KR100794846B1 - 지용성 물질을 함유하는 비들렛의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방사선 또는 효소에 의해 젤라틴을 가교결합시킴을 포함하는 젤라틴 매트릭스내에 지용성 물질을 함유하는 비들렛(beadlet)의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

지용성 물질을 함유하는 비들렛의 제조 방법{PROCESS FOR PREPARING BEADLETS CONTAINING FAT-SOLUBLE SUBSTANCES}

본 발명은 지용성 물질을 함유하는 비들렛을 제조하는 방법에 관한 것이다.

미국 특허 제 4670247 호에 따르면, 지용성 비들렛은 비타민 A, D, E, K 및 이의 유도체로 구성된 군에서 선택된 지용성 물질; 카로테노이드, 다중불포화 지방산 및 향미료 또는 방향 물질을 물, 젤라틴 및 당으로 유화하고, 추가로 생성된 유화액을 점액으로 전환하고, 점액을 수집 분말(collecting powder)로 수집하여 입자를 형성하고, 전분성 수집 분말로부터 입자를 분리하고 결과로 생성된 생성물을 열 처리하여 수불용성 비들렛을 형성하여 제조된다. 선택된 지용성 물질은 바람직하게는 비타민 A 아세테이트 또는 비타민 A 팔미테이트이다. 당은 환원당이고 프럭토스, 글루코스, 락토스, 말토스, 크실로스 및 이의 혼합물로 구성된 군에서 선택될 수 있다. 미국 특허 제 4670247 호에 따라 사용된 수집 분말은 전분성 분말이다. 그러나, 예를 들면 칼슘 실리케이트(유럽 특허 제 0 867 177 A 호), 칼슘 알루미늄 실리케이트, 트리칼슘 포스페이트, 규산 또는 셀룰로즈와 같은 다른 분말이 또한 사용될 수 있다. 열 처리는 젤라틴 매트릭스의 가교결합을 초래한다. 통상적인 가열 방법에 따르면, 가교결합 단계는 약 90℃의 온도에서 2시간동안 내지 약 180℃의 온도에서 1분 미만동안 전기 오븐내의 예열된 스테인레스 스틸 트레이 상에서 가열하여 수행된다.

이와 같이 가열에 의한 통상적인 가교결합 방법은 가교결합이 열 처리의 비균일성 때문에 균일하지 못하다는 결점을 갖는다.

더욱이, 종래 방법은 이들의 수행에 있어서 너무 많은 에너지가 소모되고, 따라서 비경제적이기 때문에 종종 만족스럽지 못했다.

본 발명은 상기 결점을 극복하기 위한 것으로서, 이러한 목적은 방사선에 노출시키거나 또는 효소를 사용하여 가교결합 단계를 수행함으로써 달성됨이 밝혀졌다.

그러므로, 본 발명은 (i) 지용성 물질, 젤라틴, 환원제 및 선택적으로 항산화제 및/또는 습윤제의 수성 유화액을 형성하는 단계; (ii) 가교결합 효소를 선택적으로 첨가하는 단계; (iii) 유화액을 건조 분말로 전환하는 단계; (iv) 피복된 입자내의 젤라틴 매트릭스를 방사선에 노출시키거나 또는, 효소가 존재하는 경우, 항온처리에 의해서 가교결합시키는 단계를 포함하는, 지용성 물질을 함유하는 비들렛의 제조 방법에 관한 것이다.

본원에서 사용된 용어 "지용성 물질"은 비타민 A, D, E, K 및 이의 유도체로 구성된 군에서 선택된 비타민; 카로테노이드, 다중불포화 지방산 및 향미료 또는 방향 물질뿐만 아니라 이의 혼합물을 지칭한다. 바람직한 지용성 물질로는 비타민 A 및 이의 유도체, 바람직하게는 비타민 A 아세테이트 또는 비타민 A 팔미테이트이다. 적합한 카로테노이드의 예로는 베타-카로텐, 아스탁산틴, 아포카로테날, 칸타크산틴, 아포에스테르, 시트라나크산틴, 제아크산틴, 루테인 및 라이코펜이 있다. 다중불포화 지방산의 예로는 리놀레산, 리놀렌산, 아라키돈산, 도코사헥사엔산, 에이코사펜타엔산 등이 있다.

