KR100804928B1 - 조성물 및 용도 - Google Patents

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안드레아 뢰디그-펜맨
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Abstract

유효 pH가 4.5 이하이고, 탄수화물원으로서 α-아밀라아제 소화성인 글루코오스의 α-(1,4) 결합 중합체를 1.0중량% 이상 포함하며, 단당류 및 이당류의 농도가 2.0중량% 이하인, 플라크 산 생성에 의한 치아 손상을 감소 또는 방지하기 위한 경구용 탄수화물 함유 조성물.

Description

조성물 및 용도 {NOVEL COMPOSITION ＆ USE}
본 발명은 경구용 탄수화물 함유 조성물, 예를 들어 음료 및 제과용 조성물, 및 당분 소비와 관련된 치아 손상을 완화하거나 방지하기 위하여 이러한 조성물에 α-(1,4)-결합 글루코오스 중합체를 사용하는 것에 관한 것이다.
치아우식증 및 치아침식은 치아 표면의 법랑질에 산이 작용하여 일어난다. 치아침식은 일반적으로 과일산과 같은 산의 직접적인 소비와 관련이 있으나, 치아우식증은 당분 소비와 관련이 있다. 치아우식증을 일으키는 산은 법랑질 표면을 덮는 구강 플라크 세균에 의해 당분이 발효되어 생성된다. 에너지원으로서 작용하는 탄수화물을 함유하는 제품, 예를 들어 에너지 또는 스포츠 음료를 빈번히 소비하는 데에서 특히 문제가 발생한다. 스포츠 음료와 같은 에너지를 제공하기 위한 경구용 제품에서 가장 통상적인 탄수화물원은 글루코오스(덱스트로스), 수크로오스, 및 말토오스와 같은 단당류 및 이당류이다. 또한, 글루코오스의 장쇄 중합체, 예를 들어 말토덱스트린이 이러한 제품에서 에너지원으로서 사용된다. 단당류 및 이당류 및 말토덱스트린은 상기 질병의 랫트 모델에서 플라크 세균에 의해 용이하게 발효되어 산을 생성하는 것으로 밝혀졌다[참조: Grenby and Mistry, 1996, Caries Research 30,289]. 구강 플라크 세균에 의한 당분 발효에 의해 생성된 산은 플라크액의 pH를 감소시킨다. pH가 감소되면, 플라크액은 법랑질의 무기 성분 인 칼슘 히드록시아파타이트에 관하여 덜 포화된다. '임계 pH', 즉 플라크액이 이 pH 미만에서 아파타이트에 관하여 포화되지 않는 pH는 약 5.5이다. 이것은 개인의 타액 조성과 구강내 부위에 따라 다르다[참조: Meurman and ten Cate, 1996 Eur J Oral Sci 104,199-206].
말토덱스트린은 글루코오스 중합체로도 알려진 탄수화물이다. 이들은 통상적으로 전분, 예를 들어 옥수수 전분으로부터 가수분해에 의해 얻어진다. 이들은 주로 길이가 3개 이상의 덱스트로스 단위로 된 중합체를 포함하지만, 또한 단당류 또는 이당류를 낮은 비율, 전형적으로 약 10중량% 이하 함유한다. 전분으로부터 말토덱스트린을 제조하면 중합체 길이가 일정 범위로 된다. 전분의 탈중합도는 덱스트로스로 환산되고 전체 건조물의 백분율로 계산된 전체 환원당의 양인 덱스트로스 당량(D.E.)으로 나타낸다. 글루코오스(덱스트로스)는 D.E.가 100이다. 글루코오스 시럽은 일반적으로 D.E.가 20 이상인 반면, 말토덱스트린은 일반적으로 D.E.가 20 미만이다. D.E. 값이 높을수록, 함유하는 환원당의 양이 크므로, 탄수화물원이 보다 용이하게 구강 세균에 의해 발효될 것이다. D.E. 값이 1 내지 20인, 후술되는 바와 같이 낮은 % 함량의 단당류 및 이당류를 갖는 말토덱스트린이 시판된다.
전분의 상업적 가수분해는 D.E. 가 다양하고 낮은 % 함량의 단당류 및 이당류를 지니는 말토덱스트린을 제공하도록 조절될 수 있다. 예를 들어, 세레스타(Cerestar)(Trafford Park, Manchester M17 1PA, UK)는 D.E.가 5 내지 18.5인 말토덱스트린을 제공하고, 스탈리(Staley)(A. E. Staley Manufacturing Company, 2200 E. Eldorado Street, Decatur, IL 62525 USA)는 D.E.가 1 내지 18인 말토덱스트린을 제공한다. 단당류 및 이당류 % 함량이 제한된, D.E.가 낮은 글루코오스 시럽도 시판된다.
당류 분포(%)
단당류 이당류 삼당류 보다 고당류
스탈리 스타-드라이(Staley Star-Dri) 말토덱스트린 5 (D.E. 5) 0.9 0.9 1.0 97.2
스탈리 스타-드라이(Staley Star-Dri) 말토덱스트린 10 (D.E. 10) 0.6 2.8 4.4 92.2
스탈리 스타-드라이(Staley Star-Dri) 말토덱스트린 15 (D.E. 15) 1.3 4.1 6.0 88.6
세레스타 씨-퍼(Cerestar C-pur) 01910 말토덱스트린 (D.E. 14) 1 3 6 90
세라스타 씨-스위트(Cerestar C-sweet) 01411 글루코오스 시럽 (D.E. 29) 4 11 16.5 68.5
