KR0124787B1 - 탄수화물 크림대체물 - Google Patents

탄수화물 크림대체물

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Abstract

내용없음.

Description

탄수화물 크림대체물
본 발명은 1988년 6월 24일 출원되고, 여기서 참고로 삽입하는 미국특허출원 제211,494호의 일부-연속출원이다.
본 발명은 크림대체품에 관한 것이다. 특히 실질적으로 구형인 탄수화물 입자는 이 입자를 음식물 속에 든 지방이나 크림의 입맛과 흡사하게 하는 입도분포를 가진다. 또한 본 발명은 지방/크림의 입맛을 모방하는 방법과 그리고 음식물속에 통상적으로 존재하는 지방/크림의 전부나 일부의 대체물로서 본 발명의 탄수화물 입자를 포함하는 개량된 식품제품에 관한 것이다.
지방 대용품은 본 기술분야에 공지되어 있다; 예를 들면 자당 폴리에스테르는 지방 대체물로서 유용한 공지된 액체 고분자이다. 그러나 자당 폴리에스테르는 장으로부터 비타민을 삼출시켜서 비타민을 인체에서 사용할 수 없게 만든다. 또한 분자량이 더 적은 자당 폴리에스테르는 항문 누출로서 의학 특허 문헌에 기술된 비참한 상태를 일으킨다. 또한 자당 폴리에스테르 지방 대체물과 관련되어 사용되는 것으로 항문 누출 방지제가 문헌에 발표된다. 약 100°F의 인간의 체온에서 점성/고형/왁스-같은 성질을 가지는 고분자량의 자당 폴리에스테르는 항문 누출을 야기시키지 않는 것으로 보고되어 있다. 그러나, 이러한 고분자량 자당 폴리에스테르는 비교적 높은 온도에서만 지방과 같은 미감을 보이므로 이들이 고형화되어 왁스로 변하기전에 이들을 함유하는 식품제품을 신속히 섭취할 필요가 있다. 이러한 고분자량 자당 폴리에스테르의 사용은 매우 제한되어 있다. 예를 들면 유럽특허출원 제8780021.0호(1987년 9월 9일 공개되고, 공개번호 제 0 236 288호)와 미국특허 제3,600,186; 4,005,196; 3,964,976 및 4,005,195호 참조.
Singer등에서 허여된 미국특허 제4,734,287호는 예컨대 상당히 부드러운 에멀젼형 감각수용성 지방/크림 대체물로서 변성된 유장단백질의 응집되지 않은 입자를 발표한다. Singer 등에 의해서 발표된 지방 대체물은 예컨대 튀기기, 굽기와 같이 장시간 고온을 적용할 경우 사용할 수가 없는데 그 이유는 유장단백질 입자가 큰 덩어리로 엉겨서 에멀젼형 성질을 상실하기 때문이다.
본 발명은 일반적으로 열에 안정되고 이것을 섭취하는 사람의 항문 누출을 일으키지 않는 크림 대체물을 제공한다.
탄수화물이 겔을 형성한다는 것은 잘 알려져 잇다. 전분과 덱스트란은 예를 들면 칼럼 크로마토그래피에서 사용하는 SEPHADEX 상표의 가교결합된 덱스트란 비이드와 같은 구형체로 존재하거나 이러한 형태가 되게 용이하게 가공될 수 있다. 이러한 비이드의 크기는 약 0.25 내지 10㎜ 이다. 이러한 구형 탄수화물은 열, 전단 및 산의 영향에 대해서 안정화될 수 있다. 그러나, 여기서 기술하고 청구된 거대 콜로이드 탄수화물 입자의 형성은 본 발명의 이전에는 공지되지 않았다.
