JP7412759B2 - 水溶性食物繊維のエネルギー量の簡便な測定方法 - Google Patents
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Description
本発明は、水溶性食物繊維のエネルギー量を簡便に測定する方法に関する。
炭水化物のエネルギー算出にあたっては、わが国の五訂日本食品標準成分表（文部科学省科学技術・学術審議会・資源調査分科会 報告第１２４号、平成１２年１１月２２日）の公表後は、糖質に食物繊維を加えた量を炭水化物量とし、これにエネルギー換算係数４ｋｃａｌ／ｇを乗じて求めることとしていた。しかし、この暫定的エネルギー評価方法では、食物繊維のエネルギー換算係数は４ｋｃａｌ／ｇとなって、食品のエネルギー量表示が現実のエネルギー量より多くなるため、食物繊維入り商品の開発コンセプトが維持できない状態が続いていた。
食物繊維とは、「ヒト又は動物の消化管で消化されにくい糖質」をいうため、本来、そのエネルギー量は、（１）ヒト又は動物が経口摂取した際に上部消化管において「消化吸収されたグルコースのエネルギー量」に、さらに、（２）消化管において消化吸収されなかった未消化部分が大腸に到達し、腸内細菌がこれを資化すること（以下、「はっ酵」ともいう。）で「発生する短鎖脂肪酸のエネルギー量」を加えて得られる値であるべきである。そうであるにもかかわらず、上述の五訂日本食品標準成分表の規定に従って食物繊維素材すべてについて一律に「４ｋｃａｌ／ｇ」との換算係数を用いるとすれば、その食物繊維素材の現実のエネルギー量とはかけ離れた値を用いて食品の栄養成分表示をしなければならなくなる。
そこで、糖質のうち食物繊維については、エネルギー評価の具体的手法を定めることとし、具体的には、ヒト出納実験等によりエネルギー量がすでに確定している食物繊維素材については、そのエネルギー換算係数を、内閣府令『食品表示基準』（平成２７年３月３０日消食表第１３９号）に係る通知（第１９次改正、令和２年３月２７日消食表第８７号）の別添「栄養成分等の分析方法等」の「３５ 熱量 （６）食物繊維のエネルギー換算係数」において公示し、それ以外の食物繊維素材については、「２ｋｃａｌ／ｇ」又は「素材に応じた適切なエネルギー換算係数」を用いて算出することが定められるに至った。しかし、その「素材に応じた適切なエネルギー換算係数」とは、「人を対象とした出納実験、呼気ガス試験その他学術的に認められた方法により設定されたもの」でなければならず、「人を対象とした出納実験、呼気ガス試験その他学術的に認められた方法」によりその食物繊維素材のエネルギー換算係数を設定できない場合は、依然、現実とは異なる「２ｋｃａｌ／ｇ」を用いて食品の栄養成分表示をしなければならないことを意味する。
もっとも、その食物繊維素材について、「２ｋｃａｌ／ｇ」を用いての食品栄養成分表示を避けたいのであれば、「人を対象とした出納実験、呼気ガス試験その他学術的に認められた方法」により、そのエネルギー換算係数を設定すればよいだけである。しかし、それには以下の困難性を伴う。
まず、第一に、その素材における食物繊維含量を測定する必要がある。しかし、食物繊維と一口にいっても素材としては多種多様に存在し、その定量方法は素材ごとに異なり、素材によっては定量方法を複数組み合わせることが必要となることもある。したがって、素材自体の食物繊維量を定量すること自体が煩雑であり、第一のハードルとなる。
第二に、「人を対象とした出納実験、呼気ガス試験その他学術的に認められた方法」を実施しなければならないが、ヒト出納実験は、食物繊維を一定期間（例えば、１０日間）摂取した際の、糞便および尿中への排泄量、消化吸収率を測定して算出されるところ（例えば、非特許文献１を参照。）、はっ酵性は各個体の腸内菌叢に依存するため数値のバラつきが大きく、これを解消するために、複数人、具体的には１０人程度のヒト被験者で検討する必要が生じるが、その数のヒト被験者を確保することは容易でない。また、被験素材である食物繊維素材だけでなく、対照素材を摂取したときの測定も必要となるため、被験者は複数回の試験に参加する必要がある。さらに、一定期間被験者の糞便及び尿を回収する難しさに加えて、外部機関に試験委託する場合は試験委託費用など膨大な費用と手間がかかる。したがって、規模の小さい製造販売会社などにとっては、現実的な方法でないといえる。
