JP5561937B2 - カルシウム強化組成物及びその製造方法 - Google Patents

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Description

発明の詳細な説明
発明の分野
本発明は、カルシウム強化のための水溶性で安定した組成物、その製造方法、並びに食物及び飲料製品に添加するのに適したミネラル栄養サプリメントとしてのその使用を対象とする。
発明の背景
ミネラル及びビタミンのサプリメントは、ヒト及び家畜の両方に使用する食品及び飲料の組成物の栄養強化のために使用されることが多い。例えば、Pak等に授与された米国特許第4,772,467号明細書は、カルシウムの生体利用度を増大させるためのクエン酸塩系カルシウム源の使用を開示している。Nakel等に授与された米国特許第4,786,518号明細書は、鉄−糖複合体を含む栄養サプリメントについて記述している。Mehansho等に授与された米国特許第4,992,282号明細書は、安定したビタミン及びミネラル栄養サプリメント飲料について記述している。
鉄サプリメントは、普通、消費者の貧血症を防止するために使用される。米国特許第4,786,510号明細書は、カルシウム−鉄サプリメント、特に乾燥形態で使用されるクエン酸−リンゴ酸カルシウムと鉄糖との複合体について記述している。
カルシウムサプリメントには、食品及び飲料サプリメントとしての広範な用途が見出されている。それらは、とりわけ骨粗鬆症に示されるような人体からのカルシウムの減損を補填するために使用される。例えば、Mehansho等に授与された米国特許第4,994,283号明細書は、生体利用度を更に改善した鉄−カルシウムミネラルサプリメントを開示している。Burkes等に授与された米国特許第5,445,837号明細書は、濃縮された生体利用可能なカルシウム源で栄養価を高めた甘味料サプリメント及びそれらの製造方法を開示している。Andonに授与された米国特許第5,486,506号明細書は、濃縮された生体利用可能なカルシウム源を開示している。Chatterjee等に授与された米国特許第6,828,130号明細書は、グルコン酸塩の製造方法を開示している。Walsdorf,Sr.等に授与された米国特許第6,887,897号明細書は、グルタル酸カルシウムサプリメント及びリン結合剤を開示している。
発明の概要
本発明は、食品及び飲料中並びに食品及び飲料サプリメント中で安定である食用カルシウム含有組成物を対象とする。このカルシウム含有組成物は、炭酸及び無炭酸飲料の両方において、又はそれらの濃縮物中で安定した水溶性形態が可能で、長期貯蔵期間の下でも液相から分離しない。本発明のカルシウム含有組成物は、導入される飲料又は飲料濃縮物の感覚刺激特性に作用せず、それ故に飲料及び固形食品の効果的カルシウムサプリメント(栄養強化剤)として役立つ。サプリメントを含む濃縮物は、カルシウム源が非常に高い溶解度を有することを必要とする比較的低い水分活性を有している。
従って、本発明は、
(i)少なくとも1種の炭水化物と、
(ii)少なくとも1種のカルシウム源と、
(iii)少なくとも1種の食用有機酸又はその塩と
を含むカルシウム強化組成物であって、カルシウム含有量が、少なくとも5%(w/w)で、かつ少なくとも500g/Lの水溶解度を有するカルシウム強化組成物を対象とする。
好ましくは、この組成物は、30〜60%(w/w)の少なくとも1種の炭水化物源、30〜60%(w/w)の少なくとも1種の食用有機酸又はその塩の源、及び6〜12%(w/w)の少なくとも1種のカルシウム源を含む。より好ましくは、この組成物は、40〜55%(w/w)の少なくとも1種の炭水化物源、40〜55%(w/w)の少なくとも1種の食用有機酸又はその塩の源、及び8〜10%(w/w)の少なくとも1種のカルシウム源を含む。このカルシウム強化組成物の水溶解度は、STPとして少なくとも700g/Lもの高い値であってもよい。
炭水化物は、単糖、オリゴ糖及び多糖、誘導体、それらの塩、並びにそれらの混合物からなる群の1つ又は複数であってよい。この炭水化物は、アルドース、ケトース、若しくは環状炭水化物等の単純炭水化物、又は糖蜜、コーン浸出液等の複合炭水化物組成物であってよいが、水溶性であることが好ましい。より好ましくは、単純炭水化物は、ペントース、グルコース、フルクトース、マルトース、スクロース、ガラクトース、ラクトース等のC〜C糖から選択される。それらの誘導体は、天然又は合成のどちらかの誘導体であり、非限定的な例にはエーテル、エステル、ハロゲンがある。
