KR20060006018A - 저분자량 글루칸 함유의 물질을 포함하는 향상된 식이섬유 - Google Patents

저분자량 글루칸 함유의 물질을 포함하는 향상된 식이섬유 Download PDF

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Abstract

곡류 그레인을 소화하기 위한 효소를 이용하여 수득되는 식이섬유 물질. 효소는 곡류 그레인에서 발생하는 임의의 전분을 작은 분자로 실질적으로 가수분해하나, 단지 부분적으로 β-글루칸 분자를 가수분해한다. 식이섬유 물질은 우수한 식물 성분 성질을 가지는 것에 부가하여, 우수한 물리화학적, 생리학적 및 관능적 성질, 예컨대 저분자량, 특정 분자량 분포 및 특정 다분산도를 가질 수 있다. 한 식물 성분으로서, 물질은 신체에 영양소를 제공하는 높은 β-글루칸 함량을 가질 수 있다. 식이섬유 물질은 중성적 마우스필을 가질 수 있기 때문에, 그것은 아이스크림, 요구르트, 베이킹된 물품, 바, 음료 또는 특정 기타 식품들의 영양 함량을, 그 식품의 맛 또는 기타 관능적 속성들에 영향을 주지 않으면서, 증진시키기 위해 사용될 수 있다. 다른 한 이익으로서, 식이섬유 물질은 특정 치료적 이익, 예컨대 항콜레스테롤 활성을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
식이섬유, β-글루칸

Description

저분자량 글루칸 함유의 물질을 포함하는 향상된 식이섬유 {IMPROVED DIETARY FIBER CONTAINING MATERIALS COMPRISING LOW MOLECULAR WEIGHT GLUCAN}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2003년 4월 2일 출원된 U.S. 가출원 제60/460,758호의 이익을 주장한다.
본 발명은 식이섬유 조성물 및 그러한 조성물의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 식이섬유 조성물을 함유하는 식품 및 음료 제품에 관한 것이다.
β-글루칸은 곡류 그레인에서 전형적으로 발견되는 다당류이다. 그것은 다양한 분율로 (1→3) 및 (1→4) 연결기를 통해 중합되는 β-글루코실 잔기의 선형 중합체를 포함한다. 단리된 귀리 및 보리 β-글루칸의 중량 평균 분자량은 약 1,000,000 달톤인 것으로 보고되었으나, 곡류 β-글루칸의 분자량은 보고되지 않았다.
셀룰로스 및 리그닌과 같은 다른 세포벽 성분들에 비해, β-글루칸은 수중 용해도가 높다. 그러나, 소화 시에, 가용성 β-글루칸은 인간 소화계의 소장에서 가수분해되지 않는다. 이와 같이, β-글루칸은 가용성 식이섬유로 분류된다. 많은 연구들은, β-글루칸 가용성 섬유가 혈청 콜레스테롤을 감소시키고, 혈당 반응을 제어하며, 비피도박테리아의 성장을 증진시킨다는 것을 나타냈다. 이들과 같은 생리학적 성질은 심장혈관 및 장 질환의 위험을 저하시키고, 면역 활성을 증진시키며, 규칙성을 촉진하는 것과 같은 건강 이익을 가져온다. 최근 보고들은 적어도 3 g/일 또는 0.75 g/서빙의, 귀리 및 귀리 산물으로부터의 β-글루칸을 함유하는 식품은 인간의 심장혈관 질환의 위험을 감소시키는 건강 이익을 가질 수 있다고 결론내렸다.
인간 규정식에서의 β-글루칸의 가장 풍부한 원은 곡류 그레인이다. 거의 모든 곡류들이 β-글루칸을 함유하는 것으로 보고되었다. β-글루칸의 농도는 보리 및 귀리에서 매우 높아 전형적으로 2 내지 14%의 범위 내이나, 다른 곡류 그레인들에서는 더 낮다(2% 미만). 예를 들어, 그것은 0.75 g의 β-글루칸을 제공하기 위해 12 그램 서빙 이상의 귀리 겨를 필요로 할 것이다. 곡류 그레인 중 β-글루칸의 낮은 농도는 β-글루칸의 상업용 식품 아이템으로서의 매력을 감소시켰다. 이와 같이, 높은 농도의 β-글루칸을 갖는 식이섬유 조성물이 형성되도록 하는 방법이 요구된다.
발명의 개요
본 발명은 β-글루칸을 함유하는 식이섬유 조성물, 그러한 조성물의 제조 방법, 그러한 조성물을 함유하는 식품 또는 음료 제품 및 그러한 조성물을 함유하는 치료용 제품에 관한 것이다. 식이섬유 조성물은 높은 β-글루칸 함량을 가질 수 있다. 예를 들어, 식이섬유 조성물은 약 60 중량% 이상의 β-글루칸 함량을 가질 수 있다. 용어 "약"은 측정 기술과 관련된 고유 오차로 인한 측정의 편차를 설명하기 위해 사용된다. 용어 "약"은 명백히 사용되지 않을지라도, 달리 언급되지 않는 한 개시된 모든 측정값들을 변형시키는 것으로 이해된다. 또한, 본 발명에 따른 식이섬유 조성물은 또한 식물 성분에 바람직하다고 간주되는 하나 이상의 성질들을 가질 수 있다. 예를 들어, 식이섬유 조성물은 하기 성질들 중 하나 이상을 가질 수 있다: 낮은 중량 평균 분자량; 낮은 점도; 낮은 단백질 함량; 낮은 지방 함량; 높은 수중 안정성; 온화한 풍미. 본 발명에 따른 식이섬유 조성물은 또한 중성적 마우스필을 가질 수도 있다. 궁극적으로, 본 발명에 따른 식이섬유 조성물은 아이스크림, 요구르트, 베이킹된 물품, 바, 음료, 또는 특정 기타 식품들의 영양 함량을, 그 식품의 맛 또는 기타 관능적 속성들에 영향을 주지 않거나 거의 영향을 미치지 않으면서, 증진시키기 위해 사용될 수 있다. 식이섬유 조성물은 또한 특정 치료적 이익을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명은 β-글루칸을 함유하는 곡류 그레인으로부터 단리된 식이섬유 조성물을 제공한다. 식이섬유 조성물은 한 성분으로서, 조성물이 유래된 곡류 β-글루칸의 한 변형 형태인 β-글루칸 화합물을 포함할 수 있다. 변형된 β-글루칸은 약 50 kDa 내지 약 1000 kDa 범위 내인 중량 평균 분자량을 가질 수 있다. 일부 구현예들에서, 중량 평균 분자량은 약 120 kDa 내지 약 170 kDa의 범위 내이다. 일부 구현예들에 따라, 식이섬유 조성물은 낮은 점도를 가진다. "낮은 점도"는 본원에서 실시예 10에 이후 기재되는 프로토콜에 따라 측정되는 점도로서 식이 식품 조성물이 광범위한 제품들에 있어 식물 성분으로서 유용성을 가질 수 있도록 하기에 충분 히 낮은 점도를 의미한다. 예를 들어, 100 cp 이하의 점도는 낮은 것으로 간주될 수 있다. 일부 구현예들에 따라, 식이섬유 조성물은 온화한 풍미를 가질 수 있다. 본원에서 이해되는 "온화한 풍미"는 (실시예 23에 기재된) 표준화 관능적 평가에 의해 결정되는 약 5 이하의 풍미 강도 점수와 관련된다. 일부 구현예들에서, 식이섬유 조성물은 수중에서 매우 안정하다. "수중에서 매우 안정하다"는 것은, 물 중 식이섬유 조성물의 1 중량% 용액은 냉장 온도(40℉)에서 하룻밤(16 시간) 동안 저장 시에 침전을 거의 나타내지 않거나 전혀 나타내지 않음을 의미한다. 초기 용액을 형성하기 위한 프로토콜은 특정 식이섬유에 따라 변화할 수 있다. 예를 들어, 일부 식이섬유는 실온에서 물에 스푼-교반되어 주입될 때 용액을 형성할 수 있다. 그러나, 다른 식이섬유는 용액을 형성하기 위해 파워 믹서 및 가열된 물의 사용을 필요로 할 수 있다.
본 발명은 또한 β-글루칸을 함유하는 식품 및 음료 제품, 및/또는 치료용 제품을 제공한다. 일부 구현예들에서, 제품은 곡류 β-글루칸의 한 변형된 형태인 하나 이상의 β-글루칸 화합물을 포함하는 식이섬유 조성물을 함유한다. 제품은 비제한적 예로서, 베이킹된 물품, 시리얼, 압출된 스낵, 육류 대체품, 바, 샐러드 드레싱, 수프, 소스, 요구르트, 냉동 디저트, 냉장 및 냉동 도우 및 과자를 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 곡류 β-글루칸의 한 변형된 형태인 하나 이상의 β-글루칸 화합물을 포함하는 식이섬유 조성물의 제조 방법을 제공한다. 일부 구현예들에서, 방법은 곡류에서 발견되는 다당류의 비특이적 소화를 수행하는 하나의 효소 또는 효소들의 조합물을 이용하는 것을 포함한다. 다당류는 β-글루칸 및 전분을 포함하고, 소화는 β-글루칸의 중량 평균 분자량을 감소시키며, 전분을 파쇄한다. 일부 구현예들에서, 전분을 더 파쇄하기 위해 2차 소화가 수행된다.
본 발명의 한 측면은 식이섬유 함유의 물질을 수득하는 방법에 관한 것이다. 방법은: (1) 제1 외인성 효소, 제2 외인성 효소 및 하나 이상의 곡류 그레인을 포함하는 성분을 가지는 수성 혼합물을 형성함(여기에서, 하나 이상의 곡류 그레인은 β-글루칸 및 전분을 포함함); (2) 제1 외인성 효소에 의해 촉매되는 1차 가수분해 반응에 의해 β-글루칸의 결합들 중 적어도 일부를 절단함(여기에서, R- 글루칸의 평균 분자량은 감소됨); 및 제2 외인성 효소에 의해 촉매되는 2차 가수분해 반응에 의해 전분의 결합들 중 적어도 일부를 절단함(여기에서, 적어도 1차 가수분해 반응의 일부 및 2차 가수분해 반응의 일부가 실질적으로 동시에 일어남); (3) 수성 혼합물의 온도를 제1 외인성 효소를 실질적으로 불활성화하기에 충분히 높은 수준으로 증가시키고; 수성 혼합물에 제3 외인성 효소를 첨가함; (4) 적어도 제3 외인성 효소에 의해 촉매되는 3차 가수분해 반응에 의해 전분의 비절단된 채로 남아 있는 결합들 중 적어도 일부를 절단함(여기에서, 전분은 실질적으로 소화되고, 제3 외인성 효소는 제2 외인성 효소와 동일하거나 상이할 수 있음); (5) 혼합물의 일부를 분리하고 단리함(여기에서, 분리된 부분은 β-글루칸의 적어도 일부를 함유함); (6) 분리된 부분 내의 β-글루칸을 정제함; 및 (7) 식이섬유 함유의 물질을 수득함(여기에서, 식이섬유 함유의 물질은 40% 초과의 β-글루칸을 포함하고; 식이섬유 함유의 물질 내의 β-글루칸의 평균 분자량은 400,000 달톤 미만임)을 포함한다.
본 발명의 또 다른 한 측면은 식이섬유 함유의 물질을 수득하기 위한 또 다른 한 방법에 관한 것이다. 방법은: (1) 제1 외인성 효소를 포함하는 성분 및 하나 이상의 곡류 그레인을 가지는 수성 혼합물을 형성함(여기에서, 하나 이상의 곡류 그레인은 β-글루칸 및 전분을 포함함); (2) 제1 외인성 효소에 의해 촉매되는 1차 가수분해 반응에 의해 β-글루칸의 결합들 중 적어도 일부를 절단함(여기에서, β-글루칸의 평균 분자량은 감소됨); (3) 수성 혼합물의 온도를 제1 외인성 효소를 실질적으로 불활성화하기에 충분히 높은 수준으로 증가시킴; (4) 수성 혼합물에 부가적 효소 물질을 첨가함(여기에서, 부가적 효소 물질은 제2 외인성 효소를 포함함); (5) 제2 외인성 효소에 의해 촉매되는 2차 가수분해 반응에 의해 전분의 결합들 중 적어도 일부를 절단함; (6) 혼합물의 일부를 분리하고 단리함(여기에서, 분리된 부분은 β-글루칸의 적어도 일부를 함유함); (7) 분리된 부분 내의 β-글루칸을 정제함; (8) 식이섬유 함유의 물질을 수득함(여기에서, 식이섬유 함유의 물질은 40% 초과의 β-글루칸을 포함하고; 식이섬유 함유의 물질 내의 β-글루칸의 평균 분자량은 400,000 달톤 미만임)을 포함한다.
본 발명의 관련 측면들에서, 선행 단락에 기재된 가수분해 반응은 특정 온도 범위 내에서 일어난다. 본 발명의 다른 관련 측면들에서, 식이섬유 함유의 물질 및 치료적 조성물은 특정 우수한 성질들, 예컨대 중성적 마우스필, 다량의 식이섬유, 낮은 지방 함량, 낮은 단백질 함량, 높은 백도, 높은 수 용해도 및 높은 건조 유동성을 가질 수 있다. 본 발명의 또 다른 관련 측면들에서, 식이섬유 및 치료적 조성물은 특정 분자량 분포 및 특정 다분산도를 가진다.
본 발명의 또 다른 측면은 β-글루칸을 포함하는 식품 제품으로서, β-글루칸의 평균 분자량이 400,000 미만이고; 식품 제품이 중성적이고 매끄럽지 않은 마우스필을 가지는 식품 제품에 관한 것이다.
본 발명의 다른 측면들은 본원에 기재된 각종 방법들에 의해 변형된 분자량을 가지는 β-글루칸, 식이섬유 물질 및 치료적 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 측면은 항콜레스테롤 용도 및 기타 치료적 용도를 위한 본 발명의 치료적 조성물의 사용 방법에 관한 것이다.
본 발명의 특정 구현예들은 상기 또는 하기 측면들 및 다른 측면들 중 하나, 일부 또는 모두에 관한 것일 수 있고, 상기 또는 하기 구현예들 및 기타 구현예들 중 하나, 일부 또는 모두를 포괄할 수 있다. 본 발명의 그와 같은 다른 구현예들 및 적용은 본 개시내용의 고려 후에 당업자에게 명백해질 것이다.
도 1 - 약 120,000의 평균 Mw 및 약 170,000의 평균 Mw의 샘플에 관한 본 발명의 베타-글루칸의 분자량 분포를 나타내는 도면.
도 2 - F1 수컷 햄스터의 6주 소비에서의 평균 총 콜레스테롤 수준에 대한 본 발명의 식이섬유 함유의 조성물의 영향. 각 군에 있어, n=10임.
도 3 - F1 수컷 햄스터의 6주 소비에서의 평균 HDL 콜레스테롤 수준에 대한 본 발명의 식이섬유 함유의 조성물의 영향. 각 군에 있어, n=10임.
도 4 - F1 수컷 햄스터의 6주 소비에서의 평균 비-HDL 콜레스테롤 수준에 대한 본 발명의 식이섬유 함유의 조성물의 영향. 각 군에 있어, n=10임.
약어
cp 센티포이즈
℃ 섭씨 온도
℉ 화씨 온도
g 그램
kg 킬로그램
hr 시간
kDa 킬로달톤
l 리터
min 분
ml 밀리리터
Mn 분자수
Mw 분자량
W/W 중량 대 중량을 기준으로 한, 2개 물질의 양의 비교
V/V 부피 대 부피를 기준으로 한, 2개 물질의 양의 비교
% 백분율; 백분율은 달리 지시되지 않는 한, W/W 기준으로 기재됨.
