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KR101524991B1 - 소화 저항성이거나 느리게 소화되는 탄수화물 조성물을 함유하는 식품 산물 - Google Patents

소화 저항성이거나 느리게 소화되는 탄수화물 조성물을 함유하는 식품 산물 Download PDF

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KR101524991B1
KR101524991B1 KR1020147015634A KR20147015634A KR101524991B1 KR 101524991 B1 KR101524991 B1 KR 101524991B1 KR 1020147015634 A KR1020147015634 A KR 1020147015634A KR 20147015634 A KR20147015634 A KR 20147015634A KR 101524991 B1 KR101524991 B1 KR 101524991B1
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KR
South Korea
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syrup
composition
solids
carbohydrate composition
food product
Prior art date
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KR1020147015634A
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KR101524991B9 (ko
KR20140092894A (ko
Inventor
마이클 디. 해리손
제임스 씨. 퍼듀
페넬로페 에이. 패톤
앤드류 제이. 호프만
제임스 엠. 가디
취-리 리우
로버츠 브이. 샤네펠트
리차드 씨. 아르멘트로우트
미셀 피. 스웬크
라첼 에이. 위클룬드
마리아네 클라에센스
에릭 엠. 레아메르
숀 이. 스프란클레
산지브 에이치. 아바쉬아
피터 엠. 가웃치에르
로버츠 엘. 올센
주디 엘. 터너
티모시 씨. 메르츠
마이클 번치
도리스 에이. 도우게르티
로리 내피에르
미첼 로페즈
람 산타나고팔란
Original Assignee
테이트 앤 라일 인그리디언츠 아메리카스, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority claimed from US11/339,306 external-priority patent/US7608436B2/en
Application filed by 테이트 앤 라일 인그리디언츠 아메리카스, 인코포레이티드 filed Critical 테이트 앤 라일 인그리디언츠 아메리카스, 인코포레이티드
Publication of KR20140092894A publication Critical patent/KR20140092894A/ko
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Abstract

식품 산물(food product)은 소화 저항성(digestion resistant)이거나 느리게 소화되는 올리고사카라이드 조성물을 함유한다. 이러한 올리고사카라이드 조성물은 아래의 단계를 포함하는 공정으로 생산될 수 있다: 전분(starch)의 당화(saccharification)로, 최소한 하나의 올리고사카라이드(oligosaccharide) 및 최소한 하나의 모노사카라이드(monosaccharide)를 함유하는 수성 조성물을 생산하는 단계; 모노사카라이드-풍부한 흐름(stream)과 올리고사카라이드-풍부한 흐름을 형성하기 위하여 수성 조성물을 막 여과하는 단계; 올리고사카라이드-풍부한 흐름을 회수하는 단계. 대안으로, 올리고사카라이드 조성물은 아래의 단계를 포함하는 공정으로 생산될 수 있다: 최소한 하나의 모노사카라이드(monosaccharide) 또는 선형 사카라이드 올리고머를 함유하고, 중량으로 최소한 70%의 고형물 농도(solid concentration)를 보유하는 수성 영양공급 조성물(feed composition)을 최소한 40℃의 온도까지 가열하는 단계; 비-선형 사카라이드 올리고머가 형성될 만큼 충분한 시간동안 글루코실 결합(glucosyl bond)의 절단 또는 형성의 속도를 가속화시키는 최소한 하나의 촉매와 영양공급 조성물을 접촉시키는 단계, 여기서 선형 사카라이드 올리고머보다 높은 농도의 비-선형 사카라이드 올리고머를 함유하는 생성 조성물이 산출된다.

Description

소화 저항성이거나 느리게 소화되는 탄수화물 조성물을 함유하는 식품 산물{FOOD PRODUCTS COMPRISING A SLOWLY DIGESTIBLE OR DIGESTION RESISTANT CARBOHYDRATE COMPOSITION}
식품 산물(food product)은 소화 저항성(digestion resistant)이거나 느리게 소화되는 올리고사카라이드 조성물을 함유한다. 이러한 올리고사카라이드 조성물은 아래의 단계를 포함하는 공정으로 생산될 수 있다: 전분(starch)의 당화(saccharification)로, 최소한 하나의 올리고사카라이드(oligosaccharide) 및 최소한 하나의 모노사카라이드(monosaccharide)를 함유하는 수성 조성물을 생산하는 단계; 모노사카라이드-풍부한 흐름(stream)과 올리고사카라이드-풍부한 흐름을 형성하기 위하여 수성 조성물을 막 여과하는 단계; 올리고사카라이드-풍부한 흐름을 회수하는 단계. 대안으로, 올리고사카라이드 조성물은 아래의 단계를 포함하는 공정으로 생산될 수 있다: 최소한 하나의 모노사카라이드(monosaccharide) 또는 선형 사카라이드 올리고머를 함유하고, 중량으로 최소한 70%의 고형물 농도(solid concentration)를 보유하는 수성 영양공급 조성물(feed composition)을 최소한 40℃의 온도까지 가열하는 단계; 비-선형 사카라이드 올리고머가 형성될 만큼 충분한 시간동안 글루코실 결합(glucosyl bond)의 절단 또는 형성의 속도를 가속화시키는 최소한 하나의 촉매와 영양공급 조성물을 접촉시키는 단계, 여기서 선형 사카라이드 올리고머보다 높은 농도의 비-선형 사카라이드 올리고머를 함유하는 생성 조성물이 산출된다.
다양한 탄수화물, 예를 들면, 다양한 당과 전분이 식품 산물에 이용된다. 이들 탄수화물 중에서 다수는 인간 위와 소장에서 소화된다. 대조적으로, 식품 산물에서 식이 섬유(dietary fiber)는 일반적으로, 위 또는 소장에서 소화되지 않지만 대장 내에서 미생물에 의해 잠재적으로 발효될 수 있다.
식품의 식이 섬유 함량을 강화시키거나 열량(caloric content)을 감소시키기 위하여 식품 산물에 이용하기 적합하고 비-소화성이거나 한정된 정도로 소화되는 성분을 개발하는데 관심이 집중되고 있다. 이들 변형은 특정한 건강 이점(health benefit)을 갖는다.
쉽게 섭취되는 탄수화물의 감소된 함량을 보유하고, 식품 내에서 통상적인 탄수화물 산물 대신에 또는 이러한 산물에 추가하여 이용될 수 있는 식용 물질(edible material)이 요구된다.
본 발명의 요약
본 발명의 한 측면은 올리고사카라이드 조성물을 제조하는 공정이다. 이러한 공정은 전분(starch)의 당화(saccharification)로, 최소한 하나의 올리고사카라이드(oligosaccharide) 및 최소한 하나의 모노사카라이드(monosaccharide)를 함유하는 수성 조성물을 생산하는 단계; 모노사카라이드-풍부한 흐름(stream)과 올리고사카라이드-풍부한 흐름을 형성하기 위하여 수성 조성물을 막 여과하는 단계; 올리고사카라이드-풍부한 흐름을 회수하는 단계를 포함한다. 본 발명의 한 구체예에서, 올리고사카라이드-풍부한 흐름은 인간 소화계(digestive system)에 의해 느리게 소화된다. 본 명세서에서, "느리게 소화되는"은 흐름 내에 존재하는 탄수화물의 상당량(가령, 건성 고형물(dry solid) 기초에서 최소한 50% 및 일부 경우에, 최소한 75%, 또는 최소한 90%)이 인간 위와 소장 내에서 전혀 소화되지 않거나, 또는 한정된 정도로 소화된다는 것을 의미한다. 본 발명의 다른 구체예에서, 올리고사카라이드-풍부한 흐름은 인간 소화계에 의한 소화에 저항성이다.
인간에서 탄수화물 소화의 속도와 정도를 산정하기 위하여 시험관내 검사와 생체내 검사를 모두 수행할 수 있다. "Englyst 검사"는 빠르게 소화되거나, 느리게 소화되거나, 또는 소화 저항성인 탄수화물 성분의 양을 산정하는데 이용될 수 있는 시험관내 효소 검사법이다(European Journal of Clinical Nutrition (1992) Volume 46 (Suppl. 2), pages S33-S50). 따라서, 본 명세서에서, 건성 고형물 기초에서 중량으로 최소한 50%"의 느리게 소화되는 물질 또는 "본질적으로 느리게 소화되는" 물질은 Englyst 검사에 의해 느리게 소화되는 또는 소화 저항성으로 분류되는 비율의 총합이 최소한 50%임을 의미한다. 유사하게, 본 명세서에서, 건성 고형물 기초에서 중량으로 최소한 50%"의 소화-저항성 물질 또는 "본질적으로 소화-저항성" 물질은 Englyst 검사에 의해 소화 저항성으로 분류되는 비율의 총합이 최소한 50%임을 의미한다.
*이러한 공정의 한 구체예에서, 전분의 당화 및 차후의 이성질화(isomerization)에 의해 생산되는 수성 조성물은 덱스트로스(dextrose), 프럭토오스(fructose) 및 올리고사카라이드의 혼합물을 함유한다. 이러한 수성 조성물은 나노여과하여 모노사카라이드-풍부한 투과액 흐름 및 올리고사카라이드-풍부한 보유액 흐름으로 분리할 수 있다. 올리고사카라이드-풍부한 흐름은 건성 고형물 기초에서 중량으로 최소한 50%, 또는 일부 경우에, 최소한 90% 올리고사카라이드를 함유할 수 있다. 이러한 공정의 특정한 구체예에서, 올리고사카라이드-풍부한 흐름은 미량의 덱스트로스와 프럭토오스를 여전히 함유한다. 본 명세서에서, "미량"은 건성 고형물 기초에서 중량으로 50% 이하를 의미한다.
일부 구체예에서, 이러한 공정은 아래의 단계 중에서 한 가지 이상의 단계를 더욱 포함한다: (1) 덱스트로스 중에서 최소한 일부가 프럭토오스로 전환되도록 올리고사카라이드-풍부한 흐름을 이성질화 효소(isomerization enzyme)와 접촉시켜 이성질화된 올리고사카라이드-풍부한 흐름을 산출하는 단계; (2) 올리고사카라이드-풍부한 흐름을 막 여과하여 두 번째 모노사카라이드-풍부한 흐름 및 건성 고형물 기초에서 중량으로 90% 이상의 올리고사카라이드와 미량의 모노사카라이드를 함유하는 두 번째 올리고사카라이드-풍부한 흐름을 산출하는 단계; (3) 올리고사카라이드-풍부한 흐름을 수소화하여 흐름 내에 모노사카라이드의 최소한 일부를 알코올로 전환하여 수소화된 올리고사카라이드-풍부한 흐름을 산출하는 단계; (4) 흐름 내에 존재하는 임의의 잔류 모노사카라이드의 최소한 일부가 올리고사카라이드 또는 다른 모노사카라이드에 공유 결합하도록 올리고사카라이드-풍부한 흐름을 글루코시다아제(glucosidase) 효소와 접촉시켜 전환 산물(reversion product)을 산출하는 단계; (5) 올리고사카라이드-풍부한 흐름을 활성탄(activated carbon)과 접촉시킴으로써 상기 흐름의 색채를 환원시키는 단계.
본 발명의 다른 측면은 사카라이드 올리고머(saccharide oligomer)를 제조하는 공정이다. 이러한 공정의 일부 구체예에 의해 생산되는 사카라이드 올리고머 조성물은 근본적으로 소화 저항성이다. 다른 구체예에서, 조성물은 근본적으로 느리게 소화된다. 이러한 공정은 최소한 하나의 모노사카라이드(monosaccharide) 또는 선형 사카라이드 올리고머를 함유하고, 중량으로 최소한 70%의 고형물 농도(solid concentration)를 보유하는 수성 영양공급 조성물(feed composition)을 이용한다. 상기 영양공급 조성물은 최소한 40℃의 온도까지 가열되고, 비-선형 사카라이드 올리고머가 형성될 만큼 충분한 시간동안 글루코실 결합(glucosyl bond)의 절단 또는 형성의 속도를 가속화시키는 최소한 하나의 촉매와 접촉된다. 선형 사카라이드 올리고머보다 높은 농도의 비-선형 사카라이드 올리고머를 함유하는 생성 조성물이 산출된다.
이러한 공정의 한 구체예에서, 최소한 하나의 촉매는 글루코실 결합의 절단 또는 형성의 속도를 가속화시키는 효소이다. 이러한 공정의 일부 구체예에서, 산(acid)과 효소가 순차적으로 이용될 수 있는데, 영양공급 조성물은 효소로 먼저 처리되고, 차후에 산으로 처리되거나, 또는 그 반대로 처리될 수 있다.
본 발명의 다른 측면은 건성 고형물 기초에서 다량의 올리고사카라이드를 함유하고 인간 소화계에 의해 느리게 소화되거나 소화 저항성인 식용 탄수화물 조성물(또는, 올리고사카라이드 조성물)이다. 상기 조성물은 앞서 기술된 공정에 의해 생산될 수 있다. 본 명세서에서, "다량"은 건성 고형물 기초에서 중량으로 최소한 50%를 의미한다.
한 구체예에서, 식용 탄수화물 조성물은 올리고사카라이드 풍부한 흐름이 70.0% 이상 질량/질량(m/m)의 고형물 함량(solid content) 및 건량 기준(dry basis)에서 계산된 20.0% 이상 m/m의 환원 당 함량(reducing sugar content)(당화율(dextrose equivalent))(D-글루코오스로 표시됨)을 보유하는 공정에 의해 생산된다. 이러한 조성물 구체예는 식품 표시 규정(food labeling regulation) 하에 옥수수 시럽으로 분류될 수 있다. 다른 구체예에서, 올리고사카라이드 풍부한 흐름은 70.0% 이상 질량/질량(m/m)의 고형물 함량(solid content) 및 건량 기준(dry basis)에서 계산된 20.0% 이상 m/m의 환원 당 함량(reducing sugar content)(당화율(dextrose equivalent))(D-글루코오스로 표시됨)을 보유한다. 이러한 구체예는 식품 표시 규정(food labeling regulation) 하에 말토덱스트린(maltodextrin)으로 분류될 수 있다.
*본 발명의 다른 측면은 건성 고형물 기초에서 다량(즉, 건성 고형물 기초에서 중량으로 50% 이상)의 선형과 비-선형 사카라이드 올리고머를 함유하는 식용 탄수화물 조성물인데, 여기서 비-선형 사카라이드 올리고머의 농도는 선형 사카라이드 올리고머의 농도보다 크다. 본 발명의 일부 구체예에서, 조성물 내에서 비-선형 사카라이드 올리고머 농도는 선형 사카라이드 올리고머 농도의 최소한 2배이다.
본 발명의 다른 측면은 식품 산물을 제조하는 방법이다. 상기 방법은 탄수화물 재료와의 조합에 적합한 영양공급 조성물을 제공하는 단계 및 상기 영양공급 조성물을 앞서 기술된 바와 같이, 느리게 소화되거나 소화 저항성인 식용 탄수화물 조성물과 혼합하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 측면은 앞서 기술된 바와 같은 식용 탄수화물 조성물을 함유하는 식품 산물이다. 이러한 식품 산물은 예로써, 빵, 케이크, 쿠키, 크래커, 압출된 스낵, 수프, 냉동 디저트, 튀긴 식품, 파스타 제품, 감자 제품, 쌀 제품, 옥수수 제품, 밀 제품, 유제품, 요구르트, 사탕 과자, 하드 캔디(hard candy), 영양 바, 아침식사용 시리얼, 또는 음료일 수 있다.
본 발명의 한 구체예에서, 식품 산물은 구운 식품(baked food), 아침식사용 시리얼(breakfast cereal), 무수성 코팅(가령, 아이스크림 화합물 코팅, 초콜릿), 유제품(dairy product), 당제(confection), 잼과 젤리, 음료, 음식물의 소(filling), 압출된 박판 스낵, 젤라틴 디저트, 스낵 바, 치즈와 치즈 소스, 식용 수용성 필름, 수프, 시럽, 소스, 드레싱, 크리머, 아이싱(icing), 프로스팅(frosting), 글레이즈(glaze), 애완동물 먹이(pet food), 토르티야(tortillas), 육고기와 물고기, 건조된 과일, 유아용 식품, 또는 반죽(batter)과 빵(breading)에서 선택된다. 식용 탄수화물 조성물(또는, 올리고사카라이드 조성물)은 식품 산물 내에서 한 가지 이상의 목적을 위하여, 예를 들면, 감미료 고형물(sweetener solid)에 대한 완전 또는 부분 대체물로서, 또는 식이 섬유의 공급원으로서 존재할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은 당뇨병으로 고통받는 포유동물에서 혈당(blood glucose)을 조절하는 방법이다. 상기 방법은 다양한 구체예에서 앞서 기술된 바와 같은 식품 산물을 당뇨병으로 고통받는 포유동물에 급식(feeding)하는 단계를 포함한다.
본 발명의 한 측면은 식품에 이용하기 적합한 느리게 소화되거나 소화 저항성인 탄수화물 조성물(가령, 사카라이드 올리고머 조성물)을 제조하는 공정이다.
인간에서 탄수화물 소화의 속도와 정도를 산정하기 위하여 시험관내 검사와 생체내 검사를 모두 수행할 수 있다. "Englyst 검사"는 빠르게 소화되거나, 느리게 소화되거나, 또는 소화 저항성인 탄수화물 성분의 양을 산정하는데 이용될 수 있는 시험관내 효소 검사법이다(European Journal of Clinical Nutrition (1992) Volume 46 (Suppl. 2), pages S33-S50).
본 명세서에서, "식품(food)"은 광의에서, 인간에 의해 섭취될 수 있는 다양한 물질, 예를 들면, 음료 및 의약 캡슐 또는 정제를 포괄한다.
본 명세서에서, "올리고사카라이드"와 "사카라이드 올리고머"는 최소한 2개의 사카라이드 단위를 포함하는 사카라이드, 예를 들면, 대략 2-30의 중합도(degree of polymerization, DP)를 갖는 사카라이드를 지칭한다. 가령, 디사카라이드(disaccharide)는 2의 DP를 갖는다.
본 발명의 일부 구체예에서, 수성 영양공급 조성물은 최소한 하나의 모노사카라이드와 최소한 하나의 선형 사카라이드 올리고머를 함유하고, 이들 각각을 여러 개 함유할 수도 있다. 많은 경우에, 모노사카라이드와 올리고사카라이드는 영양공급 조성물 내에서 건성 고형물 기초에서 중량으로 최소한 70%를 구성한다. 일반적으로, 출발 물질(starting material)은 원하는 올리고머의 수율(yield)을 극대화시키기 위하여, 가능한 높은 농도의 모노사카라이드를 함유하는 것이 바람직하다. 높은 고형물 농도는 평형을 가수분해(hydrolysis)에서 축합(전환)으로 이동시켜 더욱 높은 분자량 산물을 산출한다. 이런 이유로, 출발 물질의 수분 함량(water content)은 가급적, 상대적으로 낮다. 가령, 특정 구체예에서, 영양공급 조성물은 중량으로 최소한 75% 건성 고형물을 함유한다("건성 고형물"은 본 명세서에서, "ds"로 약칭된다). 일부 경우에, 영양공급 조성물은 중량으로 대략 75-90% 고형물을 함유하는데, 이는 실온에서 점성 시럽 또는 약간 젖어있는 분말의 외관을 제공한다.
적절한 출발 물질의 실례에는 전분의 가수분해에 의해 만들어진 시럽, 예를 들면, 덱스트로스 greens 시럽(즉, 덱스트로스 모노하이드레이트 결정화로부터 모액(mother liquor)의 순환 흐름(recycle stream)), 다른 덱스트로스 시럽, 옥수수 시럽, 말토덱스트린의 용액 등이 포함되지만 이들에 국한되지 않는다.
영양공급 조성물이 말토덱스트린을 함유하면, 공정은 선택적으로, 말토덱스트린을 가수분해하여 가수분해된 사카라이드 용액을 형성하는 단계 및 가수분해된 사카라이드 용액을 최소한 70% 건성 고형물로 농축하여 영양공급 조성물을 형성하는 단계 역시 포함할 수 있다. 영양공급 조성물의 농축과 촉매와의 접촉은 동시에 진행되거나, 또는 영양공급 조성물을 촉매와 접촉시키기에 앞서 농축이 진행될 수 있다.
영양공급 조성물은 변할 수 있는 시간동안 최소한 하나의 촉매와 접촉된다. 일부 경우에, 접촉 기간은 최소한 5시간이다. 본 발명의 일부 구체예에서, 영양공급 조성물은 대략 15-100시간동안 최소한 하나의 촉매와 접촉된다. 다른 구체예에서, 더욱 높은 온도로 더욱 짧은 접촉 시간, 일부 경우에 1시간 이내의 접촉 시간이 이용될 수 있다.
본 발명의 한 구체예에서, 비-선형 올리고사카라이드를 생산하기 위하여 효소 전환(enzymatic reversion)이 이용된다. 가령, 효소는 알파 1-2, 1-3, 1-4, 또는 1-6 글루코실 결합의 절단 속도를 가속화시켜 덱스트로스 잔기를 형성하는 효소일 수 있다. 한 가지 적절한 실례는 글루코아밀라아제(glucoamylase) 효소 조성물, 예를 들면, 글루코아밀라아제로서 명명된 상업적 효소 조성물이다. 이런 조성물은 순수한 글루코아밀라아제 이외에 일정량의 효소를 함유할 수 있고, 글루코아밀라아제 자체는 비-선형 올리고사카라이드의 원하는 생산을 촉매하지 않는 것으로 간주된다.
이런 이유로, 영양공급 조성물은 덱스트로스 중합체에 작용하는 글루코아밀라아제 또는 임의의 다른 효소와 접촉될 수 있다. 적절하게는, 효소의 양은 영양공급 조성물의 부피로 대략 0.5-2.5%이다. 이러한 공정의 일부 구체예에서, 영양공급 조성물은 효소와의 접촉 동안 대략 55-75℃, 또는 일부 경우에, 대략 60-65℃에 유지된다. 상기 온도에서, 수분 함량에 따라, 이러한 재료는 액체, 또는 액체와 고체의 혼합물이 된다. 선택적으로, 반응 혼합물은 효소를 분산시키기 위하여 혼합되거나 교반될 수 있다. 반응 혼합물은 비-선형 올리고머로의 원하는 전환도(degree of reversion)를 달성하는데 필요한 시간동안 원하는 온도에서 유지된다. 이러한 공정의 일부 구체예에서, 영양공급 조성물은 효소의 비활성화(inactivation)에 앞서 대략 20-100시간동안, 또는 일부 경우에, 효소의 비활성화에 앞서 대략 50-100시간동안 상기 효소와 접촉된다. 글루코아밀라아제를 비활성화시키는 기술은 당분야에 널리 공지되어 있다. 대안으로, 상기 효소는 비활성화시키는 대신에, 막 여과로 분리되고 재활용될 수 있다.
생성 조성물은 이소말토오스와 같은 비-선형 올리고사카라이드를 높은 농도로 함유한다. 이러한 생성 조성물은 선형 사카라이드 올리고머보다 높은 농도의 비-선형 사카라이드 올리고머를 함유한다. 일부 경우에, 최종 조성물 내에서 비-선형 사카라이드 올리고머 농도는 선형 사카라이드 올리고머 농도의 최소한 2배이다.
위장 효소는 덱스트로스 단위가 알파(1->4) 연결된 탄수화물("선형" 결합)을 용이하게 인식하고 소화시킨다. 이들 결합을 대안적 결합(가령, 알파(1->3), 알파(1->6)("비-선형" 결합) 또는 베타 결합)으로 대체하면, 탄수화물을 소화하는 위장 효소의 능력이 현저하게 감소한다. 이는 탄수화물이 거의 변화없이 소장을 통과할 수 있도록 할 것이다.
