KR20050057419A - 탄수화물 및 탄수화물 조성물의 신규한 용도 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발효지연성 복합 올리고머 및 중합체 탄수화물을 영양학적으로, 기능성 식품용으로 및/또는 약제학적으로 허용되는 조성물로 제형화함으로써 피험체의 결장 전체에 걸쳐서 지연형 및 제어형 발효를 유지할 수 있는 조성물을 제공함을 포함하여, 결장에서의 발효 불균형에 의해 야기된 질환 및/또는 장애를 치료 및/또는 예방하기 위한 조성물을 제조하는 데 있어서의 탄수화물의 용도에 관한 것이다. 본 발명은 또한 피험체의 결장 전체에 걸쳐서 발효를 지연시키고 억제시키기 위한 활성 성분으로서 발효지연성 복합 올리고머 및 중합체 탄수화물을 포함하는 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 결장 발효의 불균형에 의해 유발되는 각종 장애 또는 질병을 치료 및 예방하기 위한 조성물의 제조에서의 발효지연성 탄수화물의 신규 용도에 관한 것이다. 본 발명은 또한 발효지연성 복합 올리고머 및 중합체 탄수화물을 포함하는 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 각종 영양물, 건강 기능성 식품 및 약제 분야에서 사용된다.
사람과 동물의 건강 및 보건은 결장 발효의 기능 및 위장관을 통과하고 서식하는 미생물에 의해 긍정적 또는 부정적으로 영향을 받을 수 있다.
동물의 장 내강은 주변 환경과 공유하는 넓은 영역을 포함한다. 소장의 주요 기능은 식품으로부터 영양분을 흡수하는 것이다. 최대의 영양분 흡수를 위해서는 접촉 면적이 커야한다. 전체 사람 장의 점액질 막은 200㎡의 면적을 덮고 있다. 평생 동안 대략 25톤의 식품과 대략 동량의 음료가 장을 통과한다. 그러나 식품 성분 이외에도 점액질 표면은 각종 세균, 바이러스, 기생충 및 균류에 노출된다. 관강을 덮고 있는 단층의 상피로 인하여 관강은 병원균이 체내로 들어오기 좋은 출입문이기도 하다. 장관의 상태는 다수의 질병(예: 감염, 알러지 및 암)에서 중요한 인자가 된다.
포유동물의 대장은 포유동물 건강에 있어 중요한 세균의 실질적인 다양한 군집을 함유하고 있다. 장 내의 유익한 미생물총은 소화되지 않은 탄수화물과 단백질을 세균 발효시켜 단쇄 지방산을 제공하여 이것이 흡수되도록 함으로써 숙주를 위한 에너지를 이끌어낼 수 있다. 비피도박테리아(Bifidobacterium) 및 락토바실루스(Lactobacillus)의 유익한 추정의 종(둘 모두 당분해성)은 잠재적으로 병원체의 성장에 불리한 상태를 만들어 내는 것으로 생각된다. 따라서, 비피도박테리아 및 락토바실루스는 장 내의 발효를 생성하는 상기 미생물 및 락트산의 수를 증가시키는 데 사용되는 각종 프로바이오틱(probiotic) 제품의 성분들이다. 한편, 비-흡수성 탄수화물(올리고사카라이드 및 폴리사카라이드)을 함유하는 다양한 종류의 식품 및 음료 조성물이 개발되었다. 이들은 프리바이오틱(prebiotics)이라 불리며, 유익한 미생물들에 유리하게 장내 미생물 균형을 안정화시키는 것으로 생각된다. 추가로, 식이 섬유 제품은 변비 치료 및 변통 촉진을 위해 사용되고 있다.
산과다증은 결장 발효가 저해되는 현상이다. 이것은 미생물 군집 구조의 변화, 특히 락토바실루스의 수의 현저한 증가, 및 결장 내의 락트산의 축적을 특징으로 한다. 결장 내에 락트산이 축적된 결과 결장 점막의 부식이 검측될 수 있고, 따라서 락트산은 궤양성 대장염의 위험을 증가시킬 수 있다. 결장 내의 락트산의 축적은 혈액으로부터 검측할 수 있으며 대사성 산과다증이라 불리는 질환을 유발할 수도 있다.
산과다증은 예컨대 결장 내의 속발효성 탄수화물의 과부하에 기인한다. 결장으로의 탄수화물의 과다 유동은 특히 단장 증후군 환자 또는 소장 절제된 환자, 즉 영양분의 흡수 능력이 심하게 저하된 환자에서 관찰될 수 있다. 소장의 염증을 일으켜서 융모가 짧아지고 흡수 용량이 감소하는 질환은 산과다증을 진전시킬 위험을 증가시킨다. 셀리악병(celiac disease)과 같은 식품 알러지 또는 전격성 설사는 산과다증을 진전시킬 위험을 높일 수 있다. 또한, 산과다증은 다량의 락트산 세균의 섭취 후에 민감한 사람에서 진전될 수 있다. 효모도 산과다증의 진전에 기여할 수 있다. 락트산은 락토스 과민증 환자에 있어 결장 내 세균에 의해 다량으로 생성되기도 하며, 따라서 산과다증의 진전의 원인이 될 수 있다.
이눌린[라프틸린(Raftiline)R, 제조원: 벨기에 티에넨 소재의 Orafti]은 설치류에서 락트산 축적을 유발하는 것으로 나타났다(Apajalahti, J.H.A., 등, Appl. Environ. Microbiol., 제44권, 정기 간행물). 이눌린은 속발효성 프리바이오틱이므로, 미생물 군집 균형이 붕괴되고 락트산의 축적이 일어나는 상태를 초래할 수 있다.
복합 탄수화물들은 이들의 화학적 구조에 따라서 상이하게 발효된다. 셀룰로스와 같은 일부의 복합 탄수화물은 사람 장에서 전혀 발효되지 않는 반면, 전분과 같은 일부 복합 탄수화물은 신속하게 발효된다. 발효지연성 복합 올리고머 및 중합체 탄수화물은 매우 복잡한 구조를 갖고 쉽게 발효되지 않는 탄수화물이다.
폴리덱스트로스는 발효지연성 복합 중합체이다. 이것은 고온 및 부분적 진공에서 글루코스, 소르비톨 및 적합한 산 촉매의 랜덤 중합에 의해 합성된 당 중합체이다. "폴리덱스트로스"란 용어는 아래에 더욱 상세히 정의하기로 한다. 폴리덱스트로스는 포만감 부여제 및 저에너지 성분, 대체 당 및 부분적 지방으로서 각종 식품에 폭넓게 사용되고 있다. 폴리덱스트로스는 소장에서 소화 또는 흡수되지 않고 실질적인 부분이 배설물로 배출된다. 폴리덱스트로스는 구운 식품, 음료, 사탕류 및 냉동 유제품 디저트를 포함하는 광범위한 식품에 사용되고 있다.
장관에 미치는 폴리덱스트로스의 유익한 효과가 기재되어 있다(Jie, Z 등, Am. J. Clin. Nutr. 72, pp.1503~1509, 2000 참조). 이 연구는 폴리덱스트로스가 혈액 생화학 지수에 유의하게 영향을 미치지 않음을 보여준다. 장 기능이 상당히 개선되고 복부 팽만, 복부 경련, 설사 또는 저혈당증이 나타나지 않았다. 단쇄 지방산 생성, 특히 부티레이트, 이소부티레이트 및 아세테이트의 생성은 폴리덱스트로스 소화와 함께 증가되었다. 폴리덱스트로스 섭취는 분원성의 혐기성 세균에서의 실질적 변화를 일으켰다. 박테로이드 종은 감소된 반면 락토바실루스 및 비피도박테리아 종은 증가하였다. 당해 연구는 폴리덱스트로스의 소화 기전에 무관하다.
저콜레스테롤 식이 요법, 고콜레스테롤 식이 요법, 및 폴리덱스트로스를 보강한 고콜레스테롤 식이 요법을 사용한 경쟁적 연구는 폴리덱스트로스를 포함한 식이 요법이 배설물의 pH를 현저하게 저하시키고, 인돌 및 p-크레솔과 같은 일부 발암 물질의 생성을 감소시킴을 보여준다(Endo, K. 등, Bifidobacteria Microflora, 제10(1)권, 53~64, 1991). 미국 특허 제5,437,880호는 폴리덱스트로스를 함유한 건강 음료를 개시하였고, 일본 특허 제2072842호는 식이 섬유로서 폴리덱스트로스를 함유한 음료 및 식품을 개시하였으며, 유럽 특허 제821885호는 장 기능 향상을 위한 폴리덱스트로스를 함유한 유제품 분말을 개시하였다.