また、たとえ上述のヒト出納実験という大業な試験を実施しても、最大値である「２ｋｃａｌ／ｇ」との結果を得るにとどまることもあり、ヒト出納実験を実施する実益は容易に見込めない。そこで、ヒト出納実験の要否を判断するためにも、事前にできるだけ現実に近いエネルギー量を簡便に推知する方法が当業者に望まれていた。
そうした事情から、食物繊維素材のエネルギー量を推知するための、ヒトにおけるはっ酵性を推定する方法として、従前はｉｎ ｖｉｔｒｏ試験が利用されることがあり、例えば、単一の腸内細菌を食物繊維素材により培養し、その菌の増殖性をもってはっ酵の程度を評価する方法が開示されている（非特許文献２）。しかし、この方法では、単一の腸内細菌のはっ酵性しか評価できておらず、多種多様な腸内細菌が連携して素材を資化するという現実の腸内を再現されていないし、その結果は定性的なものに過ぎず定量的なものでない。そこで、単一の腸内細菌でなく、ヒト糞便を食物繊維素材と混合して腸内と同じ嫌気条件下で培養し、その培養液のｐＨ値や生成された短鎖脂肪酸量をもってはっ酵性を評価する方法も開示されている（非特許文献３、非特許文献４）。しかし、この方法は、ヒト糞便を用いる方法であることから腸内環境を再現しているともいえるが、用いる糞便によって結果にバラつきが生じるため、複数人の糞便を用いた培養実験が必要となる。
以上のとおり、ヒトを対象としないｉｎ ｖｉｔｒｏのはっ酵性評価試験の方法はこれまでに開示されているものの、簡便さや定量性に欠けるなど問題は多く、解決されていない。
また、上述の『食品表示基準』に例示された、もうひとつのエネルギー量評価手法である「人を対象とした呼気ガス試験」（間接熱量測定法）を行う場合にあっても、食物繊維を経口摂取したヒト被験者の呼気を８時間にわたって採取する必要があり（非特許文献５）、また、呼気ガスの測定には専用の測定機器を要するため、上述の出納実験と同様、膨大な費用と手間がかかる。
Ｍ．Ｖｅｒｍｏｒｅｌ，外９名，"Ｅｎｅｒｇｙ ｖａｌｕｅ ｏｆ ａ ｌｏｗ－ｄｉｇｅｓｔｉｂｌｅ ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ，ＮＵＴＲＩＯＳＥ ＦＢ，ａｎｄ ｉｔｓ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ，ｃａｌｃｉｕｍ ａｎｄ ｚｉｎｃ ａｐｐａｒｅｎｔ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ ｉｎ ｈｅａｌｔｈｙ ｙｏｕｎｇ ｍｅｎ"，Ｅｕｒｏｐｅａｎ ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ，（独），２００４，Ｖｏｌ．４３，Ｎｏ．６，ｐ．３４４－３５２
大隈一裕，外４名，"澱粉の熱変性と酵素作用－難消化性デキストリンの特性－"，澱粉科学，一般社団法人日本応用糖質科学会，１９９０年６月３０日，第３７巻，第２号，ｐ．１０７－１１４
Ｎａｔｈａｎｉｅｌ Ｄ．Ｆａｓｔｉｎｇｅｒ，外９名，"Ａ ｎｏｖｅｌ ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｍａｌｔｏｄｅｘｔｒｉｎ ａｌｔｅｒｓ ｇａｓｔｒｏｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｆａｃｔｏｒｓ，ｆｅｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ａｎｄ ｆｅｃａｌ ｍｉｃｒｏｂｉｏｔａ ｉｎ ｈｅａｌｔｈｙ ａｄｕｌｔ ｈｕｍａｎｓ"，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ，（米），２００８，Ｖｏｌ．２７，Ｎｏ．２，ｐ．３５６－３６６
