KR20060092842A - 화학적으로 변형된 전분 산물의 용도 - Google Patents

Abstract

본 발명은 식후흡수 및 포유류의 혈당 수준을 조절 및/또는 제어하는 화학적으로 변형된 전분의 용도에 관한 것이다. 이러한 화학적으로 변형된 전분은 음식으로 적절히 만들어진 경우, 소비자에게, 장시간에 걸친 당 공급 및 더욱 일정한 당 수준을 제공하는데 사용될 수 있다.

화학적 변형전분, 혈당, 가교전분, 당뇨병, 당 방출, 소화.

Description

화학적으로 변형된 전분 산물의 용도 {USE OF A CHEMICALLY MODIFIED STARCH PRODUCT}

도 1은 정상 전분의 당 방출과 비교한 이상적인 느린 당 방출, 및 이러한 전분을 포함한 음식으로부터의 이상적 당 방출을 보여준다.

도 2는 STPP/STMP에 의해 다양한 수준으로 가교된 조리되지 않은 옥수수전분의 실제 당 방출을 나타낸다.

본 출원은, 모두 2004년 7월 29일에 출원한 미국 가출원 60/591,983 및 60/591,997에 대한 우선권 주장을 수반한다.

본 발명은 음식섭취 후에 포유류의 혈당(blood glucose) 수준 및 식후 흡수를 조절 및/또는 제어하기 위한 화학적으로 변형된 전분의 용도에 관한 것이다. 또한 본 발명은 목적하는 소화도의 수득을 위해 가열 및/또는 산 (덱스트린화), 열 또는 열수(가열 및 수분), 또는 기타 물리적 방법으로 처리된 전분을 포함한다. 상기 처리는 식후 흡수율 및 흡수시간을 조절 및/또는 변형시킴으로써, 음식 또는 사료공급원 (source)으로 사용되는 경우 포유류의 혈당 수준을 조절 및/또는 제어하는 수준 및 형태로 적용된다.

전분은 전형적 서구식 식단에 있어 주된 에너지원이다. 정제된 전분(정제된 전분에 관한 사항은 Imberty et al., Die Starke, 43(10),375-84(1991)을 참조)은 대부분 조리된 형태로 섭취되며, 이는 빠르고 완전히 소화되어 신속하게 고혈당으로의 혈당상승을 초래한다. 그러나, 일부 정제된 전분은 소장에서의 효소성 가수분해를 견딜 수 있어, 이러한 녹말은 대장에 도달할 때까지 실질적으로 분해되지 않으며, 대장에 이르러 상주 미생물에 의해 이용된다 (이는 저항성 전분 또는 RS로 정의된다). Englyst (Englyst, H.N, et al. Eur.J.Clin.Nutr.46 (suppl.2) :S33-S50(1992))는 저항성의 기원 및 수단에 따라 세 가지 상이한 카테고리의 저항성 전분을 정의하였다. Brown (Brown et al. Food Australia, 43(6), 272-75(1995))은 그 후, 효소성 소화에 견딜 수 있는 에테르, 에스테르 및 교차-결합된 전분을 포함하는 화학적으로 변형된 전분과 관련하여 제4 유형의 RS를 기술하였다.

"사용가능한 탄수화물"이라는 용어는 음식 중의 총 탄수화물의 양에서 비소화성 탄수화물의 양을 뺀 것으로 정의한다. 비소화성 탄수화물은 식이섬유, 슈가 알콜 및 비소화성 슈가를 포함한다. 식이섬유는 상기 Englyst 및 Brown (RS 1 내지 4)에 의해 정의된 전분 그룹을 포함한다. 일부 공지된 예를 보면, 저항성 전분은 표준 검사법(AOAC 985.29 및 991.42 참조)을 사용하여 식이섬유로서 측정 또는 정량되며 (예를 들면, Chui et al. US Pat. #5,902,410), 이는 대장에서는 발효되지만, 식후 흡수될 수 있는 당은 적은 양만 방출하거나 아예 방출하지 않는다. 나아가, 저항성 전분의 존재는 식이섬유(예를 들면, 셀룰로스, 이눌린, 겨, 차전자피)가 사용가능한 탄수화물의 양에 영향을 미치는 것과 동일한 방식으로 제공되는 음식 중의 사용가능한 탄수화물의 양에 영향을 미친다.

당반응 (glycemic response, GR)이란 0 내지 120 분간에 걸친 음식물이 혈당 수준에 미치는 상이한 영향을 언급하는 것이다 (NIH Publication Number 99-3892, 1999). 이는 특정한 날에 특정 음식 시료에 대한 개인의 혈당 반응 곡선 밑의 증분 면적으로서 측정된다. 다양한 음식에 대한 당반응의 정도 및 지속성은 전분과 같은 당 함유 성분의 소화 및 흡수의 정도 및 속도의 다양성을 반영한다. 이러한 방법은 개별적 음식에 대한 식후 당반응 정도를 결정하는데 사용되었으며, 또한 동일한 시료 또는 동일한 일회 섭취분을 사용하여 음식을 비교(상대적 당 반응)하는데 사용하였다. 이는 인간 및 동물에 의해 소비되는 음식물의 혈당에 대한 영향을 결정하는데 유용하다.

본 출원에서 사용된, 당지수(Glycemic index, GI)(Jenkins, D.J.A. et al., Am.J.Clin.Nutr.34(3):362-66, 1981)는 "동일 대상체가 섭취한 표준 음식 중 동일 양의 사용가능한 탄수화물에 대한 반응의 백분율로 나타내는, 검사식품 중 50g의 사용가능한 탄수화물 부분의 혈당반응 곡선 밑의 증분면적"으로 정의된다. 50g의 당 또는 50g의 흰빵을 표준 음식으로 할 수 있으며, 이에 대하여 추상적 수치 100을 부여한다.

GI는 음식 중의 다양한 성분의 상호작용 및 탄수화물원이 소화되어 당이 흡수되는 과정에서 이들의 역할을 정량분석하고자 하는 것이다. 검사 식품 중 특정 한 양의 사용가능한 탄수화물(50g)을 요구하기 때문에, 이보다 더 많은 양(어떤 경우는 훨씬 더 많은 양)의 검사 식품을 섭취하여야만 한다. 달리 말하면, 지방, 단백질 또는 섬유소가 풍부한 음식은 요구되는 50g의 사용가능한 탄수화물의 섭취를 위해서는 이보다 많은 일회 섭취량을 필요로 한다.

음식물이 섭취되면서, 혈중 당의 양은 두 가지 기본 메카니즘의 적용을 받는다. 첫 번째는 음식물이 소화되면서 당이 혈액으로 흡수되는 속도이다. 두 번째 메카니즘은 혈액으로부터 체조직으로의 당의 흡수 속도이다. 비록 이는 두 가지의 기본 메카니즘을 단순화한 것이기는 하지만, 기술분야의 당업자라면 이에 관여하는 복잡하고 다면적인 상기 메카니즘, 반응 및 과정의 본질을 인지할 수 있을 것이다. 정상의 건강한 개인의 경우, 신체는 어떤 일정한 특정 범위내로(미국당뇨병협회, Diabetes Care, 24(Suppl), 1-9(2001)에 따르면, 3.9 내지 6.1 mmol/L의 공복 혈장 혈당수준) 혈당을 조절하는 메카니즘을 가지고 있다. 예를 들면, 혈당 수준의 증가는 인슐린의 생산을 촉진하며, 인슐린은 여러 기능 중에서도, 당의 조직으로의 흡수를 촉진하는 반면, 또한 지방 및 단백질의 대사에서도 주요 기능을 발휘한다. 그러므로, 혈당 농도의 급격한 상승을 초래하는 음식은 혈청 인슐린 수준을 빠르게 증가(그러나 상쇄하는 수준에서)시키는 것으로 나타났으며, 이는 근육세포, 지방조직 및 간에 의한 당의 흡수, 보관 및 사용을 초래하여, 결과적으로 혈 당의 농도를 "정상 수준"으로 맞춘다.

