KR20010034026A - 사일륨의 산 및 용매변이 - Google Patents

Abstract

감소된 겔 경도를 갖는 변이사일륨은 원료사일륨을 사일륨의 무전분사카라이드를 변환시키는 매제(agent)에, 회수된 제품이 출발원료사일륨의 그것보다 적은 겔 경도를 갖도록 또는 전혀 겔을 형성하지 않도록 충분한 시간동안, 노출시키므로써 제조된다. 변이사일륨을 포함하는 성분들 또한 기재되어 왔다.

Description

사일륨의 산 및 용매변이{Acid and Solvent Modification of Psyllium}

도 1은 본 발명상의 변이된 사일륨(modified psyllium)의 제조방법의 순서를 개략적으로 설명한 것이다.

도 2은 원료사일륨 대 실시예 3의 변이된 사일륨의 물흡수성을 그라프로 나타낸 것이다.

발명의 배경

본 발명은 질경이 속에 해당되는 사일륨(psyllium)의 기능을 개선하고 확장하기 위한 사일륨 즉, 질경이류의 변이방법에 관한 것이다. 변이되어 나오는 사일륨은 원료사일륨으로부터 제조되어 개선된 품질이 얻어지는 것으로, 본 발명상의 변이된 사일륨(modified psyllium)은 특히, 예컨대 원료사일륨 출발재료(starting material)에 비해 겔 경도(gel hardness)가 감소된 값을 갖는다. 또한 실시예에서는 변이된 사일륨의 물에서의 5%w/v현탁액(suspension)은 겔(gel)로서의 기능을 전혀 갖지 않거나 또는 무른 정도로 되는 겔로서의 기능을 갖는다.

본 발명은 또한 변이된 사일륨을 함유하는 식품과 그 제조방법에 관한 것이다. 또한 환자에게 예컨대 장액 또는 혈중 콜레스테롤(serum cholesterol)을 낮추기 위해, 또는 덩어리상(塊狀)의 개략적인 설사제 또는 하제의 효과(bulk laxative effect)를 제공하기 위해 본 발명상의 변이된 사일륨을 처리하므로써 환자를 관리하는 방법에 관한 것이다.

사일륨은 플란타고종(plantago genus)의 식물로부터 얻어지는 씨앗종자로부터 추출한 점액질 재료(mucilaginious material)이다. 이 플란타고종은 아열대역에서 성장한다. 플란타고 오바타(platago ovata)는 바람직한 종(species)이고 상업적으로도 인도에서 재배되고 있다. 이 플란타고종의 씨앗은 암갈색이고, 매끈하며 보-트형으로 반들거린다. 사일륨 씨앗은 전체가 사용되고, 깎이거나 껍질 벗긴 형태로 사용되어 여러 가지 제품을 함유하는 사일륨을 만들어준다.

사일륨은 매우 우수한 가용성(soluble)섬유원과 비가용성 섬유원을 모두 가진다. 그리고 콜레스테롤을 낮추는 효과를 가짐이 증명되고 있다. 알려져 있는 종래의 다이어트용 섬유에는 크게 2가지 종류, 즉 가용성 섬유와 비가용성 섬유가 있다. 사일륨과 기타 다른 곡물, 특히 귀리(oats)와 같이 가용성 섬유와 비가용성 섬유를 함유하는 사일륨은, 상업적으로 여러 가지 식품과 약제에 사용될 정도로 유용하다.

사일륨은 귀리겨(oat bran)의 가용성 섬유성분보다도 대략 여덟배나 큰 가용성 섬유성분(souble fiber content)을 가진다. 따라서, 사일륨에는 건강효과에 매우 중요한 인자가 들어있는 것이다. 이 유익한 건강효과는 바로 혈중 총 콜레스테롤(serum total cholesterol)을 감소시키고, 아울러 저밀도 리포단백질 콜레스테롤(low density lipoprotein cholesterol)을 감소시키며, 혈당 지수(glycemic index)와 지방질단위(lipid levels)를 낮추며, 분(fecal)과 결장(結腸 : colonic)미생물대사(microbial metabolism)에 영향을 미치고 장내 질병(intestinal disorder)의 치료에도 영향을 미친다.

사일륨은 중성 및 산성 모두의 폴리사카라이드(polysaccharides) 즉, 다당류를 함유한다. 서로 다른 플란타고종(plantago species)으로부터의 사일륨은 단당류 성분과 함유량에서 변화를 가져온다. 이들 단당류는 디-키실로즈(D-xylose), 디-아라비노스(D-arabinose), 디-람노스(D-rhamnose), 디-갈락토즈(D-galactose),디-갈락투론산(D-galacturonic acid), 4-오-메틸-디-글루쿠론산(4-O-methyl-D-glucuronic acid) 및 2-O-(2-D-갈락토피라노실루론산 galactopyranosyluronic acid))-L-람노스(1,2,3,4,5)를 함유한다.

케네디 등은 플란타고 오바타(plantago ovata)에 관한 상세구조데이터를 보고하고 있다. 즉, 케네디 등의 보고서, 플란타고 오바타 포스크(plantago ovata forsk)를 예로 든 이스파칼라 껍질의 탄수화물에 관한 구조데이터 탄수화물 연구(Carbohydrate Research)지 77:265-274(1979)에는 상세구조가 보고되고 있다. 여기에서 케네디 등의 보고와 관련자료 등을 모두 합쳐 인용하기로 한다.

메틸화 분석(Methylation analysis)과 일부 산가수분해(partial acidic hydrolysis)는 점액질의 폴리사카라이드가 높이 분기된 산성 아라비노키실란(acidic arabinoxylan)임을 보여주고 있다. 이 키실란 척추(xylan backbone)는 (1→4)와 (1→3)의 양쪽에 연쇄결합을 갖고 있다. 라비노스(rabinose), 키실로즈(xylose) 및 2-0-(갈락토피라노실루론산 galactopyranosyluronic acid))-람노스(rhamnose)를 포함하는 대체그룹(substituent groups)은 (1→2) 및 (1→3)연쇄결합에 의해 아라비노키실란 체인(arabinoxylan chain)에 부착된다.

