(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
α−アミラーゼ耐性成分を含んでなるデンプンの製造方法であって、
（ａ）（ｉ）少なくとも５０重量％アミロースを含有するデンプン、（ii）水、および（iii）アルコール、を含んでなる水性供給組成物を提供すること（ここで、該供給組成物中のデンプンの濃度が５重量％〜５０重量％の間であり、該供給組成物中のアルコールの濃度が２５重量％〜７０重量％の間であり、かつ、該供給組成物のｐＨが３．５〜６．５の間である）；
（ｂ）該供給組成物を、第１の加熱工程において、１３０〜１７０℃の間の温度に０．１〜３．０時間加熱し、それによりデンプンの天然分子構造を破壊すること；
（ｃ）該供給組成物を、４〜７０℃の間の温度に０．１〜６．０時間冷却すること；
（ｄ）該供給組成物を、第２の加熱工程において、１１０〜１５０℃の間の温度に０．１〜１０．０時間加熱すること；
（ｅ）水およびアルコールの大部分からデンプンを分離すること；および
（ｆ）該デンプンを乾燥させること
を含んでなる、方法。
【請求項２】
工程（ａ）における供給組成物中のデンプンの濃度が、８重量％〜２５重量％の間である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
工程（ａ）における供給組成物のｐＨが、４．７〜５．３の間である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
工程（ｂ）における供給組成物が、１４５〜１６０℃の間の温度に０．５〜２．０時間加熱され；
工程（ｃ）における供給組成物が、３５〜４５℃の間の温度に１．０〜４．０時間冷却され；そして
工程（ｄ）における供給組成物が、１２０〜１４０℃の間の温度に１．０〜５．０時間加熱される
、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
供給組成物が、工程（ｄ）において１３０〜１４０℃の間の温度に１．０〜５．０時間加熱される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
供給組成物中のデンプンが、少なくとも６５重量％アミロースを含有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
工程（ｃ）および（ｄ）が、工程（ｅ）の前に少なくとも１回繰り返される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
乾燥させたデンプンの含水量を１０〜４０重量％に高めること、およびそのデンプンを９０〜１５０℃の間の温度にて０．５〜５．０時間加熱すること、をさらに含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
乾燥させたデンプンの含水量が、１７〜２９重量％に高められ、該デンプンが１０５〜１３５℃の間の温度にて０．５〜５．０時間加熱される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
工程（ｅ）における分離が、濾過または遠心分離の少なくとも１つにより行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法により製造されたデンプンの８２〜９０重量％のものの分子量が３５０，０００未満であり、該デンプンの２０〜３５重量％のものの分子量が１０，０００未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
供給組成物中のアルコールの濃度が、２５重量％〜６０重量％の間である、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
供給組成物中のアルコールの濃度が、４０重量％〜７０重量％の間である、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
デンプンは、２種類の多糖類：アミロースおよびアミロペクチンを含んでなる。アミロースは、一般に、α１−４グリコシド結合によって連結されたグルコース単位の線状重合体である。アミロペクチンは、分岐重合体であり、この分岐重合体ではグルコース単位の多くがα１−４グリコシド結合によって連結されているが、一部のものはα１−６グリコシド結合によって連結されている。
【０００２】
α−アミラーゼは、ヒト体内に存在する酵素であり、この酵素はデンプンのα１−４結合を加水分解するため、デンプンを消化する。ある状況においては、例えば、デンプンのカロリー量を低減するために、またはその食物繊維含有量を増加させるためには、α−アミラーゼによる加水分解に耐えるデンプンを製造することが望ましい。しかしながら、そのようなデンプンを製造しようとしたこれまでにおける試みは、方法の複雑性およびコスト高、生産品の取り扱いにくさ、または食品系における許容性能などの１以上の問題に悩まされてきた。一具体例として、いくつかのαアミラーゼ−耐性デンプンには、水相から分離することが難しい微粒子を含む傾向があった。
【０００３】
