KR101801243B1 - 실질적으로 계면활성제가 없는, 서브미크론 분산액 및 그것에 의한 식품 강화 - Google Patents

실질적으로 계면활성제가 없는, 서브미크론 분산액 및 그것에 의한 식품 강화 Download PDF

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Abstract

식품의 성질을 강화하는데 사용하기 위한 조성물 및 제조 방법 및 그것의 사용이 제공된다. 예를 들어, 일 실시 예에는 수성 유체에서 실질적으로 계면활성제가 없는, 식용 가능한 소수성제(들) 입자의 서브미크론 분산액과 접촉된 식품을 포함하는 강화 식품이 제공되고, 분산액의 평균 입자 크기는 100 내지 999 nm이고, 분산액의 식용 가능한 소수성제(들)는, 분산액의 약 0.01% wt 내지 약 70%이다.

Description

실질적으로 계면활성제가 없는, 서브미크론 분산액 및 그것에 의한 식품 강화{SUBSTANTIALLY SURFACTANT-FREE, SUBMICRON DISPERSIONS AND FOOD ENHANCEMENT THEREWITH}
본 발명의 실시 예는 음료를 포함하는 식품을 강화하기 위하여 계면활성제가 없는 식용 가능한 서브미크론 소수성 분산액에 관한 것이다.
소수성 재료(예컨대 액체, 반고체, 또는 고체)와 친수성 액체를 결합하기 위한 현재의 관행은 소수성 재료 및 친수성 액체 둘 다의 고유 성질을 변경하는 작용제(agents)의 첨가를 요구하고, 그 결과 이들은 서로 더 많이 유사해졌다. 2개의 상의 성질은 첨가제 때문에 수렴하므로, 이들은 상업적으로 독자 생존 가능한 기간 동안 더 많이 안정된 성향을 가진다. 이 소수성 상/친수성 상 조합에 사용될 수 있는 첨가제의 중요한 종류는 전형적으로 "계면활성제(surfactants)"로서 불리는 표면 활성제이다. 이 계면활성제들은 소수성 및 친수성 성질 모두를 가지는 양쪽 친매성(amphiphilic)이다.
이 작용제들 중 하나 이상이 소수성 상 또는 친수성 상에 포함될 때, 그들 자신을 소수성 상-친수성 상 계면에, 또는 조성물과 주위 공기 사이의 계면에 정렬시킬 것이다. 소수성 상-친수성 상("계면 장력(Interfacial Tension)")에 존재하는 힘이 감소되어, 2개의 상이 더 알맞게 동시에 존재할 수 있게 한다. 유사하게, 공기-조성물 계면("표면 장력(Surface Tension)")에 존재하는 힘이 또한 감소된다. 계면활성제의 특수한 서브-카테고리는 유화제(emulsifier)로 불린다. 주의 깊게 선택될 때, 이와 같은 유화제들은 넓은 범위의 표면-활성 특성을 가진다. 이들 재료는 소수성 상/친수성 상 계면에서 계면 장력을 낮출 뿐만 아니라. 전단 에너지(shearing energy)의 입력에 의해, 다른 것 내에 하나의 상의 안정된 방울의 형성할 수 있게 한다. 얻어진 생성물은 에멀전(emulsion)으로 불린다. 많은 경우에 그와 같은 에멀전은 2개의 상을 조합하기 전에 70℃ 이상의 온도로 소수성 및 친수성 상을 가열하여 제조된다. 상을 가열하는 목적은 사용되는 모든 반고체 및 고체 소수성 재료가 용융되고 2개의 상이 충분히 낮은 점성을 가져서 2개의 상이 자유롭게 혼합할 수 있는 것을 보장하기 위해서이다. 소수성 및 친수성 상은 이들이 균질한 외관을 달성할 때까지 전형적으로 함께 혼합된다. 그 후, 이들은 통상 3 미크론 내지 10 미크론 범위에 있는 적절한 크기로 된 방울의 형성을 보장하기 위해 냉각된다. 그와 같은 에멀전은 전형적으로 이들의 입자 크기로 인해 균질의 불투명의 백색 외관을 가진다.