상기 언급한 문헌 중 어느 것도 산과다증 또는 포유동물의 결장에서 결장 발효의 불균형에 의해 유발되는 기타의 장애 또는 질병을 예방 및 치료에 미치는 폴리덱스트로스 또는 기타의 발효지연성 복합 올리고머 및 중합체 탄수화물의 효능을 개시하지 않았다.
대부분의 현존하는 기능성 식품(예: 프리바이오틱 및 프로바이오틱)은 위장관 내의 락트산 발효를 자극시킴을 목적으로 하며, 이제까지는 장의 운동 기능 및 흡수 용량의 조정, 및 병원균과의 싸움에서 중요한 역할을 하는 장관 내의 미생물총 균형의 조정에 초점을 맞추어 왔다.
그러나, 산과다증과 같이 결장 내의 발효의 불균형에 의해 유발되는 장애 또는 질병을 예방 및 치료함으로써 포유동물 및 기타의 동물과 같은 피험체의 건강과 보건을 향상시키기 위한 편리하고 효과적인 방법이 요구되고 있다.
또한, 기능성 식품에 사용하기 위한 에너지의 방출을 지연시킬 수 있는 화합물이 요구되고 있다. 일부 포유동물은 예를 들면 단장, 식품 알러지 또는 장 융모의 손상으로 인해 장 기능에 문제를 갖는다. 이로 인해 소장에서의 영양분 흡수가 저하되고 염증성 결장 질환 및 산과다증의 위험이 높아진다. 따라서, 장 기능 부전에 의해 유발되는 문제를 경감시키는 용이한 방법이 요구된다.
장관에 미치는 폴리덱스트로스의 유익한 효과는 공지되어 있으나, 본 발명자들은 폴리덱스트로스는 물론 일부의 다른 발효지연성 복합 올리고머 및 중합체 탄수화물이 피험체의 결장 전체에 걸쳐서 발효를 지연시키고 제어하는 데 효과적이라는 놀라운 사실을 발견하였다. 탄수화물과 같은 세균 발효를 위한 에너지의 방출을 지연시키고 제어함으로써 락트산 축적 방지 성분으로 작용하여 결장 발효 불균형의 진전을 막을 수 있다. 또한, 발효지연성 복합 올리고머 및 중합체 탄수화물은 민감한 사람에서 프로바이오틱 락트산 세균의 내성을 증가시킴은 물론 락토스 과민증, 식품 알러지, 셀리악병 또는 염증성 질환의 조절에 도움을 주는 조성물에 사용될 수 있다는 사실도 발견하였다.
추가로, 본 발명자들은 발효지연성 복합 올리고머 및 중합체 탄수화물, 특히 폴리덱스트로스는 결장 내의 락트산 축적의 방지에서 유익한 효과를 가짐을 알게 되었다. 본 발명자들은 또한 상기 탄수화물 및 폴리올은 결장 내의 락트산 축적의 방지에서 상승적으로 유익한 효과를 가짐을 발견하였다.
결장 내의 락트산 축적의 방지 이외에, 본 출원의 발명자들은 발효지연성 복합 올리고머 및 중합체 탄수화물은 결장의 중앙부에만 유익한 효과를 제공하는 것이 아니라 결장 전체에 걸쳐서 이러한 효과를 제공한다는 사실을 알게 되었다. 이들 유익한 효과 중에는 부패성 발효의 감소 및 결장 전체에 걸친 pH의 감소도 있다. 또한 발효지연성 복합 올리고머 및 중합체 탄수화물은 결장 전체에 걸쳐 부티레이트의 양을 증가시키는 데 효과적인 것으로 밝혀졌다. 발효지연성 복합 올리고머 및 중합체 탄수화물은 또한 결장 전체에 걸쳐 미생물 군집을 균형을 맞추거나 정상화하는 데에도 효과적이다.
본 발명의 바람직한 발효지연성 복합 탄수화물은 폴리덱스트로스이다. 폴리덱스트로스가 소모될 때 폴리덱스트로스 기원의 탄수화물 중 일부가 결장으로부터 빠져나가는 것으로 알려져 있다. 또한 결장 내의 섬유 물질은 그 자체로 자신의 얇은 부피에 의해 결장의 기능을 향상시키는 것으로 알려져 있다. 그러나, 폴리덱스트로스 소화에 대한 종래 기술의 지식은 폴리덱스트로스 소화가 결장 전체에 걸쳐서 확장됨을 명확하게 하지 않았다. 본 발명자들은 폴리덱스트로스는 결장 전체에 걸쳐 세균을 공급하기 때문에 결장, 특히 해로운 화합물이 축적되는 경향이 있는 말단의 결장의 질병 및/또는 장애를 치료 및/또는 예방하기 위하여 앞서 설명된 프리바이오틱과는 다른 방법으로 사용될 수 있음을 발견하였다.
따라서, 본 발명은 결장 내의 락트산의 축적을 효과적으로 방지하는 방법을 제공함으로써 장관의 전반적 건강 및 보건에 기여한다. 유익한 효과는 결장 발효 전에 걸쳐서 관찰된다.
[발명의 개요]
따라서, 본 발명의 목적은 결장의 건강 상태를 강화 및 향상시키기 위한 방법 및 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 측면은 결장 발효의 불균형에 의해 유발되는 질병 및/또는 장애를 치료 및/또는 예방하기 위한 조성물의 제조에서 활성 성분으로서의 탄수화물의 용도이다. 본 발명의 조성물은 결장 전체에 걸쳐 발효를 지연시키고 제어하는 데에 효과적인 발효지연성 복합 올리고머 및 중합체 탄수화물을 영양학적으로, 건강 기능성 식품용으로 및 약제학적으로 허용되는 조성물로 만들어서 제조한다. 바람직한 탄수화물은 결장에 대한 에너지 방출을 지연시키는 데 있어서 효과적이다.
본 발명의 다른 측면은 결장 전체에 걸쳐 락트산의 축적을 방지하기 위한 조성물의 제조에 있어서의 상기 탄수화물의 용도이다.
본 발명의 추가의 측면은 락트산의 축적 없이 결장 전체에 걸쳐 pH를 감소시키기 위한 조성물의 제조에 있어서의 상기 탄수화물의 용도이다.
본 발명의 또 다른 측면은 결장 전체에 걸쳐 부패성 발효를 감소시키기 위한 조성물의 제조에 있어서의 상기 탄수화물의 용도이다. 부패성 발효는 다량의 독성 화합물 및 분지된 휘발성 지방산(VFA)을 생성하게 되는 단백질의 분해에 기초한다. 분지된 VFA는 이처럼 바람직하지 못한 발효를 위한 생체 지표로서 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 측면은 결장 전체에 걸쳐서 부티레이트의 양을 증가시키기 위한 조성물의 제조에 있어서의 상기 탄수화물의 용도이다.
본 발명의 또 다른 측면은 프로바이오틱 락트산 세균의 내성을 증가시키기 위한 조성물의 제조에 있어서의 상기 탄수화물의 용도이다.
본 발명의 추가의 측면은 락토스 과민증을 용이하게 조절하기 위한 조성물의 제조에 있어서의 상기 탄수화물의 용도이다.
본 발명의 다른 측면은 식품 알러지을 용이하게 조절하기 위한 조성물의 제조에 있어서의 상기 탄수화물의 용도이다.
본 발명의 또 다른 측면은 셀리악병의 영향을 용이하게 조절하기 위한 조성물의 제조에 있어서의 상기 탄수화물의 용도이다.
본 발명의 추가의 측면은 결장 내의 염증성 질환의 위험성을 감소시키기 위한 조성물의 제조에 있어서의 상기 탄수화물의 용도이다.
본 발명은 결장 발효의 불균형을 갖거나 그럴 위험성이 있는 사람 및 동물의 치료 또는 예방방법도 제공한다. 이 방법은 발효지연성 복합 올리고머 및 중합체 탄수화물을 상기 환자의 결장 전체에 걸쳐 발효를 지연시키고 제어하는 데에 효과적인 양으로 상기 환자에 투여함을 포함한다.
본 발명의 추가의 측면은 탄수화물이 결장 전체에 걸쳐서 락트산의 축적을 방지하기에 효과적인 양으로 투여되는 방법이다.
본 발명의 다른 측면은 상기 탄수화물이 락트산의 축적 없이 결장 전체에 걸쳐 pH를 감소시키는 데 효과적인 양으로 투여되는 방법이다.
본 발명의 또 다른 측면은 상기 탄수화물이 락트산의 축적 없이 결장 전체에 걸쳐 부패성 발효를 감소시키는 데 효과적인 양으로 투여되는 방법이다.
