JP7380996B2 - デンプン由来のクラスレート形成組成物 - Google Patents

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Description

[背景]
デンプンは、天然に生成され、大量に入手可能であり、広く使用されている多糖材料である。デンプンは分離した顆粒で生成され、これらの顆粒は2種の主要な多糖:アミロース及びアミロペクチンでほぼ全体が構成される。両方の多糖がα-(1,4)-結合したD-グルコース残基の直鎖を含む。アミロペクチンでは、これらの直鎖はα-(1,6)-グルコシド結合を介して相互接続され、ポリマーに分枝を形成する。一般的に、アミロース鎖は数百又はさらには数千ものグルコシル単位を含むのに対して、アミロペクチンは比較的短鎖で広く分枝している。アミロース及びアミロペクチンの異なる量及び組織的分布は多様なデンプン組成をもたらし、これらの構造及び機能に影響を与えている。この多様性により、工業的用途に対するデンプンの実用性は複雑なものとなり得る。
その機能的特性の範囲を拡大及び利用するためにデンプンを化学的及び酵素的に加工するプロセスは、いくつかの工業用領域、及び特に食品生産において使用されてきた。例えば、米国特許第7,550,279号は、食料品における使用のために、クラスレート形成アミロース材料を加工デンプンから収集する方法について記載しているが、生成した組成物は、デンプン加水分解の一連の生成物を含み、これらの一部は、収集された材料が非食品用途、例えば、治療的使用のための組成物に適したホスト:ゲスト複合体を形成する能力を制限する。
水溶性に乏しい、又は水不溶性の様々な疎水性薬剤を複合化するためにデンプンの実用性をさらに拡大する材料及び方法に対する必要性が当技術分野において存在する。デンプン内に存在する異なる画分のクラスレート形成材料を放出、濃縮及び/又は単離することが可能な方法が、新規のホスト:ゲスト複合体及びデリバリー製剤の開発のために必要とされる。治療剤、栄養補助食品、又は薬用化粧品としての活性を有する疎水性ゲスト分子のバイオアベイラビリティーを改善するために、特定のデリバリー媒体中の製剤又は特定の放出プロファイルを有する製剤をもたらすことができるクラスレート形成組成物に対する必要性が存在する。
[概要]
一般的に、本開示は、デンプン由来のクラスレート形成組成物を提供するための材料及び方法を特徴とする。これらの方法の実施形態は、本明細書で「アミレット」と呼ばれる特定のクラスレート形成分子をデンプンから放出させるための反応条件の戦略的管理を含む。さらなる実施形態は、不純分子、例えば、アミロペクチン及び細胞壁多糖を選択的に分解の標的とし、よって濃縮及び/又は単離の効率のために「アミレット」を保護する。クラスレート形成組成物は、分子分散液、ホスト:ゲスト複合体、及び/又は包接化合物の形成を介して、水溶性に乏しい、又は水不溶性の疎水性治療剤、栄養補助食品、又は薬用化粧品として活性のある薬剤のデリバリーを促進することができる。
本開示の実施形態は、α-1,4結合で結合した約15~約100個のD-グルコピラノシル残基の複数の線状グルコモノマー鎖を含むクラスレート形成組成物を調製するための方法であって、鎖が加工デンプン基質の部分的デンプン分解の生成物であり、生成物が、約20%w/vの固形成分含有量において、4~20℃の範囲の温度で流動性がある方法、クラスレート形成組成物を使用して、疎水性ゲスト分子を複合化する方法、これらの方法に使用するためのキット、クラスレート形成組成物を含む疎水性ゲスト分子の分子分散液、及びクラスレート形成組成物のうちの1種又は複数を含むホスト:ゲスト複合体について記載している。
よって、本開示の第1の態様は、α-1,4結合で結合した約15~約100個のD-グルコピラノシル残基の複数の線状グルコモノマー鎖を含むクラスレート形成組成物であって、線状グルコモノマー鎖が加工デンプン基質の部分的デンプン分解の生成物であり、部分的にデンプン分解した生成物が約20%w/vの固形成分含有量において、4~20℃の範囲の温度で流動性がある、クラスレート形成組成物を特徴とする。組成物は、アミロペクチン及びアミロペクチン残留物を実質的に含まないことがある。上記に記載されている組成物のいずれかは、アミロペクチン及びアミロペクチンの残留物を実質的に含まないことがある。上記に記載されている組成物のいずれかは、250個のグルコモノマーを超える鎖長を有するアミロース分子を実質的に含まないことがある。上記に記載されている組成物のいずれかにおいて、グルコモノマー鎖の少なくとも1つはエステル化されていることがある。エステル化グルコモノマー鎖は、アシル化剤、脂肪酸、又はこれらの組合せでエステル化されていることがある。エステル化グルコモノマー鎖は、最大30個の炭素原子を有する飽和又は不飽和の直鎖脂肪酸、4~26個の炭素原子を有する飽和又は不飽和の分枝脂肪酸、及びこれらの組合せからなる群から選択される脂肪酸でエステル化されていることがある。上記に記載されている組成物のいずれかにおいて、固形成分含有量20%w/vを有する生成物の動粘度は、4~20℃の範囲の温度で、約0.3rpmの速度で作動するスピンドル1を有する回転式粘度計で測定された場合、2300mPa・s未満である。上記に記載されている組成物のいずれかにおいて、組成物は、疎水性ゲスト分子をさらに含む。疎水性ゲスト分子は、レスベラトロール、ビタミンE、ビタミンD、ケルセチン、ジインドリルメタン、補酵素Q10、及びカンナビジオール(CBD)からなる群から選択される。
本開示の第2の態様は、クラスレート形成組成物を調製する方法であって、酵素活性を相対活性60%未満に制限する反応条件下での加工デンプン基質のエンド-α-アミラーゼの消化により、α-1,4結合で結合した約15~約100個のD-グルコピラノシル残基の複数の線状グルコモノマー鎖を含む第1の生成物を得ることを含む、第1の部分的デンプン分解ステップにより、加工デンプン基質ペーストを希薄化するステップを含み、第1の生成物が約20%w/vの固形成分含有量において、4~20℃の範囲の温度で流動性がある、方法について記載している。本方法は、10.5を超えるpHを有するアルカリ水溶液中にデンプン基質を浸漬すること;浸漬したデンプン基質をアシル化剤でエステル化することにより加工すること;及び加工デンプン基質を水和させて、加工デンプン基質を完全にゼラチン化することにより加工デンプン基質ペーストを調製するステップをさらに含むことができる。上記に記載されている方法のいずれかは、酵素活性を相対活性30%未満に制限する反応条件下での第1の生成物のエンド-α-アミラーゼの消化により、4~20℃の温度範囲内で第1の生成物より低い動粘度を有する第2の生成物を得ることを含む、第2の部分的デンプン分解により第1の生成物を希薄化するステップをさらに含むことができ、第2の生成物はα-1,4結合で結合した約15~約100個のD-グルコピラノシル残基の複数の線状グルコモノマー鎖を含む。本方法は、第2の生成物中に疎水性ゲスト分子を分散させるステップをさらに含むことができる。上記に記載されている方法の1つ又は複数は、加工デンプンペーストをデンプン分解で希薄化することにより放出されるアミロペクチンを分解するステップを含むことができる。上記に記載されている方法のいずれかは、250個のグルコモノマーを超える鎖長を有するアミロース分子を、α-1,4結合で結合した約15~約100個のD-グルコピラノシル残基の線状グルコモノマー鎖から分離するステップをさらに含むことができる。上記に記載されている方法のいずれかは、複数の線状グルコモノマー鎖をエステル化して、エステル化クラスレート形成分子を含む組成物を形成するステップをさらに含むことができる。本方法は、エステル化クラスレート形成分子を含む組成物中に疎水性ゲスト分子を分散させるステップをさらに含むことができる。上記に記載されている方法の1つ又は複数に従い、疎水性ゲスト分子は、レスベラトロール、ビタミンE、ビタミンD、ケルセチン、ジインドリルメタン、補酵素Q10、及びカンナビジオール(CBD)からなる群から選択される。
本開示の第3の態様は、疎水性ゲスト分子を有するクラスレートを形成するためのキットであって、α-1,4結合で結合した約15~約100個のD-グルコピラノシル残基の複数の線状グルコモノマー鎖を含むクラスレート形成組成物を含む第1の容器であり、線状グルコモノマー鎖が加工デンプン基質の部分的デンプン分解の生成物であり、生成物が約20%w/vの固形成分含有量において、4~20℃の範囲の温度で流動性がある、第1の容器;疎水性ゲスト分子を含む第2の容器;及びクラスレートを調製するための指示を含むキットについて記載している。キットは、少なくとも250の重合度を有する複数のアミロース鎖を含む第3の容器;及びクラスレートをアミロース鎖の中にラッピングするための指示を含むことができる。
1つ又は複数の実施例の詳細が以下の説明において記載されている。他の特徴、目的、及び利点は、説明及び特許請求の範囲から明らかとなろう。
この文書による開示は、非限定的で、非包括的である例示的実施形態について記載している。図面は必ずしも縮尺通りに描かれているわけではないが、数表示のように、図面はいくつかの視野を通して実質的に類似の成分を記載している。異なる文字接尾語を有する数値のように、これらは実質的に類似の成分の異なる事例を表している。図は一般的に、例として、但し制限する目的のためではなく、本発明の文書で論じられている様々な実施形態を例示している。特許又は出願ファイルは色付きで描かれた少なくとも1枚の図面を含有する。色付きの図面を有する本特許又は特許出願刊行物のコピーは、要求に応じて及び必要料金を支払えば、Officeから提供される。
図面に示されている例示的実施形態が以下に言及されている。
本開示の1つ又は複数の実施形態に従いクラスレート形成組成物を調製するための材料及び方法を記載している。 本開示の1つ又は複数の実施形態に従い、クラスレート形成組成物を調製するための材料及び方法並びにこのクラスレート形成組成物から形成されるクラスレートについて記載しているフローチャートを提供している。(A)は水和した加工デンプンペースト由来の様々な組成物について記載している。(B)従来技術の方法(US7,550,270)に従いアミラーゼ処理した加工デンプンゲルを使用して、クラスレート形成組成物及びこのクラスレート形成組成物から形成されるクラスレートを生成するための代替のプロセスについて記載している。(C)部分的デンプン分解の加工デンプン組成物を使用してクラスレート形成組成物及びこのクラスレート形成組成物から形成されるクラスレートを生成するための代替のプロセスについて記載している。 本開示の1つ又は複数の実施形態に従い、クラスレート形成組成物を調製するための材料及び方法並びにこのクラスレート形成組成物から形成されるクラスレートについて記載しているフローチャートを提供している。(A)は水和した加工デンプンペースト由来の様々な組成物について記載している。(B)従来技術の方法(US7,550,270)に従いアミラーゼ処理した加工デンプンゲルを使用して、クラスレート形成組成物及びこのクラスレート形成組成物から形成されるクラスレートを生成するための代替のプロセスについて記載している。(C)部分的デンプン分解の加工デンプン組成物を使用してクラスレート形成組成物及びこのクラスレート形成組成物から形成されるクラスレートを生成するための代替のプロセスについて記載している。 本開示の1つ又は複数の実施形態に従い、クラスレート形成組成物を調製するための材料及び方法並びにこのクラスレート形成組成物から形成されるクラスレートについて記載しているフローチャートを提供している。(A)は水和した加工デンプンペースト由来の様々な組成物について記載している。(B)従来技術の方法(US7,550,270)に従いアミラーゼ処理した加工デンプンゲルを使用して、クラスレート形成組成物及びこのクラスレート形成組成物から形成されるクラスレートを生成するための代替のプロセスについて記載している。(C)部分的デンプン分解の加工デンプン組成物を使用してクラスレート形成組成物及びこのクラスレート形成組成物から形成されるクラスレートを生成するための代替のプロセスについて記載している。 本開示の1つ又は複数の実施形態に従い、「アミレット生成物1」と呼ばれる第1のクラスレート形成組成物を調製するための材料及び方法について記載している。(A)はデンプンの均一な加工及び最初の鎖短縮に対する生成スキームを示すフローチャートである。(B)は、Novozymesから商品名FUNGAMYL 800Lで販売されている真菌アミラーゼの相対活性に対する温度の作用を示すグラフである。 本開示の1つ又は複数の実施形態に従い、「アミレット生成物1」と呼ばれる第1のクラスレート形成組成物を調製するための材料及び方法について記載している。(A)はデンプンの均一な加工及び最初の鎖短縮に対する生成スキームを示すフローチャートである。(B)は、Novozymesから商品名FUNGAMYL 800Lで販売されている真菌アミラーゼの相対活性に対する温度の作用を示すグラフである。 本開示の1つ又は複数の実施形態によるアミレット生成物1について記載している。(A)はヨウ素添加後(20℃)のアミレット生成物1(10)色付き画像である。(B)は20℃でのアミレット生成物1(10)の動粘度の速度依存性変化を示すグラフである。(C)はヨウ素添加後(20℃)のアミレット生成物1(15)の色付き画像である。(D)は20℃でのアミレット生成物1(15)の動粘度の速度依存性変化を示すグラフである。(E)、(F)、及び(G)は、アミレット生成物1(10)、アミレット生成物1(12)、及びアミレット生成物1(15)の動粘度の温度依存性変化をそれぞれ示している。 本開示の1つ又は複数の実施形態によるアミレット生成物1について記載している。(A)はヨウ素添加後(20℃)のアミレット生成物1(10)色付き画像である。(B)は20℃でのアミレット生成物1(10)の動粘度の速度依存性変化を示すグラフである。(C)はヨウ素添加後(20℃)のアミレット生成物1(15)の色付き画像である。(D)は20℃でのアミレット生成物1(15)の動粘度の速度依存性変化を示すグラフである。(E)、(F)、及び(G)は、アミレット生成物1(10)、アミレット生成物1(12)、及びアミレット生成物1(15)の動粘度の温度依存性変化をそれぞれ示している。 本開示の1つ又は複数の実施形態によるアミレット生成物1について記載している。(A)はヨウ素添加後(20℃)のアミレット生成物1(10)色付き画像である。(B)は20℃でのアミレット生成物1(10)の動粘度の速度依存性変化を示すグラフである。(C)はヨウ素添加後(20℃)のアミレット生成物1(15)の色付き画像である。