KR19980703143A - 제인으로 캡슐화된 식이 섬유를 함유하는 콜레스테롤 저하 식품 - Google Patents

제인으로 캡슐화된 식이 섬유를 함유하는 콜레스테롤 저하 식품

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Abstract

단백질, 지방 및 탄수화물을 함유하는 고체 매트릭스를 갖는 영양 제품은 제인으로 캡슐화된 식이 섬유 입자를 포함한다. 바람직한 식이 섬유는 구아이다. 이러한 영양 제품은 포유동물에게서 혈청 콜레스테롤을 저하시키는데 사용할 수 있다.

Description

제인으로 캡슐화된 식이 섬유를 함유하는 콜레스테롤 저하 식품
본 발명은 동물에게서 혈청 콜레스테롤을 감소시키는, 캡슐화된 식이 섬유를 함유하는 고체 매트릭스를 갖는 영양 제품에 관한 것이다.
아테롬성 동맥경화증은 동맥벽의 맥관내막의 지질 충전 병변으로서 발생하는 동맥의 질환이며 섬유아테롬성 플라크의 우발적인 형성으로 수년에 걸쳐 서서히 진행한다. 상기 질환은 종종 심장을 관류하는 관상 동맥을 침범한다. 맥관 내강 상에 상당한 침입이 발생할 경우, 관상 유량이 심근의 산소 수요를 충족시키기에 불충분하여, 흉부 고통(안정한 안기나 흉통)을 일으킬 수 있을 것이다. 결국, 플라크는 혈전증을 부가시키거나 시키지 않으면서 균열되거나 파열된다. 플라크 분열은 불안정한 안기나, 심근 경색(영역의 혈액 공급의 방해로 인해 발생되는 심장 근육의 탈저) 또는 심실 부정맥으로 인한 것으로 예상되는 허혈성 급사, 관상 관류의 급격한 감소를 유발할 수 있다. 심장 질환은 여러 병인의 결과로 유발될 수 있으나, 이는 아주 종종 대관상 동맥의 아테롬성 동맥경화성 폐색에 기인한다. 심장 질환에 관련된 사망중 ½ 이상이 아테롬성 동맥경화증으로 인해 발생한다.
아테롬성 동맥경화증의 위험 인자 가설은 의학 분야에서 익히 공지되어 있다: 아테롬성 동맥경화증의 결과로서 사망하거나 불구가 된 사람의 대부분이 위험 인자로 불리우는 동일시할 수 있는 특성을 하나 이상 나타낸다. 사람이 위험 인자를 가질 경우, 그 또는 그녀는 아테롬성 동맥경화증의 임상적 징후를 나타내고 위험 인자를 가지고 있지 않은 사람보다 일찍 징후를 나타낼 수 있다. 하기 파라미터는 프라밍험(Franmingham) 연구 및 이외의 대규모 전염병학적 연구에서 관상 심장 질환(CHD)과 관련된 것으로 보이고 익히 공지되어 있다: 각각 질환의 위험률을 기준선 이상으로 2 내지 6배의 인자만큼 증가시키는 원인이 되는 나이(또한 나이와 CHD와의 관계는 성별에 따른다) 및 때 이른 CHD의 가족 병력, 콜레스테롤과잉혈증및 저밀도 지단백질(LDL) 콜레스테롤의 특이적으로 높은 혈액 수준, 고밀도 지단백질(HDL) 콜레스테롤의 저 수준, 담배 흡연, 고혈압증, 및 당뇨병. 이들 특성을 아울러 가질 경우, 관상 심장 질환의 합해진 위험률은 부가적이다[참고: Dauber, The Epidemiology of Atherosclerotic Disease, THE HARVARD UNIVERSITY PRESS, 1980; Kannel, New Perspectives on Cardiovascular Risk Factors, AMERICAN HEART JOURNAL, 114:213-219, 1987; Matthews et al., Menopause and Risk Factors for Coronary Heart Disease, NEW ENGLAND OF MEDICINE, 321:641-646, 1989; Report of the National Cholesterol Education Program Expert Panel on detection, evaluation, and treatment of high blood cholesterol in adults, ARCHIVES OF INTERNAL MEDICINE, 148:36-69, 1988].
위험 인자로서 콜레스테롤의 확인이 중요한 것은 혈액 콜레스테롤 및 특히 LDL 콜레스테롤 수준이 콜레스테롤과잉혈증 환자에게서 감소될 경우, 심장 질환의 위험률이 감소한다는 사실이다. 지질 연구 클리닉 시험의 결과는 모든 백분율 포인트가 콜레스테롤 수준에서 감소하므로 관상 심장 질환의 위험률이 2% 정도 감소한다는 것을 보여준다[참조: Lipid Research Clinics Program. The Lipid Research Clinics Primary Prevention Trial Results Ⅰ. Reduction in incidence of coronary heart disease, JOURNAL OF THE AMERICAN MEDICAL ASSOCIATION, 251:351-364, 1984; Lipid Research Clinics Program. The Lipid Research Clinics Primary Prevention Trial Results Ⅱ. The relationship of reduction in incidence of coronary heart disease to cholesterol lowering, JOURNAL OF THE AMERICAN MEDICAL ASSOCIATION, 251:365-374, 1984].
식이 포화 지방 및 콜레스테롤의 영향을 상승시키는 혈액 콜레스테롤은 익히 공지되어 있다. 따라서, 미국 심장 협회 및 국립 콜레스테롤 교육 프로그램은 총 지방을 지방으로서 칼로리 중 30% 미만으로 감소시키고, 포화 지방산을 칼로리 중 10% 미만으로 감소시키고 콜레스테롤을 매일 300mg 미만으로 감소시킴을 포함하는 콜레스테롤-저하 프로그램을 단계 1 규정식으로서 추천한다. 또한 다불포화 지방은 혈액 콜레스테롤을 저하시키나, 매우 높은 함량의 다불포화 지방으로 규정식의 장기간 사용시 비교적 소량의 데이터로 인해, 미국 심장 협회 및 과학 국립 학회는 다불포화물이 칼로리 중 10%를 초과하지 않도록 권장한다[참조: Expert Panel, Summary of the Second Report of the National Cholesterol Education Program(NCEP) Expert Panel on Detection, Evaluation and Trearment of High Blood Cholesterol in Adults(Adult Treatment Panel Ⅱ), JOURNAL OF THE AMERICAN MEDICAL ASSOCIATION, 269:3015-3023, 1993; Nutrition Committee of the American Heart Association, :Dietary Guidelines for Healthy American Adults, CIRCULATION, 77:721A-724A, 1988; Food and Nutrition Board, National Research Council, RECOMMENDED DIETARY ALLOWANCES, 10TH EDITION, National Academy Press, Washington, D.C. 1989]. 국립 콜레스테롤 교육 프로그램 가이드라인은 규정식 중 단일불포화물 10 내지 15%, 단백질 10 내지 20%, 탄수화물 50 내지 60%, 및 식이 섬유 15 내지 25g/day로 구성되도록 지정한다. 식이 섬유의 종류는 지정되지 않는다.
표준 미국 규정식을 섭취하는 사람에 대해, 단계 1 규정식으로 전환시키는 것은 이들의 지방 섭취의 감소를 의미한다. 다수의 위험 인자 조정 시행(Multiple Risk Factor Invention Trial)에서, 단계 1 규정식에 따른 규정식의 변화가 시작되어 혈청 콜레스테롤을 5 내지 7%의 범위로 감소시킨다[참조: Banks et al., Dietary Management of the Patient with Atherosclerosis: Are the New National Cholesterol Education Panel Recommendations Enough?, JOURNAL OF THE NATIONAL MEDICAL ASSOCIACION, 81(5):493-495, 1989]. 이는 궁극적 목표가 총 콜레스테롤 수준을 200mg/dl 미만으로 감소시키는 것일 경우, 표준 미국 규정식을 소비하고 혈청 콜레스테롤 수준이 215 내지 220mg/dl인 사람이 단계 1 규정식보다 많이 필요로 한다는 것을 의미한다.
국립 콜레스테롤 교육 프로그램의 보다 엄격한 규정식의 권고는 포화 지방을 칼로리 중 7%로 제한하고 콜레스테롤을 200mg/day 미만으로 제한하는 단계 2 규정식이다. 단계 2 규정식 및 이외의 매우 낮은 지방 규정식의 한 약점은 LDL뿐만 아니라 HDL도 감소시킨다는 점이다[참조: Johnes et al., Effect of dietary fat selection on plasma cholesterol synthesis in older, mederately hypercholesterolemic humans, ARTERIOSCLEROSIS AND THROMBOSIS, 14(4):542-548, 1994; Grundy et al., Comparision of monounsaturated fatty acids and carbohydrates for reducing raised levels of plasma cholesterol in man, AMERICAN JOURNAL OF CLINICAL NUTRITION, 47:965-969, 1988].
단계 1 규정식은 콜레스테롤-저하 또는 동맥 아테롬성 발생 가능성을 증강시킬 수 있는 규정식의 성물에 대해 구체적인 권고를 제공하지 않는다. 추가의 콜레스테롤-저하 성분은 불검화(non-saponifiable) 성분을 함유하는 식물성 오일, 콜레스테롤-저하 식이 섬유, 및 식물성 단백질을 포함한다. 쌀겨유는 상당한 크기의 불검화 분획, 즉 (a) 스테롤, 및 트리테르펜 알콜 및 (b) 토코페롤과 유사하나 측쇄에 3개의 이중 결합을 갖는 토코트리에놀 화합물의 2개의 주부류를 함유하는 비-아실 글리세롤 부분을 함유한다. 쌀겨유 중의 스테롤 및 트리페르펜 알콜은 종종 페룰산으로 에스테르화되고 오리잔올로 공지되어 있다. 래트, 영장류 및 사람에서의 연구는 쌀겨유가 혈청 콜레스테롤을 저하시키고 트리글리세라이드를 저하시킬 수 있다는 것을 보여준다[참조: Nicolosi, et al., Rice bran oil lowers serum total and low density lipoprotein cholesterol and Apo B levels in nonhuman primates, A THEROSCLEROSIS, 88:133, 1991; Lichenstein et al., Rice bran oil consumption and plasma lipid levels in moderately hypercholesterolemic humans, ARTERIOSCLEROSIS AND THROMBOSIS, 14(4):549-546, 1994]. 두 개의 상이한 메카니즘을 포함한다. 우선, 식물성 스테롤 및 오리잔올은 콜레스테롤 또는 표화 지방 흡수 및/또는 담즙산의 흡수를 방해할 수 있다. 다음, 병아리, 피그, 및 메추라기의 연구에서, 토코트리엔올은 간에서의 콜레스테롤 합성을 감소시킨다고 보고되어 있다. 또한, 식물성 스테롤은 이외의 메카니즘에 의해 아테롬성 동맥경화증을 방지할 수 있다[참조: Mattson et al., Optimizing the Effect of Plant Sterols on Cholesterol Absorption in Man, AMERICAN JOURNAL OF CLINICAL NUTRITION, 35:697-700, 1982; Qureshi et al., The Structure of an Inhibitior of Cholesterol Biosynthesis Isolated from Barley, JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 261:10544-10550, 1986].
식이 섬유의 콜레스테롤-저하 효과는 최근의 여러 평론지에 요약되어 있다[참조: Jenkins et al., Fiber in the treatment of hyperlipidemia,Handbook of Dietary Fiber in Nutrition, G. Spiller, Ed., CRC Press, 1986; Sugano et al., Dietary Fiber and Lipid Absortion,Dietary Fiber: Chemistry, Physiology and Health Effects, Kritchevsky et al., Ed. Plenum Press, 1988; Anderson et al., Dietary Fiber and Coronary Heart Disease, CRITICAL REVIEWS IN FOOD SCIENCE AND NUTRITION, 29(2):95-147, 1990]. 점성의 가용성 섬유는 비점성 불용성 섬유 또는 소화성 탄화수소에 비교할 경우 효과적인 콜레스테롤-저하제이나, 상기 효과는 변동적이다. 표 1은 사람 피검자의 50회에 걸친 조사로부터의 데이터이다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 적합한 섬유의 공급원을 6g/day 내지 50g/day의 범위로 복용할 경우 10% 내지 15%의 범위로 혈청 콜레스테롤의 감소를 예상할 수 있다. 반응의 변화성은 복용량의 차이, 투여의 타이밍, 입회된 피검자의 유형, 및 섬유 공급원의 순도 및 화학적 조성에 기인할 수 있다. 일반적으로, 구아 검은 펙틴보다 식이 섬유의 수준이 일관되게 높고, 사일륨보다 고도의 질로 용이하게 구입할 수 있고, 귀리 및 콩 산물보다 보다 더 일관된 효과를 얻을 수 있기 때문에 표 1에 기재된 이외의 섬유보다 우세한 이점을 갖는다.
각종 섬유 공급원의 콜레스테롤 저하 효과
섬유 공급원 총 콜레스테롤평균 감소 또는 범위 LDL 콜레스테롤평균 감소 또는 범위 조사 회수
구아 검 -11.2% -17% 22
펙틴 -12.4% --- 14
사일륨 -13.1% -20%(1회 조사) 10
콩 폴리사카라이드 -6.5% --- 2
귀리 산물 -3 내지 -36% 0 내지 -58% 13
문헌[참조: Anderson et al., Dietary Fiber and Coronary Heart Disease, CRITICAL REVIEWS IN FOOD SCIENCE AND NUTRITION, 29(2):95-147, 1990]에 따른 섬유의 콜레스테롤 저하 효과에 대한 가장 적합한 메카니즘은 (1) 말단 회장에서의 담즙산 재흡수의 제한(담즙산의 간장내 순환의 방해); (2) 지질 흡수의 방해; 및 (3) 간의 콜레스테롤 합성능의 감소-조절이다.
다수의 가용성 섬유는 맹장에서 세균에 의해 널리 또는 완전히 분해되나, 이들이 식이 섬유로부터 방출될 경우 충분히 재흡수되지 않는다. 이는 부분적으로 발효 산물에 기인할 것이다. 단쇄 지방산(SCFA)의 생성은 담즙산의 용해도 소극적인 재흡수를 감소시킬 수 있는 결장의 pH의 저하를 유발한다[참조: Remesy et al., Cecal fermentations in rats fed oligosacchrides(insulin) are modulated by dietary calcium levels, AMERICAN JOURNAL OF PHYSIOLOGY, 264:G855-G862, 1933].
간에서의 콜레스테롤 생합성은 내포내 콜레스테롤 수준에 의해 조절되는 것으로 공지되어 있으나, 식이 섬유는 담즙산 합성을 위한 필요 조건에 적합한 간에서의 콜레스테롤 생합성의 증가를 유발하지는 않는다. 여러 가지의 연구가 섬유의 세균성 발효에 의해 발생하는 프로피오네이트는 간의 콜레스테롤 합성에 속력-조절 작용을 할 수 있다는 가설을 입증한다[참조: Chen et al., Propionate may mediate the hypocholesterolemic effects of certain soluble plant fibers in cholesterol-fed rats, PROCEEDINGS OF THE SOCIETY OF EXPERIMENTAL BIOLOGY AND MEDICINE, 175:215-218, 1984; Ebihara et al., Hypocholesterolemic effect of ceclly infused propionic acid in rats fed a cholesterol-free, casein diet, NUTRITION RESEARCH, 13:209-217, 1993]. 이외의 데이터는 상기 구상의 유효성을 반박한다[참조: Evans et al., Relationship between structure and function f dietary fibre: a comparative study of the effects of three galactomannans on cholesterol metabolism in the rat, BRITISH JOURNAL OF NUTRITION, 68:217-229, 1992; Nishina et al., Effects of propionate on lipid biosynthesis in isolated rat hepatocytes, JOURNAL OF NUTRITION, 120:668-673, 1990].
콩 단백질과 같은 식물성 단백질은 콜레스테롤을 저하시키는 것으로 보인다[참조: Carroll, Review of clinical studies on cholesterol-lowering response to soy protein, JOURNAL OF THE AMERICAN DIETETIC ASSOCIATION 91(7):820-827, 1991]. 주로 카제인을 함유하는 대조군 규정식과 관련한 15 내지 20%의 범위로의 LDL 콜레스테롤의 감소는 증명되어 있다[참조: Meinertz et al., Soy protein and casein in cholesterol-enriched diets: effects on plasma lipoproteins in normolipidemec subjects, AMERICAN JOURNAL OF CLINICAL NUTRITION, 50:786-793, 1989; Sirtori et al., Clinical experience with the soybean protein diet in the treatment of hypercholesterolemia, AMERICAN JOURNAL OF CLINICAL NUTRITION, 32:1645-1658, 1979; Sirtori et al., Soybean-protein diet in the treatment of type Ⅱ hypercholesterolemia, LANCET, 5:275-277, 1977]. 콩 단백질의 콜레스테롤 저하 효과는 모든 피검자에게서 일관되게 관찰되지는 않지만, 젊은 피검자 및 지질과잉혈증 피검자에게서 보다 명백할 것이다[참조: Meinerts et al., Soy protein and casein in cholesterol-enriched diets: effects on plasma lipoproteins in normolipidemec subjects, AMERICAN JOURNAL OF CLINICAL NUTRITION, 50:786-793, 1989]. 그럼에도 불구하고, 식이 콜레스테롤-저하 성분의 혼합물의 한 부분으로서의 콩 단백질의 사용은 의약적으로 LDL 콜레스테롤의 상당한 감소에 기여한다.