사일륨 껍질은 물속에서 그 중량의 90배에 이르는 물을 흡수하여 수화(hydration)하에 점도를 가진 겔(viscous gel)을 형성한다. 이러한 성질은 사일륨 함유제품을 제조할 때 문제를 일으킨다. 사일륨의 끈끈한 점액질 성질(mucilaginous nature)은 수화로 인해 끈적거리거나 달라붙는 바람직스럽지 못한 조직을 생성케 하고 수화로 인해 바람직하지 못한 입맛을 가져다 준다. 이 끈적거리는 입맛(slimy mouthfeel)은 견디기 어려운 것이어서 이들 바람직스럽지 못한 성질을 분리하기 위한 여러 가지 시도가 행해져 왔다.

전술한 어려움은 특히 음료 또는 드링크믹스(drink mix), 즉 혼합음료를 제조할 때 가중된다. 루이스쥬니어 외 여러 사람들은 미국특허 제5,445,831호 및 제5,149,541호에 개시된 범위의 특정입자크기를 가진 원료사일륨을 이용하여 완화제분말 혼합음료 제조와 관련된 문제를 극복하려 한 바 있다.

사일륨 수화(psyllium hydration)를 억제하기 위한 방법에는 여러 가지 방법으로 제어가능하다는 것이 알려져 있다. 이들 방법에는 미국특허 제5,227,248호에 기재되어 있는 바와 같이 압출(extrusion)에 의하여 덩어리를 형성하는 것이 포함된다. 수소이온농도(pH)또는 입자크기상의 변화, 물에 대한 식품용질(food ingredients)(예 : 설탕)이 경쟁적으로 사일륨의 취급성을 개선하기 위해 이미 이전부터 사용되어 왔다.

바베라 등이 보고한 바에 의하면, 식용산(edible acid), 예컨대 구연산을 함유하되 단, 식용산이 예컨대 미국특허 제5,234,687호, 5,219,570호 5,425,945호에 개시된 바와 같이 예컨대 특수입자크기 범위를 가진 사일륨의 덩어리화(agglomeration)를 방지하기 위하여 식용산이 향기롭게 되는 일정수준 이하로 겔화 속도(gellation rate)를 낮추어 서서히 되도록 하여야 한다는 사실을 보고하고 있다.

미국특허 제4,551,331호 및 미국재발행특허 32,811호에는 개량된 건조다이어트섬유제품이 소개되어 있다. 여기에는 사일륨과 같은 다이어트용 섬유가 식품등급 유화제(food grade emulsifier)의 중량%로 0.5∼20%로 피복된다. 미국특허 4,459,280호 및 4,548,806호는 콜리오폴러스 등이 한 것으로 이들도 또한 유화제(emulsifying agent)로서의 기능을 갖는, 말토덱스트린(maltodextrin)과 같은 가수분해된 전분과 당류(hydrolyzed starch oligosaccharide)로 사일륨을 코팅하므로서 사일륨 겔화(psyllium gelation)로 인해 발생되는 괴화(agglomeration)를 완화 또는 해결하려 시도한 바 있다.

게다가, 미국식품안전청(USFDA) 건강식품의 경우 상당량의 사일륨이 식품에 함유되어 혈중 콜레스테롤을 줄이도록 요구하고 있다. 즉, 사일륨의 함량이 일반적으로 하루에 약 10g/일(day) 섭취할 것을 요구하고 있는데, 이 양은 하루에 약 7그램의 비가용성섬유를 제공하는 양이다. 그러나 이와 같은 양을 함유하는 사일륨은적절한 혼합음료용으로는 상업적으로는 마땅치 않고 원료사일륨을 이용하여 제조될 수도 없다.

한편, pH가 분자변화(molecular changes)에 영향을 주므로써 폴리사카라이드의 기능을 변경할 수 있는 사실이 알려져 있다. pH의 변화는 용질(solutes)사이의 내부작용에 지속적으로 영향을 주고, 사일륨의 기능(psyllium functionality)을 변경하도록 유도한다. 사일륨함유 현탁액(psyllium-containing suspension)에서의 사일륨수화율(hydration rate)은 현탁액의 pH를 조정하므로써 감소가능하고, 폴리사카라이드 수화에 대한 입자크기의 영향 또한 발생된다. 대부분의 폴리사카라이드와 같이 작은 입자를 가진 사일륨은 큰 수화율(hydration rate)을 갖는다. 다른 인자들, 예컨대 설탕이나 소금과 같은 성분은 사일륨에서 발견된 폴리사카라이드를 포함하여 사일륨폴리사카라이드수화를 감소시킨다는 사실이 관측되었다.

사일륨으로 제공되는 소정의 바람직한 치료효과는, 비록 가공상의 어려움이 있고 또한 이보다 가공상의 어려움을 덜 나타내는 다른 섬유원이 있긴 하지만, 공지기술에 많은 사일륨 함유 제조법을 적용시키게 해준다. 예를 들면 식료품을 함유하는 여러 가지 사일륨을 제안하여서 되는 것인데, 이는 사일륨이 자연적 소화순환성(natural digestion regulation property)을 가지는 잇점을 취한 것이다. 또한 미국특허 제3,574,634호 4,348,379호, 및 5,266,473호에서 개시되어 있는 바와 같이 사일륨의 포만효과(satiating effect)를 취하는 것이다. 위 특허들은 사일륨 알러지발생(psyllium allergenicity)과 관련된 문제점을 해결하기 위하여 단백질 분해효소인 프로테아제(proteases)로 사일륨을 효소처리(enzymatic treatment)하는데 관해 기술하고 있다.

따라서 상술한 장점과 효과들을 취하기 위하여 사일륨에 관련된 난점들을 처리하고 제조상의 어려움을 해결할 필요가 있는 것이다.