일부 경우에, 생성 조성물은 미량(즉, 건성 고형물 기초에서 50wt% 이하, 통상적으로 훨씬 낮은 농도)의 잔류 모노사카라이드를 함유한다. 이러한 공정은 막 여과(membrane filtration), 크로마토그래피 분별(chromatographic fractionation), 또는 발효(fermentation)에 의한 소화(digestion)에 의해 상기 생성 조성물로부터 최소한 일부의 잔류 모노사카라이드(및 선택적으로, 다른 종류)를 제거하는 단계가 더욱 포함할 수 있다. 분리된 모노사카라이드는 예로써, 덱스트로스 또는 옥수수 시럽의 생산을 위하여 다른 공정 흐름(process stream)과 혼합될 수 있다. 대안으로, 분리된 모노사카라이드는 영양공급 조성물로 재활용될 수 있다.
본 발명의 다른 구체예는 모노사카라이드의 산 전환(acid reversion)을 수반하는 공정이다. 출발 물질은 이러한 공정의 효소 이형(enzyme version)과 관련하여 앞서 기술된 바와 동일하다. 다양한 산, 예를 들면, 염화수소산, 황산, 인산, 또는 이들의 조합이 이용될 수 있다. 이러한 공정의 일부 구체예에서, 산은 영양공급 조성물의 pH가 대략 4 이하, 또는 일부 경우에, 영양공급 조성물의 pH가 대략 1.0-2.5, 또는 1.5-2.0이 될 만큼 충분한 양으로 영양공급 조성물에 추가된다. 일부 구체예에서, 영양공급 조성물의 고형물 농도는 대략 70-90%이고, 영양공급 조성물에 추가되는 산의 양은 시럽 건성 고형물에서 대략 0.05%-0.25%(w/w) 산성 고형물(acid solid)이고, 영양공급 조성물은 산과의 접촉 동안 대략 70-90℃의 온도에서 유지된다. 이러한 공정의 효소 이형에서처럼, 반응 조건은 원하는 올리고머를 산출할 만큼 충분한 시간동안 유지되는데, 이러한 공정의 일부 구체예에서 대략 4-24시간동안 유지된다.
특정 구체예에서, 영양공급 조성물의 고형물 농도는 중량으로 최소한 80%이고, 산은 영양공급 조성물의 pH가 대략 1.8이 될 만큼 충분한 양으로 영양공급 조성물에 추가되고, 영양공급 조성물은 산과의 접촉 이후에 대략 4-24시간동안 최소한 80℃의 온도에서 유지된다.
다른 특정 구체예에서, 영양공급 조성물의 고형물 농도는 중량으로 대략 90-100%이고, 영양공급 조성물은 산과의 접촉 이후에 대략 0.1-15분 동안 최소한 149℃(300℉)의 온도에서 유지된다. 영양공급 조성물을 처리하는데 이용되는 산은 인산과 염화수소산의 조합(앞서 언급된 동일한 농도에서)일 수 있다. 특정 구체예에서, 영양공급 조성물과 산의 접촉은 연속 파이프(continuous pipe)/유통 반응기(flow through reactor) 내에서 진행된다.
현재까지, 전분 내에서 가장 풍부한 글리코시드 결합(glycosidic linkage)은 알파-1,4-결합인데, 이는 전분의 산 가수분해 동안 가장 일반적으로 파괴되는 결합이다. 하지만, 임의의 2개의 하이드록실 기(hydroxyl group) 사이에 산-촉매된 전환(축합)이 진행될 수 있는데, 매우 다양한 조합과 결합 구조(geometry)를 고려할 때, 알파-1,4-결합이 형성될 가능성은 상대적으로 낮다. 인간 소화계는 전분과 옥수수 시럽의 알파-1,4-결합을 용이하게 소화하는 알파 아밀라아제를 포함한다. 이들 결합을 소화계 내에 존재하는 효소에 의해 인식되지 않은 결합으로 대체하면, 산물은 거의 변화없이 소장을 통과하게 된다.
산 처리에 기인한 사카라이드 분포는 효소 처리에 기인한 분포와 다소 상이한 것으로 생각된다. 이들 산-촉매된 축합 산물은 효소-생산된 산물보다 인간 장 내에 존재하는 효소에 의해 덜 인식되고, 따라서 덜 소화된다.
산 처리는 효소 처리와 상이하게 진행된다. 효소는 선형 올리고머를 빠르게 가수분해하고 비-선형 올리고머를 느리게 형성하는 반면, 산은 선형 올리고머의 감소와 비-선형 올리고머의 증가를 동등한 속도로 유도한다. 덱스트로스는 올리고머의 효소 가수분해에 의해 빠르게 형성되고, 비-선형 축합 산물이 형성됨에 따라 느리게 소비되는 반면, 산에서는 덱스트로스 농도가 느리게 증가한다.
선택적으로, 효소 또는 산 전환은 수소화(hydrogenation)가 후행될 수 있다. 수소화된 산물은 현재 이용가능한 수소화된 전분 가수분해물(hydrolysate)보다 낮은 열량(caloric content)을 보유해야 한다. 한 구체예에서, 수소화는 당화율(dextrose equivalent, DE)을 실질적으로 변화시키지 않으면서 생성 조성물을 탈색하는데 이용될 수 있다.
이러한 공정의 한 이형에서, 효소와 산은 임의의 순서로 순차적으로 이용될 수 있다. 가령, 첫 번째 처리에 이용되는 최소한 한 가지 촉매가 효소이고, 차후에 생성 조성물이 글루코실 결합의 절단 또는 형성의 속도를 가속화시키는 산과 접촉될 수 있다. 대안으로, 첫 번째 처리에 이용되는 최소한 한 가지 촉매가 산이고, 차후에 생성 조성물이 글루코실 결합의 절단 또는 형성의 속도를 가속화시키는 효소와 접촉될 수 있다.
산 처리가 먼저 이용되고 효소 처리가 후행하는 이러한 공정의 한 구체예에서, 산은 인산, 염화수소산, 또는 이들의 조합일 수 있다. 상기 구체예에서, 효소와의 접촉 이후, 조성물은 이온 교환 수지(ion exchange resin)와 접촉될 수 있다. 이온 교환 수지와의 접촉 이후, 조성물 내에서 최소한 3의 중합도를 갖는 사카라이드 올리고머의 농도는 건성 고형물 기초에서 중량으로 최소한 50%일 수 있다.
산, 효소, 또는 둘 모두를 이용한 처리에 의해 생산된 생성 조성물은 건성 고형물 기초에서 증가된 농도의 비-선형 사카라이드 올리고머를 함유한다. 일부 경우에, 생성 조성물 내에서 최소한 3(DP3+)의 중합도를 갖는 비-선형 사카라이드 올리고머의 농도는 건성 고형물 기초에서 중량으로 최소한 20%, 최소한 25%, 최소한 30%, 또는 최소한 50%이다. 일부 구체예에서, 생성 조성물 내에서 비-선형 사카라이드 올리고머 농도는 선형 사카라이드 올리고머 농도의 최소한 2배이다.
특정 구체예에서, 생성 조성물 내에서 비-선형 사카라이드 올리고머의 농도는 건성 고형물 기초에서 중량으로 최소한 90%이고, 이소말토오스의 농도는 건성 고형물 기초에서 중량으로 최소한 70%이다.
생성 조성물은 종종, 일정량(전형적으로, 건성 고형물 기초에서 중량으로 50% 이하, 더욱 빈번하게는 훨씬 적은 양)의 잔류 모노사카라이드를 함유한다. 선택적으로, 이들 잔류 모노사카라이드(및 다른 종류)의 최소한 일부는 올리고머로부터 분리될 수 있고(가령, 막 여과, 크로마토그래피 분별, 또는 발효에 의한 소화에 의해), 이러한 모노사카라이드 흐름은 공정 공급재료(process feed)로 재순환될 수 있다. 이런 방식으로, 단순한 당 시럽은 고부가 식품 첨가제로 전환될 수 있다.
본 명세서에 기술된 공정에 의해 생산된 올리고머-풍부한 시럽은 식이 섬유를 증가시키기 위하여 식품에 이용될 수 있다. 시럽은 낮은 점도(viscosity)와 낮은 혈당 지수(glycemic index)를 갖는 자연-발생 올리고사카라이드를 함유한다. 이들 올리고머 중에서 다수는 적어도 하나의 비-알파-1,4-결합을 포함한다. 이들은 대장에서 고도로 발효될 수 있는데, 이는 이들에게 프리바이오틱스(prebiotics)로서 부가적인 건강 혜택을 부여한다. 본 발명의 일부 구체예에서, 건성 고형물 기초에서 중량으로 생성 조성물의 최소한 50%는 느리게 소화된다.
식이 섬유로서 올리고사카라이드의 유익한 효과는 상세하게 보고되었다. 소장 내에서 소화에 저항하지만 대장 내에서 발효되는 당 올리고머는 콜레스테롤 감소, 혈액 덱스트로스(blood dextrose) 약화 및 위장 건강 유지와 같은 여러 유익한 효과를 나타내는 것으로 밝혀졌다.
도 1에서는 앞서 기술된 전환 기술을 이용할 수 있는 공정의 한 구체예를 도시한다. 이러한 공정은 전분, 예를 들면, 식물성 전분으로 시작될 수 있다. 통상적인 옥수수 전분이 한 가지 적절한 실례이다. 이러한 공정은 일반적으로, 출발 전분이 상대적으로 높은 순도를 가지면 더욱 효과적으로 작동된다. 한 구체예에서, 높은 순도 전분은 건성 고형물 기초에서 0.5% 이하의 단백질을 포함한다. 아래의 일부 논의가 옥수수에 집중되긴 하지만, 본 발명은 다른 공급원, 예를 들면, 감자와 밀로부터 유래된 전분에도 적용될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전분(10)은 산(12)이 추가될 수 있고, 이후 전분 쿠커(starch cooker), 예를 들면, 전분 과립이 증기와 접촉하는 젯 쿠커(jet cooker) 내에서 젤라틴화(14)될 수 있다. 이러한 공정의 한 이형에서, 황산의 추가로 3.5의 pH 표적으로 조정된 전분 슬러리는 젯 쿠커 내에서 증기와 빠르게 혼합되고, 꼬리 라인(tali line)에서 4분 동안 149 내지 152℃(300 내지 305℉)에 유지된다. 젤라틴화된 전분(16)은 젯 쿠킹(jet cooking) 동안 높은 온도에서 산에 노출에 의해 가수분해(18)된다. 이러한 가수분해는 전분의 분자량을 감소시키고 조성물 내에서 모노사카라이드와 올리고사카라이드의 증가된 비율을 산출한다(앞서 언급된 바와 같이, "올리고사카라이드"는 최소한 2개의 사카라이드 단위를 포함하는 사카라이드, 예를 들면, 대략 2-30의 중합도(degree of polymerization, DP)를 갖는 사카라이드를 지칭한다). 중화제(20), 예를 들면, 탄산나트륨(sodium carbonate)은 산 가수분해를 중단시키기 위하여 추가될 수 있고, 이후 조성물은 가수분해 효소(hydrolytic enzyme)(22)와 접촉시킴으로써 더욱 탈중합화(24)될 수 있다. 적절한 효소에는 Novozyme으로부터 구입가능한 Termamyl과 같은 알파 아밀라아제가 포함된다. 이러한 효소 가수분해는 조성물 내에 존재하는 모노사카라이드와 올리고사카라이드의 비율을 더욱 증가시킨다. 산과 효소 처리에 의한 가수분해의 종합적인 결과는 전분을 당화(saccharification)시키는 것이다. 당화된 조성물은 모노사카라이드 프로필을 변화시키기 위하여, 예를 들면, 프럭토오스 농도를 증가시키기 위하여 이성질화될 수 있다.
당화된 조성물(26)은 이후, 예로써, 크로마토그래피 분별(28)에 의해 정제될 수 있다. 연속 모사된 이동층 크로마토그래피(sequential simulated moving bed chromatography)(SSMB)를 이용하는 한 구체예에서, 혼합된 사카라이드의 용액은 수지 비드로 채워진 칼럼을 통하여 주입된다. 수지의 화학적 특성에 따라, 일부 사카라이드는 수지와 더욱 강하게 상호작용함으로써, 수지와 더욱 약하게 상호작용하는 사카라이드와 비교하여 상기 수지를 통한 흐름의 지체를 유발한다. 이러한 분별은 덱스트로스와 프럭토오스와 같은 모노사카라이드를 높은 함량으로 함유하는 한 흐름(30)을 산출할 수 있다. 높은 프럭토오스 옥수수 시럽은 이런 흐름의 실례이다. 분별은 또한, 상대적으로 높은 농도의 올리고사카라이드(가령, 건성 고형물 기초(d.s.b)에서 대략 5-15% 올리고사카라이드)를 함유하고, 더욱 적은 농도의 덱스트로스와 프럭토오스와 같은 모노사카라이드를 함유하는 라피네이트 흐름(raffinate stream)(32)(즉, 수지 층을 통하여 더욱 빠르게 이동하는 성분)을 산출한다. 본 명세서에서, "흐름(stream)"이 공정의 특정 부분을 기술하기 위하여 이용되긴 하지만, 본 발명의 공정은 연속 작업(continual operation)에 한정되지 않는다. 이러한 공정은 배치(batch) 양식 또는 반-배치(semi-batch) 양식으로 수행될 수도 있다.
라피네이트(32)는 막 여과(34), 예를 들면, 선택적으로 정용여과(diafiltration)와 함께 나노여과(nanofiltration)로 더욱 분별될 수 있다. 가령, 이들 여과 단계는 대략 500 psi의 압력과 40-60℃ 온도에서 Desal DK 나선형(spiral wound) 나노여과 카트리지를 이용하여 수행될 수 있다. 단계 34에서 기술된 분별은 연속 모사된 이동층 크로마토그래피(sequential simulated moving bed chromatography)(SSMB)에 의해 달성될 수도 있다. 막 여과는 모노사카라이드를 주로 포함하는 투과액(36)(즉, 막을 통과하는 성분) 및 올리고사카라이드를 주로 포함하는 보유액(38)(즉, 막에 의해 거부되는 성분)을 산출한다(본 명세서에서, "주로"는 조성물이 건성 고형물 기초에서 다른 성분보다 열거된 성분을 더욱 많이 함유한다는 것을 의미한다). 투과액(36)은 모노머 흐름(30)(가령, 높은 프럭토오스 옥수수 시럽)과 혼합될 수 있다. 투과액은 모노사카라이드-풍부한 흐름이고, 보유액은 올리고사카라이드-풍부한 흐름이다. 다시 말하면, 나노여과는 나노여과 공급재료(nanofiltration feed)와 관련하여, 보유액 내에서 올리고사카라이드 및 투과액 내에서 모노사카라이드를 농축한다.
올리고사카라이드 시럽(40)으로 기술될 수 있는 보유액(38)은 농축된 시럽으로 건조되거나 단순히 증발되고 식품에서 한 가지 성분으로 이용될 수 있을 만큼 충분히 높은 함량(가령, d.s.b에서 중량으로 최소한 50%, 또는 일부 경우에, 최소한 90%)으로, 느리게 소화되는 올리고사카라이드를 함유할 수 있다. 하지만, 많은 경우에, 상기 조성물을 더욱 가공하고 정제하는 것이 유용할 것이다. 이런 정제에는 아래의 단계 중에서 한 가지 이상이 포함될 수 있다(도 1에서는 대안으로서 4가지의 정제 단계 42, 44, 46과 48을 도시하긴 하지만, 이들 단계 중에서 2가지 이상이 이러한 공정에 이용될 수도 있다).
올리고머 시럽(40)은 잔류 모노사카라이드, 예를 들면, 프럭토오스와 덱스트로스의 최소한 일부를 제거하기 위하여, 다른 분별(42), 예를 들면, 2차 나노여과와 같은 막 여과에 종속될 수 있다. 적절한 나노여과 조건과 장비는 앞서 기술된 바와 동일하다. 이러한 나노여과는 두 번째 모노사카라이드-풍부한 흐름인 투과액을 산출하는데, 이는 모노머 흐름(30)과 혼합될 수 있다. 대안으로, 추가의 분별(42)은 크로마토그래피 분리, 예를 들면, 모사된 이동층 크로마토그래피에 의해 수행될 수 있다.
시럽(41)은 덱스트로스 이성질화효소(dextrose isomerase)와 같은 효소와 접촉시킴으로써 이성질화(44)될 수 있다. 이는 존재하는 잔류 덱스트로스의 최소한 일부를 프럭토오스로 전환시키는데, 프럭토오스는 특정 상황에서 더욱 유익할 수도 있다.
앞서 언급된 바와 같이, 시럽은 전환 또는 재중합화(repolymerization)(46)를 유도하는 효소 또는 산으로 처리될 수 있는데, 여기서 여전히 존재하는 모노사카라이드의 최소한 일부는 다른 모노사카라이드 또는 올리고사카라이드에 공유 결합되고, 따라서 시럽의 잔류 모노머 함량을 더욱 감소시킨다. 이러한 단계에 이용하기 적합한 효소에는 글루코시다아제(glucosidase), 예를 들면, 아밀라아제(amylase), 글루코아밀라아제(glucoamylase), 트랜스글루코시다아제(transglucosidase)와 플루라나아제(pullulanase)가 포함된다. 셀룰라아제 효소는 일부 적용에 유익한 전환 산물을 생산할 수 있다.
시럽은 임의의 잔류 모노사카라이드의 최소한 일부를 상응하는 알코올로 전환하기 위하여(가령, 덱스트로스를 소르비톨(sorbitol)로 전환하기 위하여) 수소화(48)될 수 있다. 수소화가 공정에 포함되면, 이는 전형적으로(반드시 그렇지는 않지만) 최종 정제 단계가 된다.
상기 정제 단계 중에서 하나이상의 단계에 의해 생산되는 정제된 올리고머 시럽(49)은 이후, 탈색(50)될 수 있다. 탈색은 예로써, 활성탄(activated carbon)으로 처리와 차후의 마이크로여과(microfiltration)에 의해 수행될 수 있다. 연속 유동 시스템에서, 시럽 흐름은 탈색을 달성하는 과립 활성탄으로 채워진 칼럼을 통하여 주입될 수 있다. 이후, 탈색된 올리고머 시럽은 예로써, 대략 70% 이상의 건성 고형물(dry solid, d.s.)로 증발(52)되어 높은 함량의 올리고사카라이드(가령, d.s.b에서 중량으로 90% 이상, 또는 일부 경우에, 95% 이상) 및 결과로써, 낮은 모노사카라이드 함량을 함유하는 산물을 제공할 수 있다. 이러한 산물은 소화가 완전하게 불가능하진 않지만 인간에 의해 느리게 또는 불완전하게 소화되는 복수의 사카라이드를 함유한다. 이들 당에는 이소말토오스, 파노스(panose) 및 4 이상의 중합도를 갖는 분지된 올리고머가 포함될 수 있다.
공정 조건은 모노머-풍부한 흐름(30, 36) 또는 올리고머 산물 흐름 내에서 공급재료에서 말토오스의 대부분이 회수되도록 변형될 수 있다. 가령, 500 psi 이하의 압력에서 작동하는, 약간 더 큰 열린 구멍 크기(open pore size)를 갖는 나노여과 막, 예를 들면, Desal DL을 이용하여 모노머-풍부한 흐름 내에서 말토오스의 양을 증가시킬 수 있다.
이러한 산물은 식품 성분으로서 적합하고, 인간 소화계에 의해 느리게 소화되거나 소화 저항성이다. 앞서 언급된 바와 같이, 상기 산물의 일부 성분은 인간 위와 소장에서 실질적으로 완전히 소화되지 않을 수 있다. 이용된 전분 공급원에 따라, 산물은 일부 구체예에서, 옥수수 시럽 또는 밀 시럽(식품 표시 규정에 따름)으로 분류될 수 있다. 더욱 큰 열린 구멍 크기가 나노여과에 이용되는 경우에, 말토덱스트린으로 분류되는 더욱 높은 분자량 올리고머 시럽 산물이 획득될 수 있다.
이러한 공정에 의해 생산된 올리고사카라이드-함유 시럽은 통상적인 탄수화물에 대한 대체물 또는 보조제로서 식품에 추가될 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 측면은 건성 고형물 기초에서 다량의 선형과 비-선형 사카라이드 올리고머를 함유하는 탄수화물 조성물을 포함하는 식품 산물인데, 여기서 비-선형 사카라이드 올리고머의 농도는 선형 사카라이드 올리고머의 농도보다 크다. 시럽이 이용될 수 있는 식품의 특정 실례에는 빵, 케이크, 쿠키, 크래커, 압출된 스낵, 수프, 냉동 디저트, 튀긴 식품, 파스타 제품, 감자 제품, 쌀 제품, 옥수수 제품, 밀 제품, 유제품, 요구르트, 사탕 과자, 하드 캔디, 영양 바, 아침식사용 시리얼, 또는 음료와 같은 가공 식품이 포함된다. 이러한 올리고사카라이드 시럽을 함유하는 식품 산물은 옥수수 전분과 같은 통상적인 탄수화물이 이용되는 유사한 식품 산물보다 낮은 혈당 반응(glycemic response), 낮은 혈당 지수(glycemic index) 및 낮은 혈당 부하(glycemic load)를 나타낸다. 더 나아가, 이들 올리고사카라이드의 최소한 일부가 인간 위 또는 소장 내에서 매우 한정된 정도로 소화되거나 전혀 소화되지 않기 때문에, 식품 산물의 혈당이 감소한다. 이러한 시럽은 또한, 가용성 식이 섬유의 공급원이다.
앞서 기술된 소화-저항성 올리고머 시럽은 시럽과 같은 식품 산물에서 한 가지 성분으로 이용되거나, 또는 시럽 고형물을 형성하기 위하여 먼저 농축될 수 있다. 어떤 형태든, 이는 다양한 방법으로 이용될 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이, 상기 시럽은 옥수수와 같은 다양한 전분 공급원으로부터 유래될 수 있다. 본 발명의 일부 사례에서, "소화-저항성 옥수수 시럽" 또는 "저항성 옥수수 시럽"("RCS"로 약칭됨)이 이용되긴 하지만, 본 발명은 옥수수로부터 유래된 시럽 또는 시럽 고형물에 한정되지 않는다.
소화-저항성 올리고 시럽은 가용성 섬유의 공급원으로서 식품 산물에 추가될 수 있다. 이는 향미(flavor), 입안 느낌(mouth feel), 또는 텍스처(texture)에 부정적인 영향을 주지 않으면서 식품 산물의 섬유 함량을 증가시킬 수 있다.
이러한 소화-저항성 올리고머 시럽의 기능성(functionality)은 옥수수 시럽과 당과 유사한데, 이런 이유로 상기 시럽은 식품 산물에서 다양한 영양 감미료의 완전한 또는 부분적인 대체에 적합하다. 가령, 이러한 저항성 시럽은 식품 산물에서 수크로오스, 높은 프럭토오스 옥수수 시럽(HFCS), 프럭토오스, 덱스트로스, 통상의 옥수수 시럽, 또는 옥수수 시럽 고형물의 완전한 또는 부분적인 대체에 이용될 수 있다. 한 가지 특정한 실례로서, 이러한 소화-저항성 시럽 또는 소화-저항성 시럽 고형물은 당 고형물의 완전 대체까지, 1:1 기초에서 다른 감미료 고형물을 대체하는데 이용될 수 있다. 높은 감미료 고형물 대체 수준에서, 식품 산물의 감미(sweetness)가 감소될 수 있긴 하지만 입안 느낌과 향미 방출은 실질적으로 동일하게 유지되면서 당과 칼로리 함량이 감소한다. 또한, 이러한 소화-저항성 시럽은 식품 조성(food formula)에서 지방, 곡분, 또는 다른 성분을 대체하는 부피 형성제(bulking agent)로서 이용될 수 있다. 대안으로, 이러한 소화-저항성 시럽은 식품 산물의 감미 또는 입안 느낌을 변화시키지 않으면서 감미료 대체를 가능하게 하는, 수크랄로스(sucralose) 또는 다른 고강도 감미료와의 조합으로 식품 산물에 이용될 수 있다.
소화-저항성 올리고머 시럽은 식품 산물의 섬유 함량을 증가시키고, 이러한 제품의 소비로부터 생리학적 이익을 강화시키고, 칼로리 함량을 감소시키고 및/또는 상기 제품의 영양 프로필(nutritional profile)을 강화시키기 위하여 저항성 전분, 폴리덱스트로스, 또는 다른 섬유 공급원과의 조합으로 식품 산물에 이용될 수 있다.