콩 단백질의 콜레스테롤-저하 메카니즘은 명백하지 않다. 부분적인 효과는 단백질의 아미노산 조성에 의해 설명될 수 있다[Huff et al., Plasma cholesterol levels in rabbits fed low fat, cholesterol-free, semipurified diets: Effects of dietary proteins, protein hydrolysates and amino acid mixtures, ARTERIOSCLEROSIS 28:187-195, 1997]. 규정식에서 동물성 단백질의 부분을 식물성 단백질 5 내지 10g을 함유하는 보충물로 대체하는 것은 그 자체로 혈액 콜레스테롤 수준을 의학적으로 상당하게 감소시킬 수는 없지만, 식이 콜레스테롤-저하 성분의 혼합물의 부분으로서의 콩 단백질의 사용은 LDL 콜레스테롤을 의학적으로 상당한 감소에 기여할 수 있다.
공지된 콜레스테롤 저하 성분을 배합한 규정식에 대한 과학적 정보는 거의 출판되지 않았다.
단백질, 지방 및 탄수화물을 포함하는 고체 매트릭스를 갖는 영양 제품을 본 발명에 따라 제공한다, 여기서 고체 매트릭스 내에는 제인으로 캡슐화된 식이 섬유가 배치되어 있다. 바람직한 식이 섬유는 약 20% 부가량 이상의 제인으로 코팅하여 캡슐화된 구아이다. 단백질은 바람직하게는 콩 단백질이고 또한 카제인산칼슘, 및/도는 귀리 단백질을 포함할 수 있다. 지방은 바람직하게는 포화 지방산을 25중량% 미만으로 함유하는 식물성 오일로 이루어진 그룹으로부터 선택한다. 상기 식물성 오일의 예는 쌀겨유, 카놀라유, 및 옥수수유이다.
제1 동물 연구
이 연구는 래트 모델을 사용하여, 맹장에서 고도로 발효될 수 있으나, 상이한 발효물을 수득하고 담즙산을 결합하는 능력이 상이한 4개의 가용성 폴리사카라이드의 콜레스테롤-저하 효과를 조사하는 것이다. 암컷 위스타 래트를 무작위로 5개의 규정식 그룹 중 하나에 배정시킨다: 대조군, 펙틴, 구아 검, 아라비아 검 또는 β-사이클로덱스트린. 4개의 시험 화합물을 밀 전분의 대체물로서 대조군 규정식에 가한다.
펙틴은 효과적인 젤 형성 특성, 및 담즙산과 결합하고 지질 소화에 영향을 미치는 고도의 능력을 갖는 고도로 분지된 갈락투론산 중합체이다[참조: Koseki et al., Effect of gum arabic and pectin on the emulsification, the lipase reaction, and the plasma cholesterol levels in rats, AGRICULTURAL BIOLOGICAL CHEMISTRY 53:3127-3132, 1989; Pfeffer et al., Molecular interactions with dietary fiber components. Investigation of the possible association of pectin and bile acids, JOURNAL OF AGRICULTURAL FOOD CHEMISTRY, 29:455-461, 1981]. 펙틴은 대장내 미생물총에 의해 쉽게 분해된다. 콜레스테롤 저하 효과는 시종 펙틴에 대하여 보고되어 있다[찹조: Ahrens et al., Effects pf oral and intracecal pectin administration on blood lipids in mini pigs, JOURNAL OF NUTRITION; 116:70-76, 1986; Fernandez, et al., Prickly pear(Opuntia sp)pectin reverses low density lipoprotein receptor suppression induced by a hypercholesterolemic diet in guinea pigs, JOURNAL OF NUTRITION; 122:2330-2340, 1992; Kay et al., Effect of citrus pectin on blood lipids and fecal steroid excretion in man, AMERICAN JOURNAL OF CLINICAL NUTRITION, 108:630-639, 1978; Reddy et al., Effect of dietary wheat bran, alpha, pectin and carrageenan on plasma cholesterol and fecal bile acid and natural sterol excretion in rats, JOURNAL OF NUTRITION; 110:1247-1254, 1980]. 이 콜레스테롤 저하 효과는 식이 지질, 특히 콜레스테롤과 같은 인자에 의해 조절될 수 있다[Kelley et al., Effect of pectin, gum arabic and agar on cholesterol absorption, synthesis, and turnover in rats, JOURNAL OF NUTRITION; 108:630-639, 1978; Vigne et al., Effect of pectin, wheat bran and cellulose on serum lipids and lipoproteins in rats fed on a low or high-fat diet, BRITISH JOURNAL OF NUTRITION, 58:405-413, 1987].
또한 아라비아 검은 고도의 양이온-결합능을 가지나 젤화 특성은 부족한 칼락투론산 중합체이다. 이의 젤화 특성의 부족에도 불구하고, 아라비아 검은 콜레스테롤을 저하시킨다. 아라비아 검이 결장내에서 발효될 때, 방출된 Ca2+이온이 담즙산과 불용성 착체를 형성하여 이의 배설 작용을 증강시킬 수 있다.
구아 검은 낮은 양이온-결합능을 나타내는 중성의 갈락토만난이다. 이는 담즙산과 같은 특정의 유기 물질을 포획할 수 있는 젤을 소장에서 형성한다. 구아 검은 여러 동물 종 및 사람에게서 혈청 콜레스테롤을 저하시키는 것으로 공지되어 있다[참조: Chen et al., Effects of guar gum and wheat bran on lipid metabolism of rats, JOURNAL OF NUTRITION, 109:1028-1034, 1979; Gallaher et al., Viscosity and fermentability as attributes of dietary fiber responsible for the hypocholesterolemic effect in hamsters, JOURNAL OF NUTRITION, 123:244-252, 1993; Ide, et al., Hypolipidemic effects of guar gum and its enzyme hydrolysate in rats fed highly saturated fat diets, ANNALS OF NUTRITION AND METABOLISM, 35:34-44, 1991; Jenkins et al., Effects of pectin, guar gum and wheat fiber on serum choleterol, LANCET, 1:11-16, 1985].
몇몇 올리고사카라이드는 복합 폴리사카리이드와 동일한 범위로 콜레스테롤 메카니즘에 영향을 미친다는 것이 밝혀져 있다. β-사이클로덱스트린은 각종 유기 및 무기 분자, 특히 콜레스테롤 및 담즙산과 봉입 착체를 형성하는 사이클릭 올리고사카라이드이다[Riottot et al., Hypolipidemic effects of β-cyclodextrin in the hamster and in the genetically hypercholesterolemic Rico rat, LIPIDS, 28:181-188, 1993]. 사이클로덱스트린은 발효가능하나[참조: Flourine et al., Fate of β-cyclodextrin in the human intestine, JOURNAL OF NUTRITION, 123:676-680, 1993] 이들의 주요 최종 발효물은 프로피오네이트이다[Levrat et al., Role of propionic acid and bile acids excretion in the hypocholesterolemic effects of oligosaccharides in rats, JOURNAL OF NUTRITION, 124(4):531-538, 1994]. 0.1% 콜레스테롤로 보충된 고지질 규정식에 적응된 래트에서의 이들 폴리사카라이드를 비교하여, 담즙산 배출 및 맹장 발효 각각이 콜레스테롤 수송 및 메카니즘에 미치는 효과를 평가한다.
방법
수컷 위스타 래트(IFFA-CREDO, L'Arbresle, France)에게 체중이 약 150g에 달할 때까지 펠렛 규정식(A03 pellets, U.A.R., Villemoisson/Orge, France)을 먹이로 준다. 래트 8마리씩의 그룹에게 습식 분말로서 반정제된 규정식을 21일 동안 먹이로 준다. 상기 규정식을 하기 성분(g/100g, 건조 중량)을 함유한다: 카제인 18g(Louis francois, Paris, France); 밀 전분 57.4g(L. Francois); 땅콩유 17.5g; 콜레스테롤 0.1g(Sigma, St. Louis, MO); 비타민 혼합물 0.1g(U.A.R.); 무기질 혼합물 6g(U.A.R.). 섬유 함유 규정식에서, 밀 전분 7.5g을 펙틴, 구아검 또는 아라비아 검(TIC gums, Belcamp, Maryland, U.S.A.) 또는 β-사이클로덱스트린(Roquettes, Lestrem, France) 7.5g으로 대체한다. 동물을 케이지 당 2마리씩 수용한다. 케이지의 바닥을 철사로 하여 식분증을 제한하고 온도는 22℃로 유지하고 10:00 p.m. 내지 8:00 a.m.의 암기를 유지한다. 동물은 적합한 공공 윤리 위원회의 권고에 따라 부양하고 취급한다.
래트를 맹장 발효가 아주 활동적인 이른 아침에 암기 중 말기에 샘플링한다. 이들을 나트륨 펜토바르비탈(40mg/kg)으로 마취시키고 37℃의 열판위에 둔다. 각 동물로부터 채혈한 혈액 1ml을 헤파린을 함유하는 플라스틱 튜브에 넣고 10,000×g에서 15분 동안 원심분리시킨다. 원심분리 후에, 혈장을 제거하고 지질 및 지단백질 분석을 위해 4℃에 보관한다. 혈액 샘플링 후에, 맹장 및 이의 내용물을 제거하고 무게를 잰다. 맹장의 내용물 중 약 1g을 미세원심분리 튜브에 옮겨 넣고 -20℃로 즉시 냉각시킨다. 혈장 지단백질을 문헌[참조: Serougne et al., 1987]에 기술된 바와 같이 밀도 구배로 초원심분리시켜 분리시킨다. 다음 구배를 분획화하여(500μL 분획) 지질 분석을 위해 4℃에 보관한다.
담즙산은 가용성일 경우 맹장의 상청액상에서, 또는 문헌[참조: Turley et al., Reevaluation of the 3 alpha-hydroxysteroid dehydrogenase assay for total bile acids in bile, JOURNAL OF LIPID RESEARCH, 19:924-928, 1978]에 기술된 바와 같이 3 α-하이드록시스테로이드 데하이드로지나제(EC 1.1.1.50; 냐흠)에 의해 촉매화되는 반응을 사용하여 비처리된 맹장 샘플 및 배설물로부터 10 vol. 에탄올계 KOH에 의해 추출한 후에 분석한다. 총 콜레스테롤(Biomerieux, Charbonnieres-les-Bains, France)을 혈장 및 지단백질 분획에서 효소 처리에 의해 측정한다. 다가 대조군 혈청(Biotrol-33 plus)을 샘플과 동등하게 처리하여 트리글리세라이드 및 콜레스테롤 분석에서 결과의 정확성을 위한 대조군으로서 사용한다.
맹장의 담즙산 풀을 맹장의 농도(μmol/g) × 맹장 내용물 용적(ml)으로서 계산한다. 값은 평균값 ± SEM으로 나타내고, 필요한 경우, 평균값 간의 유의차를 편차 분석(ANOVA) 및 Fisher's PLSP 처리(Stat view 512+, Brain Power, Calabasas, California, U.S.A.]에 따른 다중 범위 비교에 의해 측정한다. 편차의 동차성을 성취하기 위해 필요한 경우, 데이터를 대수 변환시킨다. P0.05의 값은 유의한 것으로 간주된다.
결과
규정식 중의 가용성 섬유 또는 올리고사카라이드의 존재는 동물의 영양소 섭취 또는 매일의 체중 증가에 영향을 끼치지 않는다. 상기 실험의 유의한 결과는 펙틴, 구아 검 및 β-사이클로덱스트린이 혈장 콜레스테롤 농도를 저하시키는데 매우 효과적인 반면에(각각 -22%, -27% 및 -37%), 아라비아 검 규정식을 섭취한 래트는 콜레트테롤 수준에서 단지 보통의 감소를 나타낸다는 것을 보여주며 하기 표 2에 기재한다. 보다 중요하게는, 아테롬성 동맥경화증 및 관상 심장 질환의 위험률을 증가시키는 LDL 콜레스테롤 수준은 구아 검(-45%) 및 β-사이클로덱스트린(-52%)에 의해 상당히 감소된다.
가용성 섬유 또는 올리고사카라이드의 혈장 콜레스테롤 및 LDL 수준1에의 영향
규정식 혈장 콜레스테롤mg/ml LDL 콜레스테롤mg/ml
대조군 0.67±0.03a 0.27±0.11a
펙틴 0.52±0.03c 0.25±0.04a
아라비아 검 0.58±0.02b 0.23±0.02a
구아 검 0.49±0.03c 0.15±0.02b
β-사이클로덱스트린 0.42±0.02c 0.13±0.02b
1각각의 값은 β-사이클로덱스트린(n=10)을 섭취한 그룹을 제외하고는 평균값±SEM (n=12)이다. 위첨자를 가지지 않는 칼럼 내의 값은 유의차이 다(P0.05).규정식 처리의 효과는 ANOVA 및 Fisher's protected least significant 처리에따른 다중 범위 비교에 의해 조사한다.
본 결과는 회장의 담즙산 재흡수를 감소시키고 이의 방출을 증가시키는 섬유는 저콜레스테롤혈성이라는 관점과 일치한다. 펙틴 및 구아 검은 아마 이의 소화관에서의 고점성에 의해 담즙산의 재흡수를 감소시켜, 맹장 풀 및 담즙산의 방출을 증가시킨다. β-사이클로덱스트린은 반대로 내강의 점도의 실질적인 변화없이 스테롤을 포획하거나 캡슐화시키는 이의 능력에 기여하는 담즙산 흡수에 강력한 영향을 미친다.
유사한 점도의 섬유에 대해, 고도의 발효성은 보다 강력한 콜레스테롤-저하 효과와 관계가 있는 것으로 보인다. 맹장의 세균총에 의한 섬유의 분해는 내강에서 결합된 담즙산을 방출하여, 결장 상피에 의해 흡수되도록 한다. 사실상, 인산칼슘 또는 미생물(이의 농도는 식이 섬유의 발효에 의해 증강된다)에 결합시켜 결장 내강의 산성화를 포함하는 각종 방법으로 가용성 담즙산의 농도를 제한시켜 이의 재흡수를 감소시킨다[문한: Remesy et al., Cecal Fermentations in Rats Fed Oligosaccharides(Inulin) are Modulated by Dietary Calcuim Level, AMERICAN JOURNAL OF PHYSIOLOGY, 264:G855-G862, 1993]. 이들 관찰은 발효가 담즙산의 상당한 결장의 재흡수를 억제한다는 가설을 입증한다.
가용성 섬유 또는 올리고사카라이드의 혈장 콜레스테롤 및 LDL 수준1에의 영향
맹장 담즙산 변 배설
규정식 전체 가용성 풀 변 중량 담즙 염
μmol/g % μmol/맹장 g/d μmol/d
대조군 1.94±0.13ab 73 4.50±0.26a 3.42±0.22a 9.8±0.8a
펙틴 2.43±0.15b 25 8.03±0.52c 5.80±0.41c 15.1±1.2c
아라비아 검 1.74±0.20a 31 5.80±0.40b 5.09±0.38bc 12.4±1.3b
구아 검 4.24±0.46c 21 14.2±1.7b 5.75±0.34c 19.4±1.7d
β-사이클로덱스트린 7.74±0.59d 32 30.1±2.6e 4.80±0.33b 38.6±3.5e
1각각의 값은 β-사이클로덱스트린(n=10)을 섭취한 그룹을 제외하고는 평균값±SEM (n=12)이다. 위첨자를 가지지 않는 칼럼 내의 값은 유의차이다(P0.05). 규정식 처리의 효과는 ANOVA 및 Fisher's protected least significant 처리에 따른 다중 범위 비교에 의해 조사한다.
구아 검 및 β-사이클로덱스트린은 모두 래트에서 담즙산 배출을 증가시키고 혈액 전체 콜레스테롤 및 LDL 콜레스테롤 수준을 감소시키다고 결론내었다. 이들 두 물질 모두 콜레스테롤 저하 식품 성분으로 허용될 수 있지만, β-사이클로덱스트린은 아직 다수의 사람들에게 치료학적 농도로 섭취된 적은 없다. 대조적으로, 구아 검은 표 1에 나타낸 바와 같이 22회의 독립적인 연구에서 400명 이상의 사람에게 복용시켰다. 따라서, 구아 검을 활성 성분 중의 하나로 선택하여 하기 기술된 식품 바(bar) 원형의 제조에서 평가한다.
식품 바 실시예 1
캡슐화되지 않은 구아 검 및 부분적으로 또는 완전히 수소화된 유리 지방을 함유하는 허용되는 식품 바 매트릭스를 제조하기 위해 많은 시도를 해 왔다. 예를 들어, 성분의 첨가 순서 및 혼합 시간을 변화시켜 보았으나, 만족스러운 결과는 얻지 못하였다. 식품 바 원형 1은 이들 시도 중 전형적인 것이다. 본원 및 청구범위에서 사용된 바와 같이 영양 제품 또는 식품 바의 고체 매트릭스란 이의 표면 외부를 코팅하지 않은 영양 제품 또는 식품 바이다.