탄수화물의 다당류원, 예를 들어 말토덱스트린 및 글루코오스 시럽은 구강내에서 알파-아밀라아제 효소의 작용에 의해 글루코오스로 용이하게 전환된다. 알파 아밀라아제 효소는 비치아우식성 다당류의 α-(1,4) 결합을 가수분해하여 글루코오스와 말토오스와 같은 치아우식성 단당류 및 다당류를 형성한다. 치아 플라크에 알파 아밀라아제 생성 세균이 존재한다는 몇가지 증거가 있지만, 알파-아밀라아제 활성의 대부분은 타액에 그 기원을 두고 있다[참조: Scannapieco et al, 1993, Critical Reviews in Oral Biology and Medicine 4, 301-307].
α-아밀라아제 효소는 비치아우식성인 글루코오스의 장쇄 중합체를 치아우식성인 기질로 전환시킬 수 있고, 이것은 그 후 플라크 세균에 의해 대사되어 부산물로서 유기산을 생성한다. 말토덱스트린의 치아우식 가능성이 사람 모델에서 평가되었다[참조: Al-Khatib et al, 1997, Caries Research 31,316, abstracts 106 & 107]. 말토덱스트린은 수크로오스 보다는 산생성 가능성이 낮지만, 구강내 치아우식성 시험에서 탈광화 활성(demineralising activity)이 있는 것으로 나타났다.
따라서, 당 뿐만 아니라 말토덱스트린이 치열에 불리하다는 것이 문헌상에서 일반적으로 일치하고 있다.
유럽 특허 출원 EP 0 264 117호는 운동중에 혈중 글루코오스 수준을 유지시키고, 소실된 체액 및 염분을 보충하고, 또한 발효가능한 탄수화물에 의해 초래되는 치열에 대한 손상을 억제하는 피트니스 음료 제공의 문제점을 다루었다. EP 0 264 117호는 탄수화물원으로서 60 내지 85중량%의 장쇄 글루코오스 중합체를 포함하고, pH가 5.2 내지 5.8로 조절된 피트니스 음료 분말 조성물을 기술하고 있다. EP 0 264 117호에 따르면, 장쇄 글루코오스 중합체는 단당류와 이당류를 10중량% 미만으로 함유하는 것이 바람직하다. 그러나, 치열에 대한 어떠한 효과도 증거가 제시되어 있지 않고, 타액 아밀라아제가 이러한 조성물로부터 발효성 당을 생성할 것으로 예측할 수 있다.
스웨덴 특허 공개 SE 8904190호는 주된 에너지원으로서 말토덱스트린을 포함하고 치아우식증 방지 물질로서 자일리톨이 보충된, 에너지가 필요한 신체 활동에 사용하기 위한 경구용 조성물을 기술하고 있다. SE 8904190호는 덱스트로스 및 수크로오스와 같은 저분자량 탄수화물원을 기본으로 한, 느리게 흡수되는 음료 제품의 제공 및 이들 탄수화물원이 구강내 세균총에 대한 기질로서 사용됨으로 인한 치아우식증 형성의 문제를 다루고 있다. SE 8904190호의 말토덱스트린 조성은 단당류, 이당류, 및 길이가 10개 이하의 글루코오스 단위로 된 올리고당류 함량 및 나머지(55 내지 70중량%)는 길이가 10개 초과의 글루코오스 단위로 된 올리고당류의 측면에서 정의된다. 단당류 및 이당류 함량에 대한 범위는 2.1 내지 4.0중량%이다. 말토덱스트린 조성물의 바람직한 단당류 및 이당류 함량은 3.0중량%이다. SE 8904190호의 조성물은 pH가 정의되어 있지 않다. SE 8904190호가 탄수화물원이 치아우식증 생성 세균에 대한 양호한 기질이 아니어야 한다고 기술하고 있지만, 상기 출원 명세서에서 유일한 예인 스포츠 음료 조성물은 51.8중량%의 말토덱스트린과 38중량%의 치아우식성 단당류인 프럭토오스를 함유함을 알 수 있다. α-아밀라아제 및 구강 세균의 작용에 의해, SE 8904190호에 기술된 조성물은 불가피하게 플라크 산 생성 및 치아 탈광화에 대한 가능성을 가질 것이다.
본 발명은 주된 탄수화물원으로서 말토덱스트린과 같은 글루코오스의 α-(1,4) 결합 중합체를 포함하는 비치아우식성 탄수화물 함유 경구용 조성물을 제공한다. 본 발명에 따른 상기 조성물의 사용은 구강 세균에 의해 구강내에서 생성되는 플라크 산에 의한 잠재적인 치아 손상의 문제를 해결할 것이다. 확실히 하기 위하여, 본원에서 언급되는 글루코오스의 α-(1,4) 결합 중합체는 α-(1,4) 결합 뿐만 아니라 α-(1,6) 결합을 갖는 중합체를 포함한다.
플라크 산 생성이 주된 탄수화물원으로서 말토덱스트린과 같은 글루코오스의 α-(1,4) 결합 중합체를 사용하여 낮은 pH로 제형화된 조성물을 사용함으로써 억제될 수 있음이 이제 밝혀졌다. 이론에 의해 구속되지는 않지만, 감소된 pH에서 α-아밀라아제 효소는 α-(1,4) 결합을 가수분해하여 글루코오스 중합체를 용이하게 발효되는 단당류 및 이당류로 전환시킬 수 없는 것으로 가정된다. 따라서, 조성물 은 플라크 산 생성으로 인한 치아 손상이 최소인 에너지 생성 탄수화물을 함유하도록 제형화될 수 있다.