본 발명의 추가의 측면은 상기 탄수화물이 결장 전체에 걸쳐 부패성 발효를 감소시키는 데 효과적인 양으로 투여되고/거나 탄수화물이 결장 전체에 걸쳐 부티레이트의 양을 증가시키는 데에도 효과적인 양으로 투여되는 방법이다.
본 발명의 다른 측면은 상기 탄수화물이 프로바이오틱 락트산 세균의 내성을 증가시키는 데 효과적인 양으로 투여되는 방법이다.
본 발명의 또 다른 측면은 상기 탄수화물이 락트산 과민증, 식품 알러지 및/또는 셀리악병을 용이하게 조절하는 데 효과적인 양으로 투여되는 방법이다.
본 발명의 추가의 측면은 상기 탄수화물이 결장 내의 염증성 질환의 위험성을 감소시키는 데 효과적인 양으로 투여되는 방법이다.
본 발명의 방법은 여러 양태를 취할 수 있다. 본 발명의 다양한 측면들의 추가의 목적, 이점 및 특징들은 이의 바람직한 양태의 하기 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 4단계 결장 발효 시뮬레이터에서의 휘발성 지방산의 생성을 도시한 그래프이다.
도 2는 결장 내의 분지된 VFA의 농도를 도시한 그래프이다.
도 3은 부티레이트 농도를 결장 내의 분지된 VFA의 비율에 대하여 도시한 그래프이다.
본 발명자들은 발효지연성 복합 올리고머 및 중합체 탄수화물을 투여하면 결장 발효의 불균형이 현저하게 방지된다는 사실을 발견하였다. 발효지연성 탄수화물은 결장 전체에 걸쳐 에너지 방출을 지연시키고, 이것은 장 내의 미생물 군집의 이동을 유발하며 결장 발효에 긍정적인 영향을 미치는 미생물의 성장을 향상시킴으로써 생성된 모든 락트산이 추가로 발효되도록 한다.
본 발명은 결장 발효의 불균형에 의해 유발되는 각종 장애 또는 질병을 치료 및 예방하기 위한 조성물의 제조에 있어서의 발효지연성 복합 올리고머 및 중합체 탄수화물의 용도에 관한 것이다. 본 발명의 발효지연성 복합 올리고머 및 중합체 탄수화물은 영양학적으로, 건강 기능성 식품용으로 및 약제학적으로 허용되는 조성물로 만들어진다. 탄수화물은 포유동물의 결장 전체에 걸쳐 발효를 지연시키고 제어(이는 포유동물의 보건에 여러 유익한 영향을 제공한다)하는 데에 효과적이다. 본 발명은 탄수화물의 긍정적인 영향이 결장 전체에 걸쳐 얻어질 수 있기 때문에 특히 효과적이다.
포유동물 결장 내의 융모는 영양소에 대한 민감성 또는 염증으로 인하여 짧아지거나 손상될 수 있다. 융모가 적절하게 기능을 하지 못하는 경우, 결장 내에서의 흡수가 교란되어 결장 내의 발효 가능한 에너지의 과부하를 초래할 수 있다. 이것은 발효의 불균형을 유발하며 장애 및 질병을 일으킬 수 있다. 본 발명은 결장 전체에 걸쳐서 발효를 지연시키고 제어하기 때문에, 결장 발효의 불균형에 의해 유발되는 장애 및 질병의 치료 및 예방에 사용될 수 있다.
발효의 "불균형"이란 발효가 결장 내에서 교란됨을 의미한다. 결장 내의 세균에 이용가능한 에너지는 결장을 따라 고르게 교란되지 않고, 그 결과 락트산과 같은 발효 대사 산물이 국소적으로 유난히 높거나 낮은 양으로 존재하게 된다. 탄수화물-발효 미생물의 성장은 에너지의 고르지 않은 효용성으로 인하여 과도한 정도로부터 부재의 상태까지 다양할 수 있다.
발효의 불균형은 락트산의 제어되지 않는 축적으로 인하여 산과다증, 염증, 알러지, 셀리악병, 골다공증 등과 같은 각종 질병 또는 장애를 유발할 수 있다. 또한 경련을 일으킬 수도 있다. 그러나, 경련은 바이러스 또는 식중독과 같은 매우 다양한 기타의 요소에 의해 유발될 수도 있다. 본 발명은 발효의 불균형에 의해 유발되는 질병 또는 장애에만 관련된다.
본 발명에서 "지연된"이란 용어는 에너지가 결장 전체에 걸쳐 연장된 시간 동안 결장 세포에 연속적으로 공급됨으로써 세포에 균일하게 영양분을 주는 것을 의미한다. 본 발명의 탄수화물의 긍정적인 효과는 탄수화물이 결장 내에서 서서히 연속적으로 발효되기 때문에 얻어진다. 따라서, 미생물 및 결장 세포는 결장의 일부분이 아닌 결장 전체에 걸쳐서 에너지를 지속적으로 얻고 원만하게 기능을 한다. 미생물에의 탄수화물 에너지 공급이 적절할 때, 단백질의 분해 없이 발효가 제어되고 균형 잡힌 방식으로 적절히 기능을 한다. 따라서, 발효 불균형에 의해 유발되는 장애 또는 질병이 완화 또는 예방된다. 이제, 미생물이 적절하게 유지되지 않는 경우 기타의 에너지 공급원(예: 단백질)이 사용되어 발효 불균형을 일으킬 수 있는 것으로 밝혀졌다. 더욱이, 지나치게 많은 에너지가 예컨대 결장의 중앙 부분에 방출되는 경우에는 발효가 증대되어 초기에는 유익한 효과를 제공할 수 있으나 결장의 후기 단계에서는 불균형을 유발하게 된다.
본 발명에서 "제어된"이란 용어는 결장 세포를 위한 이용가능한 에너지의 양의 주요한 변화 없이 결장 전체에 걸쳐서 에너지가 고르게 방출됨을 의미한다.
"결장 세포"란 포유동물의 결장 내의 상피 및 면역 세포를 의미한다.
"건강 기능성 식품"이란 영양 공급 효과 및/또는 미각의 만족감을 제공할 뿐만 아니라 소비자에게 치료(또는 기타의 유익한) 효과도 제공할 수 있는 조성물을 의미한다. "약제" 및 "영양물"은 일반적으로 사용되는 의미를 갖는다.
본 발명에서 "발효지연성"이란 탄수화물이 위장관 내에서 미생물에 의해 신속하게 이용되지 않아서 상당한 양의 발효 가능한 탄수화물이 결장의 말단 부분에서조차도 발효되지 않은 상태로 남아 있음을 의미한다. 본 발명의 탄수화물은 발효지연으로 인하여 결장 전체에 걸쳐서 에너지 방출을 지연시킨다. 대조적으로, 속발효성 화합물은 결장의 중앙 말단 부분에서 에너지를 증대시키고 결장의 말단 부분에 도달하기 전에 모두 발효된다.
본 발명에서 "복합 탄수화물"이란 발효의 관점으로부터 복합성을 지닌 탄수화물의 화학적 구조를 갖는 화합물을 의미한다. 복합성은 파괴를 위해 상이한 종류의 효소들을 필요로 하는 상이한 종류의 화학적 결합들을 갖는 탄수화물에 의해 생길 수 있다. 복합 탄수화물은 또한 결장 내에 충분하지 않은 미생물에 의한 발효를 필요로 할 수도 있다. 복합성은 분자의 입체 장애 또는 낮은 용해도, 결정화도, 입도 등과 같은 물리 화학적 특성에 기인할 수 있다. 본 발명에 유용한 복합 탄수화물은 아래에 더욱 상세히 설명할 것이다.
본 발명의 발효지연성 복합 올리고머 및 중합체 탄수화물은 결장 내에 에너지 방출을 지연시키고, 이들은 따라서 본 발명에서 "서방성 탄수화물"로도 불린다.
본 발명에서, 서방성 복합 탄수화물은 결장 전체에 걸쳐 락트산의 축적을 막기 위하여 사용된다. 락트산의 축적은 결장 발효 불균형의 한 증상이다. 결장 내의 락트산의 축적은 산이 결장 내에서 미생물에 의해 발효되지 않음을 나타낸다. 락트산을 추가로 대사하는 세균은 산과다증에 의해 제어된다. 락트산은 장내 세균에 의해 생성되는 가장 강력한 산이다(가장 낮은 pKa 값). 따라서, 락트산의 축적은 축적의 단계적 확대를 초래하고 결장의 중앙 부분에서 pH의 매우 빠른 저하를 일으킨다. 락트산을 추가로 대사하는 세균이 낮은 pH로 인해 사멸되면, 급성 산과다증이 유발될 수 있다.