식품 바 원형 1에 대한 배합비
성분 바 중에서의 중량% 농도
고과당 옥수수 시럽 25.71
귀리 등겨1 21.17
구아2 12.35
콩 단백질 11.44
쌀겨유 10.13
폴리덱스트로즈 6.62
글리세린 6.18
크리스프 라이스(crisp rice) 4.45
인산이칼슘 0.97
레시틴 0.59
시트르산 0.39
1사용된 귀리 등겨는 귀리 섬유 26.25중량%, 귀리가루 62.128중량% 및 콩 단백질 11.622중량%를 포함하는 혼합물이다.2구아는 TIC 검으로부터 수득하고 이들의 제품 코드는 8/22A이고, 이는 하기의캡슐화 실험 1 전의 문단에서 기술한다.
제조 과정:
식품 바 원형 1을 호바트(Hobart) 혼합기로 제조한다. 모든 성분을 혼합기에 넣고 실온에서(24±10℃) 혼합한다. 콩 단백질, 인산이칼슘, 및 시트르산인 제1 성분을 혼합기에 넣고 고르게 섞일 때까지 혼합한다. 쌀겨유, 및 레시틴을 이외의 성분에 가한 다음 고루 섞일 때까지 혼합한다. 구아를 성분 블렌드에 가한 다음 고루 섞일 때까지 혼합한다. 폴리덱스트로즈, 귀리 등겨, 및 크리스프 라이스를 가한 다음 고루 섞일 때까지 혼합한다. 고과당 옥수수 시럽, 및 글리세린인 최종 성분을 블렌드에 가하고 이외의 성분과 고루 섞일 때까지 혼합한다. 상기 배치를 벤치 상부에 쏟아 붓고 전형적인 회전 핀을 사용하여 균일한 두께로 편다. 배치를 주걱으로 절단하여 바를 만든 다음 냉동기에서 0 내지 10℃로 냉각시킨다. 식품 바 또는 성분의 블렌드를 쿠킹 또는 베이킹을 위해 승온시키지는 않는다. 물론, 혼합에 의한 마찰이 블렌드의 온도를 다소 상승시킬 수 있다. 다음, 바를 저밀도 폴리에틸렌/박막 랩으로 포장한다.
본원에 기술된 상기 원형 식품 바 및 이외의 모든 원형 식품 바의 텍스쳐(texture)는 Stevens L.F.R.A. 텍스쳐 분석기를 사용하여 측정한다. 이 기구는 3mm의 프로브를 0.2mm/sec의 속도로 바의 내부를 이동시켜 힘의 g의 양을 측정한다. 샘플 크기는 1개의 바이고, 바당 5회 측정한다. 5회 측정치를 모두 평균하여 힘의 중량을 기록한다. 식품 바 원형 1의 텍스쳐를 몇주에 걸쳐 수회 측정하여 결과는 표 5에 기재한다.
식품 바 원형 1에 대한 텍스쳐
주(week) 식품 바 경도
0 82
2 342
4 454
6 531
8 478
400 이상의 경도는 씹기에 어려우므로, 캡슐화되지 않은 구아 및 바람직한 수준의 수소화된 지방을 함유하는 상기 원형 및 이외의 것들은 시제품으로 만족스럽지 않다. 상기 식품 바에서 관찰되는 이외의 문제는 완전히 마르고, 딱딱해지고, 부스러지거나 가루로 되어 버리는 것이다.
식품 바 실시예 2
식품 바 원형 2 및 3은 미국 특허 제4,496,606호의 교시에 따라 캡슐화되지 않은 구아로 제조한다. 상기 특허가 콜레스테롤과잉혈증을 치료하기 위해 식이 섬유, 예를 들어 구아의 사용을 인정하는 논문을 인용하지만, 이들 발명의 목적은 글루코즈 내성을 향상시키고 인슐린 요구를 감소시키기 위해 제Ⅱ형 당뇨병에 따른 규정식 보충물로서 소비하기 위한 식품 바이다. 식품 바 원형 2는 미국 특허 제4,496,606호의 실시예 1에 따라 제조하는데, 상기 특허에는 상세하긴 하지만 특정 성분은 충분히 기술되어 있지 않다.
식품 바 원형 2에 대한 배합비
성분 바 중에서의 중량% 농도
고과당 옥수수 시럽 28.43
초콜렛 당과류 코팅제 20.59
귀리 시리얼1 15.69
밀 배아 12.75
구아2 10.78
과당 5.88
부분적으로 수소화된 대두 및 면실유3 5.39
염화나트륨 0.49
1막자 사발 및 막자를 사용하여 분쇄한 일반적인 시리얼2구아는 TIC 검으로부터 수득하고 이들의 제품 코드는 8/22A이고, 이는 하기의캡슐화 실험 1 전의 문단에서 기술한다.3CriscoR
제조 과정:
식품 바 원형 2의 제조 중 제1 단계는 당과류 코팅제를 제조하는 것이다. 상기 고체 초콜렛 당과류 코팅제(32℃ 미만의 온도에서 고체)를 비이커에 넣어 43℃±10℃로 가열하여 융해시킨다. 호바트 혼합기에 넣을 제1 성분은 융해된 당과류 코팅제이다. 모든 나머지 성분을 실온(24°± 10℃)에서 혼합기에 가한다. 고과당 옥수수 시럽 및 부분적으로 수소화된 대두/면실유를 혼합기 내의 당과류 코팅제에 가한 다음 고루 섞일 때까지 혼합한다. 구아를 가한 다음 고루 섞일 때까지 혼합한다. 귀리 시리얼, 밀 배아, 과당 및 염을 가한 다음 고루 섞일 때까지 혼합한다. 배치를 벤치 상부에 쏟아 붓고 전형적인 회전 핀을 사용하여 균일한 두께로 편다. 배치를 주걱으로 절단하여 바를 만든 다음 냉동기에서 0 내지 10℃로 냉각시킨다. 식품 바를 쿠킹 또는 베이킹을 위해 승온시키지는 않는다. 물론, 혼합에 의한 마찰이 블렌드의 온도를 다소 상승시킬 수 있다. 다음, 바를 저밀도 폴리에틸렌/박막 랩으로 포장한다.
식품 바 실시예 1에서 상기 기술된 방법을 사용하여 원형 식품 바의 텍스쳐를 몇주에 걸쳐 수회 측정하고, 결과는 표 7에 기재한다.
식품 바 원형 2에 대한 텍스쳐
주 식품 바 경도
0 138
2 189
4 182
6 271
8 235
16 296
24 323
식품 바 원형 2는 구아에 대해 효과적인 수분 차단제인 수소화된 지방을 식품 바 매트릭스 중에 11중량%을 함유한다. 텍스쳐 시험 결과는 만족스럽기는 하지만, 식품 바 원형 2의 미각 시험에서는 상당한 양의 치아 패킹(tooth packing)이 발생한다. 그러나, 당과류 코팅제 및 식품 바 매트릭스 중의 높은 지방 함량으로 인해 맛은 좋다. 상기 식품에서의 수소화된 지방의 함유물은 포화 지방 및 바람직하지 않은 고 칼로리 함량을 제공한다.
식품 바 실시예 3
식품 바 원형 3을 미국 특허 4,496,606호의 실시예 2에 따라 제조하는데, 상기 특허에는 상세하긴 하지만 특정 성분은 충분히 기술되어 있지 않다.
식품 바 원형 3에 대한 배합비
성분 바 중에서의 중량% 농도
고과당 옥수수 시럽 28.99
옥수수 시리얼1 23.32
밀가루 18.48
구아2 8.755
초콜렛 당과류 코팅제 8.758
과당 7.30
당밀 3.89
염화나트륨 0.49
1막자 사발 및 막자를 사용하여 분쇄한 일반적인 시리얼2구아는 TIC 검으로부터 수득하고 이들의 제품 코드는 8/22A이고, 이는 하기의캡슐화 실험 1 전의 문단에서 기술한다.
제조 과정:
식품 바 원형 3의 제조 중 제1 단계는 당과류 코팅제를 제조하는 것이다. 상기 고체 초콜렛 당과류 코팅제(32℃ 미만의 온도에서 고체)를 비이커에 넣어 43℃±10℃로 가열하여 융해시킨다. 호바트 혼합기에 넣을 제1 성분은 융해된 당과류 코팅제이다. 모든 나머지 성분을 실온(24°± 10℃)에서 혼합기에 가한다. 고과당 옥수수 시럽 및 당밀을 혼합기 내의 당과류 코팅제에 가한 다음 고루 섞일 때까지 혼합한다. 구아를 가한 다음 고루 섞일 때까지 혼합한다. 옥수수 시리얼, 밀가루, 과당 및 염을 가한 다음 고루 섞일 때까지 혼합한다. 배치를 벤치 상부에 쏟아 붓고 전형적인 회전 핀을 사용하여 균일한 두께로 편다. 배치를 주걱으로 절단하여 바를 만든 다음 냉동기에서 0 내지 10℃로 냉각시킨다. 식품 바를 쿠킹 또는 베이킹을 위해 승온시키지는 않는다. 물론, 혼합에 의한 마찰이 블렌드의 온도를 다소 상승시킬 수 있다. 다음, 바를 저밀도 폴리에틸렌/박막 랩으로 포장한다.
식품 바 실시예 1에서 상기 기술된 방법을 사용하여 원형 식품 바의 텍스쳐를 몇주에 걸쳐 수회 측정하고, 결과는 표 9에 기재한다.
식품 바 원형 3에 대한 텍스쳐
주 식품 바 경도
0 198
2 252
4 271
6 298
16 436
24 531
텍스쳐 시험 결과는 만족스럽지 않으며, 식품 바 원형 3의 미각 시험에서는 상당한 양이 이 사이에 끼인다. 식품 바 원형 3은 수소화된 지방을 3중량%을 함유한다. 이 원형에서 당과류 땅콩 코팅제 대신에, 예를 들어 저지방 당과류 코팅제를 사용함으로써 수소화된 지방을 최소화시키기 위한 시도를 하였다. 그러나, 미국 특허 제4,496,606호의 실시예 2에서 55g 바는 지방 11g을 함유하는데, 이의 대부분은 수소화된 지방인 것으로 나타난다.
식이 섬유의 캡슐화
본 발명에 따른 영양 제품은 단백질, 지방 및 탄수화물을 포함하는 고체 매트릭스이며, 여기서 매트릭스는 이의 내에 제인으로 캡슐화된 식이 섬유를 포함하는 입자가 배치 되어 있다. 바람직하게는 캡슐화된 식이 섬유는 약 20% 부가량 이상의 제인으로 코팅하여 캡슐화된 구아이다.
프롤라민은 시리얼 낟알 및 가루의 주 단백질 성분을 형성한다. 모든 이외의 단백질과는 달리, 이들은 80% 알콜을 사용하여 가루로부터 추출할 수 있으나, 이들은 무수 알콜 및 물에 불용성이다. 가장 중요한 프롤라민은 제인, 글리아딘, 및 호르데인이다. 본 발명에서 바람직한 것은 제인이다.
코팅층용 제인 성분은 바람직하게는 2중량% 이하의 회분 함량을 포함한다. 회분을 측정하기 위해 사용되는 방법은 USP XXII에서 황산화시키는 강열 잔사(Residue on Ignition)이다. 본원에 기술된 다수의 실시예에서 사용된 제인은 회분 함량이 약 1.1중량%인 F 4000(제조원: Freeman Industries, Tuckahoe, New York, U.S.A.). 가소제는 일반적으로 트리에틸렌 글리콜 및 프로필렌 글리콜을 식품 등급 글리콜, 아세틸화된 글리세라이드, 올레산, 락트산 아세트아미드, 에틸렌 글리콜 모노올레이트, 글리세린, 글리세롤 모노스테아레이트, 디부닐 타르타레이트, 및 트리크레졸 포스페이트로 이루어진 그룹으로부터 선택할 수 있다. 제인 코탱재로서 사용되는 적합한 소수성 물질은 식물성 및 동물성 지방, 비수소화, 수소화, 또는 팜유, 팜핵유, 대두유, 평지씨유, 쌀겨유, 해바라기유, 황화유, 코코넛유, 비버유, MCT유, 및 코코넛유로부터 유도된 C6-C18지방산의 공지된 글리세린 에스테르, 이의 혼합물을 포함하는 대표적인 물질과 함께 부분적으로 수소화된 지방산, 및 지방산의 에스테르를 포함한다. 또한 본원에서 유용한 이외의 소수성 물질은 모노글리세라이드, 증류된 모노글리세라이드, 아세틸화된 모노글리세라이드, 디글리세라이드, 트리글리세라이드, 및 이의 혼합물로부터 선택할 수 있다. 각종 제인 코팅제로서 본원에 기술된 실시예에서 사용된 소수성 물질은 MCT유, 코코넛유로부터 유도된 C6-C18지방산의 글리세린 에스테르(제조원: Karlshamns, Columbus, Ohio, U.S.A., 상품명: CaptexR355 또는 DurkexR500), 부분적으로 수소화된 대두유(제조원: Van Den Bergh Foods, Lisle, Illinois, U.S.A.)이다.
캡슐화된 구가 검은 미국 특허 제4,384,004호(Cea et al.)에 기술된 바와 같은 유체상 코팅, 코아세르베이션(coacervation), 또는 이의 배합 등을 포함하여 당해 분야에 공지된 각종 코팅 기술에 의해 제조할 수 있다. 바람직하게는, 월스터(Walster) 칼럼을 사용하는 유체상 코팅을 제인 코팅막을 도포하는데 사용할 수 있다.
각종 코팅제를 도포하기 위해 본원에서 적용되는 월스터 칼럼 절차를 사용하는 유체상에서, 구아 검 분말을 입자가 이동하는 강한 상향 공기 유동 또는 스트림을 발생시키는 장치에 현탁시킨다. 스트림을, 통과하는 입자를 코팅하는 미세 분무화 코팅재의 영역을 통과시키고, 이후 코팅된 입자를 월스터 칼럼을 통해 상부로 이동시킨 다음 가열된 유동화 기체의 흐름에 역류하는 유동화 조건하에 하부로 이동시킨 후에 이를 건조시킨다. 상기 입자를 바람직한 코팅물과 활성 코어와의 중량비가 수득될 때까지 추가의 코팅을 위해 상향 스트림에 재유입할 수 있다. 상기 방법 및 장치는 월스터 방법으로서 공지되어 있고 하기 미국 특허에 상세히 기술되어 있으며, 이의 명세서는 참조로 인용한다: 미국 특허 제3,089,824호; 제3,196,827호; 3,241,520호; 및 제3,253,944호.
프롤라민 코팅재는 군일하게 분무시킬 수 있는 용액으로 사용하기 위해 제조할 수 있다. 제인의 용해성은 적합한 비로 극성 및 비극성 그룹 모두를 갖는 용매를 필요로 한다. 극성 및 비극성 그룹의 적합한 단일 용매 또는 두 개 이상의 용매 혼합물로 수득할 수 있다. 적합한 단일 용매의 예는 아세트산, 락트산, 프로피온산, 및 프로필렌 글리콜이다. 수성 알콜은 다수의 적용에서 용매로서 바람직하다. 적합한 알콜/물 시스템의 예는 메탄올/물, 에탄올/물, 이소프로판올/물, 및 n-부탄올/물이다. 담점(cloud point) 이상의 완전한 용해도를 수득하기 위해, 알콜과 물과의 비를 선택된 각 알콜 및 혼합된 용매에 대해 온도를 변화시킨다. 필요한 경우, 가소제 또는 소수성 물질과 같은 이외의 성분을 가하여 최종 코팅제의 특성을 향상시킬 수 있다. 적합한 가소제는 트리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 올레산, 락트산 아세트아미드, 에틸렌 글리콜 모노올레이트, 글리세린, 글리세롤 모노스테아레이트, 디부틸 타르타르에이트, 및 트리크레졸 포스페이트를 포함한다. 적합한 소수성 물질은 식물성 및 동물성 지방, 비수소화, 수소화, 또는 팜유, 팜핵유, 대두유, 평지씨유, 쌀겨유, 해바라기유, 황화유, 코코넛유, 비버유, MCT유, 및 코코넛유로부터 유도된 C6-C18지방산의 공지된 글리세린 에스테르, 이의 혼합물을 포함하는 대표적인 물질과 함께 부분적으로 수소화된 지방산, 및 지방산의 에스테르를 포함한다. 본원에서 유용한 이외의 소수성 물질은 모노글리세라이드, 증류된 모노 및 디글리세라이드, 아세닐화된 모노 및 디글리세라이드, 디글리세라이드, 트리글리세라이드, 및 이의 혼합물로부터 선택할 수 있다. 가소제는 본 발명의 범주 내에 공지된 유효량으로 가할 수 있다. 일반적으로, 제인의 양은 약 5중량% 내지 약 25중량%가 적합하다.