본원에서 사용된 용어 "환원제"는 환원당 또는 환원당 유도체를 지칭한다. 바람직한 환원당 화합물은 단당류, 바람직하게는 5탄당 및 6탄당이고, 다당류, 바람직하게는 이당류이다. 단당류의 예로는 글루코스, 프럭토스, 갈락토스, 만노스, 탈로스 및 전화당(글루코스 및 프럭토스의 혼합물)(6탄당); 아라비노스, 리보스 및 크실로스(5탄당); 트레오스(4탄당); 및 글리세린알데히드(3탄당)가 있다. 다당류의 예로는 락토스, 말토스 등이 있다. 추가로, 고 프럭토스 옥수수 시럽(프럭토스 및 덱스트로스의 혼합물)이 본 발명의 실시에 또한 사용될 수 있다.

본원에서 사용된 용어 "항산화제"는 부틸화 하이드록시 아니솔(BHA; butylated hydroxy anisole), 부틸화 하이드록시 톨루엔(BHT; butylated hydroxy toluene), 에톡시퀸(6-에톡시-1,2-디하이드로-2,2,4-트리메틸-퀴놀린), 토코페롤 등을 포함한다.

본원에서 사용된 용어 "습윤제"로는 글리세롤, 소르비톨, 폴리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 등이 포함된다.

본원에서 사용된 용어 "방사선"은 당의 카보닐 기와 젤라틴 분자의 유리 아미노 잔기 사이의 반응을 유도할 임의의 방사선 기원을 지칭한다. 적합한 방사선 기원은 자외선, 가시광선 및 적외선 범위에서 방사되는 광 기원, 또는 극초단파와 같은 전자기 방사선 기원이다.

용어 "극초단파"는 약 900MHz 내지 약 2,45GHz 범위의 파장을 갖는 전자기 파동을 지칭한다. 이들 파동은 물과 같은 극성 라디칼을 갖는 유전체에 의해서 매우 용이하게 흡수되고, 상기 유전체가 약 700 내지 약 1000왓트(Watt)의 극초단파 에너지에 노출되는 경우 이의 분자는 고속 내부 진동되어 열을 발생시킨다.

가교결합 방법은 바람직하게는 매우 효율적인 가열 및 가교결합 효과를 제공하는 극초단파 가열에 의해서 수행된다. 극초단파 에너지를 적용하여 가교결합된 비들렛은 물에 불용성이고 압출 및 펠렛화와 같은 사료 생산 방법에서 특히 높은 안정성을 갖는다.

본원에서 사용된 용어 "가교결합 효소"는 트란스페라제, 특히 펩티드 결합을 형성하여 아미노산을 커플링하는 트란스글루타미나제를 지칭한다. 이런 방식으로, 당의 카보닐 기와 젤라틴 분자의 유리 아미노 잔기 사이의 반응이 촉매화된다. 적합한 트란스글루타미나제는 상표명 "액티바 티(ACTIVA TI)"(아지노모토(Ajinomoto)제)로 시판된다. 사용된 트란스글루타미나제의 양은 젤라틴 1g당 약 0.01g 내지 약 0.10g이다.

소량의 다른 성분, 예를 들면 레시틴과 같은 유화제; 증량제 및 가용제; 착색제가 본 발명의 유화액에 또한 혼입될 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 제 1 단계는 지용성 물질을 물, 젤라틴 및 환원제로 유화하고 선택적으로는 항산화제 및/또는 습윤제와 유화함을 포함한다.

지용성 물질은 약 1 내지 약 80중량%, 바람직하게는 약 5 내지 약 40중량%의 양으로 존재할 수 있다.

임의의 기원을 갖는 젤라틴이 사용될 수 있다. 돼지 또는 소로부터의 젤라틴 및 80 내지 160, 특히 140의 블룸 번호(Bloom No.)를 갖는 젤라틴이 바람직하다. 젤라틴은 약 5 내지 약 70중량%, 바람직하게는 약 20 내지 약 60중량%의 양으로 존재할 수 있다.

환원제는 약 2 내지 약 20중량%, 바람직하게는 약 5 내지 약 10중량%의 양으로 존재할 수 있다.

항산화제는 약 2 내지 약 15중량%, 바람직하게는 약 5 내지 약 10중량%의 양으로 존재할 수 있다.

습윤제는 약 2 내지 약 20중량%, 바람직하게는 약 5 내지 약 10중량%의 양으로 존재할 수 있다.

유화액의 제조는 당분야의 숙련가들에게 자명한 방법에 의해서 수행될 수 있다. 예를 들면, 온화한 가열의 도움을 받아 젤라틴을 물에 용해하고, 이어서 지용성 물질을 젤라틴 용액내에 분산시키거나 또는 유화시킨다. 환원제 및 임의의 다른 성분을 지용성 물질을 첨가하기 전 또는 후에 도입할 수 있다. 필요한 경우, 혼합물을 균질화기에 통과시킴으로써, 모든 분산질이 균일하게 분포될 때까지 혼합물을 진탕한다.