간략하면, 본 발명에 따라서 실질적으로 구형형태를 가지는 탄수화물의 입자는 수화된 입자가 약 0.1 내지 약 4미크론의 평균 직경분포를 가지고 총수 약 2% 이하가 5미크론 이상의 입자일때 지방-같은 미감을 나타낸다. 이 입자는 비-응집성이고 수중유 에멀젼의 부드러운 미감을 보인다. 본 발명의 거대콜로이드는 아이스크림, 요구르트, 샐러드드레싱, 마요네즈, 크림, 크림치즈, 기타치즈, 시큼한 크림, 소스, 가루설탕, 생크림, 동결과자, 우유, 커피백색제 및 분산제와 같은 식품에 든 지방이나 크림의 전부나 일부를 대체할 수 있다.
특히, 전분, 덱스트란, 검 및 셀룰로오스는 지방/크림의 미감과 같은 수중유 에멀젼의 실질적으로 부드러운 미감을 부여하는데 효과적인 입자크기 분포를 가지는 안정한 현탁액이 될 수 있다.
본 발명의 실시에서 실질적으로 구형이고 약 0.1 내지 4미크론 범위의 평균직경을 가지며 5미크론 이상의 입자수가 약 25이하인 수화된 탄수화물 입자가 식품속에 보통 존재하는 지방/크림의 전부나 일부를 대체하기 위해서 지방/크림 함유 식품에 첨가된다. 그 결과 식품은 지방 크림같은 미감을 가진다.
0.1 내지 5미크론의 직경크기 범위의 구형체 또는 실질적으로 둥근형태인 탄수화물이 본 발명의 실시에 적합하다. 적합한 탄수화물은 전분, 검 및 셀룰로오스를 포함한다. 또한 상이한 탄수화물의 혼합물을 사용할 수 있다. 선호되는 탄수화물은 전분을 포함하는데, 그 이유는 비록 대부분의 전분입자가 이러한 범위 보다 훨씬 크다 하더라도 이들이 자연적으로 입자로서 발생하기 때문이다. 본 발명에서 사용하는 전분은 가교결합에 의해 개질되어 이 범위를 초과하는 전분의 과다한 팽윤을 방지한다. 가교결합에 의한 개질은 본 기술분야의 통상의 지식을 가진자에게 잘 알려져 있다. 적합한 가교결합제는 인산염, 옥시염화인 및 디카르복실산 무수물을 포함한다. 선호되는 전분은 약 1내지 5미크론의 입자직경을 가지는 미세전분인, 가교결합된 퀴노아(quinoa)전분이다.
기타 바람직한 탄수화물은 알긴산 칼슘, 가교결합된 덱스트란, 겔란 교무, 커드란(curdlan), 콘작(konjak), 키틴질, 쉬조필란(schizophyllan) 및 키토산(chitosan)을 포함한다. 천연의 둥근형태를 가지지 않는 탄수화물은 이들이 실질적인 구형 형태를 가지도록 처리하여야 한다. 이것은 탄수화물용액을 만들어서 약 0.1내지 5미크론 범위의 위에서 기술한 직경을 가지며 좁은 분포의 겔화된 미세입자를 형성하도록 용액을 신속하고도 균일하게(대체로 고전단력 하에서) 겔로 전환시킴으로써 이루어진다. 대표적으로는 탄수화물용액이 크게 교란하는 반응지대에 주입되어서 겔화된 미세입자가 형성된다. 또한 고속 혼합과 전단조건을 사용할 수 있다.
알긴산 칼슘 거대콜로이드 입자는 알긴산 나트륨 용액을 만들고 이 용액을 예컨대 직경이 5미크론 미만의 방울을 만드는 초음파 분무노즐이나 기타 장치를 통하여 칼슘이온 함유 용액속에서 주입하여 형성된다. 겔란은 5미크론 이하의 방울을 만들 수 있는 장치를 통하여 고온의 겔란용액을 분무냉각시켜 미세입자가 되고 그 결과 구형의 거대콜로이드 입자가 형성된다. 콘작은 용액을 난류의, 가열된, 알칼리 반응 대역속에서 주입하여 미세입자화된다.
