KR101159934B1 - 결정 석출 또는 백탁 현상이 발생하지 않는 안정화된 프락토올리고당 시럽 조성물 - Google Patents

Abstract

결정 석출 또는 백탁 현상이 발생하지 않는 안정화된 고농도의 프락토올리고당 시럽 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실온뿐만 아니라 저온, 결정 유도물질의 존재 또는 장기간의 저장 등 가혹한 조건에서도 결정 석출 또는 백탁현상이 발생하지 않는 안정화된 고농도의 프락토올리고당 시럽 조성물이 개시된다.

프락토올리고당, 시럽, 결정, 백탁, 안정

Description

결정 석출 또는 백탁 현상이 발생하지 않는 안정화된 프락토올리고당 시럽 조성물 {Stable composition for preventing of crystalizatoin or turbid of fructooligosaccharide syrup}

본 발명은 결정 석출 또는 백탁 현상이 발생하지 않는 안정화된 고농도의 프락토올리고당 시럽 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실온뿐만 아니라 저온, 결정 유도물질의 존재 또는 장기간의 저장 등 가혹한 조건에서도 결정 석출 또는 백탁현상이 발생하지 않는 안정화된 고농도의 프락토올리고당 시럽 조성물에 관한 것이다.

프락토올리고당은 자연계에 널리 존재하는 올리고당으로서, 포도당에 과당이 1 내지 3개 결합된 성분의 혼합물이다. 산업적으로는 설탕을 기질로 이용하여 과당 전이효소를 사용하여 생산한다. 과당 전이효소는 설탕 1 분자를 포도당과 과당으로 분해하여 과당 잔기를 다른 설탕 또는 프락토올리고당에 전이시키는 작용을 한다. 따라서, 과당 전이 반응에서 분해된 포도당이 부산물로 나오게 된다. 일반적인 과당 전이 효소반응은 프락토올리고당 50 ~ 55 중량% 및 포도당 20 ~ 30 중량%과 그 외 설탕 및 과당 등의 단당류가 생성된다.

프락토올리고당은 장내 유해균 성장 억제, 비피더스균 증식, 정장작용 등의 효과가 있고, 칼로리가 낮아서, 음료, 제과, 제빵, 건강식품 등 식품 전반에 사용되고 있다. 특히, 설탕과 매우 유사한 감미질을 가지고 있으며, 감미도가 설탕의 약 60% 이다.

프락토올리고당은 상기와 같은 우수한 특성에도 불구하고 분말제품인 경우는 공기중에 노출시 바로 흡습하여 녹는 조해성이 높아, 특히 고온 다습한 여름철에는 식품과 사료 및 타 산업공정에 적용시 끈적거리고 공정기기에 들러붙어 작업적성을 낮게 할 뿐 아니라, 혼합을 한 후에도 흡습하여 돌과 같이 고화되는 등의 문제로 인하여 용이하게 사용할 수 없는 단점이 있다. 또한 액상제품인 경우에는 사용이 용이한 장점이 있으나, 실온에서 장기간 저장 시에 당액의 결정 석출 또는 백탁 현상이 생겨서 응용에 제약이 따르는 단점이 있다. 일반적으로 67˚ Brix의 프락토올리고당 액에서 대부분의 미생물 생장이 억제되며 (Formulation and production of carbonated soft drinks: Alan J. et al.), 종래에 시판되고 있는 프락토올리고당 액상 제품의 당도는 주로 75˚ Brix 이상이다. 그러나 75˚ Brix 프락토올리고당 액상 제품을 상온에서 저장할 경우 및 특히 저온에서(특히 동절기) 장시간 저장할 경우에 결정 석출 또는 백탁이 생기고 고결되는 문제가 발생한다.