이어서, 유화액을 공지된 방법, 예를 들면 미국 특허 제 4670247 호에 기술된 바와 같이 전분성 분말과 같은 수집 분말 내에 분무하는 분무 건조에 의해서 건조시킨다.

효소적으로 가교결합시키는 경우, 유화액을 수집 분말로 분무하기 직전에 효소를 첨가한다.

공지된 방법에 의해서 수집 분말내에 형성된 지용성 물질을 함유하는 입자는 10% 미만의 수분 함량까지 건조되어야 한다.

피복된 입자내의 젤라틴 매트릭스의 가교결합은 방사선에 노출시키거나 또는 효소가 존재하는 경우 항온처리에 의해 개시된다.

효소를 함유하는 비들렛 조성물과 관련하여, 피복된 입자의 가교결합은 효소가 안정한 온도, 예를 들면 40℃ 이하에서 효소를 항온처리하여 수행된다. 적합한 경우, 효소성 가교결합 방법 후, 미국 특허 제 4670247 호에 기술된 바와 같은 열 처리를 할 수 있다.

효소성 가교결합 방법은 활성 성분의 열 응력이 적어지게 한다. 더욱이, 가교결합 반응은 균질하게 가교결합된 생성물을 결과적으로 생성한다.

극초단파에 의해서 유도된 가교결합 방법은 극초단파 오븐을 사용하여 예를 들면 1000왓트에서 10분간 교반하에서 수행된다. 가교결합 방법은 균일한 가열을 보증하고 국소적 과가열을 방지한다. 이런 방식으로, 가교결합 반응은 균질하게 가교결합된 생성물을 결과적으로 생성한다.

본 발명은 하기의 실시예에 의해서 예시된다: 실시예 1 및 2는 비교예이고, 실시예 3 내지 5는 본 발명에 따른 실시예이다.

실시예 1

블룸 번호 140인 젤라틴 77.8g, 프럭토스 15.4g 및 글리세롤 13.6g을 500㎖의 이중벽 용기에 위치시키고, 100㎖의 탈이온수를 첨가하고 혼합물을 1000회전/분(rpm; revolutions/minute) 및 대략 65℃에서 민서 디스크(mincer disc)로 교반하면서 용액에 넣는데, 이 용액을 매트릭스 용액으로 지칭하였다. 그 후 즉시, 2.8×10⁶IU/g의 결정성 비타민 A 아세테이트 39.4g 및 BHT(항산화제) 10.2g의 혼합물을 이 매트릭스 내에 유화시키고 5분간 교반하였다. 유화 및 교반하는 동안에 민서 디스크는 4800rpm으로 작동하였다. 이 유화 후에, 유화액의 내부상은 약 340nm(레이저 회절에 의해서 측정되었다)의 평균 입자 크기를 가졌다. 유화액을 100㎖의 탈이온수로 희석하고 온도를 65℃로 유지하였다.

이어서, 1300g의 옥수수 전분(규산으로 유체화되었다)을 실험용 분무판에 위치시키고 0℃ 이하로 냉각시켰다. 유화액을 회전 분무 노즐을 사용하여 분무판에 분무하였다. 옥수수 전분으로 피복된 상기 수득된 입자를 과량의 옥수수 전분으로부터 체질하고(0.16 내지 0.63㎜ 체 분획) 공기 스트림을 사용하여 실온에서 건조시켰다. 우수한 흐름 특성을 갖는 옥수수 전분으로 피복된 입자 201g이 수득되고, 이는 완전히 건조되고 매우 잘 취급될 수 있었다.

열 처리를 위해서 상기 입자 160g을 1000㎖ 유리 비이커에 위치시키고 오일 베드에 넣었다. 135℃에서 가열하는 동안, 입자를 테플론 교반기(300rpm)로 교반하였다. 이 열 처리는 결과적으로 젤라틴 매트릭스의 가교결합(메일라드 반응)을 생성하였다. 최종 생성물의 비타민 A 함량은 502,300IU/g, 가교결합도는 91%, 건조시 손실은 2.8%이었다. 가교결합도는 55℃ 물에 4% 농도로 생성물을 분산시켜 결정하였다. 이에 의해서 비타민 A 함량 중 방출된 비타민 A(%)가 가교결합도로 측정되었다.

실시예 2

실시예 1과 유사한 실험에서, 프럭토스를 크실로스로 치환하였다. 수율은 193g, 비타민 A 함량은 577,050IU/g, 가교결합도는 96%, 건조시 손실은 0.3%이었다.