소화-저항성 올리고머 시럽은 칼로리 함량을 감소시키고 및/또는 식품 산물의 영양 프로필을 강화시키기 위하여 부피 형성제, 예를 들면, 당 알코올 또는 말토덱스트린과의 조합으로 식품 산물에 이용될 수 있다. 이러한 시럽은 또한, 식품 산물에서 지방에 대한 부분 대체물로서 이용될 수 있다.
소화-저항성 올리고머 시럽은 바삭바삭함(crispness) 또는 스냅(snap)을 증가시키고, 이목 끌기(eye appeal)를 개선하고 및/또는 가루 반죽(dough), 배터(batter) 또는 다른 식품 조성물의 유동학(rhelogy)을 향상시키기 위하여 연화제(tenderizer) 또는 텍스처화제(texturizer)로서 식품 산물에 이용될 수 있다. 이러한 시럽은 또한, 제품 반감기(product shelf life)를 증가시키고 및/또는 더욱 연하고 더욱 촉촉한 텍스처를 산출하기 위하여 습윤제(humectant)로서 식품 산물에 이용될 수 있다. 또한, 상기 시럽은 수분 활성도(water activity)를 감소시키거나, 또는 수분을 고정시키고 관리하기 위하여 식품 산물에 이용될 수 있다. 시럽의 부가적인 용도에는 에그 와시(egg wash)를 대체하고 및/또는 식품 산물의 표면 광택(surface sheen)을 강화시키고, 곡분 전분 젤라틴화 온도를 변화시키고, 제품의 텍스처를 변경하고, 제품의 갈색화(browining)를 개선하는 것이 포함된다.
본 발명의 최소한 일부 구체예에서, 소화-저항성 올리고머 시럽은 아래의 이점 중에서 하나이상을 갖는다: 배터와 가루 반죽과 같은 식품 조성물 내로 시럽이 상대적으로 용이하게 통합되도록 하는 높은 용해성(solubility), 상승된 온도 및/또는 산성 pH 하에 안정성(stability)(일부 다른 가용성 섬유, 예를 들면, 이눌린(inulin)은 안정하지 않다), 낮은 감미, 깔끔한 냄새 및 깔끔한 색채. 시럽의 이들 특성은 상기 시럽이 이용되는 식품 산물이 깔끔한 표시(label)를 가질 수 있도록 한다. 본 발명의 일부 구체예에서, 소화-저항성 올리고머 시럽은 g(d.s.b)당 대략 2 칼로리를 보유하는데, 이는 식품 산물의 전체 칼로리 함량을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 소화-저항성 올리고머 시럽은 다양한 유형의 식품 산물에 이용될 수 있다. 이러한 시럽이 매우 유용할 수 있는 다른 유형의 식품 산물은 베이커리 제품(즉, 구운 식품), 예를 들면, 케이크, 브라우니(brownie), 쿠키, 쿠키 크리스프(cookie crisp), 머핀(muffin), 빵 및 단과자(sweet dough)이다. 전통적인 베이커리 제품은 당과 전체 탄수화물이 상대적으로 높을 수 있다. 베이커리 제품에서 한 가지 성분으로서 소화-저항성 시럽의 이용은 당과 탄수화물 수준을 낮추고 전체 칼로리를 감소시키면서 이러한 베이커리 제품의 섬유 함량을 증가시킬 수 있다.
2가지 주요 범주의 베이커리 제품이 존재한다: 효모로 부풀린 제품과 화학적으로 발효된 제품. 효모로 부풀린 제품, 예를 들면, 도넛, 단과자 및 빵에서, 소화-저항성 올리고머 시럽은 당을 대체하는데 이용될 수 있지만 효모 또는 빵 껍질 갈색화(crust browning)를 위한 발효 기질의 필요로 인하여 소량의 당이 여전히 요구된다. 소화-저항성 올리고머 시럽 고형물(가령, 소화-저항성 옥수수 시럽 고형물)은 다른 건성 성분과 함께, 영양 건성 감미료에서와 유사한 방식으로 추가될 수 있고, 특별한 처리(handling)를 필요로 하지 않는다. 저항성 옥수수 시럽은 시럽 또는 액체 감미료에 대한 직접적인 대체물로서 다른 액체와 함께 추가될 수 있다. 이후, 이러한 가루 반죽은 혼합, 발효, 분할, 덩어리 또는 구체적인 형태로의 형성이나 압출, 시험, 굽기 또는 튀기기 등을 비롯하여 제빵 산업(baking industry)에 통상적으로 이용되는 조건 하에 처리된다. 이러한 제품은 전통적인 제품에서와 유사한 조건을 이용하여 구워지거나 튀겨질 수 있다. 빵은 일반적으로, 20 내지 23분 동안 420℉ 내지 520℉ 범위의 온도에서 구워지고, 도넛은 400-415℉ 범위의 온도에서 튀겨질 수 있지만 다른 온도와 시간 역시 이용될 수 있다. 고강도 감미료는 최적 감미와 향미 프로필을 달성하기 위하여 필요에 따라 도넛에 추가될 수 있다.
화학적으로 발효된 제품은 전형적으로, 더욱 많은 당을 함유하고, 더욱 높은 수준의 저항성 옥수수 시럽/고형물을 함유할 수 있다. 최종 쿠키는 30% 당을 함유할 수 있는데, 이는 저항성 옥수수 시럽/고형물로 완전히 또는 부분적으로 대체될 수 있다. 이들 제품은 예로써, 4-9.5의 pH를 가질 수 있다. 수분 함량은 예로써, 2-40%일 수 있다.
저항성 옥수수 시럽/고형물은 용이하게 통합되고, 크리밍(creaming) 단계 동안 혼합의 시작 시점에 지방에 추가되거나, 또는 대용되는 시럽 또는 건성 감미료에 임의의 유사한 방법으로 추가될 수 있다. 이러한 제품은 혼합되고, 이후 예로써, 박판, 로타리 컷(rotary cut), 와이어 컷(wire cut), 또는 다른 형상 형성 공정을 통하여 형성된다. 이들 제품은 이후, 전형적인 굽기 조건 하에, 예를 들면, 200-450℉에서 구워진다.
저항성 옥수수 시럽/고형물은 또한, 무정형 상태(amorphous state)에서 당 글라스(sugar glass)를 형성하고, 입자를 구운 식품에 부착하고 및/또는 구워진 식품의 외관을 강화시키는 필름 또는 코팅을 형성하는데 이용될 수 있다. 저항성 옥수수 시럽 고형물은 다른 무정형 당과 유사하게, 가열 및 유리 전이 온도(glass transition temperature) 미만의 온도로 차후 냉각으로 유리를 형성한다.
이러한 시럽이 이용될 수 있는 식품 산물의 다른 유형은 아침식사용 시리얼이다. 가령, 본 발명에 따른 저항성 옥수수 시럽은 압출된 시리얼 조각 내에서 및/또는 이들 조각의 외부 상에 코팅 내에서 당의 전체 또는 일부를 대체하는데 이용될 수 있다. 이러한 코팅은 전형적으로, 최종 시리얼 조각의 전체 중량의 30-60%이다. 상기 시럽은 예로써, 분무액에 담겨 도포되거나, 또는 잔물방울로 뿌려질 수 있다. 코팅을 위한 조성은 저항성 옥수수 시럽의 75% 용액처럼 단순할 수 있다. 저항성 옥수수 시럽은 또한, 다양한 비율로 당과 혼합되거나, 또는 다른 감미료 또는 폴리올과 혼합될 수 있다. 이후, 추가의 수분은 저온 오븐 내에서 증발될 수 있다. 압출된 조각 내에서, 저항성 옥수수 시럽 고형물은 건성 성분과 함께 직접적으로 추가되거나, 또는 시럽 형태가 물과 함께 또는 개별적으로 압출기 내로 계량될 수 있다. 소량의 물이 압출기 내에 추가될 수 있는데, 이는 이후, 100℉ 내지 300℉ 범위의 다양한 구역을 통과할 수 있다. 선택적으로, 저항성 전분과 같은 섬유의 다른 공급원이 압출된 조각에 이용될 수 있다. 저항성 옥수수 시럽을 이용하면 다른 섬유 공급원과 상이한 텍스처가 산출된다. 이를 단독으로 또는 다른 섬유와 조합으로 이용하면, 텍스처를 변화시켜 산물 다양성(product diversity)을 산출할 수 있다.
이러한 시럽이 이용될 수 있는 식품 산물의 다른 유형은 유제품이다. 상기 시럽이 이용될 수 있는 유제품의 실례에는 요구르트, 요구르트 드링크, 우유 드링크, 향미된 우유, 스무디(smoothie), 아이스크림, 셰이크, 코티지치즈(cottage cheese), 코티지치즈 드레싱, 유제품 디저트(가령, 쿼그(quarg)), 거품을 일게 한 무스-타입(whipped mousse-type) 제품 등이 포함된다. 여기에는 직접적으로 소비되는 유제품(가령, 포장된 스무디) 및 다른 성분과 혼합되는 유제품(가령, 혼합된 스무디)이 포함된다. 이는 저온 살균된 유제품, 예를 들면, 160℉ 내지 285℉ 범위의 온도에서 저온 살균된 제품에 이용될 수 있다. 유제품에서 당의 완전한 대체가 가능하다(이는 전체 조성의 최대 24%이다). 저항성 옥수수 시럽은 일반적으로, 산성 pH에서 안정하다(유제품 음료의 pH 범위는 전형적으로, 2-8이다).
이러한 시럽이 이용될 수 있는 식품 산물의 다른 유형은 당제이다. 상기 시럽이 이용될 수 있는 당제의 실례에는 하드 캔디, 퐁당(fondant), 누가(nougat)와 마시멜로(marshmallow), 젤라틴 젤리 캔디 또는 거미(gummy), 젤리, 초콜릿, 감초(licorice), 츄잉 검, 캐러멜과 태피(toffee), 씹는 과자(chew), 박하(mint), 정제모양 당제(tableted confection), 과일 스낵 등이 포함된다. 과일 스낵에서, 저항성 옥수수 시럽은 과일 주스와 조합으로 이용될 수 있다. 과일 주스는 대부분의 감미를 제공하고, 저항성 옥수수 시럽은 전체 당 함량을 감소시키고 섬유를 추가한다. 시럽은 최초 캔디 슬러리에 추가되고 최종 고형물 함량으로 가열될 수 있다. 슬러리는 최종 고형물 함량을 달성하기 위하여 200-350℉에서 가열될 수 있다. 산은 2-7의 최종 pH를 제공하기 위하여 가열 전후에 추가될 수 있다. 저항성 옥수수 시럽은 당에 대한 0-100% 대체물 및 현존하는 옥수수 시럽 또는 다른 감미료에 대한 1-100% 대체물로서 이용될 수 있다.
이러한 시럽이 이용될 수 있는 다른 유형의 식품 산물은 잼과 젤리이다. 잼과 젤리는 과일로부터 만들어진다. 잼은 과일 조각을 함유하는 반면, 젤리는 과일 주스로부터 만들어진다. 저항성 옥수수 시럽은 아래와 같이, 당 또는 다른 감미료를 대신하여 이용될 수 있다. 과일과 주스를 탱크 내로 칭량한다. 당, 저항성 옥수수 시럽과 펙틴(pectin)을 미리 혼합한다. 건성 조성물을 상기 액체에 추가하고 214-220℉로 조리한다. 항아리 내로 고온 충전(hot-fill)하고 5-30분 동안 고열 처리한다.
이러한 시럽이 이용될 수 있는 다른 유형의 식품 산물은 음료이다. 상기 시럽이 이용될 수 있는 음료의 실례에는 탄산 음료, 과일 주스, 농축된 주스 혼합물(가령, 마르가리타 믹스(Margarita Mix)), 투명한 물, 드라이 믹스(dry mix) 음료 등이 포함된다. 본 발명의 저항성 옥수수 시럽의 이용은 많은 경우에, 다른 유형의 섬유가 음료에 추가될 때 발생하는 투명도(clarity) 문제를 해결한다. 당의 완전한 대체물이 가능하다(가령, 전체 조성의 최대 12%일 수 있다). 산성 pH에서 상기 시럽의 안정성으로 인하여, 이는 예로써, 2-7 범위의 pH를 갖는 음료에 이용될 수 있다. 저항성 옥수수 시럽은 저온 가공된 음료와 저온 살균된 음료에 이용될 수 있다.
이러한 시럽이 이용될 수 있는 다른 유형의 식품 산물은 높은 고형물 소(high solids filling)이다. 상기 시럽이 이용될 수 있는 높은 고형물 소의 실례에는 스낵 바, 토스터 빵과자와 쿠키에서 음식물의 소가 포함된다. 높은 고형물 소는 예로써, 산/과일 소 또는 사보리(savory) 소일 수 있다. 이는 소비되는 산물, 또는 식품 제조업체(추가적인 굽기) 또는 소비자(굽기 안정한 소(bake stable filling))에 의해 더욱 가공되는 산물에 추가될 수 있다. 본 발명의 일부 구체예에서, 높은 고형물 소는 67-90% 사이의 고형물 농도를 갖는다. 고형물은 저항성 옥수수 시럽으로 완전히 대체되거나, 또는 현존하는 다른 감미료 고형물의 부분적인 대체(가령, 현재 고형물의 5-100% 대체)에 이용될 수 있다. 전형적으로, 과일 소는 2-6의 pH를 갖고, 사보리 소는 4-8 pH이다. 소는 냉각 제조되거나, 또는 원하는 최종 고형물 함량으로 증발시키기 위하여 250℉까지 가열될 수 있다.
이러한 시럽이 이용될 수 있는 다른 유형의 식품 산물은 압출된 박편 스택이다. 상기 시럽이 이용될 수 있는 압출된 박편의 실례에는 부풀어진 스낵, 크래커, 토르티야 칩, 옥수수 칩 등이 포함된다. 압출된 조각을 제조하는데 있어, 저항성 옥수수 시럽/고형물이 건성 산물과 함께 직접적으로 추가된다. 소량의 물이 압출기 내에 추가되고, 이후 100℉ 내지 300℉ 범위의 다양한 구역을 통과한다. 이러한 건성 저항성 옥수수 시럽/고형물은 0-50% 수준으로 건성 산물 혼합물에 추가될 수 있다. 상기 건성 저항성 옥수수 시럽은 압출기를 따라 액체 포트 중에서 하나에 추가될 수도 있다. 산물은 낮은 수분 함량(5%)에서 출시되고, 이후 굽기하여 과량의 수분을 제거하거나, 또는 약간 더 높은 수분 함량(10%)에서 출시되고, 이후 튀기기하여 수분을 제거하고 산물을 조리한다. 굽기는 최대 500℉ 온도에서 20분 동안 수행될 수 있다. 더욱 전형적으로, 굽기는 350℉에서 10분 동안 수행된다. 튀기기는 전형적으로, 350℉에서 2-5분 동안 수행된다. 박편 스낵에서, 저항성 옥수수 시럽 고형물은 다른 건성 고형물(가령, 곡분)의 부분적인 대체물로서 이용될 수 있다. 이는 건조 중량의 0-50%일 수 있다. 상기 산물은 건조 혼합되고, 이후 물이 추가되어 점착성 반죽을 형성한다. 산물 혼합물은 5 내지 8의 pH를 가질 수 있다. 상기 반죽은 이후, 박편화되고 절단되고, 이후 구워지거나 튀겨진다. 굽기는 최대 500℉ 온도에서 20분 동안 수행될 수 있다. 튀기기는 전형적으로, 350℉에서 2-5분 동안 수행된다. 저항성 옥수수 시럽의 이용으로부터 다른 잠재적인 이점은 내부 성분(internal ingredient)으로 추가되거나, 또는 튀김된 식품의 외부 상에 코팅으로서 추가될 때, 튀김된 스낵의 지방 함량의 15% 정도 감소이다.
이러한 시럽이 이용될 수 있는 다른 유형의 식품 산물은 젤라틴 디저트이다. 젤라틴 디저트를 위한 성분은 종종, 겔화제(gelling agent)로서 젤라틴과의 건성 혼합물로서 판매된다. 당 고형물은 건성 혼합물 내에서 저항성 옥수수 시럽 고형물로 부분적으로 또는 완전히 대체될 수 있다. 이후, 건성 혼합물은 젤라틴을 용해시키기 위하여 물과 혼합되고 212℉로 가열될 수 있고, 젤라틴 디저트를 완성하기 위하여 추가의 물 및/또는 과일이 추가될 수 있다. 그 다음, 젤라틴은 냉각되고 그 상태로 유지된다. 젤라틴은 또한, 저장 안정성(shelf stable) 팩에 담겨 판매될 수도 있다. 이런 경우에, 안정화제(stabilizer)는 일반적으로 카라기닌(carrageenan)-기초된다. 앞서 언급된 바와 같이, 저항성 옥수수 시럽은 다른 감미료 고형물을 최대 100%까지 대체할 수 있다. 건성 성분은 상기 액체로 혼합되고, 이후 저온 살균되고 컵 내로 넣어지고 냉각되고 그 상태로 유지된다. 이들 컵은 일반적으로 호일 상단(foli top)을 보유한다.
이러한 시럽이 이용될 수 있는 다른 유형의 식품 산물은 스낵 바(snack bar)이다. 상기 시럽이 이용될 수 있는 스낵 바의 실례에는 아침식사와 식사 대용 바, 영양 바, 그라놀라(granola) 바, 단백질 바, 시리얼 바 등이 포함된다. 이는 스낵 바의 임의의 부분, 예를 들면, 높은 고형물 소, 결합 시럽(binding syrup) 또는 미립 물질 부분에 이용될 수 있다. 결합 시럽 내에서 당의 완전한 또는 부분적인 대체가 저항성 옥수수 시럽으로 가능하다. 결합 시럽은 전형적으로, 50-90% 고형물이고, 10% 결합 시럽 대 90% 미립 물질 내지 70% 결합 시럽 대 30% 미립 물질의 비율로 적용된다. 결합 시럽은 감미료, 부피 형성제와 다른 결합제(가령, 전분)의 용액을 160-230℉(시럽에 필요한 최종 고형물에 따라)로 가열함으로써 만들어진다. 상기 시럽은 이후, 미립 물질을 코팅하기 위하여 미립 물질과 혼합되고, 매트릭스 전체에 코팅을 제공한다. 저항성 옥수수 시럽은 또한, 미립 물질 자체에 이용될 수도 있다. 이는 압출된 조각이거나, 직접적으로 팽창되거나, 또는 건(gun) 부풀려질 수 있다. 이는 다른 곡물 성분, 옥수수 가루(corn meal), 쌀 곡분 또는 다른 유사한 성분과의 조합으로 이용될 수 있다.
이러한 시럽이 이용될 수 있는 다른 유형의 식품 산물은 치즈, 치즈 소스와 다른 치즈 제품이다. 상기 시럽이 이용될 수 있는 치즈, 치즈 소스와 다른 치즈 제품의 실례에는 저고형물 치즈, 저지방 치즈, 칼로리 감소된 치즈 등이 포함된다. 블록 치즈(block cheese)에서, 이는 용융(melting) 특성을 개선하거나, 또는 전분과 같은 다른 성분에 의해 추가된 용융 한계(melt limitation)의 효과를 감소시킬 수 있다. 이는 또한, 예로써, 지방, 우유 고형물(milk solid) 또는 다른 전형적인 부피 형성제를 대체하는 부피 형성제로서 치즈 소스에 이용될 수도 있다.
이러한 시럽/고형물이 이용될 수 있는 다른 유형의 식품 산물은 식용이고 및/또는 수용성인 필름이다. 상기 시럽이 이용될 수 있는 필름의 실례는 물에 용해되는 다양한 식품과 음료를 위한 건성 혼합물을 둘러싸는데 이용되는 필름, 또는 여전히 뜨거운 상태에서 조리후 식품에 추가되는 향신료 필름(spice film)과 같은 냄새 또는 향미를 전달하는데 이용되는 필름이다. 다른 필름 적용에는 과일과 식물성 가죽(vegetable leather) 및 다른 유연성 필름이 포함되지만 이들에 국한되지 않는다.
이러한 시럽이 이용될 수 있는 다른 유형의 식품 산물은 수프, 시럽, 소스, 드레싱이다. 전형적인 드레싱은 0-50% 오일일 수 있고 pH 범위가 2-7이다. 이는 냉각 가공되거나 가열 가공될 수 있다. 이는 혼합되고, 이후 안정화제가 추가된다. 저항성 옥수수 시럽은 필요한 다른 성분과 함께 액체 형태 또는 건성 형태로 용이하게 추가될 수 있다. 드레싱 조성물은 안정화제를 활성화시키기 위하여 가열되어야 한다. 전형적인 가열 조건은 1-30분 동안 170-200℉이다. 냉각후, 프리-에멀젼(pre-emulsion)을 만들기 위하여 오일이 추가된다. 상기 산물은 이후, 균질화기(homogenizer), 콜로이드 밀(colloid mill) 또는 다른 높은 전단 응력(shear) 공정을 이용하여 에멀젼화된다.
소스는 0-10% 오일, 10-50% 전체 고형물 및 2-8의 pH를 보유할 수 있다. 소스는 냉각 가공되거나 가열 가공될 수 있다. 이들 성분은 혼합되고, 이후 가열 가공된다. 저항성 옥수수 시럽은 필요한 다른 성분과 함께 액체 형태 또는 건성 형태로 용이하게 추가될 수 있다. 전형적인 가열은 1-30분 동안 170-200℉이다.
더욱 전형적으로, 소스는 20-50% 고형물 및 더욱 중성 pH 범위(4-8)를 보유한다. 이들은 건성 저항성 옥수수 시럽이 추가될 수 있는 건성 혼합물, 또는 캔으로 만들어지고 가압 살균되는 액체 수프일 수 있다. 수프에서, 저항성 옥수수 시럽은 최대 50% 고형물까지 이용될 수 있지만, 더욱 전형적인 용법은 5 g의 섬유/한 끼분 음식을 전달하는 것이다.
시럽은 당 고형물의 최대 100% 대체물로서 저항성 옥수수 시럽을 포함할 수 있다. 전형적으로, 원래 상태 기초에서 시럽의 12-20%가 포함된다. 저항성 옥수수 시럽은 물과 함께 추가되고, 이후 산물을 안전하고 저장 안정하도록 하기 위하여 저온 살균되고 고온-충전된다(전형적으로, 185℉에서 1분 저온 살균).
이러한 시럽이 이용될 수 있는 다른 유형의 식품 산물은 커피 크리머이다. 상기 시럽이 이용될 수 있는 커피 크리머의 실례에는 액체와 건성 크리머가 포함된다. 건조 혼합된 커피 크리머는 아래와 같은 지방 타입의 상업적 크리머 분말과 혼합될 수 있다: 콩, 코코넛, 야자, 해바라기 또는 캐놀라 오일, 또는 유지방(butterfat). 이들 지방은 수소화되거나 수소화되지 않을 수 있다. 저항성 옥수수 시럽 고형물은 선택적으로, 프럭토-올리고사카라이드, 폴리덱스트로스, 이눌린, 말토덱스트린, 저항성 전분, 수크로오스 및/또는 전통적인 옥수수 시럽 고형물과 함께 섬유 공급원으로서 추가될 수 있다. 조성물은 또한, 고강도 감미료, 예를 들면, 수크랄로스(sucralose), 아세설팜(acesulfame), 칼륨, 아스파테임(aspartame), 또는 이들의 조합을 포함할 수도 있다. 이들 성분은 원하는 조성물을 산출하기 위하여 건조 혼합될 수 있다.