α−アミラーゼに対する耐性を有し、加熱および剪断の厳しい食品加工条件に耐え得る改良デンプン、およびそのようなデンプンを作製するための改良方法が必要である。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の１つの実施形態は、α−アミラーゼ耐性成分を含んでなるデンプンを製造するための方法である。その方法は、（ｉ）少なくとも約５０重量％アミロースを含有するデンプン、（ii）水、および（iii）アルコール、を含んでなる水性供給組成物 （aqueous feed composition）を提供することを含む。その供給組成物中のデンプンの濃度は約５重量％〜約５０重量％の間であり、その供給組成物のｐＨは約３．５〜約６．５の間、いくつかの実施形態において、約４．０〜約６．５の間である。第１の加熱工程において、その供給組成物を約１３０〜１７０℃の間の温度に約０．１〜３．０時間加熱する。その組成物を約４〜７０℃の間の温度に約０．１〜６．０時間冷却する。第２の加熱工程において、その組成物を約１１０〜１５０℃の間の温度に約０．１〜１０．０時間加熱する。大部分の水およびアルコールからデンプンを分離し、乾燥させる。
【０００５】
本発明のもう１つの実施形態は、上記方法によって製造されたα−アミラーゼ耐性成分を含んでなるデンプンである。
【０００６】
本発明のもう１つの実施形態は、α−アミラーゼ耐性デンプンを作製する方法であり、その方法は、高アミロースデンプンを水性アルコール中でその糊化温度より高い温度に加熱し、そうすることによってその天然分子構造を破壊すること；その混合物を、そのデンプンの分子量が所望の範囲に低下するまで、その糊化温度以上の温度で維持すること；およびそのデンプンを冷却することを含む。さらにもう１つの実施形態は、α−アミラーゼ耐性デンプンを作製する方法であり、その方法は高アミロースデンプンを酸水溶液で処理して、その分子量を所望の範囲まで低下させること；そのデンプン−水混合物を塩基で中和すること；そのデンプンを濃縮することまたは乾燥させること；そのデンプンをアルコールと混合し、そのデンプンを糊化させるのに十分な程度に加熱し、そうすることによってその天然分子構造を破壊すること；およびそのデンプンを冷却することを含む。さらにもう１つの実施形態は、α−アミラーゼ耐性デンプンを作製する方法であり、その方法は高アミロースデンプンをアルコール中、高温下で糊化させること；およびそのデンプンの温度を耐性デンプンの融点より低い温度まで、その分子構造の再編成に十分な期間にわたって低下させて、α−アミラーゼ耐性、ならびに熱および剪断耐性を与えることを含む。これらの各実施形態において、その方法は、所望により、アルコールからデンプンを分離すること、およびそのデンプンを高温熱水処理して、α−アミラーゼ耐性を与えることをさらに含み得る。
【０００７】
本発明のもう１つの実施形態は、α−アミラーゼ耐性成分を含んでなるデンプンであり、そのデンプンはその自然結晶構造を実質的に失っていること、および新たな結晶構造を獲得していることを特徴とし、そのデンプンの示差走査熱量測定による融点はエンタルピー約５〜２０ジュール／グラムにおいて約１５０℃であり、保水能力が乾燥デンプン１グラム当たり水約３グラム未満である。そのデンプンの約８２〜９０重量％のものの分子量が約３５０，０００未満であり、そのデンプンの約２０〜３５重量％のものの分子量が約１０，０００未満である。ある実施形態において、そのデンプンのピーク融解温度は少なくとも約１１５℃、または少なくとも約１３０℃である。ある実施形態において、そのデンプンの糊化熱は少なくとも約１６ジュール／グラムであり、またはそのデンプンの示差走査熱量測定による融点は約１５０℃である。
【０００８】
本発明のもう１つの実施形態は、α−アミラーゼ耐性成分を含んでなるデンプンを含んでなる食品である。そのデンプンは、上記のとおりのものであり、食品を調製するときの成分として使用することができる。そのような食品の具体例としては、焼いた食品および押し出し（extrision）により、またはとりわけ、加熱および剪断を含む方法により製造される食品が挙げられる。
【具体的な実施形態の説明】
【０００９】
α−アミラーゼ耐性デンプンを水性供給組成物から製造する。その供給組成物は、（ｉ）少なくとも約５０重量％アミロースを含有するデンプン、（ii）水、および（iii）アルコールを、含んでなる。方法のいくつかの実施形態において、その供給組成物中のデンプンは少なくとも約６５重量％アミロースを含んでなる。その供給組成物に用いるデンプンは、種々の供給源に由来するものであることができ、それらとしては、デントコーン、高アミロースａｅ遺伝学的トウモロコシ（ａｅは、トウモロコシ栽培業者には一般に知られている遺伝子突然変異体の名前であり、「アミロースエキステンダー(amylose extender)」の略称である）、ジャガイモ、タピオカ、コメ、マメ、コムギ品種から得られる高アミロースデンプン、およびこれらのデンプンからの精製アミロース、ならびに引用することにより本明細書の一部とされる国際特許出願ＷＯ００／１４２４９に従って製造されたα−１，４  グルカンが挙げられる。
【００１０】
化学的に処理された（chemically madified starches）化工デンプン（ヒドロキシプロピルデンプン、アジピン酸デンプン、アセチル化デンプン、およびリン酸化デンプンなど）も、耐性デンプンを製造するために、本発明において使用することができる。例えば、好適な化学的に処理された化工デンプンとしては、限定されるものではないが、架橋デンプン；アセチル化デンプンおよび有機エステル化デンプン；ヒドロキシエチル化デンプンおよびヒドロキシプロピル化デンプン；リン酸化デンプンおよび無機エステル化デンプン；陽イオン性デンプン、陰イオン性デンプン、非イオン性デンプン、および両性イオン性デンプン；ならびにデンプンのコハク酸誘導体および置換コハク酸誘導体が挙げられる。そのような修飾については、当技術分野で公知であり、例えば、Modified Starches: Properties and Uses, Ed. Wurzburg, CRC Press, Inc., Florida (1986)にある。他の好適な修飾および方法については、引用することにより本明細書の一部とされる米国特許第４，６２６，２８８号、同第２，６１３，２０６号および同第２，６６１，３４９号に開示されている。