미국특허 제4,828,396호에 기술하고 여기에 참고로 제시하는 장치와 혼합방법이 본 발명의 미세입자화된 탄수화물 제조에 적합하다.
일단 탄수화물 거대콜로이드 입자가 형성되면, 이들은 더이상 실질적으로 응집하지 않고 그대로 유지되어야 한다. 예컨대 레시틴, 펙틴 및 크산틴검과 같은 응집방지제가 거대콜로이드에 첨가되어 입자를 안정화 시킬 수 있다. 여기서 참고로 삽입하는 미국특허 제4,734,287호는 지방대체물로서 유용한 유장단백질 거대콜로이드와 응집방지제를 발표한다.
본 발명의 탄수화물 거대콜로이드는 탄수화물의 수결합 능력에 따라서 약 1 내지 20중량%의 탄수화물을 포함한다. 식품제품에 첨가될때 수화된 거대콜로이드는 예컨대 1중량부의 지방/크림을 1중량부의 수화된 거대콜로이드로 대체되는 것 같이 일반적으로 제거되는 지방과 동일 중량으로 대체된다. 그 이상이나 그 이하의 거대콜로이드를 수득되는 식품의 필요한 크림성에 기준하여 사용할 수 있다.
유사한 구체예에서, 여기에 기술한 여러가지 탄수화물 입자가 식품의 지방/크림 대체물로서 작용한다. 본 발명의 탄수화물 거대콜로이드를 또한 Singer등에게 허여된 미국특허 제4,734,287호는 단백질성 거대콜로이드 지방대체물과 자당 폴리에스테르 등을 포함하는 기타 지방 대체물과 조합시킬 수 있다. 탄수화물 입자는 실질적으로 구형이고 수중유 에멀젼, 즉 크림의 미감을 부여하는데 효과적인 입자크기 분포를 가진다. 평균 직경의 입자 크기 분포는 약 0.1내지 약 4μ범위가 되고, 직경이 5미크론을 초과하는 입자는 총수의 약 2%이하가 된다.
퀴노아 전분 크림대체물
이 실시예에 따르면 크림대체물은 퀴노아(quinoa) 곡물로부터 분리된 전분으로 부터 제조하였다. 전체의 퀴노아 곡물(2400g, Chenopoldium Quinoa Willd, from Quiinoa Corp., Boulder, Colorado)를 대략 4℃에서 24시간동안 20% HCI로서 pH6.5로 조절된 0.1M 아세트산나트륨의 6ℓ에 담갔다(Characterization of Quinoa Starch, Cereal Chem., 60:9(1983). Atwell, et al의 방법), 이 물질 80g 을 Wring blender를 사용하여 고속으로 1.5분간 혼합시키고 다음에 일련의 채를 통과시켰다. 최종채는 미국 표준 시험채 400번이었다. 채로 걸른후, 우유같은 슬러리를 3,000xg에서 16분간 원심불리하였다. 상부층(연회색 내지 연갈색)과 물층을 버렸다, 바닥층(백색)을 물에 재현탁시키고 다시 원심분리하였다. 깨끗한 퀴노아 전분입자를 포함하는 두번째 원심분리물에서 수득한 펠릿을 진공건조하고(40℃, 60cm, Hg), 에탄올로 세척하여 지방을 추출하고, 다시 진공건조하였다.
다음에 추출한 쿠노아 전분을 Kerr등에 허여된 미국 특허 제2,801,242호에 따라서 가교결합시켰다. 특별히, 50g의 추출한 전분을 120g의 물과 혼합시키고 5g의 NaCl을 첨가하여 나트륨 농도가 0.4M가 되게 하였다. 다음에 5g의 트리메타인산나트륨(Na3P3O9)을 이 현탁액에 첨가하고 4% NaOH로서 pH를 11.60으로 조절하였다. 다음에 이 물질을 40℃로 가열하고 교반하면서 이 온도에서 8시간동안 유지하였다. 이 혼합물의 pH를 매시간 기록하고 필요시에 4% NaOH로서 11.60으로 재조절하였다. 20% HCl로서 혼합물의 pH를 5.2로 조절하므로서 반응이 종결된다. 이 물질을 여과하고, 세척하고, 재여과하고, 다음에 진공건조시키면 가교결합된 퀴노아 전분이 수득된다.