佐々木大介，外３名，"ｉｎ ｖｉｔｒｏ 培養システムによる食物繊維のヒト腸内細菌叢への影響評価"，ルミナコイド研究，一般社団法人日本食物繊維学会，２０１８年１２月３１日，第２２巻，第２号，ｐ．６３－７３
Ｔｏｓｈｉｎａｏ Ｇｏｄａ，外４名，"Ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ，ｆｅｒｍｅｎｔａｂｉｌｉｔｙ，ａｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｍａｌｔｏｄｅｘｔｒｉｎ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆ ｓｈｏｒｔ－ｔｅｒｍ ｉｎｄｉｒｅｃｔ ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｉｃ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｉｎ ｈｅａｌｔｈｙ ａｄｕｌｔｓ"，Ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ，（米），２００６，Ｖｏｌ．８３，Ｎｏ．６，ｐ．１３２１－１３３０
本発明の課題は、食物繊維素材について、より現実に近いエネルギー換算係数を簡便に求めるための分析方法を提供することにある。
本発明者らは、かかる課題を解決すべく検討したところ、とくに、Ｄ－グルコースを構成単位糖とする水溶性食物繊維について、その単位糖の結合様式、具体的にはβ結合の比率を、ＮＭＲを用いて測定することにより、エネルギー量（本明細書中、「エネルギー値」又は「カロリー値」ともいい、「エネルギー換算係数」と同義として使用することもある。）を簡便に推知できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、上記知見に基づいて完成されたものであり、以下の［１］～［３］から構成されるものである。
［１］第一の発明は、Ｄ－グルコースを構成単位糖とする水溶性食物繊維のエネルギー換算係数（ｋｃａｌ／ｇ）を求めるための算式を導く方法である。具体的には、
（イ）エネルギー換算係数（ｙ）が既知である前記水溶性食物繊維の２種以上の1Ｈ－ＮＭＲスペクトルを得る工程と、
（ロ）前記各スペクトルにおいて、４．９～５．７ｐｐｍのケミカルシフト範囲（範囲Ａ）にあるシグナル群のピーク面積と、４．４～４．９ｐｐｍのケミカルシフト範囲（範囲Ｂ）にあるシグナル群のピーク面積との合計面積における、範囲Ｂにあるシグナル群のピーク面積比（x）を算出する工程と、
（ハ）前記ｙとｘの関係式（但し、ピアソンの相関係数ｒが－０．７から－１．０）を導く工程とを含む、方法である。
［２］第二の発明は、Ｄ－グルコースを構成単位糖とする水溶性食物繊維のエネルギー換算係数（ｋｃａｌ／ｇ）を求める方法である。具体的には、
（ニ）前記水溶性食物繊維の1Ｈ－ＮＭＲスペクトルを得る工程と、
（ホ）前記各スペクトルにおいて、４．９～５．７ｐｐｍのケミカルシフト範囲（範囲Ａ）にあるシグナル群のピーク面積と、４．４～４．９ｐｐｍのケミカルシフト範囲（範囲Ｂ）にあるシグナル群のピーク面積との合計面積における、範囲Ｂにあるシグナル群のピーク面積比（x）を算出する工程と、
（ヘ）前記xを前記１記載の方法により導出された算式に代入し、エネルギー換算係数（ｙ）を求める工程とを含む、方法である。
［３］第三の発明は、前記［２］の方法において算式が以下である方法である。
数式： ｙ＝－０．０３０７ｘ＋２．１８７２（ｋｃａｌ／ｇ）。 但し、０≦ｙ≦２、かつ、ｘ＜７１．２４４とする。
［１］第一の発明は、Ｄ－グルコースを構成単位糖とする水溶性食物繊維のエネルギー換算係数（ｋｃａｌ／ｇ）を求めるための算式を導く方法である。具体的には、
（イ）エネルギー換算係数（ｙ）が既知である前記水溶性食物繊維の２種以上の1Ｈ－ＮＭＲスペクトルを得る工程と、