본 발명은 일정 β-글루칸 함량을 가지는 식이섬유 조성물에 관한 것이다. 식이섬유 조성물은 우수한 물리화학적, 생리학적 및 관능적 성질들을 가질 수 있다. 예를 들어, 조성물은 낮은 분자량, 특정 분자량 분포 및 특정 다분산도를 가질 수 있다. 부가적으로, 조성물은 우수한 식물 성분 성질들을 가질 수 있다. 예를 들어, 식이섬유 조성물은 낮은 점도, 예컨대 약 100 cp 이하, 약 55 cp 이하, 약 5 cp 이하의 점도를 가질 수 있다. 일부 구현예들에서, 점도는 약 20 cp 내지 약 100 cp의 범위 내일 수 있다. 그러나, 본 발명은 또한 보다 높은 점도, 예컨대 예를 들어 약 1300 cp, 약 1400 cp, 약 1500 cp의 점도를 갖는 식이섬유 조성물을 포괄한다. 본 발명에 따른 식이섬유 조성물은 또한 낮은 단백질 함량, 예컨대 예를 들어 약 3% 이하, 약 2% 이하의 단백질 함량을 가질 수 있다. 일부 구현예들에서, 단백질 함량은 약 1% 내지 약 3%의 범위 내일 수 있다. 그러나, 본 발명은 또한 보다 고단백질 함량, 예컨대 예를 들어 약 7% 내지 약 10%의 범위 내인 단백질 함량을 가지는 식이섬유 조성물을 포괄한다. 본 발명에 따른 식이섬유 조성물은 낮은 지방 함량, 예컨대 예를 들어 2% 이하 및 1% 이하의 지방 함량을 가질 수 있다. 그러나, 본 발명은 또한 보다 높은 지방 함량을 가지는 식이섬유 조성물을 포괄한다. 한 식물 성분으로서, 물질은 신체에 영양소를 제공하는 높은 β-글루칸 함량을 가질 수 있다. 식이섬유 물질은 또한 중성적 마우스필을 가질 수 있기 때문에, 그것은 아이스크림, 요구르트, 베이킹된 물품, 바, 음료 또는 특정 기타 식품들의 영향 함량을, 그 식품의 맛 또는 기타 관능적 속성들에 영향을 주지 않거나 거의 영향을 미치지 않으면서, 증진시키기 위해 사용될 수 있다. 또 다른 이익으로서, 식이섬유 조성물은 특정 치료적 이익, 예컨대 항콜레스테롤 활성을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
높은 β-글루칸 섬유 함량에 부가하여, 물질은 또한 특정 다른 식이섬유도 함유할 수 있다. 이에 따라, 총 수준이 β-글루칸 단독의 경우보다 더 큰, 높은 총 식이섬유 함량을 가지게 된다. 식이섬유 물질과 관련된 다른 이익은, 우수한 백도, 낮은 지방, 낮은 단백질, 높은 수 용해도 및 높은 건조 유동성 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 식이 섬유 조성물의 제조 방법에 관한 것이다. 방법은 곡류 그레인에서 발견되는 다당류를 비특이적으로 소화하기 위해 하나의 효소 또는 효소들의 조합물을 사용하는 것을 포함한다. 방법은 하나 또는 하나 초과의 가효소분해 단계로 달성될 수 있다. 일부 구현예들에 따라, 2개의 가효소분해 단계가 사용되고, 온도는 단일 단계의 끝에, 또는 적어도 단계들 사이에서 증가된다. 다른 구현예들에 따라, 온도는 단일 단계의 끝에, 또는 적어도 단계들 사이에서 유지된다. 일부 구현예들에 따라, 식이섬유 조성물은 곡류 그레인을 소화하기 위한 특정 조건 하에서 특정 외인성 효소를 이용하여 수득될 수 있다. 효소가 곡류 그레인에서 발생하는 전분을 작은 분자로 실질적으로 가수분해하나, 효소는 β-글루칸 분자를 단지 부분적으로 가수분해한다. 이어서, 부분적으로 소화된 β-글루칸 분자가 분리되고, 단리되며, 정제된다. 수득된 β-글루칸은 감소된 분자량, 특정 분자량 분포 및 특정 다분산도를 가진다.
본 발명은 또한 곡류 그레인에서 발생하는 β-글루칸 섬유의 변형 방법 및 수득된 변형된 β-글루칸의 추출 방법을 제공한다.
출발 곡류 그레인은 β-글루칸 및 전분을 포함한다. 한 구현예에서, β-글루칸의 분자적 특성은 전분의 젤라틴화 온도보다 높은 온도에서 미생물 및/또는 식물 기원의 외인성 셀룰라제를 이용하여 변형된다. 본 발명에 있어 용어 셀룰라제 및 셀룰라제들은 베타-글루코스 연결기로 이루어진 중합체를 가수분해하는 효소들을 가리키기 위해 사용된다. 그러한 효소는 베타-글루코시다제 및 리키나제를 포함한다. β-글루칸 변형과 동시에, 전분은 전분분해 효소로 적어도 부분적으로 가수분해된다.
β-글루칸 분자적 특성이 원하는 양으로 변형된 후, 셀룰라제는 그것의 불활성화 수준 초과로 그 온도를 증가시킴으로써 불활성화된다. 이어서, 부가적 전분분해 효소가 첨가되고, 전분의 가수분해가 그것의 소화가 실질적으로 완료될 때까지 계속된다.
처리 관점에서, 본 발명은 하기 이점들 중 하나 이상을 제공할 수 있다:
* 셀룰라제 용량 및 조건(pH, 온도, 시간 길이)을 변화시킴에 의한 β-글루칸 분자적 특성의 제어되는 변형;
* 보다 높은 β-글루칸 용해도 및 궁극적으로는 보다 높은 β-글루칸 수율을 수득케 하는 β-글루칸의 보다 효과적인 추출; 및
* 향상된 처리 효율을 수득케 하는, 공정에서의 출발 곡류 물질의 보다 높은 혼입을 가능하게 함.
특정 구현예들에서, 셀룰라제와 동시에 작용하는 단지 소량의 (혹은 완전무의) 전분분해 효소만을 가지는 것이 가능하다. 그러한 구현예에서, 셀룰라제는 β-글루칸을 부분적으로 소화한 후, 온도를 증가시켜 셀룰라제를 불활성화시키고, 전분분해 효소를 첨가하여 전분을 소화한다.
특정 다른 구현예들에서, 셀룰라제와 함께 존재하는 충분한 전분분해 효소를 가져, 혼합물의 온도를 증가시켜 셀룰라제를 불활성화시킨 후 부가적 전분분해 효소의 첨가가 필요하지 않도록 하는 것이 가능하다. 그러한 구현예에서, 보다 낮은 온도에서, 셀룰라제는 β-글루칸을 부분적으로 소화하고, 전분분해 효소는 전분을 부분적으로 소화한다. 이어서, 온도를 증가시켜 셀룰라제를 불활성화시킨다. 전분분해 효소는 보다 높은 온도에서 활성으로 유지되고, 전분이 실질적으로 소화될 때까지 전분을 계속 소화한다. 상기 언급된 바와 같이, 본 발명은 온도 증가가 일어나는 공정에 제한되지 않는다.
본 방법에 의해 생성되는 β-글루칸 함유의 식이섬유 조성물은 특정 물리학적, 생리학적 및 관능적 성질들을 가지도록 하는, 특정 분자적 특성을 가질 수 있다. 이론에 국한되지 않으면서, 수득된 조성물은 부분적으로, 전분 젤라틴화 온도보다 높은 온도에서의 특정 외인성 셀룰라제의 특정 기능화로 인해 발생되는 것으로 사료된다. 이와 같이, 전분 젤라틴화 온도 초과의 온도, 예컨대 보리의 경우에는 약 60℃ 초과, 또는 귀리의 경우에는 약 67℃ 초과에서 활성일 수 있는 효소를 선택하는 것이 바람직할 수 있다.
외인성 셀룰라제 및 전분분해 효소는 각종 기원들로부터의 효소 제제, 또는 단일 기원으로부터의 단일 제제일 수 있다.
셀룰라제 활성 및 아밀라제 활성을 모두 갖는 효소 제제인 스페자임(Spezyme) LT-75 및 스페자임 LT-300을 비롯한 특정 외인성 셀룰라제들이 시험되었다. 스페자임 LT-75 및 스페자임 LT-300은 바실러스 아밀로리퀘파시엔스(Bacillus amyloliquefaciens)로부터 유래되고, 제넨코르 인터내셔널의 제품이다. 본 발명자들은 스페자임 LT-75 또는 스페자임 LT-300에 대한 문헌에서 보고된 셀룰라제 활성을 발견하지 못했으나, 본 발명자들은 스페자임 LT-75 및 스페자임 LT-300 모두가 셀룰라제 활성을 가진다는 것을 자체 실험을 통해 발견하였다. 그러한 셀룰라제 활성의 발견이 실시예 14에 기재되어 있다.
스페자임 LT-75 및 스페자임 LT-300가 시험되었으나, 특정 셀룰라제가 결정적이지 않고, 기타 효소, 바람직하게는 전분 젤라틴화 온도 초과에서 활성이고 다당류를 비특이적으로 소화할 수 있는 효소가 적당할 수 있다. 이와 같이 후보 셀룰라제는 바실러스 아닐로리퀘파시엔스 및 바실러스 리케니포르미스(Bacillus licheniformis)와 같은 세균으로부터의 특정 효소; 트리코데르마 롱기브라키아툼(Trichoderma longibrachiatum) 및 트리코데르마 하마툼(Trichoderma hamatum)과 같은 진균으로부터의 특정 효소; 사카로마이세스 세레비지아에(Saccharomyces cerevisiae) 및 칸디다 올로에필라(Candida oloephila)와 같은 이스트로부터의 특정 효소를 포함할 것이다. 이하 실시예 17은 적당한 효소를 동정하기 위한 방법을 규명한다.
한 유사한 양식으로, 전분의 소화를 위해 사용되는 특정 외인성 전분분해효소가 결정적이지 않은 것으로 사료된다. 그러나, 사용되는 온도 범위 내에서 기능적인 효소가 선택되어야 한다. 이와 같이, 본원에 기재된 각종 구현예들의 측면에서, 후보 효소는 약 60℃ 내지 약 110℃의 온도 범위의 적어도 일부에 대해 기능적이어야 것이다. 그러므로 후보 효소는 바실러스 아밀로리퀘파시엔스 및 바실러스 리케니포르미스와 같은 세균으로부터의 특정 효소; 아스퍼질러스 오리자에(Aspergillus Oryzae) 및 아스퍼질러스 나이거(Aspergillus niger)와 같은 진균로부터의 특정 효소; 및 칸디다 츠쿠바엔시스(Candida tsukubaensis)와 같은 이스트로부터의 특정 효소를 포함한다. 프레드(Fred) L(제넨코르 인터내셔널(Genencor International)로부터 입수가능한, 바실러스 리케니포르미스로부터 제조된 고온 알파-아밀라제는 본 발명을 위해 시험된 한 특정 알파-아밀라제이다.
β-글루칸의 변형된 분자적 특성들 중 일부는 특정 분자량, 특정 분자량 분포, 특정 다분산도, 수성 시스템에서의 특정 분자적 형상 및 글루코실 단위 (1→3)/(l→4)-β-연결기 특정 비 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 변형된 물리화학적 성질들 중 일부는 보다 낮은 점도, 비-겔화 특징 및 높은 수중 용해도 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 생리학적 성질들 중 일부는 콜레스테롤 저하 효과, 혈당 반응 조절, 비피도박테리아 성장의 증진, 인간 및 기타 동물에서의 미네랄 흡수의 향상 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 식품 관능적 성질들 중 일부는 중성적 마우스필, 매끄러움의 결여, 온화한 풍미 및 최소의 점도-형성 또는 바디-형성 효과 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
출발 곡류는 β-글루칸을 함유하는 임의의 곡류 그레인 및/또는 식물 물질의 밀링 분획물일 수 있다. 전형적인 예는 보리, 귀리, 호밀, 라이밀, 밀, 쌀, 옥수수, 아마란스, 퀴노아, 기장, 사탕수수 및 기타 유사한 곡류를 포함한다. β-글루칸 함유의 물질은 분쇄된 형태 또는 비변형 형태일 수 있다.
β-글루칸 변형, 추출 및 전분 가수분해를 위한 한 전형적인 공정은 하기 단계들을 포함한다: (1.) 이 단계는 전분의 β-글루칸 변형, 추출 및 부분적 가수분해를 가능하게 한다. 단계는 전분 젤라틴화 온도 초과의 온도(전형적으로 약 60 내지 약 90℃)에서 약 15 내지 약 360 분 동안, pH 약 3 내지 약 11 범위 내에서, 수성 시스템에서 β-글루칸 함유의 물질을 외인성 셀룰라제 및 전분분해효소로 처리함으로써 달성된다. β-글루칸은 부분적 가수분해를 겪는다. 부가적으로, β-글루칸은 분자량 감소, 특정 분자량 분포 및 특정 다분산도를 비롯한 특정 분자적 특성을 성취한다. (2.) 이 단계는 상기 단계의 β-글루칸의 분자적 변형의 조절을 가능하게 한다. 단계는 β-글루칸의 분자적 특성이 원하는 특징으로 변형된 때 외인성 셀룰라제의 불활성화를 가능하게 한다. 단계는 하기와 같은 교대 방식으로 달성될 수 있다: (2a.) 수성 시스템을 셀룰라제가 불활성화되는 온도로 가열함(온도는 특정 셀룰라제에 의존하나, 온도는 전형적으로 약 80 내지 약 120℃임) (2b.) 시스템 pH를 4 미만으로 감소시키거나, 시스템 pH를 9 초과로 증가시킴, (2c.) 효소 억제제를 첨가함(전형적인 효소 억제제는 셀룰라제 유사체, 기질 유사체, 특정 염 및 기타 유사한 물질을 포함함), 또는 (2d.) 물리적 처리, 예컨대 음파 처리, 전기 처리 또는 기타 유사한 물리적 처리를 제공함. (3.) 이 단계는 당업자에게 공지된 한 수단 또는 수단들의 조합에 의해 β-글루칸 분자로부터 분리될 수 있는 전분 분자의 추가적 가수분해를 가능하게 한다. 전형적인 수단은 알코올 석출, 염 석출, 초여과, 동결-해동 처리, 막형성 및 기타 유사한 분리 수단을 포함한다. 단계는 보다 높은 온도, 전형적으로 약 80 내지 약 120℃의 온도에서, 약 15 내지 약 360 분 동안, pH 약 4 내지 약 10 범위 내에서 전분분해효소를 혼입하는 것을 포함한다. β-글루칸의 추가적 분자적 변형이 요망되지 않는다면, 이 단계의 온도가 단계 1의 셀룰라제가 불활성으로 유지되도록 충분히 높은 것이 중요하다. 본 단계는 전분 분자가 충분히 소화되어, β-글루칸으로부터 분리되도록 할 때까지 계속된다. 전분 분자가 이 단계의 개시 시에 충분히 소화되는 경우, 단계가 필요하지 않을 수 있다.
이어서, 상기 효소 처리로부터 유래된 가수분해된 전분 및 가용화된 β-글루칸을 주로 함유하는 투명한 수성 추출물을, 당업자에게 공지된 하나의 수단 또는 수단들의 조합에 의해 불용성 물질로부터 분리할 수 있다. 그러한 수단은 전형적으로 여과, 원심분리, 부양, 데칸테이션 및 기타 유사한 분리 수단을 포함한다.
이어서, 확인된(clarified) 추출물 내에 함유된, 변형된 분자적 특성을 갖는 β-글루칸을 당업자에게 공지된 하나의 수단 또는 수단들의 조합에 의해 가수분해된 전분, 가용성 단백질, 지질 및 기타 소수 성분으로부터 분리할 수 있다. 그러한 수단은 전형적으로 알코올 및 아세톤과 같은 수혼화성 용매를 이용한 석출, 또는 황산암모늄 및 염화칼슘과 같은 염을 이용한 석출, 초여과, 동결-해동, 막형성 및 기타 유사한 수단을 포함한다.