비록 식품 산업에 계면활성제를 사용하는 것이 많은 이점을 제공했지만, 발명자들은 식품 산업에 계면활성제를 사용하는 것은 또한 많은 결점을 가질 수 있다는 것을 발견했다. 예를 들어, 비록 많은 다양한 유형의 계면활성제는 바람직한 특성을 갖는 어마어마한 식품 및 음료의 모음(array)을 낳았지만, 발명자들은 또한 그들의 사용과 관련된 특정의 바람직하지 않은 문제점을 발견하였다. 이 문제점들은 열역학적으로 불안정하고, 비재생성(non-reproducible)이고 스케일하기 곤란한 에멀전들(difficult-to-scale emulsions)을 생성할 수 있다.
전통적인 유화제-기반 제품을 개발하는 시간은 너무 길다. 예를 들어 공급 문제 또는 소비자 선호 변화로 인해 수상(aqueous phase) 또는 유상(oil phase)에 대한 변화가 있을 때, 이전의 유효한 유화 혼합물은 일반적으로 변경되어야 한다. 그와 같은 변경은 바람직하지 않게 하나 이상의 심미적, 성능, 또는 건강 특성에 변경을 초래할 수 있다. 그 결과 조성물의 직접적인 안정성(immediate stability)이 종종 절충되고, 더 나쁘게도 얻어진 불안정성은 가속화된 안정성 시험의 두번째 또는 세번째 달까지 식별되지 않을 것이다. 이것은 제품의 긴 유통 기한과 절충할 수 있다. 정정(correction)은 형성물의 복잡한, 종종 실증적인(empirical), 리밸런싱을 요구한다.
이들 생성물 합성 및 안정성 문제는, 프로세싱이 배치(batch)의 결과에 대해 가질 수 있는 영향이다. 에멀전 안정성은 다양한 파라미터, 예컨대 제품의 원하는 유동학적(rheological) 특성을 달성하기 위해 채택되는 성분의 제타 전위, 입자 크기, 결정 형성 및 물 결합 작용에 기초한다. 이 파라미터들은 오일 및 수상들이 가열되는 온도, 가열 속도, 상승 온도에 결합될 때의 상들의 혼합 방법 및 비율, 및 냉각 속도에 의존한다. 대부분의 에멀전은 모든 고 융점 재료들, 예컨대 왁스 및 버터가 적당한 상에서 완전히 용융되고, 용해되거나 또는 분산되는 것을 보장하고, 녹말(starches) 및 다른 농후화제(thickening agents)의 수화를 가속하기 위해 가열하는 것을 요구한다.
일부 에멀전은 가열 없이 만들어지지만 이들 시스템은 최종 생성물의 식감(oral aesthetics)에 풍부함을 부가할 수 있는 고 융점 재료의 사용을 불가능하게 한다. 게다가, 만약 혼합비가 높으면, 공기 에멀전에 인트랩(entrap)될 수 있는 기회가 있다. 이러한 현상은 제품의 비중의 바람직하지 않은 감소 및 제품 점성의 증가를 일으킨다. 처리에서의 임의의 가변성은 다양한 원치 않는 유동학적 및 질감 특성으로 이어질 수 있다. 이러한 문제는 만약 형성물이 변성되지 않을때 조차도 일어날 수 있다. 종종, 만약 2개 이상의 포뮬레이터(formulators)가 동일한 제품을 제조하면, 얻어진 조성물은 상당히 변할 수 있다. 이러한 놀라운 변화는 각각의 사람이 동일하게 많은 원료 성분을 이용했을지라도 일어날 수 있다. 비침전 현상이 일어나는데 그 이유는 그것이 에멀전을 만들기 위해 사용되는 처리 파라미터 모두를 정확히 재생하는 것이 매우 곤란할 수 있기 때문이다. 만약 처리 변수가 작고, 따르기 곤란한 방식으로 변하면, 예측할 수 없는 입자 크기의 변동이 일어날 수 있고, 또는 에멀전의 결정 특성이 손상될 수 있다.