본 발명에 따르면, 유효 pH가 4.5 이하이고, 탄수화물원으로서 α-아밀라아제 소화성인 글루코오스의 α-(1,4) 결합 중합체 1.0중량% 이상을 포함하며, 단당류 및 이당류의 농도가 2.0중량% 이하인 탄수화물 함유 조성물의, 플라크 산 생성에 의한 치아 손상의 감소 또는 방지를 위한 경구용 조성물의 제조를 위한 용도가 제공된다.
본 발명의 맥락에서, 유효 pH는 조성물의 투여 동안 조성물이 구강내 타액과 접촉하는 동안 4.5 이하의 일시적인 구강내 pH를 부여하는 조성물의 pH로서 정의된다. pH 4.5 미만의 pH를 부여하도록 제형화된 조성물이 유효한 것으로 밝혀졌고, 최대의 이득을 얻기 위해서는 유효 pH는 4.0 미만이어야 한다. 전형적으로, 본 발명에 따른 조성물은 2.0 정도의 유효 pH를 가질 것이다.
본 발명에 사용하기 위한 탄수화물원은 DE가 낮은, 전형적으로 15 이하이어서 단당류 및 이당류의 농도가 최소화된 말토덱스트린이 적합하다. 조성물중의 단당류 및 이당류의 농도가 최소화된 경우라면, 제제의 실용성 및 기타 감각수용성의 고려사항을 제외하고는 조성물에 사용될 탄수화물의 농도에 특별한 상한은 없다. 적합한 지침으로서, 조성물중의 단당류 및 이당류의 농도는 1.5중량% 이하인 것이 바람직하고, 1.0% 이하 또는 심지어 0.5중량% 이하인 것이 더욱 유리하다.
본 발명은 경구용 또는 특히 음료 및 제과용 제품에 사용되는 광범위한 탄수화물 함유 제품에 적용될 수 있다. 조성물은 액체, 고체, 또는 반고체 형태일 수 있다. 음료라는 용어는 즉시 마실 수 있는 액체 조성물 및 희석 또는 용해를 위한 농축물 및 분말 제형을 포함한다. 본 발명은 농축물, 또는 과일 쥬스 또는 과일 추출물이 함유되거나 함유되지 않은 탄산 음료, 및 특히 스포츠 및 에너지 음료 또는 비타민 첨가 음료와 같은 다양한 음료에 적용될 수 있다.
조성물은 사카린, 아스파르틸 페닐 알라닐 메틸 에스테르, 또는 당업계에서 공지된 기타 비당류 감미제와 같은 강력한 감미제가 첨가되거나 첨가되지 않을 수 있다. 조성물은 또한 다른 통상적인 첨가제, 예를 들어 벤조산 나트륨, 소르브산, 나트륨 메타비설파이트, 아스코르브산, 착향제, 착색제, 안정화제, 예를 들어 식품 하이드로콜로이드 및 이산화탄소를 함유할 수 있다.
본 발명은 약 6% 탄수화물, 예를 들어 4.0 내지 8.0% 범위의 탄수화물로 제형화된 스포츠 음료, 및 보다 고수준, 예를 들어 약 15 내지 25% 탄수화물로 제조된 에너지 공급 제품에 사용하기에 특히 적합하다. 과일 쥬스 또는 발효성인 단당류 또는 이당류 탄수화물원을 함유하는 유사한 물질이 조성물의 성분인 경우, 이것은 조성물중의 단당류 및 이당류의 농도에 기여하고 적당한 허용치가 요구될 것이다.
본 발명에 따라 제형화된, 주된 탄수화물 에너지원으로서 글루코오스의 α-(1,4) 결합 중합체를 함유하는 고에너지 조성물, 예를 들어 약 15중량%을 초과하는 탄수화물, 특히 20중량%를 초과하는 탄수화물을 함유하는 조성물은 신규하며 그 자체가 본 발명의 일부를 이루는 것으로 생각된다.
조성물에 산성 성분 그 자체를 도입하는 것은, 정상적인 재광화 (remineralisation) 과정에 의해 대체될 수 있는 것보다 빨리 치아로부터 칼슘을 여과시키는 산성 식품에 의해 특히 야기되는 것으로 생각되는 치아침식에 대한 가능성의 관점에서 잠재적으로 불리하다. 루시(Lussi) 등[참조: 1995, Caries Res 29,349-354]은 음료의 pH 및 적정가능한 산도를 침식 가능성과 관련하여, 음료중에 산의 농도가 클수록 치아에 대한 손상이 더 심해진다고 하였다.
식품 산미제의 침식 가능성을 완화시키는, 당업계에 공지된 방법들이 있다. WO 92/05711호에는 시트레이트 대 말레이트의 몰비가 1:0.5 내지 1:4.5인 칼슘 시트레이트 말레이트 복합체의 형태로 칼슘을 0.02% 내지 0.15% 포함하는 산 음료(pH가 5.5 미만)를 소비함으로써 치아의 침식을 방지하는 방법이 기재되어 있다. WO 97/30601호 및 WO 99/08550호에는 칼슘이 산미제 1몰당 0.3 내지 0.8몰의 범위로 존재하고 조성물의 pH가 3.5 내지 4.5임을 특징으로 하는 칼슘 화합물 및 산미제를 함유하는 치아 침식성이 감소된 조성물이 기재되어 있다. WO 00/13531호에는 통상적으로 증점제, 안정화제 및 에멀션화제로서 사용되는 점도 조절성 중합체 물질을 산 소비와 관련된 치아 손상을 경감시키거나 억제하기 위해 경구용 산성 조성물에 사용하는 것을 기재하고 있다.
본 발명은 칼슘 및/또는 점도 조절성 중합체 물질의 첨가에 기초하여 치아침식을 제어하는 공지된 방법과 함께 사용될 경우, 산성 스포츠 및 에너지 음료, 과일 쥬스로 제조된 산성 음료와 같은 경구용 탄수화물 함유 산성 제품 및 경구로 섭취되는 기타 산성 제품에 적용하기에 특히 적합하다. 따라서, 상기 참고문헌의 교시내용은 참고문헌으로 삽입된다.