실시예에서 사용되는 코팅제 백분율은 캡슐화된 제품의 실제적 제인 분석이 아닌 구아 검 상에 도포된 코팅 영액의 양을 기준으로 계산한다. 제인 백분율은 도포된 제인의 중량을 유동성 코팅기에 충전된 구아 검의 중량으로 나눈 부가량으로 정의된다. 예를 들어, 구아 검 500g의 충전에 대해 코팅물 상에 부가된 20% 제인은 제인 100g을 함유하는 용액이 구아 상에 도포됨을 의미한다. 이 코팅 백분율은 통상적으로 제인의 양 중 20중량%의 수준으로 가해지는 가소제를 포함하지 않는다.
두가지 크기의 구아 검 입자를 하기 미세캡슐화 실험에서 사용한다. 모든 구아 검 입자는 TIC Gums(Belcamp, Maryland, U.S.A.)로부터 구입한다. TIC Gums에 의해 8/22로 불리우는 구아 검 입자(이후 소형 구아 입자로 기재)는 하기의 특징을 가진다: 최소 점도 3,000cp(1% 용액); USS 체 크기 #100을 통과하는 입자가 최대 4%이고 USS 체 크기 #200을 통과하는 입자가 최소 75%인 정도의 샘플 입자 크기; 및 4 내지 7의 pH. TIC Gums에 의해 8/22A로 불리우는 구아 검 입자(이후 대형 구아 입자로 기재)는 하기의 특징을 가진다: 최소 점도 3,000cp(1% 용액); USS 체 크기 #200을 통과하는 입자가 최대 25%이고 USS 체 크기 #60을 통과하는 입자가 100%인 정도의 샘플 입자 크기.
캡슐화 실험 1
이 실험은 입자 상의 코팅재의 양에 의해 영향을 받는 바와 같이 입자 크기가 마우스 필(mouth feel)에 미치는 효과를 평가하기 위해 수행한다. 마우스 필은 음식을 먹을 때 사람이 감지하는 식품 텍스쳐의 감각적인 느낌이다.
구아 검을 상이한 수준의 제인으로 캡슐화한다. 구아 검 8/22(소형 구아 입자)는 TIC Gums(Belcamp, Maryland, U.S.A.)로부터 구입한다. 대부분의 구아의 입자 크기는 75㎛ 미만이기 때문에, 구아 검 및 제인의 코어는 제인으로 오버코팅하기 전에 제조한다. 코팅재 용액을 제인(F 4000, Freeman Industries, Tuckahoe, New York, U.S.A.) 및 제인 7.6%에 상당하는 중쇄 트리글리세라이드(MCT유)(CaptexR355, Karlshamns, Columbus, Ohio, U.S.A.)을 포함하는, 90/10중량/중량비의 에탄올/물 11.4중량% 용액으로서 제조한다. 내부가 보이는 주요 챔버를 갖는 4/6 유동상 장치에서, 구아 검을 초기에 바닥의 스프레이 노즐로 과립화시킨 다음, 월스터 칼럼 삽입물과 함께 바닥 스프레이를 사용하여 코팅시킨다. 코팅 용액을 8g/분의 초기 속도로 구아 검 500g에 도포시킨다. 11분 후에, 속도를 9g/분으로 증가시키고, 스프레이 노즐에 대한 분무 기압은 15psig이다. 유동화 유입 공기 온도는 43.9 내지 46.7℃의 범위로 조정하고, 상응하는 공기의 배출 온도는 약 25 내지 32℃로 조정한다. 구아 검의 중량 중 5중량%의 제인을 도포시킨 후에, 구아 검을 체로 걸러 840㎛ 이상의 입자를 제거한다. 구아 검을 동일 처리 조건 하에 월스터 칼럼 삼입물을 사용하여 코팅시킨다. 샘플을 구아 검 중 제인 20중량% 및 40중량%의 수준으로 제거한다. 각각의 샘플링 시점에서, 코팅된 구아 검을 추가의 코팅을 위해 장치로 반송시키기 전에 체로 걸러 840㎛ 이상의 입자를 제거한다. 구아 출발 물질의 중량 중 60중량%에 상당하는 제인의 양을 구아에 도포시킨 후에 캡슐화 공정을 중단한다.
20% 부가량 제인으로 코팅된 입자를 식품 바에 혼입시킬 경우, 우수한 마우스 필을 갖는 식품을 수득한다. 그러나, 과량의 제인으로 코팅된 입자를 식품 바에 혼입시킬 경우, 생성된 제품은 모래같은(sandy) 또는 깔깔한(gritty)로서 기술되는 불만족스러운 마우스 필을 갖는 것으로 평가된다.
캡슐화 실험 2
이 실험의 목적은 제인과 함께 상이한 가소제를 사용하면 보다 얇은 코팅물을 식품에 혼입할 경우의 만족스러운 얇은 코팅물의 마우스 필을 제공하면서 보다 두꺼운 코팅물과 같은 우수한 수분 차단제로서 작용할 수 있는지의 여부를 결정하기 위한 것이다.
상기 실시예는 제인의 상이한 코팅 수준을 갖는 샘플을 도포시키는 캡슐화 실험과 매우 유사하다. MCT유의 수준을 증가시키고 추기 과립화 공정을 변화시킨다. 코팅재 용액을 제인 F 4000 및 제인 20%에 상당하는 CaptexR355을 포함하는, 90/10중량/중량비의 에탄올/물 12.5중량% 용액으로서 제조한다. 4/6 유동상 장치에서, 8/22 구아 검(소형 구아 입자)을 초기에 바닥의 스프레이 노즐로 과립화시킨 다음, 월스터 칼럼 삽입물과 함께 바닥 스프레이를 사용하여 코팅시킨다. 코팅 용액을 9g/분의 초기 속도로 구아 검 1000g에 도포시킨다. 스프레이 노즐에 대한 분무 기압은 15psig이다. 유동화 유입 공기 온도는 44.4 내지 50.9℃의 범위로 조정하고, 상응하는 공기의 배출 온도는 약 21.1 내지 27.2℃로 조정한다. 구아 검의 중량 중 10중량%의 제인을 도포시킨 후에, 구아 검을 체로 걸러 840㎛ 이상 및 125㎛ 미만의 입자를 제거한다. 구아 검을 동일 처리 조건 하에 월스터 칼럼 삼입물을 사용하여 코팅시킨다. 샘플을 구아 검 중 제인 20중량% 및 40중량%의 수준으로 제거한다. 각각의 샘플링 시점에서, 코팅된 구아 검을 추가의 코팅을 위해 장치로 반송시키기 전에 체로 걸러 840㎛ 이상의 입자를 제거한다. 구아 출발 물질의 중량 중 60중량%에 상당하는 제인의 양을 구아에 도포시킨 후에 캡슐화 공정을 중단한다. 이 공정은 캡슐화 실험 1에 비해 응집을 적게 발생하나, 챔버 내의 분말 유동은 보다 느린데, 이는 코팅 용액 내의 보다 높은 오일 함량 때문일 수 있다.
단지 10% 부가량 제인으로 코팅된 입자를 식품 바에 혼입시킬 경우, 바는 짧은 시간 내에 불만족스럽게 딱딱해 지는데, 이는 구아 상의 불충분한 수분 차단제임을 지시한다. MCT유가 우수한 가소성을 갖지만 MCT유를 함유하는 이외의 식품에서 제품 풍미 상에 바람직하지 않은 효과를 미치는 것으로 간주된다.
캡슐화 실험 3
이 실험은 보다 큰 구아 입자의 코팅성을 평가하기 위해 수행한다.
구아 검을 18 월스터 코팅기를 사용하여 20% 부가량 제인으로 캡슐화시킨다. 본 실험에 사용되는 구아 검 8/22A는 상기 기술된 바와 같이 조금 큰 입자 크기를 갖는다. 코팅재 용액을 제인 F 4000 및 제인 20%에 상당하는 DurkekR500을 포함하는, 90/10중량/중량비의 에탄올/물 15중량% 용액으로서 제조한다. 코팅 용액을 200g/분의 초기 속도로 구아 검 35kg에 도포시키고 40분에 걸쳐 250g/분의 속도로 서서히 증가시킨다. 스프레이 노즐에 대한 분무 기압은 80psig이다. 유동화 유입 공기 온도는 44.4 내지 46.7℃의 범위로 조정하고, 상응하는 공기의 배출 온도는 약 26.1 내지 38.9℃로 조정한다. 구아 검의 중량 중 20중량%의 제인을 도포시킨 후에, 공정을 중단한다. 생성물을 5분 동안 건조시킨 다음 칼럼으로부터 제거한다. 생성물의 99%는 40메시 미만이다.
보다 큰 구아 입자가 보다 작은 구아 입자를 코팅시킴으로써 수득되는 것보다 우수하게 캡슐화된 균일한 크기의 입자를 수득할 수 있다는 것이 확인된다.
캡슐화 실험 4
이 실험의 목적은 일련의 체질 단계를 사용함으로써 캡슐화된 보다 작은 입자를 제조하고자 하는 것이다.
18 월스터 코팅기를 사용하여 상이한 수준의 제인으로 구아 검을 캡슐화시킨다. 구아 검 8/22(소형 구아 입자)를 본 실험에 사용한다. 코팅재 용액을 제인 F 4000 및 제인 20%에 상당하는 DurkekR500을 포함하는, 90/10중량/중량비의 에탄올/물 23.5중량% 용액으로서 제조한다. 코팅 용액을 250g/분의 초기 속도로 구아 검 35kg에 도포시킨다. 스프레이 노즐에 대한 분무 기압은 80psig이다. 유동화 유입 공기 온도는 43.9 내지 46.7℃의 범위로 조정하고, 상응하는 공기의 배출 온도는 약 24.4 내지 40℃로 조정한다. 생성물을 체로 걸러 420㎛ 이상 및 150㎛ 미맡의 생성물을 제거한다. 체로 걸른 구아 검을 월스터 칼럼 삽입물로 반환시키고 동일한 조건하에 코팅시킨다. 20% 부가량 제인 수준으로 도포시킨 후에, 시스템을 중단시킨다. 생성물을 5분 동안 건조시킨 다음 칼럼을 칼럼으로부터 제거한다. 생성물의 97.5%는 40메시 미만이다.
만족스러운 최종 생성물의 수율은 높지만, 이 공정은 가외의 공정 단계로 인해 매우 비용이 많이 든다.
캡슐화 실험 5
이 실험의 목적은 제인 코팅에서 소수성 물질로서 쌀겨유의 용도를 평가하는 것이다.
본 실험을 위해 보다 큰 구아 검(8/22A)을 가소제로서 쌀겨유와 함께 25% 부가량 제인으로 캡슐화시킨다. 코팅재 용액을 제인 F 4000 및 제인 20%에 상당하는 쌀겨유를 포함하는, 90/10중량/중량비의 에탄올/물 23.5중량% 용액으로서 제조한다. 4/6 유동상 장치에서, 월스터 칼럼 삽입물과 함께 바닥 스프레이를 사용하여 코팅시킨다. 코팅 용액을 9g/분의 초기 속도로 구아 검 500g에 도포시킨다. 스프레이 노즐에 대한 분무 기압은 15psig이다. 유동화 유입 공기 온도는 43.9 내지 45℃의 범위로 조정하고, 상응하는 공기의 배출 온도는 약 26.9 내지 34.4℃로 조정한다. 구아 검의 중량 중 25중량%의 제인을 도포시킨 후에, 구아 검을 체로 걸러 420㎛ 이상 및 125㎛ 미만의 입자를 제거한다. 생성물 중 85.3%가 기준 크기 범위 내에 있다.
쌀겨유는 이외의 가소제만큼 우수하게 코팅 공정을 촉진시키지는 않지만, 이는 공정 및/또는 제형에서의 번화와 함께 향상될 수 있는 것으로 보인다.
캡슐화 실험 6
이 실험의 목적은 증가된 수준의 제인을 사용한 보다 큰 구아 입자의 코팅을 평가하는 것이다.
본 실험을 위해, 보다 큰 구아 검(8/22A)을 가소제로서 DurkexR500과 함께 30% 부가량 제인으로 캡슐화시킨다. 코팅재 용액을 제인 F 4000 및 제인 20%에 상당하는 DurkexR500를 포함하는, 90/10중량/중량비의 에탄올/물 23.5중량% 용액으로서 제조한다. 4/6 유동상 장치에서, 월스터 칼럼 삽입물과 함께 바닥 스프레이를 사용하여 코팅시킨다. 코팅 용액을 9g/분의 초기 속도로 구아 검 500g에 도포시킨다. 스프레이 노즐에 대한 분무 기압은 15psig이다. 유동화 유입 공기 온도는 42.8 내지 46.1℃의 범위로 조정하고, 상응하는 공기의 배출 온도는 약 29.4 내지 36.5℃로 조정한다. 구아 검의 중량 중 30중량%의 제인을 도포시킨 후에, 구아 검을 체로 걸러 420㎛ 이상 및 125㎛ 미만의 입자를 제거한다. 생성물 중 89.4%가 기준 크기 범위 내에 있다.
본 실험에서 제조된 미세캡슐화된 구아를 식품 바에 혼입시킬 경우, 바는 부서지기 쉽고 불만족스러운 모래같은 마우스 필을 갖는다.
캡슐화 실험 7
본 발명의 목적은 이중 코팅 방법을 사용하여 공정 시간을 감소시키기 위해 코팅재로서 카나우바 왁스의 사용을 평가하는 것이다.
본 실험을 위해, 실험 3으로부터의 생성물 몇몇을 카나우바 왁스로 오버코팅시킨다. 카나우바(No. 120, Frank B. Ross Co. Inc., Jersey City, New Jersey, U.S.A)를 비이커에서 융해시키고 104.4℃의 온도에서 정치시킨다. 4/6 유동상 장치에서, 실시예 4로부터의 생성물 500g을 월스터 칼럼 삽입물 부재하에 바닥 스프레이를 사용하여 코팅시킨다. 융해된 왁스를 98.9 내지 104.4℃의 온도에서 펌핑시킨다. 분무 기압은 15psig이다. 유동화 유입 공기 온도는 51.6 내지 53.3℃의 범위로 조정하고, 상응하는 공기의 배출 온도는 약 39.4 내지 41.7℃로 조정한다. 왁스 75g을 도포시킨 후에 코팅 공정을 중단한다.
본 실험에서 제조된 미세캡슐화된 구아를 식품 바에 혼입시킬 경우, 생성된 식품 바는 제조 후 2개월 이내에 불만족스럽게 딱딱해진다.
캡슐화 실험 8
본 실험의 목적은 카나우바 왁스로만 코팅된 제인 입자를 평가하는 것이다.
본 실험을 위해, 보다 큰 구아 검 입자(8/22A)를 카나우바 왁스 44.8% 부가량으로 캡슐화시킨다. 카나우바(No. 120)를 비이커에서 융해시키고 104.4℃의 온도에서 정치시킨다. 4/6 유동상 장치에서, 구아 검을 월스터 칼럼 삽입물 부재하에 바닥 스프레이를 사용하여 코팅시킨다. 융해된 왁스를 구아검 8/22A 500g에 도포시킨다. 분무 기압은 15psig이다. 유동화 유입 공기 온도는 53.9 내지 72.2℃의 범위로 조정하고, 상응하는 공기의 배출 온도는 약 33.1 내지 36.7℃로 조정한다. 카나우바 왁스를 도포시킨 후에 생성물을 제거한다.
본 실험에서 제조한 미세캡슐화된 구아는 실험 7의 결과 때문에 식품 바에 사용하지 않는다.
캡슐화 실험 9
본 발명의 목적은 코팅재로서 밀랍의 사용을 평가하는 것이다.
본 실험을 위해, 보다 큰 구아 검을 23% 부가량의 밀랍으로 캡슐화시킨다. 밀랍(Frank B. Ross Co. Inc., Jersey City, New Jersey, U.S.A)를 비이커에서 융해시키고 107.2℃의 온도에서 정치시킨다. 4/6 유동상 장치에서, 구아 검을 월스터 칼럼 삽입물 부재하에 바닥 스프레이를 사용하여 코팅시킨다. 융해된 왁스를 구아 검 8/22A(대형 구아 검 입자) 500g에 도포시킨다. 분무 노즐에 대한 분무 기압은 15psig이다. 유동화 유입 공기 온도는 21.1 내지 32.2℃의 범위로 조정하고, 상응하는 공기의 배출 온도는 약 28.3 내지 29.4℃로 조정한다. 5분 후에, 구아 검은 응집되기 시작하며 이때 유입 공기 온도를 21℃로 낮춘다. 챔버 내의 유동 문제로 인해 23% 부가한 후에 공정을 중단한다.
본 실험에서 제조된 캡슐화된 구아를 식품 바에 혼입시킬 경우, 바는 불만족스럽게 딱딱하고 부서지기 쉬우며 바를 먹는 사람의 치아 주변에의 패킹을 유발한다.
캡슐화 실험 10
본 발명의 목적은 코팅재로서의 파라핀의 사용을 평가하는 것이다.