분무 건조된 크리머 분말은 지방, 단백질과 탄수화물, 유화제, 유화 염(emulsifying salt), 감미료, 케이킹 방지제(anti-caking agent)의 조합이다. 지방 공급원은 콩, 코코넛, 야자, 해바라기 또는 캐놀라 오일, 또는 유지방 중에서 한 가지 이상일 수 있다. 단백질은 나트륨 또는 칼슘 카세네이트(caseinate), 유단백질(milk protein), 유장(whey) 단백질, 밀 단백질, 또는 콩 단백질일 수 있다. 탄수화물은 단독으로, 또는 프럭토-올리고사카라이드, 폴리덱스트로스, 이눌린, 저항성 전분, 말토덱스트린, 수크로오스 또는 옥수수 시럽과 조합된 저항성 옥수수 시럽일 수 있다. 유화제는 모노-와 디글리세리드, 아세틸화된 모노-와 디글리세리드, 또는 프로필렌 글리콜 모노에스테르(propylene glycol monoester)일 수 있다. 이들 염은 트리소디움 피로포스페이트(trisodium pyrophosphate), 모노소디움 포스페이트(monosodium phosphate), 디소디움 포스페이트(disodium phosphate), 트리소디움 포스페이트(trisodium phosphate), 테트라소디움 피로포스페이트(tetrasodium pyrophosphate), 모노포타슘 포스페이트(monopotassium phosphate) 및/또는 디포타슘 포스페이트(dipotassium phosphate)일 수 있다. 조성물은 또한, 고강도 감미료, 예를 들면, 수크랄로스(sucralose), 아세설팜(acesulfame), 칼륨, 아스파테임, 또는 이들의 조합을 포함할 수도 있다. 적절한 케이킹 방지제에는 규화알루미늄산 나트륨(sodium silicoaluminate) 또는 이산화규소(silica dioxide)가 포함된다. 이들 산물은 슬러리로 혼합되고, 선택적으로 균질화되고, 과립 형태 또는 덩어리 형태로 분무 건조된다.
액체 커피 크리머는 지방(유지방(dairy fat) 또는 수소화된 식물성 오일), 일부 우유 고형물이나 카세네이트, 옥수수 시럽 및 바닐라 또는 다른 향의 균질화된 저온 살균 에멀젼 및 안정화 혼합물이다. 상기 제품은 일반적으로, 185℉에서 30초 동안 HTST(고온 단시간 살균법), 또는 285℉에서 4초 동안 UHT(초고온 살균법)을 통하여 저온 살균되고, 2단계 균질화기 내에서 500-3000 psi 일차 단계 및 200-1000 psi 이차 단계에서 균질화된다. 커피 크리머는 일반적으로 커피에 추가될 때 파괴되지 않도록 안정화된다.
이러한 시럽이 이용될 수 있는 다른 유형의 식품 산물은 아이싱(icing), 프로스팅(frosting)과 글레이즈(glaze)와 같은 식품 코팅이다. 아이싱과 프로스팅에서, 저항성 옥수수 시럽은 칼로리 함량을 낮추고 섬유 함량을 증가시키는 감미료 대체물(완전한 또는 부분적인)로서 이용될 수 있다. 글레이즈는 전형적으로, 대략 70-90% 당이고, 나머지 중에서 대부분은 물인데, 저항성 옥수수 시럽은 상기 당을 완전히 또는 부분적으로 대체하는데 이용될 수 있다. 프로스팅은 전형적으로, 대략 2-40%의 액체/고체 지방 조합, 대략 20-75% 감미료 고형물, 색소, 향미와 물을 함유한다. 저항성 옥수수 시럽은 감미료 고형물의 전체 또는 일부를 대체하거나, 또는 저지방 시스템에서 부피 형성제로서 이용될 수 있다.
이러한 시럽이 이용될 수 있는 다른 유형의 식품 산물은 애완동물 사료, 예를 들면, 건성 또는 습성 개 사료이다. 애완동물 사료는 다양한 방식, 예를 들면, 압출(extrusion), 형상 형성(forming)과 육즙(gravy)으로 제조(formulating)로 만들어진다. 저항성 옥수수 시럽은 이들 각 유형에서 0-50%의 수준으로 이용될 수 있다.
이러한 시럽이 이용될 수 있는 다른 유형의 식품 산물은 토르티야인데, 이는 일반적으로 곡분 및/또는 옥수수 가루, 지방, 물, 식염, 푸마르산(fumaric acid)을 함유한다. 저항성 옥수수 시럽은 곡분 또는 지방을 대체하는데 이용될 수 있다. 이들 성분은 혼합되고, 이후 박편화되거나 압출되고 조리된다. 이러한 추가는 섬유를 추가하거나 저장 수명(shelf life)을 연장하는데 이용될 수 있다.
이러한 시럽이 이용될 수 있는 다른 유형의 식품 산물은 물고기와 육고기이다. 통상적인 옥수수 시럽은 이미 일부 육고기에서 이용되고 있고, 따라서 상기 저항성 옥수수 시럽은 부분 또는 완전 치환체로서 이용될 수 있다. 가령, 저항성 옥수수 시럽은 진공 낙하(vacuum tumble)되거나 육고기 내로 주입되기에 앞서 염수에 추가될 수 있다. 이는 식염과 인산염과 함께 추가될 수 있고, 선택적으로, 전분, 카라기닌 또는 콩 단백질과 같은 물 결합(water binding) 성분과 함께 추가될 수 있다. 이는 섬유를 추가하는데 이용되는데, 전형적인 수준은 섬유의 우수한 공급원을 가능하게 하는 5 g/한 끼분 음식이다.
이러한 시럽이 이용될 수 있는 다른 유형의 식품 산물은 건조된(주입된) 과일이다. 다양한 종류의 건조된 과일은 당과 함께 주입되는 경우에만 안정하고 입에 맞다. 저항성 옥수수 시럽은 당의 전체 또는 일부를 대체할 수 있다. 가령, 저항성 옥수수 시럽은 건조에 앞서 과일을 주입하는데 이용되는 염수에 추가될 수 있다. 황산염(sulfate)과 같은 안정화제 역시 이러한 염수에 이용될 수 있다.
이러한 시럽이 이용될 수 있는 다른 유형의 식품 산물은 유아용 식품이다. 저항성 옥수수 시럽은 이런 식품에 대한 한 가지이상의 통상적인 성분에 대한 대체물 또는 보조물로서 이용될 수 있다. 부드러운 향미와 투명한 색채로 인하여, 이는 당을 감소시키고 섬유 함량을 증가시키기 위하여 다양한 유아용 식품에 추가될 수 있다.
이러한 시럽이 이용될 수 있는 다른 유형의 식품 산물은 배터와 빵, 예를 들면, 육고기용 배터와 빵이다. 이는 저항성 옥수수 시럽으로 배터 및/또는 빵의 건성 성분(가령, 곡분 타입 성분)의 전체 또는 부분을 대체함으로써, 또는 육근(meat muscle) 또는 튀김된 식품 자체에 추가를 병용함으로써 달성될 수 있다. 이는 부피 형성제로서, 섬유 추가를 위하여, 또는 튀김된 식품 내에서 지방을 감소시키기 위하여 이용될 수 있다.
본 명세서에 기술된 공정은 당화에 저항하는 사카라이드 시럽의 분획(가령, 도 1에서 흐름 26)을 이용한다. 상기 물질을 정제된 산물로서 분리함으로써, 이는 기본적으로 모노사카라이드인 시럽, 예를 들면, 높은 프럭토오스 옥수수 시럽에서 바람직하지 않은 부산물이 되기보다는 고유한 유익한 특성을 위하여 이용될 수 있다. 높은 프럭토오스 옥수수 시럽으로부터 더욱 높은 비율의 올리고사카라이드의 제거는 상기 산물이 더욱 순수하고(즉, 더욱 높은 농도의 덱스트로스와 프럭토오스), 따라서 더욱 유익하도록 만든다.
본 발명의 식품 산물은 또한, 당뇨병으로 고통받는 포유동물, 예를 들면, 인간에서 혈당 농도를 조절하는 데에도 유리하게 이용될 수 있다. 이러한 식품 산물이 포유동물에 의해 소비될 때, 식품 산물 내에 느리게 소화되는 및/또는 소화 저항성 성분은 혈류(bloodstream) 내에서 더욱 온건하고 상대적인 혈당 반응을 유도할 수 있는데, 이는 당뇨병 환자에게 유익할 수 있다. 이러한 배경에서 "조절(control)"은 상대적인 용어로서 이해되어야 한다; 즉, 혈당 반응은 이런 소화 저항성 및/또는 느리게 소화되는 성분을 함유하지 않는 유사한 식품 산물을 동일한 포유동물이 소비할 때 나타나는 혈당 반응에 비하여 향상될 수 있지만, 당뇨병으로 고통받지 않는 포유동물에서 관찰되는 혈당 반응과 반드시 동등한 것은 아니다.
본 발명의 특정 구체예는 아래의 실시예로부터 더욱 명확하게 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 구체예의 공정 흐름도이다.
도 2에서는 실시예 3에 이용된 3가지 덱스트로스 조성물 내에서 특정 사카라이드의 분포 그래프를 도시한다.
도 3에서는 실시예 4에 이용된 출발 물질 내에서 특정 사카라이드의 분포 그래프를 도시한다.
도 4에서는 실시예 4에서 효소 처리에 의해 제조된 산물 내에서 특정 사카라이드의 분포 그래프를 도시한다.
도 5에서는 실시예 4에서 조성물을 효소로 처리할 때, 말토오스(maltose)와 이소말토오스(isomaltose) 농도에서 시간에 따른 변화의 그래프를 도시한다.
도 6에서는 실시예 4에서 덱스트로스 시럽을 상이한 농도의 효소로 처리할 때 말토오스 농도에서 변화의 그래프를 도시하고, 도 7에서는 이소말토오스 농도에서 변화의 그래프를 도시한다.
도 8에서는 실시예 4에서 조성물을 효소로 처리할 때, 특정 사카라이드의 농도에서 시간에 따른 변화의 그래프를 도시한다.
도 9에서는 실시예 4에서 희석 조성물을 효소로 처리할 때, 특정 사카라이드의 농도에서 시간에 따른 변화의 그래프를 도시한다.
도 10에서는 실시예 5에서 효소 처리의 결과로써 특정 사카라이드의 형성에 대한 온도 효과의 그래프를 도시한다.
도 11에서는 실시예 5에서 다른 효소 처리의 결과로써 특정 사카라이드의 형성에 대한 온도 효과의 그래프를 도시한다.
도 12에서는 실시예 6에서 조성물을 산 또는 효소로 처리할 때 사카라이드 분포에서 변화를 비교하는 그래프를 도시한다.
도 13에서는 실시예 6에서 산으로 처리된 시럽의 분석 결과를 도시한다.
도 14에서는 실시예 6에서 산으로 처리된 시럽의 크로마토그래피 분석 결과를 도시한다.
도 15에서는 본 발명의 조성물 또는 말토덱스트린을 섭취한 개에서 혈당 농도에서 변화를 도시한다.
실시예 1
옥수수 전분을 높은 프럭토오스 옥수수 시럽으로 가공하는 한 플랜트로부터 라피네이트 시럽을 구입하였다. 라피네이트는 크로마토그래피 분리로 생산하고, 주로 프럭토오스와 덱스트로스로 구성되었다. 상기 라피네이트는 대략 500 psi의 압력과 40-60℃의 온도에서 Desal DK1812C-31D 나노여과 카트리지를 이용한 나노여과를 수행하였다. 나노여과로부터 보유액은 활성탄으로 탈색시키고, 이후 대략 80% 건성 고형물로 증발시켰다. 이러한 건성 산물의 사카라이드 분석은 HPAE-PAD 크로마토그래피로 수행하고, 결과는 표 1에 도시한다.
성분 wt% d.s.b.
덱스트로스 38.9%
프럭토오스 6.1%
이소말토오스 14.3%
말토오스 10.5%
말토트리오스 0.3%
파노스 9.5%
선형 고급 사카라이드 0.0%
비-선형 고급 사카라이드 20.4%
라이트 라피네이트(light raffinate)라고 하는 상기 물질은 Englyst 검사를 이용하여 소화흡수율(digestibility)을 조사하였다. 대략 600 ㎎의 탄수화물 d.s.b.는 검사 튜브 내에서 20 ㎖의 0.1 M 아세트산나트륨 완충액에 추가하였다. 이들 내용물은 혼합하고, 이후 대략 92℃로 30분 동안 가열하고 37℃로 냉각하였다. 그 다음, 5 ㎖의 효소 용액을 검사 튜브에 추가하고, 이는 수조 내에서 37℃에서 흔듦으로써 교반하였다. 작은 샘플은 20분과 120분 시점에 제거하였다. 상기 효소는 불활성화시키고, 이들 샘플은 여과하고 YSI Inc.로부터 글루코오스 검사를 이용하여 소화흡수율을 측정하였다. 독립적이지만 유사한 나노여과 작업에서 가공된 헤비 라피네이트(heavy raffinate) 역시 동일한 검사법을 이용하여 검사하였다. 헤비 라피네이트는 라이트 라피네이트에서 15-25% 건성 고형물에 대조적으로 25-35% 건성 고형물을 포함하지만, 저분자량 사카라이드의 비율에서 거의 동일하였다. 나노여과되지 않은 조리된 감자 전분 역시 비교로서 검사하였다. 소화흡수율 검사와 사카라이드 분석의 결과는 표 2에 도시된다. 조리된 감자 전분은 비교를 위하여 표 2에 포함된다. 표 2에서 모든 비율은 d.s.b에 기준한다.
물질 빠르게 소화가능 % 느리게 소화가능 % 저항성 % 모노사카라이드 %(HPAE) 올리고사카라이드 %(HPAE)
라이트 라피네이트 45 3 52 45 55
헤비 라피네이트 41 3 56 44 56
감자 전분(조리됨) 78 11 11 44 56
물질 내에서 올리고사카라이드의 비율 및 소화 저항성인 물질의 비율 사이에 우수한 상관관계가 존재하였다.
실시예 2
옥수수 전분을 높은 프럭토오스 옥수수 시럽으로 가공하는 한 플랜트로부터 21.4% 건성 고형물에서 대략 1,025 ℓ의 라피네이트 시럽을 구입하였다. 라피네이트는 크로마토그래피 분리로 생산하고, 주로 프럭토오스와 덱스트로스로 구성되었다. 상기 라피네이트는 대략 500 psi의 압력과 40-60℃의 온도에서 2개의 Desal NF3840C-50D 나노여과 카트리지를 이용한 나노여과를 수행하였다. 출발 용적(starting volume)을 대략 20의 계수(factor)로 감소시킨 이후, 보유액은 DI 물을 이용한 대략 2 부피의 일정 부피 정용여과(constant volume diafiltration)를 수행하였다. 정용여과후, 27.6 ㎏의 보유액 산물(33.8% ds에서)을 회수하였다. 상기 물질은 냉동 장치 내에서 하룻밤동안 교반함으로써 활성탄(중량으로 시럽 고형물의 0.5%)으로 탈색시켰다. 슬러리는 0.45 마이크론 중공 섬유(hollow fiber) 여과 카트리지를 통한 여과로 멸균시키고, 대략 73% ds의 평균 농도로 부분 증발시켰다.
이러한 건성 산물의 사카라이드 분석은 HPAE-PAD 크로마토그래피로 수행하고, 결과는 표 3에 도시한다.
성분 wt% d.s.b.
덱스트로스 4.5%
프럭토오스 0.9%
이소말토오스 20.6%
말토오스 23.5%
말토트리오스 0.4%
파노스 20.9%
선형 고급 사카라이드 0.0%
비-선형 고급 사카라이드 29.1%
실시예 3 - 효소에 의한 덱스트로스로부터 비-선형 올리고머의 제조
74%, 79.5%와 80%의 고형물 농도를 갖는 농축된 덱스트로스 시럽은 (1) 희석된 시럽을 증발시키거나, 또는 (2) 덱스트로스 분말에 물을 추가함으로써 제조하였다. 각각의 덱스트로스/물 혼합물은 적절한 용기 내에 집어넣고 수조 내에서 60℃로 가열하였다.
글루코아밀라아제 효소(덱스트로자임 또는 스피리자임, Novozymes A/S)를 시럽에 추가하였다 - 30 ㎖ 시럽에 대략 400 ㎕ 효소. 시럽 용기는 뚜껑을 닫고, 이후 강하게 흔들어 효소를 분산시켰다. 상기 시럽은 60℃ 수조로 되돌렸다.
당 분포에서 변화는 2-4 ㎖ 시럽을 작은 유리 바이알로 이전하고, 가열된 블록 내에서 이를 대략 85-90℃로 가열하여 상기 효소를 불활성화시킴으로써 시간의 흐름에서 모니터하였다.
다양한 당 종류의 농도는 고성능 음이온 교환 크로마토그래피-펄스전류법(High Performance Anion Exchange Chromatography-Pulsed Amperometric Detection, HPAE-PAD)으로 결정하였다. 이들 분석에 전기화학적 탐지기와 기울기 용리 펌프(gradient pump)가 구비된 Dionex 이온 크로마토그래프, DX500을 이용하였다. 당은 수산화나트륨(sodium hydroxide)과 아세트산나트륨(sodium acetate) 용리제(eluent)의 기울기 구배 전달(gradient delivery)로 Dionex Carbopac PA1 분석과 가드 칼럼 상에서 분리하였다. 당은 4개-전위 파형(potential waveform)을 보유하는 골드 전극(gold electrode)을 이용하여 탐지하였다. 샘플은 물로 희석하고 분석에 앞서 Amicon Ultra-4 원심분리 필터 장치를 통과시켰다.
도 2에서는 60℃에서 48시간 동안 1.3% vol/vol 덱스트로자임(Novozyme으로부터 상업적 글루코아밀라아제 효소)로 처리된 3가지 상이한 최초 덱스트로스 조성물의 시럽 내에서 덱스트로스, 이소말토오스 및 "비-선형 고급"(본 도면에서, 4 이상의 중합도를 갖는 비-선형 올리고머를 지칭한다)의 상대적 양을 도시한다. 시럽 농도가 증가함에 따라, 다른 당에 비하여 모노머 덱스트로스의 양이 감소하고, 비-선형 고급 올리고머의 양이 증가한다.
실시예 4 - 옥수수 시럽으로부터 올리고머 시럽의 제조
덱스트로스 그린(95% 덱스트로스)에서부터 약하게 전환된 Staley 200 시럽(26 DE, 5% 덱스트로스)까지 광범위한 전환 정도를 나타내고 높은(34%) 말토오스 시럽, Neto 7300을 포함하는 출발 기질을 획득하였다. 본 실시예에서 출발 물질로서 이용되는 특정 제품은 Staleyㄾ200, Staleyㄾ300, Staleyㄾ1300, Netoㄾ7300, Sweetoseㄾ4300 옥수수 시럽, Staleydexㄾ3370 덱스트로스이었다. 이들 물질의 일부 특징은 표 4에 제공된다.
출발 시럽의 특징
Staley
200		 Staley
300		 Staley
1300		 Neto
7300		 Sweetose
4300		 Staleydex
3370
전환도 매우 낮음 낮음 보통 보통 높음 높음
전환 유형 산-효소 산 산 산-효소 산-효소 산-효소
당화율(D.E.)% 26 35 43 42 63 95
덱스트로스% 5 13 19 9 37 90
말토오스% 8 10 14 34 29 4
말토트리오스% 11 11 13 24 9 2
고급사카라이드% 76 66 54 33 25 --
덜 전환된 시럽의 대부분이 4 이상(NL DP +4)의 중합도를 갖는 비-선형 고급 올리고머를 상당량 포함하긴 하지만, 이들은 또한, 상당량의 선형 올리고머를 포함한다. 이들 시럽 중에서 일부는 DP 17까지 측정가능 선형 올리고머를 포함한다. 도 3에서는 최초 사카라이드 분포를 도시한다.
이용된 효소는 스피리자임 플러스 FG와 덱스트로자임 DX 1.5X 글루코아밀라아제와 프로모자임(promozyme) D2 플루라나아제(Novozyme), CG 220 셀룰라아제와 트랜스글루코시다아제 L-500(Genencor), 글루코아밀라아제 GA150(Sunson Industry Group)과 트랜스글루코시다아제 L(Bio-Cat Inc.)이었다.
다양한 옥수수 시럽은 대략 70% ds로 조정되었다. 대략 3.3%(v/v) 스피리자임 플러스 FG 효소를 50 ㎖ 튜브 내에서 각각에 추가하였다. 이들 시럽은 대략 4일 동안 60℃ 수조에서 가열하였다. 효소는 이들 시럽을 10분 동안 대략 85℃로 가열함으로써 불활성화시켰다. 도 4에서는 최종 사카라이드 분포를 도시한다. 모든 시럽은 4일 처리의 종결 시점까지 동등한 당 분포에 도달하였다. 전환후, 극히 적은 선형 올리고머가 잔류하고, 비-선형 올리고머 함량이 증가하였다.
여러 지점을 관찰하였다. 첫째, 전환된 Staleydex 3370 시럽은 다른 시럽보다 다소 높은 덱스트로스 함량과 더욱 낮은 비-선형 올리고머 함량을 보유하였다. 모든 시럽이 전환에 앞서 대략 70% ds로 조정되었지만, 낮은 최초 덱스트로스 함량을 보유하는 덜 전환된 시럽은 새로운 분포가 확립됨에 따라 물을 소비하고, 최종 농도가 전환된 3370 시럽보다 4-9 백분율점(percentage point) 높았다(가령, 덱스트로스의 단일 DP6 올리고머의 6개 덱스트로스 분자로의 가수분해는 5개의 물 분자를 소비한다). 표 5에 도시된 바와 같이, 전환된 시럽의 수분 함량은 덱스트로스 함량과 비례하고, 고급 올리고머 함량과 반비례한다.
전환후 농도%
출발 시럽 물 덱스트로스 NL DP4+
Staleydexㄾ3370 28 54 23
Sweetoseㄾ4300 25 49 27
Netoㄾ7300 21 48 27
Staleyㄾ1300 24 48 27
Staleyㄾ300 19 47 27
Staleyㄾ200 20 46 28
더욱 낮은 수분 함량은 평형 상태를 더욱 높은 농도의 전환 산물 방향으로 이동시킨다. 최종 수분 함량이 동일하도록 수분 함량이 조정되면, 당 분포 역시 동일할 것으로 생각된다.
둘째, 전환후 모든 시럽은 각 중합도(DP)에서 선형 올리고머보다 훨씬 높은 비율의 분지된 올리고머를 포함하였다. 말토오스 vs. 이소말토오스, 파노스 vs. 말토트리오스 및 NL DP4+ vs. DP4 이상의 상대적 함량을 비교한다(전환후, 이들 중에서 남아있는 것은 사실상 없다).
도 5에서는 농축된 덱스트로스 시럽을 스피리자임으로 처리할 때 시간에 따른 말토오스와 이소말토오스 농도에서 변화를 도시한다. 선형 올리고머는 동역학 산물인 반면, 비-선형 올리고머는 열역학 산물인 것으로 보인다. 다시 말하면, 덱스트로스로부터 선형 이합체, 말토오스의 형성은 활성화 에너지(activation energy)가 낮은 신속한 가역적 반응이다. 비-선형 이합체, 이소말토오스의 형성은 높은 활성화 에너지를 요하는 더욱 느린 가역적 반응이다.
도 6과 7에서는 70% 덱스트로스 시럽을 60℃에서 상이한 농도의 스피리자임 효소로 처리할 때 시간에 따른 말토오스 농도와 이소말토오스 농도에서 변화를 도시한다.
글루코아밀라아제로 Staley 1300 시럽의 처리에서, DP3 이상의 선형 올리고머는 빠르게 소모되고 덱스트로스로 전환되었다. 이들 선형 올리고머의 농도는 처리후 몇 시간 지나지 않아 전체 당의 대략 1%의 평형(70% 시럽 농도, 0.13% 스피리자임과 60℃에서)에 도달하였다(도 8 참조). 더욱 긴 기간 동안, 덱스트로스 농도는 서서히 감소하고, 비-선형 올리고머의 농도는 서서히 증가하였다. 시간의 흐름에서 말토오스와 이소말토오스의 농도에서 변화는 덱스트로스 전환에서 관찰되는 변화를 반영한다(도 7).
이들 실험으로부터 샘플은 10-20분 동안 85℃ 이상으로 가열하여 이들 효소를 불활성화시키고, 이후 이온 크로마토그래피 분석을 위하여 희석하였다. 이들 샘플은 활성 효소의 존재에서 희석되었다면, 덱스트로스로 역 가수분해되었을 것이다.