(D)は20℃でのアミレット生成物1(15)の動粘度の速度依存性変化を示すグラフである。(E)、(F)、及び(G)は、アミレット生成物1(10)、アミレット生成物1(12)、及びアミレット生成物1(15)の動粘度の温度依存性変化をそれぞれ示している。 本開示の1つ又は複数の実施形態によるアミレット生成物1について記載している。(A)はヨウ素添加後(20℃)のアミレット生成物1(10)色付き画像である。(B)は20℃でのアミレット生成物1(10)の動粘度の速度依存性変化を示すグラフである。(C)はヨウ素添加後(20℃)のアミレット生成物1(15)の色付き画像である。(D)は20℃でのアミレット生成物1(15)の動粘度の速度依存性変化を示すグラフである。(E)、(F)、及び(G)は、アミレット生成物1(10)、アミレット生成物1(12)、及びアミレット生成物1(15)の動粘度の温度依存性変化をそれぞれ示している。 本開示の1つ又は複数の実施形態によるアミレット生成物1について記載している。(A)はヨウ素添加後(20℃)のアミレット生成物1(10)色付き画像である。(B)は20℃でのアミレット生成物1(10)の動粘度の速度依存性変化を示すグラフである。(C)はヨウ素添加後(20℃)のアミレット生成物1(15)の色付き画像である。(D)は20℃でのアミレット生成物1(15)の動粘度の速度依存性変化を示すグラフである。(E)、(F)、及び(G)は、アミレット生成物1(10)、アミレット生成物1(12)、及びアミレット生成物1(15)の動粘度の温度依存性変化をそれぞれ示している。 本開示の1つ又は複数の実施形態によるアミレット生成物1について記載している。(A)はヨウ素添加後(20℃)のアミレット生成物1(10)色付き画像である。(B)は20℃でのアミレット生成物1(10)の動粘度の速度依存性変化を示すグラフである。(C)はヨウ素添加後(20℃)のアミレット生成物1(15)の色付き画像である。(D)は20℃でのアミレット生成物1(15)の動粘度の速度依存性変化を示すグラフである。(E)、(F)、及び(G)は、アミレット生成物1(10)、アミレット生成物1(12)、及びアミレット生成物1(15)の動粘度の温度依存性変化をそれぞれ示している。 本開示の1つ又は複数の実施形態によるアミレット生成物1について記載している。(A)はヨウ素添加後(20℃)のアミレット生成物1(10)色付き画像である。(B)は20℃でのアミレット生成物1(10)の動粘度の速度依存性変化を示すグラフである。(C)はヨウ素添加後(20℃)のアミレット生成物1(15)の色付き画像である。(D)は20℃でのアミレット生成物1(15)の動粘度の速度依存性変化を示すグラフである。(E)、(F)、及び(G)は、アミレット生成物1(10)、アミレット生成物1(12)、及びアミレット生成物1(15)の動粘度の温度依存性変化をそれぞれ示している。 本開示の1つ又は複数の実施形態によるクラスレート形成組成物との比較のための従来技術の方法による(US7,550,279)加工デンプン由来のゲル「バターゲル」(20重量%固形分)について記載している。(A)は「バターゲル」を提供するための材料及び方法について記載しているフローチャートである。(B)は冷却ゲルの色付き画像である。(C)はヨウ素添加後の溶融したゲルの色付き画像である。(D)は「バターゲル」の動粘度における温度依存性変化を示すグラフである。 本開示の1つ又は複数の実施形態によるクラスレート形成組成物との比較のための従来技術の方法による(US7,550,279)加工デンプン由来のゲル「バターゲル」(20重量%固形分)について記載している。(A)は「バターゲル」を提供するための材料及び方法について記載しているフローチャートである。(B)は冷却ゲルの色付き画像である。(C)はヨウ素添加後の溶融したゲルの色付き画像である。(D)は「バターゲル」の動粘度における温度依存性変化を示すグラフである。 本開示の1つ又は複数の実施形態によるクラスレート形成組成物との比較のための従来技術の方法による(US7,550,279)加工デンプン由来のゲル「バターゲル」(20重量%固形分)について記載している。(A)は「バターゲル」を提供するための材料及び方法について記載しているフローチャートである。(B)は冷却ゲルの色付き画像である。(C)はヨウ素添加後の溶融したゲルの色付き画像である。(D)は「バターゲル」の動粘度における温度依存性変化を示すグラフである。 本開示の1つ又は複数の実施形態によるクラスレート形成組成物との比較のための従来技術の方法による(US7,550,279)加工デンプン由来のゲル「バターゲル」(20重量%固形分)について記載している。(A)は「バターゲル」を提供するための材料及び方法について記載しているフローチャートである。(B)は冷却ゲルの色付き画像である。(C)はヨウ素添加後の溶融したゲルの色付き画像である。(D)は「バターゲル」の動粘度における温度依存性変化を示すグラフである。 本開示の1つ又は複数の実施形態に従い、「アミレット生成物2」と呼ばれる第2のクラスレート形成組成物を調製するための材料及び方法について記載しているフローチャートである。 本開示の1つ又は複数の実施形態によるアミレット生成物2(20重量%固形分)について記載している。(A)は4℃でのアミレット生成物2の色付き画像を示している。(B)はヨウ素添加後のアミレット生成物2の色付き画像を示している。(C)及び(D)は、12.5℃及び60℃での生成物2の動粘度における速度依存性変化をそれぞれ示している。 本開示の1つ又は複数の実施形態によるアミレット生成物2(20重量%固形分)について記載している。(A)は4℃でのアミレット生成物2の色付き画像を示している。(B)はヨウ素添加後のアミレット生成物2の色付き画像を示している。(C)及び(D)は、12.5℃及び60℃での生成物2の動粘度における速度依存性変化をそれぞれ示している。 本開示の1つ又は複数の実施形態によるアミレット生成物2(20重量%固形分)について記載している。(A)は4℃でのアミレット生成物2の色付き画像を示している。(B)はヨウ素添加後のアミレット生成物2の色付き画像を示している。(C)及び(D)は、12.5℃及び60℃での生成物2の動粘度における速度依存性変化をそれぞれ示している。 本開示の1つ又は複数の実施形態によるアミレット生成物2(20重量%固形分)について記載している。(A)は4℃でのアミレット生成物2の色付き画像を示している。(B)はヨウ素添加後のアミレット生成物2の色付き画像を示している。(C)及び(D)は、12.5℃及び60℃での生成物2の動粘度における速度依存性変化をそれぞれ示している。 「アミレット生成物3」と呼ばれる第3のクラスレート形成組成物を調製するための材料及び方法について記載しているフローチャートであり、このアミレット生成物3は、本開示の1つ又は複数の実施形態に従い生成物3A、3B及び3Cへと分離することができる。 本開示の1つ又は複数の実施形態によるアミレット生成物3Aについて記載している。(A)は4℃でのアミレット生成物3Aの色付き画像を示している。(B)はヨウ素添加後の4℃でのアミレット生成物3Aの色付き画像を示している。(C)は20℃でのアミレット生成物3Aの色付き画像を示している。(D)はヨウ素添加後の20℃でのアミレット生成物3Aの色付き画像を示している。(E)及び(F)は、4℃又は25℃で測定された異なるスピンドル速度での生成物3Aの動粘度をそれぞれ示している。 本開示の1つ又は複数の実施形態によるアミレット生成物3Aについて記載している。(A)は4℃でのアミレット生成物3Aの色付き画像を示している。(B)はヨウ素添加後の4℃でのアミレット生成物3Aの色付き画像を示している。(C)は20℃でのアミレット生成物3Aの色付き画像を示している。(D)はヨウ素添加後の20℃でのアミレット生成物3Aの色付き画像を示している。(E)及び(F)は、4℃又は25℃で測定された異なるスピンドル速度での生成物3Aの動粘度をそれぞれ示している。 本開示の1つ又は複数の実施形態によるアミレット生成物3Aについて記載している。(A)は4℃でのアミレット生成物3Aの色付き画像を示している。(B)はヨウ素添加後の4℃でのアミレット生成物3Aの色付き画像を示している。(C)は20℃でのアミレット生成物3Aの色付き画像を示している。(D)はヨウ素添加後の20℃でのアミレット生成物3Aの色付き画像を示している。(E)及び(F)は、4℃又は25℃で測定された異なるスピンドル速度での生成物3Aの動粘度をそれぞれ示している。 本開示の1つ又は複数の実施形態によるアミレット生成物3Aについて記載している。(A)は4℃でのアミレット生成物3Aの色付き画像を示している。(B)はヨウ素添加後の4℃でのアミレット生成物3Aの色付き画像を示している。(C)は20℃でのアミレット生成物3Aの色付き画像を示している。(D)はヨウ素添加後の20℃でのアミレット生成物3Aの色付き画像を示している。(E)及び(F)は、4℃又は25℃で測定された異なるスピンドル速度での生成物3Aの動粘度をそれぞれ示している。 本開示の1つ又は複数の実施形態によるアミレット生成物3Aについて記載している。(A)は4℃でのアミレット生成物3Aの色付き画像を示している。(B)はヨウ素添加後の4℃でのアミレット生成物3Aの色付き画像を示している。(C)は20℃でのアミレット生成物3Aの色付き画像を示している。(D)はヨウ素添加後の20℃でのアミレット生成物3Aの色付き画像を示している。(E)及び(F)は、4℃又は25℃で測定された異なるスピンドル速度での生成物3Aの動粘度をそれぞれ示している。 本開示の1つ又は複数の実施形態によるアミレット生成物3Aについて記載している。(A)は4℃でのアミレット生成物3Aの色付き画像を示している。(B)はヨウ素添加後の4℃でのアミレット生成物3Aの色付き画像を示している。(C)は20℃でのアミレット生成物3Aの色付き画像を示している。(D)はヨウ素添加後の20℃でのアミレット生成物3Aの色付き画像を示している。(E)及び(F)は、4℃又は25℃で測定された異なるスピンドル速度での生成物3Aの動粘度をそれぞれ示している。 本開示の1つ又は複数の実施形態に従い、「アミレット生成物4A」と呼ばれる、アミレット及びグルコースを含む第4のクラスレート形成組成物、並びに「長鎖の安定化したアミロース生成物4B」と呼ばれる、エステル化長鎖アミロースを含む第1のラッピング組成物を調製するための材料及び方法について記載している。(A)はアミレット生成物4A及び長鎖の安定化したアミロース生成物4Bの調製を示すフローチャートである。(B)は商品名エンゼコ(ENZECO)(登録商標)(Enzyme Development Corp.)の下で販売されているアミロペクチン分解酵素(グルコアミラーゼ)の相対活性に対する温度の作用を示すグラフである。(C)はグルコアミラーゼ酵素の相対活性に対するpH及び温度の作用を示すグラフである。 本開示の1つ又は複数の実施形態に従い、「アミレット生成物4A」と呼ばれる、アミレット及びグルコースを含む第4のクラスレート形成組成物、並びに「長鎖の安定化したアミロース生成物4B」と呼ばれる、エステル化長鎖アミロースを含む第1のラッピング組成物を調製するための材料及び方法について記載している。(A)はアミレット生成物4A及び長鎖の安定化したアミロース生成物4Bの調製を示すフローチャートである。(B)は商品名エンゼコ(ENZECO)(登録商標)(Enzyme Development Corp.)の下で販売されているアミロペクチン分解酵素(グルコアミラーゼ)の相対活性に対する温度の作用を示すグラフである。(C)はグルコアミラーゼ酵素の相対活性に対するpH及び温度の作用を示すグラフである。 本開示の1つ又は複数の実施形態に従い、「アミレット生成物4A」と呼ばれる、アミレット及びグルコースを含む第4のクラスレート形成組成物、並びに「長鎖の安定化したアミロース生成物4B」と呼ばれる、エステル化長鎖アミロースを含む第1のラッピング組成物を調製するための材料及び方法について記載している。(A)はアミレット生成物4A及び長鎖の安定化したアミロース生成物4Bの調製を示すフローチャートである。(B)は商品名エンゼコ(ENZECO)(登録商標)(Enzyme Development Corp.)の下で販売されているアミロペクチン分解酵素(グルコアミラーゼ)の相対活性に対する温度の作用を示すグラフである。(C)はグルコアミラーゼ酵素の相対活性に対するpH及び温度の作用を示すグラフである。 本開示の1つ又は複数の実施形態に従い、「アミレット生成物5」と呼ばれる、脂質エステル化したアミレットを含む第5のクラスレート形成組成物を調製するための材料及び方法について記載しているフローチャートである。 本開示の1つ又は複数の実施形態に従い、「不安定化した長鎖アミロース生成物6」と呼ばれる、脱エステル化長鎖アミロースを含む第2のラッピング組成物を調製するための材料及び方法について記載しているフローチャートである。 本開示の1つ又は複数の実施形態に従い、「アミレット生成物7A」及び「アミレット生成物7B」と呼ばれる様々なゲスト分子の分子分散液を調製するための材料及び方法について記載しているフローチャートである。 本開示の1つ又は複数の実施形態に従い、「アミレット生成物4D」と呼ばれる単離アミレットを含む第6のクラスレート形成組成物を調製するための材料及び方法について記載しているフローチャートである。
詳細な説明
一般的に、本開示の実施形態は、デンプン含有基質から1つ又は複数のクラスレート形成組成物を調製するための方法及びそのように調製したクラスレート形成組成物について記載している。1つ又は複数の実施形態は、α-1,4結合で結合した約15~約100個のD-グルコピラノシル残基の複数の線状グルコモノマー鎖の標的化された酵素的放出のためのデンプン含有基質を調製することについて記載している。線状グルコモノマー鎖は、ターン1つ当たり6~8個のグルコース単位を有する単一ヘリックス内にゲストの疎水性分子を収容することが可能であるか、又はこれららせん体の間にゲストの疎水性分子を収容することが可能であり、よって水性組成物中の疎水性ゲスト分子の分散を増強する。収容の方式は、ゲストの構造(例えば、サイズ、親水性部分の存在など)又は分散媒体の性質(例えば、媒体の親水性-疎水性のバランス(HLB))に基づくことができる。ある場合には、複数のアミレットは、ゲスト分子(例えば、かさ高いゲスト分子)と会合し、これによって、疎水性部分を遮蔽し、水(又は他の水性媒体)中でのゲスト分子の溶解度又は分散性を改善することができる。分散液はゲスト分子の分子分散液であり得る。
