KR20110112433A - 조성물의 제조 방법, 상기 조성물 및 식품 첨가제로서의 그의 용도 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하기 단계를 포함하는, 기능성 식품 첨가제, 예컨대 프리바이오틱 조성물의 제조 방법에 관한 것이다: (a) 식물 기재 물질을 제공하는 단계로서, 여기서 식물은 곡류, 두과, 괴경 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되고, 여기서 상기 식물 기재 물질은 식이 섬유 임의로 전분 물질 및 임의로 글루코스를 포함하거나, 여기서 상기 식물 기재 물질은 전분 물질, 및 임의로 글루코스를 포함하는 단계; (b): (b1) 식이 섬유의 일부 이상을 글루코스로 및 하나 이상의 소화불가능한 올리고당으로 및 임의로 하나 이상의 소화불가능한 다당으로 가수분해 또는 트랜스글루코실화하고, 임의로 전분 물질의 일부 이상을 글루코스로 및 하나 이상의 소화불가능한 올리고당으로 가수분해 및 트랜스글루코실화하는 단계, 또는, (b2) 전분 물질의 일부 이상을 글루코스로 및 하나 이상의 소화불가능한 올리고당으로 가수분해 및 트랜스글루코실화하고, 임의로 단계 (b2) 에서 생산되는 말토올리고당의 일부 이상을 글루코스로 가수분해하는 단계; (c) 단계 (a) 의 상기 임의적 글루코스 및 단계 (b1) 또는 (b2) 에서 수득되는 상기 글루코스로 이루어지는 총 글루코스의 일부 이상을 글루콘산 또는 그의 염으로 산화하는 단계; 및 (d) 단계 (c) 에서 수득되는 상기 글루콘산 및/또는 그의 염의 일부 이상을 제거하여, 식이 섬유 및 글루콘산 또는 그의 염을 포함하는 조성물을 수득하는 단계로서, 여기서 상기 식이 섬유는 청구항 제 1 항에서 정의된 바와 같은 하나 이상의 소화불가능한 올리고당 및 임의로 하나 이상의 소화불가능한 다당을 포함하는 단계. 본 발명은 또한 기능성 식품 첨가제 조성물 및 그의 용도에 관한 것이다.
Description
본 발명은 식품 가공에 관한 것이다. 특히 본 발명은 기능성 식품 첨가제, 예컨대 프리바이오틱 (prebiotic) 조성물의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 기능성 식품 첨가제 조성물의 용도에 관한 것이다.
식품 가공은 농업에 의해 생산되는 원료 요소를 인간 및 동물 소비용 식품으로 전환시키는데 사용되는 방법 및 기술로서 정의될 수 있다. 일부 가공된 식품에는, 식이 섬유와 같은 특정 영양소가 결핍되어 있다. 이는 종종 이들 식품의 생산 동안 사용된 정제 과정으로 인한 것이다.
식품 요소 산업은 상이한 영양적 및/또는 기술기능적 이유로 식품 가공 동안 첨가될 수 있는 광범위한 요소를 제공한다. 특정 식사용 제제에 사용되기 위해, 일부 요소는 낮은 수준의 특정 성분 또는 오염물을 요구하며, 예를 들어 당뇨병용 식품 또는 낮은 충치 위험을 제시하는 식품은 종종 최종 제품 중 1 중량% 미만의 글루코스를 요구한다. 때때로, 일부 요소는 사용될 수 없으며, 이는 그것이 최종 제품의 맛을 변경하여 소비자에게 용납될 수 없게 만들거나 (예를 들어 일부 고기 제품에 대한 단맛), 그것의 제조 동안 식품의 특징, 성질 및/또는 행태를 변경하기 때문이다 (예를 들어 가열 동안 글루코스 착색 알 산물의 존재). "유기" 요소의 생산은 "유기" 식품 공동체에 의해 허용되지 않는 크로마토그래픽 수지 또는 이온 교환 수지와 같은 일부 정제 기술을 요구한다. 이러한 유형의 식품 요소의 정제를 위한 신규한 기술이 발견되어야 한다.
식품 제조자는 잘 정제된 조성물로서, 시간이 지나도 안정적이고, 가능한 한 가장 적은 양으로 목표 특징을 제공하는 요소를 요구한다.
식이 섬유는 인간 및 동물 식사에서 중요한 성분이다. 식이 섬유는 인간 및 동물 건강을 개선하는데 관련되는 것으로 보인다. "고전적인" 식이 섬유 유익을 넘어서는 새로운 유형의 식이 섬유의 영양적 및 건강 유익에 대해 대규모 연구가 수행되고 있다. 이러한 잠재적 유익은 프리바이오틱 효과 또는 다른 유익 예컨대 변비의 완화, 내장 건강의 개선, 광물 흡수의 개선, 지질 대사의 개선 및 혈당증/인슐린혈증 수준의 더 양호한 조절을 포함한다.
식이 섬유는 다양한 식품, 특히 채소 및 과일에 자연적으로 존재한다. 그러나, 식이 섬유의 세계적인 소비는 1 일 권장 수치 약 25-30 g/일 보다 여전히 상당히 낮다. 그 이유 중 하나는 과일 및 채소의 적은 소비이고, 또다른 이유는 여러 유형의 "고전적" 식이 섬유가 식품 및 음료의 맛과 질감을 크게 변경하여 소비에게 용납될 수 없게 한다는 것이다.
따라서, 식이 섬유가 풍부한 식품 요소를 제조할 필요가 계속 존재한다. 제품의 모양, 질감 및 맛에 영양을 미치지 않으면서 상이한 유형의 식품 및 음료에 기능성 식품 첨가제로서 용이하게 첨가될 수 있는, 새로운 유형의 식이 섬유 예컨대 소화불가능한 다당 (NDP) 및/또는 소화불가능한 올리고당 (NDO) 을 개발할 필요가 또한 존재한다.
식이 섬유의 공급원은 매우 다양하다. 괴경, 두과, 및 곡류는 일반적으로 식이 섬유의 제조를 위한 특히 흥미로운 원료 물질로서 인식된다.
곡류 산업은 식이 섬유 예컨대 헤미셀룰로스를 함유하지만 높은 수준의 전분 물질도 함유하는 부산물 (겨, 전분 글루텐 분리 부산물, 옥수수 습식 제분 전분 부산물) 을 산출한다. 식이 섬유의 추출 및 정제는 종종 전분 물질의 분리 및 제거를 요구한다.
그러나, 당업계의 제조 과정은 전분 물질이 여전히 너무 풍부한 제품을 제공하거나, 그 과정 동안 가용성 NDP 및 NDO 의 소실을 초래한다. 예를 들어 겨의 공기 분류 및 제분의 일부 기술은 그 중 한 분획의 전분이 더 빈약한 2 개의 분획의 제조를 허용한다. 그럼에도 불구하고 이 분획은 여전히 헤미셀룰로스 및 다른 섬유의 양에 비해 많은 양의 전분 물질을 함유한다. 그러므로 NDP 및/또는 NDO 가 풍부하고 녹말 물질 및/또는 글루코스가 빈약한 식품 요소를 제공할 필요가 또한 존재한다.
NDP 및/또는 NDO 로부터 전분 물질을 분리하기 위한 여러 방법이 존재한다. 예를 들어, 한 방법은 물에서의 용해도에 의한 전분의 분리를 수반한다: 전분은 찬물에서 용해도가 낮으므로 용액 중 NDP 및/또는 NDO 로부터 용해도 차이에 의해 분리될 수 있다. 원심분리에 의해 또는 여과에 의해, 불용성 물질이 가용성 물질로부터 분리될 수 있으나, 이러한 단계는 산업적 규모로 확대하기가 곤란하다. NDP 및/또는 NDO 및 전분을 함유하는 용액은 일반적으로 모든 유형의 필터에 끈끈하게 달라붙고 (clogging), 전분 입자는 원심분리에 의해 효과적으로 분리되기에는 너무 작다.
또다른 알려진 방법은 전분 가수분해 전에 크기 배제 크로마토그래피 (SEC) 를 수반한다: SEC 칼럼 상에서, 고분자량 전분은 NDO 및 단당으로서의 더 작은 분자로부터 분리될 수 있다. 그러나 이러한 방법은 만족스러운 결과를 제공하지 않는데, 이는 한편으로는 NDP 가 전분으로부터 분리되지 않고, 다른 한편으로는 글루코스가 NDO 로부터 분리되지 않기 때문이다.
또다른 알려진 방법은 완전한 전분 가수분해 후에 SEC 를 수반한다: SEC 칼럼 상에서 글루코스는 NDO/NDP 로서의 더 큰 분자로부터 분리될 수 있으나 통상적으로, 이 분리는 정밀하지 않고 NDO 중 가장 작은 분자는 글루코스로부터 잘 분리되지 않는다. 게다가, SEC 방법은 매우 높은 희석율을 수반하는데, 이는 생성된 폐수를 제거하기 위한 높은 생산 비용을 의미한다.
또다른 알려진 방법은 알코올성 또는 산성 발효 과정을 수반한다: 전분 물질 및/또는 글루코스를 배타적으로 또는 선호적으로 소비하는 다소간의 특정 미생물을 사용하는 발효에 의해 전분 물질 및 글루코스가 용액으로부터 제거될 수 있다. 이러한 방법의 불편은 많은 상이한 분자들의 소량 생산으로서, 이는 제품의 품질에 부정적인 영향을 미친다.
모든 상기 기술된 방법들은 물질 및 돈의 중요한 손실과 연관되며, 이는 그 방법들을 매력적이지 않게 만든다. 전분 함유 식물로부터 순수한 NDO 및/또는 NDP 를 생산하는데 필요한 상이한 단계들은 복잡하고, 현재 경제적으로 그리고 환경적으로 허용가능한 방식으로 그들을 생산하는 방법이 존재하지 않는다. 이 문제는 10 년간 변하지 않았다.
선행 기술의 단점 중 하나 이상을 극복 또는 개선하거나, 유용한 대안을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
발명의 요약
본 발명의 하나의 목적은 여러 전환 단계를 포함하는 기능성 식품 첨가제의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 방법은 경제적, 환경적, 영양기능적 및 기술기능적 관점에서 훌륭한 해법이다.
첫번째 양상에서, 본 발명은 첨부된 청구항에서 정의된 방법을 제공한다. 특히 본 발명은 하기 단계를 포함하는, 조성물, 특히 식품 조성물, 더욱 특히 식품 첨가제 조성물, 더욱더 특히 기능성 식품 첨가제 조성물의 제조 방법을 제공한다:
a) 식물 기재 물질을 제공하는 단계로서, 여기서 식물이 곡류, 두과, 괴경 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되고, 상기 식물 기재 물질이 식이 섬유, 및/또는 전분 물질 및 임의로 글루코스를 포함하는 단계;
b) 식이 섬유의 일부 이상을 글루코스로 및/또는 하나 이상의 소화불가능한 올리고당 (NDO) 및/또는 하나 이상의 소화불가능한 다당 (NDP) 으로 전환하고/거나; 전분 물질의 일부 이상을 글루코스로 전환하는 단계;
c) 단계 (a) 의 상기 임의적 글루코스 및 단계 (b) 에서 수득되는 상기 글루코스로 이루어지는 총 글루코스의 일부 이상을 글루콘산 및/또는 그의 염으로 전환하는 단계; 및
d) 단계 (c) 에서 수득되는 상기 글루콘산 및/또는 그의 염의 일부 이상을 제거하여,
식이 섬유 및 임의로 글루콘산 및/또는 그의 염을 포함하는 조성물을 수득하는 단계로서,
여기서 상기 식이 섬유는 크실로올리고당, 아라비노크실로올리고당, 베타-글루칸 글루코올리고당, 아라비노갈락탄올리고당, 이소말토올리고당, 크실로글루칸 올리고당, 갈락토만난 올리고당, 만난 올리고당, 셀룰로올리고당, 셀로비오스 및 젠티오올리고당으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 NDO, 및/또는 베타-글루칸, 크실란, 아라비노크실란, 아라비노갈락탄, 아라비노갈락탄펩티드, 크실로글루칸, 만난, 갈락토만난 및 셀룰로스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 NDP 를 포함하는 단계.
특히 본 발명은 하기 단계를 포함하는 조성물의 제조 방법을 제공한다:
a) 식물 기재 물질을 제공하는 단계로서, 여기서 식물은 곡류, 두과, 괴경 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되고, 여기서 상기 식물 기재 물질은 식이 섬유, 임의로 전분 물질 및 임의로 글루코스를 포함하거나, 여기서 상기 식물 기재 물질은 전분 물질, 및 임의로 글루코스를 포함하는 단계;
b) (b1) 식이 섬유의 일부 이상을 글루코스로 및 하나 이상의 소화불가능한 올리고당으로, 임의로 하나 이상의 소화불가능한 다당으로 가수분해 또는 트랜스글루코실화하고, 임의로 임의적 전분 물질의 일부 이상을 글루코스로 및 하나 이상의 소화불가능한 올리고당으로 가수분해 및 트랜스글루코실화하는 단계, 또는,
(b2) 전분 물질의 일부 이상을 글루코스로 및 하나 이상의 소화불가능한 올리고당으로 가수분해 및 트랜스글루코실화하고, 임의로 단계 (b2) 에서 생산되는 말토올리고당의 일부 이상을 글루코스로 가수분해하는 단계;
c) 단계 (a) 의 상기 임의적 글루코스 및 단계 (b1) 또는 (b2) 에서 수득되는 상기 글루코스로 이루어지는 총 글루코스의 일부 이상을 글루콘산 또는 그의 염으로 산화하는 단계; 및
d) 단계 (c) 에서 수득되는 상기 글루콘산 또는 그의 염의 일부 이상을 제거하여,
하기를 포함하는 조성물을 수득하는 단계:
농도 범위 11 내지 50 중량% 의 글루콘산 또는 그의 염,
식이 섬유, 여기서 상기 식이 섬유는 크실로올리고당, 아라비노크실로올리고당, 베타-글루칸 글루코올리고당, 아라비노갈락탄올리고당, 이소말토올리고당, 크실로글루칸 올리고당, 갈락토만난 올리고당, 만난 올리고당, 셀룰로올리고당, 셀로비오스 및 젠티오올리고당으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 농도 범위 5 내지 85 중량% 의 하나 이상의 소화불가능한 올리고당, 및 임의로 베타-글루칸, 크실란, 아라비노크실란, 아라비노갈락탄, 아라비노갈락탄펩티드, 크실로글루칸, 만난, 갈락토만난 및 셀룰로스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 농도 범위 0 내지 20 중량% 의 하나 이상의 소화불가능한 다당을 포함함,
임의로 농도 범위 0 내지 2 중량% 의 글루코스, 및
임의로 농도 범위 0 내지 5 중량% 의 전분 물질.