원래 상태로 회복된 시럽의 샘플은 20% 고형물로 희석하였다. 이들 각각의 분량은 60℃에서 스피리자임 효소의 존재에서 유지하고, 이들 각각의 다른 분량은 40℃에서 스피리자임의 존재에서 유지하였다. 이들 시럽은 시간에 따라 샘플을 채취하고, 각 샘플에서 효소는 앞서 기술된 바와 같이 불활성화시켰다.
도 9에서는 결과를 도시한다. 60℃에서, 비-선형 고급 올리고머(DP3 이상)의 농도는 3시간 이내에 절반으로 감소하고 7시 시점에 전체 당의 대략 11.6%에서 안정기(plateau)에 도달하는 것으로 나타났다. 더욱 낮은 온도는 가수분해를 지연시켰다. 도 9에 도시된 바와 같이, 덱스트로스 함량은 가수분해의 결과로써 증가하였다. 2가지 상이한 글루코아밀라아제(스피리자임과 덱스트로자임)를 이용할 때 가수분해 속도는 동일하였다.
이들 실험으로부터, 전환을 통하여 형성된 비-선형 올리고머는 글루코아밀라아제 효소(또는 이들 내에 불순물)에 의한 가수분해에 면제되지 않는 것으로 보인다. 하지만, 이들 중에서 일부는 가수분해에 저항하는 것으로 보인다. 20% ds에서, 단량체와 올리고머 사이에 평형은 단량체 쪽에 치우쳤다. 하지만, 11.3% DP4+와 11.6% DP3+은 7시간후, 글루코아밀라아제 활성을 위한 최적 온도에서 존속하였다. 도 8에 도시된 바와 같이, 동일한 시간 프레임(time frame) 및 훨씬 높은 고형물(70% ds)과 절반의 글루코아밀라아제 함량에서 선형 올리고머의 덱스트로스의 거의 완전한 전환과 이를 비교한다. 글루코아밀라아제 효소가 비-선형 올리고머를 가수분해할 수 있긴 하지만, 이러한 가수분해는 급속하지 않고 완전한 전환에 이르지 못할 수도 있다. 본 발명자들은 인간 장 내에서 소화 효소가 이들 화합물에 대하여 유사하게 감소된 활성을 나타낼 것으로 제안한다.
표 6에서는 원래 상태로 회복된 시럽을 활성 스피리자임 효소의 존재에서 60℃에서 20% ds로 희석할 때 모든 당 종류의 농도에서 변화를 도시한다.
Figure 112014105413564-pat00001
("L DP3+"은 3 이상의 중합도를 갖는 선형 올리고머를 지칭한다. "NL DP3"은 3 이상의 중합도를 갖는 비-선형 올리고머를 지칭한다. "NL DP4"는 4 이상의 중합도를 갖는 비-선형 올리고머를 지칭한다).
출발 당 분포 또는 전환도에 상관없이, 검사된 모든 옥수수 시럽은 동등한 시럽 농도에서 처리되면 글루코아밀라아제에 의해 동등한 당 분포로 전환되었다.
이들 실험으로부터, 옥수수 시럽의 효소 전환 동안, 선형 올리고머는 덱스트로스로 급속하게 가수분해되는 것으로 보인다. 더욱 긴 시간과 높은 시럽 농도에서, 비-선형 올리고머가 형성됨에 따라 덱스트로스가 소비된다. 비-선형 올리고머의 생산은 더욱 낮은 시럽 고형물에서 글루코아밀라아제에 의한 가수분해에 의해 확인되는 바와 같이, 적어도 부분적으로 가역성이다. 따라서, 원래 상태로 회복된 시럽이 글루코아밀라아제를 불활성화시키기에 앞서 희석되면, 이들 올리고머의 일부가 덱스트로스 단량체로 역 가수분해되었다. 이는 글루코아밀라아제(또는 아마도, 여기에 포함된 불순물)에 의한 비-선형 연쇄의 형성이 전적으로, 상기 효소에 의한 비가역성 "오류"는 아님을 증명한다.
실시예 5 - 글루코아밀라아제의 품질이 전환에 영향을 준다.
전환을 달성하기 위하여 필요한 효소의 양은 전형적인 효소 공정에 비하여 많다. 60-75℃에서 24시간 동안 80%의 평형 전환에 도달하기 위하여 대략 1.5% v/v의 통상적으로 이용되는 글루코아밀라아제(가령, 스피리자임 플러스 FG와 덱스트로자임 DX 1.5; Novozyme)가 필요하다. 효소 제조업체는 전환 산물을 형성하는 글루코아밀라아제의 경향을 감소시키는데 있어 장족의 발전을 이루었다 - 이들 효소의 소비자 - 옥수수 시럽의 제조업체에 의해 강제된 향상 - 이들에게 전환 산물은 파멸을 의미한다. 1950년대부터 효소는 현재의 글루코아밀라아제보다 이들 비-선형 올리고머 시럽을 형성하는데 훨씬 효율적일 것으로 생각된다.
Novozyme이 스피리자임과 덱스트로자임 모두에 대한 활성의 최적 온도가 59-61℃이라고 보고하지만, 온도가 60에서 65℃로 상승하면 전환 산물의 생성 속도가 증가한다는 사실은 이들 상업적 글루코아밀라아제 내에 여전히 존재하는 "불순물"이 본 출원에서 보고된 실험에서 전환 산물의 원인이 된다는 개념을 뒷받침한다. 도 10과 11에서는 스피리자임과 덱스트로자임 처리에서 이소말토오스 및 DP3 이상의 비-선형 올리고머(NL DP3+)의 형성 속도를 온도의 함수로서 도시한다. 기질 시럽은 Staley 1300이고, 이용된 효소의 양은 2.7% v/v이었다.
실시예 6 - 비-선형 올리고머를 형성하기 위한 옥수수 시럽의 산-촉매된 재구축.
Staley 1300 시럽은 pH 결정을 용이하게 하기 위하여 탈이온수로 1:4 희석하였다. 시럽 pH를 pH 목표로 떨어뜨리기 위한 산(HCl 또는 H2SO4)의 양을 결정하였다. 한 실험에서, 산 처리에 앞서 상기 시럽에 10% Krystar 결정성 프럭토오스를 추가하였다.
Staley 1300 시럽은 흔들리는 수조 내에서 50 ㎖ 스크루-캡 원심분리 튜브에서 대략 60℃로 가열하였다. 목표 pH에 도달하기 위하여 필요한 산의 미리 결정된 양을 상기 시럽에 추가하였다. 시럽 튜브는 강하게 흔들어 산을 균일하게 분산시켰다. 이들 튜브는 수조로 되돌리고, 필요에 따라 수조 온도를 조정하였다. 처리는 60, 70과 80℃ 및 1.2, 1.8과 2.3의 pH에서 수행하였다. 반응의 진행을 모니터하기 위하여, 시럽의 분량을 이들 튜브로부터 이전하고 부식성 용액(caustic solution)을 추가함으로써 중화시켰다.
이들 부식성 용액은 부식성 용액의 부피가 동등 부피의 산성화된 시럽을 중화시킬 만큼 충분하도록 준비하였다. 이러한 부피의 대략 80%는 한 번에 추가하는데, 이는 pH 측정을 위하여 충분하게 상기 시럽을 희석하였다. pH가 >5.0(바람직하게는, 6.5 이하)에 도달할 때까지 추가의 부식성 용액을 방울방울 추가하였다.
시럽 용액은 이온 크로마토그래피를 이용하여 분석하였다. 일부 샘플은 RSO 올리고사카라이드 칼럼(Phenomenex) 이외에, Dionex CarboPac PA200 칼럼을 이용하여 분석하였다.
Staley 1300 시럽 상에서 첫 번째 산 축합 반응은 60℃에서 pH 2.3에서 황산으로 진행되었다. 선형 올리고머의 비율은 감소하고, 비-선형 올리고머는 증가하였다.
도 12에서는 산 처리와 글루코아밀라아제 처리(둘 모두 60℃에서)에 의해 유발된, Staley 1300 시럽 내에서 당 분포의 변화를 비교한다. 이들 과정은 상이하게 진행된다는 것을 확인할 수 있다. 스피리자임 글루코아밀라아제는 선형 올리고머를 매우 빠르게 소비하고 덱스트로스를 산출한다. Staley 1300 시럽에서, DP3 이상의 선형 올리고머의 농도는 상기 효소와 접촉후 수시간 이내에, 전체 당의 대략 42%에서 대략 1%의 평형 수치로 하락한다. 더욱 긴 기간 동안, 덱스트로스의 일부가 l-선형 올리고머로 전환된다. 비-선형 DP3 이상(DP3+)의 농도는 대략 30시간(상기 효소 처리의 조건 하에) 동안 증가한다.
대조적으로, 산과의 접촉 시에, 선형 올리고머는 소비되고 비-선형 올리고머는 필적하는 속도로 형성된다. 덱스트로스 농도는 처리 과정에서 매우 느리게 증가한다.
병행 실험에서, 최종 시럽 고형물 농도가 대략 90%가 되도록 Staley 1300 시럽에 10% 건성 프럭토오스를 추가하였다. 이는 Staley 1300 시럽과 동일한 pH, 온도와 시간으로 처리하였다. Staley 1300 시럽은 처리 과정에서 현색되는 반면, 프럭토오스-함유 시럽은 거의 즉시 커피색으로 변하였다. 이로부터 채취된 샘플의 IC 분석은 산-처리된 시럽에 필적하는, 선형 올리고머 감소와 비-선형 올리고머 산출의 속도를 증명한다. 프럭토오스 함량은 별다른 변화가 없었다.
2차 산 처리를 수행하였는데, 여기서 Staley 1300 시럽은 HCl로 1.2와 1.8 pH로 조정되었다. 각 pH 처리는 70℃와 80℃의 온도에서 수행하였다. 모든 시럽은 처리 과정 동안 현저한 색채를 발생시켰다. 색채의 정도는 pH가 감소하고 온도가 증가하고 시간이 증가함에 따라 증가하였다. 극단에서, 검은색 불용성 성분이 형성되었다.
도 13에 도시된 바와 같이, 산-처리된 시럽의 산물은 매우 넓은 분포의 당 올리고머이다. 이는 또한, 효소 복원된 시럽보다 DP3 올리고머의 훨씬 높은 농도를 보인다. 또한, 산-처리된 시럽은 효소-처리된 시럽에는 존재하지 않는 당을 포함한다. 이는 예상되었는데, 그 이유는 산-촉매된 축합은 임의의 2개의 하이드록실 기 사이에서 발생하는 반면, 효소 축합은 전형적으로, 2개의 당 단위가 서로 결합되는 방식에서 매우 특이적이기 때문이다.
이들 당의 이온 크로마토그래피 분리에 Dionex CarboPac PA200 칼럼이 이용되었다. 도 14에서는 상기 칼럼에 의해 분해된 산-처리된 시럽의 크로마토그래피 흔적(chromatographic trace)을 도시한다. 이는 명백하게, 말토오스, 이소말토오스, 말토트리오스와 파노스와 독립적으로 용리하는 DP2-3 범위의 4가지 성분을 보여준다(이들 4개 모두 말토오스 이전에 용리한다). 이는 또한, 확인되지 않은 고급 올리고머에 대한 다수의 피크를 보여준다.
하기 표 7에서는 PA200 칼럼을 이용하여 이들 4개의 더욱 낮은-pH, 더욱 높은-온도 처리물질에 대한 시간의 흐름에서 당 분포의 변화를 도시한다(표에서 마지막 칼럼은 "미지 1-4" 피크의 양을 보여주고, NL DP3+에 포함되지 않는다).
Figure 112014105413564-pat00002
실시예 7 - 효소 전환 - 높은 당
5 gal의 탈이온수와 함께 80% 건성 고형물에서 대략 35 gal의 43 DE 옥수수 시럽(Staley 1300)은 탱크 내에서 천천히 교반하고 60℃ 온도로 가열하였다. 대략 1.6 gal의 스피리자임 플러스 FG 효소를 상기 시럽에 천천히 추가하고 충분히 교반하였다. 60℃에서 24시간후, 시럽은 85℃로 가열하고 20분 동안 유지시켰다. 이후, 상기 시럽은 100 gal 물을 추가함으로써 70%에서 20% 건성 고형물 농도로 희석하였다. 당 용액은 대략 500 psi의 압력과 55-60℃의 온도에서 Desal NF3840C 30D 나노여과 카트리지를 이용한 나노여과를 수행하였다. 신선한 정용여과 수(diafiltration water)를 추가하여 투과물 유동(permeate flux)을 2 내지 10 LMH의 범위에 유지시켰다. 여과는 보유액이 Karl Fisher와 YSI 덱스트로스 분석의 조합에 의해 5% 이하의 덱스트로스(d.s.b)를 포함할 때까지 지속하였다. 나노여과 보유액은 건성 고형물 기초에서 1% 활성탄으로 처리하였다. 그 다음, 탄소는 여과로 제거하고, 여과액은 80.2% ds로 증발시켰다.
최종 산물의 사카라이드 분석은 HPAE-PAD 크로마토그래피로 수행하고, 결과는 표 8에 도시한다.
성분 wt% d.s.b.
덱스트로스 1.1%
프럭토오스 0.1%
이소말토오스 27.7%
말토오스 5.2%
말토트리오스 0.3%
파노스 3.2%
선형 고급 사카라이드 3.3%
비-선형 고급 사카라이드 59.1%
(상기 표에서 "고급 사카라이드"는 3 이상의 DP를 갖는 올리고머를 지칭한다).
실시예 8 - 효소 전환 - 낮은 당
5 gal의 탈이온수와 함께 80% 건성 고형물에서 대략 35 gal의 43 DE 옥수수 시럽(Staley 1300)은 탱크 내에서 천천히 교반하고 60℃ 온도로 가열하였다. 대략 1.6 gal의 스피리자임 플러스 FG 효소를 상기 시럽에 천천히 추가하고 충분히 교반하였다. 60℃에서 24시간후, 시럽은 85℃로 가열하고 20분 동안 유지시켰다. 이후, 상기 시럽은 100 gal 물을 추가함으로써 70%에서 20% 건성 고형물 농도로 희석하였다. 당 용액은 대략 400 psi의 압력과 55-60℃의 온도에서 Desal UF-1 3840C 50D 한외여과(ultrafiltration) 카트리지를 이용한 한외여과를 수행하였다. 신선한 정용여과 수(diafiltration water)를 추가하여 투과물 유동(permeate flux)을 10 내지 20 LMH의 범위에 유지시켰다. 여과는 보유액이 Karl Fisher와 YSI 덱스트로스 분석의 조합에 의해 1% 이하의 덱스트로스(d.s.b)를 포함할 때까지 지속하였다. 한외여과 보유액은 건성 고형물 기초에서 1% 활성탄으로 처리하였다. 그 다음, 탄소는 여과로 제거하고, 여과액은 73.4% ds로 증발시켰다.
최종 산물의 사카라이드 분석은 HPAE-PAD 크로마토그래피로 수행하고, 결과는 표 9에 도시한다.
성분 wt% d.s.b.
덱스트로스 1.0%
프럭토오스 0.1%
이소말토오스 6.0%
말토오스 7.5%
말토트리오스 0.4%
파노스 4.4%
선형 고급 사카라이드 7.2%
비-선형 고급 사카라이드 73.3%
실시예 9 - 효소 전환 - 높은 이소말토오스
실시예 7로부터 시럽은 대략 400 psi의 압력과 55-60℃의 온도에서 Desal UF-1 3840C 50D 한외여과(ultrafiltration) 카트리지를 이용한 한외여과를 수행하였다. 이러한 작업으로부터 투과액은 대략 500 psi의 압력과 55-60℃의 온도에서 Desal NF3840C 30D 나노여과 카트리지를 이용한 나노여과를 수행하였다. 신선한 정용여과 수(diafiltration water)를 추가하여 투과물 유동(permeate flux)을 2 내지 10 LMH의 범위에 유지시켰다. 여과는 보유액이 Karl Fisher와 YSI 덱스트로스 분석의 조합에 의해 5% 이하의 덱스트로스(d.s.b)를 포함할 때까지 지속하였다. 나노여과 보유액은 건성 고형물 기초에서 1% 활성탄으로 처리하였다. 그 다음, 탄소는 여과로 제거하고, 여과액은 90.2% ds로 증발시켰다.
최종 산물의 사카라이드 분석은 HPAE-PAD 크로마토그래피로 수행하고, 결과는 표 10에 도시한다.
성분 wt% d.s.b.
덱스트로스 2.8%
프럭토오스 0.0%
이소말토오스 70.8%
말토오스 6.5%
말토트리오스 0.1%
파노스 0.6%
선형 고급 사카라이드 0.0%
비-선형 고급 사카라이드 19.2%
실시예 10 - 산 전환 - 중간 저항성
80% 건성 고형물에서 대략 35 gal의 43 DE 옥수수 시럽(Staley 1300)은 탱크 내에서 천천히 교반하고 80℃ 온도로 가열하였다. 대략 4.1 lb 37% 염화수소산을 상기 시럽에 천천히 추가하고 충분히 교반하였다. 반응물은 물의 주기적인 추가를 통하여 Karl Fisher 분석에 의한 측정에서, 대략 80% 건성 고형물 농도에 유지시켰다. 24시간후, 가열을 중단하고, 대략 35 gal의 0.35% 수산화나트륨 용액을 천천히 추가하고 충분히 교반하였다. 그 다음, pH를 5.0으로 조정하고, 30% d.s의 최종 당 농도에 도달하기 위하여 물을 추가하였다. 당 용액은 대략 400 psi의 압력과 55-60℃의 온도에서 Desal UF-1 한외여과 카트리지를 이용한 한외여과를 수행하였다. 신선한 정용여과 수를 추가하여 투과물 유동(permeate flux)을 10 내지 20 LMH의 범위에 유지시켰다. 여과는 보유액이 Karl Fisher와 YSI 덱스트로스 분석의 조합에 의해 5% 이하의 덱스트로스(d.s.b)를 포함할 때까지 지속하였다. 한외여과 보유액은 건성 고형물 기초에서 2% 활성탄으로 처리하였다. 그 다음, 탄소는 여과로 제거하고, 여과액은 71.5% ds로 증발시켰다.
최종 산물의 사카라이드 분석은 HPAE-PAD 크로마토그래피로 수행하고, 결과는 표 11에 도시한다.
성분 wt% d.s.b.
덱스트로스 6.4%
프럭토오스 0.1%
이소말토오스 1.6%
말토오스 3.8%
말토트리오스 4.3%
파노스 3.8%
선형 고급 사카라이드 25.6%
비-선형 고급 사카라이드 54.9%
실시예 11 - 수소화가 후행하는 산 전환
80% 건성 고형물에서 대략 35 gal의 63 DE 옥수수 시럽(SWEETOSEㄾ4300)은 탱크 내에서 천천히 교반하였다. 이후, 충분히 교반하면서 37% 염화수소산을 천천히 추가하여 시럽 건성 고형물에 대하여 0.25%(w/w) HCl을 제공하였다. 상기 혼합물은 80℃ 온도로 가열하였다. 반응물은 물의 주기적인 추가를 통하여 Karl Fisher 분석에 의한 측정에서, 대략 80% 건성 고형물 농도에 유지시켰다. 16시간후, 가열을 중단하고, 0.35% 수산화나트륨 용액을 이용하여 pH를 4.5로 조정하였다. 30% d.s의 최종 당 농도에 도달하기 위하여 물을 추가하였다. 당 용액은 대략 400 psi의 압력과 55-60℃의 온도에서 Desal UF-1 한외여과 카트리지를 이용한 한외여과를 수행하였다. 신선한 정용여과 수를 추가하여 투과물 유동(permeate flux)을 10 내지 20 LMH의 범위에 유지시켰다. 한외여과는 보유액이 Karl Fisher와 YSI 덱스트로스 분석의 조합에 의해 10% 이하의 덱스트로스(d.s.b)를 포함할 때까지 지속하였다. 한외여과 보유액은 대략 500 psi의 압력과 55-60℃의 온도에서 Desal NF3840C 30D 나노여과 카트리지를 이용한 나노여과를 수행하였다. 신선한 정용여과 수를 추가하여 투과물 유동(permeate flux)을 2 내지 10 LMH의 범위에 유지시켰다. 여과는 보유액이 Karl Fisher와 YSI 덱스트로스 분석의 조합에 의해 1% 이하의 덱스트로스(d.s.b)를 포함할 때까지 지속하였다. 나노여과 보유액은 건성 고형물 기초에서 1% 활성탄으로 처리하였다. 그 다음, 탄소는 여과로 제거하고, 여과액은 73.5% ds로 증발시켰다.
이러한 산물에 대한 당화율(DE)은 AOAC 방법 920.51(Lane Eynon)로 측정하였는데, 21 DE인 것으로 밝혀졌다. 상기 산물의 사카라이드 분석은 HPAE-PAD 크로마토그래피로 수행하고, 결과는 표 12에 도시한다.
성분 wt% d.s.b.
덱스트로스 1.4%
프럭토오스 0.1%
이소말토오스 0.0%
말토오스 4.3%
소르비톨 0.0%
파노스 6.3%
선형 고급 사카라이드 12.6%
비-선형 고급 사카라이드 75.2%
상기 산물은 수소화 반응을 더욱 수행하였다. 표 9에 기술된 물질의 43% d.s. 용액의 대략 1.5 ㎏을 압력 반응기 내로 도입하고, 교반하면서 탄소 촉매 상에 6.45 g의 5% 루테늄(ruthenium)을 추가하여 시럽 고체 고형물 상에 0.05% 루테늄(w/w)을 제공하였다. 반응기는 닫고 질소 가스로 정화하고, 이후 수소 가스로 600 psi의 압력까지 가압하였다. 그 다음, 반응기는 120℃로 가열하였다. 상기 온도 및 600-650 psi의 수소압(hydrogen pressure)은 4시간동안 유지하였다. 반응 용기는 냉각하고 조심스럽게 환기시키고 질소로 정화하였다. 이후, 반응 산물은 규조토(diatomaceous earth)를 통하여 여과하여 투명한 무색 용액을 제공하였다.
이러한 산물에 대한 당화율(DE)은 AOAC 방법 920.51(Lane Eynon)로 측정하였는데, 5 DE인 것으로 밝혀졌다. 상기 산물의 사카라이드 분석은 HPAE-PAD 크로마토그래피로 수행하고, 결과는 표 13에 도시한다.
성분 wt% d.s.b.
덱스트로스 3.1%
프럭토오스 0.2%
이소말토오스 0.0%
말토오스 5.9%
소르비톨 3.0%
파노스 5.6%
선형 고급 사카라이드 9.5%
비-선형 고급 사카라이드 72.7%
실시예 12 - Englyst 소화 검사
실시예 7, 8과 10으로부터 산물 물질은 Englyst 검사법을 이용하여 소화흡수율을 조사하였다. 대략 600 ㎎의 탄수화물 d.s.b를 검사 튜브 내에 20 ㎖의 0.1M 아세트산나트륨 완충액에 추가하였다. 내용물은 혼합하고, 이후 30분 동안 대략 92℃로 가열하고 37℃로 냉각하였다. 그 다음, 5 ㎖의 효소 용액을 검사 튜브에 추가하고, 이는 수조 내에서 37℃에서 흔듦으로써 교반하였다. 소량 샘플을 20분과 120분 시점에 이전하였다. 효소는 비활성화시켰다; 이들 샘플은 여과하고 덱스트로스 시험물(YSI Inc.)을 이용하여 소화흡수율을 측정하였다. 쉽게 소화되는 것으로 알려져 있는 10 DE 말토덱스트린(STAR-DRI 10) 역시 비교로서 검사하였다. 소화흡수율 검사와 사카라이드 분석의 결과는 표 14에 도시한다. 10 DE 말토덱스트린은 비교를 위하여 표 14에 포함된다. 표 14에서 모든 비율은 d.s.b에 기준한다.