발명의 요약

본 발명은 에타놀과 같은 용매에 또는 산(acid)에 원료사일륨의 전분없는 폴리사카라이드(non-starch polysaccharides)를 변환하는 매개제(agent)에 원료사일륨을 충분한 기간동안 처리하므로써 사이륨을 변환 또는 변이(modifying)하는 방법을 제공한다. 위에서 충분한 기간이라 하는 것은 그로 인해 결과적으로 변이된 사일륨이 예컨대 원료사일륨 출발재료(raw psyllium starting material)에 비해 감소된 겔 경도(decreased gel hardness)와 같은 변이된 물리적 및/또는 화학적 성질을 나타낸다. 이 기간범위 또는 시간범위는 약 1시간∼7일 또는 심지어 이보다 긴 기간이며, 예컨대 가공조건과 물리적-화학적 성질에 따라 다르고, 용매의 비율에 따라, 또는 숙련자에게는 명백할 정도의 다른 요인들에 따라 달라진다.

일실시예에서는 원료사일륨이 용매의 산성수용액과 산으로 처리된다. 이 용매는 산을 분해할 수 있는 능력을 가지고 있고, 유기물, 무기물 또는 이들의 혼합물로 이루어진다. 에타놀은 바람직한 유기용매의 하나이다.

산은 가급적 강산이 적절하고 5이하의 pK_a를 가지며, 통상 약 1∼5범위에 있다. 가장 바람직한 것은 약 3∼1사이에 있는 것이다. 본 실시예에서는 산으로 염산을 사용하였다.

본 발명상의 변이된 사일륨은 또한 용액과 사일륨 사이의 반응에 따른 여러 가지 부산물을 함유하기도 하는데, 예컨대 단(mono-), 양(di-), 복합(poly-)및 올리고-사카라이드(oligo-saccharides)와 이와 같은 것들은 원료사일륨의 처리로부터 결과를 가져온다. 회수된 변이사일륨은 직접 또는 다른 용질로부터 부가되어 소정의 최종제품, 예컨대 사일륨 함유 식료품 등을 제조하기도 하고, 또는 건조하기도 또는 냉동건조하기도 하며, 후일 사용을 위해 저장하기도 한다. 부산물은 또한 용액혼합물로부터 분리되고, 별도의 용질 또는 다른 소정의 용도에 사용된다.

변이된 사일륨은 원료사일륨 출발재와 비교하여 개선되거나 확장된 기능, 예컨대 감소된 물흡수율, 하락된 겔 경도를 갖는다. 이 변이된 사일륨은 원료사일륨 보다 일층 개선된 가공품질을 가지며, 이는 예컨대 식료품, 축산품 및 약제제조에 유용하다. 일실시예로서, 물에서 변이된 사일륨의 5%w/v용액은 겔-형성(gel-formation)이 없음을 보여준다.

원료사일륨에 비하면, 본 발명상의 변이된 사일륨의 수화(hydration)로 인해 물흡수율이 감소된다. 그리고 겔 경도도, 접착성도 감소되며, 탄성과 점성이 감소된다. 그러나 통상 원료사일륨 출발재의 가용성 섬유량과 비가용성 섬유량의 비는 일정비율, 예컨대 10%이상을 유지한다. 변이된 사일륨이 섬유함량의 적어도 일정비율 이상을 유지하므로, 종래기술의 그것에 비해 개선된 식품 및 약품을 제조하기 위하여 예컨대 예비젤라틴화된 사일륨(pregelatinized psyllium)과 같이 예비처리된 재료나 원료로 대체가능하다.

본 발명을 다른 일례를 들어 보다 상세히 설명한다.

발명의 상세한 설명

본 발명의 변이된 사일륨은 원료사일륨(raw psyllium)을 폴리사카라이드 변환이 일어나도록 하는 환경조건하에서 원료사일륨의 무전분 폴리사카라이드(non-starch polysaccharides)를 변환케 하는 화학제로서의 매개제(agent)와 반응시켜 제조한다. 적절한 무전분폴리라카라이드 변환제(non-starch polysaccharide modifying agents)는 염산과 같은 산, 예컨대 크실란세(xylanses)효소(emzymes) 등을 함유한다. 적절한 효소는 1999년 6월 4일자로 역시 출원계류되어 있는 "사일륨의 효소변이"에 소개되어 있다.

본 발명상의 변이사일륨은 원료사일륨에 비해 광범위하게 개선된 제조품질을 제공한다. 본 발명상의 변이된 사일륨은 통상 변이된 성질을 갖는데, 원료사일륨출발재에 비하여 증가 또는 감소된 겔 경도를 갖는 것이 그것이다. 겔 경도(Gel hardness)는 사일륨이 물로 수화될 때 형성되는 겔의 강도의 표시계(바로미터)이다. 겔 경도는 미국 뉴욕주 스카스데일에 소재하는 텍스츄어 테크놀로지스 코포레이션으로부터 상업적으로 유용한 TA-XT2조직분석을 이용하여 측정되는 제1압축사이클중에 피크력(peak force)으로 정의된다. 모든 측정은 50㎖의 증류된 탈이온화된 물(deionized water)로 테스트해야 할 사일륨 2.50그램을 혼합하므로써 겔에 행해진다. 이 테스트사일륨은 물에 주가되고 30초동안 교반한 다음 3시간 가량 정치한다. 다음, 형성된 겔은 이중압축테스트를 받는다. 이 측정은 통상 5.0mm/sec의 테스트속도와 6mm의 거리를 두어 수행된다.

실시예에서 상술한 전시에서 변이된 사일륨이 테스트받을 경우에는, 3시간동안 허용된다. 그 후 형성된 겔은 이중압축시험에 투여된다. 이들 측정은 6mm거리에서 5.0mm/sec의 테스트속도를 사용하여 수행한다.

실시예에서, 변이된 테스트사일륨은 전술한 바와 같이, 출발원료사일륨의 그것보다도 적은 약5∼100%의 겔 경도를 나타낸다. 그중에서도 원료사일륨보다 더 적은 약 8.5%∼90%를 통상 나타내고, 그 어떤 측정가능한 겔 경도를 보여주지 않는다. 예컨대 약 75g의 겔 경도까지는 겔 경도가 확인될 수 없도록 겔이 형성되지 않는다.

다른 실시예에서, 변이된 사일륨은 0.05∼약70g로부터 겔 경도를 나타낸다. 그리고 가급적 약 1∼50g 겔 경도를 나타낸다. 여기에서 겔이 되지 않는 사일륨 즉, 겔 경도가 결정될 수 없다면, 조직분석기의 감도에 좌우되어 10그램보다 적은 겔 경도를 가지도록 지정되어야 한다.