본 실험을 위해, 보다 큰 구아 검 입자(8/22A)를 40% 부가량의 파라핀 왁스로 캡슐화시킨다. 파라핀 왁스(Paraffin 150/160, Frank B. Ross Co. Inc., Jersey City, New Jersey, U.S.A)를 비이커에서 융해시키고 104.4℃의 온도에서 정치시킨다. 4/6 유동상 장치에서, 구아 검을 월스터 칼럼 삽입물 부재하에 바닥 스프레이를 사용하여 코팅시킨다. 융해된 왁스를 구아 검 8/22A 500g에 도포시킨다. 분무 노즐에 대한 분무 기압은 15psig이다. 유동화 유입 공기 온도는 26.1 내지 27.2℃의 범위로 조정하고, 상응하는 공기의 배출 온도는 약 25.5 내지 29.4℃로 조정한다. 40% 부가량을 도포시킨 후에 공정을 중단한다.
본 실험에서 제조한 캡슐화된 구아를 식품 바에 혼입시킬 경우, 바는 바를 먹는 사람의 치아 주변에 패킹을 매우 빨리 유발한다.
캡슐화 실험 11
본 실험의 목적은 가용성의 고점성 섬유인 크산탄 검의 코팅의 가망성을 평가한다.
본 실험을 위해, 크산탄 검을 가소제로서 DurkexR500과 함께 20% 부가량 제인으로 캡슐화시킨다. 코팅재 용액을 제인 F 4000 및 제인 20%에 상당하는 DurkexR500을 포함하는, 90/10중량/중량비의 에탄올/물 23.5중량% 용액으로서 제조한다. 4/6 유동상 장치에서, 크산탄 검을 월스터 칼럼 삽입물과 함께 바닥 스프레이를 사용하여 코팅시킨다. 코팅 용액을 9g/분의 초기 속도로 크산탄 검 500g에 도포시킨다. 스프레이 노즐에 대한 분무 기압은 15psig이다. 유동화 유입 공기 온도는 45 내지 52.2℃의 범위로 조정하고, 상응하는 공기의 배출 온도는 약 27.2 내지 32.2℃로 조정한다. 크산탄 검의 중량 중 20중량%의 제인을 도포시킨 후에, 공정을 중단한다.
캡슐화된 크산탄 검은 지금까지 식품에 혼입되지는 않았지만, 코팅 공정은 만족스러운 제품을 생산하는 것으로 보인다.
캡슐화 실험 12
본 실험은 보다 큰 용얄의 코팅 장치 및 상이한 가소제를 사용하여 제인으로 구아를 코팅시키는 보다 큰 규모(보다 큰 배치 크기)의 가능성을 가능성을 평가하기 위해 수행한다.
구아 검을 18 월스터 코팅기를 사용하여 상이한 수준의 제인으로 캡슐화시킨다. 본 실험에서는 소형 구아 검 입자(8/22)을 사용한다. 코팅재 용액을 제인 F 4000 및 제인 20%에 상당하는 부분적으로 수소화된 식물성 오일(DurkexR500, Van den Bergh Foods Co., Lasle, Illinois U.S.A.)을 포함하는, 90/10 중량/중량비의 에탄올/물 23.5중량% 용액으로서 제조한다. 코팅 용액을 175g/분의 초기 속도로 구아 검 500g에 도포시키고 30분에 걸쳐 217g/분의 속도로 서서히 증가시킨다. 액체선 압력이 증가될 경우, 주기적으로 액체선을 90/10 에탄올/물로 세척한다. 스프레이 노즐에 대한 분무 기압은 80psig이다. 유동화 유입 공기 온도는 45.6 내지 46.7℃의 범위로 조정하고, 상응하는 공기의 배출 온도는 약 25 내지 33.3℃로 조정한다. 구아 검의 중량 중 10중량%의 제인을 도포시킨 후에, 공정을 중단하고 샘플을 제거한다. 구아 검(35kg)을 월스터 칼럼 삽입물로 반송시키고 동일한 공정 조건하에 코팅시킨다. 제인을 15% 부가량의 수준으로 도포시킨 후에, 시스템을 다시 중단하고, 샘플을 제거한다. 구아 중 20중량%의 제인을 도포시킨 후에 캡슐화 공정을 중단한다. 생성물을 5분 동안 건조시킨 다음 칼럼으로부터 제거한다. 생성물을 체로 걸러 40메시(420㎛) 이상의 생성물을 제거한다. 생성물 중 84%가 40메시 미만이다.
가능한 경우 코팅 공정의 규모 증대 및 수소화된 식물성 오일은 제품 맛에 실질적인 영향을 미치지 않는 우수한 가소제라는 것이 확인되었다. 본 실험에서 제조한 미세캡슐화된 구아는 하기 기술된 제2 동물 연구에서 사용한다.
캡슐화 실험 13
본 실험의 목적은 코팅 공정을 보다 개선시키는 것이다.
구아 검을 18 월스터 코팅기를 사용하여 25% 부가량 제인으로 캡슐화시킨다. 코팅재 용액을 제인 F 4000 및 제인 20%에 상당하는 DurkexR500을 포함하는, 90/10 중량/중량비의 에탄올/물 23.5중량% 용액으로서 제조한다. 스프레이 노즐에 대한 분무 기압은 80psig이다. 유동화 유입 공기 온도는 45 내지 47.2℃의 범위로 조정하고, 상응하는 공기의 배출 온도는 약 28.9 내지 37.8℃로 조정한다. 구아 검의 중량 중 25중량%의 제인을 도포시킨 후에, 공정을 중단한다. 생성물을 5분 동안 건조시킨 다음 칼럼으로부터 제거한다. 생성물을 체로 걸러 40메시 이상 및 140메시 이하의 생성물을 제거한다. 생성물 중 89.8%가 기준 범위 내에 있다.
본 방법으로 제조한 미세캡슐화된 구아는 하기에 기술된 식품 바의 사람 임상 연구에 사용되는 식픔 바 원형 4에 사용한다.
캡슐화 실험 14
본 실험의 목적은 코팅 공정을 개선하고 고체 식품용으로 보다 우수한 캡슐화 구아를 제조하는 것이다.
보다 큰 구아 검 입자(8/22A)를 18 월스터 코팅기를 사용하여 25% 부가량 제인으로 캡슐화시킨다. 코팅재 용액을 제인 F 4000 및 제인 20%에 상당하는 DurkekR500을 포함하는, 90/10 중량/중량비의 에탄올/물 15중량% 용액으로서 제조한다. 코팅 용액을 240g/분의 초기 속도로 구아 검 35kg에 도포시킨다. 스프레이 노즐에 대한 분무 기압은 80psig이다. 유동화 유입 공기 온도는 38.9 내지 47.2℃의 범위로 조정하고, 상응하는 공기의 배출 온도는 약 24.4 내지 35.6℃로 조정한다. 구아 검의 중량 중 25중량%의 제인을 도포시킨 후에, 공정을 중단한다. 생성물을 5분 동안 건조시킨 다음 칼럼으로부터 제거한다. 생성물을 체로 걸러 40메시 이상의 생성물은 제거한다. 생성물의 97.2%는 40메시 미만이다.
본 실험에서 제조한 캡슐화된 구아는 하기 기술된 식품 바 원형 5,6,7 및 8에서 사용한다.
제인 단백질을 사용한 구아의 캡슐화(즉, 미세캡슐화)는 구아의 생리학적 효과를 변형시킬 수 있는, 구아의 물리적 특성의 상당한 변형을 나타낸다. 제인-캡슐화된 구아가 천연의 비캡슐화 구아의 콜레스테롤-저하 효과를 보유한다는 것을 확증하기 위해, 제2 동물 연구 및 사람 연구를 수행한다.
제2 동물 연구
본 연구는, 사람에 대한 우수한 예상치를 사용하여 동물 모델에서 콜레스테롤-저하 효과를 수득하기 위해 사람 피검자에게 공급할 수 있는 양을 칼로리 기준당 중량으로 개산한 수준으로 쌀겨유, 콩 단백질 및 제인으로 미세캡슐화된 구아 검을 가한 규정식에 대한 반응으로 예상되는 혈청 콜레스테롤에서의 변화를 측정하기 위한 것이다. 이전 실험에서, 쌀겨유 및 콩 단백질은 구아검과 마찬가지로 콜레스테롤을 저하시키는 것으로 밝혀졌으므로, 쌀겨유 및 콩 단백질을 본 실험의 규정식에 가한다.
쌀겨유는 통상적으로 고수준의 불검화 성분(즉, 비지방 함유 성분)을 함유한다. 햄스터를 대상으로 한 이전의 조사는, 쌀겨유가 혈장 콜레스테롤을 감소시키고 아테롬성 동맥경화증 이전의 증상인 지방 스트리크(streak) 형성을 억제하는 것으로 밝혀내었다[참조: Nicolosi et al., Comparative effects of rice bran oil, soybean oil and coconut oil on lipoprotien levels, low density lipoprotein oxidixability and fatty streak formation in hypercholesterolemic hamsters. ASTERIOSCLEROSIS, 11:1603a, 1991]. 사이노몰구스(cynomolus) 원숭이에서, 쌀겨유를 표준 미국 규정시의 식이 지방에 대하 수준을 변화시 치환할 경우, 칼로리 1%에 대해 쌀겨유로서 규정식에 가할 때 저밀도 지단백질 콜레스테롤에서 1%가 감소된다[참조: Nicolosi, et al., Rice bran oil lowers serum total and low density lipoprotein cholesterol and Apo B levels in nonhuman primates, ATHEROSCLEROSIS, 88(2-3):133-142, 1991]. 칼로리 20%를 쌀겨유로서 사람 규정식에 가할 경우, 규정식 섭취 5주 후에 LDL 콜레스테롤을 19.7% 감소시킨다[참조: Lichenstein et al., Rice bran oil consumption and plasma lipid levels in moderately hypercholesterolemic humans, ARTERIOSCLEROSIS AND THROMBOSIS, 14(4):549-546, 1991]. 쌀겨유의 트리클리세라이드는 20% 이내의 포화 지방산 및 거의 동량의 다불포화 지방산(40%) 및 단일포화 지방산(40%)을 함유한다. 쌀겨유는 포화도가 특히 낮지 않기 때문에, 이의 콜레스테롤 저하 작용은 이의 불완전하게 특성화된 불검화 성분으로 인한 것이다.
연구 디자인
사람의 규정식에 대해 반응하여 콜레스테롤 수준의 변화가 크게 예상되는 동물 모델인 사이노몰구스 원숭이 수컷에서, 5가지의 규정식을 무작위된 교차 디자인으로 비교한다. 제1 규정식(A)는 칼로리 약 15%로서 포화 지방을 가지면서, 지방으로서 36% 칼로리를 함유하는 표준 미국 규정식이다. 다음 4가지의 규정식(B, C, D, 및 E)은 모두 칼로리 중 10% 조금 미만이 포화 지방으로 구성되어 있으며, 칼로리 중 30%를 지방으로서 함유하는 미국 심장 협회 단계 1 규정식이다. 그러나, 이들 4가지의 규정식은 미세캡슐화된 슈가 검(구아 검 3.5중량%에 달하도록), 및 콩 단백질(9중량%)의 첨가에 의해 변형시킨다. 또한, 규정식 C, D, 및 E는 칼로리 중 5, 10, 및 20%를 각각 물리적으로 정제된 쌀겨유로서 함유한다. 물리적 정제는 불검화 성분을 보유시키기 위한 식용유 처리 방법이다. 제6 규정식인, 변형되지 않은 미국 심장 협회 단계 1 규정식 (F)을 모든 이외의 규정식을 완료한 후에 연구의 말기에 공급한다. 규정식을 색으로 구분한다. 20마리의 원숭이 중, 19마리가 연구의 5단계 모두를 완료하였다. 규정식 F는 프로토콜 원형의 부분이 아니다. 동물들이 규정식 A 내지 E를 완료한 후에, 19마리 원숭이 모두에게 6주의 기간 동안 규정식 F를 공급한다. 규정식 A의 조성은 표 10에 기재한다.
실험용 규정식
A. 표준 미국 규정식(AAD)(적색)
B. 변형된 단계 1 규정식. 콜레스테롤 저하 섬유 및 콩 단백질을 가함.(청색/무색)
C. 칼로리 중 5%를 물리적으로 정제된 쌀겨유로 사용하는 변형된 단계 1 규정식(황색)
D. 칼로리 중 10%를 PR-RBO로 사용하는 변형된 단계 1 규정식(녹색)
E. 칼로리 중 20%를 PR-RBO로 사용하는 변형된 단계 1 규정식(오렌지색)
F. 표준 단계 1 규정식(무색)
건조 중량 100g당 규정식 조성(g)
규정식 A 규정식 B 규정식 C 규정식 D 규정식 E 규정식 F
카제인 7.96 5.7 5.7 5.7 5.7 15.5
콩 단백질 7.96 9.0 9.0 9.0 9.0 0
ZMG*로부터의 단백질 0 0.8 0.8 0.8 0.8 0
시스틴 0.19 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18
덱스트린 31.42 34.0 34.0 34.0 34.0 34.0
수크로스 22.61 24.5 24.5 24.5 24.5 24.5
코코넛유 5.53 3.53 2.95 2.36 1.18 3.53
올리브유 8.94 3.42 2.85 2.28 1.14 3.42
옥수수유 3.07 7.18 5.98 4.78 2.39 7.18
쌀겨유 0 0 2.35 4.71 9.43 0
콜레스테롤 0.0782 0.0377 0.0377 0.0377 0.0377 0.0377
비타민 혼합물 0.57 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55
콜린 0.34 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33
염 혼합물 5.55 5.36 5.36 5.36 5.36 5.36
셀룰로즈 5.27 1.6 1.6 1.6 1.6 5.1
ZMG*로부터의 섬유 0 3.5 3.5 3.5 3.5 0
바나나 풍미제 0.52 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
총량(건조 중량) 100.00 100.19 100.19 100.19 100.14 100.2
물 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00
총량(습식) 120.00 120.5 120.5 120.5 120.5 120.5
Kcal/g(습식) 3.65 3.58 3.58 3.58 3.58 3.58
g/day(습식) 200 200 200 200 200 200
Kcal/day 731 716 716 716 716 716
콜레스테롤(mg/kcal) 0.19 0.09 0.09 0.09 0.09 0.09
콜레스테롤(mg/day) 139 65 65 65 65 65
%KCAL:지방 36.0 30.4 30.4 30.4 30.4 30.4
%KCAL:콜레스테롤 49.3 55.0 55.0 55.0 55.0 55.0
%KCAL:단백질 14.7 14.6 14.6 14.6 14.6 14.6
불용성 식이 섬유 5.27 1.8 1.8 1.8 1.8 5.1
가용성 식이 섬유 0 3.5 3.5 3.5 3.5 0
*제인으로 미세캡슐화된 구아
건조 규정식을 물 20%(w/w)을 가함으로써 수소화시켜 밀봉된 사각 플라스틱 용기(용기당 습식 규정식 100g)에 붓고 -20℃에서 저장한다. 원숭이에게 매일 규정식의 스퀘어 2개씩 공급하는데, 각각의 100g은 358kcal를 공급하여 매일 총 716kcal가 된다. 실수를 방지하기 위해, 각각의 규정식을 염색하고 색칠된 카드를 케이지에 부착한다.
각각의 규정식을 섭취한 뒤 4, 5 및 6주 후에 단식 혈액 샘플을 수득한다. 혈액을, 총 콜레스테롤 및 HDL 콜레스테롤을 포함하는 지질에 대해 분석한다. 혈액을 원숭이의 장골 정맥으로부터 EDTA-함유 튜브로 넣고 혈장을 저속 원심분리에 의해 수거한다. 혈장 총 콜레스테롤(TC) 및 틀리글리세라이드(TG)를 문헌[참조: Allain et al., Enzymatic determination of total serum cholesterol, CLINICAL CHEMISTRY, 20:470-481, 1974; Bucolo, Quantitative determination of serum triglyceride by use of enzymes, CLINICAL CHEMISTRY, 19:476-482, 1973]에 기술된 효소적 방법에 의해 정량화한다. HDL-C는 VLDL 및 LDL의 포스포텅스테이트 마그네슘 틀로라이드 침전 후에 측정한다. HDL-C 분획은 TC 및 HDL-C의 차이에 의해 측정한다(측정된 HDL-C 분획은 규정식을 섭취할 경우 HDL-C를 15% 미만 포함한다). 모든 분석은 자동분석기로 수행한다.
결과
원숭이를 규정식에 충분히 적응시킨다. 총 콜레스테롤 및 HDL 콜레스테롤을 19마리 원숭이에 대해 4, 5, 및 6주에 분석하면서, 19마리의 동물을 적당한 순서로 5가지의 규정식 단계(A 내지 E)를 모두 완료시킨다.