【００１１】
好適なアルコールとしては、限定されるものではないが、エタノール、メタノール、およびイソプロパノールが挙げられる。
【００１２】
その供給組成物中のデンプンの濃度は、約５重量％〜約５０重量％の間、好ましくは、約５％〜約４０％の間、より好ましくは、約５％〜約３０％の間であるか、方法のある特定の実施形態において、約８重量％〜約２５重量％の間である。その組成物におけるアルコールと水の割合は、様々であり得るが、好適な例は、約４０％アルコール／６０％水〜約７０％アルコール／３０％水（重量）の間である。その供給組成物のｐＨは、約３．５〜約６．５の間であるか、ある実施形態において、約４．０〜約６．５の間、または約４．７〜約５．３の間である。
【００１３】
その供給組成物を加圧反応器に入れる。第１の加熱工程において、その供給組成物を、約１３０〜１７０℃の間の温度に約０．１〜３．０時間か、ある実施形態において、約１４５〜１６０℃の間の温度に約０．５〜２．０時間加熱する。特定の理論にとらわれるものではないが、この、第１の加熱工程により、デンプンに存在する微結晶の一部の、一般に、微結晶の大部分または総てが融解すると考えられる。
【００１４】
その供給組成物を、次いで、約４〜７０℃の間の温度に、一般に、２０〜７０℃に約０．１〜６．０時間か、ある実施形態において、約３５〜４５℃の間の温度に約１．０〜４．０時間冷却する。特定の理論にとらわれるものではないが、この冷却工程により、微結晶形成が増進し、組成物中のアミラーゼ耐性デンプンの量が増加すると考えられる。
【００１５】
第２の加熱工程において、その供給組成物を、約１１０〜１５０℃の間の温度に約０．１〜１０．０時間か、ある実施形態において、約１２０〜１４０℃の間の温度に約１．０〜５．０時間、または約１３０〜１４０℃の間の温度に約１．０〜５．０時間加熱する。この第２の加熱工程により、微結晶成長が増進すると考えられる。
【００１６】
アミラーゼ耐性デンプンを方法の最初の時点よりも高い割合で含んでいる反応器内容物を、次いで、（例えば、約２５℃に）冷却する。水およびアルコールの大部分からデンプンを分離する。これに関連して「大部分」とは、その組成物から５０重量％を超える水およびアルコールが除去されるということを意味する。いくつかの実施形態において、８０重量％を超えるか、９０重量％の水およびアルコールがこの工程で除去される。分離は、濾過、遠心分離、当業者には公知の他の分離技術、またはそのような方法の組合せにより行うことができる。
【００１７】
次いで、デンプンを乾燥させる。例えば、トレイドライヤーまたはフラッシュドライヤーを使用して、湿潤デンプン粕から水分を除去することができるが、他の乾燥技術も同様に使用することができる。水を除去することを脱水と呼び、アルコールを除去することを脱溶媒（desolventizing）と呼ぶ。これらの方法工程は２つの独立した操作であるが、それらを、まとめて乾燥と呼ぶことが多い。残留アルコールの低レベルまでの除去は、一般に、約１００℃の湿り空気で処理することにより行うことができる。乾燥デンプン生成物は、所望により、その粒径を小さくするために微粉砕することができる。「乾燥デンプン生成物」は、通常、含水量０％ではないが、商業的な目的で「乾燥した」と考えるのに十分に低い含水量のものであるということは当業者ならば分かるであろう。
【００１８】
所望により、水およびアルコールからデンプンを分離する前に、冷却工程および第２の加熱工程を順に１回以上繰り返すことができる。
【００１９】
他の選択肢として、乾燥させたデンプンを、その含水量を約１０〜４０重量％に高め、それを約９０〜１５０℃の間の温度にて約０．５〜５．０時間加熱することによりさらに処理することができる。方法のいくつかの実施形態において、乾燥させたデンプンの含水量を約１７〜２９重量％に高め、そのデンプンを約１０５〜１３５℃の間の温度にて約０．５〜５．０時間加熱する。
【００２０】
この方法により製造されたデンプンは、一般に、非常に熱安定性および剪断安定性があるため、高温および／または高剪断加工に適合する。結果として、そのデンプンは、焼くこと、油で揚げること、および押し出しのような食品用途での使用に適している。さらに、そのデンプンは、総食物繊維（ＴＤＦ）が比較的高い。そのデンプンは、保水性が低く、黄色度が低い。さらに、この方法により製造されたデンプンは、方法において出発原料として用いた高アミロースデンプンと比べて、異なるＸ線結晶化特性を示し、より高い示差走査熱量測定（ＤＳＣ）による融解温度を示す。
【００２１】
耐性デンプン（ＲＳ）は、４つの異なるタイプに分類されている：タイプＩは、α−アミラーゼに物理的に近づきにくいデンプン（例えば、全粒に見られるような、タンパク質または繊維マトリックスで包理されたデンプン）に由来し；タイプIIは、未調理デンプンのように、消化耐性を示すが、調理による糊化後に消化されやすくなる物理的構造を有する、完全な天然デンプン顆粒であり（例えば、ジャガイモおよびバナナデンプン）；タイプIIIは、調理し、糊化させたデンプンであるか、あるいは天然構造が破壊されており、そのデンプンが調理後にα−アミラーゼ耐性となるように、加工中にデンプン分子自身が再会合したものであり；およびタイプＩＶは、α−アミラーゼ消化を妨げるデンプン化学修飾により生じたものである。