조직으로 흡수되는 당은 근육을 위한 저장수단으로서 글리코겐으로 전환될 수 있다. 글리코겐은 육체적 활동 시 사용되며, 휴식 시 재충전된다. 탄수화물 (carb) 축적은 운동경기 전에 근육에 에너지(글리코겐의 형태) 저장을 증가시키기위해 운동선수들이 사용하는 방법이다. "훈련 및 영양의 변화는 지구력을 요구하는 경기 전에 근육 글리코겐 축적을 극대화할 수 있는 전략이다" (Michelle Minehan, AIS Sports Nutrition Program, 2003). 글리코겐은 또한 근육으로부터 혈류로 운반되어 혈당이 일정 수준 아래로 떨어질 경우 혈당을 증가시킬 수 있다.

인슐린의 과/저생산 또는 통상적으로 인슐린에 의해 개시되는 작용에 대한 신체 세포의 반응과 연관된 다수의 증상이 있다. 인슐린 저항성(IR)은 신체 조직의 인슐린에 대한 반응성이 저하되는 현상으로 동일한 생리적 효과를 나타내기 위해서는 더 높은 수준의 인슐린을 필요로 한다. IR의 주된 효과는 지방 저장부위에 대한 지방 이동성의 증가를 초래하는 신체 세포의 당 이용성의 감소 및 신체 조직 중 단백질의 고갈로서 확인된다 (Guyton, A.C., "Textbook of Medical Physiology(7th Ed.). W.B. Saunders Company: Philadelphia, Pa. 923-36). 인슐린의 과/저 생산으로부터 초래되는 다른 증상은 저혈당, 고혈당, 당조절 장애, 인슐린저항성, 고인슐린혈증, 고지혈증(dislipidemia), 섬유소용해이상, 대사증후군, X 증후군 및 당뇨병(비인슐린 의존성 당뇨병, 제2형 당뇨병(NIDDM)으로도 공지됨) 및 심혈관계 질환, 망막병증, 콩팥병증, 말초신경병증 및 성기능장애와 같은 것을 일으킬 수 있는 생리적 증상을 포함한다.

혈당수준의 급격한 상승 및 빠른 변동과 관련된 다른 영향은 체중을 조절하고 유지할 수 없다는 것이다. 신체에서 많은 역할을 하는 인슐린은 또한 당의 지방으로의 전환에 작용한다(Anfinsen et al., US Pat# 2004/0043106). 인슐린 저항 성은 높은 혈청 인슐린수준을 요구하며, 증가된 인슐린은 불필요한 지방의 저장을 촉진하여 체중 증가의 원인으로 생각된다. 오랫동안 전문가는 혈당(및 상응하는 에너지 공급)을 계속해서 일정수준으로 조절하기 위해 하루에 걸쳐 음식을 소량으로 수회 섭취할 것을 권장하여 왔다. 부가적으로, 급격한 혈당 수준의 감소(일반적으로 급격한 상승후에 나타남)는 건강한 성인에서 식욕(허기) 자극을 촉발하는 것으로 나타났다. 대안적으로, 연구에 의하면 장시간에 걸친 당 방출은 보다 장시간의 증가된 포만감 (체중감소 및 장기간의 체중 안정성과 같은 체중관리), 지속적 에너지 방출(훈련을 포함하여 향상된 운동경기 능력), 및 정신집중 및 기억력 향상을 포함할 수 있는 구체적 장점을 가져오는 것으로 나타났다.

장시간에 걸쳐 혈액에 당을 공급할 수 있는 전분, 또는 전분이 풍부한 물질은 정상적/건강한 수준의 혈당(즉, 정상혈당)을 유지하게 하며, 혈당 수준의 급격한 변화를 감소/제거하게 할 것이다. 이는 상기 논의된 임의의 증상의 치료 및 예방에 있어 잠재적으로 훌륭한 탄수화물 공급원이 될 것이다. 음식으로부터의 당 방출 또는 에너지 방출을 조절하고 또한 불규칙한 혈당 및 인슐린 농도와 관련된 많은 질환의 예방 또는 치료를 원하는 건강한 개인은 이러한 전분을 포함하는 음식물을 이용할 것이다.

놀랍게도, 화학적으로 변형된 전분이 음식섭취 후 포유류의 혈당 수준 및 식후 흡수를 조절 및/또는 제어하는데 사용될 수 있음을 발견하였다. 상기 변형은,식후 흡수율 및 흡수시간을 조절 및/또는 변형시킴으로써, 음식 또는 사료공급원으로 사용되는 경우, 포유류의 혈당 수준을 조절 및/또는 제어하는 수준 및 유형으로 적용된다. 나아가, 이러한 화화적으로 변형된 전분은, 적절하게 음식으로 만들어지거나 보충식으로 사용될 경우, 소비자에게 장시간에 걸쳐 혈액에 조절 및/또는 제어된 당을 공급하는 당공급원을 제공하는데 사용될 수 있다.

발명의 요약

본 발명은 음식섭취 후의 포유류의 혈당 수준 및 식후 흡수를 조절 및/또는 제어하기 위해 화학적으로 변형된 전분의 용도에 관한 것이다. 이러한, 초기 혈당의 급격한 상승을 감소시킬 수 있는, 화학적으로 변형된 전분은 음식으로 적절하게 만들어진 경우, 소비자에게 장시간에 걸쳐 조절 및/또는 제어된 당공급원을 제공하는데 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 인슐린 저항성이 발병될 수/될 수도 있는 사람에서도, 정상의/건강한 혈당수준을 유지하게 하는데 도움이 되도록 사용될 수 있다.

본 명세서에 사용된 "화학적으로 변형된"이라는 용어는 전분 기술분야에 공지된 임의의 화학적 변형을 의미하며, 아세트산무수물(AA), 산화프로필렌(PO), 숙신산무수물(SA), 옥테닐숙신산무수물(OSA), 가교제 예컨대 소디움 트리메타포스페이트(STMP), 포스포러스 옥시클로라이드(POCl₃), 에피클로로히드린 또는 에디프아세트산무수물, 인산화제 예컨대 소다움 트리폴리포스페이트(STPP) 또는 오쏘 포스페이트, 산화제 예컨대 차아염소산나트륨 또는 과산화물 또는 기타 식품 사용이 승인된 전분 변형제, 효소 또는 물리적 방법 예컨대 가열/산(덱스트린화), 열 또는 열 수(가열 및 수분), 또는 식후 흡수 속도 및 소화도를 변경하기 위한 기타 물리적 방법 및 이들의 조합을 포함하나, 이로 제한되는 것은 아니다.

본 명세서에 사용된 "과립성"이라는 용어는 임의의 화학 또는 물리적 방법에 의해 비호화 또는 분산된 것을 의미한다. 과립성 전분은 편광현미경하에서 복국절성(말티십자)의 존재로 측정될 수 있다. 과립성 전분은 또한 이들의 호화온도 미만의 물에서는 실질적으로 불용성이다. 비과립성 전분은 이들이 호화 온도(전형적으로 약 65℃) 미만의 물에서 쉽게 용해(CWS)하도록 처리된 것이다. 일부 전분은 가용성이 되게 만든 후 노화시켜 입자(정자(晶子))를 형성하도록 할 수 있으며, 이는 100℃ 미만의 물에서는 더 이상 가용성이 아니지만, 과립성도 또한 아니다. 본 발명의 한 구현예에서, 과립성 형태의 전분이 사용된다.

대부분의 연구자 및 출판물에 의하면, 탄수화물의 소화도를 측정하기 위하여 두 지점의 시간이 선택된다. 이 지점은 20분 및 120분이나, 이는 위 및 소장 전체에서 당으로의 분해 및 당의 흡수를 정확하게 반영하지 못한다. 본 발명의 목적을 위해, 포유류 소화계에서 이들 시료가 갖는 실제 생리적 영향과의 관련성을 높이기 위해 다양한 시료의 소화 및 흡수를 20, 120 및 240분에서 측정하였다.

본 명세서에 사용된, "신속한 소화성 전분"이라는 용어는 섭취 후 최초 20분 내에 완전히 흡수되는 전분 또는 이의 일부를 의미하는 것으로 이해된다.

본 명세서에서 사용된, "저항성 전분"이라는 용어는 "건강한 사람의 소장에서 흡수되지 않은 전분의 소화 산물 및 전분의 합"으로 정의된다(EJCN, 1992, 46 suppl.2 S1).

