛およびナトリウムからなる群から選択される、請求項1に記載の組成物。
- 食物組成物を調製する方法であって、以下の工程:
澱粉顆粒の水中分散物を形成する工程であって、該顆粒は該分散物中で膨潤を受け、結晶相を有する工程;
該顆粒を膨潤させながら、該分散物に架橋剤を加える工程;
該膨潤した澱粉顆粒を連続撹拌条件下で架橋する工程であって、該架橋工程は、該膨潤した澱粉顆粒を完全に糊化させることなく行われる、工程;
糊化の前に該架橋した澱粉顆粒を酸化させる工程;
該架橋した澱粉顆粒を回収する工程;
該架橋した澱粉顆粒と少なくとも1種類のミネラルとを含む第二の分散物を形成する工程;および
該澱粉顆粒を単離し、そして該単離した澱粉顆粒を該食物組成物と混合する工程
を包含する、方法。 - 化粧品組成物を調製する方法であって、以下の工程:
澱粉顆粒の水中分散物を形成する工程であって、該顆粒は該分散物中で膨潤を受け、結晶相を有する工程;
該顆粒を膨潤させながら、該分散物に架橋剤を加える工程;
該膨潤した澱粉顆粒を連続撹拌条件下で架橋する工程であって、該架橋工程は、該膨潤した澱粉顆粒を完全に糊化させることなく行われる、工程;
糊化の前に該架橋した澱粉顆粒を酸化させる工程;
該架橋した澱粉顆粒を回収する工程;
該架橋した澱粉顆粒と少なくとも1種類のミネラルとを含む第二の分散物を形成する工程;および
該澱粉顆粒を単離し、そして該単離した澱粉顆粒を該化粧品組成物と混合する工程
を包含する、方法。 - 澱粉顆粒の顆粒内および顆粒表面の両方に少なくとも1種類のミネラルが結合した個々の架橋澱粉顆粒を複数含むミネラル結合酸化澱粉を含む、化粧品組成物。
- 前記澱粉顆粒が、穀物、根茎、塊茎および豆からなる澱粉源の群に由来する、請求項11に記載の組成物。
- 前記澱粉顆粒が、コムギ、ワキシーコムギ、コーン、ワキシーコーン、高アミロースコーン、オートムギ、米、タピオカ、緑豆、サゴ、サツマイモ、ジャガイモ、オオムギ、ライコムギ、ソルガムおよびバナナからなる澱粉源の群に由来する、請求項12に記載の組成物。
- 前記顆粒が、リン酸化剤およびエピクロロヒドリンからなる群から選択される架橋剤によって架橋されている、請求項12に記載の組成物。
- 前記架橋剤が、三メタリン酸ナトリウム、三ポリリン酸ナトリウムおよびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項14に記載の組成物。
- 前記顆粒が、過ヨウ素酸塩、クロム酸、過マンガン酸塩、二酸化窒素および次亜塩素酸ナトリウムからなる群から選択される酸化剤によって酸化される、請求項11に記載の組成物。
- 前記少なくとも1種類のミネラルを少なくとも1.0重量%含む、請求項11に記載の組成物。
- 前記少なくとも1種類のミネラルが、アルミニウム、カルシウム、銅、鉄、マグネシウム、マンガン、ニッケル、カリウム、クロム、亜鉛およびナトリウムからなる群から選択される、請求項11に記載の組成物。
- パーソナルケア組成物を調製する方法であって、以下の工程:
澱粉顆粒の水中分散物を形成する工程であって、該顆粒は該分散物中で膨潤を受け、結晶相を有する工程;
該顆粒を膨潤させながら、該分散物に架橋剤を加える工程;
該膨潤した澱粉顆粒を連続撹拌条件下で架橋する工程であって、該架橋工程は、該膨潤した澱粉顆粒を完全に糊化させることなく行われる、工程;
糊化の前に該架橋した澱粉顆粒を酸化させる工程;
該架橋した澱粉顆粒を回収する工程;
該架橋した澱粉顆粒と少なくとも1種類のミネラルとを含む第二の分散物を形成する工程;および
該澱粉顆粒を単離し、そして該単離した澱粉顆粒を該パーソナルケア組成物と混合する工程
を包含する、方法。 - 澱粉顆粒の顆粒内および顆粒表面の両方に少なくとも1種類のミネラルが結合した個々の架橋澱粉顆粒を複数含むミネラル結合酸化澱粉を含む、パーソナルケア組成物。
- 前記澱粉顆粒が、穀物、根茎、塊茎および豆からなる澱粉源の群に由来する、請求項20に記載の組成物。
- 前記澱粉顆粒が、コムギ、ワキシーコムギ、コーン、ワキシーコーン、高アミロースコーン、オートムギ、米、タピオカ、緑豆、サゴ、サツマイモ、ジャガイモ、オオムギ、ライコムギ、ソルガムおよびバナナからなる澱粉源の群に由来する、請求項21に記載の組成物。
- 前記顆粒が、リン酸化剤およびエピクロロヒドリンからなる群から選択される架橋剤によって架橋されている、請求項21に記載の組成物。
- 前記架橋剤が、三メタリン酸ナトリウム、三ポリリン酸ナトリウムおよびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項23に記載の組成物。
- 前記顆粒が、過ヨウ素酸塩、クロム酸、過マンガン酸塩、二酸化窒素および次亜塩素酸ナトリウムからなる群から選択される酸化剤によって酸化される、請求項20に記載の組成物。
- 前記少なくとも1種類のミネラルを少なくとも1.0重量%含む、請求項20に記載の組成物。
- 前記少なくとも1種類のミネラルが、アルミニウム、カルシウム、銅、鉄、マグネシウム、マンガン、ニッケル、カリウム、クロム、亜鉛およびナトリウムからなる群から選択される、請求項20に記載の組成物。
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