물질 빠르게
소화가능 %		 느리게
소화가능 %		 저항성 % 비-선형 고급 %
(HPAE)
실시예 7 4.2 10.2 85.6 59.1
실시예 8 5.2 10.0 84.8 73.3
실시예 10 24.8 5.5 69.8 54.9
10 DE 말토덱스트린 89.7 3.4 7.0 13.7
(표 14에서 "고급 사카라이드"는 3 이상의 중합도를 갖는 올리고머를 지칭한다).
물질 내에서 비-선형 고급의 비율 및 소화 저항성인 물질의 비율 사이에 우수한 상관관계(R2 = 0.95)가 존재하였다.
실시예 13 - 하드 캔디, 레몬향
980 g(d.s.b.)의 실시예 7(효소 전환 - 높은 당)을 항아리에 추가하고 300℉의 내부 온도(internal temperature)까지 스토브에서 조리하였다. 이후, 교반하면서 15 g의 구연산과 1.2 g의 수크랄로스를 추가하였다. 그 다음, 황색과 레몬향을 추가하고, 혼합물은 캔디 모듈 내로 부어넣었다. 실온으로 냉각한 직후에 하드 캔디가 형성되었다.
실시예 14 - 젤리, 포도향
840 g의 실시예 8(효소 전환 - 낮은 당)을 혼합 접시에 추가하였다. 풍미를 위하여 자줏빛과 포도 향을 추가하였다. 이후, 160 g의 MiraThik 468 인스턴트 전분을 중간 강도로 혼합하면서 분량으로 추가하였다. 20분 동안 실온으로 냉각한 이후 젤리 캔디가 형성되었다.
실시예 15 - 요구르트
900 g의 우유(2% 지방)를 스토브 위에 놓인 항아리에 추가하였다. 이후, 80 g(d.s.b.)의 실시예 10(산 전환 - 중간 저항성)을 교반하면서 추가하였다. 그 다음, 혼합물은 150℉의 표적 온도로 가열하였다. 혼합물이 가열됨에 따라, 20 g의 Rezista 682 전분을 혼합하면서 분량으로 추가하였다. 혼합물은 150℉의 내부 온도에 도달한 이후, 5분 동안 유지시키고 2 단계 균질화기(1500/500 psi)를 통과시켰다. 산물은 190℉에서 5분 동안 저온 살균하였다. 이후, 혼합물은 90℉로 냉각하고 활성 요구르트 배양액으로 접종하였다. 배양은 요구르트가 4.5의 pH에 도달할 때까지 지속하고, 이후 소비에 앞서 냉각하였다.
실시예 16
본 발명에 따른 소화-저항성 옥수수 시럽의 샘플을 제조하기 위하여 아래의 전반적인 절차가 이용되었다.
일부 낮은 당 샘플의 제조에서는 하기 전반적인 절차에 기술된 바와 같은 5% 대신에, 1% 이하의 덱스트로스로 나노여과가 수행되었다.
*샘플 1 - HFCS 라피네이트로부터 올리고머 시럽
1. 높은 프럭토오스 옥수수 시럽(HFCS) 공정으로부터 혼합된 라피네이트를 여과 단위(filtration unit)로 이전하고, Desal UF-1 막으로 부피를 10x 내지 30x 농축한다. 주의: 본 단계는 최종 DP2 표적에 따라 임의적이다.
2. 여과 막을 나노여과 막(Desal NF3840C 30D "DL")로 교체한다. 투과물 유동을 2 내지 10 LMH 범위로 유지하는 속도로 신선한 정용여과 수를 추가한다. 보유액이 Karl Fisher와 YSI 덱스트로스 분석의 조합에 의해 5% 이하의 덱스트로스(d.s.b.)를 포함할 때까지 지속한다.
3. 보유액 산물을 회수하고 건성 고형물 기초에서 1% 활성탄을 추가한다.
4. 여과로 탄소를 제거하고 여과액을 >70% ds로 증발시킨다.
샘플 2 - 덱스트로스 그린으로부터 올리고머 시럽
1. 희석된 덱스트로스 그린(20-30% ds에서)을 여과 단위로 이전하고, Desal UF-1 막으로 부피를 10x 내지 30x 농축한다. 주의: 본 단계는 최종 DP2 표적에 따라 임의적이다.
2. 여과 막을 나노여과 막(Desal NF3840C 30D "DL")로 교체한다. 투과물 유동을 2 내지 10 LMH 범위로 유지하는 속도로 신선한 정용여과 수를 추가한다. 보유액이 Karl Fisher와 YSI 덱스트로스 분석의 조합에 의해 5% 이하의 덱스트로스(d.s.b.)를 포함할 때까지 지속한다.
3. 보유액 산물을 회수하고 건성 고형물 기초에서 1% 활성탄을 추가한다.
4. 여과로 탄소를 제거하고 여과액을 >70% ds로 증발시킨다.
샘플 3 - 덱스트로스의 >25% 비-선형 올리고머를 형성하기 위한 STALEYㄾ1300 옥수수 시럽의 효소 전환
1. 35 gal Staley 1300 시럽과 5 gal 물을 탱크 내로 주입한다. 교반기를 작동시키고 가열을 시작한다.
2. 시럽을 60℃로 가열하고 온도가 60℃+/-5℃에서 안정화되는 지를 확인한다.
3. 1.6 gal(6.1 ℓ) 스피리자임 플러스 FG 효소를 시럽에 추가한다.
4. 24시간 동안 60℃+/-5℃에 유지한다.
5. 60℃/24시간 유지의 종결 시점에서, 시럽을 85-90℃로 가열한다. 시럽 온도가 85℃ 이상에서 안정화되면 20분 동안 유지한다.
6. 탱크에 가열을 중단한다.
7. 100 gal 물을 추가함으로써 시럽을 70%에서 20% 고형물로 희석한다(총 140 gal).
8. 여과 단위로 이전하고, Desal UF-1 막으로 부피를 10x 내지 30x 농축한다.
9. 여과 막을 나노여과 막(Desal NF3840C 30D "DL")로 교체한다. 투과물 유동을 2 내지 10 LMH 범위로 유지하는 속도로 신선한 정용여과 수를 추가한다. 보유액이 Karl Fisher와 YSI 덱스트로스 분석의 조합에 의해 1% 이하의 덱스트로스(d.s.b.)를 포함할 때까지 지속한다.
10. 보유액 산물을 회수하고 건성 고형물 기초에서 1% 활성탄을 추가한다.
11. 여과로 탄소를 제거하고 여과액을 >70% ds로 증발시킨다.
샘플 4 - Tate & Lyle SWEETOSEㄾ4300 옥수수 시럽의 산-촉매된 재구축
1. 35 gal SWEETOSEㄾ4300 시럽을 탱크 내로 주입한다. 교반기를 작동시키고 80℃로 가열을 시작한다.
2. 충분히 교반하면서 ~2.8 lb 37% 염화수소산을 시럽에 천천히 추가한다(4300 시럽 밀도가 11.9 lb/gal이라는 가정에 기초하여, 반응물 내에서 시럽 건성 고형물에서 0.25% HCl 건성 고형물을 제공하도록 산정됨).
3. 80% ds +/- 5%에서 유지한다. 2시간마다 반응 샘플을 이전하고 동등량의 DI 물로 희석한다. 희석된 샘플에서 Karl Fisher를 수행한다. 40% ds 이하이면 어떤 작업도 하지 않는다. 40% ds 이상이면, 40% ds 이상에서 1% ds마다 최초 반응 내용물의 매 100 lb에 대하여 4 lb DI 물을 추가한다.
4. Karl Fisher를 위한 상기 샘플 이외에, 반응의 진행을 모니터하는데 이용되는 샘플을 회수한다. 산 첨가후 아래의 간격에서 이들을 이전한다: 2 시간, 4 시간, 8 시간과 16 시간. 각 샘플 추출후, 동등량의 0.35% NaOH 용액을 추가함으로써 샘플의 pH를 신속하게 조정하고, 충분히 혼합하고, pH를 측정한다. 필요에 따라 샘플 pH를 5.0-6.5로 조정한다.
5. 80℃/16 시간 유지의 종결 시점에서, 가열을 중단한다. 충분하게 교반하면서 pH가 4.5-5.5의 범위에서 안정해질 때까지 0.35% 부식성 용액을 천천히 추가한다.
6. 30% ds의 최종 고형물 농도에 도달하기 위하여 필요하면 희석수(dilution water)를 추가한다.
7. 여과 단위로 이전하고, Desal UF-1 막으로 부피를 10x 내지 30x 농축한다. 주의: 본 단계는 최종 DP2 표적에 따라 임의적이다.
8. 여과 막을 나노여과 막(Desal NF3840C 30D "DL")로 교체한다. 투과물 유동을 2 내지 10 LMH 범위로 유지하는 속도로 신선한 정용여과 수를 추가한다. 보유액이 Karl Fisher와 YSI 덱스트로스 분석의 조합에 의해 5% 이하의 덱스트로스(d.s.b.)를 포함할 때까지 지속한다.
9. 보유액 산물을 회수하고 건성 고형물 기초에서 1% 활성탄을 추가한다.
10. 여과로 탄소를 제거하고 여과액을 >70% ds로 증발시킨다.
샘플 5 - SWEETOSEㄾ4300 옥수수 시럽의 인산과 염화수소산-촉매된 재구축
1. 35 gal SWEETOSEㄾ4300 시럽을 탱크 내로 주입한다. 교반기를 작동시키고 80℃로 가열을 시작한다.
2. 충분히 교반하면서 ~0.35 lb 75% 인산을 시럽에 천천히 추가한다. 이후, 충분히 교반하면서 0.10 lb 37% 염화수소산을 시럽에 천천히 추가한다(4300 시럽 밀도가 11.9 lb/gal이라는 가정에 기초하여, 반응물 내에서 시럽 건성 고형물에서 0.08% H3PO4와 100 ppm HCl 건성 고형물을 제공하도록 산정됨).
3. 80% ds +/- 5%에서 유지한다. 2시간마다 반응 샘플을 이전하고 동등량의 DI 물로 희석한다. 희석된 샘플에서 Karl Fisher를 수행한다. 40% ds 이하이면 어떤 작업도 하지 않는다. 40% ds 이상이면, 40% ds 이상에서 1% ds마다 최초 반응 내용물의 매 100 lb에 대하여 4 lb DI 물을 추가한다.
4. Karl Fisher를 위한 상기 샘플 이외에, 반응의 진행을 모니터하는데 이용되는 샘플을 회수한다. 산 첨가후 아래의 간격에서 이들을 이전한다: 2 시간, 4 시간, 8 시간과 16 시간. 각 샘플 추출후, 동등량의 0.35% NaOH 용액을 추가함으로써 샘플의 pH를 신속하게 조정하고, 충분히 혼합하고, pH를 측정한다. 필요에 따라 샘플 pH를 5.0-6.5로 조정한다.
5. 80℃/16 시간 유지의 종결 시점에서, 가열을 중단한다. 충분하게 교반하면서 pH가 4.5-5.5의 범위에서 안정해질 때까지 0.35% 부식성 용액을 천천히 추가한다.
6. 30% ds의 최종 당 농도에 도달하기 위하여 필요하면 희석수(dilution water)를 추가한다.
7. 여과 단위로 이전하고, Desal UF-1 막으로 부피를 10x 내지 30x 농축한다. 주의: 본 단계는 최종 DP2 표적에 따라 임의적이다.
8. 여과 막을 나노여과 막(Desal NF3840C 30D "DL")로 교체한다. 투과물 유동을 2 내지 10 LMH 범위로 유지하는 속도로 신선한 정용여과 수를 추가한다. 보유액이 Karl Fisher와 YSI 덱스트로스 분석의 조합에 의해 5% 이하의 덱스트로스(d.s.b.)를 포함할 때까지 지속한다.
9. 보유액 산물을 회수하고 건성 고형물 기초에서 1% 활성탄을 추가한다.
10. 여과로 탄소를 제거하고 여과액을 >70% ds로 증발시킨다.
샘플 6 - Tate & Lyle STALEYㄾ1300 옥수수 시럽의 산-촉매된 재구축
1. 35 gal STALEYㄾ1300 시럽을 탱크 내로 주입한다. 교반기를 작동시키고 80℃로 가열을 시작한다.
2. 충분히 교반하면서 ~2.8 lb 37% 염화수소산을 시럽에 천천히 추가한다(4300 시럽 밀도가 11.9 lb/gal이라는 가정에 기초하여, 반응물 내에서 시럽 건성 고형물에서 0.25% HCl 건성 고형물을 제공하도록 산정됨).
3. 80% ds +/- 5%에서 유지한다. 2시간마다 반응 샘플을 이전하고 동등량의 DI 물로 희석한다. 희석된 샘플에서 Karl Fisher를 수행한다. 40% ds 이하이면 어떤 작업도 하지 않는다. 40% ds 이상이면, 40% ds 이상에서 1% ds마다 최초 반응 내용물의 매 100 lb에 대하여 4 lb DI 물을 추가한다.
4. Karl Fisher를 위한 상기 샘플 이외에, 반응의 진행을 모니터하는데 이용되는 샘플을 회수한다. 산 첨가후 아래의 간격에서 이들을 이전한다: 2 시간, 4 시간, 8 시간과 16 시간. 각 샘플 추출후, 동등량의 0.35% NaOH 용액을 추가함으로써 샘플의 pH를 신속하게 조정하고, 충분히 혼합하고, pH를 측정한다. 필요에 따라 샘플 pH를 5.0-6.5로 조정한다.
5. 80℃/16 시간 유지의 종결 시점에서, 가열을 중단한다. 충분하게 교반하면서 pH가 4.5-5.5의 범위에서 안정해질 때까지 0.35% 부식성 용액을 천천히 추가한다.
6. 30% ds의 최종 고형물 농도에 도달하기 위하여 필요하면 희석수(dilution water)를 추가한다.
7. 여과 스키드(skid)로 이전하고, Desal UF-1 막으로 부피를 10x 내지 30x 농축한다. 주의: 본 단계는 최종 DP2 표적에 따라 임의적이다.
8. 여과 막을 나노여과 막(Desal NF3840C 30D "DL")로 교체한다. 투과물 유동을 2 내지 10 LMH 범위로 유지하는 속도로 신선한 정용여과 수를 추가한다. 보유액이 Karl Fisher와 YSI 덱스트로스 분석의 조합에 의해 5% 이하의 덱스트로스(d.s.b.)를 포함할 때까지 지속한다.
9. 보유액 산물을 회수하고 건성 고형물 기초에서 1% 활성탄을 추가한다.
10. 여과로 탄소를 제거하고 여과액을 >70% ds로 증발시킨다.
이들 방법에 의해 제조된 시럽 중에서 일부는 차후 실시예에 이용되는데, 여기서 이들은 샘플 번호로 인용된다.
실시예 17
본 발명에 따른 올리고사카라이드 조성물을 포함하는 아침식사용 시리얼은 아래에 기술된 바와 같이 제조할 수 있다. 이러한 시리얼은 압출된 부분 및 이러한 압출된 부분 위에 배치된 코팅을 포함한다. 압출된 부분은 아래와 같다(중량 백분율):
옥수수 가루 54.80
통밀 곡분 25.19
저항성 옥수수 시럽 고형물(샘플 5) 13.51
통귀리 곡분 5.00
비타민 혼합물 0.50
식염 1.00
총합 100.0
압출된 부분은 아래의 단계를 이용하여 제조하였다: 혼합기/배합기 내에서 이들 성분을 함께 균일하게 혼합한다. 건성 혼합물과 물을 공급하여 표적 압출 수분을 달성한다. 전형적인 압출과 건조 조건을 이용한다. 냉각하고 포장한다.
코팅 조성물은 50% 당, 50% 저항성 옥수수 시럽의 75% 고형물 용액이다. 이는 아래의 단계를 이용하여 제조한다. 스프레이 건(spray gun)을 250℉에서 컨벡션 오븐(convection oven)에 집어넣고 미리 가열한다. 대략 100g의 시리얼을 칭량하고 오일 기초된 방출제(release agent)로 먼저 코팅된 텀블러(tumbler) 내로 집어넣는다. 탕관(kettle) 내에서 이들 건성 성분(75% 총 건성 고형물)을 혼합한다. 물을 추가하고 혼합한다. 시럽을 대략 230℉로 가열한다(급속 끓임). 적절한 비율(시리얼의 최종 중량으로 대략 45-50% 코팅)을 달성하기 위하여 시리얼:코팅의 정확한 비율을 제공하는데 필요한 시럽의 바람직한 양을 칭량한다. 시럽을 미리-가열된 스프레이 건에 부어넣고 에어 라인 호스(air line hose)를 스프레이 건에 부착한다. 시리얼이 낙하할 때, 모든 시럽이 도포될 때까지 시리얼 위에 시럽을 분무한다. 원하는 양의 코팅이 도포된 이후, 코팅된 시리얼이 엔로빙 드럼(enrobing drum) 내에서 3분 동안 낙하하도록 하여 균등한 코팅을 담보한다. 코팅된 시리얼을 방출제가 분무된 베이킹 시트(baking sheet) 위로 부어넣는다. 시리얼을 250℉에서 컨벡션 오븐 내에서 6분 동안 또는 시리얼이 건조된 것으로 보일 때까지 건조시킨다. 시리얼이 팬에 들어붙고 응집하는 것을 예방하기 위하여, 건성 동안 중간 부분을 휘젓는다. 건조후, 시리얼을 5분 동안 냉각한다. 냉각후, 시리얼을 칭량하고 코팅 비율(percent coating)을 결정한다. 시리얼을 플라스틱 보관 백 내에 포장한다.
실시예 18
본 발명에 따른 올리고사카라이드 조성물을 포함하는 요구르트를 제조하였다.
구성 성분은 아래와 같다:
2% 우유 3614
무지방 분유(NFDM) 133
저항성 옥수수 시럽(샘플 5) 200
Rezista 682 전분 53
총량: 4000 g
요구르트는 아래의 단계를 이용하여 제조하였다: 펌프와 깔때기 또는 기체액화장치(liquefier)를 이용하여 건성 성분을 액체 성분 내로 분산시킨다. 150℉로 미리 가열한다. 2 단계 균질화기를 이용하여 1500/500 psi에서 균질화시킨다. 190℉에서 5분 동안 저온 살균한다. 90℉로 냉각하고 배양액을 추가한다. 최종 pH 4.4까지 배양한다. 산물을 교반하고 냉각하여 활성 배양 성장(active culture growth)을 중단시킨다. 포장하고 냉각한다.
실시예 19
본 발명에 따른 올리고사카라이드 조성물을 포함하는 요구르트 드링크를 제조하였다.
구성 성분은 아래와 같다:
탈지유 94.21
유장 단백질 농축액 1.2
저항성 옥수수 시럽(샘플 5) 4.25
안정화 혼합물 0.442
수크랄로스 용액 0.008
총합: 100.0
요구르트 드링크는 아래의 단계를 이용하여 제조하였다: 펌프와 깔때기 또는 기체액화장치(liquefier)를 이용하여 건성 성분을 액체에 추가한다. 150℉로 미리 가열한다. 2 단계 균질화기를 이용하여 1500/500 psi에서 균질화시킨다. 190℉에서 5분 동안 저온 살균한다. 90℉로 냉각하고 배양액을 추가한다. 최종 pH 4.4까지 배양한다. 깨뜨리고 포장하고 냉각한다.
실시예 20
본 발명에 따른 올리고사카라이드 조성물을 포함하는 동결 신상품(frozen novelty)은 아래에 기술된 바와 같이 제조할 수 있다.
구성 성분은 아래와 같다:
유지방 1.20%
우유 고형물, 무지방(MSNF) 11.75%
수크로오스 10.70%
저항성 옥수수 시럽(샘플 5) 6.70%
유장 단백질 34 2.00%
폴리덱스트로스 4.10%
안정화 혼합물 0.67%
총 고형물 37.12%
갤런(gallon)당 중량 9.63 lb
이러한 동결 신상품은 아래의 단계를 이용하여 제조할 수 있다: 크림, 우유와 무지방 분유를 원하는 유지방 및 우유-고형물, 무지방(MSNF) 수준에 표준화시킨다. 적절한 분산을 담보하기 위한 중간 교반을 이용하여 안정화제를 액상당(liquid sugar)에 추가한다. 배치 탱크(batch tank) 내에서 우유와 액상당 부분을 완전하게 혼합한다. 혼합하면서 유지방 고형물 부분을 통합하고 낮은 교반을 이용하여 공기 혼입을 최소화한다. 185℉에서 30초 동안, 또는 균등한 시간과 온도에서 저온 살균한다. 2500 psi 이중 단계(2000과 500 psi, 각각 일차와 이차 단계)에서 2 단계 균질화기를 이용하여 균질화시킨다. 혼합물을 34-38℉로 냉각하고 숙성(aging)을 위하여 최소한 4시간동안 유지한다(하룻밤 숙성이 바람직하다).
실시예 21
본 발명에 따른 올리고사카라이드 조성물을 포함하는 무당(sugarless) 아이스크림을 제조하였다.
구성 성분은 아래와 같다:
유지방 7-12%
우유 고형물 무지방 10-12%
저항성 옥수수 시럽(샘플 5) 12-15%
말토덱스트린 3-5%
수크랄로스 0.0085%-0.012%
비타민 A 팔미트산염 0.009%
안정화제 혼합물 0.40 - 0.50%
무당 아이스크림은 아래의 단계를 이용하여 제조하였다: 안정화제 혼합물, 수크랄로스, 비타민 A와 말토덱스트린은 전단 응력(shear) 하에 탈지유에서 혼합한다. 전단 응력 하에 상기 혼합물에 저항성 옥수수 시럽을 추가한다. 이후, 교란(churning)과 탄산가스 포화(aeration)를 피하기 위하여, 크림(유지방)을 천천히 추가한다. 이후, 아이스크림은 175℉에서 30초 동안 저온 살균하고 2500 psi에서 2 단계 균질화시킨다. 혼합물은 하룻밤(35-40℉)동안 냉각하고, 이후 연속 냉동 시스템을 이용하여 동결 상태로 가공한다.
실시예 22
본 발명에 따른 올리고사카라이드 조성물을 포함하는 마시멜로를 제조하였다.
구성 성분은 3개의 독립된 부분으로 제조하였다:
A 부분
젤라틴 250 과분 22.5
냉각수 44.5
B 부분
저항성 옥수수 시럽(샘플 5, 71%) 337.5
C 부분
Hystar 말티톨 시럽 585.5
총합 990g
이들 마시멜로는 아래의 단계를 이용하여 제조하였다: A 부분의 성분을 혼합한다(물에 젤라틴을 혼합한다). 저항성 옥수수 시럽을 135℉로 미리 가열한다. 말티톨 시럽을 200℉로 가열한다. B 부분과 C 부분을 혼합하고 145℉로 냉각한다. A 부분을 극초단파에서 30초 동안 용해시켜 젤라틴을 용해시킨다. A 부분을 다른 부분에 추가하고, 0.5 밀도에 도달할 때까지 Hobart 혼합기 내에서 와이어 위스크(wire whisk)로 혼합물을 휘젓는다. 마시멜로를 페이스트리 백(pastry bag) 내로 채워 넣고 전분 주형(starch mold) 내로 가라앉힌다.
실시예 23
본 발명에 따른 올리고사카라이드 조성물을 포함하는 하디 캔디를 제조하였다.
구성 성분은 아래와 같다:
당 42.0
저항성 옥수수 시럽(샘플 4) 43.7
물 14.3
총합 100.0
하디 캔디는 아래의 단계를 이용하여 제조하였다: 당과 저항성 옥수수 시럽을 물과 혼합한다. Bosch 조리 기구로 ca. 138℃로 가열하고, 2분 동안 129℃로 진공시킨다. 구연산(3㎏ 산물에서 18g)과 향료를 추가한다. 사탕을 가라앉히거나 형성한다.
실시예 24
본 발명에 따른 올리고사카라이드 조성물을 포함하는 젤라틴 젤리 캔디를 제조하였다.