【００２２】
本発明の１つの実施形態におけるデンプンは、タイプIIIの耐性デンプンである。この耐性デンプンは、デンプンをアルコール媒質中でその糊化温度より高い温度に加熱し、そうすることによってその天然分子組織を破壊することにより作製される。その後、その分子構造を、制御冷却および加熱サイクル（所望により、アルコールを除去した後の熱水処理を含む）を通じて再会合させて、α−アミラーゼ耐性を与える。
【００２３】
出発原料として、化学的に処理された化工デンプンを使用する場合には、その生成物がタイプIVの耐性デンプンとなり得ることに留意する。
【００２４】
「天然」とは、デンプンを説明するものとして、文献において一般的に用いられる。本発明者らは、「天然」という語を用いて、収穫時に植物に存在するようなデンプンの特性、および極最少限の物理的処理または化学物質暴露による植物からの抽出直後に存在するようなデンプンの特性を表す。例えば、トウモロコシ穀粒からデンプンを取り出すトウモロコシの湿式微粉砕では、穀粒をｐＨ４近くの弱乳酸水溶液に浸漬すること、さらに水には約１５００ｐｐｍ  ＳＯ２ガスが溶解していることを必要とする。この溶液はトウモロコシ穀粒に浸透し、ＳＯ２がデンプンが結合している胚乳タンパク質基質のタンパク質を部分的に減少させ、そのことにより胚乳が軟化する。そのようにして、穀粒を粉砕することによりデンプン顆粒を取り出すことができる。湿式微粉砕操作は、軟らかい穀粒をばらして、油を含有する胚嚢を破壊することなくデンプンを取り出すように設計されているため、粉砕は実際にはかなり軽い。微粉砕時に抽出されたデンプン顆粒の分子構造、一般形態および形状は、微粉砕前に穀粒に存在したデンプンと事実上変化はない。
【００２５】
天然デンプンは、粒状であるといわれることが多く、「粒状」とは、文献では特に定義なく用いられる場合が多い。天然デンプン顆粒は、一般に、ほぼ球状または楕円体形状を有する。それらは微結晶領域および非晶質領域を含む天然分子組織も有する。天然デンプンの微結晶領域はそのデンプンに複屈折性を与えている。天然デンプン構造を「粒状構造」または「粒状態」であるデンプンと記載されている場合もある。基準はないが、粒状デンプンの定義に沿った、本特許出願における言及点である顆粒の近似形状である。本特許の本発明者らは、「粒状」という語を球状または楕円体形状のデンプン粒子の意味において引用し、使用する。「顆粒または粒状」は、天然または未調理デンプンまたは非冷水膨潤デンプンを意味するものではない。完全な天然結晶性を有する天然未調理デンプンと、同様の形状を有するが、それらの天然分子組織または天然微結晶構造の大部分または総てを喪失している他の粒状デンプンと天然別したいと本発明者らは考える。ホットロール上にペーストされ、そのロールから削り取られた非化工デンプンおよびいくつかの化工デンプンは、一般に、崩壊した、不規則な形状のガラス質に見える粒子を有し、これらのデンプンは、本発明者らによる「粒状」とは見なされない。
【００２６】
本発明の耐性デンプン作製方法において、デンプンの天然分子構造が破壊されることが望ましい。これは、それらの分子がα−アミラーゼ耐性をもたらす秩序構造へと再会合することができるためである。デンプンをその糊化温度より高い約１５０℃に加熱することにより、示差走査熱量計（ＤＳＣ）による２００℃への加熱の実施によって示される（融解範囲を示す（図１））ように、天然構造の除去が起こる。さらに、熱したデンプンを弱ｐＨ条件（ｐＨ４．６〜６．５など）で保持することにより、平均分子量がゆっくりと低下する。分子量の低下により、それらの分子がα−アミラーゼ耐性を示す好ましい構造へと再会合しやすいと考えられる。
【００２７】
本発明の種々の実施形態において、そのデンプンは、その糊化点より高い温度に調理されており、それが冷え、その分子が再会合するにつれて、そのデンプンは球状に、場合によっては、より大きな球体の内部に融合顆粒として、塊を形成する傾向がある。塊の量は、方法条件および耐性デンプンを作製するために使用するデンプンの種類による。本特許の特定の実施形態において、ＨＳ−７高アミロースデンプンを、総食物繊維（ＴＤＦ）を高めるために、４０重量％〜７０重量％の間のアルコール濃度の水性アルコール溶液中で処理することにより加工してもよい。しかしながら、塊の量はおよび得られる平均粒径は、アルコール濃度および破壊された天分子構造の分子量による。
【００２８】
一実施形態において、その方法により製造されたデンプンの約８２〜９０重量％のものは分子量が３５０，０００未満であり、約２０〜３５重量％のものは分子量が約１０，０００未満である。本発明のある特定の実施形態において、そのデンプンは重量平均分子量が約１００，０００〜約２５０，０００であるか、約１６０，０００〜１８０，０００であるか、ある場合において、約１７０，０００である。ある実施形態において、そのデンプンは平均粒径が約２５０〜４００ミクロンであるか、ある場合において、約３３０ミクロンである。
【００２９】
α−アミラーゼ耐性デンプンを作製する方法のもう１つの実施形態において、そのデンプンを水性アルコール中でその糊化温度より高い温度に加熱し、そうすることによってその天然分子構造を破壊する。次いで、その混合物を、そのデンプンの分子量が所望の範囲に低下するまで、その温度で維持し、その後、単一制御冷却工程、および所望により、アルコールを除去した後に熱水処理を行って、α−アミラーゼ耐性を与える。
【００３０】
