JP2005529736A - Oxygen scavenging system - Google Patents

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Abstract

本発明の酸素捕捉システムは、酸素に敏感な包装製品から、酸素元素を実質的に除去するための、組成物、システム、および付随の方法に関する。組成物または捕捉試薬には、酸化還元酵素と、適切なエネルギー源、すなわち酵素のための基質と、バッファとが含まれる。組成物は、湿気にさらされた時に酸素と結合することによって、食品包装などの閉じた(例えば、密封された)空間における酸素濃度を減少させる。より詳細には、および好適には、この組成物は、約1〜100活性ユニット(U)/グラムのグルコースオキシダーゼと、約1〜300活性ユニット(U)/グラムのカタラーゼと、約20〜99重量%のデキストロースと、約1〜80重量%の炭酸水素ナトリウムとを含む。The oxygen scavenging system of the present invention relates to compositions, systems, and attendant methods for substantially removing elemental oxygen from oxygen sensitive packaging products. The composition or capture reagent includes a redox enzyme, a suitable energy source, ie, a substrate for the enzyme, and a buffer. The composition reduces oxygen concentration in closed (eg, sealed) spaces such as food packaging by combining with oxygen when exposed to moisture. More particularly, and preferably, the composition comprises about 1-100 activity units (U) / gram glucose oxidase, about 1-300 activity units (U) / gram catalase, and about 20-99. Contains weight percent dextrose and about 1 to 80 weight percent sodium bicarbonate.

Description

本発明は、一般に酸素に敏感な製品のための酸素捕捉(すなわち、標的および減少/除去)に関し、より詳細には、食品、医薬品など、酸素に敏感な貯蔵製品から酸素を除去するための、組成物、システム、および付随の方法に関する。   The present invention relates generally to oxygen scavenging (ie, targeting and reduction / removal) for oxygen sensitive products, and more particularly to removing oxygen from oxygen sensitive stored products such as food, pharmaceuticals, etc. The present invention relates to compositions, systems, and attendant methods.

製品の品質および特性は、それらが消耗品、中間物などであるか否かに関わらず、非常に重要である。さらに、新鮮さおよび貯蔵寿命は、選択肢における鍵、すなわち決定的な要件であり得ることは公知である。劣化は自然現象であり、実際に望ましいことであり得るが、多くの場合には、制御される、より詳細には除去される、または少なくとも遅延されることが要求される状態であり、腐敗しやすい品物では、ほとんどの場合にそのように要求される。   Product quality and characteristics are very important, whether they are consumables, intermediates or not. Furthermore, it is known that freshness and shelf life can be a key in choice, a critical requirement. Degradation is a natural phenomenon and may be desirable in practice, but in many cases is a condition that requires controlled, more specifically removed, or at least delayed, and decays. For easy-to-use items, this is the case in most cases.

多くの物質、特に食品では、遊離酸素(O)を含まないか、または非常に低濃度の遊離酸素(O)を含む環境での貯蔵には利益がある。酸素が多くの製品(詳細には油脂類があるが、それらに限定されない)に対して酸化による損傷を引起すことは公知である。酸素にさらされた時、多くの油脂類は酸化して、油分または脂質の風味は変質され、このことによって油分の他の品質および一般特性は変更される。油脂類の酸化は自己触媒反応(すなわち、開始すると比較的早急に、および完全に進行する反応)であると思われるので、初期の酸化を防止する、または遅らせることが最良である。さらに、および同じく重要であるのは、製品の腐敗および変色を引起す微生物の成長を酸素が支持する、という事実である。 Many substances, especially food, or no free oxygen (O 2), or there is a benefit to the storage in environments containing very low concentrations of free oxygen (O 2). Oxygen is known to cause oxidative damage to many products, including but not limited to fats and oils. When exposed to oxygen, many fats and oils oxidize and the oil or lipid flavor is altered, thereby altering other quality and general properties of the oil. Since the oxidation of fats and oils appears to be an autocatalytic reaction (ie, a reaction that proceeds relatively quickly and completely when initiated), it is best to prevent or delay the initial oxidation. Further and equally important is the fact that oxygen supports the growth of microorganisms that cause product decay and discoloration.

現行の包装方法および包装材料では、時間を消費する真空工程および頂部空間のガスフラッシング工程によって、ほとんどの酸素を除去することが可能である。多くの場合においては、幾らかの量の酸素が包装内に残存している。製品内部にガスが閉じ込められている(例えば、パンまたは麺類)製品の包装からの酸素の除去は、特に困難である。さらに、大抵の包装材料は、酸素の浸透に対して、不浸透性が充分ではない(すなわち、包装に進入する。経時では、酸素が包装材料を通り抜けて包装内へ漏れる)。   In current packaging methods and materials, most of the oxygen can be removed by time-consuming vacuum processes and top space gas flushing processes. In many cases, some amount of oxygen remains in the package. It is particularly difficult to remove oxygen from the product packaging where the gas is trapped inside the product (eg bread or noodles). Furthermore, most packaging materials are not sufficiently impermeable to oxygen penetration (ie, enter the package. Over time, oxygen will pass through the packaging material and leak into the package).

酸化を遅らせるために、食品に対して抗酸化剤が添加されている。例えば、ビーエイチエー(BHA)[(1,1−ジメチルエチル)−4−メトキシフェノール]およびビーエイチティー(BHT)[(2,6−ジ−tert−ブチル)−p−クレゾール]は、一般的な抗酸化剤食品添加物である。しかしながら、BHAは摂取によって穏やかに毒性であると考えられており、BHTは低毒性と見なされており、これらのいずれの化合物でも食品における使用は限定される。これらの化合物は、廃棄される必要のある食品量を減少することによって食品工業に非常に貢献しているが、消費者には、これらの化合物を伴わない食品を好む者もある。   Antioxidants are added to foods to delay oxidation. For example, BT (BHA) [(1,1-dimethylethyl) -4-methoxyphenol] and BT (BHT) [(2,6-di-tert-butyl) -p-cresol] are commonly used. It is an antioxidant food additive. However, BHA is considered mildly toxic by ingestion and BHT is considered low toxic and any of these compounds are limited in food use. While these compounds contribute greatly to the food industry by reducing the amount of food that needs to be discarded, some consumers prefer foods without these compounds.