분리된 β-글루칸은 당업자에게 공지된 하나의 수단 또는 수단들의 조합에 의해 건조될 수 있다. 건조 β-글루칸은 전형적으로 건조 중량 기준으로 약 60% 이상의 순도를 가진다.
분리된 β-글루칸은 특정 분자적 특성들을 가진다. 한 특징은 약 5,000 내지 약 5,000,000 달톤 범위 내의 분자량 및 약 1.00 내지 약 6.00의 Mw/Mn의 다분산도이다. 현 데이터는 약 120,000 내지 약 170,000 범위 내의 평균 Mw를 나타낸다. 그러나, 보다 낮은 평균 Mw는 특정 변화를 가함, 예컨대 소화 시간을 증가시킴, 효소 농도를 증가시킴, 또는 다른 특정 변화를 가함에 의해 달성될 수 있음이 명백하다. 50,000, 25,000, 심지어 보다 낮은 값의 평균 Mw가 달성될 수 있는 것으로 사료된다. 또한, 보다 높은 평균 Mw가 특정 변화를 가함, 예컨대 소화 시간을 감소시킴, 효소 농도를 감소시킴, 또는 다른 특정 변화를 가함에 의해 달성될 수 있음도 명백하다. 400,000, 1,000,000, 심지어 보다 높은 값의 평균 Mw가 달성될 수 있는 것으로 사료된다. 수득된 β-글루칸은 수중 용해도가 크고, 비점성 용액을 형성한다. 예를 들어, 본 발명의 1% β-글루칸 함유의 용액은 25℃에서 약 1 내지 약 1000 cp의 점도를 가질 것이다.
본 발명의 β-글루칸은, 식품 또는 사료로 제형될 때, 특정 치료적 이익들을 가진다. 예를 들어, 인간 또는 동물에 의해 소비될 때, 콜레스테롤 감소, 혈중 글루코스 조절, 비피도박테리아 성장의 증가 및 미네랄 흡수가 예상된다.
발명의 한 바람직한 구현예의 설명
1. β-글루칸 함유의 곡류 또는 식물 물질은 β-글루칸 변형 및 추출 전에 해체된다(분쇄되거나 밀링된다).
2. β-글루칸 추출 및 변형.
a. 이 단계는 바람직하게, 외인성 셀룰라제 및 외인성 전분분해효소의 공존 하에 전분-젤라틴화 온도보다 높은 온도에서 수성 슬러리 시스템에서 수행된다. 단계는 β-글루칸 분자의 변형 및 전분의 적어도 부분적인 가수분해를 달성한다. 이 바람직한 구현예에서, β-글루칸 분자의 변형 및 전분의 가수분해의 적어도 일부가 동시에 일어난다.
b. 다수 효소 제제를 이용할 수 있으나, 셀룰라제 및 아밀라제 활성 모두를 함유하는 단일 효소 제제를 사용하는 것이 바람직하다. 그러한 단일 효소 제제의 전형적인 예는 바실러스 아밀로리퀘파시엔스 유래의 스페자임 LT-75 및 스페자임 LT-300(제넨코르 인터내셔널의 제품을 포함한다.
c. 바람직한 온도는 아밀라제에 의한 전분 가수분해를 용이하게 하면서 외인성 β-글루카나제가 β-글루칸 분자를 변형시키도록 하기 위해, 약 60 내지 약 90℃, 더욱 바람직하게는 약 60 내지 약 80℃, 가장 바람직하게는 약 65 내지 약 75℃의 범위 내이다.
d. 바람직한 pH는 약 4 내지 약 10, 더욱 바람직하게는 약 5 내지 약 8, 가장 바람직하게는 약 5 내지 약 7의 범위 내이다.
e. 이 단계를 위한 바람직한 시간 길이는 약 15 내지 약 120분, 더욱 바람직하게는 약 30 내지 약 120분, 가장 바람직하게는 약 30 내지 약 60분이다.
3. 셀룰라제에 의한 분자적 변형 정도를 조절하기 위해, 셀룰라제는 바람직하게 온도를 약 80 내지 약 120℃, 더욱 바람직하게는 약 90 내지 약 120℃, 가장 바람직하게는 약 90 내지 약 110℃로 증가시킴으로써 불활성화된다. 이 단계를 위한 바람직한 시간 길이는 약 15 내지 약 120분, 더욱 바람직하게는 약 30 내지 약 120분, 가장 바람직하게는 약 30 내지 약 90분이다.
4. 전분으로부터 변형된 β-글루칸을 보다 잘 분리하기 위해, 전분 분자는 바람직하게 약 80 내지 약 120℃, 더욱 바람직하게는 약 90 내지 약 120℃, 가장 바람직하게는 약 90 내지 약 110℃ 범위 내의 온도에서 전분분해 효소를 사용하여 더욱 가수분해된다. 이 단계를 위한 바람직한 시간 길이는 약 15 내지 약 120분, 더욱 바람직하게는 약 30 내지 약 120분, 가장 바람직하게는 약 30 내지 약 90분이다. 이 단계는 바람직하게 상기 단계에서와 동시에 일어난다. 바람직한 pH는 약 4 내지 약 10, 더욱 바람직하게는 약 5 내지 약 9, 가장 바람직하게는 약 5 내지 약 8이다.
5. 가용화된 β-글루칸은 바람직하게 약 0.2:1 내지 약 2:1, 더욱 바람직하게는 약 0.5:1 내지 약 2:1, 가장 바람직하게는 약 0.7:1 내지 약 1.2:1의 용매:추출물 비(부피:부피)로 수혼화성 용매를 이용한 석출 수단에 의해 다른 가용성 성분들로부터 분리된다. 전형적인 바람직한 수혼화성 용매는 알코올, 예컨대 메탄올, 에탄올, 프로판올, 에틸렌 글리콜 및 기타 유사한 용매들을 포함한다.
6. 수득된 β-글루칸은 약 5,000 내지 약 5,000, 0000 달톤 범위 내의 분자량을 가진다.
7. 수득된 β-글루칸은 약 1.00 내지 약 6.00 범위 내의 분자적 다분산도를 가진다.
8. 수득된 β-글루칸의 글리코피라노실 단위의 (1→3)/(1→4)-β-연결기의 비는 약 0.1 내지 약 0.9이다.
9. 물에 용해될 때, 수득된 β-글루칸 용액은 25℃에서 약 1 내지 약 10,000 cp 범위 내의 점도를 나타낸다.
10. 식품 제품으로 제형될 때, 본 발명의 β-글루칸은 본질적으로 식품의 매끄러움 또는 점성 마우스필에 기여하는 성질을 나타내지 않는다.
11. 본 발명의 β-글루칸은 비제한적으로 식품, 건강보조식품 & 의약제품, 사료 및 화장품을 비롯한 용도들에서 사용될 수 있다.
12. 본 발명의 β-글루칸은 인간 또는 동물에 의해 소비될 때, 비제한적으로 중성적 마우스필, 매끄러움의 결여, 중성적 맛, 콜레스테롤의 저하 능력, 혈당 글루코스의 조절 능력, 미네랄 흡수의 향상 능력 및 비피도박테리아의 성장 증진 능력을 비롯한, 관능적 및 치료적 성질들을 가진다.
변형된 β- 글루칸의 분자적 특성
본 발명의 변형된 β-글루칸은 특정 Mw 특징들을 가질 수 있다. 그 특징들 중 일부가 도 1에 의해 기술되고, 실시예 8에서 설명된다. 특징은 약 5,000 내지 약 5,000,000 달톤 범위 내의 Mw 및 약 1.00 내지 약 6.00의 Mw/Mn의 다분산도를 포함한다. 상기 기재된 바와 같이, 평균 Mw는 50,000 미만 내지 1,000, 000 초과의 범위 내일 수 있는 것으로 사료된다.
변형된 β-글루칸의 식품 제품으로의 포함 - 관능적 효과; 치료적 조성물로서의 용도
곡류 β-글루칸 식이섬유, 예컨대 본 발명의 식이섬유 함유의 물질은 건강에 좋은 콜레스테롤 수준의 촉진 및 섬유 풍부화를 위해 식품 및 음료 제품에 혼입될 수 있다. 식품 및 음료 제품은 비제한적으로 음료, 빵 및 베이킹된 물품, 시리얼, 압출된 스낵, 육류 대체품, 바, 파스타, 샐러드 드레싱, 수프, 또르띨라 및 요구르트를 포함할 수 있다. 예시적 음료는 비제한적으로 과일, 야채 및 블렌드로부터의 쥬스 및 쥬스 드링크; 플루이드 우유, 배양된 우유, 발효된 우유 및 요구르트 드링크를 비롯한 우유 드링크; 다이어트 및 체중 조절 음료와 같은 식사 대체 음료; 분말 드링크 믹스; 비제한적으로 쉐이크, 스무디 및 쥬스/낙농 블렌드를 비롯한 낙농-기재의 드링크; 낙농 및 비낙농 크리머; 콩-기재 및 쌀-기재의 음료; 에너지 및 스포츠 드링크; 고단백질 드링크; 탄산 드링크; 겔 드링크; 물 및 니어워터; 차-기재의 음료 및 커피-기재의 음료를 포함한다. 예시적 바는 필링이 있거나 없는 식사 대체 바, 에너지 바, 고단백질 바, 그라놀라 바 및 시리얼 바를 포함한다. 가능한 베이커리 용도들은 빵, 롤, 번, 옥수수 빵, 속성빵, 도너츠, 머핀, 베이글, 플랫 브레드, 팬케이크, 와플, 쿠키, 케이크, 패스트리, 크로와상, 스콘, 비스킷, 크래커, 프레츨, 또르띨라, 타코 쉘, 파스타, 파이 크러스트, 피자 크러스트 및 베이커리 믹스를 포함한다. 실시예 11 및 18 내지 22는 본 발명에 따른 식이섬유 조성물이 혼입된 식품 및 음료 제품을 설명한다.
β-글루칸이 혼입된 이들과 같은 제품들은 β-글루칸의 글루코스 함량의 관점에서 영양가를 제공하는 것으로 공지되어 있다. 부가적으로, 제품은 특정 치료적 이익들, 예컨대 건강에 좋은 콜레스테롤 수준의 촉진, 혈당 글루코스 수준의 조절, 미네랄 흡수의 향상 및 비피도박테리아의 성장 증진을 제공하는 것으로 공지되어 있다. 실시예 13 및 16은 건강에 좋은 콜레스테롤 수준을 촉진하는, 식이섬유 치료적 조성물로서 사용되는 본 발명의 식이섬유 함유의 물질의 능력을 설명한다. 건강에 좋은 콜레스테롤 수준을 촉진하는 것에 부가하여, 본 발명의 식이섬유 함유의 물질은 바로 위에서 열겨된 것들과 같은 다른 치료적 이익들을 제공할 수 있는 것으로 사료된다.
β-글루칸 식이섬유는, 매끄러움, 미끄럼성 또는 슬림성을 포함하는 관능적 성질을 통상 나타내기 때문에 종종 좋은 지방 모방체로서 간주되나, 본 발명의 β-글루칸 식이섬유는 중성적 관능적 성질을 가질 수 있다. 예를 들어, 실시예 12에서 나와있는 바와 같이, 본 발명의 β-글루칸 식이섬유 함유의 물질을 시리얼 바 및 요구르트에 첨가하여, 제품의 마우스필에 중요한 한 관능적 속성인 매끄러움에 대한 영향에 관하여 집중 군에서 시험하였다. 실시예 12에 의해 설명되는 바와 같이, 본 발명의 β-글루칸 식이섬유 함유의 물질은 본질적으로 매끄러움에 대한 중성적 영향을 나타냈다.
실시예 1
실시예 1은 본 발명의 한 구현예에 따른 2-효소 대규모 공정을 제공한다. 먼저, 선택된 그레인을 세정하여 밀링을 행하기 전에 이물질을 제거한다. 그레인을 약 25 마이크론 내지 약 500 마이크론 범위 내의 입자를 갖는 분말(가루)로 밀링한다. 입자 크기는 결정적이지 않고, 이에 따라 예를 들어, 심지어 더 작은 입자 크기도 유용할 수 있다. 가루가 열 및 수분에 1주 초과의 장시간 동안 노출되면, 가루를 건조한 냉 또는 저온 실에서 저장하여야 한다. 에어컨디셔닝되는(~25℃) 환경은 단기 저장에 충분할 것이다. 그와 달리, 통 그레인은 그 자체로 안정하다.
고온수(65℃ 내지 68℃) 및 "스페자임 LT-75(제넨코르 인터내셔널)"(다당류를 비특이적으로 소화할 수 있는 효소)의 용액을 용액 2250 리터:효소 500 밀리리 터의 비로 제조한다. 효소를 충전하기 전에, 25 kg의 가루를 물(2250 kg)에 충전하여 물을 완충시킨 후, 효소를 첨가한다. 이 완충 가루는 총 가루 충전물 내에 포함된다. 이에 따라, 4500 리터의 고온수 부피를 위해, 1.0 리터의 "스페자임 LT-75(제넨코르 인터내셔널)"를 충전하고 혼합한다. 밀링된 "가루"는 가루 5 kg:물 용액45 kg/리터의 비로 충전된다. 이에 따라, 4500 리터의 물 충전물을 위해, 가루 충전물은 최종 용액 중 약 10 중량%의 고체 농도에 대해 500 kg일 것이다. (공정은 고체 농도가 약 5% 내지 약 25% 범위 내인 소규모로, 또한 고체 농도가 18% 이하인 대규모로 시험되었다.) 나머지 가루를 충전한 후, 용액을 믹서에 통과시켜 가루 덩어리를 파쇄시킨다. 바람직하게, 보다 높은 전단력은 제품 품질을 저하시킬 수 있기 때문에, 최소의 전단력을 사용하여 용액 내의 가루 덩어리를 제거하여야 한다. 대규모 공정을 저해할 수 있는, 용액의 겔화를 방지하거나 경감시키기 위해, 바람직하게 "스페자임 LT-75(제넨코르 인터내셔널)"을 첨가한다.
용액을 또 다시 90분 동안 교반하면서, 용액의 온도를 65±3℃의 범위 내로 유지시킨다. 90분간의 유지 시간 직후, 배치 온도를 95℃로 증가시킨다. 이 가열 단계는 바람직하게 가능한 한 빨리 달성된다. 배치가 95℃ 초과인 후, 제2 효소인 "프레드 L(제넨코르 인터내셔널)"을 첨가한다. 효소를 배치에 2250 kgs/리터 당, 1.25 리터의 비로 첨가한다. 4500 리터의 배치 크기의 경우, 효소 충전물은 2.50 리터이다. 용액을 또 다시 90분 동안 교반하면서 용액의 온도를 95±5℃의 범위 내로 유지시킨다. 효소 처리 후의 스트림에 대한 다른 공정 정보는 pH 6.3 및 점도 20 cp 이하를 포함한다.
2회의 90분 유지 후, 원심분리 기술을 이용하여 용해되지 않은 고체를 용액으로부터 분리한다. 이 단계는 5000-리터 출발 부피에서 수행하기 위해서는 평균 4 내지 6시간이 소요될 수 있다. 수평 데칸터 원심분리기 및 슬러지제거기(desludger) 유형의 원심분리기를 차례로 사용하여, 확인된 용액을 발생시켰다. 웨스트팔리아 세퍼레이터 아게(Westfalia Separator AG), 모델 CA-225를 데칸터 원심분리기로 사용하였다. 웨스트팔리아 세퍼레이터 아게, 모델 SA14를 슬러지제거기 원심분리기로 사용하였다. 시험에서, 확인된 스트림 중의 고체 농도는 스핀 다운 관에서 15 ml 중 약 0.01 내지 0.05 ml이었다. 확인된 스트림 중의 보다 적은 양의 고체가 원하는 최종 생성물에 대해 바람직할 수 있다. 역사상으로, 51개 배치에 대해, 본 발명자들은 2400 리터의 출발 부피에 대해 약 2177 리터의 확인된 용액을 평균내었다. 바람직하게, 디슬러징 간격 간의 시간은 중질부 배출(heavies out) 스트림 중의 생성물의 손실을 최소화하기 위해, 원심분리에 의해 연장된다.