하나의 구현예에서, 상기 방법은 식이 섬유에 포함된 소화불가능한 다당의 일부 이상을 소화불가능한 올리고당으로 가수분해하는 단계를 추가로 포함하고, 여기서 상기 가수분해 단계는 상기 단계 (a) 내지 (d) 중 임의의 하나 전, 동안, 사이, 또는 후에 수행된다.
하나의 구현예에서, 상기 단계 (a), (b), (c) 및 (d) 는 연속적으로 수행된다.
하나의 구현예에서, 상기 단계 (b) 및 상기 산화 단계 (c) 는 적어도 부분적으로 동시에 발생한다.
하나의 구현예에서, 상기 방법은 상기 글루콘산 또는 그의 염의 99 중량% 미만을 제거하는 단계를 포함한다.
하나의 구현예에서, 수득되는 조성물은 농도 범위 11 내지 50 중량% 의 글루콘산 또는 그의 염; 농도 범위 5 내지 85 중량% 의 아라비노크실로올리고당, 및 임의로 농도 범위 0 내지 20 중량% 의 아라비노크실란, 임의로 농도 범위 0 내지 2 중량% 의 글루코스; 및 임의로 농도 범위 0 내지 5 중량% 의 전분 물질을 포함한다.
본 발명의 방법은 경제적이고 환경을 존중하는 기능성 식품 첨가제의 신규한 제조 방법을 제공하므로 특히 유리하다.
본 발명에 의하면, 소화가능한 탄수화물을 더이상 폐기할 필요가 없으므로, 환경에 더 적은 부담을 지운다. 본 발명은 또한 많은 원료 물질을 유지하고, 글루코스 전환으로부터 산출되는 글루콘산과의 상승작용에 의해 최종 제품의 프리바이오틱 품질을 개선시킬 수 있게 한다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 방법에 의해 직접 수득되는 조성물을 포함한다.
두번째 양상에서, 본 발명은 첨부된 청구항에서 정의된 기능성 식품 첨가제 조성물에 적합한 조성물을, 바람직하게는 본원에서 "조성물" 로도 언급되는 프리바이오틱 조성물로서 제공한다.
본 발명에 따른 조성물은 하기를 포함한다:
- 농도 범위 1 내지 60 중량% 의 글루콘산 및/또는 그의 염;
- 크실로올리고당, 아라비노크실로올리고당, 베타-글루칸 글루코올리고당, 아라비노갈락탄올리고당, 이소말토올리고당, 크실로글루칸 올리고당, 갈락토만난 올리고당, 만난 올리고당, 셀룰로올리고당, 셀로비오스 및 젠티오올리고당으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 농도 범위 1 내지 95 중량% 의 하나 이상의 NDO, 및/또는
- 베타-글루칸, 크실란, 아라비노크실란, 아라비노갈락탄, 아라비노갈락탄펩티드, 크실로글루칸, 만난, 갈락토만난 및 셀룰로스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 농도 범위 1 내지 95 중량% 의 하나 이상의 NDP.
본 발명의 하나의 구현예는 글루콘산 및/또는 그의 염의 농도 범위가 1 중량% 내지 60 중량%, 바람직하게는 11 내지 50 중량%, 가장 바람직하게는 20 중량% 내지 40 중량% 이고; NDO 의 농도 범위가 1 내지 95 중량%, 바람직하게는 5 중량% 내지 95 중량%, 바람직하게는 5 중량% 내지 85 중량%, 가장 바람직하게는 10 내지 80 중량% 이고, NDP 의 농도 범위가 0 내지 95 중량%, 예를 들어 0 내지 20 중량%, 바람직하게는 1 내지 95 중량%, 바람직하게는 5 내지 80 중량%, 가장 바람직하게는 10 내지 50 중량% 인 조성물에 관한 것이다.
바람직한 구현예에서, 본 발명에 따른 조성물은 하기를 포함한다:
- 농도 범위 11 내지 50 중량% 의 글루콘산 또는 그의 염;
- 크실로올리고당, 아라비노크실로올리고당, 베타-글루칸 글루코올리고당, 아라비노갈락탄올리고당, 이소말토올리고당, 크실로글루칸 올리고당, 갈락토만난 올리고당, 만난 올리고당, 셀룰로올리고당, 셀로비오스 및 젠티오올리고당으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 농도 범위 5 내지 85 중량% 의 하나 이상의 소화불가능한 올리고당, 및 임의로
- 베타-글루칸, 크실란, 아라비노크실란, 아라비노갈락탄, 아라비노갈락탄펩티드, 크실로글루칸, 만난, 갈락토만난 및 셀룰로스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 농도 범위 0 내지 20 중량% 의 하나 이상의 소화불가능한 다당;
- 임의로 농도 범위 0 내지 2 중량% 의 글루코스 및
- 임의로 농도 범위 0 내지 5 중량% 의 전분 물질.
하나의 구현예에서, 상기 조성물 중 상기 소화불가능한 올리고당 및 소화불가능한 다당은 식물 기재 물질에서 기원하고, 여기서 식물은 곡류, 두과, 괴경 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된다.
하나의 구현예에서, 상기 조성물 중 상기 소화불가능한 올리고당은 아라비노크실로올리고당, 크실로올리고당, 베타-글루칸 글루코올리고당, 셀로비오스, 유기 이소말토올리고당 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된다.
하나의 구현예에서, 상기 조성물 중 상기 소화불가능한 다당은 아라비노크실란, 아라비노갈락탄, 아라비노갈락탄펩티드, 베타-글루칸, 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된다.
하나의 구현예에서, 상기 조성물 중 글루콘산 또는 그의 염의 농도 범위는 11 내지 50 중량% 이고, 소화불가능한 올리고당의 농도 범위는 10 내지 50 중량% 이고, 소화불가능한 다당의 농도 범위는 0 내지 20 중량% 이다.
바람직한 구현예에서, 조성물은 글루콘산 또는 그의 염; 아라비노크실로올리고당 및 임의로 아라비노크실란을 포함하고, 바람직하게는 상기 조성물은 농도 범위 15 내지 50 중량% 의 글루콘산 또는 그의 염; 농도 범위 5 내지 50 중량% 의 아라비노크실로올리고당 및 임의로 농도 범위 0 내지 20 중량% 의 아라비노크실란을 포함한다.
하나의 구현예에서, 본 발명에 따른 조성물은 이눌린 및/또는 올리고프룩토스를 추가로 포함한다.
하나의 구현예에서, 상기 조성물 중 글루콘산 염은 나트륨 글루코네이트, 칼륨 글루코네이트, 칼슘 글루코네이트, 마그네슘 글루코네이트, 철 글루코네이트, 셀레늄 글루코네이트, 구리 글루코네이트 또는 아연 글루코네이트로부터 선택된다.
본 발명에 따른 조성물은 분말, 액체 또는 액체 중 분말의 분산물로서 제형화될 수 있다.
본 발명에 따른 조성물은 특히 식품 첨가제로서, 특히 기능성 식품 첨가제로서, 바람직하게는 프리바이오틱 조성물로서 유용하다.
본 발명은 그러므로 또한 기술적, 영양적 및/또는 건강 유익을 그것을 필요로 하는 인간 또는 동물에게 제공하기 위한 본 발명에 따른 조성물의 용도에 관한 것이다.
하나의 구현예에서, 본 조성물은 위장 미생물상의 성장 및/또는 활성의 선별적 자극을 위해 사용될 수 있다. 추가의 구현예에서, 상기 조성물은 또한 변비의 완화, 내장 건강의 개선, 광물 흡수의 개선, 지질 대사의 개선, 및/또는 당혈증/인슐린혈증의 더 양호한 조절을 위해 사용될 수 있다. 본 조성물은 또한 심장 질환, 당뇨병 및/또는 대사 증후군의 위험의 감소, 암 예방, 간성 뇌병증에 대한 양성 영향, 당혈증/인슐린혈증 조절, 면역조정, 염증 감소를 위해 사용될 수 있다. 본 조성물은 또한 특히 포만감을 개선하는데 유용하다.
본 발명은 또한 양이온을 그것을 필요로 하는 인간 또는 동물에게 제공하기 위한 글루코네이트 염을 함유하는 본 발명에 따른 조성물의 용도를 포함한다.
추가의 양상에서, 본 발명은 본 발명에 따른 조성물을 사용하여 식품을 제조하는 방법을 제공한다. 특히 본 발명은 하기 단계를 포함하는 식품, 예컨대 음료를 제조하는 방법을 제공한다:
a. 본 발명에 따른 조성물을 제공하는 단계, 및
b. 상기 조성물을 식품으로 제형화하는 단계.
추가의 구현예에서, 본 발명은 본 발명에 따른 조성물을 함유하는 식품 또는 음료를 제공한다.
본 발명은 이제 추가로 기술될 것이다. 하기에서, 발명의 상이한 양상이 더욱 상세히 정의된다. 그렇게 정의된 각 양상은 명백히 반대로 지시하지 않는 한 임의의 다른 양상 또는 양상들과 조합될 수 있다. 특히, 바람직하거나 유리한 것으로 지시된 임의의 특색은 바람직하거나 유리한 것으로 지시된 임의의 다른 특색 또는 특색들과 조합될 수 있다.
발명의 기술
본 발명의 방법 및 조성물을 기술할 때 사용되는 용어는 문맥이 다르게 지시하지 않는 한 하기 정의에 따라 이해되어야 한다.
본원에서 사용되는 용어 "포함하다" 는 열거되는 수단에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다; 즉 그것은 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않는다.
본 명세서 전체에서 "하나의 구현예" 또는 "구현예" 라는 언급은 그 구현예와 관련하여 기술되는 특정 특색, 구조 또는 특징이 본 발명의 하나 이상의 구현예에 포함됨을 의미한다. 따라서, 본 명세서의 여러 부분에서 "하나의 구현예에서" 또는 "구현예에서" 라는 표현은, 반드시 그러한 것은 아니지만, 모두 동일한 구현예를 언급할 수 있다. 게다가, 하나 이상의 구현예에서의 특정 특색, 구조 또는 특징은 본 개시로부터 당업자에게 명백할 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다. 게다가, 본원에서 기술된 일부 구현예는 다른 구현예에 포함된 일부 특색은 포함하나 다른 특색은 포함하지 않는 한편, 상이한 구현예들의 특색들의 조합은 본 발명의 범주 내에 있고, 상이한 구현예를 형성하는 것으로 여겨지며, 이는 당업자에게 이해될 것이다. 예를 들어, 하기 청구항에서, 임의의 청구된 구현예가 임의의 조합으로 사용될 수 있다.
명세서 및 첨부된 청구항에서 사용되는 단수형은 문맥이 명백히 다르게 지시하지 않는 한 복수형을 포함한다. 예를 들어, "NDO" 는 하나의 NDO 또는 하나 이상의 NDO 를 의미한다.
본원에서 사용되는 용어 "단당" 은 올리고당 및 다당의 빌딩 블록인 단일 당 단위를 언급한다. 단당의 비제한적 예는 글루코스, 프룩토스, 크실로스, 아라비노스, 갈락토스, 만노스 등을 포함한다.
본원에서 사용되는 용어 "탄수화물" 은 폴리히드록시-알데히드 (알도스) 또는 케톤 (케토스) 또는 가수분해에 의해 이들 물질 중 하나를 산출하는 물질을 언급한다.
본원에서 사용되는 용어 "식이 섬유" 또는 "섬유" 는 인간 소장에서의 소화 및 흡수와 대장에서의 완전한 또는 부분적 발효에 저항성인 식물의 식용 부분 또는 유사한 탄수화물을 언급한다. 식이 섬유는 소화불가능한 다당, 소화불가능한 올리고당, 리그닌, 및 연관되는 식물 성분을 포함한다 (Cereal Foods World, 2001, 46, 112-126). 본 발명의 문맥에서 식이 섬유 또는 섬유는 소화불가능한 다당 및/또는 소화불가능한 올리고당을 언급한다.
본원에서 사용되는 용어 "중합도" 또는 "(DP)" 는 올리고당 또는 다당에 존재하는 단당 잔기의 수를 언급한다.
본원에서 사용되는 용어 "다당" 은 글리코시드 연결에 의해 연결되어 있는 다수 (DP >10) 의 단당으로 구성된 탄수화물을 언급한다. 자연적으로 발생하는 다당의 비제한적 예는 식물 세포 벽 다당 예컨대 셀룰로스, 펙틴, 아라비난/아라반, 아라비노크실란, 크실란, 아라비노갈락탄, 크실로글루칸, 베타글루칸 또는 다른 다당 예컨대 전분, 갈락토만난, 만난, 아라비노갈락탄, 및 프룩탄이다.
본원에서 사용되는 용어 "올리고당" 은 글리코시드 연결에 의해 연결되어 있는 제한된 수 (DP 가 일반적으로 2 내지 10 범위임) 의 단당으로 구성된 탄수화물을 언급한다. 자연적으로 발생하는 올리고당의 비제한적 예는 사카로스, 셀로비오스, 라피노스, 프룩토-올리고당, 및 갈락토-올리고당이다.
본원에서 사용되는 용어 "전분 물질" 은 전분 및/또는 그것의 가수분해 산물, 예컨대 덱스트린, 말토덱스트린, 말토스 및/또는 그들 모두 또는 일부의 배합물을 언급한다. 보통, 전분 물질은 위장관의 상부에서 먼저 위에서의 산 작용에 의해 그리고 그 후 장관으로부터의 내인성 효소에 의해 단당으로 가수분해될 수 있다. 산출되는 단당은 그 후 혈액에서 흡수된다. 본원에서 사용되는 용어 "전분" 은 글리코시드 결합에 의해 함께 결합되어 있는 다수의 글루코스 단당 단위로 이루어지는 다당 탄수화물을 언급한다. 대부분의 식물 종자 및 괴경은 대개 아밀로스 및 아밀로펙틴으로서 존재하는 전분을 함유한다.
본원에서 사용되는 용어 "소화불가능한 올리고당 (NDO) 및 소화불가능한 다당 (NDP)" 은 주로 그들의 오시드 결합 (osidic bond) 의 입체구조로 인해 인간의 상부 소화관에서 소화 및/또는 흡수되지 않는 복합 탄수화물을 언급한다. 그들은 따라서 대장에 도착하여 거기서 그들 중 일부가 내인성 미생물상에 의해 부분적으로 또는 전체적으로 발효될 수 있다. 이러한 발효 과정은 기체 및/또는 단쇄 지방산 예컨대 예를 들어 아세테이트, 프로피오네이트 및 부티레이트를 생성한다.
본원에서 사용되는 용어 "식물 기재 물질" 은 식물에서 기원하는 채소 물질을 언급하며, 곡류, 두과, 괴경을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 이들 식물의 대부분은 전분을 함유한다.