변이된 사일륨의 겔화 경도는 의도적인 최종용도에 따라 가변된다. 예컨대, 변이된 사일륨이 음료 또는 분말드링크믹스(powdered drink mix)로 복합화되면, 매우 낮은 겔 경도 예컨대 0∼30g이 소요된다. 머핀(muffins), 스낵바아 또는 쿠키와 같은 구운 제품(baked products)에 대해서는, 비교적 더 높은 겔 경도가 수용가능하다. 예컨대 30그램∼70그램이다. 이 소정의 겔 경도는 이하에 보다 상세히 설명할 여러 가지 공정계수를 변환시키므로써 사일륨으로 분리가능하다. 겔 경도는 또한 필요할 경우 증가가능하다.

원료사일륨의 그것에 비하여 감소된 겔 경도를 가지는 외에도, 본 발명상의 변이된 사일륨은 또한 출발원료사일륨제품에 비하여 통상 낮은 물흡수율을 나타낸다. 통상 본 발명상의 변이사일륨은 감소된 물흡수율을 나타낸다. 또한 원료출발제품에 비하여 탄성의 감소, 부착성의 감소, 끈적거림의 감소 또는 이들의 결합된 감소상태를 나타낸다.

본 발명은 또한 본 발명상의 변이사일륨을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 이 변이사일륨은 원료사일륨을, 사일륨의 물리적 특성, 예컨대 원료사일륨출발재료의 그것에 비하여 연속적으로 회수된 제품의 겔 강도를 감소시키기 위하여 상기 물리적 성질을 변환시키기 위해 충분한 기간동안 사일륨의 무전분폴리사카라이드를 변환케 하는 매개제(agent)에 원료사일륨을 노출시킨다. 사일륨의 무전분폴리사카라이드를 변환시키는 매개제(agent)는 화합물로 되고, 이는 사일륨의 물리적 및 화학적(물리화학) 성질을 변환시킬 수 있으며, 더욱 나아가 사일륨폴리사카라이드의 키실란 척추(xylan backbone)를 변환시킨다. 따라서 유화제나 식용산과 같은 것을 부가할 필요가 없고, 따라서 이미 제안된 시도를 넘어 상당한 장점을 가져다 줌을 알 수 있다. 실시예에서, 사일륨의 무전분폴리사카라이드를 변환시키는 매개제(agent)는 산(acid)이다.

사일륨의 무전분사카라이드를 변환시키는 매개제로 처리한 후에, 변이된 사일륨은 사일륨을 증발시키거나 여과시키는 등으로 분리하여 예컨대 용매를 제거하는 등으로 회수한다.

실시예에서는, 변이사일륨은 약 1∼100%의 용매와 약 0∼99%의 산으로 구성되는 용액으로 원료사일륨을 처리하므로써 제조되는 것으로 되어 있다. 이 처리는 충분한 양의 시간과 적절한 공정조건, 예컨대 결과적으로 발생되는 사일륨은 소정의 예정된 성질을 가진다. 이는 변이사일륨제품의 의도된 용도에 따라 가변된다. 실시예에서는 사일륨을 산과 용매, 즉 산을 분해가능한 용매로 구성되는 산성용액에 가한다. 이 용액은 예컨대 용매의 증발로 변이사일륨을 회수가능하게 한다.

출발물질로서 사용되는 사일륨은 통상 껍질이 있는 원료사일륨이다. 통상 사일륨은 98%순도를 갖고 있다. 그렇기 때문에 이러한 순도를 가진 사일륨은 특히 식품과 제약산업에 적합하다. 통상적으로 어떤 예에서는 예컨대 85%이하의 순도를 사용할 경우가 있고, 특히 최종제품이 농촌가축에 사용할 사료인 경우에는 더욱 그렇다. 이와 같이, 출발물질은 최종제품의 용도에 따라 가변된다.

용매는 적절한 수용액 또는 유기용매 또는 이들의 혼합물에 적합하다. 통상적인 유기용매로서는 C₁∼C₂₀알콜 또는 폴리알콜, 통상 C₁∼C₅알콜을 함유한다. 적절한 알콜은 예컨대 메타놀, 에타놀, 프로파놀, 이소프로필알콜을 들 수 있는데, 에타놀이 통상 사용된다.

물도 적절한 용매중의 하나이다. 그리고 유기용매와 수용액용매의 조합으로 된 것 또한 유용하다. 다른 용매는 본 발명에 따라 사용가능한데, 통상의 지식을 가진 자에게는 잘 알 수 있는 일이다.

용매는 통상 약 0.01∼100%용액의 양으로 나타낸다. 본 실시예에서는 용액은 거의 전체가 용매로 구성되다시피 되어 있다.

다른 실시예에서는, 무전분사일륨변이제에 산이 함유되고, 알콜을 함유하는 용매로 되어 있다. 이 산은 종래기술에서 알려진 산으로, 강산이라도 좋으며 특히 pK_a로 약 5이하의 산이 특히 바람직하다. 그중에서도 pK_a약 3∼1의 산이 특히 바람직하다.

산은 유기산 또는 무기산이 될 수도 있다. 통상적으로 산은 염산, 황산, 질산, 인산 등과 같이 무기산이다. 염산은 특히 선호된다.

바람직한 유기산에는 초산과 할로겐화 초산(halogenated acetic acids)이 있다.

통상, 산은 약 0.01%∼99%w/v산성용액으로 존재한다. 바람직하게는 이 산이 약 0.05%∼50%w/v산성용액으로 존재하는 것이고 보다 더욱 바람직하게는 약 0.10%∼10%w/v산성용액으로 구성되는 것이다.

본 발명상의 방법은 용매와 사일륨의 혼합물에 산이 가해지는 예로 설명할 수 있다. 또한 산성용액과 물과 같은 용매로서 산이 가해지는 점을 알 수 있고, 이러한 예들은 모두 본 발명의 범위에 속함을 알 수 있다.