（ロ）前記各スペクトルにおいて、４．９～５．７ｐｐｍのケミカルシフト範囲（範囲Ａ）にあるシグナル群のピーク面積と、４．４～４．９ｐｐｍのケミカルシフト範囲（範囲Ｂ）にあるシグナル群のピーク面積との合計面積における、範囲Ｂにあるシグナル群のピーク面積比（x）を算出する工程と、
（ハ）前記ｙとｘの関係式（但し、ピアソンの相関係数ｒが－０．７から－１．０）を導く工程とを含む、方法である。
［２］第二の発明は、Ｄ－グルコースを構成単位糖とする水溶性食物繊維のエネルギー換算係数（ｋｃａｌ／ｇ）を求める方法である。具体的には、
（ニ）前記水溶性食物繊維の1Ｈ－ＮＭＲスペクトルを得る工程と、
（ホ）前記各スペクトルにおいて、４．９～５．７ｐｐｍのケミカルシフト範囲（範囲Ａ）にあるシグナル群のピーク面積と、４．４～４．９ｐｐｍのケミカルシフト範囲（範囲Ｂ）にあるシグナル群のピーク面積との合計面積における、範囲Ｂにあるシグナル群のピーク面積比（x）を算出する工程と、
（ヘ）前記xを前記１記載の方法により導出された算式に代入し、エネルギー換算係数（ｙ）を求める工程とを含む、方法である。
［３］第三の発明は、前記［２］の方法において算式が以下である方法である。
数式： ｙ＝－０．０３０７ｘ＋２．１８７２（ｋｃａｌ／ｇ）。 但し、０≦ｙ≦２、かつ、ｘ＜７１．２４４とする。
本発明によれば、煩雑な食物繊維量の定量測定や、費用と手間を要するヒト出納実験等を実施することなく、簡便に水溶性食物繊維素材のエネルギー量を求めることができることとなる。
本発明の方法で利用できる「水溶性食物繊維」とは、Ｄ-グルコースを構成単位糖として重合する、水に溶解する性質を有する食物繊維をいい、例えば、難消化性デキストリン、ポリデキストロース、難消化性グルカン、イソマルトデキストリンなどが挙げられる。また、「水溶性食物繊維素材」とは、水溶性食物繊維を含んでなる素材をいい、少なくとも水溶性食物繊維を固形分当たり７０質量％以上含有するものをいう。そして、その水溶性食物繊維量は、上述の『食品表示基準』における別添「栄養成分等の分析方法等」に記載されている高速液体クロマトグラフ法（酵素－ＨＰＬＣ法）に準じて測定することが出来る。
本発明においては、水溶性食物繊維のβ結合の割合は、1Ｈ－ＮＭＲ（核磁気共鳴、Ｎｕｃｌｅａｒ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅの略）によって測定する。この1Ｈ－ＮＭＲによる測定（以下、「ＮＭＲ法」ともいう。）とは、測定試料を重水（溶媒）に溶かし、ＮＭＲ装置（原子核を磁場の中に入れて核スピンの共鳴現象を観測することにより物質の分子構造を原子レベルで解析できる装置）で1Ｈを観測原子核として測定したときに得られる1Ｈ－ＮＭＲスペクトルにおいて、β結合を反映するケミカルシフト範囲のピーク面積比を測定することをいう。このＮＭＲ装置の種類は特に限定されるものではないが、分離能の観点から、固体ＮＭＲ装置より液体ＮＭＲ装置を用いるのがよく、液体ＮＭＲ装置としては、例えば日本電子株式会社製のＥＣＡ－５００が挙げられる。
ここで、上述のＮＭＲ法をさらに詳細に説明するため、水溶性食物繊維の「ニュートリオースＦＭ０６」（ロケット社製）の1Ｈ－ＮＭＲスペクトルを図１に例示する。図１のスペクトルにおいて、水溶性食物繊維の構成単位糖であるＤ－グルコースの１位の水素原子のうち、α結合しているものは約４．９～５．７ｐｐｍのケミカルシフト範囲（以下、「範囲Ａ」という。）に、β結合しているものは約４．４～４．９ｐｐｍのケミカルシフト範囲（以下、「範囲Ｂ」という。）に帰属され、Ｄ－グルコースの２～６位の水素原子は、約３．２～４．２ｐｐｍのケミカルシフト範囲に帰属されると推定される。一般に、1Ｈ－ＮＭＲで得られるスペクトルは、そのピーク面積が分子中の水素原子数に比例することが知られていることから、範囲Ａ及び範囲Ｂにあるシグナル群のピーク面積における、範囲Ｂにあるシグナル群のピーク面積の割合を算出すれば、構成単位糖のＤ－グルコースの１位におけるβ結合の割合を算出できると考えられる。なお、1Ｈ－ＮＭＲスペクトルのピーク面積は、ＮＭＲの解析ソフトを用いた積分によって算出することができ、例えば、日本電子株式会社製の「Ｄｅｌｔａ５．３．０」を用いて積分、算出することができる。
