KR100555165B1 - 아스파탐의 수중 용해성을 개선시키는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 유효 성분으로서 아스파탐(APM)과 아세설팜-K(ACE-K)를 함유하고, 이때 이들 두 성분의 총량을 기준으로 하여, ACE-K를 5 내지 90중량%의 비율로 함유하고, 최대 입자 직경이 약 1400㎛ 이하인 과립으로 이루어짐을 특징으로 하는, 용해성이 불량한 고감미도의 합성 감미료 APM의 용해성이 개선된 과립상 감미료에 관한 것이다.

아스파탐, 아세설팜 K, 감미료, 용해성, 과립

Description

아스파탐의 수중 용해성을 개선시키는 방법{Method for improving the solubility in water of aspartame}

본 발명은 아스파탐(Aspartame, 이하, 「APM」으로 약칭한다)과 아세설팜 K(Acesulfame K, 이하, 「ACE-K」로 약칭한다)를 유효 성분으로 하는, 용해성이 우수한 감미료 과립에 관한 것이다.

아미노산계 합성 감미료 APM의 감미 강도는 슈크로스에 비해 중량비로 약 200배라고 보고되어 있다[참조: 일본 특허공보 제(소)47-31031호]. 또한, 이러한 감미질 특성에 관해서는, 감미질 특성의 평가 기준으로 되어 있는 슈크로스에 비해 처음 맛(즉, 입에 넣었을 때, 감미를 슈크로스와 동일한 정도로 일찍 느끼는 것)이 약하고, 뒷맛(즉, 입에 넣었을 때, 감미가 슈크로스보다 늦게 느껴지는 것)이 강하다. 그래서, APM의 감미질 특성의 개선에 관해서는 주로 뒷맛의 개선에 관한 여러 가지 제안이 이루어지고 있으며[예: 일본 공개특허공보 제(소)56-148255호, 제(소)58-141760호, 제(소)58-220668호 등], 또한, 슈크로스를 APM과 병용하는 등, 슈크로스에 보다 가까운 자연스러운 감미질을 수득하는 방법의 제안도 볼 수 있다[참조: 일본 공개특허공보 제(소)57-152862호].

한편, ACE-K도 역시 합성 감미료이며, 이의 감미 강도는 APM과 동일하고 중량비로 슈크로스의 약 200배 정도이지만, APM에 비해 뒷맛, 쓴 맛, 떫은 맛, 특이한 맛 및 자극적인 맛이 강한 바와 같이 감미질이 보다 떨어지며, APM과 병용하여 감미질을 개선[참조: 미국 특허 제4,158,068호, 이에 대응하는 일본 특허공보 제(소)59-51262호 등]시키는 것을 위시해서, 다양한 개선이 제안되고 있다. 예를 들면, 상기한 일본 특허공보 제(소)59-51262호에는, ACE-K와 APM을 약 1:10 내지 10:1, 특히 약 2:5 내지 5:2의 혼합 비율(중량)로 사용하면 양쪽 모두 슈크로스에 보다 근사한 감미질이 수득될 수 있다는 취지가 기재되어 있다.

이와 같이 APM의 감미질의 개선에 관해서는 여러 가지 제안이 이루어지고 있으며, 상응하는 효과가 수득되고 있다. 그러나, APM에는 또한, 용해 특성상의 문제, 즉 공업적으로 제조된 APM 분말(결정)은, 이를 물에 용해시키고자 할 때, 용해성이 불량하다는(즉, 응괴를 형성하기 쉬워서 쉽게 용해되지 않으며, 그렇지 않은 경우에도 용해 속도가 작은 등의) 문제가 있다. 응괴의 형성 등, 용해성이 불량한 것은, 예를 들면, 청량 음료를 위시하여 감미를 부여하기 위해 APM을 배합하는 식품의 생산 효율을 저하시켜 이들의 공업 생산시에 커다란 불이익이 된다.