カルシウム源は、少なくとも1種のカルシウム塩又はイオンでよく、非限定的な実施例には、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、炭酸カルシウム、プロピオン酸カルシウム、グルコン酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、蟻酸カルシウム、グリセロリン酸カルシウム、一塩基性、二塩基性及び三塩基性リン酸カルシウムがある。
食用有機酸は、直鎖、分枝又は環状(ラクトン)有機酸、その塩、無水物、又はそれらの混合物でよい。非限定的な例には、アスコルビン酸、クエン酸、リンゴ酸、フマル酸、乳酸、グルコン酸がある。
組成物は、更に安定剤、着色剤、及び乳化剤を含むことができる。例えば、粉末、顆粒、フレーク等の乾燥形態で、又は好ましくは水溶液としての湿潤形態でよい。
本発明のカルシウム強化組成物は、好ましくは5〜100%(w/w)の炭水化物−カルシウム−有機酸を含む水性組成物である。このような好ましい組成物は、以下を含むことができる:(i)グルコース−カルシウム−グルコン酸、(ii)フルクトース−カルシウム−グルコン酸、(iii)グルコース:フルクトースの混合物−カルシウム−グルコン酸、(iv)グルコース−カルシウム−グルコン酸塩。
本発明は、更に以下のステップを含むカルシウム強化組成物を製造する方法を対象とする:
(i)水溶液中で少なくとも1種の炭水化物を少なくとも1種のカルシウム源と混合して該水性懸濁液を形成するステップと、
(ii)温度制御下で水性懸濁液を保持して収率を最適化するステップと、
(iii)少なくとも1種の食用有機酸を該懸濁液に加えてカルシウム強化水性組成物を形成するステップ。
ステップ(ii)の水溶液から分離し、したがって懸濁液を形成するステップ(ii)の過剰なカルシウムを、ステップ(iii)を実施する前に除去することができる。ステップ(i)の水溶液における炭水化物の溶解を向上させるためには、その温度が、カルシウムの可溶化を向上させる最適化に温度低下が必要であるステップ(ii)の温度より高温であるべきことを理解されたい。
この方法は、食用カルシウム強化乾燥組成物を得るために前記水性組成物を乾燥する更なるステップを含むことができる。
本発明は、更に、カルシウム強化組成物を含む食品、飲料、又は飲料濃縮物を対象とする。
本発明を理解し、実際にどのように実施し得るかを見るために、非限定的な例のみを介し、付随する図面を参照しながら、ここで実施形態を説明する。
実施形態の詳細な説明
本発明は、好ましくは食用有機酸−カルシウム−炭水化物の形態の安定なカルシウム源組成物に関し、食品、飲料、及び液体濃縮物におけるカルシウムサプリメントとしてのその調製及びその使用の方法に関する。この組成物を、カルシウムの摂取を高めるために直接に、又はこれらの食料品をカルシウムで栄養強化するために様々な食品及び飲料中の添加物としてのどちらかで使用することができる。この酸−カルシウム−炭水化物は、乾燥粉末、又は水溶性組成物であってよい。これは、添加する飲料中でも食品中でも安定である。これを様々な温度範囲で食品及び飲料に加えることができる。それ故、これを、高温の食料品又は飲料に、周囲温度の製品に、又は冷蔵/冷凍製品に加えることができる。
この組成物の3つの成分、即ち、カルシウム、炭水化物、及び食用有機酸、それらの塩及び誘導体は、通常、溶液中でイオンを形成し、お互いに反応/相互作用してもよいし又はしなくてもよい。乾燥に際しては、これらの物質は、それらの相互作用及び立体構造を変える。
いずれの理論にも拘泥することなく、本発明の組成物は、i)糖イオン及び有機酸イオンの両方に結合するカルシウム、を含むことができる。また、ii)2種の糖イオンに結合するカルシウム、及び/又はiii)2種の有機酸イオンに結合するカルシウムもあり得る。また、糖イオン/分子と有機酸イオン/分子との間の相互作用もあり得る。更なる別の可能性としては、本発明の方法における物理的及び化学的処理に際してのi)、ii)、iii)の混合物、及びそれらの間の相互作用がある。しかし、炭水化物(複数)、カルシウム源(複数)、及び食用有機酸(複数)の間の実際の相互作用に関係なく、カルシウムの溶解度及び利用度についての特性は、本明細書に記載された通りである。
いずれの理論にも拘泥することなく、糖及び食用酸の両方に結合したカルシウムの独特の化学構造が、そのカルシウムの食品又は飲料との反応を防止もすることが求められている。特に、酸−カルシウム−炭水化物を飲料に加えることができる。このような飲料には、濃縮飲み物及びシロップ、フルーツジュース、人工ジュース、炭酸又は無炭酸飲料があるが、これらだけに限定されない。
本発明の実施形態によるミネラル−糖−酸製品を製造するための方法を図解する簡易化したフローチャート100である図1をここで参照する。