α−アミラーゼ耐性デンプンを作製する方法のもう１つの実施形態において、高アミロースデンプンを酸水溶液で処理して、その分子量を所望の範囲まで低下させ、次いで、そのデンプン水混合物を塩基で中和させる。そのデンプンは、その後、濃縮してもよく、または乾燥させてもよい。その酸処理済デンプンを、次いで、アルコールと混合し、それを加熱糊化させ、そうすることによってその天然分子構造を破壊し、その後、単一制御冷却工程、および所望により、アルコールを除去した後に熱水処理を行って、α−アミラーゼ耐性を与える。
【００３１】
もう１つの実施形態において、そのデンプンを、熱したアルコール中で糊化させ、その後、その温度を耐性デンプンの融点より低い温度まで、その分子構造の再編成に十分な期間にわたって低下させて、α−アミラーゼ耐性、ならびに熱および剪断耐性を与える。そのデンプンを、その後、アルコールおよび水から分離し、所望により、続いて、熱水処理を行う。
【００３２】
この方法により製造されたデンプンは、低カロリー焼き食品のような食品において増量剤または穀粉代用品として使用することができる。このデンプンは食品における食物繊維強化にも有用である。このデンプンを使用することができる食品の具体例としては、パン、ケーキ、クッキー、クラッカー、押し出し成形したスナック、スープ、冷凍デザート、揚げ物、パスタ製品、ジャガイモ製品、コメ製品、トウモロコシ製品、コムギ製品、乳製品、栄養バー、朝食用シリアル、および飲料が挙げられる。
【００３３】
次の実施形態において下記測定手順を使用する、この手順は本発明に関連した使用において好適である。
【００３４】
総食物繊維、ＴＤＦは、α−アミラーゼ耐性の程度を示すパラメーターである。ＴＤＦを決定するのに使用した手順は、ＡＯＡＣ（公認分析化学者協会(Association of Official Analytical Chemists)）法  ９８５．２９または９９１．４３のいずれかであり、Megazyme International Ireland Ltdの試験キットを用いて行った。以下は、ＴＤＦ法のごく簡単な説明である。一般に、これらの手順において、高温安定性α−アミラーゼを加え、３５分間９５〜１００℃にしたｐＨ８．２のＭＥＳ／ＴＲＩＳ緩衝水溶液に、デンプンを分散させる。そのサンプルを６０℃に冷却し、プロテアーゼを加え、そのサンプルを３０分間処理する。その後、その溶液をｐＨ４．１〜４．８に変化させ、その溶液にグルコアミラーゼを加える。酵素処理の６０℃にて３０分間後、９５％アルコールを加えることにより食物繊維を沈殿させる。その沈殿物をセライトコーティングしたるつぼで集め、一晩乾燥させる。乾燥した沈殿物の重量を重量測定法により測定する。最初のデンプンの乾重に基づいてＴＤＦの割合を算出するため、ＴＤＦは乾燥ベースの値である。
【００３５】
耐性デンプンは、Englyst (Eur. J Clinical Nut. 1992), 46, (Suppl. 2), S33-S50)により定義されているように、３７℃においてブタパンクレアチンα−アミラーゼによる２時間処理後に加水分解に対して耐性を示すデンプンの量についての１つの尺度である。その結果は最初の乾燥デンプン重量に占める割合として示される。
【００３６】
デンプン中のアミロースの割合は、分光光度法により、ヨウ素吸収後に溶解したデンプンが示す青色の強度を測定することによって決定した。
【００３７】
デンプン構造の融解温度およびエンタルピーを測定するために、変調示差走査熱量計, TA Instruments製ＤＳＣ  Ｑ１０００（変調モードで動作）を使用した。
【００３８】
天然デンプンにおいて、ならびにα−アミラーゼ耐性デンプンの再編成された分子構造において、種々の結晶構造のタイプおよび量を決定するために、粉末Ｘ線解析を用いた。
【００３９】
平均分子量は、分子組織の重要な記述的測定値である。この測定はFraunhofer Institut fuer Angewandte Polymerforschung, Golm, Germany. Determination of molar massにおいて実施した。
【００４０】
溶液の調製
サンプルをＤＭＳＯに０．５％の濃度に溶かし、室温にて２４時間、さらに９５℃にて２４時間攪拌した。それらの溶液を５μｍメンブレンを用いて濾過した。その溶液１００μｌをＧＰＣ−ＭＡＬＬＳ装置に注入した。
【００４１】
ＧＰＣ−ＭＡＬＬＳ
デンプンの重量平均モル質量および数平均モル質量、ＭｗおよびＭｎ、ならびにそのモル質量分布、ＭＭＤは、ＧＰＣ−ＭＡＬＬＳにより決定した。ＧＰＣシステムは、６００ＭＳポンプモジュール、７１７オートインジェクター、カラムコンパートメント、ＲＩ検出器４１０(all Waters Corp.)、ならびにＳ２フローセルおよびＡｒイオンレーザー（λ０＝４８８ｎｍで操作）を備えたＭＡＬＬＳ検出器  Ｄａｗｎ−Ｆ−ＤＳＰレーザーフォトメーター(Wyatt Technology, Santa Barbara)で構成した。散乱光の検出は、２４〜１５７°の１８の角度で可能であった（しかし、３５．５〜１４３．４°の１５の角度でしか測定しなかった）。サンプルの溶出は、０．０９ｍ  ＮａＮＯ３含有ＤＭＳＯを用いて、流速０．５ｍＬ・分−１で温度６０℃にて行った。ＭＡＬＬＳ検出器は、屈折率検出器（ＤＲＩ）と直列に接続した。分離は、PSS Mainz, Germany製の２０μｍ  ＳＵＰＲＥＭＡゲルカラムで行った。そのセットは、排除範囲が１０８〜１０６（Ｓ３００００）、２・１０６〜５・１０４（Ｓ１０００）、１０５〜１０３（Ｓ１００）の３カラムと、プレカラムとで構成した。
【００４２】