구성 성분은 아래와 같다:
당 35.2
*저항성 옥수수 시럽(샘플 5, 71%) 36.6
물 12.3
젤라틴 6.6
물 9.3
총합 100.0
젤라틴 젤리 캔디는 아래의 단계를 이용하여 제조하였다: 젤라틴과 물을 혼합하고 70℃에 유지시킨다. 당, 저항성 옥수수 시럽과 물을 혼합한다. 고형물이 89%에 도달할 때까지 가열한다(대략 120℃). 90℃로 냉각한다. 젤라틴 용액을 추가한다. 구연산 용액 50%(18g/1000g) 및 적절한 향료와 색소를 추가한다. 주형 전분(molding starch) 내에 가라앉히고 실온 조건에서 81-82% 중량 백분율의 건성 고형물(ds)로 건조시킨다.
실시예 25
본 발명에 따른 올리고사카라이드 조성물을 포함하는 잼을 제조하였다.
구성 성분은 아래와 같다:
물 36.5
살구 32.8
저항성 옥수수 시럽(샘플 5, 71%) 15.5
말토덱스트린 10.2
펙틴(저급 메톡시) 4.58
산탄 검 0.10
구연산 0.15
수크랄로스 0.06
소르브산칼륨 0.10
염화칼슘 0.01
총합 100.0
잼은 아래의 단계를 이용하여 제조하였다: 건성 성분을 혼합한다. 건성 성분을 액체 성분과 과일에 추가한다. 용기 내로 집어넣고 냉각한다.
실시예 26
본 발명에 따른 올리고사카라이드 조성물을 포함하는 감미된 어린이용 음료를 제조하였다.
구성 성분은 아래와 같다:
물 86.35
구연산 0.15
딸기 향 0.10
저항성 옥수수 시럽(샘플 5, 73.4%) 13.3
색소(#40, 10%) 0.10
수크랄로스 0.004
상기 음료는 아래의 단계를 이용하여 제조하였다: 혼합기를 이용하여 이들 성분을 물 내로 천천히 추가한다. 180℉로 가열한다. 직후에, 병 내로 고온 충전한다. 병을 수조 내에 위치시켜 냉각한다.
실시예 27
본 발명에 따른 올리고사카라이드 조성물을 포함하는 오렌지향 주스 소다 음료를 제조하였다.
구성 성분은 아래와 같다:
성분 %
구연산칼륨 0.0200
산(구연산, 말산) 0.2000
RCS(샘플 5, 71% ds) 1.8750
고강도 감미료(수크랄로스, Ace-K) 0.015
5% 투명화된 Val OJ Conc., 60.56 Brix 1.0177
적색 #40 0.0009
황색 #5 0.0044
오렌지 향 0.1218
여과된 물 96.7452
총합 100
이러한 오렌지 주스 소다는 아래의 단계를 이용하여 제조하였다: 구연산칼륨, 산, 저항성 옥수수 시럽과 고강도 감미료를 건조 혼합한다. 오렌지 주스 농축액, 적색 #40, 황색 #5, 오렌지 향 및 이전 단계로부터 혼합물을 물 내로 혼합한다. 원하는 부피의 CO2(2-4)까지 탄화(carbonization)시킨다.
실시예 28
본 발명에 따른 올리고사카라이드 조성물을 포함하는 사보리 높은 고형물 소를 제조하였다.
구성 성분은 아래와 같다:
성분 양(g)
Tate & Lyle 텍스처화 혼합물1 18.6
카놀라 오일 34
치즈 향 28
저항성 옥수수 시럽 고형물(샘플 5) 17
식염 1.3
잘라페노(jalapeno) 향 0.75
락트산 0.2
구연산 0.15
총합 100
1변형 녹말(food starch), 밀 단백질과 말토덱스트린의 혼합물
이들 성분은 아래의 순서로 생성 혼합물 내로 통합하였다: (1) 카놀라 오일, (2) 향료, 구연산, 락트산과 식염, (3) 저항성 옥수수 시럽, (4) Tate & Lyle 텍스처화 혼합물.
실시예 29
본 발명에 따른 올리고사카라이드 조성물을 포함하는 높은 고형물 과일 소를 제조하였다.
구성 성분은 아래와 같다:
A 부분 %
Isosweet 5500 H FCS 21
Mirathik 603(변형 녹말) 6
B 부분
저항성 옥수수 시럽(샘플 6) 70.88
물 1.55
nat.와 art. rasp. 향료 256639(tastemaker) 0.3
C 부분
말산 0.1
구연산 0.1
적색 09310(WJ) 0.06
푸른색 09918(WJ) 0.01
총합 100
이러한 높은 고형물 소는 아래의 단계를 이용하여 제조하였다: Hobart 혼합기 내에 A 부분 Isosweetㄾ5500을 배치한다. 1.5분 동안 혼합하면서 Mirathik 603을 천천히 추가한다. B 부분 저항성 옥수수 시럽, 향료와 물을 추가한다. 균일해질 때까지 혼합한다(1분). 혼합물이 진해질 때까지 대략 3분 동안 방치한다. C 부분 성분을 미리 혼합하고 혼합물에 추가한다. 균일해질 때까지 혼합한다. 완전 점성(viscosity)을 달성하도록 소를 24시간 동안 놓아둔다.
실시예 30
본 발명에 따른 올리고사카라이드 조성물을 포함하는 박편 크래커를 제조하였다.
구성 성분은 아래와 같다:
곡분 70.949
저항성 옥수수 시럽 고형물(샘플 5) 17.00
쇼트닝(shortening) 10.0
수크랄로스 0.001
중탄산나트륨 0.70
식염 0.50
인산일칼슘 0.85
총합 100.00
물의 양 30
박편 크래커는 아래의 단계를 이용하여 제조하였다: 모든 성분이 축축해지고 가루 반죽이 유연해질 때까지 가루 반죽을 혼합한다. 가루 반죽을 1.1 ㎜로 박편화시킨다. 조각을 절단한다. 350℉에서 5분 동안 컨벡션 오븐(로우 팬(low fan))에서 굽는다.
실시예 31
본 발명에 따른 올리고사카라이드 조성물을 포함하는 팽창되고 압출된 스낵을 제조하였다.
구성 성분은 아래와 같다:
옥수수 곡분 75.00
저항성 옥수수 시럽 고형물(샘플 5) 23.50
식염 1.50
총합 100.0
이러한 팽창되고 압출된 스낵은 아래의 단계를 이용하여 제조하였다: 건성 성분을 혼합한다. 건성 성분을 압출기 내로 공급한다. 적절한 형상으로 압출한다. 1% 최종 수분 함량으로 10분 동안 건조시킨다.
실시예 32
본 발명에 따른 올리고사카라이드 조성물을 포함하는 토르티야 칩을 제조하였다.
구성 성분은 아래와 같다:
옥수수 칩 #8 곡분 23.5
토르티야 칩 #1 곡분 24.0
저항성 옥수수 시럽(샘플 5) 2.50
물 40.0
총합 100.0
이러한 토르티야 칩은 아래의 단계를 이용하여 제조하였다: 토르티야 칩 #1 곡분과 옥수수 칩 #8 곡분의 1:1 혼합물을 만든다. Hobart 혼합기 내에서 1분 동안 낮은 속도에서 혼합한다. 저항성 옥수수 시럽을 추가하고 1분 동안 낮은 속도에서 혼합한다. 혼합기가 낮은 속도에서 여전히 작동하는 동안, 건성 혼합물에 실온의 물을 연속으로 천천히 추가한다. 모든 물이 추가되면, 혼합기 속도를 증가시키고 3분 동안 혼합한다. 가루 반죽을 덮어 감추고 플라스틱 비커 내에서 30분 동안 놓아둔다. Rondo 쉬터(sheeter)를 이용하여 가루 반죽을 박편화시키고 점진적으로 동그랗게 말아 대략 1.3 ㎜ 두께를 갖도록 한다(측미계(micrometer)를 이용하여 두께 검사). Rondo 쉬터를 이용하고, 가루 반죽을 수평으로 배치함으로써 커터(cutter)를 이용하여 가루 반죽을 절단한다. 375℉로 미리 가열된 프라이팬 내에서 대략 1:45 내지 2분 동안 튀긴다(칩이 황금빛 갈색(golden brown)을 나타내고 기포형성(bubbling)이 거의 중단될 때까지). 칩이 튀겨지는 동안, 칩의 양쪽 면이 지속적으로 잠기도록 하기 위하여 금속 주걱을 이용하여 이들 칩을 휘젓는다(균등한 지방 흡수를 돕기 위하여). 프라이팬으로부터 이전하고, 4분 동안 바스켓을 걸어둠으로써 칩의 기름기를 없앤다. 칩을 수건(cloth towel)에 쏟다 붓고 6분 동안 놓아둔다. 토르티야 칩을 불룩하게 하고 밀봉하고 플라스틱 백 내에 레테르를 붙인다.
실시예 33
본 발명에 따른 올리고사카라이드 조성물을 포함하는 젤라틴 디저트 건성 혼합물을 제조하였다.
구성 성분은 아래와 같다:
저항성 옥수수 시럽 고형물(샘플 5) 88.66
*젤라틴 250 과분 9.00
아디프산 0.90
푸마르산 0.60
딸기 향 0.50
이산이나트륨 0.20
색소(적색 #40) 0.14
수크랄로스 0.03
이러한 젤라틴 디저트 건성 혼합물은 아래의 단계를 이용하여 제조하였다: 건성 성분을 혼합한다. 85.1g의 건성 혼합물을 칭량하고 212℉에서 226.8g의 물에 추가한다. 완전히 용해시킨다. 226.8g의 차가운 물을 추가하고 완전하게 혼합한다. 적어도 4시간 동안 냉각한다.
실시예 34
본 발명에 따른 올리고사카라이드 조성물, 높은 고형물 소, 결합 시럽과 압출된 조각을 포함하는 스낵 바를 제조하였다.
높은 고형물 소의 성분은 아래와 같다:
A 부분
저항성 옥수수 시럽(샘플 6) 21.00
Mirathik 603 전분 6.00
B 부분
저항성 옥수수 시럽(샘플 6) 70.88
물 1.55
라즈베리 향 0.3
C 부분
말산 0.10
구연산 0.10
적 색소 0.06
청 색소 0.01
총합 100
이러한 높은 고형물 소는 아래의 단계를 이용하여 제조하였다: 혼합기 내에 저항성 옥수수 시럽을 포함하는 A 부분을 배치한다. 1.5분 동안 느린 속도에서 혼합하면서 Mirathik 603을 천천히 추가한다. B 부분(저항성 옥수수 시럽, 향료와 물)을 추가하고 균일해질 때까지 혼합한다(낮은 속도에서 1분). 혼합물이 진해질 때까지 대략 3분 동안 방치한다. C 부분 성분을 미리 혼합하고 혼합물에 추가한다. 균일해질 때까지 혼합한다(완전 점성(viscosity)을 달성하도록 소를 24시간 동안 놓아둔다).
결합 시럽에 대한 성분은 아래와 같다:
저항성 옥수수 시럽(샘플 2) 67.7
글리세린 10.7
StaSlim 150 전분 13.3
쇼트닝 7.5
식염 0.8
*총합 100.0
이러한 결합 시럽은 아래의 단계를 이용하여 제조하였다: 혼합하고 172℉로 가열한다. 시리얼/그라놀라 조각에 추가하고 혼합하여 각 조각을 균일하게 코팅한다. 54% 시럽과 46% 시리얼의 비율로 혼합한다.
압출된 조각에 대한 성분은 아래와 같다:
옥수수 가루 55.30
통밀 곡분 25.19
저항성 옥수수 시럽(샘플 2) 13.51
통귀리 곡분 5.00
식염 1.00
총합 100.0
압출된 조각은 아래의 단계를 이용하여 제조하였다: 혼합기/배합기 내에서 이들 성분을 함께 균일하게 혼합한다. 건성 혼합물과 물을 공급하여 표적 압출 수분을 달성한다. 전형적인 압출과 건조 조건을 이용한다. 냉각하고 포장한다.
결합 시럽은 혼합하여 압출된 조각 또는 다른 미립물질을 코팅하고, 혼합물은 박편화하거나 형상 형성하고 적절한 크기로 절단한다. 높은 고형물 소는 전형적으로, 결합제/미립물질 혼합물의 두 박편 사이에 추가된다.
실시예 35
본 발명에 따른 올리고사카라이드 조성물을 포함하는 양념 케이크(spice cake)를 제조하였다.
구성 성분은 아래와 같다:
Figure 112014105413564-pat00003
이러한 양념 케이크는 아래의 단계를 이용하여 제조하였다:
건조 혼합 절차:
RCS, Mira-Thik 603, Core M90과 소르비톨을 혼합기 용기 내에 배치한다. 너무 뜨거워 지지 않도록 주의하면서 EC-25를 극초단파에서 용해시킨다(GMS 90 또는 Durfax 60을 용해시키지 않는다). EC-25를 추가하고 속도 1에서 5분 동안 혼합하고 필요에 따라 용기를 긁어낸다. 속도 1에서 1분 동안 혼합하면서 GMS 90을 추가하고, 필요에 따라 용기를 긁어낸다. 건성 혼합물을 식품 전동 조리 기구(food processor)에 2분 동안 통과시키고 각 1분후 긁어낸다. 건성 혼합물을 혼합 용기로 다시 이전한다. 남아있는 건성 성분을 체질하고 혼합기를 작동시키면서 소르비톨 혼합물에 천천히 추가한다(한 번에 1 대형 스푼). 속도 1에서 총 5분 동안 혼합한다.
물 혼합 절차
건성 혼합물을 용기 내에 배치한다. 속도 1에서 30초 동안 혼합하면서 물을 천천히 추가한다. 용기를 긁어낸다. 속도 2에서 31/2분 동안 혼합하고, 필요에 따라 용기를 긁어낸다. 눌어붙지 않는 분무 쿠킹 오일을 8-인치 층 케이크 팬의 가장자리에 분무하고 원형 양피지(circular parchment paper)를 이용하여 각 팬에 안감을 붙여 넣는다. 450g 배터를 각 케이크 팬 내에 부어넣는다. 350℉에서 37분 동안 또는 완성될 때까지 굽는다.
실시예 36
본 발명에 따른 올리고사카라이드 조성물을 포함하는 치즈 소스를 제조하였다.
구성 성분은 아래와 같다:
체더 치즈 23.41
버터 5.88
물 50.50
유청(sweet whey) 5.44
인산이나트륨(DSP) 0.73
인산삼나트륨(TSP) 0.16
구연산나트륨 0.36
식염 0.78
MaxiGel 420 전분 2.73
RCS(샘플 5) 9.09
총합 100.0
이러한 치즈 소스는 아래의 단계를 이용하여 제조하였다: 모든 성분을 혼합한다. 지속적으로 교반하면서 200℉로 가열한다. 치즈 소스를 항아리 또는 용기 내로 고온 충전하고 뚜껑 또는 마개로 밀봉한다. 40℉로 냉각한다.
실시예 37
본 발명에 따른 올리고사카라이드 조성물을 포함하는 모방 모차렐라 치즈의 한 블록을 제조하였다.
구성 성분은 아래와 같다:
비율 중량(g)
레넷 카세인 19.494 974.70
소르빈산 0.2964 14.82
유장 분말 1.4288 71.44
콩 기름 20.121 1006.05
식염 2.0007 100.04
구연산나트륨 2.09 104.50
락트산(액체) 1.2692 63.46
StaSlim 151 전분 3.42 171.00
저항성 옥수수 시럽(샘플 5, 71% ds) 4.75 237.50
인산삼나트륨(TSP) 0.76 38.00
물 44.3699 2218.50
총합 55.6301 2781.51
*이러한 치즈는 아래의 단계를 이용하여 제조하였다: 물, 구연산나트륨, 카세인과 콩 기름(120g)을 추가한다. 5분 동안 혼합한다. 남아있는 콩 기름을 추가한다. 소르빈산, 식염, 전분, 저항성 옥수수 시럽을 추가한다. 이후, 유장과 락트산을 추가한다. 5분 동안 혼합한다. 남아있는 성분을 추가한다. 185℉로 조리한다.
실시예 38
본 발명에 따른 올리고사카라이드 조성물을 포함하는 식용 필름을 제조하였다. 이론에 한정됨 없이, 이러한 올리고사카라이드 조성물은 식용 필름에서 가소제(plasticizer)로서 기능하는 것으로 생각된다.
구성 성분은 아래와 같다:
고형물:
성분 중량(g)
풀루란(PI-20) 21.252
Star-Dri 1005A 말토덱스트린 1.65
RCS(샘플 5, 71% 고형물) 3.3
폴리소르베이트 80 0.165
Na 벤조에이트 0.033
총합 26.4
필름:
성분 중량(g)
고형물 26.4
물 83.6
총합 110
색소/향료 혼합물 22
식용 필름은 아래의 단계를 이용하여 제조하였다:
성분의 분산
비커에서 풀루란과 말토덱스트린을 위스크로 혼합한다. 별개의 비커에서 물, 폴리소르베이트 80, 벤조산나트륨과 저항성 옥수수 시럽(RCS)을 혼합한다. Servodyne Mixer Head 모형 50003-30을 이용하여 이들 습성 성분을 더욱 혼합한다. 700에서 RPM으로 시작한다. 건성 향료 혼합물을 천천히 추가한다. 모든 덩어리가 소멸되면, 풀루란 혼합물을 추가한다. 혼합물이 진해지면 필요에 따라 RPM을 조정한다(최대 1,000 RPM). 모든 건성 성분이 추가되면, 혼합기를 정지시키고 비커의 바닥을 긁어낸다. 혼합기를 1,000 RPM으로 작동시키고 추가로 2분 동안 혼합한다. 50 g을 원심분리 튜브 내로 부어넣는다. 10분 동안 원심분리하여 공기를 제거한다.
필름형성(filming) 절차
필름은 0.045로 설정된 Gardco 조정가능 드로다운(drawdown)을 이용하여 뽑아냈다. 이들 드로다운은 필러 게이지 블레이드(feeler gauge blade)를 이용하여 적절한 두께로 조정하였다. 필름은 진공 플레이트(vacuum plate)의 이용으로 Mylar로 뽑아냈다. 이들 필름은 환경 챔버 내에서 65℃와 25% RH에서 2시간동안 건조시켰다. 이들은 환경 챔버 내에서 25℃와 28% RH에서 하룻밤동안 경화시켰다. 건조된 필름은 플라스틱 백 내로 포장하였다.
실시예 39
본 발명에 따른 올리고사카라이드 조성물을 포함하는 저지방 파운드 케이크를 제조하였다.
구성 성분은 아래와 같다:
성분 %
A 부분
케이크용 밀가루 28.81
RCS 고형물(샘플 5) 26
물 16.27
GMS-90 유화제 5.92
덱스트로스 4.17
무지방 분유, 고온 1.6
STA-SLIM 150 전분 1.29
STA-SLIM 142 전분 0.64
식염 0.63
효모 산, Pan-O-Lite 0.5
베이킹 소다 0.5
바닐라 향 #464174 0.45
안나토 색소 0.1
산탄 0.09
B 부분
액상 계란 흰자 8.4
물 4.63
100
이러한 파운드 케이크는 아래의 단계를 이용하여 제조하였다. 속도 1에서 Hobart 혼합기 내에서 A 부분의 건성 성분을 혼합한다. GMS-90 유화제를 추가하고 2분 동안 혼합한다(속도 1). 물과 안나토 색소를 추가하고 4분 동안 혼합한다(속도 2). 용기를 긁어내고 2분간 혼합 이후와 혼합의 종결 시점에서 주걱으로 휘젓는다. B 부분 성분을 함께 혼합한다. B 부분 계란 흰자/물 혼합물의 1/3을 A 부분에 추가하고 1분 동안 혼합한다(속도 2). 용기를 긁어내고 혼합 후에 주걱으로 휘젓는다. B 부분에 대한 첫 번째 단계를 2회 반복하여 계란 흰자/물 혼합물의 남아있는 2/3을 통합한다. 200 g의 배터를 눌어붙지 않는 스프레이로 미리 코팅된 로프 팬(loaf pan) 내로 부어넣는다. 350℉에서 30분 동안 굽는다.
실시예 40
폴리올 수준을 보유하고 본 발명에 따른 올리고사카라이드 조성물을 포함하는 오트밀 초콜릿 칩 건포도 쿠키를 제조하였다.
구성 성분은 아래와 같다:
Figure 112014105413564-pat00004
이러한 오트밀 건포도 쿠키는 아래의 단계를 이용하여 제조하였다: N-50 Hobart 혼합기 내에서 속도 1에서 30초 동안 쇼트닝과 향료를 혼합한다. 나머지 단계 1 성분을 추가한다. 속도 1에서 1분 동안 혼합한다. 용기의 측면을 긁어낸다. 속도 2에서 1분 동안 혼합한다. 단계 2 성분을 추가한다. 속도 1에서 1분 동안 혼합한다. 용기의 측면을 긁어낸다. 속도 2에서 1분 동안 혼합한다. 단계 3 성분을 추가한다. 속도 1에서 1분 30초 동안 혼합한다. 용기의 측면을 긁어낸다. 속도 1에서 1분 30초 동안 혼합을 반복한다. 단계 4 성분을 추가한다. 속도 1에서 15초 동안 혼합한다. 이중-안감된 베이킹 팬으로 30 g 가루 반죽 조각을 양피지에 내리 누른다. 375℉에서 11분 동안 컨벡션 오븐 내에서 12개의 쿠키를 굽는다.
실시예 41
본 발명에 따른 올리고사카라이드 조성물을 포함하는 연성 초콜릿 쿠키를 제조하였다.
구성 성분은 아래와 같다:
성분 %
곡분, 페이스트리 28.70
저항성 옥수수 시럽 고형물(샘플 5) 22.20
버터 20.40
RCS(샘플 5, 71% ds) 10.90
계란, 전체 9.10
천연 코코아 N-11-N 3.60
가볍게 알칼리화된 코코아 D-11-A 2.00
인스턴트 TENDER-JEL C 변형 녹말 1.90
바닐라 향 0.46
식염 0.44
베이킹 소다 0.30
총합 100.00
이들 쿠키는 아래의 단계를 이용하여 제조하였다: Hobart 혼합 용기 내에서 속도 1에서 당/RCS 고형물, 버터와 RCS(71% ds)를 혼합한다. 계란을 추가한다. 남아있는 성분을 건조 혼합하고 상기 혼합물에 추가한다. 350℉에서 15분 동안 굽는다.
실시예 42
본 발명에 따른 올리고사카라이드 조성물을 포함하는 단풍당(maple) 시럽을 제조하였다.
구성 성분은 아래와 같다:
물 80.132
저항성 옥수수 시럽 고형물(샘플 5) 17.00
셀룰로오스 검 1.00
단풍당 향 0.45
식염 0.45
SPLENDA 수크랄로스 0.35
구아 검 0.28
인산(85%) 0.15
캐러멜 색소 0.13
헥산메타인산나트륨 0.05
버터 향 0.008
총합 100.00
이러한 단풍당 시럽은 아래의 단계를 이용하여 제조하였다: 표준 혼합기 내에서 느린 속도를 이용하여 수크랄로스, 보존제, 식염, 향료와 색소를 추가한다. 검을 혼합물에 천천히 추가하여 20-25분 동안 수화시킨다. 185℉로 가열하면서 저항성 옥수수 시럽 고형물에 혼합한다. 1분 동안 유지시킨다. 열을 제거하고 산을 추가한다. 180-185℉에서 용기를 채우고 1분 동안 뒤집는다. 75℉로 냉각한다.
실시예 43
본 발명에 따른 올리고사카라이드 조성물을 포함하는 바비큐 소스를 제조하였다.
구성 성분은 아래와 같다:
A 부분
토마토 페이스트 27.23
물 14.7
사과산(Apple Cider Vinegar) 15.13
저항성 옥수수 시럽(샘플 5, 71%) 33.73
당밀 5.04
액체 히코리 훈연(Hickory Smoke) 0.30
캐러멜 색소 0.21
B 부분
식염 2.02
양념 혼합물 1.65
수크랄로스 0.014
이러한 바비큐 소스는 아래의 단계를 이용하여 제조하였다: A 부분 성분을 190℉로 가열한다. 건성 성분을 A 부분에 추가하고 200℉에서 15분 동안 가열한다. 용기를 고온 충전하고 냉각한다.