APM의 용해성의 개선에 관해서는, 이미 조립(과립화)에 의한 것이 몇 가지 제안되어 있다. 그러나, 이들 방법은 또한 용해성의 보다 나은 개선이 필요하고[참조: 일본 공개특허공보 제(평)4-346769호 등], 비교적 다량의 부형제(賦形劑)의 병용을 필요로 하는[참조: 일본 공개특허공보 제(소)49-126855호, 제(소)50-19965호, 제(소)57-150361호 외] 등의 점에서 만족스러운 것은 아니다. 이와 관련하여, 상기한 일본 특허공보 제(소)59-51262호에 기재된 ACE-K와 APM의 병용은 양쪽 각각의 수용액의 혼합에 의한 병용이며, 과립 상태에서의 병용에 관해서는 물론, 과립 상태에서의 용해성에 관해서 언급한 것은 전혀 없다.

이러한 종래 기술의 배경하에, 본 발명의 목적은 APM의 용해성의 우수한 개선방법을 제공하는 데 있다.

발명의 개시

본 발명자는 상기 목적을 달성하려고 예의 연구한 결과, APM을 ACE-K와의 혼합물 과립으로 성형하면, 이러한 과립은 응괴를 형성하지 않음은 물론, 이의 용해 속도는 APM 단독 과립의 용해 속도보다 커지며, 즉 대체로 용해성이 개선된다는 예상하지 못한 사실을 밝혀내고, 이러한 발견에 근거하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은 유효 성분으로서 APM과 ACE-K를 함유하고, 이때 이들 두 성분의 총량을 기준으로 하여, ACE-K를 5 내지 90중량%의 비율로 함유하고, 최대 입자 직경이 약 1400㎛ 이하인 과립으로 이루어짐을 특징으로 하는 과립상 감미료에 관한 것이다.

다음에, 본 발명을 상세하게 설명한다.

(a) 원료 분말과 단미(單味) 과립의 용해성:

APM 원료 분말과 ACE-K 원료 분말 및 다음 실시예 1의 방법에 따라 제조된 이들 각각의 과립을 용출 시험기에 투입하여 이들의 용해 소요 시간을 측정한다.

APM의 경우에는 과립 쪽이 최대 입자 직경 1400㎛ 전후까지는 용해 소요 시간이 원료 분말보다 짧으며, 즉, 용해성 개선 효과가 보이지만, 이를 초과하면 과립화에 따른 용해성 개선 효과는 보이지 않는다. 이에 대하여, ACE-K의 경우에는 원료 분말의 용해성이 대단히 양호하고 과립화시켜도 용해성은 향상되지 않는다(다음 실험예 1).

또한, ACE-K의 비율이 90중량% 이상에서는 ACE-K로 인한 쓴 맛이 나타나서 바람직하지 않다.

(b) 혼합물 과립과 과립 혼합물의 용해성:

다음 실시예 1에서의 방법에 따라 제조된 APM과 ACE-K와의 혼합물 과립을 용출 시험기에 투입하는 경우(혼합물 과립) 및 동일한 방법에 따라 조제된 APM 과립과 ACE-K와의 과립 혼합물을 용출 시험기에 투입하는 경우(과립 혼합물)의 용해 소요 시간을 측정한다.

그 결과, 과립의 최대 입자 직경이 1400㎛ 이하이면, ACE-K의 사용 비율(혼합물 과립에 대해서는 이러한 혼합물 중의 ACE-K의 중량%, 그리고 과립 혼합물에 대해서는 이러한 혼합물 중의 ACE-K 과립의 중량%의 비율)이 동일하면서 입자 직경(입도)이 동일한 경우에는, 혼합물 과립의 용해 속도는 항상 과립 혼합물의 용해 속도보다 크고, 두 가지 용해 속도의 차이는 ACE-K의 사용 비율이 커짐에 따라, 또한 과립의 입자 직경이 작아짐에 따라서 현저해지는 것(즉, APM에 대한 ACE-K에 의한 용해 촉진 효과가 현저해지는 것)을 알 수 있다(실험예 2). 혼합물 과립에서의 용해성 개선은 방울 형성 방지 및 액면 부유 방지 외에도 ACE-K에 의한 과립의 용해 붕괴 촉진에 따른 것이라고 여겨진다.