산 조성물은 유기산 및/또는 무기산을 함유할 수 있고, 비타민 B 및 아스코르브산과 같은 비타민이 보충될 수 있다. 산 용액은 또한, 특히 스포츠 음료의 제형중에 나트륨 이온을 함유할 수 있다. 바람직한 산미제는 시트르산, 말산, 락트산, 인산, 아세트산 및 타르타르산과 같은 음료용 산을 포함한다. 본 발명은 천연 또는 첨가된 시트르산을 함유하는 음료 제품에 유리하게 적용된다. 조성물중의 산미제 농도는 제품의 타입, 목적하는 유효 pH, 목적하는 감각수용성 및 선택된 산 공급원의 산도에 의해 결정될 것이다. 조성물의 산도는 존재하는 산종을 중화하는데 필요한 수산화나트륨의 부피로부터 계산된, 용액중에 존재하는 산의 % 중량의 기준인 적정가능한 산도로 표시될 수 있다. 실제로, 적정가능한 산도는 20℃의 온도에서 기지 농도의 표준 수산화나트륨 용액으로 전위차적정하여 측정된다. 전형적인 음료는 0.01 내지 4% w/w 범위의 적정가능한 산도를 가지며, 즉시 마실 수 있는 전형적인 과일맛 음료는 0.1 내지 2% w/w 범위의 적정가능한 산도를 가진다. 전형적으로, 본 발명의 조성물중의 산 농도, 예를 들어 과일맛 제품의 산 농도는 0.01% w/w 내지 4% w/w이고, 적합하게는 0.1% w/w 내지 2.5% w/w이다. 산미제로서 시트르산 및/또는 말산을 기본으로 하는, 즉시 마실 수 있는 전형적인 과일맛 음료는 음료 조성물의 0.01 내지 2% w/w, 바람직하게는 0.01 내지 1.0% w/w의 산 농도를 갖는다. 희석용 농축물에서, 전형적인 시트르산/말산 농도는 조성물의 0.1 내지 4% w/w 범위내이다. 음료용 산의 혼합물, 예를 들어 시트르산, 말산, 인산 및 락트산으로부터 선택된 산 및 당업계에서 공지된 식품등급 부형제의 혼합물이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 조성물의 유효 pH는 제품의 타입, 산 함량, 및 목적하는 감각수용성에 따라 다를 것이다. 조성물의 전형적인 유효 pH는 pH 2.4 내지 pH 4.0이며, 특히 과일산을 함유하는 음료에 대해서는 pH 2.7 내지 pH 4.0인 것이 보다 바람직하다. 음료와 같은 액체 조성물에 대해서는, 유효 pH가 조성물의 실제 pH와 매우 유사할 것이다.
본 발명에 따른 조성물은 통상적인 방법에 따라 성분들을 혼합함으로써 제조될 수 있다. 고체 성분은 다른 성분과 혼합하기 전에 필요에 따라 물 또는 열수에 용해시킬 수 있다. 전형적으로, 음료 조성물은 병 또는 캔 또는 기타 팩에 충전되기 전에 저온살균되거나 충전후에 "포장내 저온 살균"된다.
본 발명을 하기 실시예에 의해 예시한다.
실시예 1-14DE 말토덱스트린의 알파 아밀라아제 가수분해에 대한 pH의 효과
감소된 pH가 글루코오스 중합체의 α-(1,4) 결합을 가수분해하는 타액 알파 아밀라아제의 능력을 억제한다는 본 발명을 시험하기 위하여, 후술하는 14DE 말토덱스트린 용액을 타액 알파 아밀라아제의 존재 및 부재하에 37℃에서 인큐베이션하였다. 아밀라아제는 시그마-앨드리치 컴파니 엘티디(Sigma-Aldrich Company Ltd, Poole, Dorset, UK)로부터 구입하였다. 알파 아밀라아제 활성의 1단위는 20℃에서 pH 6.9에서 3분내에 전분으로부터 말토오스 1.0mg을 유리하는 양으로서 정의된다. 인큐베이션의 pH는 수산화나트륨/염산을 첨가하여 조정하였다. 샘플을 효소 첨가 직후(0시간) 및 3분후 및 10분후에 인큐베이션으로부터 회수하였다. 이것을 0.1M 수산화나트륨에 1/200으로 즉시 희석하였다.
용액의 조성
14DE 말토덱스트린 (세레스타 씨-퍼 01910) 10% w/v
염화나트륨 0.1% w/v
시트르산 20밀리몰
사람 α아밀라제(Sigma type XIII-A) 25단위/ml
결과
말토덱스트린/효소 인큐베이션에서 탄수화물종의 조성을 HPLC로 후속하여 확인하였다.
HPLC 세부사항은 다음과 같았다:
칼럼: DIONEX 칼럼, CarboPac PA-100
온도: 25℃
유속: 1.0ml/분
시험 시간(Run Time): 30분
이동상: 100% 0.1M NaOH 내지 100% 0.1M NaOH 0.25M 아세트산 나트륨
결과는 전체 탄수화물의 일부로서 탄수화물종의 %로서 기술한다.
시간: 0분
조성 효소 비함유 pH7.0(%) 효소 함유 pH7.0(%) 효소 함유 pH5.0(%) 효소 함유 pH4.5(%) 효소 함유 pH4(%) 효소 함유 pH3.5(%) 효소 함유 pH3(%)
DP1 0.6 0.6 1.0 0.9 0.8 0.8 0.8
DP2 2.0 2.2 0.9 0.9 1.0 1.5 1.8
DP3 2.5 2.7 1.3 1.3 1.4 1.7 2.2
DP4 1.7 2.0 1.5 1.4 1.4 1.5 1.8
DP5 6.2 5.8 5.1 5.0 5.3 5.7 6.7
DP6 6.5 5.8 4.1 4.2 4.5 5.0 6.2
DP7 5.8 5.3 4.4 4.4 4.6 5.0 6.0
기타 74.8 75.6 81.5 81.9 80.9 78.8 74.5