사일륨은 소정의 최종점(end points)에 이를 때까지 산처리(acid treatment)하게 된다. 이 최종점은 통상 미리 지정되고, 최종제품의 소정용도에 따라 선택된다. 전형적으로, 산처리는 철야로 수행된다. 산처리는 약 1시간∼7일간 수행된다. 이 기간은 통상적으로 약 12∼200시간이고, 더욱 바람직하게는 약 50∼180시간이다. 이 소요기간은 선택된 산의 강도 또는 농도로 가변되고, 변이사일륨의 소정의 성질과, 다른 요인들은 이 분야의 기술자들에게는 잘 알려져 있는 사항들이다.

다른 공정조건은 소정의 최종제품에 따라 달라진다. 예컨대, 산처리는 상온에서 적절히 유도된다. 이에 따라 이 온도는 통상 사일륨의 실질적인 그레이드 저하와 사용하기에 부적합한 제품관련 온도에서는 용액의 빙점위에, 그러나 용액의 비등점 아래에 있다. 일반적으로, 사일륨에서 발견되는 키실란사카라이드의 산가수분해속도(rate of acid hydrolysis)의 증가에 반응온도의 증가가 관련되어 있다는 것을 알 수 있는 일이다. 일반적으로, 산처리는 약 20℃∼100℃의 범위에 걸쳐 있다. 적절한 온도는 여러가지 요인으로부터 결정되고, 반응의 선호도(preferred rate of reaction), 사일륨의 변이선호도(preferred degree)로부터도 결정되고, 사용되는 산의 농도와 종류, 그리고 통상의 기술자들이 알 수 있는 다른 요인들에 의해서도 결정된다.

사용되는 산성매체(acidic medium)의 용적은 한정적인 것은 아니다. 산성매체에 사일륨 전체를 담글 수 있는 충분한 양이 되어야 한다. 여기에서 용매는 예컨대 증발, 공정진행 등으로 인해 발생되는 손실량을 대체하도록 산처리 도중 적절히 보충하여야 한다.

산처리 중에는 소정의 최종점이 얻어지는 지를 보기 위하여 제품샘플을 시간을 정해 여러 가지 포인트에서 채택하고 테스트하는 것을 생각할 수 있다. 공정처리조건은 소정의 최종제품을 얻기 위하여 산처리과정중에 변경할 수 있다. 예를 들면, 보다 많을 산을 가하거나 또는 원료사일륨에서 발생가능한 내부-내부뱃치가변요소(intra-and intra-batch variations)에 대한 온도상승을 생각할 수 있다.

소정의 최종점에 도달된 후에는, 사일륨제품은 회수된다. 제품의 회수율은 용매증발, 여과, 원심력걸기(certrifugation), 기타 다른 공지의 방법에 의해 결정된다. 용매증발이 그중에서도 우선적인 요소이다. 회수된 제품은 변이된 출발사일륨 껍질(modified starting psyllium husk)을 포함하고, 또한 여러 가지 반응부산물, 예컨대 올리고사카라이드(oligosaccharides) 등과 같은 반응부산물을 함유한다. 그리고 가능한 한, 산 염(acid salts)을 따라 사일륨 구성성분의 반응 또는 다른 부산물(reaction byproducts)의 반응으로 형성될 수 있다. 이와 같이, 여기에서 말하는 용어 "사일륨제품(psyllium product)"이라 함은 사일륨처리로부터 추출되는 생성물, 또는 생성물의 일부를 뜻한다. 이와 같이, 용매가 남아 있는 반응부산물의 일부는 용매가 제거되면 분리될 수 있다. 본 발명은 또한 이들 생성물(products)도 본 발명의 범위내에 있는 것으로 생각된다.

실시예에서, 용매증발은 변이사일륨을 회수하는 데 이용된다. 용매증발은 최종회수제품에서 사일륨과 그레이드저하생생물(degration products)의 양쪽을 지지한다.

다른 응용예에서는, 어떤 부분을 예컨대 설탕가수분해 생성물(sugar hydrolysis products)과 같은 최종제품으로부터 제거하는 것이 바람직하다. 이럴 경우, 여과 또한 용매를 따라 원하지 않는 부분을 제거하는 데 필요하다.

회수된 후에는, 최종제품이 소정의 수분량을 갖도록 건조된다. 이 제품은 단순히 상온에서 건조되든가, 또는 소정의 수분량에 이르기까지 목적하는 온도 이상의 온도로 오븐(oven)에서 가열하여 건조를 행하기도 한다. 이 건조공정은 본 발명에 있어 결정적인 것은 아니고, 또한 회수제품을 건조하기 보다는 다른 용질과 직접 복합시켜 유용한 사일륨-함유제품을 제조할 수도 있다. 이 제품은 어떻든 얼려 건조되게 할 수도 있다.

회수가 된 다음에는, 제품을 소정의 입자크기로 가공할 수 있다. 또한 별도로 사일륨은 산 또는 용매처리하기 전에 소정의 입자크기로 가공할 수 있다.

놀라운 사실은 본 발명상의 변이사일륨의 개선된 성질이 추천된 모든 강하된 콜레스테롤 도스량의 함유를 허용한다는 사실이다. 즉, 7.0그램의 가용성 섬유를 단지 8∼10온스(227∼283.5그램)의 음료물에 투여하기 위한 충분한 양을 허용한다. 감소된 도스량 투여빈도는 주어진 도스량 투여처방(given dose regimen)에 맞도록 환자에게 통상 알려진 방법으로 수행한다. 그리고 본 발명상의 변이사일륨에 의해 추가적인 장점이 주어질 것이다. 실시예에서는, 본 발명상의 변이사일륨으로 제조된 음료가 충분한 양의 변이사일륨을 포함하므로써 240미리리터의 음료당 가용성 섬유 약 7.0그램을 공급하게 되는 것을 나타내고 있다. 변이사일륨은 음료 또는 드링크믹스 또는 기타 다른 액체제품, 예컨대 완하제 드링크믹스(bulk laxative drink mix)에 사용되어야 할 경우에는, 겔을 만들지 않는다.