最初の糖溶液調製ステップ110において、例えばペントース、グルコース、フルクトース、マルトース、スクロース、ガラクトース、ラクトース、又はそれらの混合物等のC〜C糖等の糖102を水溶液104に溶解して溶液112を形成する。水溶液における糖の濃縮度を向上させるために、約80℃に至る温度まで、それを加熱することができる。幾つかの実施形態では、これらの単糖及び/又は二糖を、多糖、炭水化物又はそれらの混合物で置き換えることができる。或いは、少なくとも1種の糖及び少なくとも1種の多糖を含む混合エネルギー源を用いてもよい。幾つかの他の実施形態では、少なくとも1種の糖を別の水溶性炭水化物と共に使用してもよい。
カルシウム添加ステップ120に目を向けると、少なくとも1つのカルシウム源124を溶液112に加える。カルシウム源は、一般的には、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、炭酸カルシウム、プロピオン酸カルシウム、グルコン酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、蟻酸カルシウム、グリセロリン酸カルシウム、一塩基性、二塩基性、三塩基性リン酸カルシウムから選択される。原料は次のように商業的に入手できる:酸化カルシウム(Schaefer Kalk KG)、グルコース(Corn Products International,Inc.製Dextrose Monohydrate)、グルコン酸(Jungbunzlauer AG)。一実施形態では、カルシウム源124は、溶液112と混合した酸化カルシウムで、懸濁液122を形成する。このカルシウム源は、一般的に容易には水に溶解し得ない。従って、温度を維持しながら(必要に応じて加熱又は冷却)、この懸濁液を混合ステップ130で混合し保持して糖−ミネラル溶液132を形成する。
濾過ステップ140において、糖−ミネラル溶液132を、いかなる沈殿物も除去するために濾過器で濾過する。任意の種類の適当な装置をこの操作のために使用することができ、例えば、それがデカンター式遠心分離、微細濾過、又は単なる簡単なフィルターであってよい。珪藻土、セルロース、又は他の任意の濾過助剤等の当技術分野で公知の濾過助剤を用いることができる。このステップの目的は、澄んだ糖−ミネラル溶液142を形成することである。
有機酸添加ステップ150においては、少なくとも1種の有機酸154を、溶液142に加えて、糖−酸−ミネラル溶液152を形成する。少なくとも1種の有機酸154は、クエン酸、リンゴ酸、フマル酸、乳酸、グルコン酸、クエン酸、及びそれらの混合物から一般的に選択されるが、これらに限定されない。一実施形態では、少なくとも1種の有機酸154は、グルコン酸である。次に、糖−酸−ミネラル溶液152を、任意選択で吸着ステップ160において脱色する。一実施形態では、糖−酸−ミネラル溶液152を、活性炭上で吸着し、脱色した糖−酸−ミネラル溶液162を形成する。
任意選択の濾過ステップ170において、溶液152又は162を濾過して濾過済みの糖−酸−ミネラル溶液172を形成する。
次に、当技術分野で公知の噴霧乾燥又は凍結乾燥法を使用し、乾燥ステップ180で溶液172を乾燥して粉末にすることができる。固相が生じるまで、余剰な液体186を溶液から除去する。固相は、粉末、フレーク、顆粒、又は他の固形の形態でもよい。次に、生じた糖−酸−ミネラルの粉末182を、食品及び飲料(非表示)におけるカルシウム源として使用するために適切に貯蔵及び/又は包装する。本発明に従えば、この炭水化物−有機酸−カルシウム粉末182は、以下「CGG」と表すカルシウム−グルコース−グルコン酸の粉末である。「CGG」を、図1の方法に由来する任意の1種又は複数の化学的配合におけるカルシウム、グルコース、及びグルコン酸の任意の混合物を指すために本明細書で広く使用する。
図1の方法に、様々な変更をなし得ることは理解すべきである。例えば、最初に有機酸を水に加え、その後にミネラル源を加え、結果として生じるスラリーを加熱してカルシウム有機酸溶液を形成することができる。その後に糖源をカルシウム有機酸溶液に加えることができる。図1に対して、他にも多数の順序変更及び変形が予想されるが、それらは本発明の欠くべからざる一部分を形成している。
図1の方法によって製造されるCGG粉末の特性を表1に示す。
結果として生じるCGG粉末は、富カルシウム高水溶性の粉末で、次の実施例に示されるように液体食餌療法サプリメント及びビタミンに加えることができる。
実施例
本明細書に記載された全ての糖、有機酸、及びミネラル塩は、もし明確に記述されていないならば、Sigma Aldrich Corporation,St.Louis,Missouri,米国から入手可能である。