시간: 3분
조성 효소 비함유 pH7.0(%) 효소 함유 pH7.0(%) 효소 함유 pH5.0(%) 효소 함유 pH4.5(%) 효소 함유 pH4(%) 효소 함유 pH3.5(%) 효소 함유 pH3(%)
DP1 0.6 1.1 1.3 1.0 0.9 0.8 0.7
DP2 1.9 3.9 1.2 1.1 1.1 1.2 1.5
DP3 2.3 4.6 1.8 1.5 1.5 1.7 1.9
DP4 1.6 2.3 1.7 1.6 1.5 1.5 1.5
DP5 6.1 4.2 4.8 5.1 5.6 5.8 5.8
DP6 6.3 3.5 3.6 4.1 4.8 5.1 5.5
DP7 5.7 3.4 4.1 4.4 4.9 5.0 5.1
기타 75.4 77.1 81.6 81.1 79.6 78.9 78.2

시간: 10분
조성 효소 비함유 pH7.0(%) 효소 함유 pH7.0(%) 효소 함유 pH5.0(%) 효소 함유 pH4.5(%) 효소 함유 pH4(%) 효소 함유 pH3.5(%) 효소 함유 pH3(%)
DP1 0.6 2.6 1.7 1.3 0.9 0.9 0.7
DP2 1.8 6.4 1.7 1.2 1.1 1.4 1.5
DP3 2.1 7.0 2.5 1.8 1.5 1.5 1.9
DP4 1.5 3.3 1.9 1.7 1.5 1.5 1.5
DP5 5.7 2.2 3.6 4.4 5.6 5.6 5.8
DP6 5.8 0.9 2.4 3.3 5.2 4.8 5.4
DP7 5.2 0.9 2.9 3.8 4.9 4.8 5.1
기타 77.5 76.6 83.4 82.6 79.4 79.5 78.0