가교결합된 퀴노아와 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)(7OHFCMC, Aqualon Corp., Wilminton, Delaware)의 혼합물은 0.15%(w/w)의 CMC를 가교결합된 퀴노아 전분의 10%(w/w) 분산물에 첨가하여 제조하였다. 이 퀴노아와 CMC 물질을 혼합하면서 95℃로 가열하고 다음에 냉각하였다. 천연 퀴노아와 가교결합된 퀴노아를 물에 탄 슬러리를 또한 95℃로 가열하고 다음에 냉각하였다.
천연 퀴노아 전분입자를 가열처리했을때 이들은 팽윤하고 이 실험의 끝에 그대로 남아있는 것은 광학현미경으로 3.5미크론의 입자크기를 가진다. 팽윤된 입자는 매우 삼투성인 것으로 나타났으며 대부분이 분열된 것으로 나타났다(천연 전분에 대해서 통상적인 것같이).
가교결합된 전분입자는 유사하게 가열처리를 했을때 팽윤과 분열에 내성이 있었으며 광현미경으로 관찰할때 1 내지 2미크론의 입자크기를 나타내었다. 이러한 입자는 또한 밀도가 더 컸으며 가열한 천연의 입자보다 형태가 더욱 구형이었다. Coulter Counter MultiSizer 분석에 의해 측정된 가교결합된 입자의 평균 크기는 1.89미크론이었다.
천연 퀴노아 전분의 가열된 분산물은 풀 조직을 나타내는 전형적인 투명한 백색의 겔-페이스트이다. 반면에 가교-결합된 퀴노아는 부드럽고, 어느정도 크림같은 점도를 나타내는 백색이며 적절한 점성의 유체이다. 묽은 CMC(단독으로 크림이 아님)를 가열되고 가교결합된 퀴노아 전분에 첨가하면 향상된 크림조직을 나타내는 점성도가 낮고 쏟을 수 있는 백색유체가 얻어진다.
[실시예 2]
콘자크 크림대체물
본 실시예에 따라서, 크림대체물을 콘자크 가루로부터 제조하였다. 9온스 패키지의 콘자크(Amorphophal us Konjak, K. Koch from Vesugi Shokuhin Co., Japan) 를 Waring blender에서 고속으로 30분간 300 내지 400g의 물로 혼합하였다. 시료는 혼합헤드가 장착된 Silverson 혼합기를 사용하여 전단하였다. 연동식 펌프 (Master-Flex, Cole-Parmer Instruments)를 최고속도로 사용하여 혼합기의 전단방향과 반대방향이 되도록 혼합헤드를 통하여 시료를 펌프질하였다. 혼합기의 속도를 조절하여 이 시스템을 통해 최소 흐름을 얻고 시료를 재순환시키고 5 내지 10분간 전단하였다. 다음에 전단된 시료를 Rannie 고압 균질화기 (Model Mini-lab, type 8.30H, Rannie a/s, Albertslund, Dermark)에서 620bar로 10차례 균질화시키고 Whatman 1번 여과기에서 진공으로 여과하였다. 다음에 여과액을 원심분리하여 입자를 분리하였다.
여과액에 남아있는 콘자크 입자는 구형 형태를 나타내었고 2 내지 5미크론의 크기범위가 되었다. 개개의 입자는 한데 모여서 덩어리가 되는 경향을 나타내었다. 또한 Coulter MultiSizer 분석으로 입자가 1.5내지 5미크론의 범위가 된 것을 알 수 있다. 원심분리의 결과로서 형성된 콘자크 입자의 펠릿은 투명하며 겔형이며 접촉시에 뚜렷하게 미끄러지는 성질을 나타내었다.