용액은 가능한 경우, 95±5 ℃의 온도에서 유지되어야 한다. 그러한 보다 높은 온도는 용액 점도를 낮게 유지시킬 수 있고, 이에 따라 고체는 보다 효율적으로 제거될 수 있다. 그러한 보다 높은 온도는 또한, 본 발명자들은 용액이 냉각하면서(70 내지 85℃) 확인된 용액 중의 핑크색/적색 색조가 전개되는 것을 관찰하였기 때문에, 가능한 한 백색인 생성물로서 달성하는 것들 도울 수 있다. 고온 온도는 또한 식품 제품과 관련되는 미생물 성장을 억제할 수 있다.
이어서, "스핀 다운" 시험관에 의해 측정된 미량의 고체를 갖는 확인된 용액을 유지 탱크에 충전한다. 이어서, 에탄올(SDA 13, 캐나다 명명법)을 92% 순도의 에탄올을 위해 1.1 에탄올: 1.0 추출물의 부피 비로 확인된 용액에 충전한다. 목표는 총 부피 중의 에탄올 농도를 약 50%로 하는 것이다. 에탄올 및 추출물 용액을 혼합한 후, 3시간동안 정치시킨다. 이 정치 시간은 생성물이 유모성이 되어 탱크의 저부에 침강하도록 한다. 용액의 온도는 40 내지 55℃의 범위 내이었다. 본 발명자들은 보다 증가된 온도는 제품 품질(색상, 순도)을 향상시킬 수 있으나, 40℃ 미만의 매우 저온인 용액은 다른 탄수화물이 생성물과 함께 용액으로부터 나올 수 있기 때문에 보다 낮은 순도를 가질 수 있는 것으로 사료한다.
이 점에서, 탱크의 저부는 상등액으로부터의 "검"의 원심분리를 위해 보내어진다. 역사상으로 본 발명자들은 용액으로부터 검을 회수하기 위해 고체 볼 원심분리기인 "필러(peeler)" 원심분리기를 사용하였다. 필러 원심분리기는 크라우스 마페이 아크티엔게젤샤프트(Krauss Maffei Aktiengesellschaft), 모델 HZ 80/1,3 SiD이었다. 필러로의 공급 속도는 볼이 채워질 때 검의 손실을 피하도록 조절되어야 한다(따라서, "경질부 배출" 스트림 모니터링이 바람직하다). 한 구현예에서, 생성물은, 물질로 하여금 24 내지 48시간 동안 유지하고 검의 제2 배치를 형성하도록 함으로써 "경질부 배출" 스트림에서 회수된다. 그러나, 이 방법은 다른 방법들에서 가능한 것보다 낮은 순도(약 50%)를 초래할 수 있다.
평균적으로, 92% 알코올과 함께 석출된, 2000 리터의 확인된 용액으로부터의 51회 석출에서, 필러 원심분리에서 회수된 검은 중량이 91 kg이었다. 볼에 회수된 검은 시이트 고무 촉감을 가지는 경향이 있다. 그러나, 물질은 취급 중에 바로 찢어질 수 있다. 검은 기계적으로 방출될 수 있다. 검은 저장될 수 있으나, 산소에의 노출을 피하기 위해 에탄올 중에 유지되어야 한다. 검은 생성물 품질에 뚜렷한 저하없이, 에탄올로 1주일에 걸쳐 저장될 수 있다.
검을 수집하고, 높은 전단력 및 92% 이상으로, 1 kg의 검:3 리터의 에탄올의 비로 혼합한다. 역사상으로 본 발명자들은 작은 탱크 300 리터에서 고속 디스펜서 제조 유닛인 로스 믹서(Ross Mixer)를 사용하였다. 또한, 탱크에서 확실히 잘 혼합되도록, 작은 탱크 내의 혼합물의 수직 이동을 제공하기 위해 탱크 상의 루프 주위에 부가적 펌프가 있었다. 최종 생성물의 색상을 향상시키기 위해, 용액을 따뜻하게 유지시키면서 에탄올을 충전한다. 이어서, 검을 시스템에 급속히 첨가하고 혼합한다. 프레쉬 알코올과의 접촉은 검을 탈수시키고, 생성물은 입자로 경화된다.
이어서, 입자를 원심분리를 이용하여 에탄올 용액으로부터 단리한다. 역사상으로 본 발명자들은 배스킷의 수동적 방출과 함께, 배스킷 원심분리기를 이용하였다. 여과 매체를 제공하기 위해 배스킷을 직포(cloth)와 함께 배치하였다. 입자를 원심분리기에서의 분리 중에 프레쉬 에탄올(92% +)로 세척한다. 이어서, 단리된 입자를 건조기에 옮긴다. 다시, 세척된 물질을 질소 하에 수일 동안 저장할 수 있다. 본 발명자들은 산소의 존재 하의 건조 단계에 있어 색상 문제를 시찰하였기 때문에, 산소의 존재를 피하고자 한다. 91 kg의 검으로 출발하여, 평균적으로 본 발명자들은 배스킷 원심분리기에서 약 48 kg의 습윤 케이크를 회수하였다.
건조기에서 산소의 존재를 최소화하기 위해 질소 퍼지와 함께 진공 하에 건조를 수행한다. 건조 중의 최소의 산소 함량은 최종 제품 품질에 영향을 줄 수 있는 파라미터이다. 공기의 존재 하의 건조는 생성물이 상당히 어두워지도록 할 수 있다. 따라서, 건조를 위해 질소 퍼징을 사용할 수 있다. 건조는 50 내지 90℃에서 수행될 수 있다. 역사상으로 본 발명자들은 건조를 위한 FM 모델 유니트와 같은 리틀포드(LittleFord)형 건조기(물리적 혼합과 함께 자켓 가열 및 진공 시스템에 대한 생성물 손실을 방지하기 위한 백 하우스 유닛)을 가진다. 일단 공정이 건조가 완료됨을 가리키면, 생성물을 건조기에서 방출한 후, 필요에 따라 밀링시키고, 배합한다. 51 kg의 습윤 케이크로 출발하여, 본 발명자들은 평균 21 kg의 최종 생성물을 얻었다. 이 생성물은 건조 중량 기준으로 70% 이상의 평균 순도와 함께 4% 이하의 수분 함량을 가질 것이다.
이 때, 본 발명자들은 최대의 입자 크기가 250 마이크론 미만이도록 생성물을 단순히 밀링한다. 이 때 입자 크기에 대한 하한치는 없다.
실시예 2
실시예 2는 출발 물질이 25% 고체 함량을 가지는 공정을 설명한다. 2625 ml의 수돗물 및 2.4 g CaCl2·2H20을 65℃로 미리 가온된 5L 자켓이 부착된 반응기에 충전하였다. 200 g의 아리조나 껍질없는 아즈헐(Arizona Hulless Azhul) 보리 가루를 첨가하면서, 액체를 교반하였다. 1.75 ml의 제넨코르 LT-75 및 4.375 ml의 제넨코르 프레드 L을 첨가하였다. 675 g의 부가적 보리 가루를 첨가하였다. 65℃에서 2시간 동안 교반을 계속한 후, 온도를 95℃로 증가시키고, 10분간 유지시켰다. 슬러리를 6000 G에서 30분 동안 버켓형 원심분리기로 원심분리하였고, 상등액을 데칸테이션하여 확인된 시럽을 생성시켰다. 시럽의 점도는 25℃에서, 작은 샘플 어댑터를 이용하여 브루크필드 점도계로 10 rpm에서 118 cp였다.
60 g의 시럽을 25℃에서 연속적 교반 하에 60 ml의 에탄올과 천천히 혼합하여 베타-글루칸 검을 석출하였다. 하룻밤 동안 정치시킨 후, 상등액을 데칸테이션하고 검을 500 G에서 5분 동안 원심분리하였다. 펠렛을 회수하여 50 ml의 에탄올 중에서 호모지나이저를 이용하여 전단력으로 파쇄시켰다. 탈수된 섬유를 진공 여과로 수집하여 건조시켰다. 최종 섬유 생성물은 건조 중량 기준으로 63% 베타-글루칸이었다.
60 g의 원래의 시럽을 40 g의 물로 희석하여 생성시킨 60 g의 시럽을 상기 동일한 조건 하에서 석출시켰다. 수득된 섬유 생성물은 건조 중량 기준으로 70.2% 베타-글루칸이었다.
실시예 3
실시예 3은 출발 물질이 10% 고체 함량을 가지는 공정을 설명한다. 2160 ml의 수돗물 및 1.6 g CaCl2·2H20을 65℃로 미리 가온된 5L 자켓이 부착된 반응기에 충전하였다. 60 g의 아리조나 껍질없는 아즈헐 보리 가루를 첨가하면서, 액체를 교반하였다. 0.48 ml의 제넨코르 LT-75 및 1.2 ml의 제넨코르 프레드 L을 첨가하였다. 180 g의 부가적 보리 가루를 첨가하였다. 65℃에서 1.5시간 동안 교반을 계속한 후, 온도를 95℃로 증가시키고, 10분간 유지시켰다. 슬러리를 4000 G에서 20분 동안 버켓형 원심분리기로 원심분리하였고, 상등액을 데칸테이션하여 확인된 시럽을 생성시켰다.
60 g의 시럽을 25℃에서 연속적 교반 하에 60 ml의 에탄올과 천천히 혼합하여 베타-글루칸 검을 석출하였다. 하룻밤 동안 정치시킨 후, 상등액을 데칸테이션 하고 검을 500 G에서 5분 동안 원심분리하였다. 펠렛을 회수하여 50 ml의 에탄올 중에서 호모지나이저를 이용하여 전단력으로 파쇄시켰다. 탈수된 섬유를 진공 여과로 수집하여 건조시켰다. 최종 섬유 생성물은 건조 중량 기준으로 73.43% 베타-글루칸이었다. 총 질량은 0.614 g이었다.
1825 ml를 초여과에 의해, 1O kDa 분자량 컷오프를 갖는 0.5 m2 폴리에테르 술폰 카트리지를 이용하여 밀리포어(Millipore) UF 유닛으로 975 ml로 농축시켰고, 이에 시럽 2를 수득하였다. 60 g의 시럽 2를 25℃에서 연속적 교반 하에 60 ml의 에탄올과 천천히 혼합하여 베타-글루칸 검을 석출하였다. 하룻밤 동안 정치시킨 후, 상등액을 데칸테이션하고 검을 500 G에서 5분 동안 원심분리하였다. 펠렛을 회수하여 50 ml의 에탄올 중에서 호모지나이저를 이용하여 전단력으로 파쇄시켰다. 탈수된 섬유를 진공 여과로 수집하여 건조시켰다. 최종 섬유 생성물은 건조 중량 기준으로 79.05% 베타-글루칸이었다. 총 질량은 0.943 g이었다.
실시예 4
실시예 4는 β-글루칸의 분자적 특성을 변형시키고, 곡류로부터 변형된 β-글루칸을 분리하는 공정을 설명한다.
아즈헐 껍질없는 보리를 해머 밀로 분쇄하여, 5/64" 스크린에 통과시킨 후, (1.5)/64" 스크린에 통과시켰다. 90 kg 상수도를 70℃로 가열하였고, 15 ml의 스페자임 LT 75(제넨코르 인터내셔널로부터 입수가능한, 알파-아밀라제 및 베타-셀룰라제를 함유하는 바실러스 아밀로리퀘파시엔스로부터 제조된 효소)를 첨가하였다. 10 kg의 분쇄된 보리 가루를 격렬한 교반 하에 효소-물 혼합물에 천천히 첨가한 후, 200 ml의 1 M NaOH를 첨가하여, 혼합물의 pH를 5.5 내지 6.5로 조정하였다. 혼합물을 70℃에서 30분 동안 교반되도록 하고, 15분 내에 95℃ 초과로 가열하였다. 이어서, 15 ml의 프레드 L(제넨코르 인터내셔널로부터 입수가능한 바실러스 리케니포르미스로부터 제조된 고온 알파-아밀라제)을 첨가하였다. 혼합물을 β-글루칸 추출 및 완전 전분 가수분해를 위해 95 내지 105℃에서 부가적 30분 동안 교반되도록 하였다. 고온 혼합물을 약 4000 그램의 원심력의 고체 볼 원심분리기로 2회 원심분리하였다. 10 kg의 투명한 조추출물을 5 갤론 용기에 수집하여, 60℃ 미만의 실온으로 냉각되도록 하였다. 이어서, 4.25%(w/w) 에틸 아세테이트, 6%(w/w) 물 및 밸런스량(약 90%(w/w)) 에탄올을 함유하는 7 리터의 변성 에탄올을 격렬한 교반 하에 천천히 첨가하였다. 에탄올 첨가 중에 오프-화이트(off-white) 석출을 관찰하였다. 에탄올 추출물 혼합물을 실온에서 20시간 동안 정치하도록 하였고, 겔상 β-글루칸 케이크가 형성되었다. 상등액을 주의하여 데칸테이션하였고, 케이크를 약 4000 그램에서 원심분리한 후, 습윤 중량을 기록하였다. 습윤 케이크를 약 15초 동안 웨어링 블렌더(Waring blender)에서 에탄올(600 밀리리터 에탄올 대 200 그램 습윤 케이크)과 혼합하였고, 여과지로 여과시켰으며, 90℃에서 30분 동안 강제 공기 오븐에서 건조시켰다. 건조 중량을 기록하였다. 원래의 10 kg 보리 가루로부터, 5.4 kg 습윤 케이크 β-글루칸 및 0.78 kg 건조 케이크 β-글루칸을 수득하였다. 건조 β-글루칸 생성물 중의 β-글루칸 농도는 ADAC 995.16 표준 방법으로 분석 시에 약 70%이었다. 실온에서 물로 가용화될 때, β-글루칸 생성물은 스페자임 LT-75없이 생성된 것보다 더욱 낮은 점도를 갖는 용액을 생성시켰다. 자체 0.5% 용액의 전형 적인 점도는 25℃에서 약 10 cp이었다.
실시예 5
실시예 5는 β-글루칸을 포함하는 식이섬유 함유의 물질의 생성 공정을 설명한다. 수득된 β-글루칸의 평균 Mw은 약 170,000 달톤이었다.
5개 연속적 대규모 배치를 수행함으로써 본 실시예의 170,000 달톤 물질을 생성하였다. 동일한 절차 단계에 따라 5개 배치를 생성시켜, 5개 배치들 간에 균일한 배치 값 및 수행을 유지하였다.
각 배치는 25 및 225 킬로그램(kg)의 보리 가루를 칭량함으로써 개시하였다. 이어서, 약 65℃의 온도에서 2250 리터의 물을 원료 충전 탱크에 충전하였다. 약 65℃의 물과 함께, 칭량된 25 kg의 가루를 충전 탱크에 첨가하였다. 5분 동안 물 및 가루를 혼합한 후, 225 kg의 가루를 750 밀리리터(mL)의 스페자임 LT 75(제넨코르 인터내셔널)과 함께 충전 탱크 내의 혼합물에 충전하였다. 이어서, 이 혼합물을 인라인 고액 블렌더를 통해 자켓이 부착된 반응 용기에 전달하였다.