실시예 3

실시예 1을 유사하게 반복하였으나, 유화액을 옥수수 전분으로 분무하기 바로 전에 효소(트란스글루타미나제 액티바 티, 일본 아지노모토제) 4.0g을 첨가하였다. 입자/유화액을 분무한 후, 혼합물을 35℃에서 6시간동안 유지시켰다. 효소로 피복된 입자를 과량의 옥수수 전분으로부터 체질하고 실시예 1과 유사하게 건조시켰다. 수율은 208g, 비타민 A 함량은 475,500IU/g, 가교결합도는 57%, 건조시 손실은 5.7%이었다.

실시예 4

실시예 3의 두 개의 원료를 혼합하였다(총: 425g). 이 효소적으로 가교결합된 입자 160g을 실시예 1과 유사하게 열 처리하였다. 이 생성물의 비타민 A 함량은 516,600IU/g, 가교결합도는 93%, 건조시 손실은 0.3%이었다.

실시예 5

실시예 1에 기술된 바와 같은 열 처리 대신에, 비타민 A 함량이 800,000IU/g인 50g의 입자를 250 둥근 플라스크에 위치시키고 극초단파 오븐(라비스(LAVIS) 1000 다중 퀀트)을 사용하여 10분간 열처리하였다. 1000왓트에서 열 처리 하는 동안 입자를 테플론 교반기로 교반하였다. 열 처리후의 비타민 A 함량은 727,800IU/g, 가교결합도는 85%, 건조시 손실은 1.1%이었다.

실시예 2 내지 5에 기술된 모든 생성물은 실시예 1의 생성물과 동일하게 우수한 산업적으로 적용가능한 특성을 가졌다.

본 발명은 방사선 노출 또는 효소 사용에 의한 가교결합 방법을 이용하여 지용성 물질-함유 비들렛을 제조하는 방법을 제공하므로, 종래 가열에 의한 가교결합 방법에서 문제가 되었던 열처리의 비균일성으로 인한 가교결합의 불균일성 문제가 없고 에너지 및 경제적인 면에서 유용하다.

Claims (18)

1. (i) 지용성 물질, 젤라틴, 환원제 및 선택적으로 항산화제 및/또는 습윤제의 수중 유(水中油)형 유화액을 형성하는 단계; (ii) 선택적으로 가교결합 효소를 첨가하는 단계; (iii) 유화액을 건조 입자로 전환하는 단계; 및 (iv) 방사선에 노출시키거나, 또는 효소가 존재하는 경우, 항온처리에 의해서 입자내의 젤라틴과 환원제를 가교결합시키는 단계를 포함하는, 지용성 물질을 함유하는 비들렛의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   지용성 물질이 비타민 A, D, E, K 및 이의 유도체로 구성된 군에서 선택된 지용성 비타민; 카로테노이드, 다중불포화 지방산, 향미료 또는 방향성 물질, 또는 이들의 혼합물인 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   지용성 물질이 비타민 A 및 이의 유도체인 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   환원제가 환원당 또는 환원당 유도체인 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   환원당이 글루코스, 프럭토스, 갈락토스, 만노스, 탈로스, 전화당, 아라비노스, 리보스, 크실로스, 락토스, 말토스 및 고 프럭토스 옥수수 시럽으로 구성된 군에서 선택되는 방법.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   가교결합이 방사선원에 노출되어 유도되는 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   가교결합이 극초단파에 의해서 유도되는 방법.
8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   가교결합이 효소에 의해서 유도되는 방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   효소가 트란스퍼라제인 방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    효소가 트란스글루타미나제인 방법.
11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

    유화액이 1 내지 80중량%의 지용성 물질; 5 내지 70중량%의 젤라틴; 2 내지 20중량%의 환원제; 선택적으로 2 내지 15중량%의 항산화제; 및 선택적으로 2 내지 20중량%의 습윤제로 구성되는 방법.
12. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

    항산화제 및 습윤제가 존재하는 방법.
13. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

    유화액을 수집 분말로 분무 건조하여 건조 입자로 전환시키는 방법.
14. 삭제
15. 제 3 항에 있어서,

    지용성 물질이 비타민 A 아세테이트 또는 비타민 A 팔미테이트인 방법.
16. 제 10 항에 있어서,

    트란스글루타미나제가 젤라틴 1g 당 0.01g 내지 0.10g의 양으로 존재하는 방법.
17. 제 11 항에 있어서,

    유화액이 5 내지 40중량%의 지용성 물질; 20 내지 60중량%의 젤라틴; 5 내지 10중량%의 환원제; 선택적으로 5 내지 10중량%의 항산화제; 및 선택적으로 5 내지 10중량%의 습윤제로 구성되는 방법.
18. 제 13 항에 있어서,

    유화액을 전분성 분말로 분무 건조하여 건조 입자로 전환시키는 방법.