이러한 우려가 있지만, 전형적인 500-g 내지 2000-g 실험실 제조는 제조 환경으로 직접 변환되지 않을 수 있다. 더욱이, 실험실에서 사용되는 장비는 일반적으로 플랜트에 사용되는 것을 잘 모델링하지 않는다. 보통 이러한 변환을 도모하는 스케일-업 동안 중간 전개상(intermediate development phase)에 대한 요구가 있다. 이러한 중간 상을 위한 일부 장비가 플랜트 상태를 모방하도록 작은 크기로 제작된다. 그렇기는 하지만, 스케일-업 문제들이 많다. 스케일-업의 변화를 다루기 위해, 제품은 제조의 상태를 최적화하기 위해 넓은 범위의 처리 변동을 받을 수 있다. 스케일-업의 각각의 레벨에서 만들어진 제품은 전형적으로 그것의 예상 유통 기한 동안 제품의 완전성을 보장하기 위해 가속화된 안정성 시험을 거친다. 이들 문제들은 새로운 제품을 생산으로 가져오는 시간 및 비용을 증가시킨다. 그 결과, 대부분의 포뮬레이터는 과거의 어떤 시도된 진정한 접근방식에 머무르는 경향이 있어, 유일함 및 독창성을 최소화한다.
전통적인 에멀전 시스템은 또한 제조에서 어려움을 낳는다. 시스템, 특화된 혼합 장비, 및 여러 가지의 추가의 처리 장치를 가열 및 냉각할 필요성은, 에멀전 시스템의 제조를 자본 집약적이게 한다. 게다가, 장비 사양 및 에너지 요건은 국가마다 변할 것이다. 이러한 상황은 처리 변수의 수정을 일으켜서, 진정으로 "범(global)" 제조 프로토콜을 가지는 것을 거의 불가능하게 한다. 그와 같은 제품을 처리하는 데 필요한 에너지는 비용이 많이 들 수 있다. 유사하게, 전형적으로 긴 배치 처리 시간이 있다. 배치 크기 및 필요한 서브-상의 수에 의존하여 에멀전의 처리를 완료하는데 5 내지 24 시간이 걸릴 수 있다. 이러한 현실은 비용에 부가되는 노동 집약성을 요구한다.
계면활성제에 영향을 주는 프로세스에 있어서, 배치의 상을 가열하기 위해 고온 물 또는 스팀에 대한 필요성은, 열 민감 소수성제에 손상을 줄 수 있다. 특정 재료의 오래 계속되는 가열은 에멀전에서 다른 성분 또는 공기와의 소수성제의 반응을 가속시킬 수 있다. 예를 들어, 불포화 탄화수소, 예컨대 채소 오일은 산화할 수 있고, 이것은 악취 또는 바람직하지 않은 변색으로 이어진다. 오래 계속되는 가열은 소수성 영양 화합물, 예컨대 비타민 및 방부제의 효능을 감소시키고 풍미 제공 분자를 변성시킬 수 있다. 오늘날의 시장에서, 소비자는 이 관심사들을 다루기 위해, 천연이 아닌 안정화 작용제(예컨대 방부제, 인공 감미료 또는 향(aromas), 킬레이트제(chelating agents), 및 합성 방부제)를 덜 허용한다.
계면활성제, 방부제, 킬레이트제, 및 그 밖의 합성 첨가제의 존재는, 소비자에게 안전성 및 건강 우려를 증가시킨다. 이 재료들은 천연이 아닌 인공인 것으로 여겨진다. 이 함유물들은 비만, 당뇨병, 발암, 기형, 관절염, 고혈압, 동맥 경화증 및 손상된 면역 체계로 이어지는 가공 식품을 생성한다. 이러한 논란 때문에 인간 소비를 위해 의도된 조성물로부터 그와 같은 인공 작용제를 제거하기 위한 소비자 활동가들로부터의 압력 및 규제 압력을 상승시키고 있다.
식품 중 유화제 및 이것이 형성하는 초미세 입자 크기 미셀(micelles)의 존재는, 또한 덜 즐거운 먹고 마시는 경험을 생성하는 차선의 미각 및 제한된 조직 가변성을 초래할 수 있다.