実施例1
720gのグルコース(D−グルコース、Sigmaカタログ番号G7528、Sigma Aldrich Corporation,St.Louis,Missouri,米国)を4.8Lの脱イオン水(D.I.)に溶解し、磁気撹拌器又は上部駆動機械撹拌器(撹拌器−RZR1型、Heidolph Instruments GMBH & CO KG製)によって混合した。生じた溶液を穏やかに80℃に至る温度まで加熱し、糖が完全に溶解するように10〜30分間撹拌した。
実施例2
336gのCaOの調製品を、溶液112(図1)と混合して、懸濁液122を形成した。このステップは、60℃と80℃の間の温度で数時間続行した。その後、濾過ステップを実施し、余剰カルシウムを濾別又は遠心分離する。このステップは、図1に関してこれまでに説明してきたステップ140と同様か、又は異なっていてもよい。
実施例3
グルコン酸(Sigmaカタログ番号G1139 Sigma Aldrich Corporation,St.Louis,Missouri,米国)を、pH制御下で溶液のpHが6.2〜6.5になるまで加えたが、その場合、約1784gのグルコン酸を実施例2の酸化カルシウム−グルコース溶液に加え、カルシウム−グルコース−グルコン酸溶液を形成した。結果として生じた溶液を、更に図1のステップ160〜180に記載されたように処理した。
実施例4:希釈ビタミンシロップの栄養強化
希釈ビタミンシロップのカルシウム−糖−グルコン酸塩製品による栄養強化を図2及び図3に関して本明細書の以下に記載されるように実施した。
図1の方法に従って製造されるカルシウム−糖−グルコン酸塩製品で希釈ビタミンシロップを補足するための方法を図解する、簡易化されたフローチャート200である図2をここで参照する。
果実濃縮物、保存料、フルクトース、VITAMINCHIK(商標)(Beit−Hashita Assis Food Industries RA,イスラエル)の商標下で販売されるようなビタミンサプリメントを含有するシロップ等のビタミンシロップ202を、希釈ステップ210において、水204、好ましくは脱イオン水で希釈して、希釈シロップ212を形成した。水に対するシロップの比率は様々で、1:10〜1:2の間、より好ましくは1:7〜1:4の範囲であった。最も普遍的な希釈比率は、1:6であった。
添加ステップ220では、CGG等の糖−酸ミネラル224を希釈シロップに加えた。通常は、希釈シロップ1リットル当たり3〜5gのCGGを加えて、最終形態の飲料として250ml当たりカルシウム約400mgの強化濃度をもたらすスラリー222を形成した。
溶解ステップ230では、スラリーを加熱し、固体全部が溶解するまで混合した。これを、カルシウム補足希釈シロップ232が形成するように、当技術分野で公知の、温度制御システムを装備した任意の撹拌槽を用いて実施した。
蒸発ステップ240では、カルシウム補足希釈シロップ232を加熱して、「カルシウム補足VITAMINCHIK(商標)」等のカルシウム補足ビタミンシロップ242を製造するようにステップ210で加えられた水を除去した。このステップを、Thin Layer Evaporation装置「Rotovapor R−124」(BUCHI Labortechnic AG,Postfach CH9230 スイス)等の任意適当な装置内で実施することができる。
実施例5
図1の方法に従って製造されるカルシウム−糖−グルコン酸塩製品でビタミンシロップを補足するための方法を図解する、簡易化された別のフローチャート300である図3をここで参照する。
添加ステップ310では、20〜30gの量のカルシウム−糖−グルコン酸塩304を、VITAMINCHIK(商標)等の未希釈シロップ302に加えてシロップスラリー312を形成した。溶解ステップ320では、このスラリーを固体が消失するまで数時間混合し、カルシウム補足シロップ322が生じた。このステップを、当技術分野では公知の任意の種類の撹拌槽を用いて実施することができる。場合によっては、例えばUltrasonic基本型USR6/3、Julabo USA,INC.(Allentown,PA、米国)を用いてシロップに超音波エネルギーを適用し、シロップ322を脱気できることに注目されたい。
栄養強化されたシロップ322の特性を表3に示す。
実施例6
図3の方法を「YACHIN」シロップ(Zanlecol(POB2445,Afula、イスラエル)製ストロベリーシロップ)にも適用した。要するに24gのCGGを1000gのYACHINシロップと混合した。結果として生じた富カルシウムシロップの特性を表4に示す。
実施例7