또한, ACE-K의 사용 비율이 5중량% 이하이면, ACE-K에 따른 용해 촉진 효과는 거의 보이지 않으며, 또한 ACE-K의 비율이 90중량% 이상이면, ACE-K로 인한 쓴 맛이 나타나서 바람직하지 않다는 것은 먼저 설명한 경우와 동일하다.

따라서, 본 발명에 따른 용해성 개선 효과는 ACE-K의 사용 비율이 5 내지 90중량%이며, 또한 최대 입자 직경이 약 1400㎛ 이하인 과립에 의해 달성될 수 있다. 과립의 최대 입자 직경이 약 500㎛ 이하인 경우, ACE-K의 사용 비율이 20 내지 90중량%이면 용해 속도를 더욱 개선시킬 수 있다. 또한, 과립의 최대 입자 직경이 약 1400㎛ 이하이며, 또한 ACE-K의 사용 비율이 50 내지 90중량%인 경우에도 용해 속도를 현저하게 개선시킬 수 있게 된다.

ACE-K를 첨가하여 용해성이 개선된 APM 과립, 즉 본 발명의 과립상 감미료의 제조는 종래의 공지된 방법에 따라 실시할 수 있다. 예를 들면, 건식 조립법을 사용할 수 있으며, 습식 조립법도 사용할 수 있다. 구체적으로는, 과립의 제조법은 혼합 조립, 압편(厭扁) 조립, 압출 조립, 유동 조립, 전동(轉動) 조립, 해쇄(解碎) 조립, 스프레이 코팅, 타정 또는 기타 어느 방법에 의해서도 양호하지만, 열부하가 적고, 또한 제조공정 등의 복잡함을 피하기 위해서는 압편 조립 등의 건식 조립법에 따르는 것이 공업적으로 유리하다.

본 발명의 과립상 감미료는, 용도에 따라, 사용 형편을 양호하게 할 목적이나 감미질 개선의 목적으로, 본 발명에 따른 개선된 APM의 용해성을 손상시키지 않는 범위에서 당해 과립에 종래의 고감미도 감미료 조성물의 경우와 동일하게 당 알콜류, 올리고당류, 음식물 섬유 등의 희석제나 부형제 또는 또 다른, 예를 들면, 아리템, 사카린, 3,3-디메틸부틸아스파틸페닐알라닌메틸에스테르 등의 고감미도 합성 감미료를 배합할 수 있다. 이 경우에 희석제나 부형제에는 슈크로스, 포도당 등의 저감미도 감미료도 포함된다.

APM의 용해성은 과립화에 의해 개선될 수 있는 것으로 공지되어 있다[참조: 일본 공개특허공보 제(평)4-346769호]. 한편, ACE-K는 원료 분말의 용해성이 대단히 양호하고 과립화해도 용해성은 향상되지 않는다(본 발명자의 발견). 따라서, APM과 ACE-K를 병용하는 경우, 상식적으로는 APM의 과립과 ACE-K의 원료 분말을 개별적으로 물에 투입하면 양호할 것으로 여겨지고 APM과 ACE-K의 혼합물 과립이 APM 과립과 ACE-K의 원료 분말을 개별적으로 물에 투입하는 것 보다 신속하게 용해된다는 것은 예상하기 힘들며, 하물며 APM의 용해성을 개선시키기 위해 APM을 ACE-K와의 혼합물 과립으로 조제하는 것은 도저히 당업자가 용이하게 생각해 낼 수 있는 것은 아니다.