본 명세서에 사용된, "느린 소화성 전분"이라는 용어는 신속한 소화성 전분도 아니고 저항성 전분도 아닌 전분, 또는 이들의 일부를 의미하는 것으로 이해된다. 달리 언급하면, 느린 소화성 전분은 위 및 소장의 전체 길이에 걸쳐 (전형적으로 인간에서 20분 내지 240분 사이) 포유류 신체에 당을 방출하는 임의의 전분(과립, 비과립성, 또는 노화된 전분)이다. 이러한 전분과 유사한 전분 및 이러한 전분에 대한 보다 자제한 사항은 Englyst et al., European Journal of Clinical Nutrition, 1992, 46, S33-S50을 참조하면 된다. (주: Englyst는 느린 소화성 전분을 20 내지 240 분이 아니라, 20 내지 120분 사이에 당을 방출하는 전분으로 기술한다.)

본 명세서에 사용된, "무수 붕사 유동성"(ABF)이라는 용어는 텍스트린의 중량을 기준으로 15% 붕사와 함께 무수 텍스트린을 90℃에서 5분간 조리하고, 25℃로 냉각시 점도 70cps의 분산도를 갖는 경우, 물의 양 대 무수 덱스트린 양의 비로서 정의된다. 무수 붕사 유동성은 당업계의 공지된 용어이다.

본 명세서에 사용된, "수유동성"(Water Fluidity, WF)이라는 용어는 100회전에 23.12±0.05 초를 요구하는 점도 24.73cps의 표준오일로 30℃에서 표준화된, Thomas Rotational Shear-type Viscometer (Arthur A. Thomas CO., Philadelphia, PA 사 시판)를 이용한 전분 측정을 의미하는 것으로 이해된다. 정확하고 재현성있는 수유동성의 측정은 전분 전환도에 의존하는 상이한 고형 수준에서 100회전에 걸리는 시간을 측정하여 수득된다: 전환도가 증가하면, 점도는 감소한다. 수유동성은 당업계의 공지된 용어이다.

본 발명은 적절하게 음식으로 만들어지거나 또는 보조제로서 섭취되었을 경우, 다른 유형의 전분으로 할 수 있는 것보다, 소비자로 하여금 장시간(음식이 위/소장내에 있는 시간에 해당)에 걸쳐 더욱 일정한 혈당(급격한 상승의 예방/최소화) 수준을 유지하게 하는데 사용될 수 있는 화학적으로 변형된 전분에 관한 것이다. 이러한 전분 및 이러한 전분을 포함하는 음식은 소비자로 하여금 정상적이고 건강한 혈당 수준을 조절 및 유지하는데 도움을 줄 것이다.

본 명세서에 사용된 용어, "전분"은 본 발명의 사용에 적합할 수 있는 임의의 물질, 모든 전분, 밀가루, 거친가루(grit) 및 괴경, 곡물, 콩류 및 종자 또는 임의의 다른 천연 물질 유래의 기타 전분함유 물질을 포함하는 것으로 해석된다. 본 발명에 사용된 천연(native)전분은 자연상태 그대로이다. 또한, 교배육종, 전좌, 역위, 형질전환, 또는 전형적으로 유전자 변형 식물(GMO)로 언급되는, 이들의 변이를 포함하는 임의의 다른 유전자 또는 염색체 조작방법을 포함하는 표준 교배기술로 수득된 식물유래의 전분이 적합하다. 부가적으로, 공지의 표준 돌연변이 교배법으로 생산될 수 있는, 인위적 돌연변이에서 나온 식물 (화학적 돌연변이유발제 유래의 것을 포함함) 유래의 전분 및 상기 일반적 조성물의 변이가 또한 본 발명에 적합하다.

상기 전분의 전형적인 출처는 곡물, 덩이줄기, 뿌리, 콩 및 과일이다. 천연 출처는 옥수수(maize), 완두, 감자, 고구마, 바나나, 보리, 밀, 벼, 귀리, 사고(sago), 애머랜스, 타피오카(cassava), 칡, 칸나, 라이밀 및 수수, 및 이들의 나종(waxy) 또는 고아밀로스 변이체일 수 있다. 본 명세서에서 사용된 용어 "나종 (waxy)" 또는 "저아밀로스"는 약 10 중량% 이하, 특히 약 5 중량% 이하, 가장 특히는 약 2 중량% 이하의 아밀로스를 함유하는 전분을 포함하는 것으로 이해된다. 또한 본 명세서에서 사용된 용어 "고아밀로스"는 약 40 중량% 이상, 특히 약 70 중량% 이상, 가장 특히 약 80 중량% 이상의 아밀로스를 함유하는 전분을 포함하는 것으로 이해된다. 구현된 본 발명은 아밀로스 함량에 상관없이 모든 전분에 관한 것이며 천연의, 유전자 변형된 또는 잡종 교배로 수득된 것을 포함하는 모든 전분 공급원을 포함하는 것으로 이해된다.

본 발명의 전분은 당업계의 공지된 방법에 의해 화학적으로 변형된다. 한 구현예에서, 상기 전분은 아세트산무수물(AA), 산화프로필렌(PO), 숙신산무수물(SA), 옥테닐숙신산무수물(OSA), 가교제 예컨대 STMP, POCl₃, 에피클로로히드린 또는 에디프아세트산무수물, 인산화제 예컨대 소다움트리폴리포스페이트(STPP) 또는 오쏘 포스페이트, 산화제 예컨대 차아염소산나트륨 또는 과산화물 또는 기타 식품 사용이 승인된 전분 변형제, 효소 또는 물리적 방법 예컨대 가열/산(덱스트린화), 열 또는 열수(가열 및 수분) 처리, 또는 기타 물리적 방법 및 이들의 조합으로 처리된다. 이러한 화학적 변형은 당업계에 공지된 것으로 예를 들면 Modified Starches: Properties and Uses, Ed Wurzburg, CRC Press, Inc., Florida(1986)에 기술되어 있다. 본 발명의 전분 수득을 위해 효소를 단독으로, 또는 다른 화학적 처리와 조합으로 사용하는 것도 또한 가능하다. 효소는 기능에 따라 분자량을 변화시키는 것 및 화학적 또는 구성적 구조를 변형시키는 것들로 분류된다. 이러한 효소는 알파 아밀라제, 글루코아밀라제, 풀룰라나제, 베타 아밀라제, 이소머라제, 인버타제, 및 트랜스아미다제를 포함하나, 이로 제한되는 것은 아니다. 만약 전분이 STMP 및/또는 STPP로 변형된다면, 상기 전분 베이스는 고아밀로스 전분이어야만 한다.

기술분야의 당업자라면 반응조건 및 시약을 변화시킴으로써 치환의 정도 및 가능하게는 상기 전분 분자내의 위치를 변화시키는 것이 가능할 수 있음을 인지할 것이다. 소화 및 흡수를 위한 기전은 전분 유형, 아밀로스 함량 및 과립 조성/형태 및 시약 유형, 및 반응조건을 포함하는 다양한 인자에 의존한다. 소화율은 또한 음식의 제조 방법 또는 방식, 및 각 개인의 생화학적 및 생리적 다양성을 포함하는 상기 음식에 대한 개인의 반응에 의존한다. 체내에서 전분을 처리하는 상기 기전은 당업계에 공지되어 있다.

화학적 변형의 양은 목적하는 소화 프로파일을 수득하기 위하여 변화될 수 있다. 화학적 변형은 소비를 위해 적절한 규제기관에 의해 승인되었거나 승인될 전분 에테르 또는 에스테르를 생산할 수 있는 당업계의 공지된 임의의 시약을 포함하나, 이로 제한되는 것은 아니다. 이러한 시약의 예는 아세트산무수물, 산화프로필렌, 숙신산무수물, 옥테닐숙신산무수물, 가교제 예컨대 STMP, POCl₃, 에피클로로히드린 또는 에디프아세트산무수물 및 인산화제 예컨대 소다움 트리폴리포스페이트 또는 소디움 메타포스페이트 및 이들의 조합을 들 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.

부가적으로, 본 발명은 체내에서 전분의 소화가 덜 되도록 하는, 전분의 화학적 구조, 형태 또는 결정성을 변경할 수 있는 시약 및 방법을 포함한다. 이러한 시약은 산화제 및 산화방법, 텍스트린화와 같은 가열 및/또는 산의 작용, 효소의 작용 및 화학적 변형을 수반 또는 수반하지 않는 이들의 조합을 포함한다.