바람직한 양태에서 서방성 탄수화물은 락트산의 축적 없이 포유동물의 결장 전체에 걸쳐 pH를 감소시키는 데 효과적이다. pH의 감소는 일반적으로 결장에 대해 유익한 효과를 제공한다. 본 발명은 다른 한편으로 결장에 부정적인 영향을 끼칠 수 있는 락트산의 축적을 일으키지 않고서 pH를 감소시킬 수 있다. 따라서, 병원균에 의한 감염의 위험이 감소되고 미네랄 흡수가 개선되며, 따라서 골다공증이 감소된다.
다른 바람직한 양태에서 서방성 탄수화물의 유효량이 조성물의 제조에 사용되고, 여기서 서방성 탄수화물은 포유동물의 결장 전체에 걸쳐서 부패 및 그 대사물을 감소시키는 데에 효과적이다. 따라서, 결장 내에서 암을 유발할 수 있는 독성 화합물의 형성이 감소된다.
지나치게 다량일 때 유해할 수 있는 독성 화합물 및 생물 기원의 아민은 부패성 발효에 의해 발생한다. 분지된 VFA는 부패성 발효의 존재를 나타낸다. 통상의 분지된 VFA는 이소부티레이트, 이소발레이트 및 2-메틸부티레이트이다. 기질 탄수화물이 결장의 중앙 부분에서 이미 소모되어 세균 수가 급격이 증가하는 경우, 쉽게 소화되는 프리바이오틱제는 부패성 발효를 촉진시킬 수 있다. 프리바이오틱제가 결장 내에서 소모되었을 때 결장 말단부에서 세균이 에너지원으로서 단백질을 이용하기 시작한다. 부패성 발효는 예로서 결장 암의 위험을 증가시킴으로써 장 건강에 부정적인 영향을 미치는 것으로 생각된다. 본 발명의 서방성 탄수화물을 사용함에 따른 결장 내의 분지된 VFA의 양의 감소는 결장 내의 건강 증진, 균형 잡힌 세균 대사를 의미한다.
본 발명의 다른 바람직한 양태에서, 서방성 탄수화물은 서방성 탄수화물의 양이 결장 전체에 걸쳐 부티레이트의 양을 증가시키는 데에도 효과적인 조성물의 제조에 사용된다. 부티레이트는 세포 성장 및 분화를 규제하는 결장 모세포를 위한 중요한 에너지원이기 때문에 이처럼 장에 유익하다고 생각된다. 부티레이트는 또한 결장암 위험을 감소시킨다는 점에서 흥미로운 휘발성 지방산이다.
또 다른 바람직한 양태에서, 조성물 중의 서방성 탄수화물은 결장 전체에 걸쳐서 부패성 발효의 감소 및 부티레이트의 양의 증가 모두에 있어 효과적이며 따라서 하나의 동일한 조성물로부터 두 가지의 이점이 얻어진다.
본 발명에 따른 서방성 탄수화물을 사용함으로써 프로바이오틱 락트산 세균의 내성이 증가된다. 서방성 탄수화물은 또한 락토스 과민증을 용이하게 조절하는 데에도 사용된다. 따라서, 락트산 세균에 의해 생성된 락트산은 락트산의 축적이 제어되기 때문에 유해하지 않다. 또한 본 발명에 따른 서방성 탄수화물을 사용하면 포유동물에서의 셀리악병의 영향과 같은 식품 알러지에 의한 문제를 줄인다. 따라서, 본 발명은 식이 요법을 제한하는 장애 또는 질병을 앓는 포유동물에서 균형 잡힌 식이 요법을 가능케 한다.
본 발명은 또한 포유동물의 결장에서의 염증성 질환을 감소시키는 데에도 효과적이다.
본 발명의 다른 바람직한 양태에서, 서방성 탄수화물은 서방성 탄수화물의 양이 결장 전체에 걸쳐 미생물 군집을 균형을 맞추거나 정상화하는 데에도 효과적인 조성물의 제조에 사용된다. 이러한 조성물은 환자의 회복을 촉진시키기 때문에 항생체 치료 또는 기타의 장관 내 장애 후에 특히 유익하다.
본 발명의 발효지연성 복합 올리고머 및 중합체 탄수화물은 위장관 내의 미생물에 의해 쉽게 이용되지 않는 탄수화물이다. 적합한 복합 올리고머 및 중합체 탄수화물은 복합적 화학 구조를 갖는다. 본 발명에 유용한 발효지연성 탄수화물은 예를 들면 분원성 세균을 사용한 배치식 발효에서 예기되는 탄수화물을 선별함으로써 선택될 수 있다. 세균에 의해 천천히 발효되는 탄수화물은 본 발명에 잠재적으로 유용하다. 잠재적으로 선택된 탄수화물이 지연 방출 특성을 갖는지를 확인하기 위하여, 문제의 탄수화물을 아래에 더욱 상세히 설명하는 바와 같은 결장 자극으로 처리한다.
본 발명의 바람직한 양태에서, 상기 탄수화물은 당 중합체이다. 본 발명의 당 중합체는 장내의 효소 분해에 내성을 갖고, 출발 물질로서 1종 이상의 당을 사용하여 본 명세서의 후반에 폴리덱스트로스에 대해 설명된 방법에 의해 제조되는 당 중합체이다. "당 중합체"는 폴리덱스트로스를 포함하나, 중축합 반응에서 글루코스 대신에 다른 당류가 사용되는 허용 가능한 기타의 식품도 포함한다. 따라서 예를 들면 당 알코올의 존재하에 당의 중합에 의해 만들어진 생성물, 및 이의 정제 생성물을 포함한다. 또한 수소 첨가된 당 중합체도 포함한다.
본 발명의 다른 바람직한 양태에서 탄수화물은 크산탄, 알기네이트 및/또는 크실로올리고머 또는 이의 유도체와 같은 발효지연성 탄수화물을 포함한다.
크산탄은 모든 제2 글루코스 잔기의 C3에 연걸된 트리사카라이드 측쇄를 갖는 U-(1->4)-D-Glc(1->4)-베타-D-Glc(셀룰로스성) 골격으로 구성되는 음이온성의 세균성 폴리사카라이드이다. 측쇄는 대략 60%의 말단 만노스 유닛이 피루빌화되고 90%의 중앙 만노스 유닛이 C6에서 O-아세틸 그룹으로 치환된 U-D-Man-(1->4)-U-D-GlcA-(1->2)-6-O-아세틸-알파-D-Man-(1->베타-D-Man-(1->4)-베타-D-GlcA-(1->2)-알파-D-Man-(1->이다. 이것은 2개의 만노스와 1개의 글루코론산 그룹의 측쇄를 갖는다.
크산탄 검은 원래 루타바가(rutabaga) 식물에서 단리되는, 세균 크산토모나스 캄페스티리스(Xanthomonas campestris)의 발효에 의해 생성되는 세포외 폴리사카라이드이다. 이것은 낮은 농도로 물에 녹여 농후한 점성 용액을 생성하는 크림색의 분말이다. 크산탄은 광범위한 온도 범위에 걸쳐 안정하게 유지되며 건조시 단단한 막을 형성한다.
알기네이트는 갈조류(Phaeophyceae, 주로 Laminaria)에서 천연 발생하는 선형의 분지되지 않은 중합체로, β-(1->4)-연결된 D-만누론산(M) 및 α-(1->4)-연결된 L-글루론산(G) 잔기를 포함한다. 이들 잔기들은 에피머(D-만누론산 잔기는 중합 후에 L-글루론산으로 대칭적으로 전환된다)로서 C5에서만 다르지만, 이들은 매우 다른 배위를 갖는다; D-만누론산은 이들 사이에 2적도(diequatorial) 결합을 갖는 4C1이고, L-글루론산은 이들 사이에 2축 결합을 갖는 1C4이다. 세균성 알기네이트는 D-만누론산 잔기의 2위치 및/또는 3위치에서 추가로 O-아세틸화된다. 세균성 O-아세틸라제는 O-아세틸레이트 조류 알기네이트에 사용되어 그들의 물-결합을 증가시킬 수 있다.
알기네이트는 랜덤 공중합체가 아니지만 공급원인 조류에 따라 유사하고 엄밀하게는 교호성의 잔기(즉, MMMMMM, GGGGGG, GMGMGMGM)의 블록으로 이루어지며, 이들 각각은 상이한 배위 선택성 및 거동을 갖는다. 이들은 용도에 맞도록 광범위한 평균 분자량(50 내지 100,000 잔기)으로 제조될 수 있다.