「カロリー」の定義は種々存在するが、本発明においては、栄養学における生理的熱量を指し、具体的には「ヒト若しくは動物が摂取する物の熱量又は人若しくは動物が代謝により消費する熱量」であって、単位「ｋｃａｌ」で表す。本発明においては、その熱量について、「カロリー値」、「エネルギー量」、「エネルギー値」などと表現するが、いずれも同義であり、食物繊維又は食物繊維素材１ｇ当たりの熱量であることを強調したい場合は、「エネルギー換算係数」（ｋｃａｌ／ｇ）ということもある。食物繊維素材の場合、その値は、ヒト又は動物が経口摂取した際に上部消化管において消化吸収されたグルコースのエネルギー量に加え、消化管において消化吸収されなかった未消化部分が大腸に到達して腸内細菌がこれを資化することで発生する短鎖脂肪酸のエネルギー量を合わせた値をさすことになる。なお、上述の『食品表示基準』の別添「栄養成分等の分析方法等」の「３５ 熱量 （６）食物繊維のエネルギー換算係数」において、そのカロリー値が公示された食物繊維のうち、Ｄ－グルコースを構成単位糖として水に対し溶解性を示す食物繊維は、ポリデキストロース、難消化性グルカン、難消化性デキストリンである。ヒト出納実験の結果、ポリデキストロース及び難消化性グルカンは、物質として０ｋｃａｌ／ｇ、難消化性デキストリンは、物質として１ｋｃａｌ／ｇと公示されている。これら以外の、Ｄ－グルコースを構成単位糖として水に対し溶解性を示す食物繊維のカロリー値は、技術論文などにおいて実測値や推定値を知ることができ、その具体的数値は、以下の表１のとおりである。
次に、上述のＮＭＲ法により得られた水溶性食物繊維素材の構成単位糖Ｄ-グルコースの１位におけるβ結合の割合と、水溶性食物繊維素材のカロリー値との相関性は、ピアソンの相関係数ｒを用いることにより確認することができる（清水信博，“もう悩まない！論文が書ける統計”，有限会社オーエムエス出版，２００４年９月３０日，ｐ．２９－３１）。具体的には、関係を調べたい両変数（β結合の割合と、水溶性食物繊維のカロリー値）の散布図を作成し、近似式の導出によって両者の間に関係が認められそうであれば、統計ソフトを用いてピアソンの相関係数ｒを算出する。相関係数ｒが０．０～±０．２の場合は「ほとんど相関関係がない」、±０．２～±０．４の場合は「弱い相関関係がある」、±０．４～±０．７の場合は「相関関係がある」、±０．７～±１．０の場合は「強い相関関係がある」と評価する。ここで、近似曲線は、例えば、簡便にはＭｉｃｒｏｓｏｆｔ社製の表計算ソフトＥｘｃｅｌのグラフ機能を用いて導出することができ、その両変数の関係（カロリー値とβ結合の割合の関係）は、統計解析ソフトＩＢＭ ＳＰＳＳ（ＩＢＭ社製）を用い、ピアソンの相関係数検定によって評価することができる。
以下、本発明の試験例を含め実施例について具体的に詳述するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
水溶性食物繊維試料として、「ファイバリクサ」（株式会社林原製）、「ニュートリオースＦＭ０６」（ロケット社製）、「プロミター８５」（Ｔａｔｅ＆Ｌｙｌｅ社製）、「ライテスII」（ダニスコＵＳＡ社製）、「フィットファイバー」（日本食品化工株式会社製）について、1Ｈ―ＮＭＲ法による測定を行った。その詳細な測定方法およびβ結合割合の算出方法は、以下のとおりである。
（１）試料の調整
各試料１０ｍｇを重水０．６ｍＬに溶解して試料溶液とした（なお、内部基準物質としてトリメチルシリルプロパン酸ナトリウム（ＴＳＰ）を微量添加しておき、このＴＳＰ由来のスペクトルのピークを０ｐｐｍとした）。
各試料１０ｍｇを重水０．６ｍＬに溶解して試料溶液とした（なお、内部基準物質としてトリメチルシリルプロパン酸ナトリウム（ＴＳＰ）を微量添加しておき、このＴＳＰ由来のスペクトルのピークを０ｐｐｍとした）。
（２）ＮＭＲ測定条件