표준 미국 규정식(규정식 A)을 섭취한 6주 후, 연구가 완료된 19마리 원숭이의 평균 총 콜레스테롤 수준은 242.6mg/dl이다. 동물이 제인으로 미세캡슐화된 구아 및 콩 단백질로 보충된 규정식을 섭취할 경우, 평균 혈청 콜레스테롤 수준은 132.5mg/dl 내지 144.1mg/dl의 범위이다. 이들은 평균이 98.5 내지 110mg/dl의 범위로 감소하며, 표준 미국 규정식(규정식 A)보다 약 40% 내지 45% 낮아진다는 것을 나타낸다(p0.001). 콜레스테롤 수준은 규정식 중의 쌀겨유의 양에 영향을 받지 않는다. 결과는 표 11에 요약한다.
총 혈장 콜레스테롤에서의 감소는 LDL 콜레스테롤에서의 감소에 의한 것이라고 전적으로 설명된다. LDL 콜레스테롤은 표준 미국 규정식(규정식 A) 섭취 6주 후 평균 171.3mg/dl로부터 제인으로 미세캡슐화된 구아 규정식 섭취 6주 후 62.8mg/dl 내지 72.4mg/dl로 감소한다.이는 58 내지 63%의 감소를 나타낸다. HDL 콜레스테롤은 변화하지 않는다.
칼로리 중 20%만큼 높은 수준에서도 물리적으로 정제된 쌀겨유의 효과의 존재는 예상되지 않은 결과이다. 이전 연구에서, 원숭이 및 사람에게 쌀겨유를 칼로리 중 20%로 규정식에 가할 경우, 혈청 콜레스테롤 수준은 표준 미국 규정식에 비해 20% 정도 감소한다. 본 연구에서는, 제인으로 미세캡슐화된 구아 및/또는 콩 단백질의 대형 콜레스테롤 저하 효과는 물리적으로 정제된 쌀겨유의 콜레스테롤 저하 효과를 차폐한다. 칼로리 중 약 30% 수준으로의 지방의 존재는 제인으로 미세캡슐화된 구아 및/또는 콩 단백질의 대형 콜레스테롤 저하 효과를 증강시키는데 매우 중요할 수 있으나, 상기 동물 모델에서 본 섭식 조건하에 물리적으로 정제된 쌀겨유와 옥수수유, 올리브유 및 코코넛유의 혼합물과의 사이에 차이는 없다는 것이 명백하다.
다른 종류의 쌀겨유를 제인으로 미세캡슐화된 구아 및 콩 단백질과 같은 이와의 콜레스테롤 저하 성분과 함께 규정식에 가할 경우, 물리적으로 정제된 쌀겨유와 동일한 효과를 얻을 수 있을 것이다.
비변형된 단계 1 규정식(규정식 F)을 섭취한 동물에서의 지질 수준
방법 단락에서 나타낸 바와 같이, 이들 결과는 규정식 A 내지 E와 독립적으로 분석한다. 규정식 A 내지 E를 완료한 동일한 19마리의 원숭이가 비변형된 단계 1 규정식을 6주 동안 섭취할 경우, 이들의 콜레스테롤 수준은 표준 미국 규정식(규정식 A)를 섭취할 때보다 23.8% 낮아지고 평균 LDL 콜레스테롤 수준은 평균 미국 규정식을 섭취할 때보다 32.2% 낮아진다(표 11). 이는 비변형된 단계 1 규정식 (규정식 F)은 변형된 단계 1 규정식(규정식 B, C, D 및 E)와 비슷하게 콜레스테롤 및 LDL 콜레스테롤을 약 50 내지 60% 정도로 저하시킨다: 비변형된 단계 1 규정식(규정식 F)는 평균 콜레스테롤 수준을 243 내지 185mg/dl로 감소시키는 반면에 변형된 단계 1 규정식(규정식 B, C, D 및 E)은 콜레스테롤을 132 내지 144mg/dl의 범위에서 추가로 40mg/dl 더 감소시킨다.
시간에 따른 지질 변화
혈장 지질 수준은 규정식 D를 제외하고는 각 규정식을 섭취하는 시간의 함수로써 변화한다(표 12) 평균 미국 규정식을 섭취할 경우, 콜레스테롤 수준은 연구 기간 6주에 걸쳐 계속적으로 증가한다(콜레스테롤 수준은 4주째보다 6주째에 상당히 높아진다). 대조적으로, 콜레스테롤 수준은 제인, 미세캡슐화된 구아 및 콩 단백질을 함유하는 규정식 B, C, D 및 E의 섭취 동안 감소한다(콜레스테롤 수준은 규정식 C 및 E를 섭취하는 4주째보다 6주째 더 낮아지고, 규정식 B를 섭취하는 5주째보다 6주째 더 낮아진다). 따라서, 연구가 진행될 때, 제인으로 미세캡슐화된 구아 및 콩 단백질을 함유하는 규정식 B, C, D 및 E, 및 표준 미국 규정식(규정식 A)간의 차이는 더욱 두드러진다.
시간에 따른 LDL의 변화는 통계적으로 유의적이지 않으나(평균 콜레스테롤이 4주째보다 6주째에 더 낮은 규정식 E는 제외), 총 콜레스테롤에 대해 관찰된 변화에 필적하는 경향이 명백하다: 이 경향은 규정식 A(평균 미국 규정식)에 대해 상승하고 미세캡슐화된 구아를 함유하는 4가지 규정식 중 3가지에서는 하향한다(데이타 없음). 대조적으로, 시간에 따른 HDL에서는 어떠한 경향도 없다. 따라서, 시간에 따른 총 콜레스테롤의 변화는 전적으로 LDL 분획에서의 변화로부터 유래하는 것으로 결론을 내리는 것이 합당하다.
6주째의 평균 혈장 및 지단백질 총 콜레스테롤 수준1
규정식3 A평균 미국규정식 B변형된단계 1 C5% RBO를사용하여변형된단계 1 D10% RBO를사용하여변형된단계 1 E20% RBO를사용하여변형된단계 1 F표준 단계 1규정식
총 콜레스테롤2 242.6±16.4 140.8±6.1 139.6±9.1 144.1±8.3 132.5±7.1 184.8±10.3
LDL 콜레스테롤2 171.3±19.0 70.0±6.5 69.4±9.8 72.4±9.6 62.8±6.7 116.12±12.7
HDL 콜레스테롤 71.3±5.9 70.8±4.4 70.2±3.7 71.7±4.2 69.7±3.6 68.7±5.74
1결과는 mg/100ml으로 19마리의 동물에 대한 평균±SEM이다.2AB-E(p0.001) 및 B-EF(p0.05)3규정식 조성은 표 10에 기재되어 있다.4FD(p0.05)
6주째의 평균 혈장 및 지단백질 총 콜레스테롤 수준1
규정식6 A B C D E F
4주 229.5±18.4 150.0±6.5 156.0±15.9 145.6±8.1 153±11.9 202.2±17.5
5주 230.6±15.9 152.1±6.7 146.7±13.0 138.1±6.3 141.4±9.0 N/A
6주 242.6±16.42 140.8±6.13 139.6±9.14 144.1±8.3 132.5±7.15 184.8±10.3
1결과는 mg/100ml으로 19마리의 동물에 대한 평균±SEM이다.26주4주, p=0.0336주4주, p=0.0446주4주, p=0.0256주4주, p=0.036규정식 조성은 표 10에 기재되어 있다.N/A = 데이터 없음
사람 연구
본 연구는 제2 동물 연구에서 상기 기술된 바와 같이 원숭이에게서 콜레스테롤을 저하시키는데 유효한 성분 조성인, 쌀겨유, 콩 단백질 및 제인-미세캡슐화 구아가 본 발명에 따른 영양 제품 내에 혼입될 경우 사람에게서 콜레스테롤을 저하시킬 수 있는 지의 여부를 결정하기 위해 착수한다. 본 연구에서 본 발명에 따른 영야물은 활성 바로 본원에서 언급되는 식품 바이다. 활성 바는 콜레스테롤-저하 활성을 전혀 갖지 않는 것으로 공지된 성분을 함유하는 대조군 바와 비교한다.
임상 제품.활성 및 대조군 바의 조성은 표 13 내지 16에 기재한다. 하기 대조군 성분을 함유하는 62g 대조군 바는 각각 215kcal이다: 완두콩 외피 및 스노(Snowite) 귀리 섬유 약 12.4g(두 섬유원은 불용성 셀룰로즈 섬유를 80 내지 90%를 함유한다), 땅콩유 6.1g, 및 카제인산칼슘으로부터의 단백질 및 완전 우유 단백질 총 9.3g. 활성 및 대조군 바는 칼로리를 제공하는 대량영양소(탄수화물, 지방 및 단백질), 총 칼로리, 및 회분이 표시 도수인 총 무기 함량(칼슘 포함)에 관해서는 거의 필적한다.
식품 바 원형 4 활성 바에 대한 배합비
성분 바 중에서의 중량% 농도 구아/바
고과당 옥수수 시럽 30.28 17.44
귀리 등겨1 8.52 4.91
제인으로 캡슐화된 구아2 24.45 14.08
콩 단백질 9.72 5.60
쌀겨유3 9.72 5.60
글리세린 6.13 3.53
폴리덱스트로즈 4.76 2.74
크리스프 라이스 4.42 2.55
인산이칼슘 0.96 0.55
레시틴 0.58 0.33
시트르산 0.39 0.22
풍미제(나무 딸기) 0.07 0.04
1사용된 귀리 등겨는 실질적으로 귀리 섬유 26.25중량%, 귀리가루 62.128중량%및 콩 단백질 11.622중량%를 포함하는 혼합물이다.2구아 검은 상기 캡슐화 실험 13에서 기술된 바와 같이 캡슐화시킨다.3물리적으로 정제된 쌀겨유(제조원: Tsuno Rice Fine Chemical Co., Wakayama,Japan)
활성 바에 의해 제공되는 영양소
탄수화물 34.7g(식이 섬유 포함)
총 식이 섬유 11.9g(구아 섬유 9.2g)
지방 6.5g
포화 지방산 20.4%
단일불포화 지방산 44.5%
다불포화 지방산 35.1%
단백질 8.9g
회분 1.0g(칼슘 191mg)
물 6.1g
203kcal
제조 과정:
식품 바 원형 4를 390kg 정도 크기의 상업용 배치로 제조한다. 사용되는 혼합기의 유형은 두팔(double arm) 혼합기이다. 모든 성분을 혼합기에 가하고 실온에서(24±10℃) 혼합한다. 콩 단백질, 인산이칼슘, 및 시트르산인 제1 성분을 혼합기에 넣고 고르게 섞일 때까지 혼합한다. 쌀겨유, 레시틴, 및 풍미제를 가한 다음 고루 섞일 때까지 혼합한다. 제인으로 미세캡슐화된 구아를 가한 다음 고루 섞일 때까지 혼합한다. 폴리덱스트로즈, 귀리 등겨, 및 크리스프 라이스를 가한 다음 고루 섞일 때까지 혼합한다. 고과당 옥수수 시럽, 및 글리세린인 최종 성분을 혼합기에 넣고 고루 섞일 때까지 혼합한다. 상기 배치를 더블 롤 압출기에 쏟아 붓고 실온에서(24±10℃) 압출시킨 다음 절단 막대기에 의해 특정 크기로 절단한다. 바를 냉동 터널에 의해 0 내지 15℃로 냉각시킨다. 식품 바 또는 성분의 블렌드를 베이킹을 위해 승온시키지는 않는다. 물론, 혼합 또는 압출에 의한 마찰이 블렌드의 온도를 다소 상승시킬 수 있다. 다음, 바를 저밀도 폴리에틸렌/박막 랩으로 포장한다.
본 원형 식픔바의 텍스쳐를 상기 식품 바 실시예 1에 기술된 방법을 사용하여 제조시에만 측정한다. 제조시의 식품 바 경도는 97이다. 특정 식품 바의 텍스쳐는 이후에 측정하지 않는다.
대조군 식품 바에 대한 배합비
성분 바 중에서의 중량% 농도 구아/바
고과당 옥수수 시럽 35.71 22.14
완두콩 외피 섬유 13.45 8.34
카제인산칼슘 13.30 8.25
로덱스(Lodex) 10.12 6.28
땅콩유 9.85 6.11
스노와이트 귀리 섬유 6.95 4.06
크리스프 라이스 4.15 2.57
완전 우유 단백질 3.65 2.26
글리세린 2.07 1.28
콩 레시틴 0.60 0.37
시트르산 0.49 0.30
나무딸기 풍미제 0.06 0.04
대조군 바에 의해 제공되는 영양물
탄수화물 38.3g(식이 섬유 포함)
8.59g(총 식이 섬유 11.5g에 대해 예상되는 분석치)
지방 6.6g
포화 지방산 20.4%
단일불포화 지방산 48.1%
다불포화 지방산 31.5%
단백질 9.3g
회분 0.97g(칼슘 192mg)
물 6.8g
215kcal
피검자 선택. 피검자는 연구에의 관심 및 요구되는 행위를 기꺼이 수행하는 마음을 바탕으로 선택된 사람이다. 이들은 전체적으로, 특히 위장 기능에 대해 건강한 신체 상태이어야 한다.
디자인. 본 연구는 활성 바를 대조군과 비교하는 평균 35세(23 내지 59세 범위)의 43명의 미식가 피검자(18명의 여성 및 25명의 남성)의 무작위적인 교차 실험이다. 연구를 완료한 43명의 장상 피검자 중, 22명은 7일 동안 매일 1개의 활성바 및 14 내지 16일 동안 활성바 2개를 섭취하였다(단계 Ⅰ= 총 21 내지 23일). 단계 Ⅰ에 이어 12 내지 14일 동안의 중단(washout) 단계, 및 7일 동안 매일 1개의 대조군 바 및 14 내지 16일 동안 2개의 대조군 바를 소비하는 단계 Ⅱ(단계 Ⅱ = 총 21 내지 23일)를 가진다. 본원에서 사용된 바와 같이 피검자가 활성 바를 소비하는 동안의 단계는 활성 바 단계를 의미하고 피검자가 대조군 바를 소비하는 동안의 단계는 대조군 바 단계를 의미한다. 나머지 21명의 피검자는 역순서, 즉 단계 Ⅰ 동안에 대조군 바로 시작하고, 이어 중단 단계, 다음 단계 Ⅱ 동안의 활성 바의 소비로 동일한 스케쥴에 따른다. 각각의 바를 섭취하는 날수의 균형을 맞추기 위해, 제1 단계 동안 월요일에 최초로 채혈한 피검자를 제2 단계에서는 수요일로 전환하여 채혈하고, 역으로 한다.
방법. 밤새 금식한 후에, 연구 이전에 7:30 내지 9AM(기준선) 및 대조군 바 및 활성 바 단계의 말기에 채혈하고 혈장을 표준 혈액 화학 방법(Roche Laboratories, Dublin, Ohio, U.S.A.)에 의해 분석한다.
매일 2개의 바의 소비가 이들 피검자의 전형적인 규정식을 변화시키는지를 평가하기 위해, 3일의 규정식 기록이 하기 기간 동안 요청된다:
1. 연구를 시작하기 직전의 목요일, 금요일 및 토요일(기준선).
2. 연구 단계 Ⅰ의 말기 전의 목요일, 금요일 및 토요일.
3. 단계 Ⅱ 전의 목요일, 금요일 및 토요일.
규정식 기록은 기록될 식품의 분할 크기 및 종류에 대해 상세한 지시가 적혀있는 기록책에 기록한다. 기록책은 식품 항목별 양이 명백하지 않을 경우, 피검자에게 직접적으로 접촉할 수 있는 영양사에게 반환하여 표준 컴퓨터 프로그램(Nutritionist Ⅳ, San Bruno, CA)을 사용하여 데이터를 매일 섭취량으로 전환시킨다.
통계학적 분석. 연속/정규 분포 변수를 위해, 통계학적 분석을 2단계 교차 ANOVA에 의해 수행한다. 순서의 효과(규정식 × 단계 상호작용), 단계(규정식 × 순서 상호작용) 및 규정식의 직접적 효과를 분석에 포함시킨다. 순서 효과가 있을 경우(P0.10), 제1 단계만으로부터 산출된 데이터를 사용하여 처리를 비교한다. 모든 이외의 결과는 P0.05일 경우, 유의한 것으로 간주한다.
결과
혈액 지질. 혈청, LDL, 및 HDL 콜레스테롤의 평균 수준은 기준선 및 대조군 단계에서 별로 차이가 없으며, 대조군 바는 혈청 지질에 대해 중간이다(표 17). 활성 바 단계 동안, 혈청 콜레스테롤 및 LDL 콜레스테롤의 평균 수준은 대조군 바 단계와 비교하여 25mg/dl 및 23mg/dl로 각각 감소된다(혈청 콜레스테롤은 13.2% 감소되고 LDL 콜레스테롤는 18.6% 감소한다). HDL 콜레스테롤 수준도 대조군 바 단계에 비해 활성 바 단계 동안 상당히 감소하나, 기준선 측정에 비해서는 별로 감소하지 않는다. 콜레스테롤 감소의 비에 대해, LDL 콜레스테롤의 감소는 일관적으로 총 콜레스테롤 감소 중 90% 이상을 차지한다.