"디자이너(designer)" 알기네이트는 세균성 에피머라제를 사용하여 조류 알기네이트 내의 β-(1->4)-연결된 D-만누론산 잔기를 α-(1->4)-연결된 L-글루론산 잔기로 5-에피머화함으로써 생성될 수 있다. 이용가능한 천연적인 대체 방법은 노출된 해안 지대(더 많은 G가 켈프 강도를 제공한다) 또는 보호된 만(더 많은 M)으로부터 해초를 수확하는 것이다.
본 발명의 특히 바람직한 당 중합체는 폴리덱스트로스이다. 여기서 사용된 "폴리덱스트로스"는 위에서 효소에 의한 소화에 내성을 갖는 글루코스의 저칼로리 중합체이다. 이것은 제한 없이 그 전문을 본 명세서에 참조로서 기재하는 미국 특허 제2,436,967호, 제2,719,179호, 제4,965,354호, 제3,766,165호, 제5,051,500호, 제5,424,418호, 제5,378,491호, 제5,645,647호 또는 제5,773,604호에 개시된 방법에 의해 제조되는 생성물들과 같이, 산(예: 루이스산, 모노카복실산, 디카복실산 및 폴리카복실산을 포함하는 무기 또는 유기산)의 존재하에 중축합 반응에서 열 처리에 의해 중합된 글루코스, 말토스, 글루코스의 올리고머 또는 전분의 가수 분해물 또는 전분으로부터 제조되는 글루코스의 중합체 생성물을 포함한다.
용어 폴리덱스트로스는 미국 특허 제3,766,165호에 설명된 반응에서와 같이 당 알코올(예: 폴리올)의 존재하에 상기 설명된 글루코스, 말토스, 글루코스의 올리고머, 또는 전분 가수 분해물의 중축합에 의해 제조되는 글루코스의 중합체 생성물도 포함한다. 또한, 폴리덱스트로스의 용어는, 제한 없이, 염기의 첨가에 의해 그에 관련된 산을 중화시키거나, 그 전문이 참조로서 기재되는 미국 특허 제5,667,593호 및 제5,645,647호에 설명된 바와 같이 폴리덱스트로스의 농축 수용액을 흡수성 수지, 약 염기성 이온 교환 수지, 타입 Ⅱ의 강 염기성 이온 교환 수지, 염기성 이온 교환 수지를 포함하는 혼합된 층 수지, 또는 양이온 교환 수지에 통과시키는 기술(a), 폴리덱스트로스를 활성탄 또는 숯에 접촉시키거나 슬러리화하거나 고상의 흡수제 층에 용액을 통과시키거나 아염소산나트륨, 과산화수소 등으로 표백함으로써 탈색시키는 기술(b), UF, RO(역삼투압), 크기 배재 등과 같은 분자 거르기 방법(c), 폴리덱스트로스를 효소 처리하는 기술(d) 또는 당업계에 공지된 기타의 기술(e)을 포함하는 당업계에 개시된 기술에 의해 정제된 글루코스 중합체도 포함한다.
또한, 용어 폴리덱스트로스는 본 명세서에서 사용된 바와 같이 당업자에게 공지된 기술에 의해 제조되는 수소 첨가 또는 환원된 폴리글루코스를 포함한 수소 첨가된 폴리덱스트로스도 포함한다. 일부의 기술이 본 명세서에 참조로서 기재하는 미국 특허 제5,601,863호, 제5,620,871호 및 제5,424,418호에 개시되어 있다.
폴리덱스트로스는 대니스코(Danisco), 스탈리(Staley) 및 싱 동 방(Shing Dong Bang)과 같은 제조사로부터 상업적으로 구입 가능하다.
본 발명의 바람직한 양태에서, 폴리덱스트로스는 수소 첨가된 폴리덱스트로스이다. 사용되는 폴리덱스트로스는 정제됨이 바람직하다. 이것은 칼럼 크로마토그래피, HPLC 등을 포함하는 크로마토그래피와 같은 당업자에게 공지된 통상의 기술을 사용하여 실질적으로 정제된 형태로 제조될 수 있다.
특히 건강 기능성 식품 및 약제 용도를 위하여, 사용되는 폴리덱스트로스는 80% 이상의 순도, 즉 약 80% 이상의 불순물이 제거되는 것이 더욱 바람직하다. 더욱 바람직하게는 85% 이상의 순도, 특히 바람직하게는 90% 이상의 순도를 갖는다. 폴리덱스트로스는 비수소화 폴리덱스트로스, 수소화 폴리덱스트로스, 정제된 비수소화 폴리덱스트로스, 정제된 수소화 폴리덱스트로스 또는 이들의 혼합물이 더욱 바람직하다.
본 발명의 한 양태에서, 조성물은 결장 전체에 걸쳐 발효를 지연 및 제어하는 데 효과적인 발효지연성 탄수화물의 투여량을 적어도 1종의 영양학적으로, 건강 기능성 식품용으로 또는 약제학적으로 허용가능한 캐리어 및/또는 부형제와 혼합하여 제조한다.
캐리어 또는 부형제는 문제의 탄수화물과 혼화 가능한, 각각의 산업에서 사용되는 통상의 화합물일 수 있다. 캐리어는 고체, 액체 또는 반 액체일 수 있다. 고체는 식품 및 약제에 통상적으로 사용되는 목적하는 물리적 형태를 가질 수 있다. 캐리어는 탄수화물에 대해 불활성이거나 그 자체의 유익한 효과를 가질 수 있다. 일반적으로, 캐리어를 갖거나 갖지 않는 탄수화물은 약제, 건강 기능성 식품 또는 영양물 제제에 그 자체로 함유될 것이다. 그러나, 일부 경우에는 결장에 도입되기 전의 소화를 방지하기 위하여 장용 코팅과 같은 코팅을 탄수화물에 제공할 수도 있다.
조성물을 제공하기 위하여 본 발명의 폴리덱스트로스와 혼합하기에 바람직한 캐리어 또는 부형제는 폴리올이다. "폴리올"이란 소르비톨 및 만니톨과 같은 헥시톨, 및 크실리톨과 같은 펜티톨을 의미한다. 이 용어는 또한 에리트리톨과 같은 C4-다가 알코올 또는 락티톨 또는 말티톨과 같은 C12-다가 알코올도 포함한다. 본 발명의 폴리올은 락티톨, 크실리톨, 말티톨, 소르비톨, 이소말트를 포함하는 그룹으로부터 바람직하게 선택된다. 본 발명에 사용되는 가장 바람직한 폴리올은 락티톨이다. 폴리올 대 폴리덱스트로스의 중량비 범위는 바람직하게는 약 1:10 내지 10:1, 더욱 바람직하게는 1:5 내지 약 5:1이다.
본 발명의 한 바람직한 양태에서 폴리올은 결장 전체에 걸쳐 락트산의 축적을 상승적으로 방지하는 데 효과적인 방식으로 선택된다.
본 발명의 조성물의 제조에 유용한 기타의 캐리어 및 부형제는 락토스, 칼슘 및 기타의 미네랄, 비타민, 당 및 경구 투여용 조성물에 일반적으로 함유되는 기타의 성분들과 같은 식용 및/또는 영양 성분이다.
본 발명의 조성물은 바람직하게는 정제된 폴리덱스트로스와, 락티톨, 크실리톨, 말티톨, 크실리톨 및 이소말트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 폴리올을 포함한다.
발효지연성 탄수화물은 단독으로 또는 폴리올과의 상승적 유효량으로 피험체에게, 피험체의 결장 속에 락트산이 축적되는 것을 방지하는 데 있어서 효과적인 양으로 투여된다. 본원에 사용된 바와 같이, 피험체는 동물, 특히 포유동물을 지칭하지만, 또한 가금류 및 기타 동일한 방식으로 작동하는 대장을 갖는 가금류 및 기타 동물도 포함한다. 바람직한 동물은 사람, 애완동물(예: 개, 고양이, 설치류), 농장 동물(예: 말, 돼지, 소, 양, 가금류), 실험용 동물, 동물원 동물 및 상술한 동물과 유사한 대장관을 갖는 기타 동물을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 가금류의 경우, "결장"이라는 용어는 맹장을 의미하는 것으로 간주되어야 한다. 바람직한 가금류는 암닭, 터키, 꿩, 거위 등을 포함한다.