本開示のクラスレート形成組成物は、加工デンプン基質の段階的デンプン分解を使用して調製することができる。本開示の実施形態は、20%w/vの固形成分含有量において、4~20℃の範囲の温度で流動性があり、1つ又は複数のクラスレート形成分子を含む部分的にデンプン分解した加工デンプン生成物を提供することができる。ある場合には、部分的にデンプン分解した加工デンプンから放出され、任意選択で単離されたクラスレート形成分子は、α-1,4結合で結合した約15~約100個のD-グルコピラノシル残基の線状グルコモノマー鎖であるか、又は少なくとも250の重合度を有するアミロース鎖である。クラスレート形成組成物の画分を単離することは、標的クラスレート形成分子のさらなる修飾を促進して、1つ又は複数の特性、例えば、分散性、安定性、又は複合化を増強する。ある場合には、未修飾の又は修飾されたクラスレート形成分子は、特定のゲスト分子に適合させたデリバリー製剤用に組み合わせることもできる。
定義
以下に列挙された用語は、以下に記載されている通り定義されている。本開示の中のすべての他の用語及び句は、当業者により理解されているようなこれらの普通の意味に従い解釈されるものとする。
「アミレット」という用語は、加工デンプン由来のα-(1→4)直鎖結合で結合した約15~約100個のグルコモノマー(すなわち、D-グルコピラノシル残基)の鎖を指す。例えば、アミレットは、約30~約90個の直鎖α-(1→4)結合したグルコモノマーの鎖長を有することができる。アミレットを含むクラスレート形成組成物は、デンプン中に存在するアミロースの加水分解(すなわち、デンプン分解)及び/又はアミロペクチンの加水分解を制御するプロセスを使用して、物理的、化学的及び酵素的にデンプンを加工することにより入手可能である。アミレットは、アミロデキストリン及びデキストリンを含むことができる。アミレットは、1個又は複数のエステル化グルコモノマーを含むことができるが、1つ又は複数の実施形態では、アミレットのいずれのグルコモノマーもエステル化されていない。ある場合には、アミレットは、少なくとも2種類のエステルを含む:(1)デンプン分解前に添加された1個又は複数のエステル(すなわち、デンプン加工置換基)及び(2)デンプン分解後に添加された1個又は複数のエステル。
本明細書で使用される場合、「クラスレート」とは、ホスト-ゲスト複合体又は包接化合物を指す。
本開示の「クラスレート形成」組成物又は分子は、ホスト-ゲスト複合体又は包接化合物のホストとして1個又は複数のゲスト分子を収容することが可能である。
加工デンプン基質の部分的デンプン分解により形成された20%w/vの固形分組成物に関して使用されている「流動性のある」という用語は、実質的に液体又はわずかに粘性の組成物、例えば、弱いゲルを指す。本開示の流動性のある組成物は、固形成分含有量が約20%w/vの場合、#2スピンドルを有する回転式粘度計(KUNHEWUHUA、モデルDNJ-8S)で0.3rpmで決定した場合、約4~約20℃の温度範囲内で、20℃において2500+/-5%mPa・s未満の動粘度を有する。
「単離した」という用語は、アミレット又は長鎖のアミロースに関して本明細書で使用される場合、出発材料中に存在する他のデンプン由来の生成物の一部又はすべてから分離された分子を指す。
本発明の目的のため、「マメ科植物」という用語は、ジャケツイバラ科(Cesalpiniacea)、ネムノキ科(Mimosacea)又はファバセ科(Fabaceae)に属するあらゆる植物を指し、ファバセ科に属する植物、例えばエンドウマメ、インゲンマメ、レンズマメ、アルファルファ、クローバ、ピーナッツ、ダイズ及びハウチワマメが好ましい。「エンドウマメ」という用語は、一般的に多様性が望まれる使用(ヒト食品、動物栄養分及び/又は他の使用)に関係なく、野生型品種の種のあるエンドウマメ及びすべての突然変異体の様々なエンドウマメを指す。例示的なエンドウマメの品種又は栽培品種として、イエローピー、フィールドピー、ガーデンピー、グリーンピース、スムーズピー及びシロエンドウが挙げられる。
長鎖アミロースに関して本明細書で使用される場合、「長鎖」とは、少なくとも250の重合度(DP)を有するアミロースを指す。ある場合には、長鎖アミロースはDP250~950を有する。
本明細書で使用される場合、「水溶性に乏しい」とは一部の溶質を溶解するのに100部超の水を必要とする分子を指す。「水不溶性」分子とは、一部の溶質を溶解するのに10,000部超の水を必要とする分子である。
本明細書で使用される場合、「加工デンプン」とは、劣化、酵素的加水分解、又はこれらの組合せに抵抗するためにその天然の形態から化学的に変化させたデンプンを指し、エステル化により化学的に変化させたデンプンが好ましい。
本明細書で使用される場合、「分子分散液」という用語は、複数のゲスト分子が均一に分配された分散媒体を含む組成物を指す。分子分散液は、クラスレートの形態のゲスト分子、例えば、アミレット分子又は長鎖アミロース分子による包接複合体を含むことができる。
本明細書で使用される場合、「制限された酵素処理」とは、酵素の活性を最適活性より有意に低く制限する条件下での酵素的処理を指す。「制限された酵素」は60%以下の相対活性を示し、ここで相対活性とは、実際の条件下での酵素の活性と、最適条件下での酵素の活性との間の比であり、したがって、パーセンテージとして表現することができる。酵素活性は、特定の反応条件に対する基質の消費及び/又は生成物形成の速度という点から定義することができる。酵素に対する最適な条件は、直接的試験により、又は製品の文献に基づき決定することができる。
本明細書で使用される場合、「ラッピングされた」という用語は、アミロースヘリックス、例えば、V型アミロースヘリックスの空洞内へのゲスト分子の分子封入を指す。
本明細書で使用される場合、「ラッピングされた分子分散液」とは、少なくとも部分的に劣化したアミロース鎖の中の1個又は複数のゲスト分子(又は包接複合体)の水性懸濁液を指す。好ましくは、ラッピングされた分子分散液は、酵素消化に対してゼラチン化アミロース(すなわち、加工又は調理後の無秩序構造を有するアミロース)より抵抗性がある秩序構造を有する。
一般的に、デンプン含有基質からクラスレート形成組成物を調製するための方法は以下を含む:(1)基質の成分から標的クラスレート形成分子を放出させるため、デンプン含有基質を調製するステップ;(2)デンプン分解により成分から標的クラスレート形成分子を放出させるステップ;及び(3)デンプン分解の生成物から標的クラスレート形成分子を単離するステップ。
図1は、方法100、クラスレート形成組成物を調製するための一般的な方法の実施形態について記載している。方法100の最終生成物は、長鎖アミロース、アミロペクチン、及びデンプン含有基質から放出された他の非アミレット分子を実質的に含まない単離アミレット組成物を含む。ステップ102において、クラスレート形成組成物を調製する方法は、デンプン含有基質をアルカリ溶液中に浸漬するステップを含む。浸漬中、溶液のイオンは基質に浸透することができる。デンプン含有基質を浸漬するステップは、その後の加工のために、基質中にデンプン分子を調製する。浸漬するステップは、アルカリ水溶液中にデンプン含有基質を懸濁化することを含む。デンプン含有基質は、例えば、トウモロコシ、ジャガイモ、米、小麦、マメ科植物などの植物中に見出される天然由来のデンプン分子を含有する基質であることができ、これには、他の含有物を含有する穀粉、例えば、グルテン、油、繊維など、及び生のデンプン顆粒も包含される。
デンプン顆粒の組成及び構造は、異なる植物間でかなり変動し、よって異なる収穫物からのデンプンの特性及び機能性に影響を与える。適切なデンプン含有基質は、アミロース含有量、アルファ化温度及び/又はそのペーストの粘度、テキスチャー及び透明度に基づき選択することができる。例えば、適切なデンプンは、以下の特徴のうちの1つ又は複数を有することができる:25%を超えるアミロース含有量及び80℃未満のアルファ化温度。ある場合には、適切なデンプンは、中間から低い粘度、短いテキスチャー、又は低い透明度を有するペーストを形成することができる。好ましくは、デンプンはマメ科植物から抽出されるか、又はより好ましくは、ファバセ科の植物から抽出される。ある場合には、デンプンはエンドウマメデンプン、例えば、以下の特性のうちの1つ又は複数を有するイエローピーデンプンである:約35%のアミロース含有量、約65~75℃のアルファ化温度、短いテキスチャー及び低粘度ペースト。ある場合には、デンプンは、イエローピーデンプン、例えば、商品名アック-ゲル(Accu-gel)(商標)(Nutri-Pea Ltd、Manitoba、Canada)で販売されているデンプンであることができる。デンプンは、デンプン及びタンパク質以外の様々な構成物質、例えば、脂肪、コロイド状物質、繊維、及びミネラルを含有することができるか、又はデンプンは処理して、タンパク質、脂肪、コロイド状物質、及び繊維のうちの1種又は複数を実質的に除去することもできる。例えば、エンドウマメ穀粉は、濾過又は撹拌して、顆粒状デンプンを得るためにもみ殻及びタンパク質材料を除去することができる。
浸漬溶液は、水、例えば、水道水、蒸留水、又は純水を含むことができ、10.5を超えるpH、例えば、pH約11を有するように調整される。10.5超~11の範囲内のpHは、イオンのより高い濃縮をもたらし、pH10.5以下の場合よりもデンプン顆粒のより大きな浸透を得ることができる。ある場合には、pHは、10.6~12、10.7~11.8、10.8~11.6又は10.9~11.5の範囲内に調整する。デンプン含有基質を懸濁化及び浸漬するのに適した容器は、pHをモニターするように設計され得る。pHは、溶解性塩基、例えば、アルカリ金属水酸化物(例えば、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウム)、アルカリ土類金属塩基、例えば、炭酸カルシウム、又は第4級オニウム、例えば、第4級アンモニウム、第4級スルホニウム及び第4級ホスホニウム化合物で調整することができる。ナトリウムイオンはデンプン顆粒に浸透し、アミロースのグルコモノマー鎖並びにアミロペクチン分子の1,6結合の間の介在性グルコモノマー鎖に沿って均一な加工を促進することができるので、アルカリ水溶液は水酸化ナトリウムを含むことが好ましい。プロセス100の例示的な実施形態では、デンプン含有基質はマメ科植物デンプン、例えば、ピサムサティバム(Pisum sativum)から抽出したデンプンであり、ステップ102は、十分なNaOHを含むアルカリ水溶液中に浸漬して、pH10.90~11.50を得ることを含む。
本開示の1つ又は複数の実施形態では、浸漬容器もまた温度をモニター及び制御するように設計されている。浸漬は、デンプン顆粒の浸透及び顆粒を介した移動に十分な期間の間進行する。温度は、浸漬期間の間、デンプン含有基質の過剰なアルカリ分解を減少させる又は回避するように制御することができる。例えば、デンプン含有基質は、温度が25℃以下の場合、過剰なアルカリ分解なしで6時間超~30時間未満の間浸漬することができる。ある場合には、デンプン含有基質は、約15℃の温度で約12時間、又は4~10℃の温度で約24時間浸漬することができる。ある場合には、浸漬は、例えば、撹拌により、懸濁液を機械的に撹拌することを含む。
ステップ104では、クラスレート形成組成物を調製する方法は浸漬した基質を加工するステップを含む。ある場合には、基質のデンプンアミロース及び/又はアミロペクチン分子は、ヒドロキシル基の一部をグルコモノマー鎖に沿ってエステルへと変換することにより加工される。加工は、デンプン分子のさらなる加工に対して少なくとも2つの利点をもたらす:(1)デンプンの補水/加水分解後に放出されるアミロース分子の不可逆的劣化を制限する、及び(2)デンプン分解に対する感受性を減少させる。好ましくは、エステル基の配置は、デンプン分子、例えば、アミロース鎖及びアミロペクチングルコモノマー鎖の少なくとも一部分に沿って実質的に均一である。デンプン分子は、所望の置換度(DS)、すなわち、グルコース単位1個当たり置き換えられるヒドロキシル基の平均数まで加工することができる。DSがより高いほど、酵素的加水分解に対する感受性の減少が大きい。本発明の明細書の1つ又は複数の実施形態に従い、デンプン分子の加工は、デンプンをエステル化して、少なくとも0.08及び最大約0.15、例えば、約0.10~約0.15、約0.12~約0.15又は約0.13~約0.15のDSを達成することを含む。DSは、エステル化試薬の消費をモニタリングし、必要に応じて試薬を補充することにより制御することができる。生成物のDSは、実験に基づく方法例えば、滴定、核磁気共鳴(NMR)、フーリエ変換赤外線の分光法(FT-IR)及びヘッドスペースガスクロマトグラフィーにより検証することができる。
ある場合には、浸漬した基質の加工ステップは、アミロース鎖及びアミロペクチングルコモノマー鎖の少なくとも一部分に沿ってアシル基を配置することを含む。したがって、エステル化試薬は、アシル化剤、例えば、酸無水物、酸ハロゲン化物又はカルボン酸のアルカリ金属塩であることができる。例えば、アシル化剤は、酸無水物、例えば、酢酸、プロピオン酸、オクテニルコハク酸、フタル酸、マレイン酸、及びコハク酸の無水物、若しくはこれらの酸無水物のうちの2種以上の混合物;酸水酸化物、例えば、塩化アセチル、塩化酪酸、塩化ベンゾイル、プロピオン酸塩化物、及び塩化ステアリル;又は2~8個の炭素酸を有するカルボン酸のアルカリ金属塩であることができる。
エステル化試薬は、予め決定された期間にわたり、所望の置換度を達成するのに十分な量で反応容器にゆっくりと添加することができる。添加はバッチ方式で又は連続的供給を介した方式であることができる。置換度すなわちDSは、アシル基又は他の誘導体で置き換えられるグルコース単位1個当たりのヒドロキシル基の平均数に関係する。例えば、アシル化剤として酢酸無水物を使用する場合、DSは、アセチル化の間に遊離した酢酸を中和するために、アシル化ステップ中に反応に使用される水酸化ナトリウムの量をモニタリングすることにより決定することができる。
ステップ106では、クラスレート形成組成物を調製する方法は加工デンプンを水和させるステップを含む。ある場合には、加工デンプンの水和ステップは、加工デンプン組成物を希釈して、酸性水溶液でスラリーを形成することを必要とする。加工デンプン組成物は、ある量の水性媒体、例えば、洗浄水を添加し、次いでpHを約4~6の範囲内、例えば、約5~6、又は約5.4に調整することにより希釈することができる。水性媒体の量は、固形成分含有量を約40%、35%、又は25%w/v未満、例えば、約10~40%、約15~35%、約18~25%、又は約20%w/vの範囲内の固形成分含有量に希釈するのに十分な量であることができる。