試料溶液を外径５ｍｍのＮＭＲ試料管に入れ、以下の条件の1Ｈ－ＮＭＲ法で測定した。
装置：ＪＮＭ－ＥＣＡ５００（日本電子株式会社製）
1Ｈ共鳴周波数：５００ＭＨｚ
測定温度：８０℃
積算回数：３２
試料溶液を外径５ｍｍのＮＭＲ試料管に入れ、以下の条件の1Ｈ－ＮＭＲ法で測定した。
装置：ＪＮＭ－ＥＣＡ５００（日本電子株式会社製）
1Ｈ共鳴周波数：５００ＭＨｚ
測定温度：８０℃
積算回数：３２
（３）Ｄ－グルコース１位におけるβ結合の割合の算出方法
上記の測定条件によって得られる1Ｈ－ＮＭＲスペクトルの一例として、「ニュートリオースＦＭ０６」（ロケット社製）のスペクトルを図１に示す。水溶性食物繊維の構成単位糖のＤ－グルコースの１位の水素原子のうち、α結合しているものは約４．９～５．７ｐｐｍのケミカルシフト範囲（範囲Ａ）に、β結合しているものは約４．４～４．９ｐｐｍのケミカルシフト範囲（範囲Ｂ）に帰属され、Ｄ－グルコースの２～６位の水素原子は、約３．２～４．１ｐｐｍのケミカルシフト範囲に帰属されると推定されるため、範囲Ａ及び範囲Ｂにあるシグナル群のピーク面積における、範囲Ｂにあるシグナル群のピーク面積の割合を、解析ソフト「Ｄｅｌｔａ５．３．０」（日本電子株式会社製）を用いて算出し、「β結合の割合」とした。なお、「Ｄｅｌｔａ５．３．０」を用いた解析では、「範囲Ａ及び範囲Ｂにあるシグナル群のピーク面積」の積分値を１００としたときの「範囲Ｂのピーク面積」の積分値比が、「β結合の割合」として算出されることとなる。
上記の測定条件によって得られる1Ｈ－ＮＭＲスペクトルの一例として、「ニュートリオースＦＭ０６」（ロケット社製）のスペクトルを図１に示す。水溶性食物繊維の構成単位糖のＤ－グルコースの１位の水素原子のうち、α結合しているものは約４．９～５．７ｐｐｍのケミカルシフト範囲（範囲Ａ）に、β結合しているものは約４．４～４．９ｐｐｍのケミカルシフト範囲（範囲Ｂ）に帰属され、Ｄ－グルコースの２～６位の水素原子は、約３．２～４．１ｐｐｍのケミカルシフト範囲に帰属されると推定されるため、範囲Ａ及び範囲Ｂにあるシグナル群のピーク面積における、範囲Ｂにあるシグナル群のピーク面積の割合を、解析ソフト「Ｄｅｌｔａ５．３．０」（日本電子株式会社製）を用いて算出し、「β結合の割合」とした。なお、「Ｄｅｌｔａ５．３．０」を用いた解析では、「範囲Ａ及び範囲Ｂにあるシグナル群のピーク面積」の積分値を１００としたときの「範囲Ｂのピーク面積」の積分値比が、「β結合の割合」として算出されることとなる。
次に、「ニュートリオースＦＭ０６」以外の水溶性食物繊維素材についても、上記手順と同様に1Ｈ－ＮＭＲ法による測定を行った。「ライテスII」、「フィットファイバー」、「プロミター８５」、「ニュートリオースＦＭ０６」、「ファイバリクサ」の順に、構成単位糖であるＤ－グルコースの１位に占めるβ結合の割合が多く、「ファイバリクサ」はそのほとんどがα結合であった。構成単位糖がＤ－グルコースで同じであっても、水溶性食物繊維の製造方法が異なるとその結合様式は異なるものとなり、Ｄ－グルコースの１位におけるβ結合の割合も異なることが分かった。
上述の1Ｈ－ＮＭＲ測定に用いた水溶性食物繊維素材について、各製品のカロリー値について文献調査したところ、同じ水溶性食物繊維という範疇にあっても、カロリー値はそれぞれに異なっていた（先出の表１参照）。この数値の相違には、各水溶性食物繊維の構造の違い、とくに、構成単位糖のＤ－グルコースの１位におけるβ結合の割合がもっとも寄与していると考えられた。そこで、各水溶性食物繊維素材のカロリー値（ｙ）と、構成単位糖のＤ－グルコースの１位におけるそのβ結合の占める割合（ｘ）との間に相関性があるかについて検討した。
検討した結果を図２に示す。縦軸（ｙ）に各水溶性食物繊維素材のカロリー値（ｋｃａｌ／ｇ）を、横軸（ｘ）にその水溶性食物繊維素材の構成単位糖のＤ－グルコースの１位におけるβ結合の割合をプロットし、導出された一次近似曲線の近似式を以下に示す。なお、以下の近似式は、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ社製の表計算ソフトＥｘｃｅｌ２０１３のグラフ機能を使用して導出した。