이어서, 혼합물을 온도 약 65℃에서 30분 동안 자켓이 부착된 반응 용기에서 유지시켰다. 30분 말미에, 또 다른 500 ml의 스페자임 LT 75(제넨코르 인터내셔널)을 자켓이 부착된 반응 용기 내의 혼합물에 충전하였다. 가루/물 혼합물을 온도 약65℃에서 또 다시 60분 동안 자켓이 부착된 반응 용기에서 유지시켰다. 1시간 유지 시간이 완료된 직후, 스팀을 자켓이 부착된 반응 용기에 적용하여, 혼합물 온도를 약 100℃로 증가시켰다. 일단 혼합물의 온도가 약 100℃이면, 1.10 리터의 스페자임 프레드-L(제넨코르 인터내셔널)을 혼합물에 충전하였다. 혼합물을 또 다시 90분 동안 약 100℃로 유지시켰다. 90분 후, 이어서 혼합물을 원심분리기에 보내어, 반응 혼합물로부터 고체를 제거하였다.
반응 혼합물로부터 고체를 제거한 후, 확인된 추출물을 유지 탱크로 보냈다. 확인된 추출물을 유지 탱크에 수집할 때, 알코올(92 중량% 에탄올)을 혼합 하에 유지 탱크 추출물에 첨가하였다. 400 리터의 확인된 추출물을 원심분리기를 통해 처리한 후, 400 리터의 알코올을 유지 탱크에 첨가하였다. 또 다른 500 리터의 확인된 추출물을 처리한 후, 또 다른 500 리터의 알코올을 유지 탱크에 첨가하였다. 확인된 추출물의 모두를 원심분리기 처리한 후, 알코올의 최종 첨가분을 유지 탱크에 첨가하여, 알코올의 부피를 처리된 확인된 추출물의 부피의 1.1배가 되도록 하였다. 알코올의 최종 첨가 후, 혼합물을 또 다시 5분 동안 교반한 후, 혼합물을 3시간 동안 정치하도록 하였다.
3시간의 유지 시간 후, 유지 탱크 내의 투명한 상등액 용액을 데칸테이션하였다. 유지 탱크의 저부 내의 혼탁 혼합물을 필러 원심분리기에 보내어, 생성물 검을 단리한다. 필러 원심분리기는 총 376.1 kg의 검을 단리하였다. 이어서, 고체 볼 원심분리기로부터 수집된 검을 고속 블렌더로 탱크 내에 검의 킬로그램 당, 3 리터의 알코올과 배합한다. 이어서, 탈수된 검을 배스킷 원심분리기에서 수집하고, 프레쉬 알코올로 세척하였다. 총 164.8 kg의 습윤 고체를 수집하여, 교반되는 진공 건조기에서 건조시켰다. 고체를 배합하고 밀링한 후, 조성물 및 분자량에 대해 분석하였다. 총 대략 78.1 kg의 건조된 생성물을 단리하여, 추가 연구를 위해 포장하였다.
실시예 6
실시예 6은 β-글루칸을 포함하는 식이섬유 함유의 물질의 생성 공정을 설명한다. 수득된 β-글루칸의 평균 Mw은 약 120,000 달톤이었다.
5개 연속적 대규모 배치를 수행함으로써 본 실시예의 120,000 달톤 물질을 생성하였다. 동일한 절차 단계에 따라 5개 배치를 생성하여, 5개 배치들 간에 균일한 배치 값 및 수행을 유지하였다.
각 배치는 25 및 225 킬로그램(kg)의 보리 가루를 칭량함으로써 개시하였다. 이어서, 약 65℃의 온도에서 2250 리터의 물을 원료 충전 탱크에 충전하였다. 약 65℃의 물과 함께, 칭량된 25 kg의 가루를 충전 탱크에 첨가하였다. 5분 동안 물 및 가루를 혼합한 후, 225 kg의 가루를 1250 밀리리터(mL)의 스페자임 LT 75(제넨코르 인터내셔널)과 함께 충전 탱크 내의 혼합물에 충전하였다. 이어서, 이 혼합물을 인라인 고액 블렌더를 통해 자켓이 부착된 반응 용기에 전달하였다.
이어서, 혼합물을 온도 약 65℃에서 30분 동안 자켓이 부착된 반응 용기에서 유지시켰다. 30분 말미에, 또 다른 1250 ml의 스페자임 LT 75(제넨코르 인터내셔널)을 자켓이 부착된 반응 용기 내의 혼합물에 충전하였다. 가루/물 혼합물을 약 65℃의 온도에서 또 다시 60분 동안 자켓이 부착된 반응 용기에서 유지시켰다. 1시간 유지 시간이 완료된 직후, 스팀을 자켓이 부착된 반응 용기에 적용하여, 혼합물 온도를 약 100℃로 증가시켰다. 일단 혼합물의 온도가 약 100℃이면, 1.10 리터의 스페자임 프레드-L(제넨코르 인터내셔널)을 혼합물에 충전하였다. 혼합물을 또 다시 90분 동안 약 100℃로 유지시켰다. 90분 후, 이어서 혼합물을 원심분리기에 보 내어, 반응 혼합물로부터 고체를 제거하였다.
반응 혼합물로부터 고체를 제거한 후, 확인된 추출물을 유지 탱크로 보냈다. 확인된 추출물을 유지 탱크에 수집할 때, 알코올(92 중량% 에탄올)을 혼합 하에 유지 탱크 추출물에 첨가하였다. 400 리터의 확인된 추출물을 원심분리기를 통해 처리한 후, 400 리터의 알코올을 유지 탱크에 첨가하였다. 또 다른 500 리터의 확인된 추출물을 처리한 후, 또 다른 500 리터의 알코올을 유지 탱크에 첨가하였다. 확인된 추출물의 모두를 원심분리기 처리한 후, 알코올의 최종 첨가분을 유지 탱크에 첨가하여, 알코올의 부피를 처리된 확인된 추출물의 부피의 1.1배가 되도록 하였다. 알코올의 최종 첨가 후, 혼합물을 또 다시 5분 동안 교반한 후, 혼합물을 3시간 동안 정치하도록 하였다.
3시간의 유지 시간 후, 유지 탱크 내의 투명한 상등액 용액을 데칸테이션하였다. 유지 탱크의 저부 내의 혼탁 혼합물을 필러 원심분리기에 보내어, 생성물 검을 단리한다. 필러 원심분리기는 총 422.2 kg의 검을 단리하였다. 이어서, 고체 볼 원심분리기로부터 수집된 검을 고속 블렌더로 탱크 내에 검의 킬로그램 당, 3 리터의 알코올과 배합한다. 이어서, 탈수된 검을 배스킷 원심분리기에서 수집하고, 프레쉬 알코올로 세척하였다. 총 272.1 kg의 습윤 고체를 수집하여, 교반되는 진공 건조기에서 건조시켰다. 고체를 배합하고 밀링한 후, 조성 및 분자량에 대해 분석하였다. 식이섬유 함유의 물질을 포함한 총 대략 97.7 kg의 건조된 생성물을 단리하여, 추가 연구를 위해 포장하였다.
실시예 7
실시예 7는 실시예 5 및 실시예 6으로부터 수득된 식이섬유 함유의 물질의 분석을 제공한다.
실시예 5 및 실시예 6으로부터 수득된 식이섬유 함유의 물질을 먼저 조성에 대해 분석하였다. 구체적으로, 지방 함량, 식이섬유 함량, 가용성 섬유 함량, 불용성 섬유 함량 및 단백질 함량을 측정하였다. 표준 AOAC 방법을 이용하여 조성 분석을 수행하였다. 실리커 라보라토리즈(Silliker Laboratories) 및 메달리온 라보라토리즈(Medallion Laboratories)에 의해 측정을 행하였다.
식이섬유 함유의 물질 내의 β-글루칸의 순도도 또한 측정하였다. AOAC 995.16의 표준 방법을 이용하여 순도를 측정하였다. 부가적으로, 실시예 8에 기재된 방법을 이용하여 β-글루칸의 평균 Mw를 측정하였다.
분석 결과가 표 1에 열거되어 있다.
성질 실시예 5로부터 수득된 식이섬유 함유의 물질을 포함하는 식이섬유 실시예 6으로부터 수득된 식이섬유 함유의 물질을 포함하는 식이섬유
베타-글루칸의 평균 Mw 베타-글루칸의 순도 RVA 데이터 170,000 달톤 74.77 55 cp 120,000 달톤 78.28 25 cp
영양-메달리온 총 지방(%) 식이섬유(%) 가용성 섬유(%) 불용성 섬유(%) 단백질(%) 0.03 84.9 84.5 0.4 2.71 0.11 86.6 86.2 0.4 1.75
실리커 결과 총 지방(%) 식이섬유(%) 가용성 섬유(%) 불용성 섬유(%) 단백질(%)) 0.21 84.85 84.85 <0.1 2.04 0.4 85.75 85.75 <0.1 1.37
실시예 8
실시예 8는 변형된 베타-글루칸에 대한 중량 평균 분자량 및 중량 평균 분자량 분포의 결정을 설명한다.
미세 밀링된 베타-글루칸(< 0.25 mm)의 20 mg 샘플을 50 mL 유리 시험관에 첨가한 후, 100 마이크로리터의 95%(v/v) 에탄올을 첨가하였다. 20 ml의 여과된 (0.2 마이크론) 초순수 물을 보어텍싱 하에 시험관에 첨가하였다. 샘플을 가끔 혼합하면서 비등수에서 1시간 동안 가열하였다. 샘플을 액체 크로마토그래프 바이알로 여과한 후(0.45 마이크론), 주입한다. 다각도 레이저 광산란(말스(MALLS), 돈(Dawn) EOS, 위야트 테크놀로지즈 인코포레이티드(Wyatt Technologies Inc.) 및 굴절율(RI, 워터스(Waters 410) 검출기를 갖춘 크기 배제 크로마토그래피(SEC)를 이용하여, 베타-글루칸의 중량 평균 분자량 분포를 결정하였다. 100 마이크로리터의 샘플을 워터스 2690 HPLC 시스템을 통해 SEC 칼럼(쇼덱스(Shodex) OH-pak SB-G/805/804/803) 상에 주입하였다. 칼럼을 1.0 mL/min의 유속 및 물 중 200-ppm 나트륨 아지드의 이동상(예비여과됨, 0.1 마이크론)로 40℃에서 운행하였다. 말스 검출기는 아스트라(Astra) 소프트웨어(버전 4.73.04)를 이용하고, 베타-글루칸의 dn/dc 값은 0.150이다. 데바이 플롯을 사용하여 중량 평균 분자량 분포를 계산하였다.
실시예 9
AOAC 995.16 방법(변형법)을 이용하여 농축된 베타-글루칸 생성물의 순도를 결정하였다. 20 mg의 샘플을 50 mL 스크류 캡 시험관에 칭량하여 넣고, 200 uL의 50%(v/v) 에탄올을 첨가하였다. 샘플을 혼합하여, 베타-글루칸을 확실히 분산시켰다. 5 ml의 20 mM(pH 6.5) 나트륨 포스페이트 완충액 및 4.7 ml의 물을 시험관에 첨가한 후, 간헐적 혼합 하에 2분 동안 비등수 중에 가열하였다. 시험관을 냉각시킨 후, 100 uL의 리케나제를 첨가하였다. 샘플을 15분 마다 보어텍싱 하에 1시간 동안 50℃에서 인큐베이션하였다.
샘플을 제거하고, 20 ml의 물을 첨가하였다. 이어서, 샘플을 시험관에 여과하여 넣었다(0.45 um 나일론). 여과된 샘플의 100 uL의 분취량을 2개의 부가적 시험관에 첨가하였다. 1차 시험관을, 베타-글루칸에 배분되지 않은 임의의 존재하는 글루코스를 설명하는 블랭크로 사용하였다. 이 시험관에 100 uL의 50 mM(pH 4.0) 나트륨 아세테이트 완충액을 첨가하였다. 제2 시험관에 100 uL의 B- 글루코시다제를 첨가하였다. 이들 샘플을 40℃에서 10분 동안 인큐베이션하였다. 10분 후, 3.0 mL의 GOPOD 염료를 첨가한 후, 40℃에서 20분 동안 부가적으로 가열하였다. 이어서, 샘플을 오븐에서 제거하고, 분석 전에 10분 동안 냉각되도록 하였다. 510 nm에서 흡광도를 판독하였고, 메가자임(Megazyme)에 의해 제공된 방정식을 이용하여 베타-글루칸 순도를 계산하였다.
실시예 10
보리 베타 섬유(BBF)의 점도의 결정. 1% BBF 농도로 래피드 비스코 분석기 모델 3(RVA)를 이용하여 점도를 결정하였다. 샘플을 정확히 칭량하여 RVA 셀 내부의 공지된 부피의 물에 두었다. RVA는 프로펠러 속도 및 셀 온도가 변화하는 점도 프로파일이 생기도록 하는 소프트웨어를 사용한다. 하기 프로그램을 사용하여 점도를 결정하였다. 그래프에서 발생된 최대값을 점도로 취한다.
시간(분) 온도(℃) 속도(rpm)
0 95 960
10 95 160
17 25 160
22 25 160
29 95 160
34 95 160
실시예 11
실시예 11은 식이섬유 함유의 물질의 식품 용도를 설명한다. 구체적으로, 그것은 실시예 1에 따라 제조된 식이섬유 함유의 물질을 바에 포함시키는 것을 설명한다. 식이섬유 함유의 물질을 위한 가능한 바 용도는 하기 것들을 포함한다: 필링이 있거나 없는 식사 대체 바, 에너지 바, 고단백질 바, 그라놀라 바, 시리얼 바 등. 사용된 식이섬유 물질 100 g 서빙 당, 영양 정보 및 사용된 보리 베타 섬유 생성물의 부가적 특징이 하기 표 2에 나와 있다.
보리 베타 섬유 100 g 서빙 당, 영양 정보
영양소 대략적 조성
열량/100 g 371.9
지방 열량/100 g 1.0
총 지방(%) 0.1
포화 지방(%) ND
콜레스테롤(mg/100 g) <1
나트륨(mg/100 g) 19.3
총 탄수화물(%) 90.9
식이섬유(%) 79.6
가용성 섬유(%) 78.6
불용성 섬유(%) 1.0
설탕(%) 0.8
단백질(%) 2.7
비타민 A(IU/100 g) <100
비타민 C(mg/100 g) <2
칼슘(mg/100 g) 175.9
철(mg/100 g) 0.5
수분(%) 3.4
회분(%) 2.8
베타-글루칸 중량 평균 분자량 165,000
생성물의 고순도로 인해, 단지 1.1 g의 식이섬유 함유의 물질이 0.75 g의 베타-글루칸을 전달할 것이다. 하기 제형식은 열량의 40%가 탄수화물에서 유래되고, 30%는 각기 단백질 및 지방에서 유래되는 식사 대체 바에 관한 것이다. 각 50 g의 바는 0.75 g의 베타-글루칸 및 6.25 g의 콩 단백질을 함유한다.
식사 대체 바의 제조
성분 %
카르길(Cargill) 폴리쎄(Polisse)
Figure 112005055650178-PCT00001
단리된 콩 단백질 15.7
칼슘 카세이네이트 8.6
유청 단백질 농축물 7.8
게르킨스(Gerkins) 코코아 6.6
본 발명의 식이섬유 함유의 물질 2.7
비타민 및 미네랄 프리믹스 1.9
카르길 하이-그레이드(Hi-Grade)
Figure 112005055650178-PCT00002
염 0.8
카르길 이소클리어(Isoclear)
Figure 112005055650178-PCT00003
42 고프룩토스 옥수수 시럽 25.1
카르길 이소클리어
Figure 112005055650178-PCT00004
43 고말토스 옥수수 시럽 12.1
꿀 7.1
윌버(Wilbur)
Figure 112005055650178-PCT00005
비감미화 초콜렛 2.3
카르길 카놀라 오일 1.9
카르길 대두 오일 1.9
물 5.0
풍미제 0.5
총 100.00
절차:
1. 모든 건조 성분들을 배합한다.