본원에서 사용되는 용어 "곡류" 는 곡류 식물을 언급하며 밀, 귀리, 호밀, 보리, 수수, 옥수수, 쌀, 조, 수수, 및 라이밀을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
본원에서 사용되는 용어 "두과" 는 콩과 (Leguminosae family) 의 식물을 언급하며, 완두콩, 콩, 렌즈콩, 대두 및 루핀을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
본원에서 사용되는 용어 "괴경" 은 줄기 괴경 또는 뿌리 괴경 식물을 언급하며, 감자를 포함하나 이에 제한되지 않는다.
본원에서 사용되는 용어 "프리바이오틱" 은 결장 내 하나 또는 제한된 수의 박테리아의 성장 및/또는 활성을 선별적으로 자극함으로써 숙주에 유익하게 영향을 미치고, 따라서 숙주 건강을 개선하는 소화불가능한 (또는 저조하게 소화가능한) 식품 요소를 언급한다 (Gibson & Roberfroid, 1995, J Nutr 125, 1401-1412.).
본원에서 사용되는 용어 "프리바이오틱 효과" 는 결장 내 하나 또는 제한된 수의 박테리아의 성장 및/또는 활성을 선별적으로 자극하여 숙주 건강을 개선하는 것을 언급한다. 마지막 2 개의 정의의 맥락에서, "숙주" 는 인간 또는 동물로 이해되어야 한다.
본원에서 사용되는 용어 "식품" 은 인간 또는 동물 소비용 식품을 포함한다.
본원에서 사용되는 용어 "식품 첨가제" 는 인간 또는 동물 식품에 포함시키기에 적합한 요소, 첨가제, 성분 또는 보충물을 언급한다.
본원에서 사용되는 용어 "기능성 식품 첨가제" 는 기술적, 영양적 및/또는 건강 유익 예컨대 예를 들어 프리바이오틱 효과 및/또는 일부 결장 박테리아의 선별적 자극과 밀접하게 관련되는 또다른 영양적/건강 유익을 숙주에게 부여하는, 예컨대 변비의 완화를 위한, 개선된 내장 건강을 위한, 개선된 광물 흡수, 개선된 지질 대사, 및 당혈증/인슐린혈증의 더 양호한 조절 및 따라서 심장 질환, 당뇨병 및/또는 대사 증후군의 위험의 감소, 암 예방, 간성 뇌병증에 대한 양성 영향, 면역조정, 염증 감소, 또는 개선된 포만감을 위한, 인간 또는 동물 식품에 포함시키기에 적합한 요소, 첨가제, 성분 또는 보충물을 언급한다.
본원에서 사용되는 용어 "이소말토올리고당" 또는 "(IMO)" 는 특정 α 연결을 보유하는 글루코스의 올리고당을 언급한다. IMO 로 여겨지려면, 글루코-올리고당은 2 개의 글루코스 단량체 사이에 하기 특정 유형의 연결 중 하나 이상을 가져야 한다: α(1-6) (고전적 IMO), α(1-2) (코지-패밀리) 또는 α(1-3) (니게로-패밀리). 이들 연결은 IMO 에게 인간 효소에 의한 낮은 소화가능성 또는 소화불가능성을 부여한다. IMO 에서 가장 흔한 결합은 글루코스 사이의 α(1-6) 결합이다. 가장 흔한 IMO 는 하기이다: 이소말토스 (α-D-Glcp-(1→6)-α-D-Glcp), 파노스 (α-D-Glcp-(1→6)-α-D-Glcp-(1→4)-D-Glcp) 및 이소말토트리오스 (α-D-Glcp-(1-6)-α-D-Glcp-(1-6)-D-Glcp). 본 발명의 하나의 구현예에서, IMO 는 바람직하게는 유기 IMO, 즉 유기 식품 또는 유기 요소로서의 IMO 이다.
본원에서 사용되는 용어 "아라비노크실로올리고당" 또는 "(AXOS)" 는 β(1-4) 결합에 의해 연결되고 O-2 및/또는 O-3 에서 아라비노스 단위에 의해 다양한 정도로 치환된 크실로스 단위의 올리고당을 언급한다. 페룰산, 갈락토스 및/또는 글루쿠론산이 또한 올리고당 구조 내에 존재할 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "글루콘산" 은 글루코스의 C1 히드록실기가 카르복실산 기로 산화된, 글루코스의 산화 산물을 언급한다. 글루콘산은 단량체성 비-탄수화물 유기 산이다. 글루코네이트는 그것의 반대양이온이 무엇이든지 간에 예컨대 이에 제한되는 것은 아니나 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 철, 셀레늄, 구리 또는 아연인, 글루콘산의 임의의 가능한 염으로서 정의될 수 있다. 글루코네이트 염을 포함하는 본 발명에 따른 조성물은 양이온을 장 수준에서 더욱 생체이용가능한 형태로 제공한다는 장점을 갖는다. 본 발명은 그러므로 양이온을 그것을 필요로 하는 인간 또는 동물에게 제공하기 위한 본원에서 정의된 조성물의 용도를 포함한다.
다르게 구체화되지 않는 한, 본원에서 사용되는 용어 "글루콘산" 은 글루콘산, 및/또는 그의 염 (글루코네이트) 및/또는 그의 임의의 수화, 탈수 또는 용매화합물 형태를 포함한다.
본원에서 사용되는 용어 "유기 식품" 또는 "유기 요소" 는 비자연적 비료, 제초제, 정제 기술, 포장 기술 등을 거부하는 것으로 잘 알려져 있는 "유기 또는 생물 공동체 및 생활 양식" 의 처방에 따라 생산되는 식품 또는 요소를 언급한다.
본원에서 사용되는 용어 "반응 매질" 은 식물 기재 물질에서 기원하는 혼합물을 언급하고 여기서 식물은 곡류, 두과, 괴경 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되고, 상기 식물 기재 물질은 식이 섬유 및/또는 전분 물질 및 임의적 글루코스, 및/또는 그의 유도체 산물을 포함한다. 본 발명에 따르면 전분 물질 및 임의적 글루코스는 반응 매질로부터 적어도 부분적으로 제거될 필요가 있다. 반응 매질의 비제한적 예는 예를 들어, 본 발명에 따른 방법에 사용되는 원료 물질일 수 있다. 그것은 예를 들어 밀 전분-생산 유닛에서 영동하는 3-상 디캔터의 일류 (overflow) 일 수 있거나, 또는 그것은 전분-글루텐 분리로부터의 공정용수일 수 있다.
본원에서 사용되는 표현 "%" 는 "건조물에 대해 표현되는 중량%" 를 언급한다. % 는 총 반응 매질 또는 본 발명에 따른 조성물에 대해 계산될 수 있다.
본 발명의 구현예에 따르면, 기능성 식품 첨가제 조성물은 하기 단계를 포함하는 방법을 사용하여 제조된다:
a) 식물 기재 물질을 제공하는 단계로서, 여기서 식물은 곡류, 두과, 괴경 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되고, 여기서 상기 식물 기재 물질은 섬유, 임의로 전분 물질 및 임의로 글루코스를 포함하거나, 바람직하게는 상기 식물 기재 물질은 전분 물질, 섬유, 및 임의로 글루코스를 포함하거나; 또는 여기서 상기 식물 기재 물질은 전분 물질, 및 임의로 글루코스를 포함하는 단계;
b) (b1) 섬유의 일부 또는 전부를 글루코스로 및 하나 이상의 NDO 로 및 임의로 하나 이상의 NDP 로 가수분해 또는 트랜스글루코실화하고, 임의로 전분 물질의 일부 또는 전부를 글루코스로 및 하나 이상의 NDO 로 가수분해 및 트랜스글루코실화하는 단계, 또는,
(b2) 전분 물질의 일부 이상을 글루코스로 및 하나 이상의 NDO 로 가수분해 및 트랜스글루코실화하고, 임의로 단계 (b2) 에서 생산되는 말토올리고당의 일부 이상을 글루코스로 가수분해하는 단계;
c) 단계 (a) 의 상기 임의적 글루코스 및 단계 (b1) 또는 (b2) 에서 수득되는 상기 글루코스로 이루어지는 총 글루코스의 일부 또는 전부를 글루콘산 또는 그의 염으로 산화하는 단계; 및
d) 단계 (c) 에서 수득되는 상기 글루콘산 또는 그의 염의 일부를 제거하여,
하기를 포함하는 조성물을 수득하는 단계:
11 내지 50 중량% 의 글루콘산 또는 그의 염,
섬유, 여기서 상기 섬유는 크실로올리고당, 아라비노크실로올리고당, 베타-글루칸 글루코올리고당, 아라비노갈락탄올리고당, 이소말토올리고당, 크실로글루칸 올리고당, 갈락토만난 올리고당, 만난 올리고당, 셀룰로올리고당, 셀로비오스 및 젠티오올리고당으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 5 내지 85 중량% 의 하나 이상의 NDO, 및 임의로 베타-글루칸, 크실란, 아라비노크실란, 아라비노갈락탄, 아라비노갈락탄펩티드, 크실로글루칸, 만난, 갈락토만난 및 셀룰로스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 0 내지 20 중량% 의 하나 이상의 NDP 를 포함함,
및 2 중량% 미만의 글루코스 및 5 중량% 미만의 전분 물질.
본 발명의 하나의 구현예는 상기 식이 섬유가 적어도 NDO 및 하나 이상의 NDP 를 포함하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 방법은 경제적이고 환경을 존중하는 예상외의 특정 성질을 갖는, 기능성 식품 첨가제 조성물의 제조를 위한 효율적이고 매력적인 제조 방법이다.
당업자는 본 방법의 단계가 연속적으로 수행될 수 있고, 일부의 경우 일부 단계가, 전체적으로 또는 부분적으로, 동시에 수행될 수 있음을 이해할 것이며, 전환 (가수분해 또는 트랜스글루코실화) 단계 (b), 및 전환 (산화) 단계 (c) 의 경우가 그러할 수 있다. 본 발명의 하나의 구현예는 공정 단계 (a) 내지 (d) 가 연속적으로 수행되는 방법에 관한 것이다. 또다른 구현예에서, 전환 (산화) 단계 (c) 및 제거 단계 (d) 는 적어도 부분적으로 동시에 수행될 수 있다.
하나의 구현예에서, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 조성물의 제조 방법을 제공한다:
(a) 식물 기재 물질을 제공하는 단계로서, 여기서 식물은 곡류, 두과, 괴경 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되고, 상기 식물 기재 물질은 전분 물질, 식이 섬유 및 임의로 글루코스를 포함하거나; 상기 식물 기재 물질은 전분 물질, 및 임의로 글루코스를 포함하는 단계;
(b) 상기 전분 물질의 일부 이상을 글루코스로 및 하나 이상의 NDO 로 전환 (가수분해 및 트랜스글루코실화) 하고, 임의로 단계 (b) 에서 생산되는 말토올리고당의 일부 이상을 글루코스로 가수분해하는 단계;
(c) 단계 (a) 의 상기 임의적 글루코스 및 단계 (b) 에서 수득되는 상기 글루코스로 이루어지는 총 글루코스의 일부 이상을 글루콘산 및/또는 그의 염으로 전환 (산화) 하는 단계; 및
(d) 단계 (c) 에서 수득되는 상기 글루콘산 및/또는 그의 염의 일부 이상을 제거하여,
하기를 포함하는 조성물을 수득하는 단계:
11 내지 50 중량% 글루콘산 또는 그의 염, 및
식이 섬유, 여기서 상기 식이 섬유는 크실로올리고당, 아라비노크실로올리고당, 베타-글루칸 글루코올리고당, 아라비노갈락탄올리고당, 이소말토올리고당, 크실로글루칸 올리고당, 갈락토만난 올리고당, 만난 올리고당, 셀룰로올리고당, 셀로비오스, 및 젠티오올리고당으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 5 내지 85 중량% 의 하나 이상의 NDO, 및 임의로 베타-글루칸, 크실란, 아라비노크실란, 아라비노갈락탄, 아라비노갈락탄펩티드, 크실로글루칸, 만난, 갈락토만난 및 셀룰로스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 0 내지 20 중량% 의 하나 이상의 NDP 를 포함함,
및 0 내지 2 중량% 의 글루코스 및 0 내지 5 중량% 의 전분 물질.
하나의 구현예에서, 상기 전분 물질은 상기 단계 (a) 내지 (d) 중 임의의 하나 전, 동안, 사이, 또는 후에 적어도 부분적으로 소화불가능한 올리고당으로 전환된다. 바람직하게는 상기 전분 물질은 단계 (b) 동안 적어도 부분적으로 하나 이상의 NDO 으로 전환된다. 바람직한 구현예에서, 상기 전분 물질은 단계 (b) 동안 적어도 부분적으로 IMO 로 전환된다.
본 발명의 구현예에 따르면, 기능성 식품 첨가제 조성물은 하기 단계를 포함하는 방법을 사용하여 제조된다:
a) 식물 기재 물질을 제공하는 단계로서, 여기서 식물은 곡류, 두과, 괴경 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되고, 여기서 상기 식물 기재 물질은 섬유, 임의로 전분 물질 및 임의로 글루코스를 포함하는 단계;
b) 섬유의 일부 또는 전부를 글루코스로 및 하나 이상의 NDO 로 및 임의로 하나 이상의 NDP 로 가수분해 또는 트랜스글루코실화하고, 임의로 전분 물질의 일부 또는 전부를 글루코스로 및 하나 이상의 소화불가능한 올리고당으로 가수분해 및 트랜스글루코실화하는 단계;
c) 단계 (a) 의 상기 임의적 글루코스 및 단계 (b) 에서 수득되는 상기 글루코스로 이루어지는 총 글루코스의 일부 또는 전부를 글루콘산 또는 그의 염으로 산화하는 단계; 및
d) 단계 (c) 에서 수득되는 상기 글루콘산 또는 그의 염의 일부를 제거하여,
하기를 포함하는 조성물을 수득하는 단계:
11 내지 50 중량% 의 글루콘산 또는 그의 염,
섬유, 여기서 상기 섬유는 크실로올리고당, 아라비노크실로올리고당, 베타-글루칸 글루코올리고당, 아라비노갈락탄올리고당, 이소말토올리고당, 크실로글루칸 올리고당, 갈락토만난 올리고당, 만난 올리고당, 셀룰로올리고당, 셀로비오스 및 젠티오올리고당으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 5 내지 85 중량% 의 하나 이상의 NDO, 및 임의로 베타-글루칸, 크실란, 아라비노크실란, 아라비노갈락탄, 아라비노갈락탄펩티드, 크실로글루칸, 만난, 갈락토만난 및 셀룰로스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 0 내지 20 중량% 의 하나 이상의 NDP 를 포함함,
및 0 내지 2 중량% 의 글루코스 및 0 내지 5 중량% 의 전분 물질.