계면활성제 미셀, 나노구체(nanospheres), 나노입자, 나노에멀전, 나노킬레이트, 리포솜, 나노리포솜, 및 그 밖의 캡슐화 전달 시스템이 위에 기재한 문제의 일부를 다루기 위해 사용되었다. Mozafari 등은 수성 환경에서 주로 인지질 이중층(들)(phospholipid bilayer(s))으로 구성되는 폐쇄된, 연속의, 다공질 구조인 리포솜 및 나노-리포솜을 만드는 다양한 방식을 기재한다(2008, Journal of Liposomal Research 18:309-327). 그러나, 이 시스템들은 특정의 이중층 구조 또는 다른 캡슐화 기술, 예컨대 시클로덱스트린 인트랩먼트(cyclodextrin entrapment) 또는 가교 폴리탄 수화물 인캡슐레이트(crosslinked polycarbohydrate encapsulate)를 포함한다. 게다가, 계면활성제 미셀, 나노구체, 나노입자 및 나노에멀전은 이들의 최종 크기를 달성하게 하는 유화제를 포함한다. 또한, 이 시스템들은 모두 관례 및 다수의 관리 기관에 의해 정의된 것과 같이(100 nm 이하) 나노-기술인 것으로 간주되어, 규제 문제를 일으킨다. 식품에서 나노-기술의 적용에 대한 건강 및 안전 우려가 증가하고 있다.
따라서, 발명자들은 실질적으로 계면활성제가 없는 소수성제 입자의, 실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 분산액이 요구되는 것이라 믿는다. 더 요구되는 것은 전형적으로 직경이 100 nm를 초과하는 입자 크기를 갖는 서브미크론 분산액이다. 추가로 요구되는 것은 수성 유체에 희석될 때 안정된 채로 있고, 따라서 식품 제조 프로세스에서 훨씬 더 유연하게 채택되는 그와 같은 분산액이다. 요구되는 것은 최종 사용자에 의해 실험실 제조에서, 또는 상업적인 크기로 된 제조에서(in a commercially-scaled preparation) 동일한 방식으로 사용될 수 있는 분산액 농축액이다. 요구되는 것은 음료에 용이하게 사용되는 실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 분산액 농축액이다. 요구되는 것은 소수성제(들)의 주어진 혼합물로부터 특정의 입자 크기 사양으로 형성되면 재생 가능(reproducible)하고, 재생 가능하게 선택되는 소수성제 입자의, 실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 분산액이다. 더 요구되는 것은 많아야 제한된 가열로 만들어질 수 있는, 실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 분산액이다. 요구되는 것은 개선된 질감, 맛, 영양가, 냄새, 외관, 제조 용이성, 또는 생산 비용을 가지는 것을 포함하는, 소수성제(들)의 실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 분산액을 겸비한 식품이다.
따라서, 발명자들은 위에서 논의된 문제들 중 하나 이상을 극복하고 위에 기재한 이점을 제공하는 식품을 강화하는 데 유리하고, 실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 지질 분산액(submicron lipid dispersions)을 제공했다.
본 개시 내용은 강화된 안정성으로, 수중유형(oil-in-water)의 실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 분산액을 갖는 조성물을 제공한다. 수중유형의 실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 분산액은, 식품 또는 음료의 물리적, 화학적, 영양, 및/또는 감각 특성을 강화하고 또 냉동상(freezer burn)을 방지하기 위해 식품 및/또는 음료 내에 또는 위에 적용될 수 있다.
본 개시 내용은 조성물이 소수성제의 입자를 갖는 유상 및 물을 갖는 수상 및/또는, 예를 들어 수중유형의 분산액을 형성하기 위해 결합되고, 처리되는 물-혼화성(water-miscible) 또는 수용성 물질을 제공한다.
수중유형의 실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 분산액 중의 소수성제의 입자는 조성물 및 프로세스의 속성에 의해 부여되는 작은 음의 표면 전하를 가질 수 있다. 작은 음의 전하는 입자가 응집력을 초과하는 반발력에 의해 서로 반발하게 하고 그럼으로써 수중유형의 실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 분산액의 안정성을 강화시킨다. 정전기 배리어를 넘은 소수성제의 입자의 중량-백분율(wt %)을 증가시키는 것은 - 이 때, 반발력은 응집력을 초과함 - 분산액의 안정성을 더 강화시킨다.