加工デンプンの水和ステップは、加工デンプン組成物を加熱することにより、デンプンを完全にゼラチン化することを含むことができる。物理的加熱は、デンプン含有基質のデンプン顆粒を破壊し、その後の酵素作用のために構造を開放する。デンプンのゼラチン化は、デンプンがその複屈折の点を超えるまで加工デンプンの懸濁液を加熱することを含むことができる。加熱は、表面掻き取り式水蒸気ジャケット付き反応窯内で、アミロース鎖を曝露し、顆粒中のアミロペクチン枝及びクラスターをアンフォールディングするのに十分な温度及び期間で実施することができる。調理温度、含水量、撹拌、及び調理時間は、デンプンの濃度及び供給源、アルファ化温度、撹拌速度、使用される水の体積、時間、及び評価方法、並びにデンプンが穀粉、又は製剤化した製品の形態で純粋かどうかに従い変動し得る。一般的に、加熱は、デンプン糊化温度より上の温度で、水:デンプン比3:1以上で、20分超の間連続的に撹拌しながら進行する。ある場合には、加工デンプンの希釈懸濁液は、少なくとも約65℃、例えば、少なくとも70℃、少なくとも80℃、又は少なくとも90℃及び最大200℃に加熱する。ある場合には、加工デンプンの懸濁液は、約50~175℃の範囲内又は約80~95℃の範囲内の温度に加熱する。完全に水和したデンプンは非常に粘性のペーストの形態である。ペーストは、デンプン分解の希薄化に備えて冷却する。
ステップ108では、クラスレート形成組成物を調製する方法は、エンド-α-アミラーゼ酵素を使用して部分的デンプン分解により水和したペーストを希薄化するステップを含む第1次希薄化ステップを含む。エンド-α-アミラーゼは、グルコモノマー鎖を開裂し、次第により短いアミロース鎖を生成する。適切なエンド-α-アミラーゼ酵素は、比較的低い耐熱性、最適温度に対して比較的狭い範囲、最適温度範囲内での比較的低い活性、又はこれらの特性のうちの2種以上の組合せを示す熱不安定性酵素を含む。適切なエンド-α-アミラーゼ酵素は熱的に不活化されていることがあるので、ステップ108は、選択されたエンド-α-アミラーゼの不活化温度より低い温度まで、水和したペーストを冷却することを含む。好ましくは、水和したペーストは酵素の最適温度範囲の上限を超える温度でもある温度に冷却する。プロセス効率のため、最適温度範囲のより高いエンドポイントは好ましくは35℃より高い。より好ましくは、適切な酵素は、約45~65℃、約47~62℃、又は約50~60℃の範囲内に最適性を有するエンド-α-アミラーゼ酵素から選択される。最適温度範囲の上限より高い温度は、1~5℃より高い、例えば、約2~4℃、又は約3~5℃より高い温度であることができる。ある場合には、水和したペーストは、アルファ-アミラーゼの最適温度範囲の上限より約0.50、0.75、1.00、1.25、1.50、1.75、2.00、2.25、2.50、2.75、3.00、3.25、3.50、3.75、4.00、4.25、4.50、4.75、又は約5.00℃高い温度に冷却する。
加水分解度を制御することは、最適酵素活性のための条件を利用する方法よりも、過剰に加水分解した又は不十分に加水分解した生成物をより少なくしながら、アミレットを含むクラスレート形成分子を豊富に含む組成物を調製するために重要である。酵素濃度、基質濃度、pH、温度、及び阻害剤又は安定化イオンの存在又は不在を含むいくつかの要素が加水分解度に影響を与え得る。ある場合には、加水分解度は温度、pH及び剪断で制御することができる。好ましくは、加水分解度は温度単独で制御することができる。例えば、加水分解度に対する温度制御は、温度の比較的小さな増加で不活化され得るエンド-α-アミラーゼ酵素を選択することにより達成することができる。好ましくは、酵素は、温度、pH、存在するカルシウムの量又はこれらパラメーターのうちの2種以上の組合せを含む、冷却した塊の組成のわずかな変化に応答する急勾配の不活化曲線を有する酵素である。例えば、最適pH範囲外のpHは、温度変化に対してより感受性のある酵素をもたらすことができる。
エンド-α-アミラーゼはいくつかの細菌、真菌及び遺伝子修飾された生物により生成される。ペーストの希薄化に適したエンド-α-アミラーゼ酵素として、微生物起源のエンド-α-アミラーゼ調製物、例えば、アスペルギルス(Aspergillus)属の生物、例えば、クロコウジカビ(A.niger)、ニホンコウジカビ(A.oryzae)、アスペルギルスフミガツス(A.fumigatus)、及びアワモリコウジカビ(A.awamori)から誘導されるものが挙げられ、突然変異株、遺伝子修飾された生物からの酵素、及びそこから化学的に修飾されたアミラーゼが含まれる。好ましくは、酵素は急勾配の温度不活化曲線を示す。例えば、アスペルギルスオリザエ由来の食品等級のエンド-α-アミラーゼは、最適活性が50℃であり、25℃~60℃の温度範囲で活性を有することができ、60℃より上では長い期間をかけて活性を失い始め、70℃より上で30分間保持した場合、完全に不活化され得る。よって、ペーストは約61~65℃に冷却することができる。急勾配の温度不活化曲線を有する酵素の使用は、その後の用途に支障をきたし得るpH調整剤又は塩の使用を減少させ、プロセスに対してエネルギー効率を増強する。実質的に類似の特性を示すエンド-α-アミラーゼは、BIO-CAT microbialsにより販売されているFUNGAL AMYLASE Lを含めて、様々な商品名の下で市販されており、最適温度範囲35~65℃を有し、Novozymesから販売されているFUNGAMYL 800Lは最適温度55℃を有する。一部の低温エンド-α-アミラーゼ、例えば、商品名NATALASE(Novozyme)で販売されている遺伝子修飾された細菌性酵素もまた適切であり、適用温度範囲約10~60℃、及び最適温度約50℃を有する。
ペースト温度が選択されたエンド-α-アミラーゼ酵素に対して調整された後、ステップ108は、酵素を容器に添加することを含む。エンド-α-アミラーゼは直接添加するか、又は酵素の活性、デンプン材料の種類、加工の程度、及び存在するデンプンの量を考慮して、所望のデンプン分解度を得るのに十分な濃度の酵素を含むように組成物に添加することができる。ある場合には、酵素は水溶液中で希釈することもできる。例えば、約10%w/vのエンド-α-アミラーゼの水溶液を容器に添加することができる。
酵素の添加後、デンプンペーストの希薄化ステップは、容器の状態を維持又は調整して、デンプン分解度を制御することを含む。容器の状態を維持又は調整して、60%未満の相対活性を示すように酵素の活性を制限する。酵素活性は、相対活性%又は残活性%として記載することができ、最適な条件は100%の活性をもたらす。アミラーゼ活性は特定のpH及び温度において単位時間当たり既定量のデンプンを分解、又はデキストリン化する酵素の量として一般的に定義される。商業源により酵素活性は提供される。残活性とは、酵素構造/活性に負の影響を与える負のエフェクター又は条件、例えば、高温、極端なpHなどへの酵素の曝露後も残存する酵素活性を指し、本開示の目的のため、これらの用語は交換可能なように使用することができる。ある場合には、条件は、酵素組成物が約55%、50%、45%、40%、35%、30%、25%、20%、又は15%未満の相対活性且つ少なくとも1%の相対活性を示すことを確実にする。上記で論じられた通り、酵素処理は、活性を60%未満、但し少なくとも1%の活性に制限する範囲内に温度を維持することにより制御されることが好ましい。活性は最適温度範囲より低い温度で制限することができる一方で、標的分子はエネルギー的により活性があり、酵素に対してより多くの結合部位を提示するため、より高い温度が好ましい可能性もある。例えば、第1次酵素処理が最適温度範囲45~60℃を有する真菌エンド-α-アミラーゼを添加することを含む実施形態では、温度は、60℃超~約68℃、約62~65℃又は約63~64℃の範囲内の温度に維持又は調整することができる。希薄化ステップは、組成物を希薄化する温度が撹拌により均一となることを確実にすることを含むことができる。ある場合には、希薄化組成物は中間速度で撹拌する。
希薄化ステップの期間は、反応物質の量、酵素、反応の温度、及び所望の希薄化の程度に依存する。期間は、希薄化される生成物の粘度に基づき調整することができる。例えば、最適温度範囲45~60℃を有する真菌エンド-α-アミラーゼを使用して、十分に希薄化された生成物は、制限された温度条件下で(例えば、60~68℃で測定した場合)、400mPa・s未満の動粘度(スピンドル2、少なくとも3rpmの速度)を有することができる。
代わりに、期間は、ヨウ素複合化試験で示されているように、希薄化した生成物中に存在する超長鎖アミロースの相対濃度に基づくこともできる。デンプンはポリヨウ化物イオンと共に包接複合体を形成することができ、これは特徴的な濃い青色を引き起こす。天然澱粉のアミロース含有量は多くの場合ヨウ素複合化から比色分析により決定される。非晶質ドメインにおいて、アミロース鎖の構造は、主に単一螺旋状の状態又はランダムコイルのように見える。劣化状態にある分散アミロースは二重螺旋会合を形成し、ヨウ素と青色複合体を形成するその能力のゆっくりとした損失をもたらし得る。アミロースの相対鎖長はまた、複合体の色及びλmaxはまた、アミロース鎖長及びヘリックス空洞に応じて変化するので、アミロース-ヨウ素反応により決定することができる。複合体のλmaxはアミロースDPの増加と共に増加する。吸収ピークは、鎖が加水分解により短縮するにつれて、青色から赤色へのシフトを示す。ヨウ素は、アミロペクチンと安定した複合体を形成せず(単位鎖の長さが短いため)、結果として紫色が形成される。よって、ある場合には、反応生成物がヨウ素と共に青色を生じるポイントと、反応生成物がヨウ素と共に紫色を生じるポイントとの間に位置するあるポイントに到達するまで、反応の進行は許容され得る。
一般的に、第1次希薄化酵素処理の期間は少なくとも7分間及び最大20分間である。例えば、第1次希薄化ステップの期間は、約8~18分間、約9~16分間、又は約10~5分間、例えば、約10、12、14又は15分間を含む期間とすることができる。希薄化ステップは酵素を不活化することにより(例えば、上記で論じられた通り、加熱又はpH調節のうちの1つ又は複数により)終結する。好ましくは、酵素は温度の変化により不活化される。酵素を不活化するのに必要とされる温度は、選択された酵素に依存する。一般的に、反応容器は、酵素に対する最適温度範囲の上限より少なくとも10℃高い温度、例えば、最適温度範囲の上限より少なくとも15℃、少なくとも20℃、少なくとも25℃、少なくとも30℃高い温度より高い温度に加熱する。ある場合には、選択された酵素は80~90℃で熱的に不活化される。例えば、加熱は、水蒸気を容器に適用して、温度85℃を達成することを含み得る。
第1次希薄化ステップは、第1のアミレット含有組成物を生成し、これは、可変の融点及び曲線を有する半希薄化ゲル、例えば、熱可逆性ゲルとして特徴付けることができる。熱可逆性ゲルは冷却ゲルの可変の強度を示すことができる。第1のアミレット含有組成物は、デンプン顆粒の非アミレット成分の存在下で、少なくとも一部のアミレットを含む比較的に不均一な組成物である。この段階において、第1のアミレット含有組成物を使用して、冷却貯蔵、又は乾燥用に包装された、以下に記載されているようなクラスレート組成物を形成することができる。ある場合には、第1のアミレット含有組成物は、以下のステップ112記載されているプロセスのうちの1つ又は複数の対象下におく。
デンプン含有基質からのアミレットの収率はさらなる希薄化ステップにより増強することができる。ステップ110では、クラスレート形成組成物を調製する方法は、エンド-α-アミラーゼ酵素を使用して、第1のアミレット含有組成物を部分的デンプン分解で希薄化することを含む第2の希薄化ステップを含む。第1のアミレット含有組成物は、必要に応じて組成物の温度をエンド-α-アミラーゼ酵素の活性を制限する温度に調整する(すなわち、加熱又は冷却)ことにより制限された酵素処理に対して調製される。ステップ108に対して論じられたように、適切なエンド-α-アミラーゼ酵素は、熱不安定性酵素及び比較的低い耐熱性を示す酵素から選択される。ある場合には、同じ酵素が第1次と第2次の両希薄化ステップに対して使用される。
ステップ110は、第1のアミレット含有組成物の温度を不活化温度未満の温度ではあるが、酵素の最適温度範囲の上限よりも上の温度に調整することを含む。組成物の温度により、酵素の活性が、ステップ108の間に示された活性度より確実に大きな活性度に制限されることが好ましい。ある場合には、最適温度範囲の上限より高い温度は、4~10℃より高い、例えば、約5~9℃、又は約6~8℃より高い温度であることができる。例えば、第1のアミレット含有組成物は、エンド-α-アミラーゼの最適温度範囲の上限より約4.50、4.75、5.00、5.25、5.50、5.75、6.00、6.25、6.50、6.75、7.00、7.25、7.50、7.75、8.00、8.25、8.50、8.75、又は約9.00℃高い温度に調整される。
第1のアミレット含有組成物温度が選択された酵素に対して調整された後、ステップ110は、エンド-α-アミラーゼの少なくとも1つのアリコートを容器に添加することを含む。エンド-α-アミラーゼは直接添加することができるか、又は酵素の活性、第1次希薄化からのデンプン分解の範囲、加工の程度、及び存在するデンプンの量を考慮して、所望のデンプン分解度を得るに十分な濃度の酵素を含むように組成物に添加することができる。ある場合には、酵素は水溶液中で希釈することもできる。例えば、約10%w/vのエンド-α-アミラーゼの水溶液を容器に添加することができる。
酵素の添加後、第1のアミレット含有組成物の希薄化は、容器の状態を維持又は調整して、デンプン分解度を制御することを含む。容器の状態を維持又は調整して、40%未満の相対活性を示すように酵素の活性を制限する。ある場合には、条件は、酵素組成物が約35%、30%、25%、20%、15%、10%、5%、1%、又は0.5%未満の相対活性、及び少なくとも0.1%相対活性を確実に示すようにする。好ましくは、酵素処理は、活性を40%未満、但し少なくとも0.1%活性に制限する範囲内に温度を維持することにより制御される。活性は最適温度範囲より低い温度に制限することができる一方で、標的分子はエネルギー的により活性があり、酵素に対してより多くの結合部位を提示するため、より高い温度が好ましい可能性もある。例えば、第1次酵素処理が、最適温度範囲45~60℃を有する真菌エンド-α-アミラーゼを添加するステップを含む実施形態では、第1次希薄化ステップと比べて、酵素活性に対する増強された制御及びより速い不活化のために、組成物は約66~69℃、約67~69℃、又は約68~69℃に加熱又は冷却する。より温かい温度はまた、グルコモノマー鎖の運動の増加及びより長く延長した鎖構造を結果として生じ、これにより低い温度では分子内部に位置していたはずの部位への酵素のアクセスが増強される。第1次希薄化ステップに対して上記で論じられたように、第2次希薄化ステップは、組成物の希薄化の温度が撹拌により均一となることを確実にすることを含むことができる。ある場合には、希薄化組成物は中間速度で撹拌する。