[실시예 3]
콘자크 크림 대체물
본 실시예에 따라서 콘자크 가루로 크림대체물을 제조하기 위해서 다른 방법을 사용하였다. 물(168.32g)을 속도 조정 제4번으로 조작하는 편평한 섞는 기구가 있는 Kitchen-Aid 5퀴트 혼합사발에 첨가하였다. 콘자크 가루 (12.80g)를 2분간 계속되는 혼합중에 첨가하였다. 추가의 물(205.12g)을 180°F로 가열하고 이 물의 25%에 해당되는 양을 콘자크 가루를 2분간 혼합한 후에 첨가하였다. 혼합을 계속하고 온수의 25% 용적에 해당하는 양을 세번 더 2분 간격으로 이 혼합기에 첨가하였다. 다음에 수산화칼륨 슬러리(13.68g, 7% w/w)(J.T. Baker, Phillipsburg, NJ)를 이 용액에 첨가하고 30초동안 혼합하엿다. 이 혼합물을 용기에 1내지 2인치 깊이로 넣고 균일하게 분산시키고 여기에 질소를 주입하면서 50℃로 밤새 유지하였다. 밤새껏 가열한 후에 이 혼합물은 단단한 겔이 되었다.
이 콘자크 겔을 대략 0.25인치 두께와 2.0인치 넓이의 스트립이 되게 얇게 썰고 이것을 100g의 겔당 75g의 물과 함께 회전자/고정자 형태의 혼합기(Ross사 제품과 같은)에 첨가하였다. 이 겔을 3/4 속도로 5분간 전단하였다. 다음에 이 물질을 Rannie 고압 혼합기를 사용하여 800bar(11,600psi)에서 10회 혼합하였다. 균질화된 물질을 Buchner팬넬에 Whatman 1번 여과지를 통해 진공여과하고 페이스트만이 남을 때 미끄러운 죽같은 여과케이크를 저장용기에 옮겼다. 사용한 콘자크 겔 100g마다, 대략 10 g의 여과케이크를 수득하였다.
여과케이크는 Dapple 소프트웨어 패키지(Dapple Systems, Sunnyvale, California)에 의한 영상분석을 사용하여 분석하고, 이때 슬라이드상에서 분석하고, 이때 슬라이드상에서 분석되는 탈수입자는 0.8미크론 직경의 체적 가중 평균을 가진다. 수화된 입자의 Coulter 다중선별기 분석으로 3.12미크론의 체적평균 직경과 1.17의 수평균 직경을 가지는 것을 나타내었다. 입자의 수는 1% 용액 1ml에서 1.39×109인 것으로 측정되었다. 두가지 방법에서 관찰된 직경의 차이는 영상분석을 사용시 현미경 슬라이드상에서 건조된 입자가 측정된 반면에 수화된 입자는 Coulter다중 선별기로 측정된 사실에 부분적으로 기인된 것이라 믿어진다. 여과케이크는 크림성질과 미끄러운 입맛을 내는 것으로 발견되었다.
[실시예 4]
알긴산염 크림 대체물
본 실시예에 따라서 크림대체물을 알긴산염으로부터 제조하였다. 알긴산나트륨 (Kelgin XL, Kelco Co., San Diego, California) 0.5%(w/w) 용액을 4.0g의 알긴산나트륨 796g의 물을 혼합하여 제조하였다. 이 용액을 2000Xg로 원심분리하여 소량의 불용성물질을 제거하였다. 다음에 깨끗한 용액을 미국특허 제4,828,396호에 기술되고 본 실시예를 실시하기 위하여 약간 개질된 유체처리 장치속으로 주입하였다. 특히 열전쌍 온도계를 넣는데 통상적으로 사용하는 구멍이 내부가 육각 너트인 크로마토그래피 격막으로 대체되었다. 이것은 유체 처리장치가 작동중일때 3c.c의 주사기와 20게이지의 바늘로 염화칼슘의 첨가를 가능케한다.