より広い意味においては、酸素との結合/酸素の捕捉は、典型的には酸化鉄を用いて、より詳細には、ガス浸透性のバッグまたはサシェ(sachet)内部に包装された酸化鉄を用いて実施される。そのような手法に関する欠点には、酸素にさらした時の活性化を防止するため、密封された包装で密封貯蔵する配慮と、そのようなシステムの費用とが含まれるとともに、酸化鉄は酸素と結合して熱を作り出すという、好適な結果とは言えない事実が含まれるが、それらに限定されない。   In a broader sense, oxygen binding / oxygen scavenging typically uses iron oxide, more specifically, iron oxide packaged inside a gas permeable bag or sachet. Implemented. Disadvantages associated with such an approach include considerations of hermetically storing in sealed packaging to prevent activation when exposed to oxygen and the cost of such a system, while iron oxide is oxygenated. This includes, but is not limited to, the fact that it combines to create heat, which is not a good result.

広く実施されている酸素結合手段には、グルコースオキシダーゼ酵素の使用がさらにあ
り、必要な場合には、適切なグルコース源との組合せで用いられる。単独で用いられると、グルコースオキシダーゼは過酸化物を作り出す、すなわち発生させる(すなわち、過酸化水素が反応生成物である)。過酸化物は包装内の製品に有害な影響を及ぼして、その存在はグルコースオキシダーゼによる酸素のさらなる結合を限定し得る。適切な量のカタラーゼ酵素の添加は、過酸化物を分解するために用いられている。これは、グルコースオキシダーゼ/カタラーゼ混合物が表面に散布されている多くのシステムにおいて良好に機能し、包装された製品はピーエッチ(pH)バッファとして作用して、酸素結合反応が進行する許容なpH範囲を維持する。しかしながら、鉄分が豊富な製品に対して散布または含有された形態でそのような酵素処方を用いる努力は、製品の変色のために成功していない。
Widely practiced oxygen binding means further include the use of glucose oxidase enzyme, which is used in combination with an appropriate glucose source if necessary. When used alone, glucose oxidase produces or generates peroxide (ie, hydrogen peroxide is the reaction product). Peroxide has a detrimental effect on the product in the package, and its presence can limit further binding of oxygen by glucose oxidase. The addition of an appropriate amount of catalase enzyme has been used to decompose peroxides. This works well in many systems where the glucose oxidase / catalase mixture is sprayed onto the surface, and the packaged product acts as a pe-etch (pH) buffer, allowing an acceptable pH range for the oxygen binding reaction to proceed. maintain. However, efforts to use such enzyme formulations in a sprayed or contained form for iron rich products have not been successful due to product discoloration.

そのような酵素処方を用いた成功の欠如は、おそらく、バッグまたはサシェ内部のpH変化による、自己制限的な酸素結合反応のためであると考えられている(一般には非特許文献1を参照)。酵素は、主としてその表面に位置する多数の酸性および塩基性基を含有する両性分子であるので、それらの基の電荷は、その酸解離定数に従い、その環境のpHによって変化する。触媒的に活性な基の反応性に加えて、このことが酵素の正味の全電荷に直接的に影響を与えて、その外部表面の電荷の分布に影響を与える。これらの効果は、活性部位付近において、特に重要である。したがって、組合せで、pHに伴う電荷の変動性(すなわち、電荷がpHの関数であること)は、酵素の活性、構造安定性、および可溶性に影響を及ぼし、したがって、この形態の酸素捕捉システムに対する限定を有する。   The lack of success with such enzyme formulations is probably due to a self-limiting oxygen binding reaction due to pH changes inside the bag or sachet (see generally Non-Patent Document 1). . Since enzymes are amphoteric molecules that contain a large number of acidic and basic groups located primarily on their surface, the charge of those groups varies according to the pH of the environment, according to their acid dissociation constants. In addition to the reactivity of the catalytically active group, this directly affects the net total charge of the enzyme and affects its external surface charge distribution. These effects are particularly important near the active site. Thus, in combination, charge variability with pH (ie, charge being a function of pH) affects enzyme activity, structural stability, and solubility, and thus for this form of oxygen scavenging system. Has limitations.

貯蔵の間に液状のグルコースオキシダーゼ系を安定化するためのバッファの使用については、特許文献1に記載されているが、そこでは酸素除去または酵素活性の間の系のバッファに言及していない。同様に、特許文献2および特許文献3では、種々の方法、すなわち、ポリマービーズ中へのカプセル封入によって、グルコースオキシダーゼの包装材料への直接添加が述べられている。このようであれば、従来公知の技術を利用して食品の包装/容器に実施されることが可能なグルコースオキシダーゼの量に対して、実施上の制限があり得る。直接的に塗布すること、または包装の後に続く導入に適切であり、存在する酸素を事実上除去し(すなわち結合し)、さらに、腐敗しやすいものの品質または特性を有意には変化または変更しない(例えば、品物を変色しない)、商業的に許容な酸素捕捉試薬は、従来、開示されていない。
欧州特許第0418940号明細書 米国特許第2,765,233号明細書 米国特許第5,064,698号明細書 チャップリン(Chaplin )およびバッケ(Bucke )、「酵素の技術(Enzyme Technology )」、ケンブリッジ大学出版局(Cambridge University Press)、1990年
The use of a buffer to stabilize the liquid glucose oxidase system during storage is described in US Pat. No. 5,057,086, but does not mention the system buffer during oxygen removal or enzyme activity. Similarly, Patent Documents 2 and 3 describe the direct addition of glucose oxidase to the packaging material by various methods, ie encapsulation in polymer beads. If so, there may be practical limitations on the amount of glucose oxidase that can be implemented in food packaging / containers using conventionally known techniques. Suitable for direct application, or subsequent introduction after packaging, effectively removes (ie binds) the oxygen present, and does not significantly change or alter the quality or properties of the perishables ( For example, commercially acceptable oxygen scavenging reagents have not previously been disclosed.
European Patent No. 0418940 US Pat. No. 2,765,233 US Pat. No. 5,064,698 Chaplin and Bucke, "Enzyme Technology", Cambridge University Press, 1990