상기와 같은 종래의 프락도올리고당 시럽의 결정 석출 및 백탁 발생의 문제를 해결하고자 본 발명자들이 꾸준히 연구한 결과, 이와 같은 결정 및 백탁 발생은 프락토올리고당 시럽 중의 포도당 농도와 시럽의 당도의 조절에 의해 방지될 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

따라서 본 발명의 목적은 결정 석출 또는 백탁 발생이 없는 안정화된 고농도 프락토올리고당 시럽 조성물을 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 목적은 결정 석출 또는 백탁 발생이 없는 안정화된 고농도 프락토올리고당 시럽 조성물의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은

프락토올리고당, 포도당, 설탕, 단당류 및 물로 이루어지는 프락토올리고당 시럽 조성물에 있어서, 고형분 총량 기준으로 프락토올리고당 60 ~ 90 중량% 및 포도당 5 ~ 20 중량%을 포함하고, 당도가 72˚ ~ 78˚ Brix인 것을 특징으로 하는 결정 석출 또는 백탁 발생이 없는 안정화된 프락토올리고당 시럽 조성물이 제공된다.

프락토올리고당은 자연계에 널리 존재하는 올리고당으로서, 포도당에 과당이 1 내지 3개 결합된 성분의 혼합물이며, 설탕을 기질로 이용하여 과당 전이효소를 사용하여 생산될 수 있다.

본 발명의 조성물에서 프락토올리고당 시럽의 함량은 고형분 총량 기준으로 60 ~ 90 중량%이며 바람직하게는 70 내지 85 중량%이다. 프락토올리고당이 60 중량% 미만인 경우는 높은 함량의 포도당으로 인해 결정이 생성되며, 90 중량% 초과인 경우는 높은 함량의 프락토올리고당으로 인해 백탁 현상이 발생한다.

본 발명의 조성물에서 포도당의 함량은 고형분 총량 기준으로 5 ~ 20 중량%이며 바람직하게는 5 내지 15 중량%이다. 포도당이 20 중량% 초과인 경우는 포도당으로 인해 결정이 생성되기 쉽고, 5 중량% 미만인 경우는 상대적으로 프락토올리고당 함량이 높아 백탁이 발생한다.

본 발명의 조성물에서 당도는 72˚ 내지 78˚ Brix이며 바람직하게는 74˚ 내지 76˚ Brix 이다. 당도가 72˚ Brix 미만인 경우는 조성물의 점도가 낮고 미생물의 오염의 문제가 발생할 수 있으며, 78˚ Brix 초과인 경우에는 조성물의 점도가 너무 높아져서 사용하기 용이하지 않고 결정 또는 백탁이 생겨서 제품을 용해해서 사용해야 하는 단점이 있다.

본 발명에서 '시럽'이란 액체 상태를 나타내며, 수분 함량은 5 내지 95 중량%이며, 고형분 함량은 5 내지 95 중량%이다.

본 발명의 또 다른 목적에 따라서, 결정 석출 또는 백탁 발생이 없는 안정화된 프락토올리고당 시럽 조성물의 제조방법으로,

과당 전이 효소반응에 의해 형성된 프락토올리고당 시럽에 고순도 프락토올리고당 시럽을 첨가함에 의해 고형분 총량 기준으로 프락토올리고당 60 ~ 90 중량% 및 포도당 5 ~ 20 중량%을 포함하고 당도가 72˚ ~ 78˚ Brix인 프락토올리고당 시럽 조성물을 제조하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.

여기서 상기 고순도 프락토올리고당 시럽은 고형분 총량기준으로 프락토올리고당 90 중량% 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 제조방법에서, 상기 과당 전이 효소반응에 의해 형성된 프락토올리고당 시럽은 통상적인 과당 전이 효소반응에 의해 제조된 것을 의미하며, 고형분이 프락토올리고당 50 ~ 55 중량% 및 포도당 20 ~ 30 중량%과 그 외 설탕 및 과당 등의 단당류를 포함하고 있다.

고순도 프락토올리고당 시럽은 과당 전이 효소반응에 의해 제조된 프락토올리고당 50% 시럽을 강산성 양이온교환 수지에 의해 단당류, 설탕을 제거하여 고형분대비 프락토올리고당 90 중량% 이상을 포함하는 용액을 의미한다. 고순도 프락토올리고당 시럽을 사용함으로써, 프락토올리고당 시럽 조성물에서의 포도당 함량 및 프락토올리고당 함량을 본 발명의 범위로 조정할 수 있다.