糖源として360gのグルコース及び360gのフルクトース(グルコース:フルクトース比1:1)を使用して、上記実施例1に記載されたように方法を実行した。得られた製品は、実質的に表1の製品と同じ特性を有していた。
実施例8
上記実施例1に記載されたのと同じ成分を使用し、図1のように方法を実行した。吸着ステップ160に続いて、追加の蒸発ステップを導入し、溶液中の50%の水を蒸発させた(Thin Layer Evaporation装置「Rotovapor R−124」,BUCHI Labortechnik AG,Postfach CH−9230 スイス)。得られた製品は、実質的に表1の製品と同じ特性を有していた。
実施例9
糖源として108gのグルコース及び612gのフルクトース(グルコース:フルクトース比15:85)を使用して、上記実施例1に記載されたように方法を実行した。得られた製品は、実質的に表1の製品と同じ特性を有していた。
実施例10
糖源として612gのグルコース及び108gのフルクトース(グルコース:フルクトース比85:15)を使用して、実施例1のように方法を実行した。得られた製品は、実質的に表1の製品と同じ特性を有していた。
実施例11
溶解度試験:周囲の温度及び圧力で撹拌しながら、100gのCGG粉末182(図1)を100mlの脱イオン水に加えた。1時間保持した後、溶解が完了し、澄んだ溶液が得られた。このことは、本発明のCGGが1000g/Lの溶解度を有することを示していた。
実施例12
糖源として612gのRaftilose P95(ORAFTI Active Food Ingredients,Tienen,ベルギー)を使用して、上記実施例1に記載のように方法を実行した。得られた製品は、実質的に表1の製品と同じ特性を有していた。
実施例13
糖源として612gのFibrulose F97(Cosucra SA,Warcoing,ベルギー)を使用して、上記実施例1に記載のように方法を実行した。得られた製品は、実質的に表1の製品と同じ特性を有していた。
実施例14
糖源としてグルコノデルタラクトン(Sigma Catalog No.G4750 Sigma Aldrich Corporation,St.Louis,Missouri、米国)を使用して、上記実施例3に記載のように方法を実行した。得られた製品は、実質的に表1の製品と同じ特性を有していた。
実施例15
この実施例では、実施例4に対して上記したように方法を実行したが、使用されたカルシウム強化のための飲料は、炭酸飲料(RC Cola(登録商標),Royal Crown Cola International(登録商標),Georgia 米国)であった。30%RDA毎リットル(約300〜約350mg)の添加後に、飲料の感覚刺激特性に有意の変化はなかった。
本発明の実施形態によるミネラル−糖−酸製品を製造するための方法を図解する簡易化したフローチャートである。 希釈ビタミンシロップを、図1の方法に従って製造されるカルシウム−糖−酸製品で補足するための方法を図解する簡易化したフローチャートである。 ビタミンシロップを、図1の方法に従って製造されるカルシウム−糖−酸製品で補足するための方法を図解する別の簡易化したフローチャートである。

Claims (3)

  1. (i)グルコース、フルクトース及びスクロースからなる群より選択される少なくとも1種の炭水化物30〜60%(w/w)と、
    (ii)水酸化カルシウム及び酸化カルシウムからなる群より選択される少なくとも1種のカルシウム源6〜12%(w/w)と、
    (iii)グルコン酸又はその塩から選択される少なくとも1種の食用有機酸源30〜60%(w/w)と、
    から得られる、固相のカルシウム強化組成物であって、
    水溶液中で前記炭水化物源を前記カルシウム源と混合して水性懸濁液を形成するステップと、
    前記水性懸濁液を濾過して糖−ミネラル溶液を得るステップと、
    前記食用有機酸源を、前記糖−ミネラル溶液に加えて、糖−酸−ミネラル溶液を形成するステップと、
    前記糖−酸−ミネラル溶液を乾燥するステップと、
    を含む方法で製造され、
    カルシウム含有量が少なくとも5%(w/w)であり、
    少なくとも500g/Lの水溶解度を有し、
    前記組成物を1%水溶液としたとき、該水溶液のpHが6〜8である、カルシウム強化組成物。
  2. 前記炭水化物が、グルコース、フルクトース又はそれらの混合物から選択される、請求項1に記載の組成物。
  3. 請求項1又は2に記載の組成物で栄養強化される、食品、炭酸若しくは無炭酸飲料、又はその濃縮物。
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