소화 프로파일에 영향을 줄 수 없으나, 목적하는 조직 및/또는 물리적 특성을 제공할 수 있는 다른 변형도 또한 본 발명의 범위에 포함된다. 추가의 변형은 예를 들면 전분을 강하게 하여 공정 동안 전단 저항성을 제공하기 위해 화학적 가교 및 열적 억제를 사용하는 화학적 변형 전 또는 후에 달성될 수 있다. 상기 변형의 가능한 조합 및 어떤 순서로 달성될 수 있는 가는 당업자의 상식 내일 것이다. 추가의 변형은 특정 유형의 분자량 감소(점도조절용) 예컨대 산 전환 또는 효소성 분해를 포함할 수 있다.

상술한 변형은 전형적으로, 일정 형식으로 pH가 조절 또는 조정되는 수성 매질에서 수행된다. 당업자는 이러한 반응을 수행하기 위한 다양한 물질 및 장치를 용이하게 알 수 있을 것이다. 이러한 반응조건의 검토에 관하여는 Modified Starches: Properties and Uses, Ed Wurzburg, CRC Press, Inc., Florida(1986), 제 4장을 참조하면 된다. 다른 반응 매질 및 조건이 또한 사용될 수 있으며 본 발명의 범위에 속하는 물질을 제공할 것이다. 이들은 건조 가열반응, 용매반응, 임계적 유체반응 및 가스성 조건을 포함하나, 이로 제한되는 것은 아니다.

전분은 물리적 수단에 의해 변형될 수 있다. 물리적 변형은 예를 들면 U.S. 특허 5,725,676에 기술되어 있는 방법에 의한 전단, 열수 또는 열적 억제에 의한 변형을 포함한다.

전분은 효소적 수단에 의해 변형될 수 있다. 효소적 변형은 알파-아밀라제, 베타-아밀라제, 글루코아밀라제, 말토게나제, 풀룰라나제 및 이소아밀라제 또는 이들 임의의 조합에 의한 엑소- 및/또는 엔도-효소 변형을 포함하나, 이로 제한되는 것은 아니다.

이러한 전분은 당업계의 공지된 기술을 사용하여 과립상태에서 또는 호화 후에 변형될 수 있다. 이러한 기술은 예를 들면 U.S. 특허 4,465,702, 5,037,929, 제,131,953, 및 5,149,799에 기술된 것을 포함한다. 또한 "Production and Use of Pregelatinized Starch", Starch : Chemistry and Technology, Vol. III- Industrial Aspects, R.L.Whistler and E.F. Paschall, Editors, Academic Press, New York 1967의 제 22 장을 참조하라.

본 발명의 전분은 예컨대 산화, 산가수분해, 효소 가수분해, 가열 및/또는 산에 의한 덱스트린화에 의해 제조되는 유동성 또는 씬-보일링(thin-boiling) 전분으로 전환될 수 있다. 이러한 공정은 당업계에 공지되어 있다.

전분은 전분의 맛, 색깔을 제거하거나 또는 음식의 안정성의 담보를 위한 오염된 미생물 살균 또는 전분에 본래 있거나 공정 동안 생성된 기타 원치않는 성분의 제거를 위해 당업계의 공지된 임의의 방법으로 정제할 수 있다. 전분 처리를 위한 적합한 정제방법은 EP 554 818(Kasica, et al)로 대표되는 특허 패밀리에 개시되어 있다. 알칼리성 세척기술이 또한 유용하며, 이는 U.S. 4,477,480(Seidel) 및 5,187,272(Bertalan et al.)로 대표되는 특허 패밀리에 기술되어 있다. 상기 전분은 단백질을 효소적으로 제거하여 정제할 수 있다. 반응 불순물 및 부산물은 투석, 여과, 원심분리 또는 전분 조성물을 분리 및 농축하는 임의의 기타 당업계의 공지된 방법으로 제거할 수 있다. 전분은 가용성 저분자량 분획, 예컨대 모노- 및 다-사카리드 및/또는 올리고사카리드의 제거를 위해 당업계의 공지된 기술을 사용하여 세척할 수 있다.

한 구현예에서, 전분은 3-10% 결합 범위의 프로필렌 산화, 1.5-3.0% 결합 범위의 OSA 변형, 0.5-3.0% 결합 범위의 아세틸화, 10 ABF 미만 범위의 카나리아(canary) 또는 백색 덱스트린으로의 덱스트린화, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 방법에 의해 변형된다. 다른 구현예에서, 상기 전분은 20-85 수유동성으로의 산 또는 효소 전환, 0.4-5.0% 농도의 차아염소산 처리, 0.1-2.0% 농도의 아디프아세트산 처리, 0.001-0.5% 농도의 포스포러스 옥시클로라이드 처리, 및 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되는 방법에 의해 추가로 변형된다. 다른 구현예에서, 전분은 0.1 내지 0.35%의 부가 결합 인 농도의 소디움 트리메타포스페이트 및/또는 소디움 트리폴리포스페이트 및 0.3 내지 1.0% 농도의 차아염소산으로 처리된다.

수득된 전분은 전형적으로, 목적하는 최종 용도에 따라 바람직한 pH로 조정된다. 일반적으로, pH는 3.0 내지 약 6.0으로 조정된다. 한 구현예에서, 상기 pH는 당업계의 공지된 기술을 사용하여 3.5 내지 약 4.5로 조정된다.

상기 전분은 당업계의 공지된 방법, 구체적으로 여과 또는 분무건조, 동결건조, 가열건조 또는 공기건조를 포함하는 건조에 의해 회수될 수 있다. 대안적으로, 전분은 액상(수성) 형태로 사용될 수 있다.

수득된 전분은 소화 프로파일이 변경되었으며, 예컨대 25% 미만이 최초 20분 내에 소화되고, 다른 구현예에서는 20% 미만이, 그리고 또 다른 구현예에서는 10% 미만이 섭취 후 최초 20분 내에 소화된다.

나아가, 수득된 전분은 섭취 후 120분 내에 30 내지 70% 가 소화된다. 한 구현예에서 상기 전분은 섭취 후 120분 내에 40-60% 이상이, 그리고 다른 구현예에서는 45-55% 이상이 120분 내에 소화된다.

부가하면, 상기 수득된 전분은 섭취 후 240분 내에 60% 이상이 소화된다. 한 구현예에서, 상기 전분은 섭취 후 240분 내에 70% 이상이, 그리고 다른 구현예에서는 섭취 후 240분 내에 80% 이상이 90% 이상이 그리고 또 다른 구현예에서는, 90% 이상이 섭취 후 240분 내에 소화된다.

기술분야의 당업자는 당 방출을 변경할 수 있을 것이다. 예를 들면 당 방출이 너무 높으면, 목적하는 수준으로의 당 방출의 감소에 도움이 되는 화학적 변형은 STMP, STPP, 포스포러스 옥시클로라이드, 및/또는 아디프-아세트산을 이용한 고가교수준; 및/또는 아세틸화, OSA, 또는 산화프로필렌과의 증가된 치환을 포함하나 이로 제한되는 것은 아니다. 만약 당 방출이 너무 낮으면, 목적하는 수준으로 당 방출의 증가에 도움이 되는 화학적 변형은 STMP, STPP, 포스포러스 옥시클로라이드, 및/또는 아디프-아세트산를 이용한 저가교수준; 및/또는 차아염소산처리, 망간 산화 전환, 및/또는 기타 산화 처리를 포함하나 이로 제한되는 것은 아니다. 화학적 방법의 조합은 전분 베이스에 맞추어야만 하고, 상보적인 처리의 효과를 고려하 여야 한다.

기술분야의 당업자라면 전분을 조리하는 것이 혈액으로의 당의 흡수 속도 및 소화도에 영향을 미칠 것이라는 것을 알 것이다. 조리의 효과에 관한 검토는 Brown, M.A.,et al. British Journal of Nutrition, 90,823-27(2003)을 참조하면 된다.

본원에 참조로 도입된, 2003년 3월 6일 공개된 Brown 등의 US 2003/0045504A1의 최근 특허출원에서, Brown 등은 음식 중 저항성 전분과 다른 성분(예컨대 다양한 지질) 사이의 관계 및 저항성 전분을 함유하는 이러한 식품의 섭취 후의 소화도, GI, 당반응(GR) 및 혈당 수준에 대한 이들의 영향을 보여준다.