2. 낮은 열 하에서 시럽, 꿀, 초콜렛 및 오일을 조합한다.
3. 물 및 풍미제를 시럽 혼합물에 첨가하고, 즉시 건조 성분들과 조합한다.
4. 혼합하여 도우를 형성시킨다.
5. 원하는 두께로 시이트화하여, 40 g 바로 절단한다.
6. 각 바를 10 g의 윌버
Figure 112005055650178-PCT00006
초콜렛 S-856 코팅으로 코팅한다.
실시예 12
실시예 12는 표준화된 관능적 평가 시험을 위한 프로토콜을 제공한다. 본 발명에 따른 식이섬유 조성물을 이용하거나 이용하지 않으면서 시리얼 바 및 요구르트를 사용하여 시험을 수행한다. 사용된 식이섬유 조성물은 실시예 11 및 표 2에 기재된 것과 같았다. 시리얼 바 및 요구르트를 제품의 마우스필을 위해 중요한 한 관능적 속성인 매끄러움에 대해 평가하였다.
시리얼 바의 제조 절차는 하기 단계들을 포함하였다: 중저 열 하에 부드러워질 때까지 설탕, 시럽 및 땅콩 버터를 함께 용융시켰다. 본 발명의 식이섬유 함유의 물질을 교반하여 주입한 후, 곡류를 주입하였다. 물질들을 혼합한 후, 기름치지 않은 9×9 팬에 전착시키고, 냉각시켜, 샘플로 절단하였다. 샘플을 코딩하고, 끈적거리는 마우스필에 대한 9점 강도 등급을 이용하여 집중군 내의 14명의 비훈련 인원에 의해 평가하였다. 하기 용어 앵커들을 끈적거림 강도 규모의 등급으로 사용하였다: 끈적거리지 않음 (1), 미량 (2), 희미함 (3), 약간임 (4), 마일드함 (5), 보통 (6), 강함 (7), 매우 강함 (8), 극히 끈적거림 (9).
결과가 표 3에 나와 있다. 보는 바와 같이, 본 발명의 식이섬유 함유의 물질을 포함시킴은 시리얼 바의 매끄러움의 마우스필 관능적 인지에 대해 실질적으로 영향을 주지 않았다.
요구르트의 제조 절차는 하기 단계들을 포함하였다: 요플레 딸기, 원래의 요구르트 및 본 발명의 식이섬유 함유의 물질을, 부드럽고 잘 분산될 때까지 핸드 블렌더로 함께 배합하였다. 시리얼 바에 대한 끈적거리는 마우스필에 대한 동일한 9점 강도 등급을 이용하여 집중군 내의 14명의 비훈련 인원에 의해 평가하였다.
결과가 표 4에 나와 있다. 보는 바와 같이, 본 발명의 식이섬유 함유의 물질을 포함시킴은 요구르트의 매끄럽거나 끈적거리는 마우스필의 인지에 대해 실질적으로 영향을 주지 않았다.
식이섬유 함유의 물질이 없는 시리얼 바 식이섬유 함유의 물질이 있는 시리얼 바
설탕 100 그램 100 그램
카로(Karo) 시럽 150 그램 150 그램
스키피 크리미(skippy creamy) 땅콩 버터 125 그램 125 그램
스페셜 K 105 그램 93.5 그램
본 발명의 β-글루칸 --- 11.5 그램
총 질량 480 그램 480 그램
매끄러움 강도 등급 값 2.1 2.7
식이섬유 함유의 물질이 없는 요구르트 식이섬유 함유의 물질이 있는 요구르트
요구르트 200.0 그램 198.8 그램
본 발명의 β-글루칸 --- 1.2 그램
총 질량 200.0 그램 200.0 그램
매끄러움 강도 등급 값 2.3 2.6
실시예 13
실시예 13은 건강에 좋은 콜레스테롤 수준을 증진시키기 위한 본 발명의 식이섬유 함유의 물질의 능력을 설명한다.
8-10주령(연구 개시 시)의 40마리의 F1형 수컷 햄스터들의 군을 1주일 동안 순응시켰다. 이어서, 모든 동물들을 리서치 다이어츠(Research Diets)에 의해 제조된 항콜레스테롤 규정식(HCD)에 두었다. HCD(시간=0)로 2주 후, 동물들 모두를 혈액 샘플을 위해 출혈시켜, 총 혈장 콜레스테롤, 고밀도 지질단백질 콜레스테롤(HDL-C) 및 비-고밀도 지질단백질 콜레스테롤(비-HDL-C)의 혈중 수준의 기선을 구축하였다. 비-HDL-C는 매우 낮은 밀도, 중간 밀도 및 낮은 밀도 지질단백질 콜레스테롤을 포함한다.
이어서, 햄스터 모두를 무작위로 4개 군들(N=10) 중 하나에 배당하고, 각각은 특정 규정식을 취하였다. 무처리 대조군인 하나의 군을 HCD 급식으로 유지시켰다. 나머지 3개 군들을 특정 규정식에 배당하였다: 1) 양성 대조군으로서의 HCD+0.5% 콜레스티라민; 2) HCD+8%(건조 중량 기준)의 실시예 5에 따라 제조된 식이섬유 함유의 물질. (이 물질은 170 kDa 평균 Mw 및 55 cp의 점도를 특징으로 함); 및 3) HCD+8%(건조 중량 기준)의 실시예 6에 따라 제조된 식이섬유 함유의 물질. (이 물질은 120 kDa 평균 Mw 및 25 cp의 점도를 특징으로 함). 사용된 2개의 식이섬유 조성물에 대한 부가적 영양 정보가 이하 표 5에 나와 있다.
보리 베타 섬유 100 g 서빙 당, 영양 정보
영양소 대략적 조성
100 kDa 식이섬유 조성 120 kDa 식이섬유 조성
열량/100 g 358.0 366.0
지방 열량/100 g 0.0 1.0
총 지방(%) 0.0 0.1
포화 지방(%) 0.0 0.0
콜레스테롤(mg/100 g) <1.00 <1.00
나트륨(mg/100 g) 18.3 31.9
총 탄수화물(%) 87.1 90.0
식이섬유(%) 84.9 86.6
가용성 섬유(%) 84.5 86.2
불용성 섬유(%) 0.4 0.4
설탕(%) 0.7 1.0
단백질(%) 2.7 1.8
비타민 A(IU/100 g) <100 <100
비타민 C(mg/100 g) <1.00 <1.00
칼슘(mg/100 g) 208.0 229.0
철(mg/100 g) 0.5 0.5
수분(%) 7.2 5.1
회분(%) 2.5 2.7
도 2, 도 3 및 도 4에 나와 있는 그래프는 0.5% 콜레스티라민에서의 약물 처리의 성능에 대한, 동물 급식에서의 8% 농도에서의 본 발명의 식이섬유 함유의 물질의 효능을 설명한다. 본 발명의 식이섬유 함유의 물질은 약물 처리와 일관되게 동등한 비-HDL-C 값을 저하시켰다. 부가적으로, 식이섬유 함유의 물질은 연구 과정 동안 평균 HDL-C 수준을 상당히 변경시키지 않았다.
실시예 14
실시예 14는 효소 제제 스페자임 LT-75 및 스페자임 LT-300가 셀룰라제 및 아밀라제 활성을 모두 가진다는 것을 나타내는 결과를 설명한다. 스페자임 LT-75 및 스페자임 LT-300은 제넨코르 인터내셔널로부터 시중 입수가능하다.
약 70℃에서 약 90 kg의 물 및 약 10 kg의 분쇄된 보리를 포함하는 수성 혼합물을 제조하였다. 보리는 베타-글루칸 및 전분을 포함한다. 혼합물을 철처히 교반하였고, 약 30분 동안 방치하였다. 이어서, 혼합물을 약 90분 동안 더 방치하였다. 30분간 또는 후속하여 90분간 더 점도에 있어 인식가능한 변화는 관찰되지 않았다. 비스코텍(Viscotek) 점도계를 이용하여 점도를 측정하였다. 시험 조건에서 보리의 베타-글루칸 또는 보리의 전분의 실질적 분해가 일어나지 않은 것으로 결론지어졌다.
약 70℃에서 약 90 kg의 물, 약 10 kg의 분쇄된 보리 및 약 15 ml의 스페자임 LT-75을 포함하는 제2 수성 혼합물을 제조하였다. 보리는 베타-글루칸 및 전분을 포함하였다. 혼합물을 철처히 교반하였고, 약 30분 동안 방치하였다. 이어서, 혼합물을 약 90분 동안 더 방치하였다. 30분간에 걸쳐 상당한 점도 감소가 관찰되었고, 심지어 더 큰 점도 감소가 후속하여 90분간에 걸쳐 관찰되었다. 실시예 5에 기재된 방법을 이용하여 90분 후에 베타-글루칸의 평균 Mw를 관찰하였고, 평균 Mw의 상당한 감소가 일어났다. 점도 및 Mw의 감소 측면에서, 보리의 베타-글루칸 및 보리의 전분 모두에서 상당한 분해가 일어난 것으로 결론지어졌다. 이와 같이, 스페자임 LT-75는 셀룰라제 활성 및 아밀라제 활성 모두를 가지는 것으로 결론지어졌다. 제넨코르 인터내셔널로부터의 스페자임 LT-75에 대한 제품 명세 시이트는 아밀라제 활성은 나타내나, 셀룰라제 활성은 나타내지 않는다. 본 발명자들은 스페자임 LT-75에 대한 셀룰라제 활성의 사전 보고를 알지 못한다.
약 70℃에서 약 90 kg의 물, 약 10 kg의 분쇄된 보리 및 약 15 ml의 스페자임 LT-300을 포함하는 제3 수성 혼합물을 제조하였다. 보리는 베타-글루칸 및 전분을 포함하였다. 혼합물을 철처히 교반하였고, 약 30분 동안 방치하였다. 이어서, 혼합물을 약 90분 동안 더 방치하였다. 30분간에 걸쳐 상당한 점도 감소가 관찰되었고, 심지어 더 큰 점도 감소가 후속하여 90분간에 걸쳐 관찰되었다. 실시예 8에 기재된 방법을 이용하여 90분 후에 베타-글루칸의 평균 Mw를 관찰하였고, 평균 Mw의 상당한 감소가 일어났다. 점도 및 Mw의 감소 측면에서, 보리의 베타-글루칸 및 보리의 전분 모두에서 상당한 분해가 일어난 것으로 결론지어졌다. 이와 같이, LT-300은 셀룰라제 활성 및 아밀라제 활성 모두를 가지는 것으로 결론지어졌다. 제넨코르 인터내셔널로부터의 스페자임 LT-300에 대한 제품 명세 시이트는 아밀라제 활성은 나타내나, 셀룰라제 활성은 나타내지 않는다. 본 발명자들은 스페자임 LT-300에 대한 셀룰라제 활성의 사전 보고를 알지 못한다.
다수의 구현예들 및 실시예들에서의 발명의 원리를 설명 및 기술한 바, 본 발명이 그러한 원리에서 벗어나지 않는 한, 합치적으로 상세하게 변형될 수 있다는 것이 당업자에게 명백해질 것이다. 본 발명자들은 하기 특허청구범위의 취지 및 범주 내에 포함되는 모든 변형들을 청구한다.
실시예 15
예시적 1-효소 공정. 수돗물이 채워진 자켓이 부착된 플라스크를 65℃로 가열하였다. 일단 물이 일정 온도에 도달하면, 소량의 보리 가루(8.61% BG)를 첨가하였다. 이어서, 0.02% 효소(LT-75)를 물에 첨가하였다. 마지막으로, 가루를 총 10중량% 농도가 되도록 첨가하였다. 이어서, 이 혼합물을 90분 동안 교반하였다. 수득된 용액을 반응 용기에서 제거하여, 10,000 rpm에서 10분 동안 원심분리하였다. 수득된 상등액을 데칸테이션하고, 고체를 폐기하였다. 상등액을 1:1 중량비의 에탄올로 석출하고, 하룻밤 동안 정치시켰다. 수득된 고체를 데칸테이션으로 단리한 후, 원심분리하였다. 생성물을 5 중량배 에탄올로 세척하고, 균질화하고, 와트만(Whatman) #3을 통해 여과하였다. 수득된 분말을 60℃ 진공 오븐에서 하룻밤 동안 건조시켰다.
진공, 건조된 생성물의 색상은 매우 밝은 흰색이었다. 이 1차 시험의 순도는 77.4%, DWB이었다. 이 실험을 79.7% 및 76.0%, DWB 순도로 하여, 동일한 파라미터 하에서 2회 반복하였다. 그러나, 이는 탈이온수를 이용하여 1회 운행하였고, 순도는 단지 18%에 달하였음을 주목하여야 한다. 그것은 알파-아밀라제 효소 활성을 유도하기 위해 200 ppm 칼슘이 사용되어져야 할 필요가 있음이 이제 알려져 있다. 부수적으로, 수득된 소화는 64-80% 베타-글루칸 회수의 범위 내이다. 남은 생성물은 석출 시에 소실되거나, 비소화되거나 소비된 고체의 수분 내에 포획된다.
LT-75의 알파-아밀라제 및 베타-글루카나제 활성으로 인해 랩 규모로 높은 순도 베타-글루칸이 생성될 수 있다. 이는 에너지 비용 및 탱크 유지 시간, 또한 생산 환경에서의 효소 비용을 감소시킨다. 후속 실험들은, 광대한 원심분리 용량이 있는 한, 이 공정이 15% 고체 소화로 운행될 수 있음을 입증하였다.
실시예 16
베타-글루칸에 대한 반응자로 알려진 6명의 남자들 및 6명의 여자들을 연구를 위해 소집하였다. 그 개인들은 모두 항콜레스테롤, 고혈당(글루코스 비내성) 남자들 및 그와 달리 일반적으로 건강한 여자들이었다. 그들을 2개 군으로 무작위로 나누어, 5그램/d의, 저분자량(LMW) 식이섬유 조성물을 포함하는 곡류, 또는 5 그램/d의, LMW 식이섬유 조성물을 포함하는 쥬스로 처리하였다. 기선 랩(지질 및 글루코스)을, 체중 및 기선 부작용과 함께 처리 시작 전에 취하였다. 이어서, 환자들은 21일 동안 매일 식품과 함께 쥬스 또는 곡류를 소비하도록 하였다. 21일 후, 체중 등과 함께 랩을 반복하였다. 환자들에게 처리 기간의 전반에 걸쳐 "정상적" 생활방식을 유지하도록 하였고, 다만 규정식의 특정 평가는 수행하지 않다. 가변적 일차 성과는 LDL-C이었다. 곡류 군에서, LDL-C는 158에서 135로 하락하였고(14.5%), 쥬스 군에서는 165에서 144로 하락하였다(12.5%). 체중은 변화하지 않은 채로 남았다. 혈중 글루코스 수준은 또한 처리 중에 하락하였다. GI(위장 부작용)은 처리에 의해 변화되지 않았다. 참가자에게 제공된 곡류 및 쥬스 내에 혼입된 식이섬유 조성물은 실시예 13, 표 5에 기재된 170 kDa 물질과 동일하였다.
실시예 17
대안적 효소의 조사. 하기 실시예는 대안적 효소를 선별하기 위한 한 예시적 방법을 제공한다. 특정 예로서, LT-300를 순도 및 분자량 요건을 위한 벤치마크로 사용하였다. 그러나, 원하는 생성물 및 기타 인자, 예컨대 비용 효율에 따라, 다른 벤치마크가 적절할 수 있다. 고려된 인자들은 벤치-탑 생산에서의 유용성, 순도 요건이 (단독 또는 프레드-L와 조합하여) 충족되었는지의 여부, 및 분자량 프로파일을 포함한다.