不活化温度により近い温度を含む反応条件は、酵素のゆっくりとした変性を結果として生じる。よって、ステップ110は、酵素活性を補充して所望の制限された活性レベルにするよう、酵素の第2のアリコートを添加することを含むことができる。ある場合には、補充前、温度を上昇させて、第1のアリコートからの残留するあらゆる酵素活性を不活化する。この場合温度は、残活性を不活化するのに十分な高さだけ上昇させて、温度を容易に低下させることができるようにする。例えば、FUNGAMYL 800Lを使用する場合、温度を約66~69℃、約67~69℃、又は約68~69℃に低下させてから、酵素の第2のアリコートを添加する。
第2次希薄化ステップの期間は、反応物質の量、酵素、反応の温度、及び所望の希薄化の程度に依存する。期間は、ヨウ素複合化試験により示されるような、希薄化した生成物の粘度及び/又は希薄化した生成物中に存在する長鎖アミロースの相対濃度に基づき調整することができる。反応生成物がヨウ素と共に紫色を生じるポイントと、反応生成物がヨウ素と共に赤紫色を生じるポイントとの間に位置するあるポイントに到達するまで、反応の進行は許容され得る。一般的に、第2次希薄化酵素処理は各酵素の添加に対して少なくとも7~15分の期間を有する。よって、第2次希薄化の全期間は7~15又は14~30の範囲内であり得る。
第2次希薄化ステップは、酵素を不活化することにより(例えば、上記で論じられた通り、加熱又はpH調節のうちの1つ又は複数により)終結する。好ましくは、酵素は温度の変化により不活化される。酵素を不活化するのに必要とされる温度は、選択された酵素に依存する。一般的に、反応容器は、酵素に対する最適温度範囲の上限より少なくとも10℃高い温度、例えば、最適温度範囲の上限より少なくとも15℃、少なくとも20℃、少なくとも25℃、少なくとも30℃高い温度より高い温度に加熱する。ある場合には、選択された酵素は80~90℃で熱的に不活化される。例えば、加熱は、水蒸気を容器に適用して、温度90℃を達成することを含むことができる。
第2次希薄化ステップは、希薄化したゲルとして特徴付けることができる第2のアミレット含有組成物を生成する。第2のアミレット含有組成物は、少なくとも一部のアミレット並びにデンプン顆粒及び/又はデンプン源の植物細胞の他の成分を含む比較的不均一な組成物である。この段階において、第2のアミレット含有組成物を使用して、冷却貯蔵、又は乾燥用に包装された、以下に記載されているようなクラスレート組成物を形成することができる。
ステップ112では、クラスレート形成組成物を調製する方法は、第2のアミレット含有組成物から非アミレット分子を除去するステップを含む。非アミレット分子の除去ステップは、以下からなる群から選択される1つ又は複数のプロセスを含む:アミロペクチンを分解するプロセス、細胞壁多糖を分解するプロセス、安定化した長鎖アミロース分子を分離するプロセス、アミロペクチン又はアミロース残留物をグルコースに変換するプロセス、グルコースを除去するプロセス、グルコースをグルコン酸に変換するプロセス、及びグルコン酸を除去するプロセス。これらプロセスのうちの2つ以上は、一緒に、同時に、及び同じ反応媒体で実施することができるか、又は各プロセスは別々に(例えば、逐次的に)実施することができる。プロセスは任意の順序で実施することができる。ある場合には、これらのプロセスのうちの1つ又は複数は、第1のアミレット含有組成物に対して実施することができる。これらのプロセスのいずれか又はこれらの組合せの後、生成したアミレット含有組成物を使用して、冷却貯蔵、又は乾燥用に包装された、以下に記載されているようなクラスレート組成物を形成することができる。
アミロペクチンを分解するプロセスは、加工デンプン含有基質のアミロペクチン成分の脱分枝を含むことができる。このプロセスは、第2のアミレット含有組成物を脱分枝酵素、すなわち、アミロペクチンの1,6-グルコシド結合を加水分解することが可能な酵素で処理することを含むことができる。有用な酵素の例として、エアロバクター(Aerobacter)属の細菌由来のプルラナーゼ及びシュードモナス(Pseudomonas)属の細菌由来のイソアミラーゼ、及び限界デキストリナーゼが挙げられる。脱分枝酵素は脱分枝の間溶液中に存在し得る。脱分枝媒体における酵素及び基質の最適濃度は一般的に、酵素活性のレベルに依存し、ひいては、酵素供給源、酵素製造元及び市販バッチ中の酵素の濃度に応じて変動する。脱分枝は、所望の程度の脱分枝が得られるまで進行させることができる。好ましくは、脱分枝の程度は約80%超のアミロペクチンを、より好ましくは、少なくとも約90%のアミロペクチンを短鎖アミロースへと変換するのに十分な脱分枝の程度である。好ましい実施形態では、本質的にすべてのアミロペクチンが短鎖アミロースに変換される。所望の程度の脱分枝が得られた後、溶液中の脱分枝酵素は、例えば、加熱により失活させて、酵素を変性させる。
細胞壁多糖を分解するプロセスは、第2のアミレット含有組成物を、多糖、例えば、ペクチン及び/又はヘミセルロースの加水分解が可能な1種又は複数のカルボヒドラーゼで処理することにより、多糖を加水分解することを含むことができる。有用な酵素の例として、アラバナーゼ、セルラーゼ、β-グリカナーゼ、ヘミセルラーゼ、及びキシラナーゼが挙げられる。1種又は複数のカルボヒドラーゼは加水分解の間溶液中に存在し得る。加水分解媒体中の酵素及び基質の最適濃度は、上記で論じられた通り、酵素活性のレベルに依存する。反応は、所望の加水分解度が得られるまで進行させることができる。所望の加水分解度が得られた後、溶液中の脱分枝酵素は、例えば、加熱により失活させて、酵素を変性させる。
好ましくは、第2のアミレット含有組成物は、1種又は複数の脱分枝酵素と1種又は複数の細胞壁多糖分解酵素の組合せで同時に処理する。例えば、プルラナーゼ及び1種又は複数のカルボヒドラーゼは同時に使用することができる。代わりに、以下の実施例3に記載されているように、アミレット含有組成物は2種の脱分枝酵素(例えば、プルラナーゼ及びデキストリナーゼ)及び1種又は複数のカルボヒドラーゼで同時に処理する。
アミロース又はアミロペクチン残留物を除去するためのプロセスは、第2のアミレット含有組成物をグルコアミラーゼ酵素で処理して、残留物をグルコースに変換することを含むことができる。好ましくは、アミレットを保護するため(例えば、過剰加水分解を回避する)、反応条件を制御して、酵素活性を制限する。例えば、反応条件を維持又は調整して、90%未満の相対活性を示すようにグルコアミラーゼの活性を制限する。ある場合には、条件は、酵素組成物が約85%、80%、75%、70%、50%、40%、30%、20%、又は15%未満の相対活性且つ少なくとも10%の活性を示すことを確実にする。酵素活性は、活性を90%未満、但し少なくとも15%活性に制限する範囲内に反応温度を維持することにより制御することができる。活性は最適温度範囲より低い温度に制限することができる一方で、より高い温度がエネルギー効率及び急速な熱的不活化のために好ましい可能性もある。以下の実施例4、及び図10B~Cに記載されているような下位の最適温度及び下位の最適pHの組合せを使用して、酵素処理を制御することができる。反応媒体中の酵素及び基質の最適濃度は酵素活性のレベルに依存する。好ましくは、反応は、実質的にすべてのアミロペクチン又はアミロース残留物をグルコースに変換し、その後グルコアミラーゼ酵素は、例えば、加熱により失活させて、酵素を変性させる。
グルコースを除去するためのプロセスは、グルコアミラーゼ処理後に実施することができる。グルコースの除去ステップは、グルコースをグルコン酸に酵素的に変換することを含むことができる。例えば、グルコアミラーゼ処理した組成物は、図14に記載されているように、グルコースオキシダーゼとカタラーゼ酵素の組合せで処理することができる。好ましくは、グルコースの少なくとも85%は変換され、より好ましくは、完全な変換が生じる(少なくとも99%のグルコースが変換される)。変換中、アルカリ溶液(例えば、水酸化ナトリウム)を添加して、生成されたグルコン酸を中和することができる。任意選択で、空気、濃縮された空気、又は酸素をグルコースのグルコン酸への変換のために供給することができる。ある場合には、ステップ212は、グルコン酸をアミレットから(例えば、濾過により)分離することをさらに含む。
安定化した長鎖アミロースを第2のアミレット含有から分離するプロセスは安定化した長鎖のアミロースをクラスレート形成分子として利用することができるので、有利となり得る。分離は、組成物を冷却して、少なくとも250の重合度を有するアミロース鎖を沈殿させること、及び沈殿したアミロース分子を懸濁液(例えば、濾過又は遠心分離により)から除去することを含むことができる。安定化した長鎖アミロースは、ステップ212の異なる段階において第2のアミレット含有組成物から分離することができる。分離後、安定化した長鎖アミロースを冷却し、貯蔵することができる。ある場合には、安定化した長鎖アミロースを使用して、ラッピングされた分子分散液(例えば、図2A~C及び13に記載されている通り)を形成することができる。安定化した長鎖アミロースは、以下にさらに詳細に論じられているように、処理することによって、その劣化への傾向を回復することができる。
本開示はエステル化アミレットを含む両親媒性クラスレート形成組成物を調製するための方法をさらに記載している。上記に記載されている方法の1つ又は複数で生成されたアミレットは、水中又は疎水性ゲスト分子の存在下で螺旋状構造を取り入れることが可能である。アミレットヘリックスは、ヒドロキシル基及び疎水性の内部空洞を含む親水性外面を示す。少なくともアミレットの部分に対しては、疎水性内部空洞は加工デンプン出発材料(例えば、アセチル基)由来の1つ又は複数の置換基を含む。理論に拘束されることを望むことなく、上記に記載されているプロセスで調製した1つ又は複数のアミレットは、置換基間のアミロース(又はアミロペクチン)の部分から放出され得る。脂質が豊富な外面は、エステル化されていないアミレットと比べて、細胞標的を改善し、ゲスト分子のデリバリーを改善することができる。加えて、増強された親油性は、親油性部分を有する疎水性薬剤と複合化するアミレットの能力を改善し、及び/又は極性溶媒と非極性溶媒中の両方で、例えば、水及び植物油中でアミレット又はアミレットから形成されるクラスレートの分散性をそれぞれ改善することができる。
したがって、本開示の実施形態は、アミレットをエステル化して、分子の相対的親油性を増強する方法を含む。アミレット分子は部分的にエステル化することも、又は完全にエステル化することもできる。好ましくは、アミレットは脂肪酸脂質ドナーによりエステル化される。置換度(DS)は、グルコース単位1個当たり、1.0~3.0個の脂肪酸であり得る。DSは、標的ゲスト分子の分散を安定化させるのに有用であることが公知の特定の親水性-親油性バランス(HLB)を得るように選択することができる。
脂肪酸脂質ドナーは、直鎖及び分枝脂肪酸を含む飽和及び不飽和の脂肪酸から選択することができる。例えば、脂肪酸は、最大30個の炭素原子を有する単一の飽和若しくは不飽和直鎖脂肪酸、各4~26個の炭素原子を有する単一の飽和若しくは不飽和分枝脂肪酸、又はこれらの組合せであり得る。ある場合には、直鎖飽和脂肪酸、例えば、8~22個の炭素原子を有するものが使用される(例えば、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸、又はこれらの組合せ)。ある場合には、飽和分枝脂肪酸、例えば、4~26個の炭素原子を有するものが使用される(例えば、イソ酪酸、イソ吉草酸、2-エチル酪酸、エチルメチル酢酸、イソヘプタン酸、2-エチルヘキサン酸、イソノナン酸、イソデカン酸、イソトリデカン酸、イソミリスチン酸、イソパルミチン酸、イソステアリン酸、イソアラキン酸、イソヘキサコサン酸、又はこれらの組合せ)。ある場合には、不飽和脂肪酸、例えば、6~30個の炭素原子を有するもの(例えば、cis-4-デセン酸(トウハク酸)、9-デセン酸(カプロレ酸)、cis-4-ドデセン酸(リンデル酸)、cis-4-テトラデセン酸(ツズ酸)、cis-5-テトラデセン酸(フィセテリン酸)酸、cis-9-テトラデセン酸(ミリストレイン酸)、cis-6-ヘキサデセン酸、cis-9-ヘキサデセン酸(パルミトレイン酸)、cis-9-オクタデセン酸(オレイン酸)、trans-9-オクタデセン酸(エライジン酸)、cis-11-オクタデセン酸(アスクレピン酸)、cis-11-エイコセン酸(ガドレイン酸)、cis-17-ヘキサコセン酸(hexacosenoic acid)(キシメン酸)、cis-21-トリアコンテン酸(triacontenoic acid)(ルメクエン酸)又はこれらの組合せ)が使用される。ある場合には、ポリエン不飽和脂肪酸、例えば、ソルビン酸、リノール酸、ヒラゴ酸、プニカ酸、リノレン酸、γ-リノレン酸、モロクチン酸、ステアリドン酸、アラキドン酸、EPA、DHA、ステアロール酸、又はこれらの組合せが使用される。脂肪酸脂質ドナーの供給源には、高濃度のこれら脂肪酸を有する天然の脂肪及び油、例えばダイズ油、オリーブ油、綿実油、トウモロコシ油、タロウ及びラードが含まれる。好ましくは、脂肪酸脂質ドナーはステアリン酸、オレイン酸、パルミチン酸、ラウリン酸、リノール酸、又はヘキサン酸(別名カプロン酸)である。
本開示の1つ又は複数の実施形態に従い、脂肪酸脂質ドナーとアミレットのヒドロキシル基との間のエステル結合形成はリパーゼ酵素により触媒される。よって、本開示はまた、水性媒体中、リパーゼの存在下で、アミレットを少なくとも1種の脂肪酸と反応させるステップを含む、脂肪酸エステルを調製するためのプロセスを含む。アスペルギルス、シュードモナス、腸内細菌(Enterobacterium)、ロモバクテリウム(Chromobacterium)、ゲオトリクム(Geotrichum)、ペニシリウム(Penicillium)、ケカビ(Mucor)、カンジダ(Candida)、及びクモノスカビ(Rhizopus)の属から得られる様々な微生物リパーゼ調製物のうちの1種を含む、任意の市販のリパーゼ調製物を使用することができる。ある場合には、リパーゼ調製物は、カンジダシリンドラセ(Candida cylindracea)から得られる。例えば、リパーゼは、Enzyme Development Corp.から商品名エンゼコ(登録商標)LIPASE CONCENTRATEで販売されているC.シリンドラセ調製物であり得る。