본 발명의 포유동물은 보다 바람직하게는 이유기의 어린 포유동물, 우유 부장용에 의한 부스럼을 겪는 어린 포유동물, 항생제로 치료된 포유동물, 락토즈에 대해 민감한 포유동물, 셀리악병을 겪는 포유동물, 식품 알러지를 겪는 포유동물 및 늙은 포유동물이 보다 바람직하다. 본 발명에 따르는 조성물은 균형이 안 맞는 발효의 위험을 갖는 포유동물의 장애 및 질환의 증후를 완화시키는 데 있어서 효과적이다.
본 발명에 따르는 조성물은 경구 투여 가능한 제제 형태로 제조되는 것이 바람직하다. 발효지연성 탄수화물은 유효량의 발효지연성 탄수화물과 식용 캐리어 또는 비히클을 포함하는 조성물로 피험체에게 경구 투여된다. 바람직한 캐리어는 탄수화물에 대해 상승 효과를 갖는 폴리올이다.
본 발명의 탄수화물은 피험체의 결장 전체에 걸쳐서 발효를 지연시키고 제어하기 위한 유효량으로 식품에 첨가하는 것이 바람직하며, 이를 함유하는 식품을 피험체에게 투여한다. 또한, 본 발명에서는, 탄수화물과 폴리올을 함유하는 식품이 포유동물에게 투여되는 경우, 포유동물의 결정 전체에 걸쳐서 락트산의 축적을 방지하기 위한 상승적 유효량으로 탄수화물과 폴리올을 식품에 첨가할 수 있다. 또한, 프로바이오틱제와 함께 본 발명의 탄수화물을 사용하는 것도 바람직하다.
발명의 또 다른 바람직한 양태에서, 탄소화물 및 폴리올을 함유하는 식품이 피험체에게 투여되는 경우, 탄수화물 및 폴리올이 피험체의 결장에서 부패성 발효를 감소시키는 데 있어서 상승적으로 유효한 양으로 식품에 첨가된다.
본 발명의 바람직한 제제는 영양학적 산패 식품(또는 사료) 제품이다. 본 발명의 조성물은 산패유 제제에서 특히 바람직한데, 그 이유는 탄수화물의 이점이 산패유 제제에서 특히 효과적으로 수득되기 때문이다. 바람직한 제제는 요구르트, 유아용 우유 제형, 산패 우유, 응고 우유, 건조 우유, 크라우트(사우어크라우트)이다. 또한, 소세지 및 미트볼과 같은 육류 제품에 본 발명의 탄수화물을 혼입시키는 것이 바람직하다. 추가로, 서방성 탄수화물은 건강 음료와 같은 음료수 또는 후-항생제 완화제에서 유리한 효과를 갖는다.
본 발명의 조성물은 약제학적으로, 치료학적으로, 영양학적으로 또는 기능성 식품용으로 허용되는 조성물을 제조하기 위한 표준 과정에 따라 제조될 수 있다. 따라서, 발효지연성 탄수화물은 캐리어, 예를 들면, 폴리올과 혼합되고, 추가로 건조, 반건조 또는 액상 제품으로 가공된다. 발효지연성 탄수화물과 폴리올은 또한 그대로 또는 다른 통상적인 부형제 및 보조제와 함께 정제로 압축되거나 피험체에게 경구 투여될 식품 또는 사료에 첨가될 수 있는 과립을 제공하도록 과립화된다. 발효지연성 탄수화물은 단독으로 또는 폴리올과 함께 당해 분야게 공지된 방법에 의해 캡슐, 정제, 필 등으로 제형화될 수 있다. 당해 조성물은 또한 츄잉검 또는 정제, 분제, 스프레이, 시럽, 당 대체물, 캔디 또는 감미료, 유제품, 동결 유제품, 애완동물 식품, 동물 사료 등으로 제형화될 수 있다.
바람직한 제제는 초코렛 및 아이스크림과 같은 유제품을 함유하는 감미료 및 디저트이다. 추가로, 본 발명은 츄잉검을 씹을 때 많은 사람들이 인식하는 고창을 감소시키는 데 사용될 수 있다. 몇가지 이점이 유아 식품 및 우유 부장용에 의한 부스럼 완화 제제에서 수득된다.
본 발명의 바람직한 양태에서, 폴리덱스트로스를 함유하는 식품이 포유동물에게 투여되는 경우, 폴리덱스트로스는 포유동물의 결정에 락트산이 축적되는 것을 방지하기에 유효한 양으로 식품에 첨가된다. 식품은 용이하게 소비되어 조성물의 효과가 간단한 방식으로 수득된다.
폴리덱스트로스는 칼로리 감미제의 벌크, 텍스쳐, 입에서의 느낌 및 기능적 기여를 제공하도록 설계된 성분이다. 폴리덱스트로스의 선행 기술의 성능에 대한 열쇠는 이의 열량이 1g당 1칼로리라는 것이다. 따라서, 이는, 다이어트 식품에서 열량이 감소된 포만감 부여제로서 광범위하게 사용된다.
탄수화물을 단독으로 또는 폴리올과의 상승적으로 효과적인 유효량으로 투여하는 시점은 중요하지 않으며, 개별적인 요구를 기초로 하여 수행될 수 있다. 사람에 대한 폴리덱스트로스의 유효량은 개별적인 차이를 고려하여 약 1g-100g/일, 바람직하게는 5g-50g/일이다. 그러나, 식품 및 사료 섭취 및 소화와 관련해서 규칙적으로 매일 사용하는 것이 추천되며, 폴리덱스트로스는 매일 식단의 0.1 내지 10%, 바람직하게는 1 내지 5%, 가장 바람직하게는 2 내지 3%를 차지해야 한다.
다음 비제한적 실시예는 본 발명을 추가로 설명한다.
실시예 1 : 발효지연성 복합 탄수화물에 대한 선별
복합 탄수화물, 즉 폴리덱스트로스, 크산탄, 알기네이트, 크실로올리고머, 전분, 이눌린, 펙틴, 올리고프럭토스 및 올리고갈락토스를 선별하여 대변 박테리아에 의한 발효에 있어서의 이들의 특성을 연구하였다. 수성 화합물과 결정질 화합물을 둘 다 사용하였다.
3 내지 4명의 공여자로부터의 대변을 수집하고, 환원제를 사용하여 pH 7에서 인산 완충액 5부로 희석하였다. 혼합물을 혐기성 조건으로 37℃에서 1시간 동안 교반하고 여과하여 고체 입자를 제거하였다. 여과물 25ml 및 시험될 각각의 탄수화물 0.25g을 혼합하고 혐기성 조건으로 37℃에서 24시간 동안 교반(120rpm)하면서 배양하였다. 기체 생성과 pH를 접종후 1시간, 2시간, 4시간, 12시간 및 24시간의 시점에서 측정하며, 접종 후 12시간 및 24시의 시점에서 미생물이 측정되었다.
기체 생성과 미생물이 서서히 증가할 뿐만 아니라 pH가 서서히 감소한다는 것은, 폴리덱스트로스, 크산탄, 알기네이트 및 크실로올리고머가 대변 박테리아에 의해 서서히 발효됨을 지시한다. 전분, 이눌린, 펙틴, 올리고프럭토스 및 올리고갈락토스가 대변 박테리아에 의해 신속하게 발효하는 데, 이는 시험의 초기 단계에서의 다량의 기체와 pH의 신속한 감소에 의해 지시된다. 결정질 탄소화물은 수성 탄수화물에 비해 보다 서서히 발효되었다.
실시예 2 : 서방성에 대한 선별
폴리덱스트로스[리테쎄(Litesse)R 울트라, 제조원: Danisco] 및 이눌린[라프틸린(Raftiline)R, 제조원: Orafti], 2종의 공지된 프리바이오틱제를 결장 전체에 걸쳐서 소화관 미생물 군집에 대한 이들의 영향을 조사하기 위해 결장 시뮬레이터에서 비교하였다. 폴리덱스트로스는 발효지연성 탄수화물이고, 이눌린은 신속하게 발효되었다. 5명의 사람 공여자로부터 입수한 새로운 대변 샘플을 혐기성 조건하에 수집하고 0.9% 혐기성 NaCl 완충제로 희석하였다. 이어서, 대변 분산물을 4단계 동적 결장 발효 시뮬레이터의 용기에 적용하였다. 컴퓨터 제어된 시뮬레이터는 각각의 다른 튜브에 연결된 4개의 별개의 혐기성 조건의 용기로 이루어져서, 결장 하부의 혐기성 조건에서의 소화관의 내용물의 통과 및 발효를 모사하였다. 당해 시뮬레이션 장치는 결장의 상이한 부분에서의 상이한 프리바이오틱제의 발효 패턴에 대한 상세한 정보를 제공한다.