본 발명의 제조방법에서 고순도 프락토올리고당은 과당 전이 효소반응에 의해 형성된 프락토올리고당 시럽에 대비하여 2 : 8 ~ 8 : 2로 첨가될 수 있다. 첨가 비율이 2:8 미만이면 과량의 포도당으로 인해 결정이 생성되기 쉽고, 8 : 2 초과이면 프락토올리고당 함량이 높아 백탁이 발생할 수 있다.

본 발명의 프락토올리고당 시럽 조성물은 72 ~ 78˚ Brix의 고농도 임에도 실온뿐만 아니라 저온에서 장기간 보존시에 결정 및 백탁이 발생하지 않으며, 미생물 증식에 따른 오염도 방지할 수 있다.

따라서 본 발명의 프락토올리고당 시럽 조성물은 설탕대체 감미료, 증점제, 보습제, 광택제, 부형제 등으로 사용될 수 있다.

본 발명은 하기 실시예에 의해 더 상세하게 설명된다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예 일뿐, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

<결정 석출의 원인물질 확인 시험>

시판되는 프락토올리고당 시럽 중에서 결정이 생성된 것을 채취하여 원심분리(5,000rpm, 30분)하여 상등액을 버리고 결정부분을 취하였다. 완벽하게 시럽 성분을 제거하기 위해 4℃의 냉각수에 결정부분이 녹지 않을 정도로 희석한 후, 5㎛ 멤브레인 필터를 사용하여 진공여과 하였다. 수용성 부분을 버리고, 필터에 남은 결정을 60℃ 오븐에 하루 동안 방치하여 건조하였다. 건조된 결정을 HPLC 분석한 결과, 포도당 62중량%로 결정의 주성분으로 판정되었다. HPLC 당조성분석은 kromasil NH2 컬럼 (40℃)을 사용하여 70% 아세토나이트릴 용매를 1m/min 유속으로 샘플 10㎕ 주입하여 RI로 검출하였다. 따라서 프락토올리고당 시럽에서 생성된 결정은 시럽 내의 포도당에 의한 것임을 알 수 있었다.

<시험 방법>

프락토올리고당 시럽 조성물의 결정 가속 테스트를 수행하였다. 이 방법은 결정의 원인인 포도당을 시럽에 인위적으로 첨가한 후, 냉장조건에서 포도당 결정 생성유무를 확인하는 방법이다. 구체적으로 결정 씨드가 녹지 않도록 얼음물에 시럽을 방치한 후, 무수결정 포도당을 프락토올리고당 시럽 조성물의 고형분 대비 0.5 중량%를 넣게 혼합하여 냉장조건 (4℃)에 2일간 보관하였다.

비교예 1 : 종래의 프락토올리고당 시럽의 결정 가속테스트 및 결과

종래 프락토올리고당 시럽 (삼양제넥스, 고형분 조성: 프락토올리고당 54.5 중량%, 설탕 16.0 중량%, 포도당 26.5 중량% 및 과당 3.0 중량%)의 76.4, 73.8, 72.8, 72.1, 71.0, 70.2˚ Brix 시료를 각각 200g 씩 준비하여 무수결정 포도당 (삼양제넥스) 0.75g씩 첨가하여 4℃에서 2일간 보관하여 결정 가속 테스트를 진행하였다. 결정 석출 (백탁 현상) 유무를 관찰하여 다음과 같은 기준으로 평가하여 그 결과를 표 1 및 도 1에 나타내었다:

-: 결정이 없음

±: 결정 핵은 생기나, 실용성 있음

+: 육안으로 결정이 보이나 유동성 있음

++: 결정이 석출하고 백탁

+++: 결정이 석출하고 유동성 없음

[표 1: 종래 프락토올리고당 시럽의 농도별 결정 가속테스트 결과]