次に、統計解析ソフトＩＢＭ ＳＰＳＳ Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ Ｖｅｒ．２６（ＩＢＭ社製）を用い、ピアソンの相関係数検定によって上の近似式について評価したところ、カロリー値（ｙ）とβ結合の割合（ｘ）の間には、統計的に有意（ｐ＜０．０５）な強い負の相関関係（ｒ＝－０．９２７）が認められた。よって、ピアソンの相関係数検定にいうｒ値が－０．７から－１．０の範囲にあって、ｘ値とｙ値に「強い負の相関関係」が認められるときは、上の手順で導出された近似式は、水溶性食物繊維素材のカロリー値を簡便に求めるための式として用いることができると考えられる。なお、上述の『食品表示基準』によれば、食物繊維のエネルギー量は、０～２ｋｃａｌ／ｇと規定されるため、上の近似式におけるｙ値は０≦ｙ≦２となるべきであり、ｘ値が７１．２４４を超える場合は適用できない。
最後に、上の手順で得られた数式を用いて、Ｄ－グルコースを構成単位糖とする水溶性食物繊維素材のエネルギー量を、実測値に近い数値として得られるかについて検討した。Ｄ－グルコースを構成単位糖とする水溶性食物繊維素材である「ファイバーソル２」（松谷化学工業株式会社製）について、1Ｈ－ＮＭＲ法を実施して得られたスペクトルからβ結合の割合（x）を算出し、この値を上の数式にあてはめてカロリー値を算出したところ、１．４ｋｃａｌ／ｇであった。これは、先出の表１に示される論文中の実測値（１．５ｋｃａｌ／ｇ）とよく一致していた。
以上より、水溶性食物繊維素材の構成単位糖のＤ－グルコースの１位におけるβ結合の占める割合を、1Ｈ－ＮＭＲにより測定して数値（ｘ）として得れば、カロリー値（ｙ）を簡便に得られることがわかった。1Ｈ－ＮＭＲによる測定は非常に簡便であるため、本発明の方法によれば、ヒト出納実験や呼気ガス試験と比較して極めて短時間・低コストでその水溶性食物繊維素材のカロリー値を知ることができる。すなわち、本発明は、簡便にエネルギー値を求めるための方法として非常に優れたものであり、産業上利用価値の高い方法といえる。
Claims (3)
- Ｄ－グルコースを構成単位糖とする水溶性食物繊維のエネルギー換算係数（ｋｃａｌ／ｇ）を求めるための算式を導出する方法であって、
（イ）エネルギー換算係数（ｙ）が既知である前記水溶性食物繊維の２種以上の１Ｈ－ＮＭＲスペクトルを得る工程と、
（ロ）前記各スペクトルにおいて、４．９～５．７ｐｐｍのケミカルシフト範囲（範囲Ａ）にあるシグナル群のピーク面積と、４．４～４．９ｐｐｍのケミカルシフト範囲（範囲Ｂ）にあるシグナル群のピーク面積との合計面積における、範囲Ｂにあるシグナル群のピーク面積比（x）を算出する工程と、
（ハ）前記ｙとｘの関係式（但し、ピアソンの相関係数ｒが－０．７から－１．０）を導く工程とを含む、方法。
- Ｄ－グルコースを構成単位糖とする水溶性食物繊維のエネルギー換算係数（ｋｃａｌ／ｇ）を求める方法であって、
（ニ）前記水溶性食物繊維の１Ｈ－ＮＭＲスペクトルを得る工程と、
（ホ）工程（二）で得られたスペクトルにおいて、４．９～５．７ｐｐｍのケミカルシフト範囲（範囲Ａ）にあるシグナル群のピーク面積と、４．４～４．９ｐｐｍのケミカルシフト範囲（範囲Ｂ）にあるシグナル群のピーク面積との合計面積における、範囲Ｂにあるシグナル群のピーク面積比（x）を算出する工程と、
（ヘ）前記xを請求項１記載の方法により導出された算式に代入し、エネルギー換算係数（ｙ）を求める工程とを含む、方法。
- Ｄ－グルコースを構成単位糖とする水溶性食物繊維のエネルギー換算係数（ｋｃａｌ／ｇ）を求める方法であって、算式が以下である、請求項２記載の方法。
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2020
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