또다른 구현예에서, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 조성물의 제조 방법을 제공한다:
(a) 식물 기재 물질을 제공하는 단계로서, 여기서 식물은 곡류, 두과, 괴경 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되고, 상기 식물 기재 물질은 전분 물질 및 임의로 글루코스를 포함하는 단계;
(b) 상기 전분 물질의 일부 이상을 하나 이상의 NDO 및 글루코스로 전환 (가수분해 및 트랜스글루코실화) 하고, 임의로 단계 (b) 에서 생산되는 말토올리고당의 일부 이상을 글루코스로 가수분해하는 단계;
(c) 단계 (a) 의 상기 임의적 글루코스 및 단계 (b) 에서 수득되는 상기 글루코스로 이루어지는 총 글루코스의 일부 이상을 글루콘산 또는 그의 염으로 전환 (산화) 하는 단계; 및
(d) 단계 (c) 에서 수득되는 상기 글루콘산 또는 그의 염의 일부 이상을 제거하여,
글루콘산 또는 그의 염, 하나 이상의 NDO, 임의로 하나 이상의 NDP 를 포함하는 조성물을 수득하는 단계로서, 여기서 상기 하나 이상의 NDO 는 크실로올리고당, 아라비노크실로올리고당, 베타-글루칸 글루코올리고당, 아라비노갈락탄올리고당, 이소말토올리고당, 크실로글루칸 올리고당, 갈락토만난 올리고당, 만난 올리고당, 셀룰로올리고당, 셀로비오스, 및 젠티오올리고당으로 이루어지는 군으로부터 선택되고,
상기 하나 이상의 NDP 는 베타-글루칸, 크실란, 아라비노크실란, 아라비노갈락탄, 아라비노갈락탄펩티드, 크실로글루칸, 만난, 갈락토만난 및 셀룰로스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 단계. 바람직하게는, 상기 조성물은 11 내지 50 중량% 의 글루콘산 또는 그의 염, 5 내지 85 중량% 의 NDO 및 임의로 0 내지 20 중량% 의 NDP, 0 내지 2 중량% 의 글루코스 및 0 내지 5 중량% 의 전분을 포함한다.
또다른 구현예에서, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 조성물의 제조 방법을 제공한다:
(a) 식물 기재 물질을 제공하는 단계로서, 여기서 식물은 곡류, 두과, 괴경 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되고, 상기 식물 기재 물질은 식이 섬유 및 임의로 글루코스를 포함하는 단계;
(b) 상기 식이 섬유의 일부 이상을 글루코스로 및/또는 하나 이상의 소화불가능한 올리고당 및/또는 하나 이상의 소화불가능한 다당으로 전환 (가수분해 또는 트랜스글루코실화) 하고, 바람직하게는 상기 식이 섬유의 일부 이상을 글루코스로 및 하나 이상의 NDO 로 및 임의로 하나 이상의 NDP 로 가수분해 또는 트랜스글루코실화하는 단계;
(c) 단계 (a) 의 상기 임의적 글루코스 및 단계 (b) 에서 수득되는 상기 글루코스로 이루어지는 총 글루코스의 일부 이상을 글루콘산 또는 그의 염으로 전환 (산화) 하는 단계; 및
(d) 단계 (c) 에서 수득되는 상기 글루콘산 및/또는 그의 염의 일부 이상을 제거하여,
식이 섬유, 및 글루콘산 또는 그의 염을 포함하는 조성물을 수득하는 단계로서, 여기서 상기 식이 섬유는
크실로올리고당, 아라비노크실로올리고당, 베타-글루칸 글루코올리고당, 아라비노갈락탄올리고당, 이소말토올리고당, 크실로글루칸 올리고당, 갈락토만난 올리고당, 만난 올리고당, 셀룰로올리고당, 셀로비오스, 및 젠티오올리고당으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 NDO, 및 임의로 베타-글루칸, 크실란, 아라비노크실란, 아라비노갈락탄, 아라비노갈락탄펩티드, 크실로글루칸, 만난, 갈락토만난 및 셀룰로스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 NDP 를 포함함. 바람직하게는, 상기 조성물은 11 내지 50 중량% 의 글루콘산 또는 그의 염, 5 내지 85 중량% 의 NDO 및 임의로 0 내지 20 중량% 의 NDP, 0 내지 2 중량% 의 글루코스 및 0 내지 5 중량% 의 전분을 포함한다.
본 발명에 따른 방법은 또한 식물 기재 물질에 포함된 하나 이상의 NDP 가 단계 (a) 내지 (d) 중 임의의 하나 전, 동안, 사이, 또는 후에 적어도 부분적으로 NDO 로 전환 (가수분해) 되는 단계를 포함할 수 있다.
본 방법의 단계 (a) 는 식이 섬유, 및 임의로 전분 물질 및 임의로 글루코스를 포함하는 식물 기재 물질, 또는 전분 물질 및 임의로 글루코스를 포함하는 식물 기재 물질을 제공하는 것을 포함한다. 하나의 구현예에서, 본 방법의 단계 (a) 는 전분 물질, 식이 섬유, 및 임의로 글루코스를 포함하는 식물 기재 물질을 제공하는 것을 포함한다. 또다른 구현예에서, 본 방법의 단계 (a) 는 전분 물질, 및 임의로 글루코스를 포함하는 식물 기재 물질을 제공하는 것을 포함한다. 또다른 구현예에서, 본 방법의 단계 (a) 는 식이 섬유, 및 임의로 글루코스를 포함하는 식물 기재 물질을 제공하는 것을 포함한다.
전분 물질 및/또는 식이 섬유 및 임의적 글루코스를 함유하는 상이한 원료 물질이 이러한 공정 단계에서 제공될 수 있다. 본 발명의 목적을 위해, 원료 물질은 식물 (식물 기재 물질) 에서 기원할 것이고, 여기서 식물은 곡류, 두과, 괴경 및 그의 모든 가능한 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택될 것이다. 적합한 식물 기재 물질의 비제한적 예는 곡류, 두과 및 괴경의 유도체, 예컨대 곡류 겨, 전분-글루텐 분리 부산물, 옥수수 습식 제분 전분 부산물, 전분 산업 부산물, 전분, 셀룰로스, 헤미셀룰로스, 리그노셀룰로스성 물질 등 및 그의 혼합물을 포함한다.
하나의 구현예에서, 단계 (a) 의 예비 단계에서, 식물 기재 물질에 포함된 전분 또는 전분 물질은 적어도 부분적으로 식이 섬유로, 바람직하게는 NDO 로 전환 (가수분해 및 트랜스글루코실화) 될 수 있다. 하나의 구현예에서, 이러한 예비 전환 단계는 전분 물질을 알파-아밀라제와 같은 효소로 처리한 후, 상기 아밀라제 가수분해의 반응 산물을 베타-아밀라제 및 트랜스글루코시다제로 처리하는 것을 포함한다.
또다른 구현예에서, 단계 (a) 의 예비 단계에서, 식물 기재 물질에 포함된 NDP 는 적어도 부분적으로 NDO 및/또는 NDP 로 전환 (가수분해 또는 트랜글루코실화) 될 수 있다.
단계 (a) 에서 사용될 수 있는 상이한 산업/기술에서 기원하는 상기 식물 기재 물질의 적합한 비제한적 예는 하기이다: 전분-글루텐 분리 산업의 상이한 공정용수, 또는 밀 전분 생산 유닛에서 영동하는 3-상 디캔터의 일류, 또는 아라비노크실란, 아라비노크실로올리고당, 및/또는 베타-글루칸 함유 기능성 식품 첨가제의 생산을 위한, 곡류 겨의 수침 후 수득되는 현탁액. 또다른 적합한 예는 말토덱스트린, 글루코스 및 IMO 의 혼합물이고, 여기서 상기 혼합물은 IMO, 바람직하게는 유기 IMO 를 생산하기 위해 전분으로부터 IMO 를 생산하는 동안 수득된다.
하나의 구현예에서, 원료 물질의 전처리가, 요구되는 경우, 본 발명에 따라 가공되기 전에 수행될 수 있다. 이러한 전처리 단계는 고체 물질의 가장 중요한 부분의 물리적 분리를 포함할 수 있다. 이러한 전처리는 전분 물질의 일부를 미리 분리 (제거) 하는데 유용할 수 있다. 적합한 상이한 기술 예컨대 원심분리, 미세여과, 원심 디캔테이션, 여과, 침강 등이 이러한 전처리에 사용될 수 있다. 일부의 경우, 물리적 분리 단계 전의 일부 프로테아제 (특히 알칼리성 프로테아제) 의 가수분해 작용이 원료 물질의 더 양호한 청소에 유용할 수 있다.
본 방법의 단계 (b) 는 식이 섬유의 일부 이상을 글루코스로 및/또는 (바람직하게는 및) 하나 이상의 소화불가능한 올리고당 및/또는 하나 이상의 소화불가능한 다당으로 전환 (가수분해 또는 트랜스글루코실화) 하고/거나, 전분 물질의 일부 이상을 글루코스로 및 임의로 NDO 로 전환하고, 임의로 말토올리고당 (전분 물질의 가수분해 동안 생성됨) 의 일부 이상을 글루코스로 가수분해하는 것을 포함한다. 하나의 구현예에서, 본 방법의 상기 단계 (b) 는 상기 전분 물질의 일부 이상을 글루코스로 전환 (가수분해) 하는 것을 포함한다. 하나의 구현예에서, 상기 본 방법의 단계 (b) 는 상기 전분 물질의 일부 이상을 글루코스 및 NDO 로 (가수분해 및 트랜스글루코실화) 하는 것을 포함한다. 하나의 구현예에서, 단계 (b) 는 전분 물질의 일부 이상을 글루코스로 및 하나 이상의 NDO 로 가수분해 및 트랜스글루코실화하고, 임의로 상기 단계에서 생산되는 말토올리고당의 일부 이상을 글루코스로 가수분해하는 것을 포함한다.
전분 물질 및/또는 식이 섬유를 전환하는 이러한 단계는 효소적으로 또는 화학적으로 수행될 수 있다. 바람직하게는, 상기 단계 (b) 는 효소적으로 수행된다.
하나의 구현예에서, 단계 (a) 의 식물 기재 물질 (본원에서 "원료 물질" 로도 언급됨) 의 pH 및 온도는, 임의로 전 처리 후에, 예컨대 전분 물질을 글루코스로 효과적으로 전환하도록 조정된다. 덱스트로스 생산 산업의 통상적 기술은 이러한 공정 단계에 적합한 가이드라인을 제공한다. 예를 들어, 전분은 겔라틴화될 수 있고, 제트 요리기 (jet cooker) 가 이러한 목적에 적합한 장치이다.
전환 단계가 효소적으로 수행되는 경우, 전분 물질의 전환에 적합한 비제한적 효소는 아밀라제 및 글루코-아밀라제, 예컨대 이에 제한 되는 것은 아니나 알파-아밀라제, 베타-아밀라제, 아밀로글루코시다제 및 알파-글루코시다제로부터 선별될 수 있다. 셀룰라제는 셀룰로스와 같은 식이 섬유의 전환에 적합한 효소의 비제한적 예이다.
하나의 구현예에서, 상기 전환 단계 (b) 는 전분 물질을 알파-아밀라제로 처리하는 것을 포함한다. 또다른 구현예에서, 상기 전환 단계 (b) 는 전분 물질을 베타-아밀라제로 처리하는 것을 포함한다. 또다른 구현예에서, 상기 전환 단계 (b) 는 상기 전분 물질을 글루코아밀라제로 처리하는 것을 포함한다.
하나의 구현예에서, 상기 전환 단계 (b) 는 먼저 전분 물질을 알파-아밀라제로 처리한 후, 임의로 트랜스글루코시다제의 존재 하에, 수득되는 반응 산물을 베타-아밀라제로 처리하는 것을 포함한다. 베타-아밀라제 처리의 반응 산물은 글루코아밀라제 또는 트랜스글루코시다제로 추가로 처리될 수 있다.
아밀라제를 사용하는 전환 단계 (b) 는 온도 범위 35 ℃ 내지 100 ℃, 바람직하게는 온도 범위 40 내지 95 ℃ 에서 수행될 수 있다.
하나의 구현예에서, 상기 전환 단계 (b) 는 수득되는 반응 산물을 다른 효소 예컨대 트랜스글루코시다제, 글루코아밀라제, 알칼라제, 및/또는 알칼리성 프로테아제로 처리하는 것을 추가로 포함한다. 하나의 구현예에서, 상기 전환 단계 (b) 는 수득되는 산물을 글루코아밀라제, 알칼라제, 및 알칼리성 프로테아제로 처리하는 것을 추가로 포함한다.
본 발명의 전환 단계 (b) 에서 화학적 과정을 사용하는 것이 또한 가능하다. 예를 들어, 염산과 같은 산을 사용하는 산성화가 편리한 온도 및 최적의 pH 에서 수행되어 전분 물질의 대부분을 글루코스로 가수분해할 수 있다. 예를 들어, 이러한 단계가 pH 1.6 및 125 ℃ 에서, 약 17 bar 압력 하에 화학적으로 수행되는 경우, 전분 용액은 10 분 후 덱스트로스 당량 85 DE 에 도달할 수 있다.
전환 단계 (b) 의 진행 정도는 최종 산물의 혈당 지수 (GI) 의 일부를 결정할 수 있다. 이러한 글루코스로의 전환 단계에서 벗어나는 전분 물질이 많을수록, 최종 산물에 더 많은 전분 물질이 남을 것이고, 최종 산물의 GI 는 더 높을 것이다.
하나의 구현예에서, 이러한 전환 단계 (b) 동안 50 중량% 이상의 전분 물질이 글루코스로 전환된다. 바람직한 구현예에서, 70 중량% 이상의 전분 물질이 글루코스로 전환된다. 가장 바람직하게는 90 중량% 이상의 전분 물질이 글루코스로 전환된다.
또다른 구현예에서, 이러한 전환 단계 (b) 동안 50 중량% 이상의 식이 섬유가 NDO 및/또는 글루코스로 전환된다. 바람직한 구현예에서, 70 중량% 이상의 식물 기재 물질이 NDO 및/또는 글루코스로 전환된다. 가장 바람직하게는 90 중량% 이상의 식물 기재 물질이 NDO 및/또는 글루코스로 전환된다.
본 방법의 단계 (c) 는 글루코스의 일부 이상을 글루콘산 및/또는 그의 염으로 전환 (산화) 하는 것을 포함한디.