	76.4 Bx	73.8 Bx	72.8 Bx	72.1 Bx	71.0 Bx	70.2 Bx
결정	+++	+++	++	+	-	-

실시예 : 본 발명의 프락토올리고당 시럽 조성물의 결정 가속 테스트 및 결과

실시예 1

비교예 1에서 사용한 종래 프락토올리고당 시럽과 고순도 프락토올리고당 시 럽 (삼양제넥스, 고형분조성: 프락토올리고당 92.0 중량%, 설탕 4.8 중량%, 포도당 1.5 중량%, 과당 1.7 중량%)을 8:2로 혼합하여 농도를 80.2, 78.2, 75.5, 73.6, 71.9, 69.7˚ Brix로 맞춘 후, 비교예와 동일한 방법으로 결정 가속테스트를 실시하였다. 이때 프락토올리고당 시럽 조성물의 당 조성은 프락토올리고당 66.0 중량%, 설탕 11.7 중량%, 포도당 19.2 중량%, 과당 2.7 중량%이였다. 결정 석출 (백탁 현상) 유무를 관찰하여 비교예에서 설명된 기준과 같이 평가하여 그 결과를 표 2 및 도 2에 나타내었다.

[표 2: 본 발명의 프락토올리고당 시럽 조성물의 농도별 결정 가속 테스트 결과]

	80.2 Bx	78.2 Bx	75.5Bx	73.6Bx	71.9Bx	69.7Bx
결정	++	±	±	-	-	-

실시예 2

비교예 1에서 사용한 종래 프락토올리고당 시럽과 고순도 프락토올리고당 시럽(삼양제넥스, 고형분조성: 프락토올리고당 92.0 중량%, 설탕 4.8 중량%, 포도당 1.5 중량%, 과당 1.7 중량%)을 2 : 8로 혼합하고 농도를 80.8, 78.7, 75.5, 73.7, 71.7, 69.7˚ Brix로 맞추는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 이때 프락토올리고당 시럽 조성물의 당 조성은 프락토올리고당 84.7 중량%, 설탕 7.09 중량%, 포도당 6.35 중량%, 과당 1.9 중량% 였다. 시험 결과는 표 3 및 도 3에 나타내었다.

[표 3: 본 발명의 프락토올리고당 시럽 조성물의 농도별 결정 가속 테스트 결과]

	80.8 Bx	78.7Bx	75.5Bx	73.7Bx	71.7Bx	72Bx
결정	+	±	-	-	-	-

실시예 3

비교예에서 사용한 종래 프락토올리고당 시럽과 고순도 프락토올리고당 시럽 (삼양제넥스, 고형분 조성: 프락토올리고당 92.0 중량%, 설탕 4.8 중량%, 포도당 1.5 중량%, 과당 1.7 중량%)을 각각 8:2, 4:6, 6:4, 2:8로 혼합하여 프락토올리고당 함량과 포도당 함량을 표 4와 같이 조정한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 같이 결정 가속 테스트를 실시하였다. 각 실험구의 시험 결과는 표 4 및 도 4에 나타내었다.

[표 4: 본 발명의 프락토올리고당 시럽 조성물의 결정 가속테스트 결과]

실험구		A	B	C	D	E	F
배합비	프락토올리고당 시럽	100	20	40	60	20	0
	고순도프락토올리고당 시럽	0	80	60	40	80	100
시럽 농도 (Bx)		74.6	75.5	74.7	74.6	75.5	74.7
프락토올리고당함량 (중량%)		54.5	63.0	70.6	78.0	84.7	92.0
포도당함량 (중량%)		26.5	20.3	15.4	10.4	6.35	1.50
결정가속테스트		+++	±	-	-	-	-

비교예 2

고순도 프락토올리고당 시럽 75˚ Brix (삼양제넥스)를 포도당 가속테스트 및 2주간 상온 방치한 실험결과를 도 5에 나타내었다. 이 때, 고순도 프락토올리고당 시럽의 당조성은 프락토올리고당 94.0 중량%, 설탕 4.0 중량%, 포도당 1.5 중량%, 과당 0.5 중량%였다. 상온 방치한 고순도 프락토올리고당의 백탁 부분을 원심 분리에 의해 침전시킨 후, 당조성 분석결과 97 중량%의 프락토올리고당 성분이 검출되었다.