혈청, LDL 및 HDL 콜레스테롤 수준(평균±SEM, mg/dl)
총 콜레스테롤 LDL 콜레스테롤 HDL 콜레스테롤
기준선 193±5 127±5 43±2
대조군 바 191±4 125±4 45±2
활성 바 166±4* 101±3* 42±2**
*P=0.001, 대조군과 비교**p=0.002, 대조군과 비교
혈청 칼슘 및 빌리루빈 수준. 혈청 칼륨 수준은 활성 바 그룹에서 상당히 저하된다(평균±SEM: 대조군 바를 섭취할 경우 4.32±0.08과 비교하여 활성 바를 섭취할 경우 4.11±0.05)(p=0.01). 평균 칼슘 섭취량은 기준선시 약 3000mg/day로부터 어느 한쪽의 바(대조군 또는 활성 바)를 섭취할 경우 2500mg/day로 감소하는데, 규정식에 어느 한쪽의 바를 가할 경우, 규정식으로부터 특정 고칼슘 식품을 배제할 있다는 것을 지시한다. 이로 인해 바를 칼슘으로 보충하는 것에 대해 찬성한다.
혈청 빌리루빈 수준은 피검자가 대조군 바를 소비한 경우보다 활성 바를 소비할 경우에 상당히 높다(p=0.047). 그러나, 빌리루빈은 단지 2개의 샘플에서만 표준 상한인 1.2mg/dl 이상이며 이들 샘플은 용혈된다(용혈은 빌리루빈 측정을 방해하는 것으로 공지되어 있다).
보충물이 전체 규정식 조성에 미치는 효과. 상기 나타낸 바와 같이, 규정식에의 활성 바의 첨가는 혈청 및 LDL 콜레스테롤을 저하시킨다. 규정식을 분석하여 콜레스테롤-저하 효과가 활성 바의 직접적 결과이거나 전체적인 규정식의 변형으로부터 유래하는지를 판단하고, 어느 쪽의 바가 기준선 규정식에 비해 규정식에서 칼로리르 최종적으로 증사시키는지의 여부를 결정한다.
활성 바 보충물 중 혈청 콜레스테롤에 독립적으로 작용할 것 같은 규정식의 성분에서의 통계학적으로 유의한 변화는 없다. 표 18에 나타낸 바와 같이, 포화 지방, 다불포화 지방, 및 콜레스테롤의 평균 섭취량은 단계에서 단계로는 거의 변화하지 않는다. 혈액 지질 변화는 활성바에 의해 직접적으로 야기되지는 않으며, 규정식에의 활성 바의 첨가에 대해 반응으로 전체적인 규정식의 변화에 의한 것으로 보인다.
혈청 콜레스테롤 수준에 작용할 것 같은 식이 성분(평균±SEM)
포화 지방(칼로리 중 %) 콜레스테롤(mg/day) 다불포화 지방(칼로리 중 %)
기준선 11.6±0.4 227±20 6.5±0.3
대조군 바 11.5±0.4 261±19 7.2±0.3
활성 바 11.9±0.4 242±23 7.0±0.3
식이 섬유 및 칼슘의 고함량으로 인해, 활성 바는 식이 섬유 및 칼슘의 총 섭취량에 실제적으로 기여한다. 식이 섬유의 평균 섭취량은 15g/day 미만의 기준선 섭취량으로부터 대조군 단계 동안의 27g/day 및 활성 바 단계 동안의 31g/day으로 거의 두배로 증가한다(표 19). 섬유의 총 섭취량은 대조군 바보다 활성바에 섬유의 수준이 조금 높기 때문에 대조군 바보다 활성 바의 소비 동안 상당히 높다(표 참조). 칼슘의 평균 섭취량은 933mg/day의 기준선 섭취량으로부터 대조군 단계 동안의 1085mg/day 및 활성 바 단계 동안의 1,181mg/day으로 증가한다. 대조군 바 및 활성 바 중의 칼슘 수준의 거의 동일하나, 칼슘 섭취량은 대조군 바 단계보다 활성 바 단계 동안 상당히 높다. 활성 바 및 대조군 바 단계간의 총 식이 섬유 및 칼슘 섭취량의 근소한 차이로 두 단계간의 혈청 콜레스테롤 수준에서의 실질적인 차이를 설명할 수는 없다.
규정식을 두 개의 바(활성 또는 대조군 바)로 보충하는 것이 총 칼로리의 섭취량에 미치는 효과는 통계학적으로 유의하지 않다. 두 개의 바는 이들의 규정식에 매일 400kcal 이상 기여하지만, 피검자는 이들의 칼로리의 섭취를 보충하므로 지방 및 콜레스테롤 섭취량과 같은 총 칼로리의 섭취량은 대조군 또는 활성 바 중 하나를 사용한 식이 조정 동안의 측정가능한 차이는 없다(표 20). 또한 이는 식이 조정의 3주 중 말기에 통계적으로 유의한 중량 변화가 없는 것으로 입증된다(표 20).
식이 섬유 및 칼슘 섭취량
식이 섬유(g/day) 칼슘(mg/day)
기준선 14.6±1.1 933±76
대조군 바 27.3±0.9 1085±43
활성 바 31.3±1.0* 1182±51**
*P=0.003(활성 바 대 대조군)**p=0.01(활성 바 대 대조군)
칼로리 섭취량 및 중량 변화
총 칼로리(kcal/day) 중량(lb)
기준선 2333±103 166.8±4.8
대조군 바 2360±87 168.0±4.8
활성 바 319±88 168.0±4.7
식욕/포만감 평가. 본 연구는 문헌[참조: Haber et al., Depletion and disruption of dietary fiber: effects on satiety, plasma glucose and serum insulin, LANCET, Oct. 1, 1977]의 방법에 따른 연구 동안 매주 한 번 식사 전의 식욕 및 식사 후의 포만감을 기록한다. 결과는 식욕 및 포만감의 등급은 피검자가 평가시 섭취하는 바에 따라 달라지지 않는다는 것을 보여준다. 또한, 본 연구에서의 피검자는 식품 기록에 의해 측정된 바와 같이 각각의 바를 사용하여 동일한 총 칼로리의 섭취량을 갖고 정확하게 이들의 중량을 유지하며, 이는 식욕 또는 음식 섭취량을 조절하는데 있어 구아의 효과가 전체적으로 부족하다는 것을 보여준다. 따라서, 구아와 같은 점성 섬유의 소비가 보다 낮은 칼로리의 섭취량으로 전환시키는 식욕을 야기한다는 가설을 지지하는 일화성 정보는 본 결과에 의해 입증되지 않는다.
활성 바의 위장성 효과. 여러 위장성 효과는 매일 활성 바 2개를 소비하여 기록한다. 증가된 기체 생성(헛배부름), 증가된 용변 회수, 및 보다 무른 용변 밀도가 활성 바의 소비에 의해 명백하게 작용되는 위장성 파라미터이다. 본 발명자들은 본 데이터로부터 이들 위장성 효과가 다량의 식이 규정식의 장기간 소비에 걸쳐 어떤 범위까지 결정되는지를 측정할 수는 없다. 그너라, 위장성 효과가 활성 바의 소비를 감소시키거나 중단함으로써 신속하게(1 내지 2일) 결정한다는 것은 명백하다.
두명의 피검자는 본 연구에서 탈락되었는데, 한명은 가슴쓰림 및 역류로 인해서이고 다른 한 명은 설사때문이다(용변이 묽어지는 것은 상기에서 농의된 바와 같이 활성 바에 의해 상당한 영향을 받는다).
추가의 양태
식품 바의 형태인, 본 발명에 따른 영양 제품의 여러 추가의 양태는 제품 텍스쳐, 맛, 및 이외의 제품 특성을 개선하기 위한 시도로 제조한다.
본 발명에 따른 영양 제품은 바람직하게는 포화 지방산을 25중량% 미만으로 함유하는 식물성 오일로 이루어진 그룹으로부터 선택된 지방원을 함유한다. 상기 식물성 오일의 예는 쌀겨유, 카놀라유, 및 옥수수유이다.
본 발명에 따른 영양 제품은 바람직하게는 콩 단백질을 함유하고, 또한 콩 단백질, 귀리 단백질 및 카제인산칼슘으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 단백질을 함유할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 영양 제품은 (삼키기 용이하도록) 타액 분비를 자극하거나 풍미를 증강시키는 고체 매트릭스에 산미제를 함유할 수 있다. 바람직하게는 산미제는 시트르산, 말산, 및 푸마르산으로 이루어진 그룹으로부터 선택한다.
식품 바 실시예 5
식품 바 원형 5는 콩 단백질 시스템과 함께 보다 두껍게 캡슐화된 구아를 사용하여 이의 효과를 평가한다.
식품 바 원형 5에 대한 배합비
성분 바 중에서의 중량% 농도
고과당 옥수수 시럽 25.71
귀리 등겨1 17.06
미세캡슐화된 구아2 16.46
콩 단백질 11.44
쌀겨유3 10.13
폴리덱스트로즈 6.62
글리세린 6.18
크리스프 라이스 4.45
인산이칼슘 0.97
레시틴 0.59
시트르산 0.39
1사용된 귀리 등겨는 실질적으로 귀리 섬유 26.25중량%, 귀리가루 62.128중량%및 콩 단백질 11.622중량%를 포함하는 혼합물이다.2구아는 상기 캡슐화 실험 14에서 기술된 바와 같이 캡슐화시킨다.3물리적으로 정제된 쌀겨유(제조원: Tsuno Rice Fine Chemical Co., Wakayama,Japan)
제조 과정:
식품 바 원형 5를 호바트 혼합기로 제조한다. 모든 성분을 혼합기에 가하고 실온에서(24±10℃) 혼합한다. 콩 단백질, 인산이칼슘, 및 시트르산인 제1 성분을 혼합기에 넣고 고르게 섞일 때까지 혼합한다. 쌀겨유, 및 레시틴을 가한 다음 고루 섞일 때까지 혼합한다. 제인으로 캡슐화된 구아를 가한 다음 고루 섞일 때까지 혼합한다. 폴리덱스트로즈, 귀리 등겨, 및 크리스프 라이스를 가한 다음 고루 섞일 때까지 혼합한다. 고과당 옥수수 시럽, 및 글리세린인 최종 성분을 혼합기에 가하고 나머지 성분과 고루 섞일 때까지 혼합한다. 상기 배치를 벤치 상부에 쏟아 붓고 전형적인 회전 핀을 사용하여 균일한 두께로 편다. 배치를 주걱으로 절단하여 바를 만든 다음 냉동기에서 0 내지 10℃로 냉각시킨다. 식품 바를 베이킹을 위해 승온시키지는 않는다. 물론, 혼합에 의한 마찰이 블렌드의 온도를 다소 상승시킬 수 있다. 다음, 바를 저밀도 폴리에틸렌/박막 랩으로 포장한다.
원형 식품 바의 텍스쳐는 상기 식품 바 실시예 1에서 기술된 방법을 사용하여 몇주에 걸쳐 수회 측정하고, 결과는 표 22에 기재한다.
식품 바 원형 5에 대한 텍스쳐
주 식품 바 경도
0 44
2 164
4 274
6 262
8 349
16 516
이들 시험 결과는 구아를 우수하게 캡슐화하여서라도, 식품 바 텍스쳐(경도)는 아직 상이한 단백질 시스템을 사용함으로써 보다 개선시킬 수 있다는 것을 보여준다.
식품 바 실시예 6
식품 바 실시예 5의 결과는 콩 단백질이 딱딱한 식품 바의 텍스쳐에 기여할 수 있다는 것을 보여주었기 때문에 식품 바 원형 6은 단백질 시스템으로서 카제인산칼슘의 사용을 평가하기 위해 제조한 것이다.
식품 바 원형 6에 대한 배합비
성분 바 중에서의 중량% 농도
고과당 옥수수 시럽 23.23
귀리 등겨1 18.32
미세캡슐화된 구아2 16.70
카제인산칼슘 11.61
쌀겨유3 10.28
폴리덱스트로즈 6.72
글리세린 6.57
크리스프 라이스 4.52
인산이칼슘 0.99
레시틴 0.60
시트르산 0.40
풍미제(나무 딸기) 0.06
1사용된 귀리 등겨는 실질적으로 귀리 섬유 26.25중량%, 귀리가루 62.128중량%및 콩 단백질 11.622중량%를 포함하는 혼합물이다.2구아는 상기 캡슐화 실험 14에서 기술된 바와 같이 캡슐화시킨다.3물리적으로 정제된 쌀겨유(제조원: Tsuno Rice Fine Chemical Co., Wakayama,Japan)
제조 과정:
식품 바 원형 6을 호바트 혼합기로 제조한다. 모든 성분을 혼합기에 가하고 실온에서(24±10℃) 혼합한다. 카제인산칼슘, 인산이칼슘, 및 시트르산인 제1 성분을 혼합기에 넣고 고르게 섞일 때까지 혼합한다. 쌀겨유, 풍미제 및 레시틴을 가한 다음 고루 섞일 때까지 혼합한다. 제인으로 캡슐화된 구아를 가한 다음 고루 섞일 때까지 혼합한다. 폴리덱스트로즈, 귀리 등겨, 및 크리스프 라이스를 가한 다음 고루 섞일 때까지 혼합한다. 고과당 옥수수 시럽, 및 글리세린인 최종 성분을 혼합기에 가하고 나머지 성분과 고루 섞일 때까지 혼합한다. 상기 배치를 벤치 상부에 쏟아 붓고 전형적인 회전 핀을 사용하여 균일한 두께로 편다. 배치를 주걱으로 절단하여 바를 만든 다음 냉동기에서 0 내지 10℃로 냉각시킨다. 식품 바를 베이킹을 위해 승온시키지는 않는다. 물론, 혼합에 의한 마찰이 블렌드의 온도를 다소 상승시킬 수 있다. 다음, 바를 저밀도 폴리에틸렌/박막 랩으로 포장한다.
원형 식품 바의 텍스쳐는 상기 식품 바 실시예 1에서 기술된 방법을 사용하여 몇주에 걸쳐 수회 측정하고, 결과는 표 24에 기재한다.
식품 바 원형 6에 대한 텍스쳐
주 식품 바 경도
0 17
2 57
4 98
6 142
8 169
10 157
16 225
24 253
이들 시험 결과는 카제인산칼슘 단백질 시스템이 식품 바 텍스쳐(경도)를 개선시키는데 유용하다는 것을 보여준다.
식품 바 실시예 7
식품 바 원형 7은 콩 단백질 60중량% 및 카제인산칼슘 40중량%를 포함하는 단백질 식스템을 평가하기 위해 제조한 것이다. 콩 단백질은 혈청 콜레스테롤의 감소에 기여할 수 있다는 것이 이론화되었기 때문에 단백질 시스템에서 콩 단백질을 포함한다는 것은 바람직하다고 간주된다.
식품 바 원형 7에 대한 배합비
성분 바 중에서의 중량% 농도
고과당 옥수수 시럽 25.71
귀리 등겨1 17.06
미세캡슐화된 구아2 16.46
쌀겨유3 10.13
콩 단백질 6.86
폴리덱스트로즈 6.62
글리세린 6.18
카제인산칼슘 4.58
크리스프 라이스 4.45
인산이칼슘 0.97
레시틴 0.59
시트르산 0.39
1사용된 귀리 등겨는 실질적으로 귀리 섬유 26.25중량%, 귀리가루 62.128중량%및 콩 단백질 11.622중량%를 포함하는 혼합물이다.2구아는 상기 캡슐화 실험 14에서 기술된 바와 같이 캡슐화시킨다.3물리적으로 정제된 쌀겨유(제조원: Tsuno Rice Fine Chemical Co., Wakayama,Japan)
제조 과정:
식품 바 원형 7을 호바트 혼합기로 제조한다. 모든 성분을 혼합기에 가하고 실온에서(24±10℃) 혼합한다. 콩 단백질, 카제인산칼슘, 인산이칼슘, 및 시트르산인 제1 성분을 혼합기에 넣고 고르게 섞일 때까지 혼합한다. 쌀겨유, 및 레시틴을 가한 다음 고루 섞일 때까지 혼합한다. 제인으로 캡슐화된 구아를 가한 다음 고루 섞일 때까지 혼합한다. 폴리덱스트로즈, 귀리 등겨, 및 크리스프 라이스를 가한 다음 고루 섞일 때까지 혼합한다. 고과당 옥수수 시럽, 및 글리세린인 최종 성분을 혼합기에 가하고 나머지 성분과 고루 섞일 때까지 혼합한다. 상기 배치를 벤치 상부에 쏟아 붓고 전형적인 회전 핀을 사용하여 균일한 두께로 편다. 배치를 주걱으로 절단하여 바를 만든 다음 냉동기에서 0 내지 10℃로 냉각시킨다. 식품 바를 베이킹을 위해 승온시키지는 않는다. 물론, 혼합에 의한 마찰이 블렌드의 온도를 다소 상승시킬 수 있다. 다음, 바를 저밀도 폴리에틸렌/박막 랩으로 포장한다.
원형 식품 바의 텍스쳐는 상기 식품 바 실시예 1에서 기술된 방법을 사용하여 몇주에 걸쳐 수회 측정하고, 결과는 표 26에 기재한다.