전환 단계는 화학적으로, 전기화학적으로, 등전기화학적으로, 효소적으로 또는 미생물적으로 수행될 수 있다. 미생물적으로 수행되는 경우 상기 반응은 예를 들어 아스페르길루스 니게르 (Aspergillus niger) 및/또는 글루코노박터 옥시단스 (Gluconobacter oxydans) 등을 사용하여 수행될 수 있다.
본 발명의 하나의 구현예는 글루코스를 글루콘산 및/또는 그의 염으로 전환하는 단계 (c) 가 효소적으로 수행되는 방법에 관한 것이다. 글루코스에서 글루콘산으로의 적합한 효소적 전환이 하기에서 기술되고 하기 반응식 1 에서 도해된다.
효소적 전환에 적합한 효소는 글루코스 옥시다제 (GOX) 이다. 글루코스 옥시다제는 시판 중이고 그것의 작업 조건이 잘 알려져 있다 (예: Novo Nordisk 로부터의 Gluzyme™). 글루코스 옥시다제에 의한 글루코스에서 글루콘산으로의 효소적 전환에 대한 도식적 표현이 반응식 1 에 제시되어 있다. 상기 반응은 2 단계-반응이고, 여기서 첫번째 단계는 GOX 의 존재 하에 수행되고, 수성 조건에서 β-D-글루코스 (C6H12O6) 에서 D-글루콘산 (C6H12O7) 으로의 전환을 포함한다.
두번째 단계는 O2 의 과산화수소로의 환원을 포함한다. 과산화수소는 글루코스 산화의 산물 중 하나이다. 과산화물은 예를 들어 반응 매질에서 카탈라제를 사용하여 제거된다. 통상 일부 카탈라제는 시판 중인 글루코스 옥시다제 제제에 존재한다. 반응 매질 중 높은 카탈라제 용량은 또한 글루코스 산화 반응에 대해 양성적 효과를 가질 것이다. 글루코스 산화 단계에서 사용하기에 적합한 카탈라제는 상이한 시판 중인 카탈라제들로부터 선별될 수 있다. 대안적으로 적합한 과산화수소 분해 기술은 환원제 (예, 나트륨 비설파이트), 금속 촉매, 또는 UV 광의 사용을 포함한다. 나트륨 비설파이트는 유리하게는 공정의 매우 초기에 첨가되어 항산화제로서 작용할 수 있고, 가열 및 산소 픽업 (pick-up) 동안 발생하는 과잉 색 형성으로부터 용액을 보호할 수 있다.
글루코스에서 글루콘산으로의 산화는 바람직하게는 과잉 산소의 존재 하에 수행된다. 산소는 반응 매질에 용해될 수 있다. 바람직하게는, 기체 또는 산소가 전체 반응 시간 동안 반응 매질에 분산된다.
바람직하게는 글루코스 옥시다제 및 카탈라제의 활성을 최적 수준에서 유지하기 위해 pH 가 조정되고 유지된다. 이는 적합한 완충 용액의 사용을 사용하거나 알칼리성 물질 예컨대 나트륨 히드록시드, 칼슘 카르보네이트 또는 칼슘 히드록시드를 첨가함으로써 수행될 수 있다. 칼슘 카르보네이트 또는 칼슘 히드록시드의 사용은 pH 를 조절하는 장점을 갖지만, 또한 생산되는 글루콘산의 일부가 글루코네이트로서 침전되게 할 것이며, 이는 예를 들어 여과에 의해 추가로 분리될 수 있다. 다른 양이온 예컨대 마그네슘, 셀레늄, 아연, 구리 또는 철이 글루콘산을 침전시키는데 사용될 수 있다. 대안적으로는, 침전 후 수득되는 글루코네이트는 염 교환 과정에 의해 또다른 염으로 전환된다.
본 발명의 하나의 구현예에서 총 글루코스의 50 중량% 이상이 글루콘산으로 전환되어, 생산되는 기능성 식품 첨가제의 낮은 혈당 지수를 초래한다.
본 발명의 바람직한 구현예에서 총 글루코스의 70 중량% 이상이 글루콘산으로 전환되어, 생산되는 기능성 식품 첨가제의 낮은 혈당 지수를 초래한다.
하나의 구현예에서, 이러한 전환 단계 (c) 동안, 총 글루코스의 50 중량% 이상, 바람직하게는 70 중량% 이상, 가장 바람직하게는 90 중량% 이상이 글루콘산 및/또는 그의 염으로 전환된다.
이는 맞춤 혈당 지수를 갖는 조성물의 생산을 허용하고, 글루코스의 90 % 가 전환되는 경우, 매우 낮은 혈당 지수를 갖는 조성물이 생산된다.
본 방법의 단계 (d) 는 생산되는 글루콘산 및/또는 그의 염의 일부 이상을 제거하는 것을 포함한다.
글루콘산 및/또는 그의 염의 일부는 하기 기술 예컨대 이에 제한되는 것은 아니나 이온 교환, 전기투석, 또는 침전 중 하나를 사용하여 반응 매질로부터 분리될 수 있다.
단계 (c) 에서, 칼슘 글루코네이트의 침전에 기초하는 글루콘산의 제거가 이미 언급되었다.
본 발명의 하나의 구현예는 단계 (d) 가 단계 (c) 에서 생산되는 글루콘산의 99 중량% 미만, 바람직하게는 80 중량% 미만, 가장 바람직하게는 글루콘산 및/또는 그의 염의 60 중량% 미만을 제거하는 것을 포함하는 방법에 관한 것이다.
바람직한 구현예에서, 칼슘 글루코네이트는 온도 약 15 ℃ 에서 침전되고, 반응 매질로부터 분리된다 (예, 여과, 원심분리, 디캔테이션 등에 의해). 이러한 구현예에서, 글루콘산이 제거되어 예컨대 조성물 중 30 중량% 를 초과하지 않는 글루콘산 잔류량을 초래한다.
또다른 구현예에서, 글루콘산의 일부 또는 전부의 제거는 이온 교환 수지 또는 전기투석을 사용하는 탈광물 기술에 의해 수행된다. 글루콘산은 단순한 강 음이온 교환 수지를 사용하여 선별적으로 제거될 수 있다. 양이온 및 글루콘산은 조합된 강-양이온, 약-음이온 교환 수지를 사용하여 동시에 제거될 수 있다. 뒤의 목적을 위해, 전기투석이 또한 편리하다.
당업자는 기술된 공정 단계 (a) 내지 (d) 를 완료한 후, 반응 매질이 부가적 처리에 적용되어 시장성 있는 안정적 기능성 식품 첨가제로 될 수 있음을 이해할 것이다. 하나 이상의 추가의 처리, 예컨대 여과, 미세여과, 활성 탄소 처리, 물 증발, 저온살균, 살균 및 분무 건조가 소모적이지 않게 적용되어, 기능성 식품 첨가제에 더 적은 뒷맛을 제공하고 더 적은 불순물을 함유하는 개선된 맛 성능을 전달할 수 있다.
본 발명에 따른 기능성 식품 첨가제의 생산은 식물 기재 물질에 포함된 NDP 의 일부 이상을 NDO 로 전환하는 것을 임의로 포함한다. 이러한 전환 단계는 단계 (a-d) 중 임의의 하나 전, 동안, 사이 또는 후의 상이한 시점에서 수행될 수 있다.
당업자는 단계들의 가장 적절한 조합을 선택하여 그의 목적이 최적의 방식으로 달성되게 할 수 있다.
본 발명은 정제된 IMO 를 유기 요소로서 생산할 수 있게 한다는 장점을 갖는데, 이는 글루코스에서 글루콘산으로의 변환 및 그 후 글루코네이트의 침전이 유기 식품 생산에서 허용되지 않는 이온 교환과 같은 다른 정제 기술에 대한 필요를 없애기 때문이다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 방법에 의해 직접 수득되는 조성물을 포함한다. 본 발명은 그러므로 하기를 포함하는 조성물을 포함한다:
11 내지 50 중량% 의 글루콘산 및/또는 그의 염, 및
식이 섬유, 여기서 상기 식이 섬유는
크실로올리고당, 아라비노크실로올리고당, 베타-글루칸 글루코올리고당, 아라비노갈락탄올리고당, 이소말토올리고당, 크실로글루칸 올리고당, 갈락토만난 올리고당, 만난 올리고당, 셀룰로올리고당, 셀로비오스 및 젠티오올리고당으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 NDO, 및/또는
베타-글루칸, 크실란, 아라비노크실란, 아라비노갈락탄, 아라비노갈락탄펩티드, 크실로글루칸, 만난, 갈락토만난, 및 셀룰로스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 NDP 를 포함함, 및
0 내지 2 중량% 의 글루코스 및 0 내지 5 중량% 의 전분.
바람직한 구현예에서, NDO 는 중합도가 2 내지 10 범위인 올리고당이다.
바람직한 구현예에서, NDP 는 중합도가 10 초과인 다당이다.
본 발명의 하나의 구현예는 수득되는 식품 조성물이 농도 범위 1 내지 85 중량% 의 하나 이상의 NDO; 및/또는 농도 범위 1 내지 85 중량% 의 하나 이상의 NDP, 및 농도 범위 10 내지 50 중량% 의 글루콘산 및/또는 그의 염을 포함하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 하나의 구현예는 상기 식이 섬유가 적어도 NDO 및 하나 이상의 NDP 를 포함하는 조성물에 관한 것이다.
하나의 구현예에서, 상기 NDO 는 아라비노크실로올리고당, 크실로올리고당, 베타-글루칸 올리고당, 셀로비오스, 유기 이소말토올리고당 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된다. 또다른 구현예에서, 상기 NDP 는 아라비노크실란, 아라비노갈락탄, 아라비노갈락탄펩티드, 베타-글루칸, 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 조성물은 아라비노크실로올리고당, 크실로올리고당, 베타-글루칸 올리고당, 셀로비오스, 유기 이소말토올리고당 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 NDO, 및 아라비노크실란, 아라비노갈락탄, 아라비노갈락탄펩티드, 베타-글루칸, 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 NDP 를 포함한다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 조성물은 글루콘산 또는 그의 염, 아라비노크실로올리고당인 하나 이상의 NDO, 및 아라비노크실란인 하나 이상의 NDP 를 포함한다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 조성물은 셀레늄 글루코네이트, 아라비노크실로올리고당인 하나 이상의 NDO, 및 아라비노크실란인 하나 이상의 NDP 를 포함한다.
하나의 구현예에 따르면, 상기 하나 이상의 NDO 는 셀로비오스 또는 이소말토올리고당이다. 바람직하게는 상기 이소말토올리고당은 유기 이소말토올리고당이다.
표 1 은 본 발명에서 사용하기에 적합한 NDO 의 비제한적 예의 구조 및 기원이다.
표 1
G=글루코스, X=크실로스, M=만노스; n=단당 단위의 수
표 2 는 본 발명에서 사용하기에 적합한 NDP 의 비제한적 예의 구조 및 기원을 열거한다.
표 2
G=글루코스, X=크실로스, A=아라비노스, Ga=갈락토스, M=만노스
NDO 및/또는 NDP 의 프리바이오틱 효과를 고려할 때, 본 발명의 방법에 따라 수득되는 조성물은 기술적, 영양적 및/또는 건강 유익을 그것을 필요로 하는 개체에게 제공하는데 유용하다. 하나의 구현예에서, 본 조성물은 위장 미생물상의 성장 및/또는 활성의 선별적 자극을 위해 사용될 수 있다. 추가의 구현예에서, 상기 조성물은 또한 변비의 완화, 내장 건강의 개선, 광물 흡수의 개선, 또는 지질 대사의 개선 및 당혈증/인슐린혈증의 더 양호한 조절을 위해 사용될 수 있다. 본 조성물은 또한 심장 질환, 당뇨병 및/또는 대사 증후군의 위험의 감소, 암 예방, 간성 뇌병증에 대한 양성적 영향, 면역조정, 염증 감소를 위해 사용될 수 있다. 본 조성물은 또한 특히 포만감을 개선하는데 유용하다.
본 발명은 또한 하기를 포함하는 기능성 식품 첨가제 조성물에 적합한 조성물을, 바람직하게는 프리바이오틱 조성물로서 제공한다:
- 농도 범위 1 내지 60 중량%, 바람직하게는 11 내지 50 중량%, 예를 들어 15 내지 50 중량% 의 글루콘산 및/또는 그의 염;
- 크실로올리고당, 아라비노크실로올리고당, 베타-글루칸 글루코올리고당, 아라비노갈락탄올리고당, 이소말토올리고당, 크실로글루칸 올리고당, 갈락토만난 올리고당, 만난 올리고당, 셀룰로올리고당, 셀로비오스 및 젠티오올리고당으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 농도 범위 1 내지 95 중량%, 바람직하게는 5 내지 85 중량%, 예를 들어 5 내지 50 중량% 의 하나 이상의 NDO, 및 임의로
- 베타-글루칸, 크실란, 아라비노크실란, 아라비노갈락탄, 아라비노갈락탄펩티드, 크실로글루칸, 만난, 갈락토만난 및 셀룰로스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 농도 범위 0 내지 95 중량%, 바람직하게는 1 내지 95 중량%, 바람직하게는 0 내지 20 중량%, 더욱 바람직하게는 5 내지 20 중량% 의 하나 이상의 NDP.
하나의 구현예에서, 상기 조성물은 하기를 포함한다:
- 농도 범위 1 내지 60 중량%, 바람직하게는 11 내지 50 중량% 의 글루콘산 및/또는 그의 염,
- 크실로올리고당, 아라비노크실로올리고당, 베타-글루칸 글루코올리고당, 아라비노갈락탄올리고당, 이소말토올리고당, 크실로글루칸 올리고당, 갈락토만난 올리고당, 만난 올리고당, 셀룰로올리고당, 셀로비오스 및 젠티오올리고당으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 농도 범위 1 내지 95 중량%, 바람직하게는 5 내지 85 중량% 의 하나 이상의 NDO 및
- 베타-글루칸, 크실란, 아라비노크실란, 아라비노갈락탄, 아라비노갈락탄펩티드, 크실로글루칸, 만난, 갈락토만난 및 셀룰로스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 농도 범위 1 내지 95 중량%, 바람직하게는 5 내지 20 중량% 의 하나 이상의 NDP.
본 조성물에 사용되는 NDO 및 NDP 는 자연적 공급원으로부터 추출되고/거나, 효소 가공에 의해 수득되고/거나, 화학적으로 생산될 수 있다. 예를 들어 NDP 예컨대 식물 세포 벽 구성성분 또는 헤미셀룰로스가 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 주로 그러나 배타적이지는 않게 전분으로부터 시작하여 생산되는 합성 NDP 및 NDO 가 사용될 수 있다.
하나의 구현예에서, 본 조성물에 사용되는 NDO 및 NDP 는 식물 기재 물질에서 기원하고, 여기서 식물은 곡류, 두과, 괴경 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된다.