실시예 44
본 발명에 따른 올리고사카라이드 조성물을 포함하는 프렌치드레싱(French dressing)을 제조하였다.
구성 성분은 아래와 같다:
콩 기름 9.00
저항성 옥수수 시럽(샘플 5, 71%) 47.57
식초, 120 그레인 12.00
물 18.59
토마토 페이스트 7.00
식염 2.00
MiraThik 603 변형 녹말 2.00
폴리소르베이트 60 0.20
양파 분말 0.18
마늘 분말 0.15
산탄 검 0.10
소르빈산 0.10
올레오레진 파프리카 0.10
EDTA 0.01
총합 100.0
이러한 프렌치드레싱은 아래의 단계를 이용하여 제조하였다: 물과 저항성 옥수수 시럽을 용기 내에 배치한다. 양파, 식염, 마늘, 소르빈산과 EDTA를 건조 혼합하고 물 혼합물에 추가한다. 소량의 오일 내에서 전분과 산탄 검을 슬러리화시키고, 물 혼합물에 추가하고, 5분 동안 혼합하여 전분을 수화시킨다. 토마토 페이스트와 파프리카를 추가한다. 식초를 추가한다. 폴리소르베이트 60을 용해시키고 혼합물에 천천히 추가한다. 남아있는 오일을 추가하고 5분 동안 혼합한다. 0.26"에서 콜로이드 밀(colloid mill)을 통과시킨다(2회전).
실시예 45
본 발명에 따른 올리고사카라이드 조성물을 포함하는 치킨 수프 농축액의 크림을 제조하였다.
구성 성분은 아래와 같다:
물 65.65
치킨 부용 11.30
저항성 옥수수 시럽 고형물(샘플 5) 11.00
*Half & half 5.60
Rezista 전분 3.10
이산화티타늄 1.00
식염 0.50
당 0.16
양념 0.69
산탄 검 0.10
총합 100.00
치킨 수프 농축액의 크림은 아래의 단계를 이용하여 제조하였다: 건성 성분을 혼합한다. 액체 성분을 3-5분 동안 혼합한다. 중간 속도에서 라이트닝(lightning) 혼합기를 이용하여 건성 성분을 천천히 추가한다. 3-5분 동안 혼합하여 균일한 분산을 담보한다. 교반 없이 190℉로 가열한다. 5분 동안 유지시킨다. 캔 내로 고온 충전하고 즉시 밀봉한다. 250℉에서 40분 동안 고열 처리한다. 캔을 실온으로 냉각한다. 한 끼분 식사를 제공하기 위하여, 캔에 담긴 수프를 동등 부피의 2% 우유에 추가한다. 충분히 혼합한다. 부글부글 끓을 때까지 가열한다(대략 10분). 뜨거울 때 제공한다.
* 실시예 46
본 발명에 따른 올리고사카라이드 조성물을 포함하는 케첩을 제조하였다.
구성 성분은 아래와 같다:
토마토 페이스트 37.54
저항성 옥수수 시럽 고형물(샘플 5) 12.01
물 41.37
식초 120 그레인 7.01
마늘 분말 0.02
양파 분말 0.03
훈연 향료 0.001
식염 2.00
수크랄로스(건성) 0.02
이러한 케첩은 아래의 단계를 이용하여 제조하였다: 양념, RCS, 수크랄로스와 식염을 건조 혼합하고, 라이트닝 혼합기를 이용하여 건조 혼합한다. 습성 혼합물에 훈연 향료를 추가한다. 주걱이 부착된 Hobart 혼합기 내에서 속도 1에서 2분 동안 토마토 페이스트와 습성 혼합물(물, 식초와 건성 혼합물)의 1/4을 혼합한다. 나머지 습성 혼합물은 속도 1에서 1분 동안 혼합한다. 중단하고 용기를 충분히 긁어낸다. 속도 1에서 1분 동안 혼합을 지속한다. 케첩을 105℃로 가열하고 15초 동안 유지시킨다. 80℃로 냉각한다. 150/50 bar에서 Panda 균질화기를 이용하여 균질화시킨다. 유리병 내에 즉시 포장한다.
실시예 47
본 발명에 따른 올리고사카라이드 조성물을 포함하는 쇠고기-향미된 육즙 혼합물(beef-flavored gravy mix)을 제조하였다.
구성 성분은 아래와 같다:
물 90.17
Perma-Flo 전분 3.58
쇠고기 향료 3.25
저항성 옥수수 시럽 고형물(샘플 5) 10.00
당 0.43
Sweet Dairy Whey 0.42
캐러멜 색소 0.09
양념 0.03
총합 100.0
이러한 쇠고기-향미된 육즙 혼합물은 아래의 단계를 이용하여 제조하였다: 균일하게 혼합될 때까지 건성 성분 및 TALO TF-55 향료(물을 제외한 모든 성분)를 혼합한다. 와이어 위스크를 이용하여, 상기 건성 혼합물을 차가운 물에 분산시킨다. 교반하면서 190℉로 조리한다. 교반하면서 혼합물을 190℉에서 10분 동안 유지시킨다.
실시예 48
본 발명에 따른 올리고사카라이드 조성물을 포함하는 건성 혼합된 커피 크리머를 제조하였다.
구성 성분은 아래와 같다:
상업적 크리머 분말(Jerzee 혼합물 220077) 21.8
저항성 옥수수 시럽 고형물(샘플 5) 78.2
건성 혼합된 커피 크리머는 아래의 단계를 이용하여 제조하였다: 이들 성분은 혼합하고 저울로 달고 10 메시(mesh) 스크린을 통하여 텀블 혼합기 용기(tumble blender vessel), 리본 혼합기(ribbon blender), 또는 패들 혼합기(paddle blender) 내로 체질한다. 이러한 제조물은 10 내지 25분 동안 혼합하고 포장한다. 필요한 경우에, 케이킹 방지제로서 이산화규소(silica dioxide) 또는 규화알루미늄산 나트륨(sodium silicoaluminate)이 추가될 수 있다.
실시예 49
본 발명에 따른 올리고사카라이드 조성물을 포함하는 콩-기초된 건성 커피 크리머 분말 슬러리를 제조하였다.
구성 성분은 아래와 같다:
Figure 112014105413564-pat00005
이러한 콩-기초된 건성 커피 크리머 분말 슬러리는 아래의 단계를 이용하여 제조하였다: 물을 배치 탱크에 추가하고 120 내지 140℉로 가열한다. 나트륨 카세네이트를 물에 추가하고 10 내지 30분 동안 수화시킨다. 모노-와 디글리세리드는 수소화된 콩 기름 내로 용해되거나 또는 별도로 용해될 수 있다. 나트륨 카세네이트가 수화되면, 콩 기름 및 모노-와 디글리세리드를 배치 탱크에 추가하고, 혼합물은 170℉로 가열하고 2 단계 균질화(필요한 경우에)를 통하여 균질화시키고 30분 동안 유지시킨다. 이후, 생성물은 350 내지 500℉의 입력 온도(inlet temperature)와 150 내지 200℉의 폐기 온도(exhaust temperature)로 분무 건조시킨다. 임의의 유동층 건조기(fluid bed dryer)를 이용할 수 있다. 케이킹 방지 목적으로 규화알루미늄산 나트륨 또는 이산화규소 역시 포함될 수 있다. 인산염 및/또는 케이킹 방지제 역시 포함될 수 있다.
실시예 50
본 발명에 따른 올리고사카라이드 조성물을 포함하는, 분무-건조를 위한 코코넛-기초된 커피 크리머 분말 슬러리를 제조하였다.
구성 성분은 아래와 같다:
Figure 112014105413564-pat00006
이러한 코코넛-기초된 커피 크리머 분말은 아래의 단계를 이용하여 제조하였다: 물을 배치 탱크에 추가하고 120 내지 140℉로 가열한다. 나트륨 카세네이트를 물에 추가하고 10 내지 30분 동안 수화시킨다. 모노-와 디글리세리드는 수소화된 코코넛 기름 내로 용해되거나 또는 별도로 용해될 수 있다. 나트륨 카세네이트가 수화되면, 코코넛 기름 및 모노-와 디글리세리드를 배치 탱크에 추가한다. 혼합물은 충분히 혼합한다. 남아있는 성분인 저항성 옥수수 시럽과 인산이칼슘을 배치 탱크에 추가하고, 혼합물은 170℉로 가열하고 2 단계 균질화(필요한 경우에)를 통하여 균질화시키고 30분 동안 유지시킨다. 이후, 생성물은 350 내지 500℉의 입력 온도(inlet temperature)와 150 내지 200℉의 폐기 온도(exhaust temperature)로 분무 건조시킨다. 임의의 유동층 건조기(fluid bed dryer)를 이용할 수 있다. 케이킹 방지 목적으로 규화알루미늄산 나트륨 또는 이산화규소 역시 포함될 수 있다.
실시예 51
당 함량을 낮추거나 제거하여 전체 칼로리를 감소시키는 저항성 옥수수 시럽 고형물을 이용하여 아이스크림 코팅 및/또는 화합물 코팅을 제조하였다. 섬유 함량이 전형적인 코팅과 비교하여 현저하게 강화될 수 있다(가령, 33 g/100 g 코팅 vs. 5 g/100 g 코팅(비교 대조)).
성분 비율
저항성 옥수수 시럽 고형물(샘플 5) 40.5
식물성 쇼트닝(92 코코넛) 45.0
코코아 분말 10/12(지방) 14.0
레시틴 0.45
수크랄로스 0.05
총합 100.00
이러한 아이스크림 코팅 및/또는 화합물 코팅은 아래의 단계를 이용하여 제조할 수 있다: 옥수수 시럽 고형물을 5-125 마이크론, 평균적으로, 30-40 마이크론의 입자 크기로 분쇄한다. 고형물을 체질하여 원하는 입자를 획득한다. 코코아 분말과 수크랄로스를 옥수수 시럽 고형물과 혼합한다. 쇼트닝을 용해시키고 레시틴과 합친다. 혼합된 건성 성분을 혼합하면서, 용해된 쇼트닝/레시틴 조합을 추가하고 용기를 주기적으로 긁어낸다. 원하는 경우에, 동결 신상품, 구워진 제품 등에 적용한다.
실시예 52
상기 실시예 16의 샘플 5에서처럼 저항성 옥수수 시럽(RCS)의 2가지 샘플을 제조하였는데, 이들 중에서 하나는 더욱 낮은 모노사카라이드 함량을 보유하였다(아래의 설명에서 "LS"는 "낮은 당"을 지칭한다). 모노사카라이드, 디사카라이드, 트리사카라이드 및 테트라-와 이보다 더욱 고급 사카라이드의 wt% d.s.b는 아래와 같았다:
Figure 112014105413564-pat00007
이들 2가지 저항성 옥수수 시럽의 샘플과 말토덱스트린을 개에게 사양하였다. 혈당 반응을 결정하기 위하여 사양(feeding)후 일정한 간격에서 이들 개로부터 샘플을 채취하였다. 시간의 흐름에서 혈당 농도의 변화는 도 15에 도시되고 하기 표에 요약된다.
Figure 112014105413564-pat00008
ab상이한 어깨 기호(superscript)를 갖는 동일한 열에서 평균이 상이하다(P<0.05).
SEM = 평균의 표준 오차(standard error)
실시예 53
상기 실시예 16의 샘플 5에서처럼 저항성 옥수수 시럽(RCS)의 6가지 샘플을 제조하였다. 각 샘플은 72% ds 시럽이었고, 나머지는 물이었다. 이들 샘플은 본질적으로, 지방, 단백질 또는 회(ash)를 본질적으로 포함하지 않았다. 이들 6가지 샘플은 아래와 같다:
RCS GR1(RCS, 72% ds 시럽, 70% 섬유, 15% 당)(이들 샘플에서 "당"은 모노-와 디사카라이드 전체를 지칭한다)
RCS GR2(RCS LS, 72% ds 시럽, 80% 섬유, 5% 당)
RCS GR3(RCS, 50% 프럭토오스, 72% ds 시럽)
RCS GR4(RCS, 50% 소르비톨, 72% ds 시럽)
RCS GR5(RCS LS, 25% 프럭토오스, 72% ds 시럽)
RCS GR6(RCS LS, 25% 소르비톨, 72% ds 시럽)
25 g(dsb) 시럽을 포함하는 샘플은 아래와 같이 제조하였다. 2.838 ㎏의 여과된 물을 미리 결정된 양의 RCS를 포함하는 항아리에 추가하였다. 상기 항아리에 뚜껑을 덮고, 이후 모든 시럽이 용해될 때까지 흔들고 와동시킴으로써 완전하게 혼합하였다. 12 oz.(350g)의 상기 용액은 건성 고형물 기초에서 25 g의 검사 탄수화물을 함유하였다.
대조 용액은 25 g 무수성 글루코오스를 300 ㎖의 물과 혼합함으로서 제조하였다.
이들 샘플은 10명의 건강한 인간 피험자에 투여하였다. 이들 피험자의 특징은 다음과 같다: 성별: 5명의 남성과 5명의 여성; 연령, 35±10 y; 체질량 지수(body mass index), 240±3.8 ㎏/m2. 각 피험자는 분리된 일자에 9가지 검사가 수행되었는데, 여기에는 6개의 검사 식품 및 세 경우에, 25 g의 가용한 탄수화물을 함유하는 표준 글루코오스 드링크가 포함되었다. 혈당은 공복(fasting) 및 식사후 15분, 30분, 45분, 60분, 90분과 120분 시점에 측정하였다. 점진적인 혈당 반응 곡선하 영역(iAUC)을 산정하였다. 각 검사 식품의 소비후 각 피험자의 iAUC는 동일한 피험자에 의해 섭취된 3가지 글루코오스 대조의 평균 iAUC의 비율로서 표시하였다. 이들 산물의 점진적인 곡선하 영역 및 상대적인 혈당 반응(RGR)은 아래와 같다:
Figure 112014105413564-pat00009
상이한 어깨 기호를 갖는 수치는 유의한 차이를 나타낸다(p<0.001). 식품 간에 기호성 등급(palatability rating)에서 통계학적으로 유의한 차이는 관찰되지 않았다.
실시예 54
Sweetoseㄾ4300 옥수수 시럽(81% ds)은 77 ㎏/h의 속도로 고온 오일 재킷 패들 혼합기(hot oil jacketed paddle mixer)를 통과시킴으로써 6% 이하의 수분 함량으로 증발시켰다. 패들 혼합기 축차 속도는 전형적으로 300 내지 600 rpm으로 설정되었고, 오일 재킷 온도는 150℃ 내지 205℃ 범위에서 변하였다. 일부 검사에서, 옥수수 시럽 고형물에 0.1% 내지 0.4% 인산 고형물을 제공하는 속도로 인산이 추가되었다. 일부 검사에서, 인산 대신에 또는 인산에 추가하여, 염화수소산이 25 ppm으로 추가되었다.
이들 검사로부터 회수된 산물(25 ㎎)은 4 ㎖의 pH 4.0 완충액에 용해시키고, 45℃에서 2시간 동안 100 ㎕의 10 ㎎/㎖ 아밀로글루코시다아제 효소(아밀로글루코시다아제 Sigma Catalog #A-7255)와 함께 배양하였다. 이러한 배양으로부터 분량은 액체 크로마토그래피에 의한 사카라이드 분포 분석에 앞서, 소량의 이온 교환 수지로 처리하고 여과하였다(0.45 마이크론). 이러한 분석으로부터, 트리사카라이드 이상의 고급 사카라이드로서 존재하는 것으로 밝혀진 탄수화물의 중량 백분율은 소화 저항성 탄수화물로서 정량되고 하기 표에서 섬유 %로서 표시된다.
Figure 112014105413564-pat00010
폴리덱스트로스의 실험실 샘플은 본 검사에 대한 대조로서 이용되었는데, 대략 82%의 섬유 수준을 보였다.
실시예 55
Sweetoseㄾ4300 옥수수 시럽(81% ds)은 77 ㎏/h의 속도로 고온 오일 재킷 패들 혼합기(hot oil jacketed paddle mixer)를 통과시킴으로써 3% 이하의 수분 함량으로 증발시켰다. 패들 혼합기 축차 속도는 전형적으로 800 rpm으로 설정되었고, 오일 재킷 온도는 210℃로 설정되었다. 일부 검사에서, 옥수수 시럽 고형물에 0.1% 내지 0.4% 인산 고형물을 제공하는 속도로 인산이 추가되었다. 일부 검사에서, 인산 대신에 또는 인산에 추가하여, 염화수소산이 25 또는 50 ppm으로 추가되었다.
이들 검사로부터 회수된 산물(25 ㎎)은 4 ㎖의 pH 4.0 완충액에 용해시키고, 45℃에서 2시간 동안 100 ㎕의 10 ㎎/㎖ 아밀로글루코시다아제 효소(아밀로글루코시다아제 Sigma Catalog #A-7255)와 함께 배양하였다. 이러한 배양으로부터 분량은 액체 크로마토그래피에 의한 사카라이드 분포 분석에 앞서, 소량의 이온 교환 수지로 처리하고 여과하였다(0.45 마이크론). 이러한 분석으로부터, 트리사카라이드 이상의 고급 사카라이드로서 존재하는 것으로 밝혀진 탄수화물의 중량 백분율은 소화 저항성 탄수화물로서 정량되고 하기 표에서 섬유 %로서 표시된다.
Figure 112014105413564-pat00011
폴리덱스트로스의 실험실 샘플은 본 검사에 대한 대조로서 이용되었는데, 대략 82%의 섬유 수준을 보였다.
본 발명의 특정 구체예에 관한 상기한 설명은 본 발명의 모든 가능한 구체예를 기재한 것으로 의도되지 않는다. 당업자가 인지하는 바와 같이, 다른 구체예 역시 아래의 특허청구범위의 범위 내에 포섭될 것이다. 가령, 특정한 느리게 소화되는 또는 소화 저항성 조성물이 상기 실시예 중에서 일부에서 식품 산물 내에 구성 성분으로서 이용된다. 본 발명의 다른 느리게 소화되는 또는 소화 저항성 조성물 역시 이들 동일한 식품 제품 내에 대용될 수 있는데, 식품 제품의 정확한 특징은 이용된 성분의 정확한 본성에 따라 상당히 달라질 수 있다. 또한, 본 명세서에 제공된 특정 실시예에 많은 다른 변형이 가능하다.

Claims (22)

  1. 선형 및 비-선형 사카라이드 올리고머(saccharide oligomer)의 건중량을 포함하는 탄수화물 조성물에 있어서, 비-선형 사카라이드 올리고머의 농도가 선형 사카라이드 올리고머의 농도보다 최소한 2배 높고, 중합도가 최소 3인 비-선형 사카라이드 올리고머의 농도는 건조 고형중량에 기준하여 최소 50% 농도가 되며, 사카라이드 올리고머는 2-30 범위의 중합도(degree of polymerization)을 갖고, 탄수화물 조성물은 본질적으로 느리게 소화되거나 또는 소화 저항성인 것을 특징으로 하는 탄수화물 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 탄수화물 조성물은 본질적으로 소화 저항성인, 탄수화물 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 탄수화물 조성물은 본질적으로 느리게 소화되는, 탄수화물 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, 다음의 공정에 의해 생성된 탄수화물 조성물:
    최소한 하나의 모노사카라이드(monosaccharide) 또는 선형 사카라이드 올리고머를 함유하고, 중량으로 최소한 70%의 고형물 농도(solid concentration)를 보유하는 수성 영양공급 조성물(feed composition)을 최소한 40℃의 온도까지 가열하는 단계; 그리고
    비-선형 사카라이드 올리고머가 형성될 만큼 충분한 시간동안 글루코실 결합(glucosyl bond)의 절단 또는 형성의 속도를 가속화시키는 최소한 하나의 산(acid) 촉매와 영양공급 조성물을 접촉시키는 단계를 포함한다.
  5. 청구항 4에 있어서, 수성 영양공급 조성물은 최소한 하나의 모노사카라이드와 최소한 하나의 선형 사카라이드 올리고머를 포함하는, 탄수화물 조성물.
  6. 청구항 5에 있어서, 수성 영양공급 조성물은 건조 고형물 중량의 최소한 70%의 모노사카라이드와 사카라이드 올리고머를 보유하는, 탄수화물 조성물.
  7. 청구항 4에 있어서, 산 촉매는 염산, 황산, 인산 또는 이의 조합인, 탄수화물 조성물.
  8. 청구항 4에 있어서, 산 촉매는 상기 영양공급 조성물의 pH를 4로 만드는데 충분한 양으로 존재하는, 탄수화물 조성물.
  9. 청구항 4에 있어서, 산 촉매는 상기 영양공급 조성물의 pH를 1.0-2.5로 만드는데 충분한 양으로 존재하는, 탄수화물 조성물.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 접촉은 90%-100%의 고형물 농도와, 최소한 149℃ 온도에서 0.1-15분 동안 실시되는, 탄수화물 조성물.
  11. 청구항 4에 있어서, 상기 영양공급 조성물은 중량의 최소한 75%의 고형물을 포함하는, 탄수화물 조성물.
  12. 청구항 4에 있어서, 생성 조성물은 소량의 잔류 모노사카라이드를 포함하고, 이때 상기 공정은 막 여과, 크로마토그래피 분획 또는 발효를 통한 소화(digestion)에 의해 생성 조성물로부터 최소한 일부 잔류 모노사카라이드를 제거하는 단계를 더 포함하는, 탄수화물 조성물.
  13. 청구항 1에 있어서, 70% 이상의 건조 고형물을 보유하는, 탄수화물 조성물.
  14. 청구항 1-13중 임의의 한 항에 따른 탄수화물 조성물을 함유하는 식품 산물.
  15. 청구항 14에 있어서, 식품 산물은 구운 식품(baked food), 아침식사용 시리얼(breakfast cereal), 유제품(dairy product), 당제(confection), 잼과 젤리, 음료, 음식물의 소(filling), 압출된 박판 스낵, 젤라틴 디저트, 스낵 바, 치즈와 치즈 소스, 식용 수용성 필름, 수프, 시럽, 소스, 드레싱, 크리머, 아이싱(icing), 프로스팅(frosting), 글레이즈(glaze), 애완동물 먹이(pet food), 토르티야(tortillas), 육고기와 물고기, 건조된 과일, 유아용 식품, 또는 반죽(batter)과 빵(breading)에서 선택되는 것을 특징으로 하는 식품 산물.
  16. 청구항 14에 있어서, 탄수화물 조성물은 식품 산물 내에서 감미료 고형물(sweetener solid)에 대한 완전 또는 부분 대체물로서 존재하는 것을 특징으로 하는 식품 산물.
  17. 청구항 14에 있어서, 탄수화물 조성물은 식품 산물 내에서 식이 섬유(dietary fiber)의 공급원으로서 존재하는 것을 특징으로 하는 식품 산물.
  18. 청구항 14에 있어서, 탄수화물 조성물은 식품 산물 내에서 열량 밀도(calorie density)를 감소시키기 위하여 존재하는 것을 특징으로 하는 식품 산물.
  19. 청구항 14에 있어서, 탄수화물 조성물은 식품 산물 내에서 부피 형성제(bulking agent)로서, 수분 활성도(water activity)를 감소시키기 위하여, 수분을 관리하기 위하여, 또는 흡습성(humectancy) 또는 인지된 습성(perceived moistness)을 증가시키기 위하여 존재하는 것을 특징으로 하는 식품 산물.
  20. 청구항 14에 있어서, 탄수화물 조성물은 식품 산물의 지방 함량(fat content)을 감소시키는데 이용되는 것을 특징으로 하는 식품 산물.
  21. 청구항 14에 있어서, 탄수화물 조성물은 식품 산물 내에서 접착제(adhesive)로서 또는 표면 외관을 위하여 존재하는 것을 특징으로 하는 식품 산물.
  22. 청구항 14에 있어서, 탄수화물 조성물은 식품 산물 내에서 상기 식품 산물의 저장 수명(shelf life)을 연장하기 위하여 존재하는 것을 특징으로 하는 식품 산물.
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