물질 및 방법:
보리 가루를 베타-글루칸의 원(source)으로 사용하였다. 특정 예로서, 원 또는 보리 가루는 알려지지 않았으나, 모든 시험에 대해 동일한 로트를 사용하였다. 모든 소화를 수돗물에서 10% 고체로 운행하였다. 소화를 유리 배치 반응기에서 운행하고, 개별 요건에 따라 가열하여, 내부적으로 모니터링하였다. 반응기는 공기 파워 교반기 및 냉수 응축기 칼럼이 장착되어 있었다. 물을 원하는 온도로 가열한 후, 소량의 완충 가루(100 ml H2O 당, ~1 g)를 첨가한 후, 효소를 고체 기초로 0.5%로 첨가하였다. 이어서, 나머지 가루를 첨가하였다. 필요한 경우, 제조업자의 pH 명세에 따라 6 N NaOH 또는 1 M HCl로 pH를 조정하였다. 운행 시간은 90분이었다.
효소 pH 온도℃ Ca 2 + (ppm)
----------------------------------------------------------------------
테나제(Tenase) L-1200 6.0 70 200-400
클라라제(Clarase) L-40000 5.2 50 무
멀티프레쉬 4.2 70 무
G997 5.7 95 30
90분 후, 전체 소화물을 8000 rpm에서 10분 동안 원심분리하였다(베크만(Beckman) J2-21M r 최대=11300×g). 상등액에 대해 점도 및 용해 고체 측정값을 취한 후, 고체들을 폐기하였다. 추출물을 1:1(v:v) 비의 시약 알코올(5% 2-프로판올, 90-91% 200도(proof) 에탄올 및 4-5% 메탄올)로 석출하였다. 샘플을 하룻밤 동안 유지시키고, 원심분리하였으며, 데칸테이션한 후, 고체 분획을 샘플 부피의 3배를 이용하여 시약 알코올로 세척하였다. 샘플을 와트만 #4 여과지로 여과하고, 1시간 이상 동안 70℃에서 진공 오븐에서 건조하였다.
결과 및 논의:
점도: 전형적인 LT-300 소화는 15 센티포이즈 부근의 점도를 갖는 상등액을 생성시킨다. 테나제 L-1200은 그 수준을 충분히 밑도는 점도 측정값을 가졌다. 클라라제 L-40000은 점도 감소를 나타냈으나, 표적화된 범위보다 더욱 더 높았다. 다른 2개의 효소인 멀티프레쉬(Multifresh) 및 G997는 너무 높은 점도를 나타내어 측정할 수 없었다. 이 정보를 통해, 멀티프레쉬 및 G997의 추가적 연구를 수행하기로 결정하였다.
효소 점도(cp)
--------------------------------
테나제 L-1200 2.46
클라라제 L-40000 25
멀티프레쉬 N/A
G997 N/A
테나제 및 프레드-L 6.09
용해된 고체: 이 측정은 소화 중에 추출된 가용성 섬유를 구상하도록 하였다. 설탕 및 기타 탄수화물도 또한 추출하고; 용해된 고체의 단지 ~15%만이 순도를 만족하는 생성물로 석출된다. 참고로, LT-300 소화물은 전형적으로 4.5 내지 9% DS에서 운행된다. 일반적으로 알 수 있는 바, 테나제를 이용하여 추출된 고체의 양은 벤치마크에 더 근접하였다. 그러므로, 클라라제가 더 연구되지 않는 것으로 결정되었다.
효소 % DS 순도, DWB
---------------------------------------------------
테나제 L-1200 6.36% 42.6%
클라라제 L-40000 2.36
테나제 L-1200 및 프레드-L 7.85% 71.9%
순도: 상기 데이터에 기초하여, 단지 테나제 L-1200 소화물이 석출되었고, 이를 순도에 대해 분석하였다. 단독으로, 테나제 L-1200만이 42.6%의 순도를 달성하였다. 그러나, 프레드-L 소화물과 조합하여, 순도가 72%에 달하였다. 전체 베타-글루칸 수율은 약 85%의 회수율로 LT-300 벤치 규모 수율에 매우 근접하였다.
분자량: 3회 시험 운행에 기초하여, 테나제 L-1200 샘플의 중량 평균 분자량 분포는 LT- 300 샘플에 대해 보고된 것보다 낮았다(각기, 73,000 vs. 100-150,000). 그러나, 말스 크로마토그램은 2개 피크를 나타냈고, 그 2개 중의 더 큰 것은 50,000 달톤에 보다 근접하였다. 2번째 피크는 불순한 피크인 것으로 사료된다. 이 작업을, 다각도 레이저 광 산란 검출기(MALLS) 및 회절율(RI) 검출기를 갖춘 크기 배제 크로마토그래피(SEC)를 이용하여 수행하였다.
그럼에도 불구하고, 테나제 L-1200은 LT-300으로 생성된 생성물보다 더 낮은 평균 분자량을 갖는 생성물을 생성시켜야 한다. 생성물은 벤치 규모로 생산될 때 보다 낮은 분자량을 가질 수 있음을 주목하여야 한다. 예를 들어, LT-300으로 생성된 생성물의 중량 평균 분자량은 벤치 규모로 약 100,000 내지 약 150,000 달톤의 범위 내이나, 파일럿 규모에서 약 180,000이었다.
실시예 18
실시예 11 및 표 2에 기재된 식이섬유 조성물을 이용하여 섬유 및 칼슘 강화 식빵을 제형하였다. 실시예 10에 의해 나타낸 바와 같이, 보리 베타 섬유의 고순도로 인해, 50 g의 서빙 당, 0.5 g의 β-글루칸을 전달하기 위해, 단지 1.1 g의 본 생성물이 필요하다. 보리 베타 섬유 함유의 도우 또는 배터는 통상적인 제형물에 보다 단지 약간 더 많은 물 및 혼합 시간을 필요로 할 수 있다. 하기 실시예는 50 g의 서빙 당, 0.75 g의 보리 베타 섬유, 올리고-파이버(Oliggo-Fiber)TM로부터의 3 g의 섬유 및 200 mg의 칼슘을 전달하는 노타임(no-time) 빵 제형물에 관한 것이다.
섬유 및 칼슘 강화 식빵
성분 %
카르길 아티잰 빵가루 48.72
카르길 올리고-파이버TM F-97 이뉼린 5.75
활성 밀 글루텐 3.08
카르길 보리 베타 섬유 2.06
카르길 다목적 쇼트닝 1.76
카르길 설탕 1.64
카르길 하이-그레이드 염 1.19
황산 칼슘 1.07
도우 컨디셔너 0.82
효소 2.06
물 31.85
총 100.00
절차:
1. 성분들을 조합하여, 10 쿼트 볼과 함께 A-100 호바트(Hobart) 믹서에서 도우를 생성시킨다. 저속으로 도우 후크로 1분간 혼합하고, 제2 속도를 10분간, 혹은 글루텐이 충분히 발달할 때까지 교반한다. 도우 온도는 84-86℉이어야 한다.
2. 도우를 510 그램 조각으로 나누고, 10분간 방치한다.
3. 도우를 시이트화하고 형성시켜 약간 기름친 표준 8-인치 빵 팬에 둔다.
4. 45분 동안, 또는 덩어리가 팬 측면 위로 1.5 인치로 부풀 때까지, 105℉ 및 95% 상대 습도에서 프루핑한다.
5. 400℉에서 27분 동안 베이킹한다.
6. 팬에서 제거하여 냉각시킨다.
실시예 19
실시예 11, 표 2에 기재된 식이섬유 조성물을 이용하여, 옥수수 플레이크 아침용 시리얼을 제조하였다. 하기 실시예는, 건조 시리얼 30g 서빙 당, 3.0 g의 보리-글루칸을 전달하도록 제형된, 압출 및 플레이크화된 아침용 시리얼에 관한 것이다. 그것은 단지 1회 서빙에서 귀리 건강 요건에 의해 필요로 되는 β-글루칸의 일일 수준을 만족한다.
콘 플레이크 아침용 시리얼
습윤 믹스 성분 %
물 96.00
말트 시럽 4.00
총 100.00
건조 믹스 성분 %
카르길 옥수수 콘(Cone) 75.98
카르길 보리 베타 섬유 13.79
카르길 설탕 7.48
카르길 하이-그레이드 염 1.76
단당류 및 이당류 0.88
비타민 및 미네랄 프리믹스 0.11
총 100.00
공정:
80:20 비(w/w)의 건조 믹스:습윤 믹스를 압출하고, 플레이크화하여, 약 2%의 최종 수분으로 굽는다.
실시예 20
고순도(≥70%) β-글루칸 조성물, 예컨대 실시예 11 및 표 2에 기재된 보리 베타 섬유 조성물을 그것의 기능적 및 건강 이익을 위해 다양한 음료 용도들에서 사용할 수 있다. 예비 연구(실시예 13 및 16 참고)는, 혈청 콜레스테롤 수준을 감소시키는 보리 베타 섬유의 가능한 이익을 제시한다. 가용성 식이섬유의 매우 농축된 원으로서, 8 온즈 서빙 당, 0.75 g의 β-글루칸을 전달하기 위해 단지 0.45% 보리 베타 섬유만이 필요하다. 섬유 강화에 부가하여, 보리 베타 섬유는 또한 크림같은 마우스필의 부여, 바디 향상, 점도 부가 및 고체 현탁화를 위해 사용될 수 있다.
보리 베타 섬유를 효과적으로 수화하고 분산시키기 위해, 하기 기술들이 제시된다:
* 보리 베타 섬유를 다른 건조 성분들, 예컨대 설탕, 말토덱스트린, 또는 전분과 예비혼합하여, 분산 중에 입자를 분리하는 것을 돕는다. 식물성 오일, 옥수수 시럽, 또는 또 다른 비용매 중의 보리 베타 섬유의 예비배합도 또한 유익할 수 있다.
* 보리 베타 섬유를 분산시키기 전에 수상을 90℃로 예비가열한다.
* 격렬하게 교반된 고온수의 보어텍스로 보리 베타 섬유를 천천히 계량하여 넣어, 철저하게 분산시킨다. 이는 고전단력 혼합을 이용하여 달성될 수 있다. 흡입기(aspirator) 장치, 예컨대 분산 깔대기 및 혼합 배출장치(Eductor)도 또한 유용할 수 있다.
* 5-30분 동안 혼합하면서 용액을 수화시키고 가용화한다. 요구되는 혼합 시간은 사용되는 개별적 제형양식, 공정 및 장비에 따라 변화한다.
* 나머지 음료 성분들을 첨가하여, 최적 용해도 및 안정도를 위해 보리 베타 섬유의 분산 및 수화가 완료된 후, pH를 조정한다.
보리 베타 섬유를 사용하여, 다양한 탄산 및 비-탄산, 농축 및 바로 마실 수 있는 고온 및 저온 음료를 강화할 수 있다. 그러한 용도들의 예는 쥬스, 과일 및/또는 야채 쥬스 드링크, 스무디, 식사 대체품, 우유, 낙농 및 대두 기재의 드링크, 스포츠 및 에너지 드링크, 차 및 커피, 크리머, 물, 냉동 드링크 등을 포함한다.
하기는 8 온즈(240 mL) 서빙 당, 0.75 g의 보리 베타 섬유를 함유하는 건강에 좋은 리프레쉬용 쥬스 드링크에 대한 제형양식이다. 과일 쥬스 농축물들 및 풍미제들의 각종 조합물들을 배합하여, 각 자체의 관용 배합물을 생성시킬 수 있다. 이 방법을 사용하여, 또한 보리 베타 섬유로 강화된 다른 음료를 생성시킬 수 있다.
보리 베타 섬유 쥬스 드링크
성분 %
물 96.886
카르길 보리 베타 섬유 0.45
카르길 과일 쥬스 농축물 2.00
카르길 고강도 감미제 0.22
카르길 산미료 0.18
풍미제 0.15
색소 0.014
칼륨 시트레이트 0.10
총 100.00
절차:
1. 물을 90℃로 가열한다.
2. 보리 베타 섬유를 고전단력 혼합을 이용하여 물의 보어텍스로 천천히 뿌린다(sprinkle). 15분 동안 혼합한다.
3. 과일 쥬스 농축물, 감미제, 산미료, 풍미제 및 색소를 첨가한다. 5분 동안 혼합한다.
4. 산미료를 이용하여 pH를 3.2로 조정한다.
5. 열 처리하고 채운다.
실시예 21
본 발명에 따른 고순도(≥70% 순도) β-글루칸 생성물, 예컨대 실시예 11 및 표 2에 기재된 보리 베타 섬유를 다양한 수프 및 소스 용도들에서 사용할 수 있다. 가용성 섬유의 매우 농축된 원으로서, 서빙 당, 0.75 g의 β-글루칸을 전달하기 위해 단지 1.1 g의 본원의 보리 베타 섬유만이 필요하다. 보리 베타 섬유는 또한 크림 같은 마우스필의 부여, 점착(cling) 향상, 점도 부가 및 고체 현탁화를 위해 사용될 수 있다.
보리 베타 섬유를 효과적으로 수화하고 분산시키기 위해, 하기 기술이 제시된다:
* 보리 베타 섬유를 다른 건조 성분들, 예컨대 말토덱스트린과 예비혼합하여, 분산 중에 입자를 분리하는 것을 돕는다. 식물성 오일, 옥수수 시럽, 또는 또 다른 비용매 중의 보리 베타 섬유의 예비배합도 또한 유익할 수 있다.
* 보리 베타 섬유를 분산시키기 전에 수상을 90℃로 예비가열한다.
* 격렬하게 교반된 고온수의 보어텍스로 보리 베타 섬유를 천천히 계량하여 넣어, 철저하게 분산시킨다. 이는 고전단력 혼합을 이용하여 달성될 수 있다. 양호한 분산을 달성하기 위해, 흡입기 장치, 예컨대 분산 깔대기 및 혼합 배출장치도 또한 유용할 수 있다.
* 5-30분 동안 혼합하면서 용액을 수화시키고 가용화한다. 요구되는 혼합 시간은 사용되는 개별적 제형양식, 공정 및 장비에 따라 변화한다.
보리 베타 섬유에 대한 가능한 용도들은 크림 수프, 투명한 수프, 소스, 딥, 드레싱, 스프레드 등을 포함한다.
하기는 심장 건강을 위한 닭고기 수프 제형양식을 위한 농축 크림이다. 그것은 지방 및 나트륨이 적고, (물을 이용한 1:1 희석 후) 8 온즈 서빙 당, 0.75 g의 보리 베타 섬유를 함유한다.
심장 건강을 위한 농축 수프
성분 %
물 76.055
닭고기 브로쓰 5.000
카르길 말토덱스트린 2.900
닭고기 수프 베이스 5.200
카르길 변형된 식품 전분 3.200
예비조리 닭고기 큐브 2.000
카르길 보리 베타 섬유 1.200
유청 단백질 농축물 1.000
카르길 대두 샐러드 오일 1.000
단당류 및 이당류 0.500
풍미제 0.800
스파이스 및 시즈닝 0.970
마이크로결정성 셀룰로스 0.150
색소 0.025
총 100.00
절차:
1. 보리 베타 섬유 및 말토덱스트린을 예비혼합한 후, 이를 고전단력 혼합하면서 물에 천천히 첨가한다. 3분 동안 배합한다.
2. 셀룰로스를 첨가한다. 2분 동안 배합한다.
3. 대두 오일에 유화제를 용융시키고, 이를 혼합 하에 보리 베타 섬유 제제에 첨가한다.
4. 혼합하면서 전분 및 유청 단백질 농축물을 첨가한다.
5. 시즈닝, 스파이스 및 색소를 예비혼합한다. 혼합하면서 첨가한다.
6. 닭고기 베이스를 첨가한다.
7. 3분 동안 혼합물을 배합하여, 부드러운 컨시시턴시를 수득한다.
8. 닭고기를 교반하여 넣는다.
9. 캔 또는 병(jar)에 채워 레토르팅한다.