본 발명에 따른 조성물은 글루콘산, 탄수화물이 아닌 단량체성 유기 산 (DP 1), 및 추가로 하나 이상의 NDO (DP 2-10) 및 하나 이상의 NDP (DP>10) 를 포함하여, 사슬 길이가 균형있게 분포된 기능성 식품 첨가제를 산출한다.
글루콘산 및/또는 그의 염은 조성물 중 농도 범위 1 내지 60 중량%, 바람직하게는 10 중량% 내지 50 중량%, 바람직하게는 11 중량% 내지 50 중량%, 바람직하게는 15 중량% 내지 50 중량%, 가장 바람직하게는 20 내지 40 중량% 로 존재한다.
상기 조성물 중 NDO 는 바람직하게는 크실로올리고당, 아라비노크실로올리고당, 베타-글루칸 글루코올리고당, 아라비노갈락탄올리고당, 이소말토올리고당, 크실로글루칸 올리고당, 갈락토만난 올리고당, 만난 올리고당, 셀룰로올리고당, 셀로비오스 및 젠티오올리고당으로 이루어지는 군으로부터 선택되고, 조성물 중 농도 범위 1 내지 95 중량%, 바람직하게는 5 내지 90 중량%, 바람직하게는 5 내지 85 중량%, 가장 바람직하게는 10 내지 80 중량% 로 존재한다. 상기 조성물 중 NDP 는 바람직하게는 베타-글루칸, 크실란, 아라비노크실란, 아라비노갈락탄, 아라비노갈락탄펩티드, 크실로글루칸, 만난, 갈락토만난 및 셀룰로스로 이루어지는 군으로부터 선택되고, 조성물 중 농도 범위 0 내지 95 중량%, 바람직하게는 0 내지 20 중량%, 바람직하게는 1 내지 95 중량%, 바람직하게는 5 내지 80 중량%, 바람직하게는 5 내지 20 중량%, 10 내지 50 중량%, 가장 바람직하게는 10 내지 20 중량% 로 존재한다.
바람직한 구현예에서, 상기 NDO 는 아라비노크실로올리고당, 크실로올리고당, 베타-글루칸 글루코올리고당, 셀로비오스, 유기 이소말토올리고당 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된다. 바람직하게는 NDO 는 아라비노크실로올리고당으로부터 선택된다.
또다른 바람직한 구현예에서 상기 NDP 는 아라비노크실란, 아라비노갈락탄, 아라비노갈락탄펩티드, 베타-글루칸, 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된다. 바람직하게는 NDP 는 아라비노크실란으로부터 선택된다.
추가의 바람직한 구현예에서, NDO 는 크실로올리고당, 아라비노크실로올리고당, 베타-글루칸 글루코올리고당, 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되고, NDP 는 아라비노크실란, 아라비노갈락탄, 아라비노갈락탄펩티드, 베타-글루칸 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된다. 추가의 바람직한 구현예에서, NDO 는 아라비노크실로올리고당으로부터 선택되고, NDP 는 아라비노크실란으로부터 선택된다.
또다른 구현예에서, NDO 는 셀로비오스 또는 유기 IMO 이다.
또다른 구현예에서, 본 발명에 따른 조성물은 1 내지 60 중량% 의 이눌린 및/또는 올리고프룩토스를 추가로 포함할 수 있다. 바람직하게는 조성물은 5 내지 50 중량%, 바람직하게는 10 내지 40 중량%, 더욱 바람직하게는 20 내지 30 중량% 의 이눌린을 포함할 수 있다.
조성물은 분말, 액체 또는 액체 중 분말의 분산물로서 제형화될 수 있다.
글루콘산의 존재는 NDO 및 NDP 와 함께 놀랍게도 쓴맛, 및/또는 뒷맛을 가리고, 이는 식물 기재 물질에서 기원하는 NDO 및/또는 NDP 와 연관되는 "채소 맛" 에 의해 특징지어진다.
글루콘산의 존재는 일부 NDO 및 NDP 와 함께 또한 일부 특정 경우에, 본 조성물이 시럽 제형과 같은 액체 형태로 이용가능하게 한다. 선행 기술의 제형에서, 가장 긴 사슬의 존재는 낮은 용해도와 함께 안정적 시럽 제형과 적합성인 최종 용액 중 농도를 허용하지 않는다. 예를 들어, 아라비노크실로올리고당 (NDO) 및 아라비노크실란 (NDP) 의 혼합물은 다분산성이다. 양호한 자연적 삼투성 보존에 요구되는 건조물 농도는 시럽이 너무 점성이 되게 하므로, 시럽 제형에 적합하지 않다. 본 조성물은 글루콘산 및/또는 그의 염의 존재와 함께, 이러한 문제를 극복하고 감소된 건조물 농도를 갖는 시럽을 수득할 수 있게 한다.
본 발명 중 글루콘산은 조성물에 대한 수분 활성 감소제로서 유용하다. 본 조성물의 더 높은 수분 함량은 최종 용액의 점도를 감소시키며, 이는 중합도가 높은 분자를 함유하는 시럽 제형에 적합성이다. 그러므로, 글루콘산은 그것의 보존 효과로, 용액이 NDO 및 NDP 만으로 이루어진 경우, 양호한 보존에 충분하지 않았을 건조물 함량을 갖는 시럽 제형의 생산을 허용한다.
본 발명에 따라 생산되는 조성물의 또다른 놀라운 장점은 유리 전이 온도 (Tg) 에 대한 양성 효과이다. 예를 들어, 글루콘산과 아라비노크실란 및 아라비노크실로올리고당의 조합 또는 글루콘산과 이눌린의 조합은 조성물의 Tg 를 몇 도 (℃) 감소시킨다 (실시예 10 의 표 3 참조). 임의의 이론에 구속되지 않으면서 이는 글루콘산의 가소 활성으로 인한 것으로 여겨진다. 놀랍게도 글루콘산이 가소제로서 작용할 수 있음이 밝혀졌다. 이는 가소 효과가 매우 요구되는 식품 제제 예컨대 (이에 제한되는 것은 아님) 곡류 바, 쿠키, 비스킷, 과자 제품, 아이스 크림 등에서 특히 유익하다.
본 발명에 따른 조성물은 특히 식품 첨가제로서, 특히 기능성 식품 첨가제로서, 바람직하게는 프리바이오틱 조성물로서 유용하다.
본 발명은 그러므로 또한 본 발명에 따른 조성물의 기능성 식품 첨가제로서의 용도를 포함한다.
실제로 본 발명에 따른 조성물의 사용은 NDP 및 NDO 의 존재와 연관되는 글루콘산의 존재로 인해 여러 영양적 및/또는 건강 유익을 제공한다.
하나 이상의 건강-촉진 미생물 예컨대 비피도박테리아 (Bifidobacteria) 또는 락토바실리 (Lactobacilli) 에 의한 내장 중 선별적 발효는 프리바이오틱 효과로 불린다. 프리바이오틱 비-탄수화물 단량체성 유기 산인 글루콘산의 특이성은 하기 언급된 다수의 건강 유익과 관련하여 NDO 및 NDP 와 상승 효과를 부여하는 것으로 여겨진다.
본 발명에 따른 조성물은, 글루콘산과 하나 이상의 NDO 및 NDP 의 조합에 의해, 프리바이오틱 효과를 위해 사용될 수 있다. 사실, 상승 효과는 아마도 하기 기능성 식품 첨가제 중 균형 있게 분포된 사슬 길이와 연관된다: 하나 이상의 소화불가능한 올리고당 (DP 2-10) 및 하나 이상의 소화불가능한 다당 (DP>10) 과 조합된 비-탄수화물 단량체성 유기 산 (DP 1). 사슬 길이가 상이한 이들 상이한 유형의 분자는 상이한 유형의 유익한 미생물에 의해 및/또는 대장의 상이한 위치에서 발효될 수 있다. 이런 식으로, 상이한 유형의 유익한 미생물의 상이한 유익 (예를 들어 부티레이트의 생산, 비타민 생산, 항미생물 물질의 생산 ...) 은 조합될 수 있고/거나, 더 작은 분자 (DP=<10), 특히 글루콘산 (DP=1) 이 결장의 근위 부분에서 더 큰 분자 (DP>10) 가 결장의 더욱 원위 부분에서 우선적으로 분해된다는 사실을 고려할 때, 유익이 대장 전체에 분포될 수 있다.
본 발명에 따른 조성물은 기술적, 영양적 및/또는 건강 유익을 그것을 필요로 하는 개체에게 제공하는데 유용할 수 있다. 상기 조성물은 위장 미생물상의 성장 및/또는 활성의 선별적 자극을 위해 사용될 수 있다. 추가의 구현예에서, 상기 조성물은 또한 변비의 완화, 내장 건강의 개선, 광물 흡수의 개선, 지질 대사의 개선 및/또는 당혈증/인슐린혈증의 더 양호한 조절을 위해 사용될 수 있다. 본 조성물은 또한 심장 질환, 당뇨병 및/또는 대사 증후군의 위험의 감소, 암 예방, 간성 뇌병증에 대한 양성 영향, 면역조정, 염증 감소를 위해 사용될 수 있다. 본 조성물은 또한 특히 포만감을 개선하는데 유용하다.
예를 들어, 조성물 중 이눌린의 존재는 글루콘산과 함께 결장 발효에 의해 생산되는 단쇄 지방산 풀 (pool) 중 부티르산의 더 높은 비율에 유리할 수 있으며, 이는 결장세포의 건강에 유리하다.
본 발명에 따른 조성물 중 비-탄수화물 단량체성 유기 산 (DP 1) 및 또한 상이한 유형 및/또는 상이한 사슬 길이의 NDO 및 NDP 의 혼합물의 존재는 건강 유익과 관련하여 최적으로 여겨질 수 있다. 사슬 길이가 상이한 분자들의 작용은 따라서 결장을 따라 진행성일 수 있다. 즉, 가장 짧은 사슬이 결장의 가장 근위 부분에서 먼저 작용하고, 가장 긴 사슬이 결장의 더욱 원위 부분에서 작용할 수 있다. 이는 결장의 전체 궤적을 따라 유익한 박테리아의 자극 및 단쇄 지방산의 생산 및 이에 상응하는 결장 pH 의 전체적 감소를 초래한다. 더 낮은 pH 로 인해, 칼슘 및 다른 광물의 흡수가 결장 전체에서 개선된다.
조성물 중 칼슘 글루코네이트 형태의 글루콘산의 존재는 또한 결장 내로 칼슘을 가져오는 최선의 방법이며, 결장에서 칼슘은 그것의 생리적 역할을 하고 숙주의 더 양호한 칼슘 균형을 위해 흡수될 수 있다.
글루콘산 및 또한 하나 이상의 NDP 및 하나 이상의 NDO 를 포함하는 조성물의 다른 잠재적 건강 유익은 프리바이오틱 효과와 밀접하게 관련되고, 변비의 완화, 배변량의 증가, 대장 기능의 개선, 광물 흡수의 개선, 혈장 콜레스테롤 농도의 감소, 지질 대사의 개선 및 따라서 심장 질환 및/또는 대사 증후군의 위험의 감소, 암 예방, 간성 뇌병증에 대한 영향, 당혈증/인슐린혈증 조절, 및 면역조정을 포함한다. 비만에 대한 싸움에서 첫번째 관심의 또다른 흥미로운 잠재적 건강 유익은, 내장 펩티드 예컨대 GLP-1, PYY 또는 그렐린의 조절을 통해 충만감 또는 포만감에 대해 작용하는 것이다.
본 발명은 또한 하기 단계를 포함하는 식품 또는 음료를 제조하는 방법을 포함한다:
a. 본 발명의 방법에 따라 수득되는 조성물, 또는 본 발명에 따른 조성물을 제공하는 단계, 및
b. 상기 조성물을 식품, 사료 제품 또는 음료로 제형화하는 단계.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 조성물을 함유하는 식품, 뿐만 아니라 동일한 조성물을 함유하는 사료 제품 및 동일한 것을 함유하는 음료에 관한 것이다.
하기 실시예는 본 발명을 설명한다.
실시예
실시예 1 내지 8, 12, 13 에서 본 발명에 따른 방법 및 조성물의 상이한 구현예가 제시되고 상이한 단계 및 산물에 의해 설명된다. 실시예 9 는 글루콘산의 가소 효과를 설명한다. 실시예 10 및 11 은 본 발명의 구현예에 따른 2 개의 조성물의 프리바이오틱 효과를 설명한다.
실시예 1: 글루코스 및 아라비노크실란을 함유하는 슬러리의 생산 (본 발명의 하나의 구현예에 따른 방법의 단계 (a) 및 (b))
전분 글루텐 분리 과정에서 비롯되는 3 상 디캔터 일류를 분석하여 하기 결과를 수득하였다: pH 5.5; 건조물 (D.M.) = 9.8 %; 전분 물질 + 글루코스 = D.M. 에 대해 50 %; 아라비노크실란 = D.M. 에 대해 21 %; 단백질 (Dumas) = D.M. 에 대해 20 %; 기타 = D.M. 에 대해 9 %.
산물을 약 100 ℃ 로 가열하고, 약 90 ℃ 로 냉각시키고, 알파-아밀라제를 첨가하고, 슬러리를 약 3 시간 동안 저장 탱크에 보냈다. 원심분리 후, 슬러지 분리기의 일류를 다시 약 100℃ 로 가열했다. 약 80 ℃ 로 냉각시킨 후, 베타-아밀라제를 첨가하고 약 3 시간 후, 슬러리를 냉각시키고 약 55 ℃ 에서 유지했다. 그 온도에서, 글루코아밀라제, 알칼라제, 및 알칼리성 프로테아제를 첨가하고 산물을 저장 탱크에 약 12 시간 동안 보냈다. 그 후, 산물을 여과 보조물로서의 팽창된 펄라이트 (Perlite) 로 여과하고, 다시 약 85 ℃ 로 가열하고 냉각 및 저장실에서 냉각시켰다. 산물을 분석하여 하기 결과를 수득하였다: pH 5.5; D.M.= 10 %; 아라비노크실란 = 건조물에 대해 18.5 %; 자유 글루코스 = D.M. 에 대해 47 %; 단백질 (Dumas) = D.M. 에 대해 11 %
실시예 2: 글루콘산, 아라비노크실란, 및 아라비노크실로올리고당을 함유하는 시럽의 생산 (본 발명의 하나의 구현예에 따른 방법의 단계 (c) 및 (d))
실시예 1 에서 제조한 산물 1 ℓ 를 약 20 ℃ 로 가열하고, 강 양이온 재생 (H 형태) 교환 수지를 통해 상향류로, 약 음이온 재생 (OH 형태) 수지를 통해 하향류로 통과시켰다. 이러한 이온 교환 후 단백질 함량은 D.M. 에 대해 1.5 % 였다.