一般に本発明の酸素捕捉システムは、湿気が存在する、または存在し得る、酸素に敏感な包装製品からの酸素除去に関する。   In general, the oxygen scavenging system of the present invention relates to the removal of oxygen from oxygen sensitive packaging products in the presence or presence of moisture.

本発明の酸素捕捉組成物には、酵素系(例えば、酸化還元酵素)と、酵素系のための適切なエネルギー源と、バッファとが含まれる。包装された製品の貯蔵寿命を増進する組成物は、包装製品における製品へ直接的に塗布することに適切であり、製品特性において消費者が検出可能な変化を伴わない。組成物は、湿気にさらされた時に酸素と結合することによって、食品包装などの閉じた(例えば、密封された)空間における酸素濃度を減少させる。本発明のシステムでは、内部に組成物を含有する分離した水浸透性の「収納」との
組合せでの捕捉組成物、または、腐敗しやすい品物の貯蔵容器などの一体化された要素または成分としての捕捉組成物を意図している。より詳細な要件および利点は、発明の詳細な説明、および添付の特許請求の範囲を参照することによって明らかになる。
The oxygen scavenging composition of the present invention includes an enzyme system (eg, oxidoreductase), a suitable energy source for the enzyme system, and a buffer. Compositions that enhance the shelf life of the packaged product are suitable for direct application to the product in the packaged product, with no consumer detectable change in product properties. The composition reduces oxygen concentration in closed (eg, sealed) spaces such as food packaging by combining with oxygen when exposed to moisture. In the system of the present invention, as an integrated element or component, such as a capture composition in combination with a separate water permeable “containment” containing the composition therein, or a storage container for perishable items. Intended capture compositions. More detailed requirements and advantages will become apparent with reference to the detailed description of the invention and the appended claims.

本願は、米国特許法111条(b)に基づいて出願された、2002年6月17日の出願日を有する仮出願第60/389,246号によって、米国特許法119条(e)(1)に基づく優先権を主張する、米国特許法111条(a)に基づく本出願である。   This application is based on provisional application 60 / 389,246 filed on June 17, 2002, filed under 35 U.S.C. 111 (b). ) Claiming priority under US Patent Act 111 (a).

本発明の酸素捕捉システムには、酵素系(例えば、酸化還元酵素)と、適切なエネルギー源、すなわち酵素のための基質と、バッファとを含有する組成物が含まれる。この組成物は、湿気にさらされた時に酸素を捕捉する、すなわち結合することによって、食品包装などの閉じた(例えば、密封された)空間における酸素濃度を減少させる。好適には、この酵素系には、酸化還元酵素、より詳細には、乾燥したグルコースオキシダーゼが含まれ、および、エネルギー源には、還元糖、より詳細には、グルコース源が含まれる。本発明の組成物は、好適には、効果的な量のカタラーゼをさらに含有する。例えば組成物には、約1〜100活性ユニット(U)/グラムのグルコースオキシダーゼと、約1〜300活性ユニット(U)/グラムのカタラーゼと、約20〜99重量%のグルコース源と、約1〜80重量%のバッファとが含まれる。さらになお、好適には、グルコース源はデキストロースであり、好適には炭酸水素ナトリウムを含有するバッファを含む。   The oxygen scavenging system of the present invention includes a composition containing an enzyme system (eg, oxidoreductase), a suitable energy source, ie, a substrate for the enzyme, and a buffer. This composition reduces oxygen concentration in closed (eg, sealed) spaces such as food packaging by scavenging or binding oxygen when exposed to moisture. Preferably, the enzyme system includes an oxidoreductase, more specifically, a dry glucose oxidase, and the energy source includes a reducing sugar, more particularly a glucose source. The compositions of the present invention preferably further contain an effective amount of catalase. For example, the composition includes about 1-100 activity units (U) / gram glucose oxidase, about 1-300 activity units (U) / gram catalase, about 20-99 wt% glucose source, and about 1 -80% by weight buffer. Even more preferably, the glucose source is dextrose, preferably comprising a buffer containing sodium bicarbonate.

後述のとおり、本発明による組成物に加えて、本発明の組成物を収納または含有するための、水浸透性の包み(例えば、バッグ、サシェ、ラミネートシート、または他の3次元形態)を含む、酸素捕捉システムが開示される。さらに、本発明の組成物は、格納、カプセル封入、または貯蔵媒体との一般的な統合の代わりに、固体または半固体の3次元形態をなしてもよい。これに加えて、酸素に敏感な包装された製品に粉末の形態で直接的に導入されても、すなわち、酸素に敏感な包装された製品と共に用いられてもよい。   As described below, in addition to the composition according to the present invention, includes a water-permeable wrap (eg, bag, sachet, laminate sheet, or other three-dimensional form) for containing or containing the composition of the present invention. An oxygen scavenging system is disclosed. Further, the compositions of the present invention may be in a solid or semi-solid three-dimensional form instead of storage, encapsulation, or general integration with a storage medium. In addition to this, it may be introduced directly into the oxygen-sensitive packaged product in the form of a powder, ie it may be used with an oxygen-sensitive packaged product.