식품의 특성을 강화하는데 사용하기 위한 조성물 및 제조 방법 및 그것의 사용이 본원에 제공된다. 일 실시 예에 있어서, 수성 유체에서 실질적으로 계면활성제가 없는, 식용 가능한 소수성제(들) 입자의 서브미크론 분산액을 포함하는, 식품을 강화하는데 사용하기 위한 분산액이 제공되고, 이 때, 분산액의 평균 입자 크기는, 100 내지 999 nm이고, 분산액의 식용 가능한 소수성제(들)는 분산액의 약 0.01% wt 내지 약 70%를 포함한다.
다른 실시 예에서, 수성 유체에서 실질적으로 계면활성제가 없는, 식용 가능한 소수성제(들) 입자의 서브미크론 분산액과 접촉된 식품을 포함하는 강화 식품이 제공되고, 이 때, 분산액의 평균 입자 크기는 100 내지 999 nm이고, 분산액의 식용 가능한 소수성제(들)는, 분산액의 약 0.01% wt 내지 약 70%를 포함한다.
또 다른 실시 예에서, 수성 유체에서 실질적으로 계면활성제가 없는, 식용 가능한 소수성제(들) 입자의 서브미크론 분산액과 식품을 접촉하는 단계를 포함하는 식품을 강화하는 방법이 제공되고, 이 때, 분산액의 평균 입자 크기는 100 내지 999 nm이고, 분산액의 식용 가능한 소수성제(들)는, 분산액의 약 0.01% wt 내지 약 70%를 포함한다.
본 개시 내용의 조성물에 사용되는 실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 분산액은, 소수성제(들)의 대부분 또는 모든 입자가 충분히 작아지고 분산도 배리어(dispersity barrier, 이하에 정의됨)의 측면 상에 있도록 단순 분산(monodisperse)될 때까지 처리될 수 있고, 이 때, 충분한 양의 입자들이 침전(sedimentation) 또는 크리밍(creaming)의 위험을 최소화하고, 상업적 응용들에 적합한 분산액을 만들기 위해 이들의 가장 작은 크기(임계 또는 종단(terminal) 입자 크기)에 있다. 분산도 배리어는 각각의 소수성제에 대해 다양한 값이고, 소수성제의 물리적 및 화학적 특징에 의존한다.
위에 간단히 요약되고 이하에 더 상세히 논의된 본 발명의 실시 예는 첨부 도면들에 묘사된 본 발명의 설명적인 실시 예들을 참조하여 이해될 수 있다. 그러나, 첨부 도면들은 이 발명의 전형적인 실시 예만을 도시하고, 그러므로 그것의 범위를 제한하는 것으로 고려되지 않고, 본 발명은 다른 동일하게 유효한 실시 예에 허용될 수 있다는 것이 주목된다.
도 1은 본 발명의 일부 실시 예에 따라 코코넛 오일 트리글리세리드 분산액에 대한 크기 분포이다.
도 2는 본 발명의 150-300 nm 입자 대(vs.) 3-5 미크론 계면활성제-기반 미셀의 개략적인 크기 비교를 나타낸다.
이해를 용이하게 하기 위해, 가능하다면 도면들에 공통인 동일한 요소를 나타내기 위해 동일한 참조 번호가 사용되었다. 도면들은 실제 축적으로 그려지지 않고 명확성을 위해 단순화될 수 있다. 일 실시 예의 요소 및 특징은 추가 설명 없이 다른 실시 예에 유리하게 포함될 수 있다는 것이 고려된다.
고체 식품의 표면에의 소수성 재료의 직접 또는 계면활성제-간접 적용은, 이점의 바람직한 수준을 제공하기 위해 재료를 원하는 기질(substrate)에 적당히 확산하는 것을 허용하지 않을 수 있다. 게다가, 밀가루 또는 다른 유사한 분말 기질에 소수성 재료를 포함시키는 것은 매우 곤란한데, 그 이유는 소수성 재료가 분말로 코팅되어 고에너지 없이 시스템에 균일하게 혼합하는 것을 매우 곤란하게 하기 때문이다. 현재의 조제법은 소수성 재료는 동시에 친밀하게 및 균일하게 혼합된 조성물에 부가한다.