전분은 그 자체로는 거의 소비되지 않으며, 전형적으로 식품 중에 한 성분으로서 소비된다. 이러한 식품은 목적하는 당 방출 곡선을 초래하도록 조작될 수 있다. 한 구현예에서, 상기 음식은 실질적으로 영차(zero order)의 당 방출 곡선을 갖도록 조작되어, 본질적으로 일정하며, 지속적인 당 방출 속도를 제공할 수 있다.

전분 또는 전분이 풍부한 물질(예를 들면, 밀가루 또는 그릿)은 원상태로 소비될 수 있으나, 전형적으로는 조리 및/또는 다른 처리 후에 소비된다. 그러므로, 본 발명은 음식에 첨가되어 처리되었을 경우, 당 방출 곡선을 변화시킬 수 있는 장점이 있는 그러한 전분을 포함하는 것을 의도한다. 한 구현예에서, 가공된 전분을 포함하는 음식은 실질적으로 영차의 당 방출 곡선을 가지며, 본질적으로 일정하며, 지속적인 당 방출 속도를 제공한다. 이러한 음식은 하기의 실시예 부분에서 기술된 방법에 의해 본보기화된다.

화학적으로 변형된 전분은 높은 당지수의 전분, 예컨대 대부분의 천연 전분에 전형적인, 혈당수준의 급격한 큰 증가를 가져오지 않는다. 대신에, 이러한 변형된 전분은 보다 장시간 동안 지속되는 기준치를 상회하여 보다 온건한 혈당 증가를 가져온다. 이는 또한 상기 전분을 포함하는 음식의 섭취 후에 급격히 큰 혈당 증가가 없으며, 제조 및/또는 가공된 음식으로부터의 당 방출이 실질적으로 일정한 방법이다.

상기 기술된 화학적으로 변형된 전분은 하기를 포함하는 다양한 식품에 사용될 수 있으나 이로 제한되는 것은 아니다: 크래커, 빵, 머핀. 베이글, 비스킷, 쿠키, 파이크러스트, 및 케이크를 포함하는 제과류; 시리얼, 바(bar), 피자, 파스타, 스푼으로 떠먹는 드레싱 및 뿌려먹는 드레싱을 포함하는 드레싱; 과일 및 크림소를 포함하는 파이 소; 흰소소 및 유제품을 기본으로 하는 소소 예컨대 치즈소스를 포함하는 소스; 그레이비; 라이트 시럽; 푸딩; 커스다드; 요거트; 사우어크림; 유제품을 기본으로 하는 음료를 포함하는 음료수; 글레이즈(glaze); 양념; 과자(confectioneries) 및 검; 및 스프.

식품은 또한 건강보조식품, 당뇨 제품, 스포츠음료, 영양바 및 에너지바와 같은 지속적 에너지 방출용 식품을 포함하는 영양 식품 및 음료수를 포함한다.

화학적으로 변형된 전분은 또한 다양한 동물사료제품, 젖을 뗀 동물의 목적하는 성장 및 발달을 가능하게 하는 이유식, 약학적 포뮬레이션, 건강기능식품(nutriceuticals), 의사처방 없이 팔리는 (OTC) 약품, 정제, 캡슐 및 인간 및/또는 동물 소비용의 기타 공지의 약물 전달체 및/또는 포뮬레이션으로부 터의 일정한 당 방출에 의해 이득을 볼 수 있는 임의의 다른 응용분야에 또한 사용될 수 있다.

상기 화학적으로 변형된 본 발명의 전분은 조성물의 기능성의 수득에 필요하거나 또는 목적하는 임의의 양으로 첨가할 수 있다. 한 구현예에서, 상기 전분은 상기 조성물의 0.01 중량% 내지 99 중량%의 양으로 첨가할 수 있다. 다른 구현예에서, 상기 전분은 조성물의 1 중량% 내지 50 중량%의 양으로 첨가할 수 있다. 상기 전분은 임의의 다른 전분과 동일한 방식으로, 전형적으로는 제품에 직접 혼합하거나 또는 용액의 형태로 첨가하는 식으로 음식 및 음료에 첨가될 수 있다.

식품은 본 발명의 변형 전분을 사용하여 실질적으로 영차의 당 방출 곡선을 가져오도록 포뮬레이션될 수 있다. 이러한 제품은 소비자에게 장시간에 걸친 당 및 더욱 일정한 혈당을 제공할 수 있다.

당의 흡수 속도 및 흡수 정도를 조절 및/또는 제어하는 제품은 더욱 장시간 동안 포만감을 증가시킬 수 있어, 따라서, 체중관리에 유용할 수 있다. 또한 이들 제품은 지속적 에너지 방출을 가져올 수 있기 때문에, 훈련을 포함한 경기력 향상시킬 수 있으며, 집중력 관리 및 기억력의 향상을 가져올 수 있다.

상기 제품은 당뇨병 발생 위험의 감소, 체중감소 또는 체중관리와 같은 비만의 치료, 고혈당, 인슐린저항성, 고인슐린혈증, 고지혈증, 및 섬유소용해이상의 예방 또는 치료 등을 포함하는 약학적 유용성을 또한 제공한다.

실시예

하기의 실시예는 본 발명을 추가로 예시하고 설명하기 위한 것이며 어떤 식으로든 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 사용된 모든 백분율은 중량/중량 을 기준으로 한 것이다.

하기의 검사 방법을 전 실시예를 통하여 사용하였다:

모의 소화 - ( Englyst et al ., European Journal of Clinical Nutrition , 1992, 46, S33 - S50 )

음식 시료를 씹은 것처럼 될 때까지 분쇄한다/다진다. 분말의 전분 시료를 체를 쳐서 입자크기가 250 마이크론 이하로 되게 한다. 시료 500-600 mg ±0.1mg의 시료 무게를 재어 시험관에 넣는다. 10ml의 펩신(0.5%), 구아검(0.5%), 및 HCl(0.05M) 용액을 각각의 시험관에 첨가한다.

공(blank) 및 당 표준 시험관을 준비한다. 상기 공시험관은 0.25 M 아세트산나트륨 및 0.02%의 염화칼슘을 포함하는 20ml의 완충액이다. 당 표준은 10ml의 아세트산나트륨 완충액(상기 기술한 것) 및 10ml의 50mg/ml 당용액을 혼합하여 준비한다. 표준은 이중(duplicate)으로 준비한다.

효소 혼합물은 18g의 돼지 팬크레아틴(Sigma P-7545)을 120ml의 탈이온수에 넣고, 잘 혼합하여, 이어서 3000g에서 10분 동안 원심분리하여 제조한다. 상층액을 모아 여기에 48mg의 건조 인버타제(Sigma I-4504) 및 0.5ml의 AMG E (Novo Nordisk)를 첨가한다.

상기 시험관을 37℃에서 30분간 전배양하고, 이어서, 수조에서 꺼내 10ml의 아세트산나트륨 완충액을 유리볼/대리석(교반하는 동안 물리적 분해를 도움)과 함 께 첨가한다.

5ml의 효소 혼합물을 상기 시료, 공시료 및 표준시료에 첨가한다. 상기 시험관을 37℃ 수조에서 약 180 회전/분으로 수평으로 교반한다. 시간 "0"은 제1 시험관에 효소혼합물을 최초로 첨가한 때를 나타낸다.

20, 120, 및 240분 후에, 배양중의 시료로부터 0.5ml 분취물을 제거하여 각각을 20ml 66% 에탄올(반응 종료용)이 들어 있는 별도의 시험관에 넣는다. 1시간 후, 분취물을 3000g에서 10분 동안 원심분리한다.

각각의 시험관의 당농도는 당 산화효소/과산화효소 방법(Megazyme Glucose Assay Procedure GLC9/96)을 사용하여 측정한다. 이는 비색측정 방법이다.

전분의 소화도는 전환인자 0.9를 사용하여, 당 표준에 대한 당 농도를 계산하여 결정한다. 결과는 20, 120, 및 240분 후의 "소화된 전분 %"(건조중량을 기준으로 함)으로 주어진다.

모든 시료분석 회분(batch)은 참조시료로 조리되지 않은 옥수수전분을 포함한다. 옥수수전분에 대한 수용된 % 소화치는 하기 표 1에 열거되어 있다:

시간(분)	20	120	240
시료 1(대조군 1)1	18 ± 4	80 ± 4	90 ± 4

¹ Melogel

전분, National Starch 및 Chemical Company, Bridgewater, NJ. USA에서 시판하는 옥수수 전분.