본 발명상의 변이사일륨은 넓은 범위의 여러가지 제품으로 만들 수 있고 종래 알려져 있는 기술을 이용하여 예컨대 완하제, 식료품, 드링크믹스, 음료, 동물용 사료 등의 약제를 포함한 제품도 만들 수 있다. 만일 본 발명상의 변이사일륨을 종래 기술상의 제품에 이용되는 원료사일륨으로 대체하면, 예컨대 유화제, 식용산, 기타 원료사일륨으로 공정을 촉진하는 데 사용되는 다른 매개제(agent) 등과 같이 공정조제(processing aids) 사용량을 줄일 수 있다. 또 한가지, 공정중 물의 양을 조절하여야 할 필요가 있는데, 이는 본 발명상의 변이사일륨이 원료사일륨처럼 많은 물을 흡수하지 못하기 때문이다.

원료사일륨과 같이, 본 발명상의 변이사일륨은 혈중콜레스테롤(serum cholesterol), 트리글리세라이드(triglycerides)를 낮추어주고, 괴상의 완하제효과(bulk laxative effect)를 부여하며, 다른 원료사일륨에 공헌하는 건강상의 효과를 가져다준다. 이는 변이사일륨이 원료사일륨의 그것에 비하여 가용성 섬유도스량이 동등량으로 관리될 때 그러하다.

혈중콜레스테롤 및/또는 LDL을 낮추기 위하여, 혈중트리글리세라이드를 낮추기 위하여, 그리고 포유류동물에서 개략완하를 시키기 위하여, 충분한 양의 본 발명상의 변이사일륨은 경구투여되고 포유류, 특히 인간에게 치료효과를 거둘 수 있을 정도로 유효한 양이 투여된다. 이 투여는 액체로, 캡슐로, 정(tablet)으로, 과립으로, 또는 기타 다른 약제로 받아들일 수 있는 형태로 투여된다. 이 도스량은 다이어트(diet)식품에 복합화되거나 식품용질로 가해져서, 예컨대 스낵식품, 앙트레요리(entrees), 또는 기타 다른 적절한 식료품으로 또한 일체화된다.

다음의 실시예는 본 발명의 일실시예를 설명한 것이다. 여기에서 제공된 샘플이 본 발명의 범위를 제한하는 것이 결코 아님을 알 수 있을 것이다.

80그램의 사일륨(98%순도, 40메쉬, 상업적으로 JB실험으로부터 상업적으로 이용됨)을 1000㎖비커에 넣은 용매로 분산시켰다, 필요한 양으로 농축된 염산(concentrated hydrochloric acid : 시그마, 36%∼38%w/v)을 주변온도 또는 상온 20∼25℃에서 상기 사일륨 용액에 가하였다. 이 때의 반응은 일정시간 반응시킨 후 10M 수산화나트륨(Sodium hydroxide)을 이용하여 반응용액을 pH6∼7로 중화되게 한 후 반응을 정지시켰다. 이 때의 용매는 여과로 제거하였다. 변이된 사일륨여과기는 실시예 8의 경우를 제외하고는 모아서 공기중에 온종일 건조시켰다. 산 변경의 최종제품은 윌리 밀 그라운더(Wiley Mill Grounder : 모델 ED-5, 아더 에이취.토마스캄페니, 필라델피아, 펜실베니아주)를 이용하여 1mm체(sieve)를 통해 건조된 재료를 걸러낸 후 얻어졌다.

변이사일륨의 분석방법

각 사일륨을 위한 두가지 테스트를, 효소적으로 변이된 사일륨의 기능(functionality of enzymatically modified psyllium)을 평가하기 위하여 수행하였다. 또한, 섬유내용물(fiber contents : 가용성이든 비가용섬 섬유 모두)을 측정하고, 가용성 섬유가 사일륨의 건강특성과 연관될 지 모르므로, 특히 완하제효과와 하이포콜레스테롤효과(laxative and hypocholesterol effect)에 대해 조사하였다.

가용성 및 비가용성 섬유내용물은 AOAC인터내쇼널 저널지에 소개된 "사일륨함유 곡물에 있어서의 가용성 및 비가용성 다이어트용 섬유의 결정"에서 리(Lee)등이 설정한 응유효소프로토콜(lab protocol)을 이용하여 측정하였다. 동78권, 제3번, 724∼729쪽(1995).

흡수용량(Water absorbing capacity)은 엘리잘데 등이 기재한 이전 방법에 따라 중량측정(gravinetrically)으로 결정되었다. 흡착 및 바우만법에 따른 물의 취수와 식품분말의 수화율에 대한 실험은 식품과학저널 61:407∼409(1996)의 방법에 약간의 변경을 가한 것으로 실험된 바 있다. 간단히 말하자면, 모든 샘플은 48시간 10%습기실에서 똑같이 동등하게 취급되었다. 다음, 샘플들을 65%습도실 속으로 넣어 5분간 습기에 쐬였다. 건조된 것과 흡수(吸水)된 물의 절대량을 결정하였다. 모든 측정치는 3회 반복실시되었다. 그 결과 사일륨 분당 그램당 흡수된 물의 mg(mg/g/min.)은 "평균(mean)+SD"로 표현할 수 있었다.

겔화성질(Gelling properties)은 TA-XT2조직분석기(texture analyzer)(텍스츄어 테크놀로지스 코포레이션, 뉴욕주 스카스데일)로 직경 25.4mm(1inch) 프로브(probe)(파라스케보폴로우,에이 및 키오세글로우,브이 1997년도)로 분석하였다. 열형성된 겔과 저콜레스테롤 달걀노른자 농축물로 제조된 케익을 분석하기 위해 2.50그램의 사일륨에 50㎖ 증류된 탈이온화수(deionized water)를 가하고 이를 30초간 교반하였다. 3시간 정치한 후, 겔 샘플을 이중 압축테스트에 붙였다. 다음, 예비테스트속도 2.0mm/sec, 본테스트속도 5.0mm/sec, 사후테스트속도 5.0mm/sec, 및 6mm거리로 실험측정을 수행하였다. 모든 실험측정은 3회 반복하였다. 2.5그램(g)의 98%사일륨, 40메쉬(mesh)의 것을 50㎖증류수에 넣고, 변이사일륨의 겔화(gelling)와 흡수성(water-absorbing properties)을 비교하는 데 사용하였다. 그 결과는 경도 및 부착성을 위한 힘(force) "평균(mean)±SD"로 표현하였다. 이에 관한 자료는 아래의 표 1에 나타나 있다.