본 발명의 실질적으로 계면활성제가 없는, 소수성 재료의 서브미크론 분산액은 전통적인 계면활성제에 의한 것 대신에 기계적으로 형성된다. 그와 같은 것으로서, 분산액은 유기 또는 천연으로 얻어지는 식품에서 풍부하게 발견되는 재료로 간단히 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 "소수성제(hydrophobic agent)"는 물에서 중량으로 약 0.1%보다 작은 용해도를 가진다. 일반적으로, 재료의 유전 상수(dielectric constant)는 재료의 극성(polarity)의 대략적인 크기를 제공한다. 물의 강한 극성은 20℃에서, 80.10의 유전 상수에 의해 표시된다. 15보다 작은 유전 상수를 갖는 재료들은 일반적으로 비극성인 것으로 간주된다. 실시 예에 있어서, "소수성제" 성분(들)은 90% wt 이상이 이러한 유전 상수 크기에 의해 비극성이라는 점에서 실질적으로 비극성이다. 실시 예에 있어서, 소수성제 성분(들)의 95% 또는 99% wt 이상은 비극성이다.
일반적으로 증기압은 증기압이 2.3 kPa인 물과 비교해서 20℃에서 재료의 휘발성의 크기이다. 물의 증기압보다 작은 증기압을 갖는 현 발명의 소수성제는 비휘발성인 것으로 간주된다. 실시 예에 있어서, "소수성제" 성분(들)은 75% wt 이상이 비휘발성이라는 점에서 실질적으로 비휘발성이다. 실시 예에 있어서, 소수성제 성분(들)의 95% 또는 99% wt 이상이 비휘발성이다.
조성물은, 10^-8 mol/L 이하의 CMC를 갖는 양쪽 친매성 화합물(amphiphilic compounds)이 다른 소수성제의 1중량 부(part weight) 내지 5중량 부의 양으로, 또는 그 이하로 존재할 수 있는 것을 제외하고, (a) 계면활성제의 양이 수성 유체의 표면 장력보다 실질적으로 충분히 낮지 않을 때 본 발명에 따른 "실질적으로 계면활성제가 없다". 실시 예에 있어서, 실질적으로 계면활성제가 없는, 소수성제 입자의 서브미크론 분산액은, 실질적으로 계면활성제들이 없고, 10^-8 mol/L 이하의 CMC를 갖는 양쪽 친매성 화합물 이외의 계면활성제 분자(들)에 대한 소수성제(들)의 중량비는 10 이상이다. 실시 예에 있어서, 그 비는 100 또는 200 또는 500 또는 1000 이상이다. 그와 같은 소량의 계면활성제는 양이온, 음이온 또는 비이온 계면활성제 분자로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 "수성 유체(aqueous fluid)"는 50% wt 이상의 물, 및 0-50% 용질 및 수혼화성 용제(water miscible solvents)를, 예컨대 실시 예에서 75% wt 물 이상, 및 0-25% 용질 및 수혼화성 용제를 포함한다.
본 발명에 따른 "식용 가능(edible)" 재료는 인간 또는 동물 소비에 안전한 것으로 일반적으로 인식되는 것이다.
"소수성제 입자"는 소수성제(들)의 콜로이드 방울이고, 이 때, 20 내지 90℃의 범위의 일부 온도에서 방울은 액체일 수 있다.
"서브미크론 분산액(submicron dispersion)"은 100 nm 내지 999 nm의 평균 입자 크기를 갖는 수성 유체에서 소수성제 입자의 현탁액(suspension)으로서 정의된다. 본 발명의 실시 예에 있어서, 체적으로 소수성제 입자의 85% 이상, 또는 90% 이상은 평균 입자 크기의 300 nm 이내의 크기를 가진다. 본 발명의 실시 예에 있어서, 체적으로 소수성제 입자의 85% 이상, 또는 90% 이상은 평균 입자 크기의 250 nm 이내의 크기를 가진다. 본 발명의 실시 예에 있어서 체적으로 소수성제 입자의 85% 이상, 또는 90% 이상은, 평균 입자 크기의 200 nm 이내의 크기를 가진다. 소수성제 입자는 물-용매-용질 중량 백분율에 포함되지 않는다. 서브미크론 분산액은 본 개시 내용에 기재된 프로세스에 의해 생성되는 것 또는 그것으로부터의 농축되는 것, 또는 그것으로부터 희석된 것일 수 있다.