결합한 인의 분석

5% EDTA 용액 중에 1.7%의 전분 슬러리를 제조하고 5분간 교반 후 여과한다. 상기 시료를 여과지 상에서 200ml의 탈이온수로 4회 세척한다. 실온에서 상기 시료를 건조한다. 4N HCl 중에 3% 전분 슬러리를 정량적으로 제조하여 비등석을 넣고 시료를 7분 동안 끓인 후, 실온으로 냉각하고, 탈이온수로 정량적으로 희석하고, 원심분리하여 임의의 있을 수 있는 모든 입자를 제거한다. 이어서 상기 시료를 인에 대하여 표준 분석방법을 사용하여 Inductively Coupled Plasma Spectrometry(ICP)로 분석하여 총 결합 인을 수득한다. 부가 결합 인은 변형된 전분의 총 결합 인으로부터 비변형전분의 총 결합 인을 빼어 결정한다.

본보기 쿠키/비스킷 음식 시스템

중량계측적으로 실험용 전분의 수분을 측정한다.

상기 전분의 수분함량을 쿠기 및 비스킷 반죽의 전형적 수분함량인 25% (w/w)로 맞추기 위해 필요한 부가의 물의 양을 계산한다.

50g의 전분 무게를 재어 Sunbeam Mixmaster의 혼합용기에 넣고, 혼합날을 용기안으로 내려오게 하고 혼합기를 켜서 "반죽"위치에 둔다.

균일한 수분분포를 담보하기 위해 혼합을 하면서, 상기 전분 위에 미리 계산한 양의 물을 분무하여 첨가하기 시작한다. 5분 내에 물의 첨가를 마치고; "반죽" 세팅에서 전분이 혼합용기의 벽에 들러붙지 않을 때까지 반죽을 계속한다. 총 혼합시간은 8-10분이다.

50g의 수화 전분을 알루미늄 그릇 (145mm x 120mm x 50mm)으로 옮겨 상기 팬 바닥 전체를 판판하게 덮도록 편다.

오븐을 190℃로 예열한다.

상기 수화전분을 190℃에서 20분간 굽는다.

오븐에서 전분을 꺼내어, 즉시 4oz (118.3ml)의 플라스틱병에 넣고 뚜껑을 닫는다.

전분을 실온으로 냉각하고 중량계측적으로 구운 전분의 수분을 측정한다. 상기 구운 전분의 수분함량은 쿠기 및 비스킷의 전형적 범위인 5-8% (w/w) 범위이어야만 한다.

즉시, 또는 밀폐용기에서 보관하고 그 다음날에 전분으로부터 당 방출을 시험한다.

실시예 1- 화학적으로 변형된 전분의 제조

하기의 변형은 당업계에 공지된 것으로 그 방법은 당업자에게 가이드로서 제공된 것이다. 시약의 양 및 베이스는 상이한 수준의 변형 달성을 위해 변화될 수 있다.

a) 산화프로필렌 변형 - 4g의 수산화나트륨을 750g의 23℃의 수돗물에 녹여 완전히 녹을 때까지 혼합한다. 이어서 50g의 황산나트륨을 상기 물에 첨가하고 녹을 때까지 혼합한다. 이어서 타피오카 전분을 상기 교반 중인 수성혼합물에 신속하게 첨가하여 균일하게 될 때까지 혼합한다. 산화프로필렌을 다양한 수준으로 상기 전분 슬러리에 첨가하고 1 내지 2분간 혼합한다. 상기 슬러리를 이어서 2L의 플라스틱병으로 옮기고 밀봉한다. 상기 병 및 내용물을 이어서 40℃로 맞추어진 예열된 혼합용 캐비넷에 넣고 18시간 동안 휘젓는다. 반응 완결 후, 상기 슬러리를 묽은 황산으로 pH 3으로 맞추고 이어서 30분간 혼합한다. 이어서 상기 pH를 묽은 수산화나트륨 용액으로 5.5 내지 6.0으로 조정한다. 이어서, 상기 전분을 여과하여 회수하고, 상기 전분 케이크를 물로 세척하고 (3x 250ml), 벤치 위에 펴서 공기 중에서 건조한다. 본 실시예는 사고 전분을 사용하여 반복한다.

b) 옥테닐숙신산무수물 변형 - 총 500그램의 나종 옥수수 전분을 2L의 플라스틱 비이커에 넣고 750ml의 수돗물 중에서 슬러리화 하였다. 상기 슬러리를 상부 교반기로 혼합하면서 pH를 3% 수산화나트륨으로 7.5로 조정하였다. 반응물을 계속 휘저으면서, 5 그램의 옥테닐숙신무수물(OSA) 분취물을 30분 간격으로 총 3회 첨가(총 15그램)하였다. pH는 3%의 수산화나트륨을 첨가하여 7.5로 유지하였다. 상기 부식제가 소비되지 않을 때까지 (10분 내에 1mL 미만) 상기 반응을 교반하였다. 상기 전분을 이어서 Whatmann #1 여과지로 여과하고 추가의 750ml의 수돗물로 세척하였다. 상기 전분을 이어서 500ml의 물로 재슬러리화하고 pH는 3:1 염산으로 5.5로 조정하였다. 상기 슬러리를 다시 여과하고, 추가의 750ml의 수돗물로 세척하고 15% 미만의 수분함량이 되게 공기 중에서 건조하여 OSA 전분을 생산하였다. 상기 실시예를 고아밀로스(~70%) 옥수수전분을 사용하여 반복하였다.

c) 아세틸화 - 총 500그램의 나종 옥수수 전분을 2L의 플라스틱 비이커에 넣고 750ml의 수돗물 중에서 슬러리화 하였다. 상기 비이커는 상부교반기, 및 3% 수산화나트륨 용액을 자동으로 첨가하여 소정의 pH로 유지할 수 있는 pH 모니터가 장착되어 있다. 상기 pH 조절기를 8.0으로 지정해놓고 상기 슬러리를 약 pH 7.8로 조정하였다. 적가용 깔대기를 15 그램의 아세트산무수물로 충진하고, 잘 휘저으면서 pH는 8.0으로 유지하면서 약 1시간에 걸쳐 상기 충진물 모두를 첨가하도록 지정해 놓았다. 상기 무수물의 첨가가 완결된 후, 상기 반응을 pH에서 추가로 5분 동안 계속 진행하도록 하였다. 상기 슬러리를 이어서 Whatmann #1 여과지로 여과하고 3 x 500mL의 수돗물로 세척하였다. 수득한 케이크를 15% 미만의 수분함량이 되도록 공기 중에서 건조하고 회수하여 아세트산 전분을 수득하였다. 상기 실시예를 타피오카 전분을 사용하여 반복하였다.

d) 표백과 함께 STMP/STPP 변형 - 3,300ml의 수돗물을 반응기로 계측하여 넣었다. 110g의 Na₂SO₄를 휘저으면서 추가하고 용해될 때까지 교반하였다. 잘 휘저으면서, 2,200g의 고아밀로스(~70%) 옥수수전분을 첨가하고, 이어서 40ml 알칼리도가 되는데 필요한 3% NaOH (44.14 ml의 알칼리도에 대하여 733g NaOH)를 상기 슬러리에 적가하였다. 상기 슬러리를 1시간 동안 교반하고 pH를 기록하였다 (pH 11.71). 온도를 42℃로 조정하였다. 220g의 99/1 STMP/STPP 배합물을 첨가하고 17시간 동안 반응하도록 하였다. pH는 조절기 및 3% NaOH (556.6g 소비됨)로 유지하였다. 최종 pH 및 온도를 기록하였다(pH 11.19 및 42℃). 상기 pH를 3:1 HCl (285.38g HCl을 사용하여 pH 5.49)로 5.5로 조정하였다. 수득한 케이크는 여과하여 3,300ml의 수돗물로 2회 세척하였다. 상기 전분 500g을 이어서 40% 고형으로 물 중에서 슬러리화 하고, 2L의 플라스틱 비이커에 넣고 750ml 수돗물에서 슬러리화 하였다. 상기 비이커는 상부 교반기가 장착되어 있으며, 이를 40℃로 예열된 항온수조에 두고, pH는 3% 수산화나트륨으로 10.8 내지 11.2로 조정한다. 총 4g의 차아염소산나트륨을 첨가하고 pH를 체크하여 10.8 - 11.2임을 확인한다. 상기 반응을 40℃에서 두 시간 동안 교반한다. 두 시간 후에 상기 슬러리를 5% 메타중아황산나트륨 용액으로 네거티브 KI 테스트로 조정한다. 상기 전분 슬러리를 이어서 묽은 HCl로 pH 5.5로 맞추고 Whatmann #1 여과지로 여과하고 추가의 750mL의 수돗물로 세척한다. 상기 젖은 케이크를 15% 미만의 수분함량으로 공기 중 건조하여 산화 전분 제품을 수득하였다.