발효 시뮬레이션 동안, 소정량의 폴리덱스트로스 및 이눌린을 각각 시험 프리바이오틱제의 사료 용액 속으로 간헐적으로 첨가하고, 당해 시스템의 제1 용기(결장의 근위부)에 투여하고, 용기의 내용물을 3시간 주기로 시뮬레이터 속에서 전방 이동(결정의 보다 원위부를 향해 이동)시켰다. 당해 시뮬레이션을 48시간 동안 계속하였다. pH의 변화를 수행하는 동안 모니터하였다. 수행을 완료한 후, 각 단계의 샘플을 동결시키고 후속 분석을 위해 저장하였다. 상이한 휘발성 지방산의 농도와 소화도를 샘플로부터 측정하여 시험된 성분의 발효 패턴을 측정하였다. 표준 영양을 모사한 사료 용액의 중량을 기준으로 하여, 폴리덱스트로스 2% 및 이뉼린 1%를 사용하여 연구하였다.
VFA-분석을 위해, 샘플 용액 100㎕, ISTD 용액(피발산 20mM) 100㎕, 물 300㎕ 및 포화 옥살산 용액 250㎕을 혼합하고 60분 동안 4℃에서 정치시켰다. 이어서, 샘플을 5분 동안 최고 속도로 원심분리하고, 상청액 1㎕를 기체 크로마토그래프에 주입하였다. 샘플에 남아 있는 이눌린의 양을 시뮬레이션의 전, 후에 피크 영역을 비교함으로써 크기 한외 크로마토그래피에 의해 측정하였다. 샘플에 남아 있는 폴리덱스트로스의 양은 고 pH 음이온 크로마토그래피를 사용하여 측정하며, 펄싱된 전자화학적 검측기에 의해 검측하였다.
2회의 시험 수행에서 휘발성 지방산의 제조가 도 1에 도시되어 있다. 폴리덱스트로스(PDX)의 발효가 주로 아세트산, 프로피온산 및 부티르산을 생성시켰다. 부티르산의 생성은 결장 시뮬레이션의 원위부를 향할수록 증가되었다. 폴리덱스트로스의 상당량이 당해 연구 종료시에도 미발효 상태로 유지되었다. 반면, 이눌린의 발효는 제1 용기에서 이미 종결되었다. 또한, 발효 패턴도 상이하였다. 락트산의 생성은 이뉼린 시험의 제1 단계후 이미 명백하고, 결장 시뮬레이션의 원위부를 향할수록 농도가 증가되었다. 폴리덱스트로스 시험에서, 락트산이 전혀 축적되지 않는데, 이는 탁월한 서방성을 지시한다.
실시예 3 : 폴리덱스트로스의 효과
박테리아성 발효에 대한 폴리덱스트로스의 효과를 건강한 사람을 포함하는 임상 시험을 연구하였다.
덱스트로스 1일 투여량 10g(리테쎄R 울트라TM, 제조원: Danisco)을 섭취하고, 발테리아성 발효의 변화를 0주, 3주 및 6주의 시점에서 대변 샘플로부터 측정하였다. 샘플을 VFA 측정 전에 -20℃에서 저장했다. VFA 측정은 실시예 1에서 설명한 바와 같이 수행하였다. 분지된 VFA의 농도는 연구하는 동안 감소하지만(도 2), 부티레이트의 농도는 분지된 VFA의 비율 감소와 관련하여 상응하게 증가하였다(도 3).
폴리덱스트로스는 사람의 부패성 발효를 증가시키지 않았다. 사실, 분지된 VFA가 감소하고 부티레이트 생성이 증가한다는 것은, 폴리덱스트로스가, 결장 전체에 걸쳐 작용하는 데 있어서 효과적인, 락트산을 생성하지 않는 탄수화물이라는 실시예 1의 결장 시뮬레이션으로부터의 결과를 지지한다. 폴리덱스트로스는 결장에 대한 에너지의 방출 지연을 제공하는 균형이 잡힌 발효 촉진 프리바이오틱제로서 간주될 수 있다.
실시예 4 : 요구르트 제품
펙틴[그린스테드 펙틴(Grinsted Pectin) YF 310] 0.70% 및 결정질 락티톨 1.0%를 건조 상태로 혼합하고, 80 내지 85℃로 가열된 물 11.0% 속에 용해시켰다. 라스프베리스(동결 상태) 50.0%와 폴리덱스트로스(리테쎄R 울트라TM, 제조원: Danisco Cultor America Inc.) 18.8% 및 결정질 락티톨 17.80%를 가열 비등시킨 다음, 펙틴과 락티톨의 혼합물을 균질하게 교반하면서 가했다. 칼슘 염(칼슘 락테이트 5H2O) 0.296%을 뜨거운 물 속에 용해시킴으로써 칼슘 슬러리를 제조한 다음, 이를 균질하게 교반하면서 과일 매스에 첨가하였다. 이어서, 목적하는 함량에 도달할 때까지 혼합물을 증발시켰다. 시트르산나트륨 용액을 사용하여 pH를 3.9로 조절하고, 방부제(K-소르베이트 20% w/v, 0.25%)를 가했다. 충전을 위해, 혼합물을 40℃의 온도로 냉각시켰다. 혼합물을 15 내지 20%의 최종 투여량으로 요구르트로 투여하였다. 1일 1개 내지 2개의 요구르트를 섭취하면 락트산 축적의 징후 또는 고창이 일어나지 않으면서 균형이 잡힌 건강한 대장 기능이 부여되었다. %는 새로운 중량 기준으로 계산되었다.
실시예 5 : 유아용 우유 제형
우유 단백질을 함유하는 표준 유아용 우유 제형을 증류수에 용해된 폴리덱스트로스 2.5중량%와 혼합하였다. 당해 혼합물이 균일해질 때까지 교반하고 2dl 팩키지에 채우고 멸균처리하여 결장 및 우유 부장용에 의한 부스럼을 감소시키는 유아용 식품을 제공하였다.
실시예 6 : 소세지
폴리덱스트로스(리테쎄R 울트라, 제조원: Danisco)가 소세지 매스의 10중량%의 투여량으로 소세지 매스 속으로 혼합된 다음, 내용물을 채우는 점을 제외하고는 표준 소세지 제법에 따라 프랑크푸르터 소세지를 제조하였다. 생성된 소세지는 조도와 맛이 양호하며, 민감한 위를 가진 사람이 섭취하기에 적합하였다.
실시예 7 : 약제학적 제형
폴리덱스트로스(리테쎄R 울트라, 제조원: Danisco)와 락티톨(락티톨 1수화물, 제조원: Danisco]을 함유하는 정제를, 락티톨과 폴리덱스트로스를 함께 과립화시켜 제조하였다. 생성된 과립을 마그네슘 스테아레이트와 함께 혼합시키고 산성증의 예방에 사용하기 위한 정제로 압축시켰다.
실시예 8 : 후-항생제 음료
항생제 섭취후 위의 장애를 완화시키기 위한 조성물은 과립화 락트산 세균 60%와 알기네이트 40%를 혼합시켜 제조하였다. 소화하기 전, 당해 조성물을 물과 혼합하였다.
실시예 9 : 코코아 음료
락티톨 1수화물(200g), 무지방 밀크 분말(70g), 저지방 코코아 분말(12g) 및 폴리덱스트로스(100g)의 조성물을 건조 상태의 성분을 혼합함으로써 제조하였다. 당해 조성물을 사용하려면, 당해 조성물을 뜨거운 물(700g) 속에 넣어 혼합하여 뜨거운 건강 음료를 제공하였다.
달리 언급되지 않는 한, %는 중량%이다. 더욱이, 제공된 중량은 건조 중량이다. 즉, 존재할 수 있는 캐리어의 중량은 배제된 중량이다.
상기 바람직한 양태와 실시예는 본 발명의 범주 및 요지를 설명하기 위한 것이다. 이들 양태 및 실시예와 기타 양태 및 실시예는 당해 분야의 숙련가에게 명백할 것이다. 이들 기타 양태 및 실시예도 본 발명의 범주 내에 속한다.
Claims (40)
- 발효지연성 복합 올리고머 또는 중합체 탄수화물을 영양학적으로, 기능성 식품용으로 및/또는 약제학적으로 허용되는 조성물로 제형화함으로써 피험체의 결장 전체에 걸쳐서 지연되고 제어되는 발효를 유지할 수 있는 조성물을 제공함을 포함하여, 결장에서의 발효 불균형에 의해 야기된 질환 및/또는 장애를 치료 및/또는 예방하기 위한 조성물을 제조하는 데 있어서의 탄수화물의 용도.