[DP는 중합도를 의미하고; DP1은 단당류를 의미하고, DP2는 이당류를 의미한다. "기타"는 차이로 계산된 기타 탄수화물종을 의미한다.]
pH가 4.5로 감소하면 α-(1,4) 결합의 가수분해가 억제된다. pH 4.5를 초과하는 경우, 보다 고분자 당중합체(DP>5)는 감소되고 단당류, 이당류 및 삼당류(DP 1 내지 3)는 증가한다. pH 7.0에서 말토덱스트린의 상당한 가수분해가 관찰되었다.
실시예 2-5DE 말토덱스트린의 알파 아밀라아제 가수분해에 대한 pH의 효과
감소된 pH가 글루코오스 중합체의 α-(1,4) 결합을 가수분해하는 타액 알파 아밀라아제의 능력을 억제한다는 본 발명을 시험하기 위하여, 후술하는 5DE 말토덱스트린 용액을 실시예 1에 기술된 것과 유사한 방식으로 타액 알파 아밀라아제의 존재 및 부재하에 37℃에서 인큐베이션하였다. pH는 수산화나트륨/염산을 첨가하여 조정하였다. 샘플을 효소 첨가 직후(0시간) 및 10분후에 인큐베이션으로부터 회수하였다. 이것을 0.1M 수산화나트륨에 1/200으로 즉시 희석하였다.
용액의 조성
5DE 말토덱스트린 (스탈리 스타-드라이) 18.75% w/v(18% 탄수화물)
염화나트륨 0.1% w/v
시트르산 20밀리몰
사람 α아밀라제(Sigma type XIII-A) 25단위/ml
결과
말토덱스트린/효소 인큐베이션에서 탄수화물종의 조성물을 HPLC로 후속하여 확인하였다. HPLC 세부사항은 실시예 1과 같았다. 결과는 전체 탄수화물의 일부로서 탄수화물종의 %로서 기술한다.
시간: 0분
조성 효소 비함유 pH7.0(%) 효소 함유 pH7.0(%) 효소 함유 pH5.0(%) 효소 함유 pH4.5(%) 효소 함유 pH4(%) 효소 함유 pH3.5(%)
DP1 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
DP2 0.9 0.8 0.7 0.6 0.6 0.6
DP3 1.1 1.1 0.9 0.8 0.7 0.7
DP4 1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 0.8
DP5 2.9 2.8 2.8 2.7 2.6 2.6
DP6 3.5 2.9 2.9 2.7 2.6 2.5
DP7 3.6 3.2 3.2 3.1 3.0 3.0
기타 85.8 87.1 87.6 88.2 88.7 88.9

시간: 10분
조성 효소 비함유 pH7.0(%) 효소 함유 pH7.0(%) 효소 함유 pH5.0(%) 효소 함유 pH4.5(%) 효소 함유 pH4(%) 효소 함유 pH3.5(%)
DP1 0.9 2.7 1.5 1.2 1.0 1.0
DP2 0.9 4.9 1.8 1.0 0.7 0.5
DP3 1.0 6.1 2.6 1.4 0.8 0.6
DP4 1.1 3.2 1.3 1.0 0.9 0.8
DP5 2.9 2.6 2.8 2.7 2.7 2.5
DP6 3.4 1.8 2.5 1.5 2.7 2.4
DP7 3.5 2.0 2.9 3.0 3.0 2.9
기타 86.4 76.8 84.6 88.2 88.4 89.3

[DP는 중합도를 의미하고; DP1은 단당류를 의미하고, DP2는 이당류를 의미한다. "기타"는 차이로 계산된 기타 탄수화물종을 의미한다.]
pH가 4.5로 감소하면 α-(1,4) 결합의 가수분해가 억제된다. pH 4.5를 초과하는 경우, 보다 고분자 당중합체(DP>5)는 감소되고 단당류, 이당류 및 삼당류(DP 1 내지 3)는 증가한다. 또한, pH 7.0에서 상당한 가수분해가 관찰되었다.
실시예 3-스포츠 음료 조성물
후술하는 포뮬러에 따라 스포츠 음료 조성물을 제조하였다. D.E. 범위가 각 각 6 내지 14인 4개의 상이한 말토덱스트린을 탄수화물 농도가 6.4중량%가 되도록 첨가하였다. 각 시험 조성물의 전체 부피는 1리터였고 pH는 3.8이었다. 나트륨 농도는 약 55mg/100ml였다.
스포츠 음료의 조성 1리터중 중량 (g)
황산수소나트륨(50% 용액) 1.9105ml
시트르산 무수물 3.0
컬러 오렌지 에멀션 61.461 1.84
소르브산 칼륨 0.3886
아스파르탐 0.2215
아세설팜 K 0.0709
아스코르브산 0.2336
시트르산 삼나트륨 이수화물 1.300
오렌지 플레이버 10174-34 0.270
혼탁제 에멀션 61.459 0.470
탄산칼슘 (Sturcal F) 0.930
말토덱스트린 66.66
물 1리터까지
사용된 4개의 말토덱스트린의 조성을 HPLC에 의해 확인하였다(하기 참조).
조성 말토덱스트린 1 (%) DE=6 말토덱스트린 2 (%) DE=10 말토덱스트린 3 (%) DE=14-16 말토덱스트린 4 (%) DE=14
DP1 0.8 1.0 1.1 0.3
DP2 1.0 1.9 4.0 2.9
DP3 1.3 2.9 4.7 3.1
DP4 1.5 2.4 3.8 2.5
DP5 1.5 2.4 4.0 2.6
DP6 1.6 3.7 4.3 3.3
DP7 1.9 4.4 4.6 3.6
기타 90.4 81.3 73.5 81.7