エステル化反応は、酵素を、基質(アミレット及び脂肪酸脂質ドナー)を含む水性組成物に添加し、混合物を酵素に最適なpH範囲でインキュベートすることにより行うことができる。一般的に、pHは4~9の間、好ましくは5~8の間である。ある場合には、基質は、添加前、分子分散液の形態で存在する。理論に拘束されることなく、分子分散液内の基質の近接性は、あまり複雑ではない混合物(例えば、乳濁液)と比べて反応収率を増加させると考えられている。アミレットの脂肪酸に対するモル比は1:10から10:1に変動し得る。分子分散液の形成は、水性アミレット含有組成物と脂肪酸脂質ドナーとを合わせ、この組合せを加熱して、脂質ドナー脂肪酸を溶融し、高い剪断下でこの組合せを混合することを含む。水性アミレット含有組成物は約20%w/vの固形分を含むことができる。次いで、分子分散液をリパーゼ酵素に対して適当な温度に冷却する。温度は、約20℃~約60℃の間、約30℃~約50℃の間、又は約40℃~約45℃の間の範囲とすることができる。
基質に対するリパーゼ酵素の量は、リパーゼ調製物の活性と共に変わり得る。ある場合には、リパーゼは基質固形分の重量に対して約0.1~10重量%で存在することができる。エステル化反応は可逆的であり、反応が平衡に到達した時点でインキュベーションを終結する。アミレット脂肪酸エステルを含有する混合物を加熱し、リパーゼが不活化されるまで高温で保持する。アミレット脂肪酸エステルは、公知の方法を使用して回収し、精製することができる。
本開示の実施形態は、上記に記載されているアミレット含有組成物のいずれかを使用して形成されるクラスレートをさらに記載している。ある場合には、クラスレートは、実質的にすべての非アミレット分子が除去されたアミレット含有組成物(すなわち、単離アミレット組成物)から形成される。複合体を調製するために使用される疎水性ゲストの量は、アミレットの量に対して、約1:10から1:2の重量比へと変動し得る。ある場合には、以下の実施例7に記載されているように、疎水性ゲストは可溶化し、及び/又は溶融した後、液滴方式で水性アミレット含有組成物に分散させる。疎水性ゲストはレスベラトロール、ビタミンE、ビタミンD、ケルセチン、ジインドリルメタン、補酵素Q10、又はカンナビジオール(CBD)であり得る。固形の複合体は、凍結乾燥、噴霧乾燥、又は水を除去するための他の適切な方式により、水を除去することにより調製することができる。例えば、水は、非揮発性ゲスト分子が複合体を形成している場合、組成物を加熱することにより除去することができる。
本開示の追加の実施形態は、未加工長鎖アミロース分子の水性組成物中に疎水性ゲスト分子を分散させることにより形成される抵抗性のあるクラスレート組成物を含む。分散液は剪断下で形成して、分子分散液を生成することができる。未加工長鎖アミロースは、疎水性ゲスト分子の周りをラッピングすることができる。消化酵素は劣化したデンプン構造を認識しない。よって、この特性を利用して、健康な個体の上部消化器系(口、食道、胃及び小腸を含む)内で安定しているクラスレート組成物を得ることができる。
有利には、本開示の方法は分離した、安定化した長鎖アミロースを使用して、抵抗性のあるクラスレートのための未加工アミロースを調製することができる。上記に記載されている1つ又は複数のクラスレート形成組成物から分離した後、安定化した長鎖アミロースを脱エステル化して、アミロース分子が劣化した結晶化生成物を形成する傾向を回復することができる。例えば、加工ステップの間にアミロース上で置換されたアセチル基は、酸又は塩基で触媒された加水分解により除去することができる。例えば、以下の実施例6を参照されたい。加水分解後、不安定化した長鎖アミロースを収集し、使用のために貯蔵することができる。抵抗性のあるクラスレート組成物はまた、上記で論じられた通り、アミレット含有組成物で形成されたクラスレートを脱エステル化長鎖アミロースの水性組成物中に剪断を用いて分散して、分子分散液を形成し、例えば、以下の実施例7に例示されているように、クラスレートの周りを脱エステル化長鎖アミロースでラッピングさせることにより形成することもできる。
本開示の実施形態は、疎水性ゲスト分子を有する分子分散液及び/又はクラスレートを形成するためのキットについてさらに記載している。例えば、キットは、上に記載されているようなアミレットを含むクラスレート形成組成物、及び分子分散液又はクラスレートを、疎水性ゲスト分子又は特定の疎水性ゲスト分子の属(例えば、カンナビジオール)を用いて調製するための指示を含む第1の容器を含むことができる。クラスレート形成組成物は、固形又は水性組成物の形態で供給され得る。固形で提供される場合、キットは、組成物を再構成する、及び分子分散液又はクラスレートを得るのに適した分散媒体を含むことができる。ある場合には、クラスレート形成組成物は、エステル化アミレット、例えば、脂肪酸エステル化アミレット組成物(例えば、ステアリン酸エステル化アミレット組成物)を含む両親媒性クラスレート形成組成物であり得る。容器は、包装される材料の体積及び種類に対して任意の適切な容器であり得る。
疎水性ゲスト分子は、キットに含めるか、又はエンドユーザーが供給することができる。ある場合には、1種又は複数の疎水性ゲスト分子が供給される。キットは、クラスレート形成組成物中へ分散するための疎水性薬剤を調製するのに使用するための別々に包装された溶媒及び/又は抗酸化剤を含むことができる。ゲスト分子は、例えば、レスベラトロール、ビタミンE、ビタミンD、ケルセチン、ジインドリルメタン、補酵素Q10、又はカンナビジオールであり得る。揮発性、酸化感受性、又は感光性のゲスト分子は、特化した容器に包装して、ゲスト分子の損失又は分解を阻止することができる。
1つ又は複数の実施形態では、キットは、少なくとも250の重合度を有する複数のアミロース鎖を含む組成物を、クラスレートされた疎水性ゲスト分子をアミロース鎖の中にラッピングするための指示と共に含むことができる。これら長鎖アミロース分子は、別個の容器に、水性懸濁液又は乾燥した固形の形態で含めることができる。複数のアミロース鎖は、安定化する(上記に記載されている加工ステップの間に加工することにより)又は脱安定化することができる(加工を除去することにより)。
ある場合には、キットは、分子分散液を乾燥させる、及び/又は所望の投与経路のために乾燥した複合体又は化合物をデリバリー媒体内で製剤化するための指示を含むことができる。
図2A~Cは、方法100の代替の実施形態、及びこれらの方法により入手可能な組成物について記載している。図2Aは、加工デンプン材料の他の成分からのアミレットの段階的な遊離及び単離のための一般スキーム、並びに1種又は複数のゲスト分子の製剤化及びデリバリーのための、分子分散液のホスト組成物としての、調製したアミレット組成物の使用について記載している。以下の番号で特定されたプロセス(例えば、「プロセス1」)は、実施例のセクションに記載されている、例示された実施形態を指す。
図2Aでは、水和した加工デンプンペースト202、例えば、ステップ102~106に従い調製したペーストは、ステップ108に記載されている第1の酵素的希薄化を含む「プロセス1」の対象下において、流動性のある「酵素分割されたゲル」204を調製することができる。酵素分割されたゲル204はクラスレート形成アミレットを含む。酵素分割されたゲル204は、ステップ110に対して記載されているような第2の酵素的希薄化を含む「プロセス2」の材料及び方法を使用して精製することができる。プロセス2を使用して、前駆体ゲル204より低い粘度を特徴とする「制限された酵素アミレット」206を調製することができる。プロセス2の制限された酵素アミレット206は、ステップ112に記載されている材料及び方法(例えば、プロセス3~5のうちの1つ又は複数)を使用してさらに精製することができる。例えば、「プロセス3」は、長鎖アミロースを制限された酵素アミレット206から除去し、それによって少なくとも2種の組成物を調製するステップを含むことができる:(1)「分割されたアミレット」組成物208、これは長鎖アミロース分子を実質的に含まない;及び(2)「長鎖の安定化したアミロース」組成物209、この組成物はエステル化アミロースを含むことができ、安定化加工はエステル化デンプンである。分割されたアミレット組成物208は「プロセス4」を使用してさらに精製することができ、これは、アミロペクチン及び細胞壁多糖を除去し、これによって「グルコースに変換された、単離アミレット」組成物210を調製するステップを含み、この「グルコースに変換された、単離アミレット」組成物210は長鎖アミロース、アミロペクチン、及び細胞壁成分を実質的に含まない。生成物210中のグルコースはグルコースオキシダーゼ処理により除去し、これによってグルコースを実質的に含まないが、グルコン酸を含む「アミレット」組成物212を調製することができる。生成物212中のグルコン酸は、濾過又は他の分離技術により除去し、これによって、長鎖アミロース、アミロペクチン、グルコース、グルコン酸及び細胞壁成分を実質的に含まない「単離アミレット」組成物214を調製することができる。単離アミレット214を使用して、1つ又は複数のゲスト分子のクラスレートされた分散液218を、「プロセス7」を用いて調製することができる。単離アミレットは脂質エステル交換により加工して、「脂質エステル化した単離アミレット」組成物216を調製することができる。脂質エステル化したアミレット216を使用して、1つ又は複数のゲスト分子を有する「クラスレートされた分散液」218を、プロセス7を用いて調製することもできる。プロセス3で単離した、長鎖の安定化したアミロース209は、「プロセス6」を使用して脱安定化させることができる。ある場合には、プロセス6を使用して、脱エステル化アミロース211を調製することができ、この脱エステル化アミロース211はエステル化アミロースに比べて不安定さが増加し、劣化傾向が回復している。長鎖の安定化したアミロース組成物209及び脱安定化したアミロース組成物211のうちの一方又は両方を使用して、1種又は複数のゲスト分子を有するラッピングされた分子分散液213を、プロセス7を用いて調製することができる。ラッピングされた分子分散液213は、クラスレートされた分散液218と合わせて、1種又は複数のゲスト分子の製剤化及び/又はデリバリーのための、脂質エステル化したアミレット220を含む、ラッピングされた、クラスレートされた分散液を調製することができる。
クラスレート含有組成物の特性は、特定の種類の出発材料を選択することにより調整することができる。図2Bは、US7,550,279において長鎖アミロースを単離及び脱アシル化するために記載されている「バターゲル」として、細菌性アミラーゼ処理したアセチル化デンプンゲル中に存在するアミレットを遊離及び単離するための代替スキーム200Bについて記載しており、様々なホスト:ゲストデリバリー組成物を形成するためのデンプン由来の生成物の使用についてさらに記載している。この出発材料は図2Aの出発材料から構造的に区別でき(例えば、加工の間のデンプン成分上の置換基の異なる配置が、異なる程度の立体障害を細菌性酵素に対して結果として生じ、これによってデンプン分解により異なる生成物を放出されることになる)、したがって、その後の各プロセスは、クラスレート形成組成物の特性におけるさらなる差異をもたらす(例えば、溶融プロファイル、安定性、及び異なるゲスト分子に対する親和性)。例えば、‘279特許のゲルは、冷却すると頑丈から硬質なゲルの強度を有する組成物を生成し、これは最終食料品の構造及びテキスチャーに寄与することを意図している。図2Bでは、細菌性アミラーゼ処理したアセチル化デンプンゲル222は、アミロペクチン画分を放出及び分解するステップを含むステップ224の対象下におくことができ、分解したアミロペクチンの残留物はステップ226でグルコースに変換するか、又は任意選択で分離することができる。アミロペクチンを実質的に含まないゲルは、任意選択のステップ228において、アミレット及びグルコースを長鎖アセチル化アミロースから分離することによりさらに処理することができる。生成したアミレット及びグルコース生成物は、ステップ230においてグルコースをグルコン酸に変換することにより処理し、ステップ232においてアミレットを単離することができる。単離アミレットを使用して、ステップ234において、1種又は複数のゲスト分子のクラスレートされた分散液を形成するか、又はステップ236において脂質エステル化することができる。脂質エステル化したアミレットを使用して、ステップ234において1種又は複数のゲスト分子を含むクラスレートされた分散液を形成することができる。長鎖アセチル化アミロース生成物229を使用して、ステップ231において1種又は複数のゲスト分子のラッピングされた分子分散液を形成するか、又はステップ233において脱エステル化することができる。脱エステル化長鎖アミロースを使用して、ステップ231において1種又は複数のゲスト分子のラッピングされた分子分散液を形成することができる。ラッピングされた分子分散液を、ステップ234において形成された1種又は複数のクラスレートされた分散液と合わせて、ステップ238において脂質エステル化したアミレットを含み得る、ラッピングされた、クラスレートされた分散液を得ることができる。
図2Cは、任意の部分的に加水分解した加工デンプン生成物中に存在するアミレットを遊離及び単離するための代替のスキーム200Cを記載している。図2Cでは、部分的に加水分解した加工デンプン材料240は、アミロペクチン画分の放出及び分解のために、ステップ242の対象下におくことができる。分解したアミロペクチンの残留物は、ステップ244においてグルコースに変換するか、又は任意選択で分離することができる。アミロペクチンを実質的に含まないゲルは、任意選択のステップ246において、アミレット及びグルコースを長鎖アセチル化アミロースから分離することによってさらに処理することができる。グルコースはステップ248においてグルコン酸に変換することができ、アミレットはステップ250において単離することができる。単離アミレットを使用して、ステップ252において1種又は複数のゲスト分子のクラスレートされた分散液を形成するか、又はステップ254において脂質をエステル化することができる。脂質エステル化したアミレットを使用して、ステップ256において1種又は複数のゲスト分子のクラスレートされた分散液を形成することができる。長鎖アセチル化アミロース生成物247を使用して、ステップ251において1種又は複数のゲスト分子のラッピングされた分子分散液を形成するか、又はステップ249においてこれを脱エステル化することができる。脱エステル化した長鎖アミロースを使用して、ステップ251において1種又は複数のゲスト分子のラッピングされた分子分散液を形成することができる。ステップ256において、ラッピングされた分子分散液は、ステップ254の1種又は複数のクラスレートされた分散液と合わせて、脂質エステル化したアミレットを含み得る、ラッピングされた、クラスレートされた分散液を形成することができる。