실시예 2- 가교전분의 제조

시료 1- 대조군 옥수수전분; Melogel

전분, National Starch 및 Chemical Company, Bridgewater, NJ. USA에서 판매.

시료 2 - 3,000ml의 수돗물을 반응기로 계측하여 넣었다. 100g의 Na₂SO₄를 휘저으면서 추가하고 용해될 때까지 교반하였다. 잘 휘저으면서, 2,000g의 옥수수전분을 첨가하고 이어서 40ml 알칼리도가 되는데 필요한 3% NaOH(44.00ml의 알카리도에 대하여 실제 667g NaOH)를 상기 슬러리에 적가하였다. 상기 슬러리를 1시간 동안 교반하고 pH를 기록하였다(pH 11.68). 온도를 42℃로 조정하였다. 160g의 99/1 STMP/STPP 배합물을 첨가하고 4시간 동안 반응하도록 하였다. 최종 pH 및 온도를 기록하였다(pH 11.02 및 42℃). 상기 pH를 3:1 HCl (164.99g HCl을 사용하여 pH 5.47)로 5.5로 조정하였다. 수득한 전분 케이크는 여과하여 3,000ml의 수돗물로 2회 세척하였다. 상기 케이크를 부수고 공기 건조하였다.

시료 3- 3,000ml의 수돗물을 반응기로 계측하여 넣었다. 100g의 Na₂SO₄를 휘저으면서 추가하고 용해될 때까지 교반하였다. 잘 휘저으면서, 2,000g의 옥수수전분을 첨가하고 이어서 40ml 알칼리도가 되는데 필요한 3% NaOH (44.00ml의 알카리도에 대하여 667g NaOH)를 상기 슬러리에 적가하였다. 상기 슬러리를 1시간 동안 교반하고 pH를 기록하였다(pH 11.69). 온도를 42℃로 조정하였다. 160g의 99/1 STMP/STPP 배합물을 첨가하고 17시간 동안 반응하도록 하였다. 최종 pH 및 온도를 기록하였다(pH 11.32 및 42℃). 상기 pH를 3:1 HCl (146.88g HCl을 사용하여 pH 5.57)로 5.5로 조정하였다. 수득한 전분 케이크는 여과하여 3,000ml의 수돗물로 2회 세척하였다. 상기 케이크를 부수고 공기 건조하였다.

시료 4 - 3,300ml의 수돗물을 반응기로 계측하여 넣었다. 110g의 Na₂SO₄를 휘저으면서 추가하고 용해될 때까지 교반하였다. 잘 휘저으면서, 2,200g의 옥수수전분을 첨가하고 이어서 40ml 알칼리도가 되는데 필요한 3% NaOH (44.14ml의 알카리도에 대하여 733g NaOH)를 상기 슬러리에 적가하였다. 상기 슬러리를 1시간 동안 교반하고 pH를 기록하였다(pH 11.71). 온도를 42℃로 조정하였다. 220g의 99/1 STMP/STPP 배합물을 첨가하고 17시간 동안 반응하도록 하였다. 상기 pH를 조절기 및 3% NaOH (556.6이 소비됨)로 유지하였다. 최종 pH 및 온도를 기록하였다(pH 11.19 및 42℃). 상기 pH를 3:1 HCl (285.38g HCl을 사용하여 pH 5.49)로 5.5로 조정하였다. 수득한 전분 케이크는 여과하여 3,300ml의 수돗물로 2회 세척하였다. 상기 케이크를 부수고 공기 건조하였다.

시료 5 - 2,500 파운드(1134kg)의 수돗물을 반응기로 계측하여 넣었다. 100 lbs(45.4kg)의 Na₂SO₄를 휘저으면서 추가하고 용해될 때까지 교반하였다. 잘 휘저으면서, 2,000 lbs(907.2 kg)의 옥수수전분을 첨가하였다. 이어서 40ml 알칼리도 (46 ml의 알카리도에 대하여 약 600 lbs (272.2kg) NaOH)에 필요한 3% NaOH를 4lbs/분의 속도 (1.8kg/분)로 상기 슬러리에 첨가하였다. 상기 혼합물을 1시간 동안 교반하고 pH를 기록하였다(pH 11.6). 온도를 108°F (42℃) 로 조정하였다. 200lbs (90.7kg)의 99/1 STMP/STPP 배합물을 첨가하고 17시간 동안 반응하도록 하였다. 최종 pH 및 온도를 기록하였다(pH 11.4 및 108°F (42℃)). 상기 pH를 3:1 HCl (75 lbs. HCl (34kg)을 사용하여 pH 5.4)로 5.5로 조정하였다. 상기 전분은 세척하고 Merco 원심분리기로 원심분리하여 열건조하였다.

시료 8, 9, 11, 13, 14, 15 및 16은 시료 3과 동일한 방법으로 제조하였다. 99/1 STMP/STPP 배합물의 양은 결합 인이 목적하는 수준이 되도록 조정하였다.

시료 23 및 26 - POCl₃ 변형 - 750ml의 수돗물을 반응기로 계측하여 넣었다. 2.5g의 NaCl를 휘저으면서 추가하고 용해될 때까지 교반하였다. 하이드록시프로필화 전분 500g을 상기 염용액에 첨가하였다. pH 11 - 11.5 도달에 필요한 3% NaOH를 강하게 휘저으면서 상기 슬러리에 적가하였다. 상기 슬러리를 1시간 동안 교반하고 pH를 기록하였다(pH 11.5). 0.02 - 0.2g 의 POCl₃를 첨가하고, 실온에서 교반하면서 30분 동안 반응하도록 하였다. 상기 pH를 3:1 HCl로 5.5로 조정하였다 전분 케이크는 여과하여 750ml의 수돗물로 2회 세척하였다. 상기 케이크를 부수고 공기 건조하였다.

결합한 인의 양 및 방출된 당의 양을 각각의 비조리된 전분 시료에 대해서도 측정하였다. 결과는 하기 표 2에 열거되어 있다.

표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 시료 3은, 전분을 STMP 및 STPP 조합을 사용하여 가교결합하여 본 발명의 변경된 소화곡선을 수득할 수 있음을 보여준다. 이들 전분의 상기 소화곡선은 도 2에 나타나있다.

실시예 3 - 화학적으로 변형된 전분으로부터의 당 방출

다양한 베이스 전분을 상기 실시예에서 기술한 일반적 방법에 따라 PO, OSA, 아세트산무수물 시약을 사용하여 변형시켜 다양한 수준으로 변형된 전분을 수득하였다. 이들 전분의 소화도를 검사하여 결과를 하기 표 3에 열거하였다.

표 3으로부터 알 수 있듯이, STMP 및 STPP 조합을 사용하여 다양한 전분 베이스을 가교결합하여 본보기 음식시스템에서 본 발명의 변경된 소화곡선을 수득할 수 있다.

실시예 4 - 화학적으로 변형된 전분으로부터의 당 방출

다양한 베이스 전분을 상기 실시예에서 기술한 일반적 방법에 따라 PO, OSA, 아세트산무수물 시약을 사용하여 변형시켜 다양한 수준으로 변형된 전분을 수득하였다. 이들 전분의 소화도를 검사하여 결과를 하기 표 4에 열거하였다.

표 4로부터 알 수 있듯이, 다양한 시약 및/처리를 이용하여 다양한 전분 베이스를 변형하여 본 발명의 변경된 소화곡선을 수득할 수 있다.

실시예 5 - 화학적으로 변형된 전분을 포함하는 식품

상기 실시예의 전분 시료를 밀가루 또는 다른 탄수화물 성분을 대체하여 6 종류의 상이한 식품에 5 - 40% 농도로 첨가하였다.