[DP는 중합도를 의미하고; DP1은 단당류를 의미하고, DP2는 이당류를 의미한다. "기타"는 차이로 계산된 기타 탄수화물종을 의미한다.]
플라크 pH 시험
말토덱스트린 함유 스포츠 음료를 플라크 pH 시험에 의해 평가하여 제형으로부터 산을 생성하는 플라크 세균의 능력에 관하여 본 발명의 유용성을 평가하였다. 본 시험은 14명의 지원자가 7레그 시험에 포함되었고, 여기에는 또한 공시험액(탄수화물을 함유하지 않는 스포츠 음료 제형) 및 수크로오스 및 소르비톨 양성 및 음성 대조 레그(10% 수용액)가 포함되었다. 각 시험 당일, 멸균 스테인레스 강철 직선 프로브를 사용하여 피검자 치아의 4개 부위의 협측 표면으로부터 플라크 샘플을 채취하였다. 이것은 기본 플라크 샘플(0시간)을 형성하였다. 샘플을 증류수 20㎕와 혼합하고 pH를 마이크로전극으로 측정하였다. 그 후 피검자는 구강을 스포츠 음료 또는 대조액 15ml로 1분간 철저히 헹구었다. 이어서 피검자는 음료를 삼켰다. 플라크의 pH를 2분후 및 5분후에 측정한 후 30분까지 5분 간격으로 측정하였다. 탄수화물을 함유하지 않는 스포츠 음료를 공시험액으로 사용하였다. 모든 데이터를 수득한 후에 통계학적 분석을 수행하였다(Turkey's Significant Difference Test and Splined Stephan Curves). 방법은 문헌[Toumba and Duggal, 1999 (British Dental Journal 186, 626-629)]에 기술되어 있다.
결과
하기 표는 4개의 상이한 말토덱스트린 함유 조성물의 pH가 결코 6.15 미만으로 하강하지 않은 반면, 수크로오스 대조 조성물의 pH는 5.42로 하강한 것을 보여준다. "치아우호성(toothfriendliness)"의 기준은 pH가 법랑질이 용해되기 시작할 수 있는 pH 5.5 미만으로는 하강하지 않는다는 것이다. 말토덱스트린 제형은 플라크 pH를 법랑질 손상이 일어나는 수준으로 감소시키지 않았다. 탄수화물을 함유하지 않는 스포츠 음료 제형 및 소르비톨 대조 조성물은 플라크 pH를 시험 용액 미만으로 감소시켰다. 데이터 분석 결과 수크로오스로부터 pH 하강 및 4개의 상이한 말토덱스트린 함유 조성물의 pH 하강 사이에 통계학적인 유의차가 있는 것으로 나타났다. 4개의 말토덱스트린 함유 조성물간에는 차이가 없었다. 결과는 유의한 치아우식 가능성이 없는 낮은 D.E.의 말토덱스트린을 상당량 함유하는 음료가 제형화될 수 있음을 입증한다.
시간(분)에서 평균 pH 최소 pH (임의 시간에서)
0 2 5 10 15 20 25 30 평균 SD
A 6.91 6.91 6.46 6.43 6.57 6.73 6.86 6.86 6.20 0.342
B 6.91 6.91 6.33 6.47 6.61 6.61 6.89 6.86 6.26 0.342
C 6.98 6.98 6.48 6.50 6.69 6.72 6.84 6.94 6.28 0.393
D 6.95 6.95 6.20 6.46 6.50 6.60 6.77 6.91 6.15 0.335
E 6.86 6.86 6.68 6.90 6.96 7.02 7.08 6.94 6.61 0.299
F 6.86 6.86 6.13 5.67 5.73 5.99 6.39 6.34 5.42 0.181
G 6.96 6.96 7.02 6.96 7.00 6.89 6.93 6.96 6.73 0.348
[A: 말토덱스트린 1 B: 말토덱스트린 2 C: 말토덱스트린 3 D: 말토덱스트린 4 E: 말토덱스트린 비함유 F: 10% w/v 수크로오스 G: 10% w/v 소르비톨]
실시예 4-에너지/스포츠 음료 조성물
에너지/스포츠 음료 조성물을 후술하는 포뮬러에 따라 제조하였다.
3개의 상이한 5 D.E. 말토덱스트린 용액을 6 내지 24% 탄수화물로부터 제조하였다. 시험 조성물은 0.3% w/v 시트르산 일수화물의 생성물 산도를 지녔고 생성물의 pH는 3.2였다.
에너지 음료의 조성 (% w/v) 용액 1 (S1) 용액 2 (S2) 용액 3 (S3)
시트르산 무수물 0.262 0.262 0.262
소르브산 칼륨 0.03 0.03 0.03
벤조산 나트륨 0.0072 0.0072 0.0072
시트르산 삼나트륨 이수화물 0.06 0.06 0.06
말토덱스트린 (스탈리 스타-드라이 5D.E.) 6.25 12.5 25.0
물 100까지 100까지 100까지
말토덱스트린(스탈리 스타-드라이 5D.E.)은 95% 탄수화물이다.
3개의 말토덱스트린 용액의 조성을 HPLC로 확인하였다(하기 참조).
조성 용액 1(g/L) 용액 2(g/L) 용액 3(g/L)
DP1 0.766 1.555 1.840
DP2 0.809 1.648 2.307