실시예 1

98%짜리, 40메쉬의 원료사일륨 80g을 400㎖에틸알콜에 넣었다. 그리고 이 혼합물을 상온에서 125시간 정치시켰다. 다음 용매를 제거하고, 그 결과 생긴 고체를 공기건조시켰다. 이 고체를 1mm체를 통해 체질하여 걸러 나오도록 했다.

실시예 2

80g의 사일륨을 388㎖에틸알콜 및 16㎖ HCl에 분산시킨 것을 용액에 넣어 최종 농도가 1.6%가 되도록 하였다. 125시간후, 그 반응은 중지되었다.

실시예 3

사일륨을 396㎖에틸알콜 및 8㎖ HCl에 분산시킨 것을 용액에 넣어 최종농도 0.8%가 되도록 하였다. 125시간후 그 반응은 중지되었다.

실시예 4

사일륨을 400㎖에틸알콜 및 4㎖ HCl에 분산시킨 것을 용액에 넣고, 최종농도 0.4%로 만들었다. 125시간후 이 반응은 중지되었다.

실시예 5

사일륨을 374㎖에틸알콜 및 32㎖ HCl에 분산시킨 것을 용액에 넣고, 최종농도 3.2%로 만들었다. 125시간후 이 반응은 중지되었다.

실시예 6

사일륨을 400㎖ 이소프로파놀(iso-propanol)에 4㎖ HCl에 가한 것을 용액으로 하였다. 반응은 96시간후 중지되었다.

실시예 7

사일륨을 400㎖에틸알콜과 4㎖ HCl에 가하였다. 반응은 96시간후 중지되었다.

실시예 8

사일륨을 400㎖ 물과 10㎖ HCl에 혼합한 것을 현탁액에 가하였다. 이 반응은 96시간후 중지되었다. 중화된 후, 건데기(paste)는 유전발생-25EL냉동건조(상업적으로는 더 비르티스캄페니, 뉴욕주 가디너산을 선호)시키고, 다음의 온도프로그램으로 진행시켰다.: 720시간동안 -40℃, 720시간 -20℃, 720시간동안 0℃, 720시간동안 10℃, 720시간동안 20℃, 720시간동안 25℃로 온도프로그램을 짜서 이를 수행한다.

경도와 부착성은 개략적으로 전술한 바와 같이, 조직분석기(texture analyzer)로 분석테스트에 따라 주어지는 "조직프로필"그라프의 피크치에 대해 측정된 힘의 최대치(g)로 나타낸 것이다. 이들 성질은 제1정 피크치(positive peak)와 제1부 피크치(negative peak)에 대응한다.

결과치는 보다 바람직한 기능이 제어예에 비해 본 발명상의 산변이사일륨으로 얻어지는 것을 보여준다.

개선된 기능은 원료사일륨이 유기용매만에 노출될 때 달성가능함을 나타낸다. 또한 어떠한 겔 형성도 실시예 4에 대해 관측되지 않고 있어 바람직한 결과를 보여준다.

실시예 9

산처리된 사일륨의 콜레스테롤 강하(낮춤)테스트에 대하여 카나다의 찰스리버로부터 입수한 숫 LVG금색 시리아산 햄스터쥐를 사용하여 연구하였다.

모두 합쳐 쥐를 5개 그룹으로 나누어 연구하였다. 6일 순화기간(acclimatization period)이 지나서, 12마리 그룹을 3주동안 다섯 중 하나를 종합적으로 제조한 다이어트식품으로 사육하였다. 제1의 두 다이어트식품은 제어다이어트식품(control diets)이었고, 처방으로 동일화하였으며, 단 첫번째 다이어트식품은 콜레스테롤이 없는 것으로, 두번째 다이어트식품은 콜레스테롤이 있는 것으로 하였다. 세번째 다이어트식품(테스트 1)은 원료사일륨을 테스트 재료로 사용하였고, 네번째 다이어트식품(테스트 2)은 실시예 3의 낮은 저농도 산사일륨을 테스트 재료로, 그리고 다섯번째 다이어트식품(테스트 3)은 실시예 5의 고농도 산사일륨을 테스트 재료로 함유하였다. 최종 다이어트 조제품은(혼합후) 지방질과 단백질 함량에 대해 분석되었다. 테스트 1∼3에서의 다이어트식품은 콘트롤다이어트식품 2(Control Diet 2)와 같았고, 다만 테스트 사일륨제품의 첨가는 예외였다.

다이어트식품의 정형, 표본을 다음 표 2에 나타내었다.

이들 테스트의 시험결과는 표 3에 나타나 있고 2개의 결정데이터의 평균치를 나타낸다.

테스트 대상동물은 임의로 물에 근접케 하고 각각 다이어트 처방하였다. 쥐의 식품소비와 몸체중량 변화는 주당 두번 실시하여 결정하였다. 급양한 지 3주되는 주말경에는, 그리고 약 24시간 단식기간 다음에는, 햄스터쥐들을 케타민/롬푼 마취법(Ketamine/rompun anaesthesia)으로 사혈(exsanguination)또는 방혈에 의하여 희생시켰다.

다음, 그 피를 모아 혈장 베이큐테이너(serum vacutainers)에 투입하고 이 혈장을 분리하고, 2∼8℃에서 보관하면서 24시간내에 분석하였다. 그 분석에는 총 트리글리세라이드(triglycerides), 총 콜레스테롤 및 HDL-콜레스테롤의 결정이 포함되었다.

모든 의료 및 분석데이터를 기록하고 이들의 각 평균치와 표준편차를 계산하였다. 이 데이터를 요약한 것을 그룹별 평균치를 이용하여 표 4로 나타내었다.

화학적 분석을 저농도 및 고농도산사일륨으로 실시하였다. 또한 섬유함유량을 결정하였다(원료: 75%, 저농도산 : 72%, 고농도산: 54%). 따라서 저농도 및 고농도 사일륨의 양을 이들 각 다이어트에서 가용성 다이어트성을 가진 섬유함량으로 증가시켜서 모든 사일륨 다이어트를 동일하게 하였다.