APM의 원료 분말을 과립화하면 액 중의 방울 형성이 없어지고 용해성이 향상된다는 점으로부터 유추할 수 있는 것은, APM 원료 분말을 ACE-K와 혼합하여 과립화하면 액 중의 APM의 방울 형성이 없어지고 APM만으로 이루어진 과립과 동등한 용해성이 수득된다고 하는 것이다. APM 단독 과립과 비교하여 이것을 ACE-K와의 혼합물 과립으로 함으로써 용해성이 향상되는 것은 ACE-K 첨가에 의한 직경이 보다 큰 APM 입자에 대한 붕괴 효과와 직경이 보다 작은 APM 입자에 대한 응집 방지 효과 둘 다가 동시에 작용하는 것에 기인하는 것이라고 여겨진다.

APM 과립의 용해성은 원료 분말보다 나을 뿐이며, 용해성의 보다 나은 개선은 사용하는 측에서 요망되고 있다. 본 발명에 따르면, APM의 용해성의 보다 나은 개선이 실현될 뿐만 아니라 APM 및 ACE-K 둘 다의 감미질이 개선된 우수한 감미료를 조제할 수 있다. 또한, 단독으로 성형이 곤란한 ACE-K를 APM과 혼합 과립화하는 데는 상식적으로 결합제가 필요하다고 예측되지만, 본 발명에 따르면 APM이 예상치 않게 결합제의 작용을 하여 순수한 2성분의 과립화를 실현할 수 있다. 결합제, 희석제 또는 부형제를 수반하지 않는 ACE-K와 APM만으로 이루어진 순수 2성분 감미료는 용도에 따라, 예를 들면, 음료 용도의 경우에 이의 수요가 대단히 크다.

발명을 실시하기 위한 최상의 형태

다음의 실험예 및 실시예로 본 발명을 추가로 설명한다.

실험예 1(원료 분말과 단미 과립의 용해성)

1ℓ 용출 시험기[일본 약국방, 패들법(용기는 내부 직경이 100mm이고, 높이가 160mm이며, 반경 50mm의 반원구 바닥을 가지며, 내부 용량이 1,000㎖임. 패들은 직경 83mm, 두께 3mm의 원판을 42mm 및 75mm의 평행한 현(弦)으로 구분한 것임. 하단과 용기 바닥의 거리는 25mm임), 1000rpm]에 의해 물 900㎖(20℃)를 사용하여 여기에 샘플 1g을 투입하고 용해 소요 시간을 측정한다(종결점은 육안으로 확인).

APM 원료 분말(평균 입자 직경 약 15㎛, 최대 입자 직경 약 100㎛, IB형 다발 모양 결정) 및 ACE-K 원료 분말(평균 입자 직경 약 250㎛, 최대 입자 직경 약 500㎛)에 관해서 이들을 각각 그대로 샘플로 하고, 또한 각각을 실시예 1에서의 방 법에 따라 과립화하고 체로 분리하여 수득한 각종 입도의 분획을 샘플로 한다.

각 샘플에 관해서 용해 소요 시간(분)을 다음 표 1에 나타낸다.

용해 소요 시간(분)

샘플의 입도	APM	ACE-K
원료 분말	30	3
과립 500 내지 1400㎛	32	3
300 내지 500㎛	18	2
100 내지 300㎛	18	2
100㎛ 이하	29	3

실험예 2(혼합물 과립과 과립 혼합물의 용해성)

실험예 1에서와 동일하게 하여 과립의 용해 소요 시간을 측정한다. 또한, 샘플인 혼합물 과립은 실험예 1에서의 원료 분말을 사용하여 실시예 1에서의 방법에 따라 조제한다. 또한, 과립 혼합물은 실험예 1에서 언급한 APM 과립과 ACE-K 과립을 소정 입도의 것을 소정의 비율로 혼합하여 샘플로 한다. 또한, 샘플은 각 회에서 각 1g 시험 제공한다.