- 제1항에 있어서, 탄수화물이 당 중합체이고, 당해 탄수화물이 결장 전체에 걸쳐서 에너지 방출을 지연시키는 데 있어서 효과적임을 특징으로 하는, 탄수화물의 용도.
- 제1항에 있어서, 탄수화물이 당 중합체, 바람직하게는 폴리덱스트로스임을 특징으로 하는, 탄수화물의 용도.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 탄수화물이 결장 전체에 걸쳐서 락트산의 축적을 예방하는 데 있어서 효과적임을 특징으로 하는, 탄수화물의 용도.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 탄수화물이 락트산의 축적 없이 결장 전체에 걸쳐서 pH를 감소시키는 데 있어서 효과적임을 특징으로 하는, 탄수화물의 용도.
- 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 탄수화물이 결장 전체에 걸쳐서 부패성 발효를 감소시키는 데 있어서 추가로 효과적임을 특징으로 하는, 탄수화물의 용도.
- 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 탄수화물이 결장 전체에 걸쳐서 부티레이트의 양을 증가시키는 데 있어서 추가로 효과적임을 특징으로 하는, 탄수화물의 용도.
- 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 탄수화물이 포유 동물의 프로바이오틱(probiotic) 락트산 박테리아의 내성을 증가시키는 데 있어서 효과적임을 특징으로 하는, 탄수화물의 용도.
- 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 탄수화물이 포유 동물의 락토즈 내성을 용이하게 조절하는 데 있어서 효과적임을 특징으로 하는, 탄수화물의 용도.
- 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 탄수화물이 포유 동물의 식품 알러지를 용이하게 조절하는 데 있어서 효과적임을 특징으로 하는, 탄수화물의 용도.
- 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 탄수화물이 포유 동물의 셀리악병(Celiac disease)을 용이하게 조절하는 데 있어서 효과적임을 특징으로 하는, 탄수화물의 용도.
- 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 탄수화물이 결장의 염증 질환의 위험을 감소시키는 데 있어서 효과적임을 특징으로 하는, 탄수화물의 용도.
- 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 탄수화물이 결장 전체에 걸쳐서 미생물 군집의 균형을 이루게 하거나 정상화하는 데 있어서 효과적임을 특징으로 하는, 탄수화물의 용도.
- 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 탄수화물이 하나 이상의 영양학적으로, 기능성 식품용으로 및/또는 약제학적으로 허용되는 캐리어 및/또는 비히클과 혼합됨을 특징으로 하는, 탄수화물의 용도.
- 제14항에 있어서, 캐리어 및/또는 비히클이 폴리올을 포함함을 특징으로 하는, 탄수화물의 용도.
- 제15항에 있어서, 탄수화물과 폴리올이 결장 전체에 걸쳐서 락트산의 축적을 상승적으로 방지하는 데 있어서 효과적임을 특징으로 하는, 탄수화물의 용도.
- 제15항 또는 제16항에 있어서, 폴리올이 락티톨, 크실리톨, 말티톨, 소르비톨 및 이소말트를 포함하는 그룹으로부터 선택됨을 특징으로 하는, 탄수화물의 용도.
- 제17항에 있어서, 폴리올이 락티톨임을 특징으로 하는, 탄수화물의 용도.
- 제1항 내지 제18항 중의 어느 한 항에 있어서, 피험체가 사람, 애완동물, 농장 동물, 실험용 동물 및 동물원 동물로 이루어진 그룹으로부터 선택됨을 특징으로 하는, 탄수화물의 용도.
- 제19항에 있어서, 피험체가 이유기의 어린 포유동물, 우유 부장용에 의한 부스럼을 겪는 어린 포유동물, 항생제로 치료된 포유동물, 락토즈에 대해 민감한 포유동물, 셀리악병을 겪는 포유동물, 식품 알러지를 겪는 포유동물 및 늙은 포유동물로 이루어진 그룹으로부터 선택됨을 특징으로 하는, 탄수화물의 용도.
- 제1항 내지 제20항 중의 어느 한 항에 있어서, 탄수화물이 경구 투여될 조성물 속에 혼입됨을 특징으로 하는, 탄수화물의 용도.
- 제1항 내지 제21항 중의 어느 한 항에 있어서, 조성물이 건조, 반건조 또는 액상 식품, 정제, 필, 츄잉검 또는 정제, 분제, 스프레이, 시럽, 당 대체물, 캔디 또는 감미료, 유제품, 동결 유제품, 육류 제품, 건강용 드링크, 유아 식품, 애완동물 식품, 동물 사료 등을 포함하는 그룹으로부터 선택된 경구 투여 가능한 제제의 형태로 제조됨을 특징으로 하는, 탄수화물의 용도.
- 제22항에 있어서, 제제가 산패 식품 또는 사료 제품, 바람직하게는 산패 유제품임을 특징으로 하는, 탄수화물의 용도.
- 제22항에 있어서, 제품이 요구르트, 유아용 우유 제형, 산패 우유, 응고 우유, 건조 우유, 크라우트(사우어크라우트)임을 특징으로 하는, 탄수화물의 용도.
- 제3항에 있어서, 폴리덱스트로스가 수소화 폴리덱스트로스임을 특징으로 하는, 탄수화물의 용도.
- 제3항에 있어서, 폴리덱스트로스가 정제됨을 특징으로 하는, 탄수화물의 용도.
- 제25항 또는 제26항에 있어서, 폴리덱스트로스가 비수소화 폴리덱스트로스, 수소화 폴리덱스트로스, 정제된 비수소화 폴리덱스트로스, 정제된 수소화 폴리덱스트로스 또는 이들의 혼합물임을 특징으로 하는, 탄수화물의 용도.
- 제1항에 있어서, 탄수화물이 크산탄, 알기네이트 및 크실로올리고머로부터 선택됨을 특징으로 하는, 탄수화물의 용도.
- 제15항에 있어서, 폴리올 대 폴리덱스트로스의 중량비가 약 1:10 내지 10:1, 바람직하게는 1:5 내지 약 5:1의 범위임을 특징으로 하는, 탄수화물의 용도.
- 제21항 또는 제22항에 있어서, 탄수화물이 포유동물의 결장 전체에 걸쳐서 발효를 지연시키거나 제어하기에 유효한 양으로 식품에 첨가됨을 특징으로 하는, 탄수화물의 용도.
- 제21항에 있어서, 탄소화물 및 폴리올을 함유하는 식품이 포유동물에게 투여되는 경우, 탄수화물 및 폴리올이 포유동물의 결장 전체에 걸쳐서 락트산의 축적을 방지하는 데 있어서 상승적으로 유효한 양으로 식품에 첨가됨을 특징으로 하는, 탄수화물의 용도.
- 제21항에 있어서, 탄소화물 및 폴리올을 함유하는 식품이 포유동물에게 투여되는 경우, 탄수화물 및 폴리올이 포유동물의 결장에서 부패성 발효를 감소시키는 데 있어서 상승적으로 유효한 양으로 식품에 첨가됨을 특징으로 하는, 탄수화물의 용도.
- 피험체의 결장 전체에 걸쳐서 발효를 지연시키거나 제어하기 위한 활성 성분으로서 발효지연성 복합 올리고머 및 중합체 탄수화물을 포함하는 조성물.
- 제33항에 있어서, 탄수화물이 결장 전체에 걸쳐서 에너지 방출을 지연시키는 데 있어서 효과적임을 특징으로 하는 조성물.
- 제33항 또는 제34항에 있어서, 탄수화물이 당 중합체, 바람직하게는 폴리덱스트로스임을 특징으로 하는 조성물.
- 제33항 또는 제34항에 있어서, 탄수화물이 결장 전체에 걸쳐서 락트산의 축적을 방지하는 데 있어서 효과적임을 특징으로 하는 조성물.
- 제35항에 있어서, 폴리덱스트로스와 폴리올을 포함하고, 폴리올이 결장 전체에 걸쳐서 락트산의 축적을 상승적으로 방지함을 특징으로 하는 조성물.
- 제37항에 있어서, 폴리덱스트로스가 정제된 폴리덱스트로스이고, 폴리올이 락티톨, 소르비톨, 말티톨, 크실리톨 및 이소말트를 포함하는 그룹으로부터 선택됨을 특징으로 하는 조성물.
- 제33항 내지 제38항 중의 어느 한 항에 있어서, 영양식 식품 또는 사료 제품, 기능성 식품 또는 사료 제품 또는 약제학적 제제임을 특징으로 하는 조성물.
- 제33항 또는 제39항에 있어서, 유제품을 함유하는 건조, 반건조 또는 액상 식품 또는 사료 제품의 형태임을 특징으로 하는 조성물.
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