원료사일륨 그룹은 부제어(negative control)이하의 콜레스테롤을 가졌다; 그러나, 여기에서 이들 동물들에는 약간 낮은 식품섭취가 있었고, 다소의 중량변화가 있었는데, 이는 사일륨의 콜레스테롤 강하효과에 덧붙여 콜레스테롤을 낮추었다. 이 저농도산사일륨 그룹(원료사일륨의 섬유수준으로 급양)은 정제어(positive control)에 비해 24%낮은 콜레스테롤을 가졌으며, 부제어그룹(negative control group)에 유사한 수준을 가졌다.

고농도산사일륨 그룹은 역시 원료사일륨의 섬유수준으로 급양하였고, 이는 정제어와 부제어(부제어는 정제어보다 12%낮음)사이의 중간치 콜레스테롤을 나타내었다.

이들 연구로 본 발명상의 변이사일륨은 혈중 트리글리세라이드(serum triglycerides)와 혈중 콜레스테롤을 낮추는 데 매우 효과적임을 확인할 수 있었다.

Claims (27)

1. 변이사일륨(modified psyllium)을 제조하기 위한 방법은

   무전분폴리사카라이드 변환제(non-starch polysaccharide modifying agent)로 구성되는 용액에 사일륨을 가하고, 여기에서 변이사일륨은 0g∼75g의 겔 경도(gel hardness)를 나타내도록 한 변이사일륨의 제조방법.(A method for producing modified psyllium)
2. 무전분폴리사카라이드 변환제로 구성되는 용액에 사일륨을 가하고, 그 결과 변이되는 사일륨을 회수하며, 여기에서 변이사일륨은 0g∼75g의 겔 경도(gel hardness)를 나타내도록 한 변이사일륨의 제조방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 방법에는 제품회수가 추가되도록 한 변이사일륨의 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 회수제품은 건조하도록 한 변이사일륨의 제조방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 제품은 상온에서 건조되도록 한 변이사일륨의 제조방법.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 제품은 상온 이상의 온도 이상, 단, 제품을 등급내리는 온도이하에서 건조되도록 한 변이사일륨의 제조방법.
7. 제 2 항에 있어서, 상기 산은 유기산, 무기산 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선정되도록 한 변이사일륨의 제조방법.
8. 제 2 항에 있어서, 상기 산은 무기산인 변이사일륨의 제조방법.
9. 제 2 항에 있어서, 상기 산은 염산, 황산, 질산, 인산 또는 이들 산의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선정되도록 한 변이사일륨의 제조방법.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 산은 염산인 변이사일륨의 제조방법.
11. 제 2 항에 있어서, 상기 용매는 수용성 용매, 유기용매 또는 이들의 혼합으로 이루어지는 그룹으로부터 선정되는 변이사일륨의 제조방법.
12. 제 2 항에 있어서, 상기 용매는 에타놀, 메타놀, 이소프로필알콜(isopropyl alchol), 또는 이들의 혼합으로 이루어지는 그룹으로부터 선정되는 변이사일륨의 제조방법.
13. 제 2 항에 있어서, 상기 용액은 에타놀 및 염산용액으로 이루어지는 변이사일륨의 제조방법.
14. 상기 특허청구범위중 어느 하나의 방법으로 제조되는 변이사일륨 제품.(The modified psyllium product)
15. 원료사일륨을 제조처리하기 위한 방법은,

    산을 분해가능한 용매와 pK_a5이하의 값을 가진 산으로 구성되는 용액에 원료사일륨 섬유를 가하고, 원료사일륨의 그것에 비해 약 5∼100%의 생성 변이사일륨의 겔 경도(gel hardness)를 감소시키는 데 충분한 양으로 그 결과로 혼합물과 반응하도록 한 처리 원료사일륨의 제조방법.(A method for preparing treating raw psyllium)
16. 약 0∼75g의 겔 경도를 가지고, 여기에서 상기 변이사일륨 2.5g을 물 50g에 가하고, 사일륨-물의 혼합물을 30초동안 교반하고, 이 교반혼합물을 상온에서 3시간이상 두도록 하도록 하므로써 생성되는 현탁물을 노출시킨 후 이 중 압축시험을 이용하여 상기 겔 경도가 측정되도록 한 변이사일륨(Modified psyllium)
17. 상기 제 16 항 기재의 변이사일륨을 함유하는 식료품(A food product)
18. 상기 제 16 항 기재의 변이사일륨을 구성하는 음료(A beverage)
19. 상기 제 16 항 기재의 변이사일륨을 구성하는 분말 드링크믹스(A powdered drink mix)
20. 상기 제 16 항 기재의 변이사일륨을 구성하는 사료(A animal feed)
21. 상기 제 16 항 기재의 변이사일륨을 구성하는 약제품(A pharmaceutical product)
22. 상기 2.5g의 변이사일륨이 50g의 물에 노출될 때 겔(gel)을 형성하지 않는 변이사일륨(A modified psyllium)
23. 상기 제 22 항의 기재의 변이사일륨을 구성하는 분말 드링크믹스(A powdered drink mix)
24. 상기 제 22 항 기재의 변이사일륨을 구성하는 음료는 240㎖의 음료물당 가용성 섬유 약 7.0g을 제공하도록 한 음료물(A beverage)
25. 사일륨의 겔 경도를 감소시키는 방법은

    변이사일륨을 이용하여 제조된 겔의 겔 경도를 감소시키기에 충분할 정도의 시간동안 유기용매를 필수적으로 구성하는 용액에 사일륨을 첨가하고; 또한 변이사일륨을 회수하는 방법으로 구성되는 방법(A method for decreasing the gel hardness of psyllium).
26. 상기 제 14 항 기재의 충분한 양의 변이사일륨을 포유류에 적용관리하는 것으로 구성되는 포유류에서의 혈중 콜레스테롤의 낮춤방법(A method for lowering serum cholesterol).
27. 상기 제 14 항 기재 충분한 양의 변이사일륨을 포유류에 적용관리하는 것으로 구성되는 포유류에서의 혈중 트리글리세라이드(serum triglycerides)의 낮춤방법.