ＤＲＩ検出器によりＲＩ−クロマトグラムを測定し、クロマトグラムのスライスの高さからスライスにおけるサンプルの濃度を算出した。このためには、サンプルのｄｎ／ｄｃを知っておかねばならず、ＲＩ検出器の較正定数を決定しておかねばならない。クロマトグラム全体の下面積は、多糖類の回収質量に相当する。これはカラムから溶出した質量である。
【００４３】
クロマトグラムの各スライスについては、このように測定しただけでなく、ＭＡＬＬＳ検出器を用いて１５の角度で光散乱強度も測定した。高分子の散乱強度はそのモル質量および濃度に比例する。これにより、モル質量分布を予測するために、両検出器、ＤＲＩ検出器およびＭＡＬＬＳ検出器での結果を総て組み合わせることができる。
【００４４】
溶出が進行する間にＤＲＩ検出器およびＭＡＬＬＳ検出器からのデータを集め、ASTRA ソフトウェア４．７０．０７により数値を求めて、クロマトグラムの各スライスのモル質量Ｍｉおよび回転半径Ｒｇｉを得た。これらのＭｉおよびＲｇｉデータからモル質量および回転半径の重量平均値および数平均値を算出した。
【００４５】
ＨＰＳＥＣ−ＭＡＬＬＳについては、Wyattによって記載されている(Wyatt. Ph. J. Anal. Chim. Acta, 1993, 272, 1-40)。
【００４６】
粒径は、乾燥粉末系においてBeckman Coulter レーザーアナライザー、モデルＬＳ  １３  ３２０で決定した。
【００４７】
色は、Hunter Lab カラーフレックス装置を用いて測定し、黄色度、ＡＳＴＭ  Ｅ３１３として表した。
【００４８】
穀粉またはデンプンによる水結合は、生地のレオロジーおよび焼き上がり具合に関係している機能パラメーターである。用いた試験は、米国穀物化学者学会(American Association of Cereal Chemists)ＡＡＣＣ  ５３−１０および５３−１１であった。結果は、デンプン１グラム当たりに保持される水グラムとして表される。これらの方法では、デンプンのアルカリ水（重炭酸水素ナトリウムまたは炭酸ナトリウム溶液）保持性能を測定する。アルカリ水保持は、遠心分離後にデンプンによって保持されているアルカリ水（溶媒）の重量であり、１４％水分ベースの穀粉重量当たりに保持される水の重量比として表される。アルカリ水保持は、クッキースプレッドと逆相関する。
【実施例】
【００４９】
実施例１
高アミロースデンプン（ＨＳ−７種４２００, Honen Starch Co.）を含むスラリー（７１％アミロース、水および変性エタノールと測定される）を表１に示した割合で調製した。この変性エタノールは、５容量％水を含む市販のエタノールをメタノールと、１００ガロンのエタノールにつき５ガロンのメタノールの割合で混合することにより調製した。表１に示したアルコール濃度は、デンプン中に存在する水分を含むアルコール／水ブレンドにおける濃度を意味する（すなわち、デンプンにおける乾燥固体を除く）。各試験では、１４００ｇバッチのスラリーを調製し、高圧蒸気供給源と接続された内部加熱コイルを内蔵する２クォートの高圧攪拌オートクレーブに入れた。そのオートクレーブを密閉し、窒素でパージし、所望の温度に加熱した。所望の温度を、表１に示した時間の間（まず「温度１」にて「時間１」の間、次いで「温度２」にて「時間２」の間、その後「温度３」にて「時間３」の間）維持し、その後、そのサンプルを８５℃に冷却した。反応器のディップレッグを利用して、生成物を取り出し、機械攪拌装置を取り付けた三つ口丸底フラスコに入れ、そのフラスコを８５℃に設定した水浴に入れた。８５℃にて１時間攪拌した後、その浴の電源を切り、サンプルを約３０℃に一晩自然冷却した。スラリーを濾過し、１００％変性エタノール５００ｇで洗浄した。生成物をトレイ上で周囲温度にて一晩風乾させた。
【００５０】
表１のデータは、「温度２」および「温度３」カラムで示されるように、低デンプン固体において、核形成および成長工程を利用して、向上したレベルの食物繊維が得られたことを示している。さらに、図４で示されるように、１５０℃に近い高いＤＳＣ融点を示し、またはそのエンタルピーが天然ＨＳ−７デンプンと比べて高まっている。
【００５１】
それらのうちの２つの試験１−１および１−２では、方法に水性アルコール中でのアニール工程を追加した。上記方法からの濾過ケークを、１１％デンプン固体でアルコールと水との重量比７０／３０が得られるように、アルコールおよび水で再びスラリーにした。そのスラリーを、上記の高圧攪拌オートクレーブで再び１７０℃に４５分間加熱した。室温に急速冷却した後、生成物を取り出し、濾過し、１００％変性エタノールで洗浄し、乾燥させた。この追加アニール工程により食物繊維レベルまたはＤＳＣ融解温度は向上しなかった。
【００５２】
表２は、熱水処理をさらに含む試験を示し、この熱水処理は、アルコール調理後の処理として、１２０℃にて２時間加熱しながら、デンプンの含水量を２５％にする。サンプル２−１の含水量を２５％に高め、そのサンプルを、次いで、１２０℃に２時間加熱し、その後、５０℃にて〜５％水分まで乾燥させたとき、食物繊維含有量は３６％〜４３％高くなった。アルコール調理を変更したサンプル２−２〜２−６においてＴＤＦのさらに良い向上が認められた。試験２−２では、７５％ＴＤＦを示した。
【００５３】
実施例２