本発明の方法及び材料は、以下の実施例においてさらに記載されることになる。これら実施例は上記発明を例示することを意図するもので、その範囲を狭めると解釈されるべきではない。当業者であれば、本発明が実施され得る多くの他の方式を検査者が示唆していることを容易に認識する。本発明の範囲内に留まりつつ、多くの変化形及び修正が作られ得ることを理解されたい。
実施例1:顆粒状デンプンからのアミレット生成物1の調製。
デンプンの均一な加工及び最初の鎖短縮-アミレット生成物1
以下の実施例は、マメ科植物デンプンをデンプン含有基質として用いた、図3Aに示されているプロセス1の実施形態について記載している。
撹拌棒を備えた反応容器内で、およそ2,082L(550gal)の水の中、およそ147.4kg(325lb)のマメ科植物デンプン(アック-ゲル(商標)天然顆粒状エンドウマメデンプン、Nutri-PeaLtd.から市販)をスラリー化した。NaOH(およそ1.8kg(4lb))でpHを11に調整した。スラリー化したデンプンを、アルカリ溶液中に15℃で12時間、撹拌しながら浸漬した。浸漬期間の後、10%w/vの水酸化ナトリウム溶液を、pHおよそ8.3を維持するのに十分な速度で同時に添加しながら、およそ124.7kg(275lb)の無水酢酸を3時間の期間にわたり混合物に添加して、マメ科植物デンプンを加工した。追加の無水酢酸(およそ4.5kg(10lb))を混合物に添加して、最終のpH5.7を達成した。およそ2460.5L(650gal)の水を添加して、混合物を希釈し、混合物を遠心分離で脱塩した。遠心分離供給物の固形成分含有量は21.6%であった。上澄み液をデカントした。生成した沈殿ケーキはおよそ3374.7kg(7,440lb)の重量があり、固形成分含有量は37.0%であった。沈殿ケーキを洗浄し、希釈して、標的固形成分含有量20.0%の調理器供給物を得た。調理器の全供給物はおよそ6243.2kg(13,764lb)であった。およそ2868.5kg(6,324lb)洗浄水を添加した。
加工されたマメ科植物デンプンの一部分(およそ1040.5kg(2294lb))を二重作用表面掻き取り式水蒸気ジャケット付き反応窯に添加し、80℃で水和した。水和したデンプン物質を63℃に冷却し、13gのFUNGAMYL 800、Novozymeから市販の真菌アルファ-アミラーゼを添加した。混合物の第1の試料を中間速度で10分間撹拌し(「アミレット生成物1(10)」)、混合物の第2の試料を中間速度で12分間撹拌し(「アミレット生成物1(12)」)、及び混合物の第3の試料を中間速度で15分間撹拌した(「アミレット生成物1(15)」)。温度を酵素処理のため63℃に維持した。図3Bに示されている通り、FUNGAMYL 800の最適活性は40~60℃である。63℃において、酵素活性を相対活性50%未満に制限する。水蒸気を作動させて、反応窯を85℃に加熱して、酵素を完全に変性及び不活化した。酵素を不活化した後、温度を65℃まで下げた。この段階において、組成物は冷却貯蔵用に包装することができる。
アミロースとヨウ素との間の相互作用により形成される色を使用して、生成物を評価した。アミロース-ヨウ素複合体により形成される色の色彩強度はアミロース鎖長と共に変動する。複合体の色及びλmaxはアミロース鎖長及びヘリックス空洞に応じて変化するので、アミロースの相対鎖長はまたアミロース-ヨウ素反応により決定することができる。複合体のλmaxは、アミロースの重合度の増加と共に増加する。アミロースのより長い鎖は、青の着色を示し、短い鎖よりも長い期間の間、色を維持する。図4Aは、カリウムヨウ素溶液の添加後の生成物1(10)の濃い紫の着色を示す。最初の明るい青の着色は出現し、すぐに消滅した。図4Bは、+/-5%の精度、スピンドル2を有する回転式粘度計(KUNHEWUHUA、モデルDNJ-8S)を使用して測定した、20℃における、増加するスピンドル速度での、アミレット生成物1(10)の20%w/vの固形成分含有量組成物の動粘度の変化を示している。アミレット生成物1(10)の20%固形分組成物はずり減粘挙動を示した。データは表1に提供されている。
Figure 0007380996000001
図4Cはアミレット生成物1(15)の明るい紫の着色を示している。アミレット生成物1(10)に対する色の差異は、酵素処理の期間を操作して、はっきりと異なる程度の加工アミロース鎖短縮が得られることを示唆している。図4Dは、同じ回転式粘度計(スピンドル1)を使用して測定した、増加するスピンドル速度での、アミレット生成物1(15)の20%w/vの固形成分含有量組成物の動粘度の変化を示している。組成物はずり減粘挙動を示した。データは表2に提供されている。
Figure 0007380996000002
図4E~Gは、増加する温度及び一定のスピンドル速度(12rpm)での、アミレット生成物1(10)、アミレット生成物1(12)、及びアミレット生成物1(15)の20%w/vの固形成分含有量組成物の動粘度の変化をそれぞれ示している。データは表3~5に提供されている。
Figure 0007380996000003
Figure 0007380996000004
Figure 0007380996000005
これらの結果は、デンプンの制御された酵素的加水分解を使用して、異なる組成を有する様々な価値のある加水分解物を得ることができることを示唆している。アミレット生成物1の特性を、図5Aに要約されているようなUS7,550,279のプロセスに従い調製した部分的に加水分解した加工デンプンの特性と比較した。図5Bは、従来技術の生成は4℃において不透明な白色の固体であることを示している。図5Cは、溶融後の従来技術の生成物は粘性のあるゲル(20℃)であることを示しており、この粘性のあるゲルは、ヨウ化カリウム溶液の添加後、青-黒の着色を示す。ヨウ素試験結果は有意な長鎖アミロース含有量を示すものである。理論に拘束されることを望むことなく、従来技術の生成物はアミレット生成物1より多い長鎖アミロース含有量を含み、長鎖アミロース分子は、記載されている食品のテキスチャーの原因となると考えられている。組成の差異は部分的には、従来の技術プロセス条件は、浸漬中に同じ顆粒浸透度を達成せず、したがって、顆粒の細菌性アミラーゼに対する感受性がより低いことから生じる。図5Dは、過去の測定と同じ回転式粘度計を使用して測定した、20℃における、増加する温度及び異なる速度での、従来技術の生成物の20%w/vの固形成分含有量組成物の粘度変化を示している。粘度測定はまた溶融/固化の間のこれらの熱可逆性ゲルの遷移状態についても説明することができる。組成物は最大粘度39200mPa・sを示し(0.6rpm、20℃、スピンドル2において)これはまた有意なアミロース含有量を示すものである。データは表5に提供されている。
Figure 0007380996000006
制限された酵素の使用は、より短い鎖アミロース分子をもたらし、これらのより短い鎖アミロース分子は従来技術の生成物よりも、調節可能な溶融速度及び温度プロファイルを含む広い範囲の機能性を有することをこれらの結果は示唆している。理論に制約されることを望むことなく、異なる特性は、浸漬溶液の比較的よりアルカリ性pH及びより長い浸漬期間並びにより標的化された酵素加水分解の結果、保護エステル基の配置がより効果的となったためであり得る。
実施例2:アミロース鎖長のエンジニアリングのために制限された酵素-アミレット生成物2
以下の実施例は、図6に示されているプロセス2の実施形態について記載している。
約14~15分間の期間の酵素処理を使用して、実施例1の方法に従い調製したアミレット生成物1の一部分(およそ1040.5kg(2294lb))を、二重の作用表面掻き取り式水蒸気ジャケット付き反応窯に導入した。組成物を69℃に冷却した。温度は69℃を超えないようにして、酵素の早期不活化を回避した。5gのFUNGAMYL800を高速で撹拌しながら添加した。混合物を10分間撹拌し、その間温度を68~69℃に維持した。
ある場合には、追加の5gのFUNGAMYL 800を高速で撹拌しながら添加して、変性により失った活性を補充した。混合物を再度10分間撹拌し、この間温度を68~69℃で維持した。温度を70℃に上げてから、追加の酵素を添加して、残留する酵素活性を不活化した。代わりに、追加の5gのFUNGAMYL 800を高速で撹拌しながら添加することにより、さらなる鎖短縮及び/又はより大きな均一性を達成したが、より大きな酵素の制限は、撹拌しながら温度を70℃で10分間維持することにより達成した。
所望の鎖短縮の程度を達成した後、完全な酵素不活化のため反応窯を85~90℃に加熱した。
図7Aは、アミレット生成物2(63℃での第1の希薄化、68℃での第2の希薄化、70℃に加熱した後酵素による補充により生成)は、冷却した(4℃)場合濁ったゲルであることを示している。図7Bは、カリウムヨウ素溶液の添加後のアミレット生成物2の赤紫の着色を示している。図7C及び7Dは、同じ回転式粘度計(スピンドル1)を使用して測定した、12.5℃及び60℃における、増加するスピンドル速度での、アミレット生成物2の20%w/vの固形成分含有量組成物の粘度変化をそれぞれ示している。データは表6及び7に提供されている。
Figure 0007380996000007
Figure 0007380996000008
実施例3:アミロペクチン成分の加水分解及び余分なセル材料の変換-アミレット組成物3
以下の実施例は、図8に示されているプロセス3の実施形態について記載している。
アミレット生成物2の一部分(およそ1040.5kg(2294lb))を二重作用表面掻き取り式水蒸気ジャケット付き反応窯に導入し、冷却し、48℃で維持した。以下のそれぞれを高速で撹拌しながら別々に添加した:100gのPROMOZYME、Novozyme Corpから市販のプルラナーゼ酵素、25gのDEXTRANASE L、BIO-CATから市販のデキストラナーゼ酵素及び50gのVISCOZYME、Novozyme Corpから市販のカルボヒドラーゼを含有するマルチ-酵素複合体であり、出発材料中に存在し得るペクチン及びヘミセルロースを加水分解する。混合物を5時間撹拌し、この間温度を40~50℃の範囲内に維持した。
所望の加水分解度を達成した後、反応窯を完全な酵素不活化のために80~90℃に加熱した。次いで、反応窯を30℃に冷却した。
4℃で24時間冷却後、冷却生成物(アミレット生成物3)を3つの画分に遠心分離で分離した:アミレット生成物3A、アミレット中で濃縮されている;アミレット生成物3B、アミロペクチンの残留物を含む;及び加工アミロース生成物3C、安定化した(すなわち、アセチル化)長鎖アミロースを含む。
図9A及び9Cは、冷却アミレット生成物3A及び3Bの半透明の外観をそれぞれ示している(4℃での20重量%固形分)。図9B及び9Dは、カリウムヨウ素溶液の添加後の、アミレット生成物3A及び3Bの赤-オレンジの着色をそれぞれ示している。あらゆる青の着色を損失したことは、長鎖アミロースのアミレット生成物3からの除去を示す。以前に記載した(スピンドル1)回転式粘度計を使用して粘度を測定した。図9E及び9Fは、4℃及び25℃における、増加するスピンドル速度の、生成物3Aの粘度に対する作用をそれぞれ示している。データは表8及び9に示されている。
Figure 0007380996000009
Figure 0007380996000010
これらの結果は、クラスレート形成組成物に対するアミロペクチンの作用は、プルラナーゼ及びデキストリナーゼを組み合わせて使用するにより制御することができることを示唆している。
実施例4:アミロペクチン残留物のグルコースへの変換-アミレット組成物4
以下の実施例は、図10Aに示されているプロセス4の実施形態について記載している。
アミレット生成物3の一部分(1750g)を、63℃で維持されるように温度制御された撹拌反応器反応容器に導入した。クエン酸溶液を加水分解した生成物にゆっくりと添加して、pH4.9を得た。次いで、30~35gのエンゼンコ(ENZENCO)(登録商標)GLUCOAMYLASE、わずかなプロテアーゼ又はアミラーゼ副活性が存在する、Enzyme Development Corp.から市販のクロコウジカビ由来のグルコアミラーゼ酵素を添加した。混合物を3~6時間撹拌し、この間温度を63℃で維持した。次いで、酵素不活化のために反応器を85℃に加熱した。酵素を不活化した後、温度を55~63℃に下げた。
代替の調製では、pHを3.0~3.3に調整するか、又は温度40~45℃で反応させることにより、グルコアミラーゼの活性を制限した。異なるpH及びpH/温度範囲での相対的酵素活性については、図10B~Cを参照されたい。
グルコアミラーゼ処理した生成物(アミレット生成物4)を10℃に冷却し、濾過又は遠心分離により2つの画分に分離した:(1)アミレット生成物4A、アミレット及びグルコース中で濃縮される;及び(2)加工されたアミロース生成物4B、アセチル化(すなわち、安定化した)長鎖アミロースを含む。
アミレット生成物4Aは透明な流体であり、室温で、流体で、透明なままであった。数日間冷却した場合、アミレット生成物4Aは不透明になったが、流体のままであった。透明性は再加熱により回復した。
実施例5:脂質のアミロースへのエステル交換-アミレット生成物5
以下の実施例は、図11に示されているプロセス5の実施形態について記載している。
アミレット生成物3又は4Aの一部分(1750g、350gの固形分及び1400gの水からなる)を温度制御付きの撹拌反応器反応容器に導入した。31.5gの脂質ドナーステアリン酸を添加し、pHを5.2~5.8で維持し、混合物を70℃に加熱して、脂質ドナーを溶融した。高い剪断混合を利用して、ステアリン酸/アミレット生成物クラスレートを形成した。混合物を45℃に冷却し、pHを7.2~8.4に調整し、2gのエンゼコ(登録商標)リパーゼ濃縮物、Enzyme Development Corp.から市販の、カンジダシリンドラセ由来の侵攻性リパーゼを添加した。混合物を中間剪断で2時間撹拌した。所望のエステル交換度を達成した後、反応器を70℃に加熱し、20分間保持して、リパーゼを不活化した。生成したアミレット-脂肪酸エステルの組成物を冷却した。