종합해 보면, 표 1 및 도 1에서 알 수 있듯이, 종래 프락토올리고당 시럽은 농도가 약 72˚ Brix 초과되면 백탁 현상이 발생하였으나, 이에 비해 본 발명의 프락토올리고당 시럽 조성물은 표 2(도 2) 및 표 3(도 3)에서 확인할 수 있듯이 78˚ Brix 이하의 농도에서는 백탁이 발생하지 않았고 (실시예 1 및 2 참조), 프락토올리고당과 포도당의 함량이 본 발명의 조성물의 범위 내인 경우 (표 4의 실험구 C~E 참조)는 백탁이 발생하지 않았으나 프락토올리고당과 포도당의 함량이 본 발명의 조성물의 범위를 벗어나는 경우 (표 4의 실험구 A 및 B 참조)는 백탁이 발생하였다.

표 4의 실험구 F는 포도당으로 인한 백탁이 발생하지 않았으나, 2 주간 실온에 방치하였더니 백탁이 발생하였다 (비교예 2). 실험구 F의 백탁은 본 발명의 조성물의 범위를 벗어나는 과량의 프락토올리고당 (포도당에 의한 것이 아니라)에 의한 것으로 확인되었다.

도 1은 종래 프락토올리고당 시럽의 농도별 결정 가속 테스트 결과를 나타내는 사진이다.

도 2는 본 발명의 프락토올리고당 시럽 조성물의 농도별 결정 가속 테스트 결과를 나타내는 사진이다.

도 3은 또 다른 본 발명의 프락토올리고당 시럽 조성물의 농도별 결정 가속 테스트 결과를 나타내는 사진이다.

도 4는 또 다른 본 발명의 프락토올리고당 시럽 조성물들의 결정 가속 테스트 결과를 나타내는 사진이다.

도 5는 고순도 프락토올리고당 시럽의 장기간 실온 방치 결과를 나타내는 사진이다.

Claims (6)

1. 프락토올리고당, 포도당, 설탕, 단당류 및 물로 이루어지는 프락토올리고당 시럽 조성물에 있어서, 고형분 총량 기준으로 프락토올리고당 60 ~ 90 중량% 및 포도당 5 ~ 20 중량%을 포함하고, 당도가 72˚ ~ 78˚ Brix인 것을 특징으로 하는 결정 석출 또는 백탁 발생이 없는 안정화된 프락토올리고당 시럽 조성물.
2. 제 1항에 있어서, 고형분 총량 기준으로 프락토올리고당 70 ~ 85 중량% 및 포도당 5 ~ 15 중량%을 포함하고, 당도가 74˚ ~ 76˚ Brix인 것을 특징으로 하는 결정 석출 또는 백탁 발생이 없는 안정화된 프락토올리고당 시럽 조성물.
3. 결정 석출 또는 백탁 발생이 없는 안정화된 프락토올리고당 시럽 조성물의 제조방법으로,

   과당 전이 효소반응에 의해 형성된 프락토올리고당 시럽에 고순도 프락토올리고당 시럽을 첨가함에 의해

   고형분 총량 기준으로 프락토올리고당 60 ~ 90 중량% 및 포도당 5 ~ 20 중량%을 포함하고 당도가 72˚ ~ 78˚ Brix인 프락토올리고당 시럽 조성물을 제조하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 고순도 프락토올리고당 시럽은 고형분 총량 기준으로 프락토올리고당 90 중량% 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 3항에 있어서, 상기 과당 전이 효소반응에 의해 형성된 프락토올리고당 시럽은 고형분 총량 기준으로 프락토올리고당 50 ~ 55 중량% 및 포도당 20 ~ 30 중량%과 그 외 설탕 및 과당 등의 단당류를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 설탕대체 감미료, 증점제, 보습제, 광택제, 또는 부형제로서 사용될 수 있는 결정 석출 또는 백탁 발생이 없는 안정화된 프락토올리고당 시럽 조성물.

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