酸化還元酵素は、酸化または還元反応(すなわち、分子間で、水素または酸素原子、または電子が移動する反応)を触媒する酵素である。この広範な群には、デヒドロゲナーゼ(ヒドリド移動)、オキシダーゼ(酸素分子への電子移動)、オキシゲナーゼ(酸素分子からの酸素移動)、およびペルオキシダーゼ(過酸化物からの電子移動)が含まれる。例えば、グルコースオキシダーゼ(EC 1.1.3.4、系統名 β−D−グルコース:O 1−酸化還元酵素)、または、ヘキソースオキシダーゼ(EC 1.1.3.5、系統名、D−ヘキソース:O 2−酸化還元酵素)がある。続いてこれらを説明する。 An oxidoreductase is an enzyme that catalyzes an oxidation or reduction reaction (that is, a reaction in which hydrogen or oxygen atoms or electrons move between molecules). This broad group includes dehydrogenases (hydride transfer), oxidases (electron transfer to oxygen molecules), oxygenases (oxygen transfer from oxygen molecules), and peroxidases (electron transfer from peroxides). For example, glucose oxidase (EC 1.1.3.4, strain name β-D-glucose: O 2 1-oxidoreductase) or hexose oxidase (EC 1.1.3.5, strain name, D- Hexose: O 2 2-oxidoreductase). Subsequently, these will be described.

グルコースオキシダーゼは、D−グルコースに対して高特異性の酵素であり、黒コウジカビ(Aspergillus niger )および青カビ(Penicillium )菌から得られる。グルコースオキシダーゼは、β−D−グルコースのD−グルコノ−1,5−ラクトンへの酸化を触媒し、非酵素的に自発性の加水分解を行い、酸素分子を用いて、以下のように過酸化水素を放出する。   Glucose oxidase is an enzyme having high specificity for D-glucose and is obtained from Aspergillus niger and Penicillium. Glucose oxidase catalyzes the oxidation of β-D-glucose to D-glucono-1,5-lactone, performs non-enzymatic spontaneous hydrolysis, and uses oxygen molecules to peroxidize as follows: Release hydrogen.

β−D−グルコース + O → D−グルコノ−1,5−ラクトン + H
ヘキソースオキシダーゼもまた、効果的な酸素捕捉剤として機能し、グルコースオキシダーゼよりも低特異性の酵素である。ヘキソースオキシダーゼは、酸素の存在下で、D−グルコースと、マルトース、ラクトース、およびセロビオースを含む幾つかの他の還元糖(すなわち基質)とを、対応するラクトンに酸化し、続く加水分解によって、それぞれのアルドバイオニック酸(aldobionic acid )(例えば、D−グルコースの場合には、グルコン酸)にする能力がある。還元糖はこれらに限定されない。したがって、ヘキソースオ
キシダーゼは、D−グルコースを変換することのみ可能である別の酸化還元酵素(例えば、グルコースオキシダーゼ)とは異なり、広い範囲の糖基質に利用することが可能である。ヘキソースオキシダーゼの酸化触媒作用は、例えばグルコースおよびガラクトースに対しては、以下のように示される。
β-D-glucose + O 2 → D-glucono-1,5-lactone + H 2 O 2
Hexose oxidase also functions as an effective oxygen scavenger and is a less specific enzyme than glucose oxidase. Hexose oxidase oxidizes D-glucose and several other reducing sugars (ie substrates) including maltose, lactose and cellobiose to the corresponding lactones in the presence of oxygen, followed by hydrolysis, respectively. Of aldobionic acid (for example, gluconic acid in the case of D-glucose). The reducing sugar is not limited to these. Therefore, hexose oxidase can be used for a wide range of sugar substrates, unlike another oxidoreductase (eg, glucose oxidase) that can only convert D-glucose. The oxidation catalytic action of hexose oxidase is shown as follows for glucose and galactose, for example.

β−D−グルコース + O → δ−D−グルコノラクトン + H
β−D−ガラクトース + O → γ−D−ガラクトラクトン + H
特公昭48−16612号に開示されているように、グルコースオキシダーゼおよびヘキソースオキシダーゼなどの酸素酸化還元酵素が、抗微生物効果を有する過酸化水素を発生する能力は、チーズ、バター、および果汁を含むある種の食品製品の貯蔵安定性を改良するために利用されている。また、酸化還元酵素は、食品製品における酸素捕捉剤または抗酸化剤として潜在的に有用であり得ることも示唆されている。
β-D-glucose + O 2 → δ-D-gluconolactone + H 2 O 2
β-D-galactose + O 2 → γ-D-galactolactone + H 2 O 2
As disclosed in Japanese Patent Publication No. 48-16612, the ability of oxygen oxidoreductases such as glucose oxidase and hexose oxidase to generate hydrogen peroxide with antimicrobial effects includes cheese, butter, and fruit juice It is used to improve the storage stability of seed food products. It has also been suggested that oxidoreductases can potentially be useful as oxygen scavengers or antioxidants in food products.

上記の酵素的に触媒される酸化反応に関して示されているように、特徴的には過酸化水素がこの反応の反応生成物である(すなわち、大気中の酸素の存在下では、多くの場合、代謝は過酸化水素の生成を引起す)。過酸化水素が触媒的に分解されて、水および酸素分子が形成され、その毒性の殺菌性効果が除かれることは公知であり、以下のように、グルコースオキシダーゼと同一の菌発酵に由来する酵素カタラーゼが利用されている。   As shown for the enzymatically catalyzed oxidation reaction above, characteristically hydrogen peroxide is the reaction product of this reaction (ie, often in the presence of atmospheric oxygen, Metabolism causes the production of hydrogen peroxide). It is known that hydrogen peroxide is catalytically decomposed to form water and oxygen molecules, and its toxic bactericidal effect is eliminated, and an enzyme derived from the same bacterial fermentation as glucose oxidase is as follows: Catalase is used.