熱水処理の最適化を、パイロットプラントで作製した非熱水処理耐性デンプンを用いて調査した、表３。材料は、１００ガロンの加圧反応器および７０Ｉｂバッチ以外は概して、実施例１の場合と同じ方法を用いて作製した。サンプル２−６をWestern States バスケット型遠心分離機で脱水した。次いで、その材料を乾燥させ、Proctor-Schwartz トレイドライヤーを用いて約５％水分まで脱溶媒し、微粉砕した。ビーカーで乾燥材料のサンプルおよそ３０グラムを水とブレンドして、種々の水分レベルを作製した。湿潤させた材料を試験管に密閉し、オーブンで種々の温度で１〜２時間加熱した。それらのサンプルを試験管中で冷却した後、サンプルを取り出し、乾燥させ、粉砕し、ＴＤＦについて測定した。それらの結果を回帰式により解析し、熱水についての最適領域を見つけた。サンプル２−６では、最良の領域は約２５％水分および１２１℃であった。ＴＤＦはアルコール処理後の４１％からより良い条件で熱水処理を行った後に約６５％まで高まった。
【００５４】
実施例３
パイロットプラント試験を、１００ガロンの加圧反応器および７０Ｉｂバッチ以外は概して、実施例１の場合と同じ方法を用いて実施した。反応器の条件を下記表４に示す。サンプル４−１（サンプル２−６と同じ）をWestern States バスケット型遠心分離機で脱水した。次いで、その材料を乾燥させ、Proctor-Schwartz トレイドライヤーを用いて脱溶媒し、Littleford ＤＶＴ−１３０ミキサーで熱処理した。サンプル４−２を、サンプル４−１と同じ装置を用いて（それを乾燥させるためにフラッシュドライヤーを用い、デンプンを脱溶媒するためにRosin フルイダイザーを用いたことを除く）調製した。
【００５５】
図２は、出発原料として使用したＨＳ−７天然デンプン顆粒の透過電子顕微鏡写真（ＴＥＭ）である。図３は、サンプル４−１の生成物のＴＥＭである。図３のサンプル４−１の顆粒形態は、図２に見られる天然顆粒構造が完全な破壊とまではいかなくとも高度に崩壊していることを示している。図４のＤＳＣサーモグラムは、アルコール加工後および熱水処理前のサンプル４−１では、７０〜１００℃の範囲において吸熱は生じなかったが、約１１０℃において吸熱が生じ、約１５０℃において非常に大きな吸熱が生じたことを示す。熱水処理後、吸熱は数℃高い温度へと少しシフトする。図５において天然ＨＳ−７デンプンおよびサンプル４−１の耐性デンプンの分子量分布を例示する。ＨＳ−７の重量平均分子量は約４，０００，０００である。サンプル４−１におけるデンプンの重量平均分子量は約１７０，０００である、すなわち、約９５％の低下である。ＨＳ−７天然顆粒は、複屈折であり、偏光顕微鏡ではマルタクロスが見られる。耐性デンプン顆粒（サンプル４−１）は、複屈折であり、偏光顕微鏡では「発光する」が、示差的なマルタクロスは見られない。これらの結果は、ＨＳ−７デンプンが部分的に結晶質であり、球晶（spherulites）として編成されているということを示している。耐性デンプンの、マルタクロスのない複屈折性は、その物質が部分的に結晶質であるが、球晶として編成されていないということを示している。図６は、ＨＳ−７デンプンおよびサンプル４−１のＸ線散乱強度を示す。ＨＳ−７はＢタイプの結晶性を有する。サンプル４−１はＢタイプの結晶性とＶ無水結晶性を有する。図６を見れば、ＨＳ−７およびサンプル４−１の結晶構造間で違いがあるということは明白である。さらに、サンプル４−１は部分的に結晶質である。ＨＳ−７の平均粒径は約１０ミクロンであり、サンプル４−１の耐性デンプンの平均粒径は３８０ミクロンである。
【００５６】
【表１】
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【００５７】
【表２】
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【００５８】
【表３】
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【００５９】
【表４】
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【００６０】
実施例４
本発明のある耐性デンプン生成物の解析では、次の特性範囲を示した。粒径は、約１００〜７００ミクロンの間、多くの場合において、約１５０〜６５０ミクロンの間であった。平均粒径は、約２５０〜４００ミクロンの間であり、場合によっては、約３３０ミクロンであった。注目すべきは、これが生成物を微粉砕する前の範囲であるということである。粉末密度は、約５０〜６０ポンド／立方フィート（充填嵩密度）であり、ある場合において、約５４であった。
【００６１】
耐性デンプン生成物は、ほとんどの場合、エンタルピー約５〜１５Ｊ／ｇ、ある場合において、１０Ｊ／ｇにおいてＤＳＣ融点約１５０℃を示した。さらに、場合によっては、耐性デンプン生成物は、エンタルピー約１〜９Ｊ／ｇ、ある場合において、４．８Ｊ／ｇにおいて約１０８℃でＤＳＣ融点を示した。
【００６２】
耐性デンプンサンプルの保水能力は、一般に、乾燥デンプン１グラム当たり水約３グラム未満であり、多くの場合において、乾燥デンプン１グラム当たり水１．３〜１．９グラムの間であった。黄色度（ＹＩ）値は、約１１〜３２の間であり、ある場合において、約１３〜２７の間、または約１５〜２３であった。平均ＹＩ値は約１９であった。
【００６３】
ＴＤＦは、約５０％より高かった。ある場合において、ＴＤＦは、約５０〜７０％、約５５〜７０％、または約６０〜７０％であった。Englyst 耐性デンプン値は、約２８〜６５の間、ある場合において、約３５〜５０の間であり、平均は約４３であった。
【００６４】
実施例５