1) 흰 팬빵

2) 세몰리나 파스타

3) 영영바

4) 가미 요구르크 음료

5) 티 비스킷

6) 시리얼

모든 성분은 포물레이션의 중량%로 열거된다.

1) 흰 팬빵

특허 밀가루 55.6

흰 과립설탕 4.3

쇼트닝 2.8

이온화 소금 1.1

활성 건조이스트 0.6

반죽 컨디셔너 35.0

물 0.6

총 합계 100.0

제조:

모든 성분 및 물을 Hobart 믹서에서 섞는다. 2분간 저속도로 혼합한다. 중속도로 14분간 혼합한다. 반죽을 5분간 정치한다. 반죽을 빵한덩어리 무게로 잰다 (1/2 kg 빵한덩어리에 대하여 510g). 반죽을 5분간 정치한다. 빵덩어리 반죽을 모양을 만들어 Glimek Dough-molder에 넣는다. 90% RH, 80℃에서 발효. 210 ℃에서 22분간 굽는다.

2) 세몰리나 파스타

세물리나 가루 74.1

물 23.3

건조난백 1.5

반죽 컨디셔너 1.1

총 합계 100.0

제조:

모든 성분 및 물을 Hobart/Kitchem Aid 믹서에서 섞는다. 10분간 저속도로 혼합한다. 국수기(sheeter)에 넣어 국수를 만든다. 국수를 끓는 물에 넣고 저으면서 5-10분간 삶아 조리한다. 물기를 뺀다.

3) 영양 바

단백질 분말 33.6

현미시럽 21.3

건조 귀리 10.5

꿀 9.0

탈지분유 9.7

콩기름 2.8

땅콩가루 5.3

사과소스 또는 건포도페이스트 7.8

총 합계 100.0

제조:

모든 건조 성분(귀리는 제외)을 Hobart 믹서에서 섞는다. 5분간, 또는 배합될때까지 저속도로 혼합한다. 계속 혼합하면서 액체성분을 첨가한다. 저속도에서 계속 혼합하면서 귀리를 넣고 반죽한다. 일정 모양으로 압축하여 원하는 모양의 바를 만든다.

4) 가미 요구르트 음료

전유 100.0 까지

개시 컬쳐 (Danisco's Jo-mix NM 1-20)

탈지분유 선택적

총 합계 100.0

요구르트 제조:

우유를 65℃로 예열한다. 10.34 메가파스칼에서 균질화하고, 93℃에서 2분간 유지한다. 혼합물을 44℃로 냉각한다. 개시 컬쳐를 접종한다. pH가 4.5가 될때까지 배양하고 이어서 4.5℃로 냉각한다. 요구르트를 펌핑하여 부드러운 커드를 만들 수도 있다.

쥬스 혼합물:

물 47.5

딸기 농축 (40-60 brix) 40.0

과당 10.0

펙틴 2.5

총 합계 100.0

쥬스 제조:

과당과 펙틴을 건조 배합한다. 건조 혼합물, 물, 및 딸기 농축액을 배합기에 넣는다. 과당 및 펙틴이 분산될 때까지 배합한다. 80℃의 뜨거운 수조에서 쥬스 혼합물을 15분간 익힌다.

최종 제품의 제조:

요구르트 및 쥬스 혼합물을 9:1의 비로 배합한다. 17.3/3.5(2단계) 메가파스칼에서 함께 균질화한다. 완성된 제품을 4.5℃에 보관한다.

5) 티 비스킷

밀가루 48.0

흰 과립설탕 20.5

유장 1.3

베이킹파우더 1.2

소금 0.6

쇼트닝 9.6

난황 2.0

물 16.8

총 합계 100.0

제조 :

모든 건조 성분 및 쇼트닝을 Hobart 믹서에서 섞는다. 저속도에서 5분간 혼합한다. 난황 및 물을 첨가한다. 저속도에서 계속하여 5분간 반죽한다. 반죽을 밀어서 펴거나 또는 판모양으로 만들어 비스킷모양으로 자른다. 176℃에서 12-15분 동안 굽는다.

6) 시리얼

a) 압출성형된 아침용 시리얼(옥수수 기재)

변형된 옥수수 전분 또는 가루 40.0%

옥수수 폴렌타 45.0%

설탕 10.0%

소금 2.0%

엿기름 3.0%

총 합계 100.0%

b) 압출성형된 아침용 시리얼(다수곡물)

변형된 옥수수 전분 또는 가루 43.0%

쌀가루 11.5%

귀리가루 11.5%

밀가루 20.4%

설탕 9.0%

엿기름 2.6%

소금 2.0%

총 합계 100.0%

제조 :

시리얼을 당업계의 공지된 방법으로 제조하였다. 시리얼을 압출하고, 박편으로 만들어 굽거나 또는 압출하고 팽창시켰다. 상기 시리얼을 필요한 경우 최종 수분 함량이 3% 미만이 되도록 추가로 건조하였다.

상기 음식을 Englyst 소화법을 이용하여 소화시키고 20, 120 및 240 분간에 걸쳐 당 방출을 모니터하였다. 이러한 당 방출은 소화시간에 대하여 선형(linear) 이었다.

본 발명의 화학적으로 변형된 전분은 초기 혈당의 급격한 상승을 감소시킬 수 있어, 음식으로 적절하게 만들어진 경우, 장기간에 걸쳐 혈액에, 조절 및/또는 제어된 당을 공급할 수 있는 당공급원으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 인슐린 저항성이 발병될 가능성이 있는 사람의 정상 혈당수준 유지에 도움을 줄 수있다.

Claims (17)

1. 섭취후 20분에 25% 미만의 당 방출, 섭취후 120분에 30-70% 및 섭취후 240분에 60%를 초과하는 당 방출을 제공하는 화학적으로 변형된 전분을 포함하는 식품의 섭취를 포함하는, 포유류의 혈당 수준을 조절하는 방법.
2. 섭취후 20분에 25% 미만의 당 방출, 섭취후 120분에 30-70% 및 섭취후 240분에 60%를 초과하는 당 방출을 제공하는 화학적으로 변형된 전분을 포함하는 식품의 섭취를 포함하는, 포유류에게 조절성 당 공급원을 제공하는 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전분은 섭취후 20분에 20% 미만의 당 방출을 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전분은 섭취후 20분에 10% 미만의 당 방출을 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전분은 섭취후 120분에 40-60%의 당 방출을 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전분은 섭취후 120분에 45-55%의 당 방출을 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전분은 섭취후 240분에 70% 초과의 당 방출을 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전분은 섭취후 240분에 80% 초과의 당 방출을 제공하는 것을 특징으로하는 방법.
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전분은 섭취후 240분에 90% 초과의 당 방출을 제공하는 것을 특징으로하는 방법.
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전분은 식품을 기준으로 하여 5-40 건조 중량 %로 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 식품으로부터의 상기 당 방출은 실질적으로 영차(zero order)인 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 당 방출 속도는 최초 240분에 걸처 실질적으로 일정한 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전분은 프로필렌 산화, 옥테닐숙신산무수물(OSA) 변형, 아세틸화, 덱스트린화, 및 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되는 방법에 의해 변형되는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 전분은 3-10% 결합 범위의 프로필렌 산화, 1.5-3.0% 결합 범위의 OSA 변형, 0.5-3.0% 결합 범위의 아세틸화, 10 ABF 미만 범위의 카나리아(canary) 또는 백색 덱스트린으로의 덱스트린화, 및 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되는 방법에 의해 변형되는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제 13 항에 있어서, 상기 전분은 산전환, 효소전환, 가수분해, 차아염소산처리, 아디프아세트산 처리, 포스포러스 옥시클로라이드 처리, 및 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되는 방법에 의해 추가로 변형되는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 전분은 20-85 수유동성(water fluidity)으로의 산전환, 0.4-5.0% 농도의 차아염소산처리, 0.1-2.0% 농도의 아디프아세트산 처리, 0.001-0.5% 농도의 포스포러스 옥시클로라이드 처리, 및 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되는 방법에 의해 추가로 변형되는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전분은 0.1-0.35% 의 부가 결합 인산 농도의 소디움 트리메타포스페이트 및/또는 소디움 트리폴리포스페이트 및 0.3- 1.0% 농도의 차아염소산으로 처리되는 것을 특징으로 하는 방법.

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