실시예 22
본 발명에 따른 고순도(≥70% 순도) β-글루칸 생성물, 예컨대 실시예 11 및 표 2에 기재된 보리 베타 섬유를 그것의 기능적 및 건강 이익을 위해 요구르트 및 기타 낙농 용도들에서 사용할 수 있다. 보리 베타 섬유는 또한 점도를 보강하고, 크림 같은 마우스필을 부여하기 위해 사용될 수 있다. 보리 베타 섬유는 배양된 유상(milk phase), 또는 요구르트와 배합되는 과일 풍미계에 혼입될 수 있는 다양한(versatile) 성분이다.
하기 제형은 170 g(6 온즈) 서빙 당, 0.75 g의 보리 β-글루칸을 함유하는 요구르트에 관한 것이다.
플레인 요구르트
성분 %
탈지 우유 86.35
카르길 설탕 8.00
비지방 건조 밀크 고형분 3.00
안정화제 1.50
카르길 보리 베타 섬유 0.65
배양물 0.50
총 100.00
절차:
1. 설탕, 비지방 건조 우유, 안정화제 및 보리 베타 섬유를 예비배합한다.
2. 건조 성분들을 잘 수화될 때까지 5분 동안 우유에 배합하여 넣는다.
3. 10분 동안 185-190℉에서 스팀으로 배치 저온살균한다.
4. 112℉로 냉각시키고, 스타터 배양에서 휘젓는다(whisk).
5. pH 4.6로 인큐베이션한다.
6. 부드러울 때까지 배합하고, 냉장시켜 굳힌다.
보리 베타 섬유를 또한 배합된 과일 풍미계를 통해 요구르트에 전달할 수 있다. 하기 과일 풍미계를 80: 20 요구르트:풍미계로 배합하고, 이는 170 g(6 온즈) 서빙 당, 0.75 g의 보리 베타 섬유를 제공할 것이다.
과일 풍미계
성분 %
액체 수크로스(67% 설탕) 51.91
카르길 고프룩토스 옥수수 시럽 28.75
과일 조각 15.00
카르길 보리 베타 섬유 3.24
색소 0.50
풍미제 0.60
총 100.00
1. 감미제, 보리 베타 섬유, 색소 및 풍미제를 예비혼합한다.
2. 20:80 비로 풍미계를 배양된 요구르트와 조합하고, 부드러울 때까지 배합한다.
3. 과일 조각을 교반하여 넣는다.
4. 냉장시켜 굳힌다.
실시예 23
맛에 대한 표준화된 관능적 평가. 숙련된 패널리스트들의 한 군(n=4)에게 실온 샘플의 맛을 보도록 한다. 패널리스트에게 샘플의 전체 풍미 강도에 대한 합의에 이르도록 하고, 또한 샘플의 풍미 성질에 관한 코멘트를 제공하도록 한다. 전체 풍미 강도는 0 내지 7의 등급으로 나누고, 여기에서 0 = 온화함, 1 = 역치, 2 = 매우 약함, 3 = 약함, 4 = 약간 보통임, 5 = 보통임, 6 = 보통 강함 및 7 = 강함. 풍미의 특성에 관한 코멘트는 곡류, 녹색, 목질, 산화, 쓴 맛 등을 포함할 수 있다.
한 특정의 경우, 4명의 패널리스트들에게 본 발명에 따른 섬유 조성물의 1 중량% 용액을 주었다. 섬유 조성물은 약 185,000의 중량 평균 분자량 및 57 cp의 점도를 갖는 β-글루칸 섬유의 약 70%의 순도를 가졌다(즉, 조성물은 약 70% 보리 베타 섬유를 포함하였다). 패널리스트는 실온에서 제품의 맛을 보았고, 풍미 강도가 4인 것에 함께 동의하였고, 풍미의 특성이 "녹색"이고, "오트밀"이라고 언급하였다.

Claims (52)

  1. β-글루칸을 함유하는 곡류 그레인으로부터 단리된 식이섬유 조성물로서,
    약 50 kDa 내지 약 1000 kDa 범위 내의 중량 평균 분자량을 가지는 β-글루칸 화합물(여기에서, 상기 β-글루칸 화합물은 곡류 β-글루칸의 한 변형된 형태이고; 상기 식이섬유 조성물 및 물의 1 중량% 혼합물은 안정하고, 약 1500 cp 이하의 점도를 가짐)을 포함하는 식이섬유 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 β-글루칸 조성물이 약 3 중량% 미만의 단백질 함량을 가지는 식이섬유 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 β-글루칸 화합물이 조성물의 30 중량% 이상으로 포함되는 식이섬유 조성물.
  4. 제2항에 있어서, 상기 β-글루칸 화합물이 조성물의 40 중량% 이상으로 포함되는 식이섬유 조성물.
  5. 제3항에 있어서, 상기 β-글루칸 화합물이 조성물의 70 중량% 이상으로 포함되는 식이섬유 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 중량 평균 분자량이 약 750 kDa 미만인 식이섬유 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 표준화된 관능적 평가로 측정 시에 약 5 이하의 풍미 강도를 가지는 식이섬유 조성물.
  8. 제7항에 있어서, 약 3 이하의 풍미 강도를 가지는 식이섬유 조성물.
  9. 제8항에 있어서, 약 2 이하의 풍미 강도를 가지는 식이섬유 조성물.
  10. 제6항에 있어서, 중량 평균 분자량이 약 100 kDa 내지 약 250 kDa의 범위 내인 식이섬유 조성물.
  11. 제10항에 있어서, 중량 평균 분자량이 약 120 kDa 내지 약 170 kDa의 범위 내인 식이섬유 조성물.
  12. 제1항에 있어서, 점도가 약 100 cp 이하인 식이섬유 조성물.
  13. 제12항에 있어서, 점도가 약 60 cp 이하인 식이섬유 조성물.
  14. 제13항에 있어서, 점도가 약 5 이하인 식이섬유 조성물.
  15. 제1항에 있어서, 약 2% 이하의 지방 함량을 가지는 식이섬유 조성물.
  16. 제1항에 있어서, 식품 또는 음료 제품에 혼입된 식이섬유 조성물.
  17. 제16항에 있어서, 식품 또는 음료 제품이 베이킹된 물품, 시리얼, 압출된 스낵, 육류 대체품, 바, 샐러드 드레싱, 수프, 소스, 요구르트, 냉동 디저트, 냉장 및 냉동 도우 및 과자로부터 선택된 식품 제품인 식이섬유 조성물.
  18. 제17항에 있어서, 식품 또는 음료 제품이 빵, 롤, 번, 옥수수 빵, 속성빵, 도너츠, 머핀, 베이글, 플랫 브레드, 팬케이크, 와플, 쿠키, 케이크, 패스트리, 크로와상, 스콘, 비스킷, 크래커, 프레츨, 또르띨라, 타코 쉘, 파스타, 파이 크러스트, 피자 크러스트 및 베이커리 믹스로부터 선택된 베이킹된 물품인 식이섬유 조성물.
  19. 제18항에 있어서, 베이킹된 물품이 빵 가루, 다목적 쇼트닝, 설탕, 식염, 황산 칼슘, 도우 컨디셔너, 이스트, 물 및 밀 글루텐을 추가로 포함하는 식빵인 식이섬유 조성물.
  20. 제17항에 있어서, 식품 또는 음료 제품이 식사 대체 바, 에너지 바, 고단백 질 바, 그라놀라 바, 필링이 있는 시리얼 바 및 필링이 없는 시리얼 바로부터 선택된 바인 식이섬유 조성물.
  21. 제20항에 있어서, 바가 콩 단백질, 칼슘 카세이네이트, 유청 단백질 농축물, 비타민 및 미네랄 프리믹스, 식염, 고프룩토스 옥수수 시럽, 고말토스 옥수수 시럽, 꿀, 카놀라 오일, 대두 오일 및 물을 추가로 포함하는 식사 대체 바인 식이섬유 조성물.
  22. 제16항에 있어서, 식품 또는 음료 제품이 물, 닭고기 브로쓰, 말토덱스트린, 수프 베이스, 변형된 식품 전분, 유청 단백질 농축물, 대두 샐러드 오일, 모노글리세라이드 및 디글리세라이드 및 물을 추가로 포함하는 수프인 식이섬유 조성물.
  23. 제16항에 있어서, 식품 또는 음료 제품이 액체 수크로스 및 고프룩토스 옥수수 시럽을 추가로 포함하는 요구르트인 식이섬유 조성물.
  24. 제16항에 있어서, 식품 또는 음료 제품이 쥬스, 쥬스 드링크, 우유, 우유 드링크, 식사 대체 음료, 다이어트 및 체중 조절 음료, 분말 드링크 믹스, 낙농-기재의 드링크, 낙농 및 비낙농 크리머, 콩-기재 및 쌀-기재의 음료, 에너지 및 스포츠 드링크, 고단백질 드링크, 탄산 드링크, 겔 드링크, 물 및 니어워터, 차(tea)-기재의 음료, 커피-기재의 음료, 과일 및 야채-기재의 드링크 및 스무디로부터 선택되 는 음료 제품인 식이섬유 조성물.
  25. 제24항에 있어서, 식품 제품이 과일 쥬스 농축물, 고강도 감미제, 산미료 및 물을 추가로 포함하는 쥬스 드링크인 식이섬유 조성물.
  26. 1차 효소 또는 효소들의 1차 조합물을 사용하여 곡류에서 발견되는 다당류의 비특이적 소화를 수행하는 것을 포함하는 곡류 β-글루칸의 분자량의 감소 방법으로서, 다당류가 일정 중량 평균 분자량을 가지는 β-글루칸, 및 전분을 포함하고, 비특이적 소화가 β-글루칸의 중량 평균 분자량을 감소시키고, 전분을 파쇄하는 방법.
  27. 제26항에 있어서, 1차 효소 또는 효소들의 1차 조합물이 아밀라제, 셀룰라제 및 글루카나제 활성을 가지는 방법.
  28. 제27항에 있어서, 1차 효소 또는 효소들의 1차 조합물이 스페자임(SPEZYME) LT-75 및 스페자임 LT-300으로부터 선택된 1차 효소인 방법.
  29. 제27항에 있어서, 감소된 중량 평균 분자량이 약 50 kDa 내지 약 1000 kDa의 범위 내인 방법.
  30. 제29항에 있어서, 감소된 중량 평균 분자량이 약 120 kDa 내지 약 170 kDa의 범위 내인 방법.
  31. 제27항에 있어서, 전분을 더욱 소화시키기 위해 제2 효소 또는 효소들의 제2 조합물을 이용하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  32. LDL-C를 저하시키기 위해 충분한 양의 β-글루칸 조성물을 포함하는 조성물로서, 상기 β-글루칸 조성물이 약 200 kDa 이하의 중량 평균 분자량을 가지는 β-글루칸 화합물을 포함하고, 상기 β-글루칸 조성물이 약 100 cp 이하의 점도를 가지며, 상기 식이섬유 조성물 및 물의 1 중량% 혼합물이 안정하고, 약 1500 cp 이하의 점도를 가지는 조성물.
  33. 식이섬유 함유의 물질의 수득 방법으로서,
    제1 외인성 효소, 제2 외인성 효소 및 하나 이상의 곡류 그레인을 포함하는 성분들을 갖는 수성 혼합물을 형성함(여기에서, 하나 이상의 곡류 그레인은 β-글루칸 및 전분을 포함함);
    제1 외인성 효소에 의해 촉매되는 1차 가수분해 반응에 의해 β-글루칸의 결합들 중 적어도 일부를 절단하고(여기에서, β-글루칸의 평균 분자량이 감소됨); 제2 외인성 효소에 의해 촉매되는 2차 가수분해 반응에 의해 전분의 결합들 중 적어도 일부를 절단함;
    혼합물의 일부를 분리하고 단리함(여기에서, 분리된 부분은 β-글루칸의 적어도 일부를 함유함);
    분리된 부분 내의 β-글루칸을 정제함;
    식이섬유 함유의 물질을 수득함(여기에서, 식이섬유 함유의 물질은 40% 초과의 β-글루칸을 포함하고; 식이섬유 함유의 물질 내의 β-글루칸의 평균 분자량은 400,000 달톤 미만임)을 포함하는 방법.
  34. 제33항에 있어서, 적어도 1차 가수분해 반응의 일부 및 2차 가수분해 반응의 일부가 실질적으로 동시에 일어나는 방법.
  35. 제33항에 있어서, 제1 외인성 효소가 또한 전분 결합을 절단하는 방법.
  36. 제33항에 있어서, 2차 가수분해가 1차 가수분해 후에 일어나고, 수성 혼합물이 1차 가수분해 동안 일정 온도를 가지고, 그 온도가 2차 가수분해 개시 전에 제1 외인성 효소를 실질적으로 불활성화하기에 충분히 높은 수준으로 증가되는 방법.
  37. 제33항에 있어서, 수성 혼합물이 일정 온도를 가지고, 수성 혼합물의 온도를 제1 외인성 효소를 실질적으로 불활성화하기에 충분히 높은 수준으로 증가시킴; 수성 혼합물에 제3 외인성 효소를 첨가함; 및 적어도 제3 외인성 효소에 의해 촉매되는 3차 가수분해 반응에 의해 전분의 비절단된 채로 남아 있는 결합들 중 적어도 일부를 절단함(여기에서, 전분은 실질적으로 소화됨)을 추가로 포함하는 방법.
  38. 제33항에 있어서, 하나 이상의 곡류 그레인이 귀리, 보리, 호밀 및 라이밀로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
  39. 제33항에 있어서, 제1 외인성 효소가 셀룰라제 활성을 나타내는 방법.
  40. 제39항에 있어서, 효소가 β-글루카나제 활성을 추가로 나타내는 방법.
  41. 제39항에 있어서, β-글루카나제가 전분 젤라틴화 온도의 초과 온도에서 활성인 방법.
  42. 제33항에 있어서, 제2 외인성 효소가 전분분해 활성을 나타내는 방법.
  43. 제33항에 있어서, 수성 혼합물이 수성 슬러리인 방법.
  44. 제33항에 있어서, β-글루칸의 결합들 중 적어도 일부의, 제1 외인성 효소에 의해 촉매되는 1차 가수분해 반응에 의한 절단이 일어나면서, 이 때 수성 혼합물의 온도가 약 65℃ 내지 약 75℃인 방법.
  45. 제33항에 있어서, 전분의 결합들 중 적어도 일부의, 적어도 제3 외인성 효소에 의해 촉매되는 3차 가수분해 반응에 의한 절단이 일어나면서, 이 때 수성 혼합물의 온도가 약 90℃ 내지 약 110℃인 방법.
  46. 제36항에 있어서, 전분의 결합들 중 적어도 일부의, 제2 외인성 효소에 의해 촉매되는 2차 가수분해 반응에 의한 절단이 일어나면서, 이 때 수성 혼합물의 온도가 약 90℃ 내지 약 110℃인 방법.
  47. 제37항에 있어서, 제3 외인성 효소가 제1 및 제2 외인성 효소이고, 전분의 결합들 중 적어도 일부의, 제2 외인성 효소에 의해 촉매되는 3차 가수분해 반응에 의한 절단이 일어나면서, 이 때 수성 혼합물의 온도가 약 90℃ 내지 약 110℃인 방법.
  48. 제33항에 있어서, 식이섬유 함유의 물질이 약 1% 이하의 지방을 포함하는 방법.
  49. 제33항에 있어서, 식이섬유 함유의 물질이 약 5% 이하의 단백질을 포함하는 방법.
  50. 제33항에 있어서, 식이섬유 함유의 물질이 약 75% 이상의 식이섬유를 포함하 는 방법.
  51. 제33항에 있어서, β-글루칸이 약 1.0 내지 약 6.0 범위 내의 다분산도를 가지는 방법.
  52. 제33항에 있어서, 식이섬유 함유의 물질이 중성적 마우스필을 가지는 방법.
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