Figure 2005529736
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大規模な実施では、多くの場合、2つの酵素活性は典型的には分離されない(すなわち、酸素オキシダーゼおよびカタラーゼは共に用いられ得て、この時、正味の過酸化物生成は回避され、したがって、過酸化物による酸素捕捉過程阻害も回避される)。 In large-scale implementations, in many cases, the two enzyme activities are typically not separated (ie, oxygen oxidase and catalase can be used together, at which time net peroxide production is avoided, thus Inhibition of oxygen scavenging process by peroxide is also avoided).

酵素活性については、過程において存在するまたは用いられる酵素の量を、絶対単位系の用語(すなわち質量)で測定することが困難であることは公知である。純度の不定性が内在するためであるが、関連性があると論じ得るさらなるパラメータには、酵素調整での活性および何らかの酵素汚染がある。国際生化学連合(International Union of Biochemistry )によって1964年に採択された、酵素活性の公知の単位(すなわち、「活性ユニット」、U)は、標準の条件の下で、1分あたりに1マイクロモルの基質の変換を触媒する、酵素活性の量である(国際生化学連合、「酵素の命名法、国際生化学連合の1964年の勧告」、アムステルダム、エルゼビア、1965年)。典型的には、純粋な酵素では約10−6〜10−11キログラム、工業的な酵素製品では約10−4〜10−7に相当する。酵素活性の別の単位、すなわち、カタール(kat)が推薦されており、これは、1秒あたりに1モルの基質の変換を触媒する量として定義される(1kat=60,000,000U)。さらに、ソックヘット(Soxhet)、アンソン(Anson )、およびキロノボ(Kilo Novo )単位など、非標準的な活性単位が用いられている。これらの単位は、粘度低下などの物理的変化に基づいており、おそらく工業的には、よりよく理解される。 With respect to enzyme activity, it is known that the amount of enzyme present or used in the process is difficult to measure in absolute unit term (ie mass). Additional parameters that may be argued to be relevant, due to the inherent purity ambiguity, are activity in enzyme preparation and some enzyme contamination. Adopted in 1964 by the International Union of Biochemistry, the known unit of enzyme activity (ie, “activity unit”, U) is 1 micromole per minute under standard conditions. The amount of enzyme activity that catalyzes the conversion of the substrate of (International Biochemical Union, “Enzyme Nomenclature, 1964 Recommendation of the International Biochemical Union”, Amsterdam, Elsevier, 1965). Typically, it corresponds to about 10 −6 to 10 −11 kilograms for a pure enzyme and about 10 −4 to 10 −7 for an industrial enzyme product. Another unit of enzyme activity is recommended, namely Qatar (kat), which is defined as the amount that catalyzes the conversion of 1 mole of substrate per second (1 kat = 60,000,000 U). In addition, non-standard activity units have been used, such as Soxhet, Anson, and Kilo Novo units. These units are based on physical changes such as viscosity reduction and are probably better understood industrially.

本発明の組成物用の適切なエネルギー源、すなわち基質には、炭水化物(すなわち糖類)、より詳細には、還元糖(すなわち、フェーリング試薬などの穏やかな酸化剤を還元することが可能であるもの)が含まれる。初期の生化学者は糖類の検出および定量用の分析方法を発明した。それらの試験方法のうちの1つ、フェーリング試薬は、糖構造中のアルデヒド(RCOH)またはケトン(RCOR)基の存在に基づいている。すなわち、試薬
が糖類を酸化するのに対して、糖類は試薬のイオンの酸化状態を還元する。一般に糖類は、アルデヒドまたはケトン基を含む環を形成する。ヘミアセタール性またはケタール性の水酸基が別の結合に含まれてしまわない限りは、可逆的な環形成が可能である。幾つかの環があり、かつ、少なくとも1つが開環可能でない限りは、固定された環には反応するためのアルデヒドまたはケトン基がなく、非還元糖と見なされる。
Suitable energy sources for the compositions of the present invention, ie, substrates, include carbohydrates (ie, saccharides), and more particularly reducing sugars (ie, those that are capable of reducing mild oxidants such as Fering reagents). ) Is included. Early biochemists invented analytical methods for the detection and quantification of sugars. One of those test methods, the Fehring reagent, is based on the presence of aldehyde (RCOH) or ketone (RCOR) groups in the sugar structure. That is, the reagent oxidizes the saccharide, whereas the saccharide reduces the oxidation state of the reagent ions. In general, saccharides form rings containing aldehyde or ketone groups. Unless a hemiacetal or ketal hydroxyl group is included in another bond, reversible ring formation is possible. Unless there are several rings and at least one is openable, the fixed ring has no aldehyde or ketone group to react and is considered a non-reducing sugar.