[DP는 중합도를 의미하고; DP1은 단당류를 의미하고, DP2는 이당류를 의미한다.]
플라크 pH 시험
말토덱스트린 함유 에너지/스포츠 음료를 플라크 pH 시험에 의해 평가하여 제형으로부터 산을 생성하는 플라크 세균의 능력에 관하여 본 발명의 유용성을 평가하였다. 본 시험은 실시예 3에 기술된 것과 유사한 방식으로 수행되었다. 9명의 지원자가 5레그 시험에 포함되었고, 여기에는 또한 산성화된 수크로오스 및 산성화된 소르비톨 양성 및 음성 대조 레그(시험 말토덱스트린 용액과 동일한 염기 조성물에 용해된 10% 용액)가 포함되었다. 각 시험 당일, 멸균 스테인레스 강철 직선 프로브를 사용하여 피검자 치아의 협측 표면으로부터 플라크 샘플을 채취하였다. 이것은 기본 플라크 샘플(0시간)을 형성하였다. 샘플을 증류수 30㎕와 혼합하고 pH를 마이크로전극으로 측정하였다. 그 후 피검자는 구강을 에너지/스포츠 음료 또는 대조액 15ml로 1분간 철저히 헹구었다. 이어서 피검자는 음료를 삼켰다. 플라크의 pH를 6분 40초후, 10분후, 15분후, 25분후, 및 30분후에 측정하였다.
결과
하기 표는 3개의 말토덱스트린 함유 조성물의 pH가 결코 5.5 미만으로 하강하지 않은 반면, 수크로오스 대조 조성물의 pH는 5.28로 하강한 것을 보여준다. "치아우호성(toothfriendliness)"의 기준은 pH가 법랑질이 용해되기 시작할 수 있는 pH 5.5 미만으로는 하강하지 않는다는 것이다. 말토덱스트린 제형은 플라크 pH를 법랑질 손상이 일어나는 수준으로 감소시키지 않았다. 소르비톨 대조 조성물은 플라크 pH를 시험 용액 미만으로 감소시켰다.
시간(분:초)에서 평균 pH
0 6:40 10 15 25 30
S1 6.62 6.00 6.33 6.51 6.53 6.62
S2 6.35 5.57 5.92 6.20 6.29 6.18
S3 6.84 5.74 6.09 6.25 6.42 6.54
S4 6.57 5.28 5.57 5.85 6.09 6.16
S5 6.45 6.05 6.36 6.40 6.40 6.45

[S4: 산성화된 10% w/v 수크로오스 S5 : 산성화된 10% w/v 소르비톨]
결과는 치아우식 가능성이 최소화된 낮은 D.E.의 말토덱스트린을 상당량 함유하는 음료가 제형화될 수 있음을 입증한다.
실시예 5-분말 스포츠 음료 조성물
분말 스포츠 음료 제형을 균질한 혼합물이 얻어질 때까지 전형적으로 리본 혼합기를 사용하여 건조 혼합된 하기 목록의 성분에 따라 제조하였다. 그 후, 생성물을 사셰(sachets), 병, 또는 드럼과 같은 적당한 포장용기에 충전하였다.
성분 kg
말토덱스트린(세레스타 씨-퍼 01910) 87.2
아스파르탐 0.2
아세설팜-k 0.1
탄산칼슘 1.24
시트르산 무수물 6.84
아스코르브산 0.32
시트르산 삼나트륨 이수화물 2.83
오렌지 플레이버 0.54
베타 카로텐 (1% 냉수 가용성) 0.73
전체 100

분말 75g을 물에 용해시켜 최종 부피 1리터로 하여 오렌지 스포츠 음료를 제조하였다. 음료는 pH가 약 4였다.

Claims (13)

  1. 유효 pH가 4.5 이하이고, 탄수화물원으로서 α-아밀라아제 소화성인 글루코오스의 α-(1,4) 결합 중합체를 1.0중량% 이상 포함하며, 단당류 및 이당류의 농도가 2.0중량% 이하인, 플라크 산 생성에 의한 치아 손상을 감소 또는 방지하기 위한 탄수화물 함유 경구용 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 조성물이 칼슘, 점도 조절성 물질, 또는 둘 모두를 추가로 포함함을 특징으로 하는 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 글루코오스의 α-(1,4) 결합 중합체가 말토덱스트린임을 특징으로 하는 조성물.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 글루코오스의 α-(1,4) 결합 중합체가 덱스트로스 당량 (DE)이 15 이하인 말토덱스트린임을 특징으로 하는 조성물.
  5. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 단당류 및 이당류의 농도가 1.0중량% 이하임을 특징으로 하는 조성물.
  6. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 유효 pH가 2.0 내지 4.0임을 특징으로 하는 조성물.
  7. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물이 음료임을 특징으로 하는 조성물.
  8. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물이 제과용 제품임을 특징으로 하는 조성물.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 조성물이 탄수화물 4.0 내지 8.0중량%를 함유하는 스포츠 음료임을 특징으로 하는 조성물.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 조성물이 탄수화물 15 내지 25중량%를 함유하는 에너지 음료임을 특징으로 하는 조성물.
  11. 제 7항에 있어서, 상기 유효 pH가 2.0 내지 4.0임을 특징으로 하는 조성물.
  12. 유효 pH가 4.5 이하이고, 탄수화물원으로서 α-아밀라아제 소화성인 글루코오스의 α-(1,4) 결합 중합체를 20.0중량% 이상 포함하며, 단당류 및 이당류의 농도가 2.0중량% 이하인 탄수화물 함유 경구용 조성물.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 조성물이 음료임을 특징으로 하는 조성물.
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