ＡＡＣＣ  ５３−１０クッキーベーキング試験の５０％穀粉置き換えを用いて、サンプル４−３の性能を評価した。サンプル４−３の耐性デンプンを微粉砕し、スクリーニングして、ＵＳ  Ｍｅｓｈ  １００シーブに通し、それをＵＳ  Ｍｅｓｈ  ２００シーブで集めた（微粉はＵＳ  Ｍｅｓｈ  ２００シーブを通り抜ける）。
【００６５】
方法ＡＯＡＣ  ９９１．４３によれば、ベーキング前には成分中に５０．５％繊維が存在し、クッキーベーキング後には繊維としてその材料の１００％〜１１１％と算出された。そのデータを表５Ａ、５Ｂおよび５Ｃに示す。
【００６６】
耐性デンプンが存在することにより、対照と比べてクッキー寸法が向上した。対照（１００％ConAgra ホワイトスプレーペイストリーフラワー）のクッキー高さは、耐性デンプンを含むクッキーより高かった。さらに、クッキースプレッド（幅）は、対照ではより小さく、耐性デンプン生成物ではより大きかった。スプレッドが大きくなり、高さが低くなるのは耐性デンプンの低保水性によるものであり、このことにより、ベーキング方法中、耐性デンプンは水和または部分的に糊化せず、比較的変化しなかったということが分かる。もし耐性デンプンがベーキング中に変化したとすれば、それにより結晶性が高まり、予想以上に高い総食物繊維値が得られたと思われる。
【００６７】
【表５Ａ】
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【００６８】
【表５Ｂ】
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【００６９】
【表５Ｃ】
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【００７０】
実施例６
実施例２で概して記載したように、表４のサンプル４−３のパラメーターを用いてパイロットプラントで耐性デンプンを作製した。熱水処理し、乾燥させた後、それを微粉砕し、篩過して、ＵＳ  ６０  Ｍｅｓｈスクリーンに通した。スクリーニングされた生成物は、５１．９％ＴＤＦであった。２５％耐性デンプンと７５％コーンミールのブレンドをLeistritz ＺＳＥ−１８／ＨＰ押出成形機を用いて押し出し成形した。押し出し成形後、湿潤押出物を対流式オーブンで（２５００Ｆの熱風流で３０分間）約１〜２％水分まで乾燥させた。押し出し成形試験では、耐性デンプンに関するＴＤＦの約８０〜８５％がこの厳しい方法後も変わらないことが示され、実質的に熱および剪断耐性であることが確認された（表６参照）。
【００７１】
【表６】
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【００７２】
実施例７
耐性デンプンの安定性をトルティーヤチップス組成物で試験した。耐性デンプン（サンプル４−１）、６９％ＴＤＦで２５％ホワイトコーンマサフラワーを置き換えた。サンプル４−１を得、この試験では実験装置により１２１℃で２５％水分にて９０分間熱水処理した。ホワイトコーンマサフラワー  ＴＤＦは、その製品規格分析書では８．０％であった。表７は、トルティーヤブレンドの乾燥混合成分を示す。それらのブレンドを水と混合して、生地を作り、その生地をRondo リバーシブルシーターでシート状にして、平らなピースを作製した。シート状のピースを切断し、表８に記載のとおり焼き上げ、油で揚げた。油で揚げたピースを石油エーテルで脱脂した後、それらのＴＤＦについて測定した。ＴＤＦの結果および解析は、脂肪分および水分フリーベースで示す。表８では、最初の成分のＴＤＦと調製した食品のＴＤＦとを比較したＴＤＦ解析および計算結果を示す。チップス作製方法中に、コーンマサと耐性デンプンの両方のＴＤＦが増加した。計算結果は、耐性デンプンのＴＤＦが２５％増加したことを示しており、このことにより、焼き上げ、油で揚げた後の耐性デンプンは８６％ＴＤＦであると思われる。この方法によって作製された耐性デンプンは、本願において安定しており、本願の焼き／油を使った加熱調理においてＴＤＦを高める可能性がある。
【００７３】
【表７】
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【００７４】
【表８】
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【００７５】
本発明の具体的な実施形態についての上記の説明は、本発明の全実施形態を挙げたものではない。当業者ならば、他の実施形態も次の請求項の範囲内であるということが分かるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】ＨＳ−７高アミロースデンプンについて行った示差走査熱量測定の結果を示すサーモグラムである。サンプルは２０％乾燥固体を含み、５０％エタノール溶液を用いて調製した。
【図２】本発明の方法での使用に好適なＨＳ−７天然デンプン顆粒の透過電子顕微鏡写真（ＴＥＭ）である。
【図３】本発明の方法を用いて調製した耐性デンプン粒子のＴＥＭである。
【図４】ＨＳ−７デンプンと、本発明に従って作製した、熱水処理前および熱水処理後の耐性デンプン（次の実施例のサンプル４−１）の一連のＤＳＣサーモグラムである。サンプルを水中３５％乾燥固体の濃度にて測定した。
【図５】ＨＳ−７デンプンおよび耐性デンプン（サンプル４−１）の分子量分布を示す図である。
【図６】ＨＳ−７デンプンおよび耐性デンプン（サンプル４−１）の、ブラッグ角、２ΘでのＸ線散乱強度を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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