이러한 탈광물 산물을 약 50 ℃ 로 가열하고, 나트륨 히드록시드의 첨가에 의해 pH 를 약 7.5 로 조정하고, 산물을 600 rpm 에서 회전하는 진탕기가 있는 반응 용기에 첨가했다. 공기 7 ℓ/분 의 속도로 공기를 첨가했다. 글루코스 1 g 당 글루코스 옥시다제 100 U 효소 (Novo Nordisk 로부터의 Gluzyme™ 10000BG) 를 첨가한 후, 글루코스 1 g 당 카탈라제 1000 단위 (Novo Nordisk 로부터의 Catazyme™ 25 ℓ) 를 첨가했다. 반응 시간 동안, pH 변화를 모니터링하고, 필요한 경우 나트륨 히드록시드의 첨가에 의해 조정하여 초기 설정 값 pH 7.5 +/-0.2 를 회복했다. 약 6 시간의 반응 시간 후, 존재하는 글루코스의 50 % 가 글루콘산으로 산화되었고; 약 12 시간 후, 글루코스가 전부 글루콘산으로 전환되었다.
그 후 산물을 실온에서 한 쌍의 재생 (H) 강 양이온, (OH) 약 음이온 교환 수지를 통해 하향류로 통과시키고, 총 배출물이 D.M. 에 대해 약 30 % 의 글루콘산을 함유할 때까지 글루콘산의 유출을 허용했다.
그 후 pH 를 칼슘 히드록시드의 첨가에 의해 pH 약 4.5 로 조정하고, 온도를 약 55 ℃ 로 증가시키고, 효소 (Novo Nordisk 로부터의 Shearzyme™ 2×, 아라비노크실란 건조물에 대해 0.03 % 효소) 를 연속 교반 하에 첨가하여 아라비노크실란을 아라비노크실로올리고당으로 부분적으로 전환시켰다. 아라비노크실란의 가수분해를 약 12 시간 후 중단했다.
산물을 진공 하에 농축하여 약 50 % D.M. 으로 만들었는데, 이는 냉장고에서 안정적인 시럽 형태로 상업화하기에 적합하다. 이러한 시럽을 또한 분무 건조하여 안정적 분말을 수득할 수 있다. 수득한 시럽은 D.M. 에 대해 하기를 함유했다: 약 30 % 글루콘산, 총 함량 약 60 % 의 식이 섬유 [아라비노크실로올리고당 (DP 2-10) 으로서 약 65 % 및 아라비노크실란 (DP 11 내지 약 250) 으로서 약 35 %].
실시예 3: 아라비노크실란 및 아라비노크실로올리고당의 정제: 칼슘 침전에 의한 글루코네이트의 제거 (본 발명의 하나의 구현예에 따른 방법의 단계 (d)).
실시예 1 에서 제조한 산물 1 ℓ 를 염산의 첨가에 의해 pH 약 5 로 조정하고, 온도를 55 ℃ 로 증가시키고, 효소 (Novo Nordisk 로부터의 Shearzyme 2×, AX 건조물에 대해 0.03 % 효소) 를 연속 교반 하에 첨가하여 아라비노크실란을 아라비노크실로올리고당으로 부분적으로 전환시켰다. 아라비노크실란의 가수분해를 약 12 시간 후 중단했다. 그 후 산물을 약 50 ℃ 로 가열하고, 칼슘 히드록시드의 첨가에 의해 pH 를 약 7.5 로 조정하고, 약 600 rpm 에서 회전하는 진탕기가 있는 반응 용기에 산물을 넣었다. 1 분 당 공기 7 ℓ/분 의 속도로 공기를 첨가했다. 글루코스 1 g 당 글루코스 옥시다제 100 U 효소 (Novo Nordisk 로부터의 Gluzyme™ 10000BG) 를 첨가한 후, 글루코스 1 g 당 카탈라제 1000 단위 (Catazyme™ 25 ℓ Novo Nordisk) 를 첨가했다. 반응 시간 동안, pH 변화를 모니터링하고, 필요한 경우 칼슘 히드록시드의 첨가에 의해 조정하여 초기 설정 값 pH 7.5 +/-0.2 를 회복했다. 약 6 시간의 반응 시간 후, 존재하는 글루코스의 약 50 % 가 글루콘산으로 산화되었고; 약 12 시간 후, 존재하는 글루코스가 전부 글루콘산으로 전환되었다.
그 후 반응 매질을 약 60 ℃ 에서 약 30 % D.M. 으로 진공 농축했다. 혼합물을 약하게 교반하면서 약 20 ℃ 로 서서히 냉각시켰다 (약 2 시간 소요). 칼슘 글루코네이트 침전을 약 12 시간 후 달성했다. 그 후 혼합물을 원심분리하고 고체 칼슘 글루코네이트를 폐기했다. 상청액은 건조물에 기초하여 약 15 중량% 칼슘 글루코네이트 및 약 30 중량% 아라비노크실로올리고당 및 아라비노크실란을 함유했고, 더이상 글루코스 또는 전분 물질을 함유하지 않았다.
실시예 4: 유기 쌀 가루에서 시작하는 유기 IMO 시럽의 생산.
실시예 4, 5, 및 6 은 유기 쌀 가루에 기초하는 반응 매질에 대한 본 발명의 하나의 구현예에 따른 방법의 적용을 기술한다. 이들 실시예를 또한 유기 밀 전분 및 유기 매니옥 (manioc) 전분을 사용하여 산업적 규모로 수행했다 (데이타는 제시되지 않음).
25000 ℓ 용기에서, 쌀밥 8400 ㎏ 을 물 15200 ℓ 와 혼합했다. pH 를 5.6-6.1 로 조정했다. 알파 아밀라제 (Novo 로부터의 Termamyl) 를 첨가하고, 온도를 90-100 ℃ 로 서서히 증가시킴으로써 액화를 수행하여 덱스트로스 당량이 8-35 인 슬러리를 수득했다.
그 후 슬러리를 55-65 ℃ 로 냉각시키고, pH 를 5.3-5.7 로 조정한 후, 베타 아밀라제 (Danisco 로부터의 Diazyme BB) 및 트랜스글루코시다제 (Danisco 로부터의 L-500) 를 첨가했다. IMO 분자 형성을 분석하고, 탄수화물의 40 % 초과가 IMO 로 전환되었을 때 슬러리를 70 ℃ 초과의 온도로 가열하여 반응을 중단시켰다. 그 후 글루코스 시럽 식물에 통상적으로 적용되는 바와 같이 추가의 정제 및 여과 단계를 적용할 수 있었고, 정제된 스트림을 다단계 증발기에 의해 80 % D.M. 에서 농축했다. 이 방법으로 생산된 시럽은 100 g D.M. 당 글루코스 약 15 내지 25 g 및 DP 값이 낮은 소화가능한 말토올리고당 10 내지 20 g 을 함유했다.
실시예 5: 유기 쌀 가루로부터 수득되는 IMO 시럽 중 글루코스의 산화 (본 발명의 하나의 구현예에 따른 방법의 단계 (c))
일부의 경우, 크로마토그래피 방법 또는 이온 교환 수지의 사용은 "유기" 사양에 적합하지 않다: 본 실시예는 이러한 제한에 대한 기술적 해법을 제공한다.
실시예 4 에서 수득한 산물을 그 후 30 % D.M. 으로 조정하고, 반응 매질을 35-55 ℃ 로 가열하고, pH 를 약 7.5 로 조정했다. 글루코스 옥시다제 (Novo 로부터의 Gluzyme) 및 카탈라제 (Novo 로부터의 Catazyme 25 ℓ) 를 각각 적절한 농도 30-100 및 300-1000 U/글루코스의 g 으로 첨가했다. 산화될 글루코스 1 ㎏ 당 100 내지 150 ℓ/분 의 흐름 속도로 공기를 주입했다. 칼슘 카르보네이트, 칼슘 히드록시드, 마그네슘 히드록시카르보네이트 또는 나트륨 히드록시드의 첨가에 의해 최적 pH 를 제어했다. 18 시간 후 용액은 D.M. 에 대해 1 % 미만의 글루코스 및 약 15 내지 25 % 글루콘산을 함유했다. 이 산물을 그 후 즉시 다단계 진공 증발기에서 농축시켜 D.M. 에 대해 오직 10 내지 20 % 소화가능한 탄수화물을 함유하는 시럽을 제공했다.
실시예 6: 소화가능한 올리고당의 특이적 가수분해 및 생성되는 글루코스의 제거에 의한 유기 쌀 가루로부터의 유기 IMO 시럽의 생산 (본 발명의 하나의 구현예에 따른 방법의 단계 (b), (c), 및 (d))
실시예 4 에서 수득한 산물을 30 % D.M. 으로 조정한 후, 소화가능한 올리고당의 특이적 가수분해를 수행했다. 트랜스글루코실화되지 않은 당의 비환원 말단에서 시작하여, α-(1-4) 결합을 알파-글루코시다제 (EC 3.2.1.20) 또는 아밀로글루코시다제 (EC 3.2.1.3) 패밀리로부터의 특이적 아밀라제에 의한 가수분해에 적용했다. 이 단계는 글루코스가 거의 유일한 불순물로 되는 IMO 용액을 수득하는 것을 허용했다. 이러한 매질의 글루코스 함량은 D.M. 에 대해 약 25 내지 45 % 였다.
이러한 산물은 그 후 실시예 4 에서와 같이 가공할 수 있다. 더욱이, 소화가능한 올리고당이 거의 없었기 때문에, 산물은 글루코스 산화 단계 후 25 내지 45 % 의 글루콘산을 함유했다. 임의로 글루콘산의 일부를 칼슘 카르보네이트, 칼슘 히드록시드 또는 마그네슘 히드록시카르보네이트에 의한 침전 후 여과에 의해 제거할 수 있다. 실용적 관점에서, 이들 3 개의 알칼리성 물질을 사용하는 글루코스 산화 동안 이러한 침전 단계를 pH 제어와 커플링할 수 있다. 이 마지막 단계를 사용하여, 수득되는 산물은 D.M. 에 대한 IMO 함량이 거의 100 % 였고, 추가로 농축되고/거나 분무 건조될 수 있었다.
실시예 7: 셀룰로스성 물질로부터의 셀로비오스 및 글루콘산의 생산.
7.1: 사카린화 과정.
250 ㎖ 플라스크에서, 자기 진탕 하에 셀룰로스 (12.5 g) 를 시트레이트 완충액 (250 ㎖, 0.05N, pH 4.85) 에 현탁시킨 후 50 ℃ 로 가열했다. 트리코데르마 르에세이 (Trichoderma reesei) QM9414 로부터의 셀룰라제 (298 ㎕, 57 UFP/㎖, 1.3 UPF/g 셀룰로스) 를 첨가했다. 6 시간 후 현탁액을 실온으로 냉각시킨 후 여과했다. 젖은 여과물 용액 (230 ㎖) 을 산화 단계를 위해 수집했다. 습윤 고체 잔류물을, 중량 / 중량 분석 후, 시트레이트 완충액에 현탁시키고 (5 % w/vol) 50 ℃ 로 유지하여 2 차 셀룰로스 가수분해를 수행했다. 6 시간 후 현탁액을 실온으로 냉각시키고, 여과하고 상기와 같이 처리했다. 상기와 동일한 절차를 2 회 반복했다.
이러한 독창적이고 연속적인 과정은 전처리 없이 시작 셀룰로스 1 g 당 494 ㎎ 의 셀로비오스 및 109 ㎎ 의 글루코스를 생산하는 것을 허용한다.
7.2: 산화 과정.
글루코스 (1 g/ℓ) 및 셀로비오스 (8 g/ℓ) 를 함유하는 시트레이트 완충 용액 (500 ㎖) 을 나트륨 히드록시드 1 N (25 ㎖) 수용액을 첨가함으로써 pH 6.4 로 조정했다. 전체를 강하게 교반하면서 35 ℃ 로 가열한 후 글루코스 옥시다제 / 카탈라제 용액 (40 ㎕, 225U / 2250U / g 글루코스, Amano 로부터의 Hyderase L) 을 첨가하고, 공기 흐름 (3 ℓ/분) 을 7 시간 동안 유지하여, 셀로비오스를 산화하지 않으면서 글루코스를 완전히 산화했다.
실시예 8: 뼈 및 내장 건강의 더 양호한 관리를 위한 혼합물의 조성물.
실시예 2 에서 수득한 분말 100 g 을 순수한 이눌린 40 g 과 혼합했다.
이 혼합물은 D. S. 에 대해 하기를 함유했다: 21 % 글루콘산, 29 % 이눌린, 약 28 % 아라비노크실로올리고당 (DP=<10) 및 약 15 % 아라비노크실란 (10<DP<250). 이 혼합물은 요구르트 100 g 에 식품 첨가제 1 내지 5 g 의 비율로 첨가되는 전형적인 식품 첨가제 조성물이다.
실시예 9: 글루콘산의 가소 효과.
칼슘 글루코네이트 12 g 및 아라비노크실로올리고당 (AXOS) 및 아라비노크실란의 혼합물 28 g 을 함유하는 혼합물을 본 발명에서 기술된 방법에 의해 생산하고, 동결건조하고, 폐쇄된 용기에서 P2O5 염으로 평형시킴으로써 100 % 건조물에서 안정화시켰다. 수득한 분말의 샘플을 시차 주사 열량 측정 (DSC) 장비에 의한 유리 전이 온도 (Tg) 의 분석에 적용했다. 아라비노크실로올리고당 /아라비노크실란 혼합물의 Tg 의 감소가 표 3 에 제시되어 있다.
칼슘 글루코네이트 12 g 및 이눌린 28 g 을 함유하는 혼합물을 동결건조하고 상기와 같이 안정화시켰다. 수득한 분말의 Tg 를 상기와 같이 측정했다. Tg 의 감소가 표 3 에 제시되어 있다.
표 3
* 3 회의 측정에 대한 표준 편차
** DP 3 내지 약 250
실시예 10: 칼슘 글루코네이트 40 중량% 및 아라비노크실로올리고당 및 아라비노크실란의 혼합물 (혼합물의 DP 는 3 내지 약 250 임) 60 중량% 를 함유하는 조성물의 시험관내 프리바이오틱 효과.
칼슘 글루코네이트 40 중량% 및 아라비노크실로올리고당 및 아라비노크실란의 혼합물 (혼합물의 DP 는 3 내지 약 250 임) 60 중량% 를 함유하는 조성물의 프리바이오틱 효과를 하기와 같이 측정했다.