유체 처리장치에 위에서 제조한 대략 330g의 알긴산나트륨용액으로 채우고 덮개를 단단히 막은 후에 장치를 5720rpm으로 회전시켰다. 총 18ml의 2% CaCl2용액을 주사기로 급히 전단중인 용액을 첨가한다. 전단은 염화칼슘 첨가 후 10분간 계속하였다. 장치에서 발생한 기계적 열 때문에 자켓을 통하여 수도물을 순환시켜 냉각이 수행된다.
수득되는 분산물은 알긴산칼슘 미세입자를 포함하였다. 이 미세입자의 크기는 광현미경으로 관찰하면 1μm 범위에 있다. 이 관찰은 Coulter 다중 선별기로 수득한 결과와 대등하였다. 평균 입자 크기는 1.35μm이었다.
[실시예 5]
알긴산염 크림 대체물
본 실시예에 따라서, 알긴산염으로 크림 대체물을 제조하기 위해 다른 방법이 사용되었다. 알긴산나트륨(Kelgin XL, Kelco Co., San Diego, California) 2%(w/w)용액(150g)을 Dispermat 혼합기에서 500rpm으로 혼합하면서 400g의 10%(w/w) 염화칼슘(Mallinkrodt, Paris, Kentucky)에 첨가하였다. 이 물질을 5분간 혼합하여 모든 알긴산염이 반응하는 것을 보장하였다. 침전물을 가라앉히고 과잉의 용액은 흡수하였다.
나머지 용액과 침전물을 미국특허 제4,828,396호에 기술된 유체 처리장치에 주입하고 유체 처리장치를 통해 수도물을 통과시켜 용액을 냉각시키면서 5270rpm으로 10분간 전단하였다. 이러한 전단된 물질을 Whatman 1번 여과지와 Buchner 펜넬을 통해 진공여과하였다. 여과케이크를 대략 같은 양의 물에 재현탁시키고 Rannie 고압혼합기를 사용하여 800bar(11,600psi)에서 10번 균질화하였다. 이렇게 균질화된 물질을 다음에 Whatman 1번 여과지와 Buchner 펜넬을 통해 진공여과하였다. 단지 페이스트만 남을때 침전물을 저장용기로 옮긴다. 이 물질을 Dapple 시스템으로 영상 분석하면 0.8 μm 직경의 체적가중 평균을 나타낸다. 이 여과케이크는 처음에는 크림같은 입맛을 내고 삼킬때 분말감이 느껴진다 이것은 다소 큰 크기(콘자크 입자에 비교하여)의 알긴산염 입자 때문이다.
상기 실시예들은 설명의 목적으로만 제시한 것이며 많은 변화와 변경이 행해질 수 있음을 본 기술분야의 통상의 지식을 가진자는 분명히 알것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정된다.

Claims (5)

  1. 수중유 에멀젼의 부드러운 감각수용성을 부여하는데 효능이 있는 평균 입도분포가 약 0.1 미크론 내지 4미크론 범위이고, 입자 총수의 2%이하가 직경 5미크론을 초과하며 실질적으로 구형모양을 가지는 수호된 탄수화물입자의 수-분산성 거대콜로이드를 제공하는 것을 포함하는 지방 및/또는 크림맛을 모방하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 입자가 실질적으로 응집되지 않음을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 입자가 전분, 덱스트란, 고무, 콘자크, 셀룰로오스 또는 이들의 혼합물임을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 입자가 전분임을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 입자가 가교결합된 퀴노아 전분, 가교결합된 덱스트란, 콘자크 또는 알긴산칼슘임을 특징으로하는 방법.
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