一般に糖類は、単糖類、二糖類、オリゴ糖類、すなわち多糖類に分類され得て、その基本的な特徴として、二糖類および多糖類での場合のように加水分解によって分解される能力、または、単糖類での場合のように加水分解によって分解されない能力を有する。糖類、より詳細には単糖類の別の特徴は、その水酸基(−OH)のために、分子間脱水によって、二糖類を形成するように、環が連なることが可能なことである(例えば、α−D−グルコース分子の結合によって、マルトースが形成される)。次に、二糖類は、さらに脱水されてより多くの環を連ねて、多糖類を形成し得る(例えば、再びα−D−グルコースから始めると、デンプンおよびグリコーゲンが形成され得る。これに対して、β−D−グルコースから始めると、セルロースが形成され得る。セルロースにおけるβ結合を加水分解する酵素は、α結合を加水分解する酵素とは異なる)。典型的には、その還元糖としての能力において、二糖類は、等しい重量の他の類似の単糖類(例えば、マルトース/グルコース)の半分の速さおよび半分の量の還元を行う。   In general, saccharides can be classified as monosaccharides, disaccharides, oligosaccharides, i.e. polysaccharides, whose basic characteristics are the ability to be degraded by hydrolysis as in disaccharides and polysaccharides, or It has the ability not to be degraded by hydrolysis as in the case of monosaccharides. Another feature of saccharides, and more particularly monosaccharides, is that their hydroxyl groups (—OH) allow rings to be linked to form disaccharides by intermolecular dehydration (eg, Maltose is formed by the binding of α-D-glucose molecules). The disaccharide can then be further dehydrated to chain more rings to form the polysaccharide (eg, starting again with α-D-glucose, starch and glycogen can be formed. , Starting with β-D-glucose, cellulose can be formed (the enzymes that hydrolyze β bonds in cellulose are different from the enzymes that hydrolyze α bonds). Typically, in its capacity as a reducing sugar, a disaccharide performs half as fast and half as much reduction as other similar monosaccharides of equal weight (eg, maltose / glucose).

本発明の組成物における含有物として好適な還元糖には、単糖類であるグルコース、ガラクトース、フルクトース、キシロース、アラビノース、マンノース、ラムノースと、二糖類であるマルトース、イソマルトース、ラクトース、セロビオースと、アミロースおよびアミロペクチンなどのデンプン(すなわち、多糖類)とが含まれるが、それらに限定されない。   Reducing sugars suitable for inclusion in the composition of the present invention include monosaccharides such as glucose, galactose, fructose, xylose, arabinose, mannose, and rhamnose, and disaccharides such as maltose, isomaltose, lactose, cellobiose, and amylose. And starches such as amylopectin (ie, polysaccharides).

前述の通り、本発明の組成物が、包装された製品と接触して、または包装された製品から分離して包装内に配置されるのに加えて、本発明の組成物を含有するバッグ、サシェ、または他の形態が、任意の湿った製品の包装内に作成され、および配置され得る。包装内部の酸素、または包装に進入する酸素は消費される。包装が密封され、および、湿気が本発明の組成物に接触した後に、包装内部の酸素濃度は減少し、および、非常に低い濃度で維持される。非常に低い酸素濃度を達成および維持するために包装において要求される組成物の量は、密封された時に包装内に存在する酸素の量と、包装寿命の間に包装に進入すると予想される酸素の量との関数である。便宜のため、組成物は、バッグ、サシェ、ラミネートシート、および多数の3次元形態など、種々の容器に配置されてよい。本発明の組成物のための容器または包みは、水透過性を必要とする。本発明の組成物はまた、包装内への直接配置のために、固体または半固体の3次元形状に圧縮、または他の方法で成形されることが、さらに示される、および意図される。本発明の酸素捕捉システムでは、組成物が頂部または同様の空間を包装された製品と効果的に「分け合う」種々の機構が意図されているが、不可欠な要件は、本発明の組成物が、包装内部に配置されるか、または別の方法で包装内部にあるように統合されて、湿気にさらされることである。   As described above, in addition to the composition of the present invention being placed in a package in contact with or separated from the packaged product, a bag containing the composition of the present invention, Sachets, or other forms, can be created and placed in any wet product packaging. Oxygen inside the package or entering the package is consumed. After the package is sealed and moisture is in contact with the composition of the present invention, the oxygen concentration inside the package is reduced and maintained at a very low concentration. The amount of composition required in a package to achieve and maintain a very low oxygen concentration is the amount of oxygen present in the package when sealed and the oxygen expected to enter the package during the package life. Is a function of the amount of. For convenience, the composition may be placed in a variety of containers, such as bags, sachets, laminate sheets, and numerous three-dimensional forms. The container or wrap for the composition of the present invention requires water permeability. It is further shown and intended that the compositions of the present invention are also compressed or otherwise formed into a solid or semi-solid three-dimensional shape for direct placement in a package. While the oxygen scavenging system of the present invention contemplates various mechanisms in which the composition effectively “shares” the top or similar space packaged product, an essential requirement is that the composition of the present invention It is placed inside the package or otherwise integrated into the package and exposed to moisture.

組成物用の代表的な処方では、すなわち、グルコースオキシダーゼ、デキストロース、カタラーゼ、およびバッファ試薬(例えば、炭酸水素ナトリウム)を含む処方では、グルコースオキシダーゼによって作用される各々1モルのデキストロースおよび酸素に対して、1モルのラクトン酸および1モルの過酸化水素が生成される。カタラーゼは過酸化水素に作用して、1モルの水および1/2モルの酸素を生成する。バッファ試薬すなわちpH中和試薬は、酸の形成によって引起されるpH減少を鈍化するかまたは打ち消す。酵素的過程の酸抑制の除去または緩和は、徹底的な酸素捕捉のためには特に有利である。幾つかの異なる中和試薬が用いられ得るが、そのpHバッファ能力、多量の放出二酸化炭素、および食品用等級であることのため、好適なバッファ試薬は炭酸水素ナトリウムである。グ
ルコースとバッファ試薬との間のモル比は、約0.5対1〜10対1の間で変化させることが可能であるが、好適には、2対1である。
In a typical formulation for the composition, i.e., a formulation comprising glucose oxidase, dextrose, catalase, and a buffer reagent (e.g., sodium bicarbonate), for each mole of dextrose and oxygen acted on by glucose oxidase. One mole of lactone acid and one mole of hydrogen peroxide are produced. Catalase acts on hydrogen peroxide to produce 1 mole of water and 1/2 mole of oxygen. Buffer reagents or pH neutralizing reagents blunt or counteract the pH reduction caused by acid formation. The removal or mitigation of acid inhibition of the enzymatic process is particularly advantageous for exhaustive oxygen scavenging. Several different neutralizing reagents can be used, but because of its pH buffering capacity, large amounts of released carbon dioxide, and food grade, the preferred buffering reagent is sodium bicarbonate. The molar ratio between glucose and buffer reagent can vary between about 0.5 to 1 to 10 to 1, but is preferably 2 to 1.