상세하게 기재하면 다음 표 2에 나타낸 바와 같이 APM과 ACE-K의 혼합물 과립(혼합물 과립)에 관해서 양쪽의 혼합 비율(ACE-K의 사용 비율) 및 입도를 변경하며 APM 과립과 ACE-K 과립의 혼합물(과립 혼합물)에 관해서 동일하게 혼합 비율 및 입도를 변경하여 용해 소요 시간의 측정을 실시한다. 또한, 과립 혼합물은 APM 과립과 ACE-K 과립을 스파튤러(spatula)로 가볍게 혼합하여 수득한 것이다. 결과를 다음 표에 나타낸다.

용해 소요 시간(분)

ACE-K의 사용 비율 (중량%)	5 (※1)		20		50 (※2)		90 (※3)
입도 (㎛)	혼합물 과립	과립 혼합물	혼합물 과립	과립 혼합물	혼합물 과립	과립 혼합물	혼합물 과립	과립 혼합물
500 내지 1400			24	31
300 내지 500	26	32	11	17	14	27	4	24
100 내지 300			4	18
100 이하			5	27
※1, ※2 및 ※3: 이들 난에서의 수치는 체질하여 분리하지 않은 혼합물 과립 또는 과립 혼합물의 측정치이다.

실시예 1(혼합물 과립의 조제)

실험예 1에서와 동일한 ACE-K(평균 입자 직경 약 250㎛, 최대 입자 직경 약 500㎛)를 실험용 소형 원심분쇄기로 분쇄하고(250㎛φ 스크린, 20,000rpm) 평균 입자 직경 약 20㎛, 최대 입자 직경 약 250㎛의 ACE-K 분쇄품을 조제한다.

이러한 ACE-K 분쇄품과 실험예 1에서와 동일한 APM(평균 입자 직경 약 15㎛, 최대 입자 직경 약 100㎛)을 각종 비율로 혼합하고, 이러한 혼합물을 건식 압편 조립(건식 압축 성형 및 해쇄)으로 처리하여 과립화하고 체로 분리하여 각종 입도의 APM과 ACE-K의 혼합물 과립의 분획을 제조한다. 상세하게 기재하면, 건식 압축 성형 및 해쇄는 압축기「롤러 콤팩터 WP 90 × 30형」[제조원: 터보고교 가부시키가이샤]를 사용하여 실시하고, 압축 성형시의 혼합물의 공급은 스크류 공급기(88rpm)를 개재시켜 실시하고, 로울 압력은 4.9Mpa, 로울 회전수는 12rpm이며, 또한 해쇄시의 미세 조립기용 스크린은 12메쉬(눈금 크기 1400㎛)의 스크린이다. 또한, 체 분리는 JIS(일본 공업규격) 표준 체를 사용하여 실시한다.

이와 같이 수득된 혼합 비율 및 입도가 상이한 APM과 ACE-K와의 혼합물 과립을 상기 실험예 2의 실험에 사용한다.

본 발명에 따라, APM에 ACE-K를 혼합하여 과립화함으로써 불량한 APM의 용해성을 현저하게 개선시킬 수 있으면서 우수한 감미질의 감미료를 용이하게 수득할 수 있다.

Claims (3)

1. 아스파탐(APM)과 아세설팜-K(ACE-K)의 총량을 기준으로 하여 ACE-K가 5 내지 90중량%의 비율로 함유되도록 APM과 ACE-K를 혼합하고 당해 혼합물을 최대 입자 직경이 l400㎛ 이하인 과립으로 과립화함으로써, APM의 수중 용해성을 개선시키는 방법.
2. 제1항에 있어서, ACE-K의 비율이 50 내지 90중량%임을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서, ACE-K의 비율이 20 내지 90중량%이며, 최대 입자 직경이 500㎛ 이하임을 특징으로 하는 방법.