Bindelle 등 (2007, Animal feed Science and Technology 132, 111-122) 에 의해 기술된 시험관내 모델을 사용했다. 발효 접종물은 성장하는 돼지 3 마리로부터 20 ㎝ 의 맹장-결장 연접에서 캐뉼라 삽입하여 채취한 결장 내용물로 구성되었다. 동물을 개별적으로 수용하고 시판 사료를 그들의 연령에 맞춰 임의로 공급했다. 돼지 3 마리의 결장 내용물을 함께 혼합했다. 소화 내용물을 완충 용액과 0.1 g/㎖ 의 비로 혼합했다. 각각의 시험을 200 ㎎ 의 시험 섬유 샘플을 첨가하여 수행했다. 시간의 함수에서 기체 형성이 뒤따랐다. 발효 동태를 측정했다. 단쇄 지방산을 Bindelle 등 (2007, Animal 18, 1126-1133) 에 따라 측정했다.
단쇄 지방산 함량이 표준 셀룰로스 섬유에 비해 상당히 증가했다.
실시예 11: 칼슘 글루코네이트 25 중량% 및 아라비노크실로올리고당 및 아라비노크실란의 혼합물 (혼합물의 DP 는 3 내지 약 250 임) 25 중량%, 및 이눌린 50 중량% 를 함유하는 조성물의 생체내 프리바이오틱 효과.
칼슘 글루코네이트 25 중량% 및 아라비노크실로올리고당 및 아라비노크실란의 혼합물 (혼합물의 DP 는 3 내지 약 250 임) 25 중량%, 및 또한 이눌린 50 중량% 를 함유하는 조성물의 생체내 프리바이오틱 효과를, 위약 (셀룰로스) 과 비교하여 하기와 같이 측정했다.
성장하는 랫트에게 그들의 성장 필요에 상응하는 표준 식사를 공급했다. 식사에 전분 및 사카로스를 대체하여 상기 조성물 또는 위약을 7.5 중량% 에서 첨가하여 실험 식사를 구성했다. 표준 및 실험 식사가 표 4 에 제시되어 있다. 표 4 의 값은 g DM/ ㎏ DM 으로 표현된다.
표 4
* 칼슘 글루코네이트 25 중량% 및 아라비노크실로올리고당 및 아라비노크실란의 혼합물 (혼합물의 DP 는 3 내지 약 250 임) 25 중량%, 및 또한 이눌린 50 중량% 를 함유하는 조성물
초기 중량 +/-5O g 인 수컷 Wistar Han 랫트를 사용했다. 랫트 8 마리로 이루어지는 2 개의 군을 대사 우리에 개별적으로 수용했다. 온도를 +/-22 ℃ 에서, 상대 습도를 +/-70 % 에서 유지했다. 12h 의 광 주기를 적용했다. 표준 식사 (임의의) 및 우리에 대한 5 일의 적응 기간 후 랫트를 칭량했다. 제 5 일에서 제 30 일 까지, 평균 섭취 수준 (5 일의 적응 기간 동안 측정함) 의 95 % 와 동등한 수준에서, 랫트의 1 개의 군에 표준 식사를 공급하고, 두번째 군에 프리바이오틱 조성물을 함유하는 실험 식사를 공급했다. 식수는 임의로 이용가능했다.
성장 파라미터: 1 주일에 한 번 각각의 랫트에 대해 이용가능한 양과 거부된 양 사이의 차이에 의해 사료 섭취를 측정했다. 제 n 일에서의 중량과 제 n+7 일에서의 중량 사이의 차이에 의해 성장을 측정했다. 단식 기간이 없이 고정된 시점에 중량을 기록했다.
미생물학적 파라미터: 제 5, 16 및 27 일에, Ten Bruggencate 등 (2005, J. Nutr. 135, 837-842) 에 따라 수집한 배변 샘플에 대해 비피도박테리아 및 락토바실리 계수를 실행했다. 제 n-1 일 9:00 AM 과 제 n+1 일 9:00 AM 사이에 배변 물질을 정량적으로 수집했다. 수집의 마지막에, 배변 물질을 동결건조하고 정량화했다. 그 후 그것을 미세하게 분쇄하여 Delroisse 등에 따라 RT-PCR 분석했다 (2007, Microbiological Research doi:10.106/j.micres.2006.09.2004).
발효 파라미터: 실험의 마지막에, 동물을 죽이고 맹장을 제거했다. 맹장 및 그것의 내용물의 중량을 측정했다. 맹장 내용물의 pH 를 측정하고, 건조물을 105 ℃ 에서 측정하고 단쇄 지방산 및 락트산을 액상 크로마토그래피에 의해 측정했다.
실험 조성물은 맹장의 확대 및 맹장 pH 의 감소와 함께 랫트의 발효 패턴을 상당히 변경시켰다. 게다가 지방산의 양이 증가되고 비피도박테리아의 수가 증가했다.
실시예 12 : 셀룰로스성 물질로부터 셀로비오스 및 글루콘산의 생산.
12.1: 사카린화 과정.
250 ㎖ 플라스크에서, 12.5 g 의 미세결정성 셀룰로스 (FD-100) 를 자기 진탕 하에 시트레이트 완충액 (250 ㎖, 0.05M, pH 4.8) 에 현탁시키고 50 ℃ 로 가열했다.
트리코데르마 르에세이 QM9414 로부터의 셀룰라제 (17 UFP/㎖, 0.4 UPF/g 셀룰로스) 를 첨가했다. 다단계 실험 (4 회, 6 h) 동안, 가수분해를 6 h 동안 연속적으로 수행한 후, 가수분해물을 프릿화된 디스크 (fritted disk) 와 조립된 진공 여과 깔대기로 여과했다. 여과물이 더이상 수집되지 않을 때까지 진공을 적용했다 (약 10 분). 여과 후, 잔류물 (retentate) 을 새로운 완충액에 첫번째 단계에서와 동일한 농도 (5 % w/v) 로 50 ℃ 에서 교반 하에 재현탁시켜, 추가로 6 h 동안 가수분해를 계속했다. 단계들을 4 회 반복하여 24-h 기간을 완료했다. 다단계 과정은 총 2795 ㎎ 의 셀로비오스 및 585 ㎎ 의 글루코스를 생산하는 것을 허용했다.
12.2: 산화 과정.
글루코스 (1 g/ℓ) 및 셀로비오스 (8 g/ℓ) 를 함유하는 시트레이트 완충 용액 (500 ㎖) 을 나트륨 히드록시드 1 N (25 ㎖) 의 수용액을 첨가함으로써 pH 6.4 로 조정했다. 매질을 강하게 교반하면서 35 ℃ 로 가열한 후, 글루코스 옥시다제/카탈라제 용액 (40 ㎕, 225U / 2250U / g 글루코스, Amano 로부터의 Hyderase L) 을 첨가하고, 공기 흐름 (3 ℓ/분) 을 7 시간 동안 유지하여, 셀로비오스를 산화하지 않으면서 글루코스를 완전히 산화시켰다.
산물을 그 후 실온에서 한 쌍의 재생 (H) 강 양이온, (OH) 약 음이온 교환 수지를 통해 하류로 통과시키고, 총 배출물이 건조물에 대해 11 % 의 글루콘산을 함유할 때까지 글루콘산의 유출을 용인했다.
실시예 13. 셀레늄이 풍부한 아라비노크실로올리고당, 아라비노크실란, 및 글루콘산을 함유하는 시럽의 생산
셀레늄 히드록시드를 실시예 2 에서 제조한 산물 1 ℓ 에 첨가하여 글루콘산의 일부 이상을 셀레늄 글루코네이트로 전환했다. 본 조성물 중 셀레늄은 특정 암 예컨대 전립선 및 대장 암을 예방하는데 유용하다. 다른 장점은 셀레늄의 유기 염이 다른 형태보다 더 생체이용가능하다는 점이다. 셀레늄 글루코네이트의 양은 셀레늄 AJR 을 준수하기 위해 최종 산물 포장에 따라 조정한다.
Claims (17)
- 하기 단계를 포함하는 조성물의 제조 방법:
a) 식물 기재 물질을 제공하는 단계로서, 여기서 식물은 곡류, 두과, 괴경 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되고, 여기서 상기 식물 기재 물질은 식이 섬유, 임의로 전분 물질 및 임의로 글루코스를 포함하거나, 여기서 상기 식물 기재 물질은 전분 물질, 및 임의로 글루코스를 포함하는 단계;
b) b1) 식이 섬유의 일부 이상을 글루코스로 및 하나 이상의 소화불가능한 올리고당으로, 임의로 하나 이상의 소화불가능한 다당으로 가수분해 또는 트랜스글루코실화하고, 임의로 임의적 전분 물질의 일부 이상을 글루코스로, 및 하나 이상의 소화불가능한 올리고당으로 가수분해 및 트랜스글루코실화하는 단계, 또는
b2) 전분 물질의 일부 이상을 글루코스로 및 하나 이상의 소화불가능한 올리고당으로 가수분해 및 트랜스글루코실화하고, 임의로 단계 (b2) 에서 생산되는 말토올리고당의 일부 이상을 글루코스로 가수분해하는 단계;
c) 단계 (a) 의 상기 임의적 글루코스 및 단계 (b1) 또는 (b2) 에서 수득되는 상기 글루코스로 이루어지는 총 글루코스의 일부 이상을 글루콘산 또는 그의 염으로 산화하는 단계; 및
d) 단계 (c) 에서 수득되는 상기 글루콘산 또는 그의 염의 일부 이상을 제거하여, 하기를 포함하는 조성물을 수득하는 단계:
농도 범위 11 내지 50 중량% 의 글루콘산 또는 그의 염,
식이 섬유, 여기서 상기 식이 섬유는 크실로올리고당, 아라비노크실로올리고당, 베타-글루칸 글루코올리고당, 아라비노갈락탄올리고당, 이소말토올리고당, 크실로글루칸 올리고당, 갈락토만난 올리고당, 만난 올리고당, 셀룰로올리고당, 셀로비오스 및 젠티오올리고당으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 농도 범위 5 내지 85 중량% 의 하나 이상의 소화불가능한 올리고당, 및 임의로 베타-글루칸, 크실란, 아라비노크실란, 아라비노갈락탄, 아라비노갈락탄펩티드, 크실로글루칸, 만난, 갈락토만난 및 셀룰로스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 농도 범위 0 내지 20 중량% 의 하나 이상의 소화불가능한 다당을 포함함,
임의로 농도 범위 0 내지 2 중량% 의 글루코스; 및 임의로 농도 범위 0 내지 5 중량% 의 전분 물질. - 제 1 항에 있어서, 식이 섬유에 포함된 소화불가능한 다당의 일부 이상을 소화불가능한 올리고당으로 가수분해하는 단계를 추가로 포함하고, 여기서 상기 가수분해 단계가 상기 단계 (a) 내지 (d) 의 임의의 하나 전, 동안, 사이, 또는 후에 수행되는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (a), (b), (c) 및 (d) 가 연속적으로 수행되는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (b) 및 산화 단계 (c) 가 적어도 부분적으로 동시에 수행되는 방법.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 수득되는 조성물이 농도 범위 11 내지 50 중량% 의 글루콘산 또는 그의 염;
농도 범위 5 내지 85 중량% 의 아라비노크실로올리고당, 및 임의로 농도 범위 0 내지 20 중량% 의 아라비노크실란;
임의로 농도 범위 0 내지 2 중량% 의 글루코스; 및
임의로 농도 범위 0 내지 5 중량% 의 전분 물질을 포함하는 방법. - 하기를 포함하는, 기능성 식품 첨가제 조성물에 적합한 조성물:
- 농도 범위 11 내지 50 중량% 의 글루콘산 또는 그의 염;
- 크실로올리고당, 아라비노크실로올리고당, 베타-글루칸 글루코올리고당, 아라비노갈락탄올리고당, 이소말토올리고당, 크실로글루칸 올리고당, 갈락토만난 올리고당, 만난 올리고당, 셀룰로올리고당, 셀로비오스 및 젠티오올리고당으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 농도 범위 5 내지 85 중량% 의 하나 이상의 소화불가능한 올리고당, 및 임의로
- 베타-글루칸, 크실란, 아라비노크실란, 아라비노갈락탄, 아라비노갈락탄펩티드, 크실로글루칸, 만난, 갈락토만난 및 셀룰로스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 농도 범위 0 내지 20 중량% 의 하나 이상의 소화불가능한 다당;
- 임의로 농도 범위 0 내지 2 중량% 의 글루코스, 및
- 임의로 농도 범위 0 내지 5 중량% 의 전분 물질. - 제 6 항에 있어서, 상기 소화불가능한 올리고당 및 소화불가능한 다당이 식물 기재 물질에서 기원하고, 여기서 식물은 곡류, 두과, 괴경 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 조성물.
- 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 소화불가능한 올리고당이 아라비노크실로올리고당, 크실로올리고당, 베타-글루칸 글루코올리고당, 셀로비오스, 유기 이소말토올리고당 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 조성물.
- 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소화불가능한 다당이 아라비노크실란, 아라비노갈락탄, 아라비노갈락탄펩티드, 베타-글루칸, 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 조성물.
- 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 글루콘산 또는 그의 염의 농도 범위가 15 내지 50 중량% 이고, 소화불가능한 올리고당의 농도 범위가 10 내지 50 중량% 이고, 소화불가능한 다당의 농도 범위가 0 내지 20 중량% 인 조성물.
- 제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 글루콘산 또는 그의 염; 아라비노크실로올리고당 및 임의로 아라비노크실란을 포함하는 조성물.
- 제 6 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 이눌린 및/또는 올리고프룩토스를 추가로 포함하는 조성물.
- 제 6 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 글루콘산 염이 나트륨 글루코네이트, 칼륨 글루코네이트, 칼슘 글루코네이트, 마그네슘 글루코네이트, 철 글루코네이트, 셀레늄 글루코네이트, 구리 글루코네이트 또는 아연 글루코네이트로부터 선택되는 조성물.
- 식품 첨가제로서의, 바람직하게는 프리바이오틱 조성물로서의, 제 6 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 조성물의 용도.
- 제 14 항에 있어서, 기술적, 영양적 및/또는 건강 유익을 그것을 필요로 하는 인간 또는 동물에게 제공하기 위한 및/또는 포만감을 개선하기 위한 용도.
- 위장 미생물상의 성장 및/또는 활성의 선별적 자극; 및/또는 변비의 완화, 내장 건강의 개선, 광물 흡수의 개선, 지질 대사의 개선, 당혈증/인슐린혈증의 조절; 및/또는 심장 질환, 당뇨병 및/또는 대사 증후군의 위험의 감소, 암 예방, 간성 뇌병증에 대한 양성 영향, 면역조정, 염증 감소에 사용하기 위한, 제 6 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 조성물.
- 양이온을 그것을 필요로 하는 인간 또는 동물에게 제공하기 위한, 제 13 항에 따른 조성물의 용도.
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