初期のベンチスケールの試験は、デキストロースおよび炭酸水素ナトリウムのモル量を釣合わせるために、オキシバック(OxyVac(商標))(ニュートリセプツインコーポレイテッド、ミネソタ州バーンズビル、55337)を2部に対して、炭酸水素ナトリウムを1部の割合で混合して行った。グルコースオキシダーゼおよびカタラーゼ(アマノエンザイムユーエスエイ(Amano Enzyme USA Co., Ltd.)、イリノイ州エルジン)においては、規定の販売者試験方法を利用して、1分あたり1マイクロモルのグルコースまたは過酸化水素をそれぞれ酸化する酵素の量を、1活性ユニットとして定義している。本発明の試験組成物は以下の表1の特性を有する。   Initial bench-scale testing showed that Oxyvac (OxyVac ™) (Nutricept Twin Corporation, Burnsville, Minn., 55337) to two parts to balance the molar amounts of dextrose and sodium bicarbonate. Sodium bicarbonate was mixed at a ratio of 1 part. For glucose oxidase and catalase (Amano Enzyme USA Co., Ltd., Elgin, Ill.), 1 micromole of glucose or hydrogen peroxide per minute using specified vendor test methods The amount of each enzyme that oxidizes is defined as one activity unit. The test composition of the present invention has the properties in Table 1 below.

Figure 2005529736
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前述の混合物または組成物5グラムを、空のティーバッグ内に導入し、湿らせたペーパータオルを含むヒートシールされたポリマー食品貯蔵バッグ内に配置した。およそ24時間後、標準的な酸素検知/指示装置(クアンテック(Quantek )Oアナライザー)を利用して、バッグ内の酸素濃度は0.3%と測定された。およそ48時間後には、酸素濃度は0.0%と測定された。 Five grams of the aforementioned mixture or composition was introduced into an empty tea bag and placed in a heat sealed polymer food storage bag containing a damp paper towel. After approximately 24 hours, the oxygen concentration in the bag was measured to be 0.3% using a standard oxygen sensing / indicating device (Quantek O 2 analyzer). After approximately 48 hours, the oxygen concentration was measured as 0.0%.

その後、コーヒーフィルタ材料を用いて、前述の組成物5グラム入りのサシェを30個、製作した。続いて、中身の満たされた繊維の外被を、種々の酸素に敏感な製品と共に、ヒートシールされたポリマーバッグ内に配置した。以下の表2には、記載の品物に対する時間の関数として、頂部空間の酸素濃度(体積%)が要約されている。   Thereafter, 30 sachets containing 5 grams of the above composition were produced using the coffee filter material. Subsequently, the filled fiber jacket was placed in a heat sealed polymer bag with various oxygen sensitive products. Table 2 below summarizes the top space oxygen concentration (% by volume) as a function of time for the listed items.

Figure 2005529736
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前述の試験の間、観察可能な色調変化は検出されなかった。
第2の試験群においては、本発明の組成物を、先に記載の品物の幾つかと直接接触させて配置して、ヒートシールされたポリマーバッグ内に配置した。以下の結果が得られた。
No observable color change was detected during the above test.
In the second test group, the composition of the present invention was placed in direct contact with some of the previously described items and placed in a heat sealed polymer bag. The following results were obtained.

Figure 2005529736
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6日後、サマーソーセージには、わずかな色調変化が認められた。
多くの点において、本開示が例証でしかないことは理解されるであろう。細部において、詳細には、形状、寸法、材料、および要素の配置において、本発明の範囲を超えることなく変更がなされ得る。したがって、本発明の範囲は添付の請求の範囲において定義されるところによる。
After 6 days, a slight color change was observed in the summer sausage.
In many respects, it will be understood that the present disclosure is illustrative only. In detail, details may be made in the shape, dimensions, materials, and arrangement of elements without exceeding the scope of the invention. Accordingly, the scope of the invention is as defined in the appended claims.

Claims (25)