식품 바 원형 7에 대한 텍스쳐
주 식품 바 경도
0 30
2 86
4 163
6 187
8 190
16 305
24 343
이들 시험 결과는 콩 단백질 및 카제인산칼슘의 블렌드가 100% 콩 단백질인 단백질 시스템에 비해 식품 바 텍스쳐(경도)에 바람직한 영향을 미친다는 것을 보여준다.
식품 바 실시예 8
식품 바 원형 8은 콩 단백질 60중량% 및 유청 단백질 분리물 40중량%를 포함하는 단백질 시스템을 평가하기 위해 제조한 것이다.
식품 바 원형 8에 대한 배합비
성분 바 중에서의 중량% 농도
고과당 옥수수 시럽 25.71
귀리 등겨1 17.06
미세캡슐화된 구아2 16.46
쌀겨유3 10.13
콩 단백질 6.86
폴리덱스트로즈 6.62
글리세린 6.18
유청 단백질 분리물 4.58
크리스프 라이스 4.45
인산이칼슘 0.97
레시틴 0.59
시트르산 0.39
1사용된 귀리 등겨는 실질적으로 귀리 섬유 26.25중량%, 귀리가루 62.128중량%및 콩 단백질 11.622중량%를 포함하는 혼합물이다.2구아는 상기 캡슐화 실험 14에서 기술된 바와 같이 캡슐화시킨다.3물리적으로 정제된 쌀겨유(제조원: Tsuno Rice Fine Chemical Co., Wakayama,Japan)
제조 과정:
식품 바 원형 8을 호바트 혼합기로 제조한다. 모든 성분을 혼합기에 가하고 실온에서(24±10℃) 혼합한다. 유청 단백질 분리물, 콩 단백질, 인산이칼슘, 및 시트르산인 제1 성분을 혼합기에 넣고 고르게 섞일 때까지 혼합한다. 쌀겨유, 및 레시틴을 가한 다음 고루 섞일 때까지 혼합한다. 제인으로 캡슐화된 구아를 가한 다음 고루 섞일 때까지 혼합한다. 폴리덱스트로즈, 귀리 등겨, 및 크리스프 라이스를 가한 다음 고루 섞일 때까지 혼합한다. 고과당 옥수수 시럽, 및 글리세린인 최종 성분을 혼합기에 가하고 나머지 성분과 고루 섞일 때까지 혼합한다. 상기 배치를 벤치 상부에 쏟아 붓고 전형적인 회전 핀을 사용하여 균일한 두께로 편다. 배치를 주걱으로 절단하여 바를 만든 다음 냉동기에서 0 내지 10℃로 냉각시킨다. 식품 바를 베이킹을 위해 승온시키지는 않는다. 물론, 혼합에 의한 마찰이 블렌드의 온도를 다소 상승시킬 수 있다. 다음, 바를 저밀도 폴리에틸렌/박막 랩으로 포장한다.
원형 식품 바의 텍스쳐는 상기 식품 바 실시예 1에서 기술된 방법을 사용하여 몇주에 걸쳐 수회 측정하고, 결과는 표 28에 기재한다.
식품 바 원형 8에 대한 텍스쳐
주 식품 바 경도
0 28
2 174
4 160
6 152
8 250
16 312
이들 시험 결과는 콩 단백질 및 유청 단백질 분리물의 블렌드가 100% 콩 단백질인 단백질 시스템에 비해 식품 바 텍스쳐(경도)에 바람직한 영향을 미친다는 것을 보여준다.
식품 바 실시예 9
식품 바 경화 및 건조를 지체시키기 위해, 식품 바 원형 9를 개발한다. 귀리 등겨의 양의 상당한 감소 및 말토덱스트린 및 당밀의 첨가는 바의 물리적 특성을 개선시키는 것으로 보인다.
식품 바 원형 9에 대한 배합비
성분 바 중에서의 중량% 농도
고과당 옥수수 시럽 23.64
미세캡슐화된 구아1 16.62
쌀겨유2 10.24
귀리 등겨3 8.62
말토덱스트린 8.62
콩 단백질 6.93
폴리덱스트로즈 6.69
글리세린 6.24
카제인산칼슘 4.62
크리스프 라이스 4.50
당밀 1.30
인산이칼슘 0.98
레시틴 0.60
시트르산 0.40
1구아 검은 상기 캡슐화 실험 14에서 기술된 바와 같이 캡슐화시킨다.2물리적으로 정제된 쌀겨유(제조원: Tsuno Rice Fine Chemical Co., Wakayama,Japan) 3사용된 귀리 등겨는 실질적으로 귀리 섬유 26.25중량%, 귀리가루 62.128중량%및 콩 단백질 11.622중량%를 포함하는 혼합물이다.
제조 과정:
식품 바 원형 9를 호바트 혼합기로 제조한다. 모든 성분을 혼합기에 가하고 실온에서(24±10℃) 혼합한다. 콩 단백질, 카제인산칼슘, 인산이칼슘, 및 시트르산인 제1 성분을 혼합기에 넣고 고르게 섞일 때까지 혼합한다. 쌀겨유, 및 레시틴을 가한 다음 고루 섞일 때까지 혼합한다. 제인으로 캡슐화된 구아를 가한 다음 고루 섞일 때까지 혼합한다. 폴리덱스트로즈, 말토덱스트린, 귀리 등겨, 및 크리스프 라이스를 가한 다음 고루 섞일 때까지 혼합한다. 고과당 옥수수 시럽, 당밀 및 글리세린인 최종 성분을 혼합기에 가하고 나머지 성분과 고루 섞일 때까지 혼합한다. 상기 배치를 벤치 상부에 쏟아 붓고 전형적인 회전 핀을 사용하여 균일한 두께로 편다. 배치를 주걱으로 절단하여 바를 만든 다음 냉동기에서 0 내지 10℃로 냉각시킨다. 식품 바를 베이킹을 위해 승온시키지는 않는다. 물론, 혼합에 의한 마찰이 블렌드의 온도를 다소 상승시킬 수 있다. 다음, 바를 저밀도 폴리에틸렌/박막 랩으로 포장한다.
원형 식품 바의 텍스쳐는 상기 식품 바 실시예 1에서 기술된 방법을 사용하여 몇주에 걸쳐 수회 측정하고, 결과는 표 30에 기재한다.
식품 바 원형 9에 대한 텍스쳐 시험
주 식품 바 경도
0 12
2 13
4 15
6 22
8 29
16 30
약 0.83% 경화 유지 이하
식품 바 실시예 10
바의 외관을 개선시키기 위해 저지방 당과류를 코팅시킨다. 본 실험 바 원형에서 칼로리 중 30% 미만이 지방이다.
식품 바 원형 10에 대한 배합비
성분 바 중에서의 중량% 농도
고과당 옥수수 시럽 23.12
미세캡슐화된 구아1 16.69
당과류 코팅제 15.30
쌀겨유2 6.01
말토덱스트린 5.59
콩 단백질 5.51
글리세린 5.00
폴리덱스트로즈 4.49
귀리 등겨3 4.74
무기질 예비혼합물 4.32
카제인산칼슘 3.64
크리스프 라이스 3.56
당밀 1.02
레시틴 0.51
전맥 크래커 풍미제 0.25
전맥 풍미제 0.17
크림성 바닐라 풍미제 0.08
1구아 검은 상기 캡슐화 실험 14에서 기술된 바와 같이 캡슐화시킨다.2사용된 귀리 등겨는 실질적으로 귀리 섬유 26.25중량%, 귀리가루 62.128중량%및 콩 단백질 11.622중량%를 포함하는 혼합물이다.3화학적으로 정제된 쌀겨유(제조원: Riceland Foods, Inc., Stuttgart, Arkansas)
제조 과정:
식품 바 원형 10을 호바트 혼합기로 제조한다. 콩 단백질, 카제인산칼슘, 및 무기질 예비혼합물인 제1 성분을 혼합기에 넣고 고르게 섞일 때까지 혼합한다. 쌀겨유, 레시틴, 전맥 크래커 풍미제, 전맥 풍미제 및 크림성 바닐라 풍미제를 가한 다음 고루 섞일 때까지 혼합한다. 제인으로 캡슐화된 구아를 가한 다음 고루 섞일 때까지 혼합한다. 폴리덱스트로즈, 말토덱스트린, 귀리 등겨, 및 크리스프 라이스를 가한 다음 고루 섞일 때까지 혼합한다. 고과당 옥수수 시럽, 당밀 및 글리세린인 최종 성분을 혼합기에 가하고 고루 섞일 때까지 혼합한다. 상기 배치를 압출한 다음 압출기/절단기를 사용하여 바 형태로 절단한다. 바를 코팅 시스템을 사용하여 당과류 코팅물로 코팅시킨다. 식품 바를 베이킹을 위해 승온시키지는 않는다. 물론, 혼합에 의한 마찰이 블렌드의 온도를 다소 상승시킬 수 있다. 다음, 바를 저밀도 폴리에틸렌/박막 랩으로 포장한다.
원형 식품 바의 텍스쳐는 상기 식품 바 실시예 1에서 기술된 방법을 사용하여 몇주에 걸쳐 수회 측정하고, 결과는 표 32에 기재한다.
식품 바 원형 10에 대한 텍스쳐 시험
주 식품 바 경도
0 61
2 181
식품 바 실시예 11
캡슐화된 구아의 양을 감소시킴으로써 위장의 내성을 증강시키기 위해 식품바 원형 11을 제조한다. 식품 바 중 섬유를 수 그램 이상 유지하기 위해, 보리 가루 및 콩 폴리사카라이드를 가한다.
식품 바 원형 11에 대한 배합비
성분 바 중에서의 중량% 농도
고과당 옥수수 시럽 23.72
미세캡슐화된 구아1 11.17
보리 가루2 10.17
쌀겨유3 9.48
콩 단백질 6.78
글리세린 6.10
폴리덱스트로즈 5.49
무기질 예비혼합물 5.19
말토덱스트린 4.99
카제인산칼슘 4.48
크리스프 라이스 4.39
귀리 등겨4 3.79
콩 폴리사카라이드 1.70
당밀 1.30
레시틴 0.60
전맥 크래커 풍미제 0.32
전맥 풍미제 0.21
크림성 바닐라 풍미제 0.12
1구아 검은 상기 캡슐화 실험 14에서 기술된 바와 같이 캡슐화시킨다.2Prowashnupana Whole Grain Barley Meal3화학적으로 정제된 쌀겨유(제조원: Riceland Foods, Inc., Stuttgart, Arkansas)4귀리 등겨(제조원: Quaker Oats Chicago, IL)
제조 과정:
식품 바 원형 11을 호바트 혼합기로 제조한다. 콩 단백질, 카제인산칼슘, 및 무기질 예비혼합물인 제1 성분을 혼합기에 넣고 고르게 섞일 때까지 혼합한다. 쌀겨유, 레시틴, 전맥 크래커 풍미제, 전맥 풍미제 및 크림성 바닐라 풍미제를 가한 다음 고루 섞일 때까지 혼합한다. 제인으로 캡슐화된 구아를 가한 다음 고루 섞일 때까지 혼합한다. 폴리덱스트로즈, 말토덱스트린, 귀리 등겨, 보리 가루, 콩 폴리사카라이드 및 크리스프 라이스를 가한 다음 고루 섞일 때까지 혼합한다. 고과당 옥수수 시럽, 당밀 및 글리세린인 최종 성분을 혼합기에 가하고 고루 섞일 때까지 혼합한다. 상기 배치를 벤치 상부에 쏟아 붓고 전형적인 회전 핀을 사용하여 균일한 두께로 편다. 배치를 주걱으로 절단하여 바를 만든 다음 냉동기에서 0 내지 10℃로 냉각시킨다. 식품 바를 베이킹을 위해 승온시키지는 않는다. 물론, 혼합에 의한 마찰이 블렌드의 온도를 다소 상승시킬 수 있다. 다음, 바를 저밀도 폴리에틸렌/박막 랩으로 포장한다.
원형 식품 바의 텍스쳐는 상기 식품 바 실시예 1에서 기술된 방법을 사용하여 제조시에만 측정한다. 제조시 식품바의 경도는 37이다.
대체 콩 단백질원
상기 식품 바 원형의 각각에 사용된 콩 단백질은 시판용 콩 단백질인 SUPROR1610(이전 상품명: PP 1610, 제조원: Ralston Purina의 지부인 Protein Technology International, 835 South 8th Street, St. Louis, Missouri 63012, U.S.A.)이다. 콩 단백질이 제품 텍스쳐에 미치는 영향을 평가하기 위해, 다른 시판용 콩 단백질원을 SUPROR1610에 대용한다. 본 발명에 이르러 SUPROR661(제조원: Protein Technology International)이 제품 텍스쳐에 대해 우수한 콩 단백질원인 것을 밝혀내었다. 당해 분야의 통상의 숙련가는 본 발명에 따른 영양 제품에 바람직한 영양 및 텍스쳐의 질을 제공하는 단백질원을 선택할 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태에 따른 식품 바의 영양소 프로파일은 표 34에 기재한다.
바람직한 양태에 따른 식품 바의 영양소 프로파일
칼로리 130-170kcal/bar
칼로리 분포(총 칼로리 중 %로서)
단백질 15-20%
탄수화물 52-61%
지방 24-28%
항산화제
β-카로틴 최소 1,338IU(2.5mg)
토코페롤(총 천연 RRR-α-토코페롤) 최소 250IU
셀레늄 최소 300μg
아스코르베이트 최소 300mg
바람직한 양태에 따른 식품 바의 영양소 프로파일
이외의 영양소 최소 목표
비타민 D, IU 50 60
비타민 K, mcg 10 12
엽산, mcg 50 60
티아민, mg 0.19 0.23
리보플라빈, mg 0.22 0.26
비타민 B6, mg 0.25 0.30
비타민 B12, mcg 0.75 0.90
니아신, mcg 2.50 3.00
바이오틴, mcg 37.5 45
판토텐산, mg 1.25 1.5
나트륨, mg 145 174
칼륨, mg 250 300
염소, mg 190 228
칼슘, mg 125 150
인, mg 125 150
마그네슘, mg 50 60
요오드, mcg 19 22.8
망간, mg 0.65 0.78
구리, mg 0.25 0.30
아연, mg 2.82 3.38
철, mg 2.25 2.70
크로늄, mcg 12.5 15
몰리브데늄, mcg 19 22.8
카르니틴, mg 25 25
타우린, mg 25 25

Claims (19)

  1. 단백질, 지방 및 탄수화물을 포함하며, 제인으로 캡슐화된 식이 섬유가 분산되어 있는 고체 매트릭스를 포함하는 영양 제품.
  2. 제1항에 있어서, 식이 섬유가 구아인 영양 제품.
  3. 제1항에 있어서, 입자가 약 20% 부가량 제인으로 캡슐화된 구아를 포함하는 영양 제품.
  4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 단백질원이 콩 단백질인 영양 제품.
  5. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 지방원이 포화 지방산을 25중량% 미만으로 함유하는 식물성 오일로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 영양 제품.
  6. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 단백질원이 콩 단백질이고 지방원이 포화 지방산을 25중량% 미만으로 함유하는 식물성 오일로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 영양 제품.
  7. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 콩 단백질 및 귀리 단백질을 함유하는 영양 제품.
  8. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 콩 단백질 및 카제인산칼슘을 함유하는 영양 제품.
  9. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 콩 단백질, 귀리 단백질 및 카제인산칼슘을 함유하는 영양 제품.
  10. 단백질, 지방 및 탄수화물을 포함하며, 제인으로 캡슐화된 구아를 포함하는 입자를 혈청 콜레스테롤을 저하시키는 양으로 함유하는 고체 매트릭스를 포함하는, 사람에게서 혈청 콜레스테롤을 저하시키기 위한 영양 제품.
  11. 제10항에 있어서, 단백질원이 콩 단백질인 영양 제품.
  12. 제10항에 있어서, 지방원이 포화 지방산을 25중량% 미만으로 함유하는 식물성 오일로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 영양 제품.
  13. 제11항에 있어서, 지방원이 포화 지방산을 25중량% 미만으로 함유하는 식물성 오일로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 영양 제품.
  14. 제인으로 캡슐화된 구아를 포함하는 입자를 혈청 콜레스테롤을 저하시키는 양으로 함유하는, 콩 단백질, 쌀겨유 및 탄수화물의 고체 매트릭스를 포함하는, 사람에게서 혈청 콜레스테롤을 저하시키기 위한 영양 제품.
  15. 제14항에 있어서, 입자가 약 20% 부가량 제인으로 캡슐화된 구아를 포함하는 영양 제품.
  16. 제14항에 있어서, 고체 매트릭스가 귀리 단백질을 추가로 포함하는 영양 제품.
  17. 제14항에 있어서, 고체 매트릭스가 카제인산칼슘을 추가로 포함하는 영양 제품.
  18. 제14항에 있어서, 고체 매트릭스가 카제인산칼슘 및 귀리 단백질을 추가로 포함하는 영양 제품.
  19. 제14항에 있어서, 고체 매트릭스가 시트르산, 말산 및 푸마르산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 산미제를 추가로 포함하는 영양 제품.
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