アミレット生成物5は、疎水性ゲスト分子、例えば、カンナビジオール(CBD)の分子分散液の形成に対して改善された有効性を示した脂質エステル化した単離両親媒性アミレットを含む。
実施例6:脱エステル化アミロースの調製
以下の実施例は、図12に示されているプロセス6の実施形態について記載している。
アミレット生成物1、2、3、又は加工されたアミロース生成物3C又は4Bの一部分(1000g)を温度制御付きの撹拌反応器の反応容器に導入し、撹拌しながら80℃に加熱した。水酸化ナトリウムの10%w/v溶液を撹拌しながら添加して、塩基の消費がごくわずかになるまでpH8.5を維持した。pHを7に調整し、混合物を65℃又は4℃に冷却する。脱エステル化長鎖アミロースを遠心分離で濃縮した。
脱エステル化は、アミロースの劣化への自然的傾向を回復させ、それ自体密接にパックされている。脱エステル化は、ゲスト/ホスト複合体、例えば、脂質エステル化アミレットで形成された両親媒性ゲスト/ホスト複合体の周りを制御可能な方式でそれ自体ラッピングすることを可能にし、保護的なシェルをもたらす。
実施例7:アミレットを使用した製剤化
以下の実施例は、図13に示されているプロセス7の実施形態について記載している。
A.ラッピングされたジインドリルメタン(DIM)複合体
5gのDIM粉末を25gのエタノールに撹拌しながら75℃で溶解することにより、アミレット生成物1、2、3、3A、3B、4、又は4Aのいずれかと会合させるためDIMを調製した。
100gのアミレット生成物(1~4のいずれか)を65℃に加熱し、Kinematicから市販のPOLYTRONミキサーを使用して、高い剪断混合(75%)の対象下においた。DIM溶液を剪断下、液滴方式で、30gが添加されるまで、ミキサーに添加した。剪断を2分間維持した。DIMを、その溶解した状態から、水に溶解したホスト分子へと直接移し、これによって、水中でクラスレート又はゲスト/ホスト複合体を形成した。混合物を撹拌しながら92℃に加熱して、溶媒を除去した。(このステップは減圧で実施することができる)。次いで混合物を65℃に冷却した。
30gの再加熱した脱エステル化アミロースを撹拌しながらアミレット-DIM組成物に65℃で添加することによって、DIM複合体を実施例6で得た脱エステル化アミロース分子で封入又はラッピングした。組成物を5℃に冷却しながら、撹拌を継続した。こうして調製したラッピングされたDIM複合体を冷却貯蔵した。
B.ケルセチン複合体(I及びII)
I.0.6gのケルセチン粉末を60gの水に添加し、撹拌しながら60℃に加熱することにより、ケルセチンを可溶化した。4.734gの1N NaOH溶液を添加した。透明な深紅の溶液が形成された。
30gの20%固形分アミレット生成物1、2、3、3A、3B、4、又は4A(実施例1~4で調製)を70gの水で希釈し、60℃に加熱した。希釈した組成物を、POLYTRONミキサーを使用した高剪断混合(75%)の対象下においた。ケルセチン溶液を、剪断下、液滴方式で、すべての65.334gが添加されるまで、希釈した組成物に添加した。添加後、混合物を2分間ホモジナイズした。ケルセチンをその溶融/溶解した状態から、水に溶解したホスト分子へと直接移し、これによって、水中でクラスレート又はゲスト/ホスト複合体を形成した。次いで、アミレット-ケルセチン複合体を10℃に冷却し、冷却貯蔵した。
II.0.6gケルセチン粉末を、30gの20%固形分アミレット組成物に添加し、60gの水で希釈することによって、アミレット組成物1~4(実施例1~4で調製)のいずれかと会合させるためのケルセチンを調製し、これは酸素感受性活性を保護するために炭酸水素ナトリウム及びグルコノデルタ-ラクトン(GDL)を含んだ。混合物を撹拌しながら60℃に加熱した。4.734gの1N NaOH溶液を添加した。透明な深紅の溶液が形成された。
30gの20%固形分アミレット生成物1、2、3、3A、3B、4、又は4A(実施例1~4で調製)を70gの水で希釈し、60℃に加熱した。希釈した組成物を、POLYTRONミキサーを使用する高剪断混合(75%)対象下においた。ケルセチン溶液を、剪断下、液滴方式で、すべての65.334gが添加されるまで、希釈した組成物に添加した。添加後、混合物を2分間ホモジナイズした。ケルセチンを、その溶融/溶解した状態から水に溶解したホスト分子へと直接移し、これによって、水中でクラスレート又はゲスト/ホスト複合体を形成した。次いで、アミレット-ケルセチン複合体を10℃に冷却し、冷却貯蔵した。
C.カンナビジオール油単離(CBD)分子分散液
アミレット生成物1、2、3、3A、3B、4、4A又は5のうちのいずれか1種、180gを撹拌棒付きビーカーに導入し、撹拌しながら74℃に加熱し、20gのCBDを添加することにより、CBDの分子分散液を調製する。CBDは表面を溶融させ、次いで温度を75℃に上げた。すべてのCBDが乳化されるまで、温度を維持しながら混合物を撹拌した。CBD乳濁液を水槽内のPOLYTRON高剪断ミキサーに移し、高剪断の対象下において、CBDの分子分散液を生成した。氷を水槽に添加することにより温度を下げた。温度約30℃が達成されるまで組成物を高剪断で混合した。乳状の白色分子分散液が形成された。
D.レスベラトロール複合体
5gのレスベラトロール粉末を45gエタノールに溶解し、撹拌しながら80℃に加熱することによって、アミレット生成物3~4のうちのいずれかと会合させるためのレスベラトロールを調製した。400gのアミレット組成物(3~5のいずれか)を65℃に加熱し、Kinematicから市販のPOLYTRONミキサーを使用した高剪断混合(75%)の対象下においた。DIM溶液を剪断下、液滴方式でアミレット組成物に添加した。添加後、剪断を2分間継続した。混合物を撹拌しながら92℃に加熱して、溶媒を除去した。次いで混合物を冷却した。
E.ラッピングされた補酵素Q10複合体
180gのアミレット生成物5を撹拌棒付きのビーカーに導入し、撹拌しながら60℃に加熱し、20gの補酵素Q10粉末を添加することにより、補酵素Q10の分子分散液を調製する。中間速度で撹拌し、温度を維持しながら、補酵素Q10の表面を溶融させた。混合物を撹拌し、すべての補酵素Q10を乳化させた(中間乳濁液)。補酵素Q10乳濁液を、水槽内のPOLYTRON高剪断ミキサーに移し、5分間高剪断の対象下においた。
組成物を磁気撹拌プレート上の水槽内のビーカーに移した。30gの実施例6の生成物を撹拌しながらビーカーに添加した。氷を水槽に添加して、冷却を開始し、組成物を撹拌しながら5℃に冷却した。混合物を冷却し、貯蔵した。
本開示の他の実施形態は可能である。上記明細書は多くの特異性を含有するが、これらは本開示の範囲を制限するものと解釈されるべきではなく、本開示の現在好ましい実施形態の一部の例示を単に提供しているものと解釈されるべきである。実施形態の特定の特徴及び態様の様々な組合せ又は下位の組合せができ、本開示の範囲に依然として含まれ得ることもまた想定されている。開示された実施形態の様々な特徴及び態様を組み合わせるか、又は互いに置換することによって、様々な実施形態を形成することができることを理解すべきである。よって、本開示の少なくとも一部の範囲は、上記に記載されている特定の開示された実施形態により限定されるべきではないことが意図されている。
よって、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲及びこれらの正当な同等物により決定されるべきである。したがって、本開示の範囲は当業者には明らかとなり得る他の実施形態を完全に包含し、したがって本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲のみにより限定され、単数の要素についての言及は、明示的にそのように述べられていない限り、「1つ及び1つのみ」を意味することを意図せず、むしろ「1つ又は複数」を意味することを意図することを認識されたい。上に記載された好ましい実施形態の、当業者に公知の要素のすべての構造的、化学的、及び機能的同等物は明示的に参照により本明細書に組み込まれ、本発明の特許請求の範囲により包含されることを意図する。さらに、本開示により解決しようとされたありとあらゆる問題がデバイス又は方法により対処されている必要はない。それは本発明の特許請求の範囲に包含されることになるからである。さらに、要素、成分、又は方法ステップが特許請求の範囲に明示的に列挙されているか、いないかに関わらず、本開示のいかなる要素、成分、又は方法ステップも公衆に捧げられることを意図していない。
本開示の様々な好ましい実施形態の前述の明細書は、例示及び明細書の目的のために提示されている。本開示は包括的であること、又は本開示を正確な実施形態に制限することは意図せず、上記教示を考慮すると明らかに多くの修正及び変化形が可能である。上に記載されているような例示的実施形態は、本開示の原理及びその実用的用途を最も良く説明するため選択され、記載され、これによって、当技術分野のその他の熟練者が様々な実施形態の開示を最大限利用することを可能にし、様々な修正により、想定される特定の使用に適合する。本開示の範囲は、ここに付随されている特許請求の範囲により定義されることを意図する。
様々な例が記載されてきた。これら及び他の例は以下の特許請求の範囲の範囲内である。

Claims (19)

  1. α-1,4結合で結合した約15~約100個のD-グルコピラノシル残基の線状グルコモノマー鎖を複数含むクラスレート形成組成物であって、
    前記線状グルコモノマー鎖が加工デンプン基質の部分的デンプン分解の生成物であり、
    前記部分的デンプン分解の生成物が約20%w/vの固形成分含有量において、20℃の温度で流動性があり、
    前記グルコモノマー鎖の少なくとも1つがエステル化されている、クラスレート形成組成物。
  2. アミロペクチン及びアミロペクチンの残留物を実質的に含まない、請求項1に記載の組成物。
  3. 250個のグルコモノマーを超える鎖長を有するアミロース分子を実質的に含まない、請求項1に記載の組成物。
  4. エステル化グルコモノマー鎖がアシル化剤、脂肪酸、又はこれらの組合せでエステル化されている、請求項に記載の組成物。
  5. 前記エステル化グルコモノマー鎖が、最大30個の炭素原子を有する飽和又は不飽和の直鎖脂肪酸、4~26個の炭素原子を有する飽和又は不飽和の分枝脂肪酸、及びこれらの組合せからなる群から選択される脂肪酸でエステル化されている、請求項に記載の組成物。
  6. 20%w/vの固形成分含有量を有する生成物の動粘度が、20℃の温度で約0.3rpmの速度で作動するスピンドルを有する回転式粘度計で測定された場合、2500mPa・s未満である、請求項1に記載の組成物。
  7. 疎水性ゲスト分子をさらに含む、請求項1に記載の組成物。
  8. 前記疎水性ゲスト分子が、レスベラトロール、ビタミンE、ビタミンD、ケルセチン、ジインドリルメタン、補酵素Q10、及びカンナビジオール(CBD)からなる群から選択される、請求項に記載の組成物。
  9. クラスレート形成組成物を調製する方法であって、
    酵素活性を相対活性60%未満に制限する反応条件下での加工デンプン基質のエンド-α-アミラーゼの消化により、α-1,4結合で結合した約15~約100個のD-グルコピラノシル残基の線状グルコモノマー鎖を複数含む第1の生成物を得ることを含む、第1の部分的デンプン分解ステップにより、加工デンプン基質ペーストを希薄化する工程を備え、
    前記第1の生成物が約20%w/vの固形成分含有量において、20℃の温度で流動性がある、方法。
  10. 10.5を超えるpHを有するアルカリ水溶液中にデンプン基質を浸漬すること;
    前記浸漬したデンプン基質をアシル化剤でエステル化することにより加工すること;及び
    前記加工デンプン基質を水和させて、前記加工デンプン基質を完全にゼラチン化すること
    により、前記加工デンプン基質ペーストを調製することをさらに含む、請求項に記載の方法。
  11. 酵素活性を相対活性30%未満に制限する反応条件下での前記第1の生成物のエンド-α-アミラーゼの消化により、20℃の温度で前記第1の生成物より低い動粘度を有する第2の生成物を得ることを含む、第2の部分的デンプン分解により、前記第1の生成物を希薄化する工程をさらに含み、
    前記第2の生成物がα-1,4結合で結合した約15~約100個のD-グルコピラノシル残基の線状グルコモノマー鎖を複数含む、請求項に記載の方法。
  12. 前記第2の生成物に疎水性ゲスト分子を分散させることをさらに含む、請求項11に記載の方法。
  13. 前記加工デンプンペーストをデンプン分解で希薄化することにより放出されるアミロペクチンを分解することをさらに含む、請求項11に記載の方法。
  14. 250個のグルコモノマーを超える鎖長を有するアミロース分子を、前記α-1,4結合で結合した約15~約100個のD-グルコピラノシル残基の線状グルコモノマー鎖から分離することをさらに含む、請求項13に記載の方法。
  15. 前記複数の線状グルコモノマー鎖をエステル化して、エステル化クラスレート形成分子を含む組成物を形成することをさらに含む、請求項に記載の方法。
  16. 前記エステル化クラスレート形成分子を含む組成物に疎水性ゲスト分子を分散させることをさらに含む、請求項15に記載の方法。
  17. 前記疎水性ゲスト分子が、レスベラトロール、ビタミンE、ビタミンD、ケルセチン、ジインドリルメタン、補酵素Q10、及びカンナビジオール(CBD)からなる群から選択される、請求項12又は16に記載の方法。
  18. 疎水性ゲスト分子を有するクラスレートを形成するためのキットであって、
    α-1,4結合で結合した約15~約100個のD-グルコピラノシル残基の線状グルコモノマー鎖を複数含むクラスレート形成組成物を含む第1の容器であって、前記線状グルコモノマー鎖が加工デンプン基質の部分的デンプン分解の生成物であり、前記生成物が約20%w/vの固形成分含有量において、20℃の温度で流動性がある、第1の容器;
    疎水性ゲスト分子を含む第2の容器;及び
    前記クラスレートを調製するための指示を含み、
    前記グルコモノマー鎖の少なくとも1つがエステル化されている、キット。
  19. 少なくとも250の重合度を有するアミロース鎖を複数含む第3の容器;及びクラスレートを前記アミロース鎖にラッピングするための指示をさらに含む、請求項18に記載のキット。
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