包装された製品の貯蔵寿命を向上するための酸素捕捉組成物において、前記酸素捕捉組成物は、酵素系と、前記酵素系のための適切なエネルギー源と、バッファ試薬とを含有し、製品特性に消費者が検出可能な変化をもたらすことなく、包装製品における製品に対して直接的に塗布することに適切である、酸素捕捉組成物。 An oxygen scavenging composition for improving the shelf life of a packaged product, wherein the oxygen scavenging composition contains an enzyme system, a suitable energy source for the enzyme system, and a buffer reagent, and product characteristics An oxygen scavenging composition that is suitable for direct application to a product in a packaged product without causing a consumer detectable change. 請求項1に記載の酸素捕捉組成物において、前記酵素系は酸化還元酵素を含む酸素捕捉組成物。 The oxygen scavenging composition according to claim 1, wherein the enzyme system comprises an oxidoreductase. 請求項2に記載の酸素捕捉組成物において、前記酵素系はカタラーゼをさらに含む酸素捕捉組成物。 The oxygen scavenging composition according to claim 2, wherein the enzyme system further comprises catalase. 請求項3に記載の酸素捕捉組成物において、前記酸化還元酵素はグルコースオキシダーゼを含む酸素捕捉組成物。 The oxygen scavenging composition according to claim 3, wherein the oxidoreductase comprises glucose oxidase. 請求項3に記載の酸素捕捉組成物において、前記酸化還元酵素はヘキソースオキシダーゼを含む酸素捕捉組成物。 The oxygen scavenging composition according to claim 3, wherein the oxidoreductase comprises hexose oxidase. 請求項3に記載の酸素捕捉組成物において、前記適切なエネルギー源は還元糖を含む酸素捕捉組成物。 4. The oxygen scavenging composition according to claim 3, wherein the suitable energy source comprises a reducing sugar. 請求項6に記載の酸素捕捉組成物において、前記還元糖は、グルコース、ガラクトース、フルクトース、キシロース、アラビノース、マンノース、ラムノース、マルトース、イソマルトース、ラクトース、およびセロビオースからなる群から選択される酸素捕捉組成物。 The oxygen scavenging composition according to claim 6, wherein the reducing sugar is selected from the group consisting of glucose, galactose, fructose, xylose, arabinose, mannose, rhamnose, maltose, isomaltose, lactose, and cellobiose. Stuff. 請求項7に記載の酸素捕捉組成物において、前記適切なエネルギー源はグルコース源を含む酸素捕捉組成物。 8. The oxygen scavenging composition of claim 7, wherein the suitable energy source comprises a glucose source. 請求項8に記載の酸素捕捉組成物において、前記グルコース源はデキストロースを含む酸素捕捉組成物。 9. The oxygen scavenging composition according to claim 8, wherein the glucose source comprises dextrose. 請求項9に記載の酸素捕捉組成物において、前記酸化還元酵素はグルコースオキシダーゼを含む酸素捕捉組成物。 The oxygen scavenging composition according to claim 9, wherein the oxidoreductase contains glucose oxidase. 請求項9に記載の酸素捕捉組成物において、前記酸化還元酵素はヘキソースオキシダーゼを含む酸素捕捉組成物。 The oxygen scavenging composition according to claim 9, wherein the oxidoreductase comprises hexose oxidase. 請求項10に記載の酸素捕捉組成物において、前記グルコースオキシダーゼは約1および100活性ユニット(U)/グラムの量で存在する酸素捕捉組成物。 11. The oxygen scavenging composition of claim 10, wherein the glucose oxidase is present in an amount of about 1 and 100 active units (U) / gram. 請求項7に記載の酸素捕捉組成物において、前記カタラーゼは約1および300活性ユニット(U)/グラムの量で存在する酸素捕捉組成物。 8. The oxygen scavenging composition of claim 7, wherein the catalase is present in an amount of about 1 and 300 active units (U) / gram. 請求項13に記載の酸素捕捉組成物において、前記グルコース源は約20〜99重量%の量で存在する酸素捕捉組成物。 14. The oxygen scavenging composition of claim 13, wherein the glucose source is present in an amount of about 20-99% by weight. 請求項14に記載の酸素捕捉組成物において、前記バッファは前記酸素捕捉組成物の約1〜80重量%の量で存在する酸素捕捉組成物。 15. The oxygen scavenging composition of claim 14, wherein the buffer is present in an amount of about 1-80% by weight of the oxygen scavenging composition. 請求項15に記載の酸素捕捉組成物において、前記バッファは炭酸水素ナトリウムを含む酸素捕捉組成物。 The oxygen scavenging composition of claim 15, wherein the buffer comprises sodium bicarbonate. 請求項14に記載の酸素捕捉組成物において、バッファ試薬に対するグルコースのモル比は約0.5対1の範囲にある酸素捕捉組成物。 15. The oxygen scavenging composition of claim 14, wherein the molar ratio of glucose to buffer reagent is in the range of about 0.5 to 1. 請求項14に記載の酸素捕捉組成物において、バッファ試薬に対するグルコースのモル比は約10対1の範囲にある酸素捕捉組成物。 15. The oxygen scavenging composition of claim 14, wherein the molar ratio of glucose to buffer reagent is in the range of about 10 to 1. 請求項18に記載の酸素捕捉組成物において、バッファ試薬に対するグルコースの前記モル比は約2対1の範囲にある酸素捕捉組成物。 The oxygen scavenging composition of claim 18, wherein the molar ratio of glucose to buffer reagent is in the range of about 2 to 1. 請求項6に記載の酸素捕捉組成物において、前記酸素捕捉組成物は水浸透性の包みの中に収容されている酸素捕捉組成物。 7. The oxygen scavenging composition according to claim 6, wherein the oxygen scavenging composition is contained in a water permeable wrap. 請求項20に記載の酸素捕捉組成物において、前記包みはバッグである酸素捕捉組成物。 21. The oxygen scavenging composition according to claim 20, wherein the packet is a bag. 請求項20に記載の酸素捕捉組成物において、前記包みは再密封可能なバッグである酸素捕捉組成物。 21. The oxygen scavenging composition of claim 20, wherein the packet is a resealable bag. 請求項20に記載の酸素捕捉組成物において、前記包みはサシェである酸素捕捉組成物。 21. The oxygen scavenging composition according to claim 20, wherein the packet is a sachet. 請求項6に記載の酸素捕捉組成物において、前記酸素捕捉組成物はラミネート製品収容構造中に収容されている酸素捕捉組成物。 The oxygen scavenging composition according to claim 6, wherein the oxygen scavenging composition is housed in a laminate product housing structure. 請求項6に記載の酸素捕捉組成物において、前記酸素捕捉組成物は3次元形態において具現化される酸素捕捉組成物。 The oxygen scavenging composition according to claim 6, wherein the oxygen scavenging composition is embodied in a three-dimensional form.
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