수중유형이고, 실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 분산액 중의 소수성제의 입자는, 조성물의 속성 및 프로세스에 의해 부여되는 작은 음의 표면 전하를 가질 수 있다. 작은 음의 전하는 응집력을 초과하는 반발력에 의해 입자를 서로 반발시키고, 그럼으로써 수중유형이고, 실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 분산액의 안정성을 강화(enhance)시킨다. 반발력이 응집력을 초과하는 정전기 배리어를 넘는 소수성제의 입자의 중량-백분율(wt %)을 증가시키면, 분산액의 안정성을 더 강화시킨다.
본 개시 내용의 조성물에 사용되는 분산액은, 소수성제(들)의 대부분 또는 모든 입자들이 충분히 작고 분산도 배리어의 측면 상에 있도록 단순 분산될 때까지 처리될 수 있고, 이 때, 충분한 양의 입자는 침전 또는 크리밍의 위험을 최소화하고 분산액을 상업적 적용을 위한 안정화를 위해 이들의 최소 크기(임계 또는 종단 입자 크기)에 있다. 분산도 배리어는 일반적으로 각각의 소수성제에 대해 다양한 값이고 소수성제의 물리적 및 화학적 특성에 의존한다.
본 개시 내용 또한 수중유형이고, 말번 제타사이저(Malvern Zetasizer)에 의해 측정에 의해, 분산액의 안정성을 향상시키고, 0.25 이하의 다분산성(polydispersity)을 가지는, 실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 분산액 것을 제공한다. 분산액은, 분산액이 최소 서브미크론 평균 입자 크기 주위의 입자의 단순 분산성(monodispersity)에 접근할 때, 그리고 분산도 배리어에 대한 입자의 wt%가 증가할 때 더 안정되게 된다.
이 개시 내용에 사용되는 "다분산성"의 의미는, 입자 크기의 하나 이상의 가우시안 커브(Gaussian curve)가 있음을 지칭하는 것을 나타낸다. 다분산성을 가지는 분산액의 예는, 입자의 60 wt%가 약 200nm인 것이 있을 수 있다. 20 wt%는 약 500 nm이고, 나머지 20 wt%는 약 900 nm이다.
실질적으로 계면활성제가 없는, 소수성제 입자의 서브미크론 분산액은, 식품과 "접촉될(contacted)" 수 있다. "접촉되는(contacted)"의 의미는 이 기술에서 숙련된 사림에 의해 이해될 수 있고, 임의의 상업적으로 실행 가능한 프로세스를 이용하여 식품 기질 위에 또는 내에 도포되는 것을 포함한다.
식품 기질이 식품 또는 음료에서 수중유형이고, 실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 분산액에 의해 "접촉(contacted)"될 때, 분산액 중의 소수성제의 입자의 반발력, 작은 평균 입자 크기, 단순 분산성은, 침투 범위를 증가시키고 식품의 기질의 수상(water phase)을 통한 확산을 가속화하여, 식품 또는 음료의 물리적, 화학적, 영양 및/또는 감각 특성을 강화하는 "블룸(bloom)" 효과를 낳는다.
실질적으로 계면활성제가 없는, 소수성제 입자의 서브미크론 분산액은, 10^-8 mol/L 이하의 CMC를 갖는 하나 이상의 양쪽 친매성 화합물을 포함할 수 있다. 특정 실시 예에 있어서, 이 양쪽 친매성 화합물들의 예는, pH 7.4에서 순 중성 전하를 가지는 하나 이상의 인지질, 예컨대 포스파티딜콜린(phosphatidylcholine) 또는 포스파티딜에탄올아민(phosphatidylethanolamine)을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 특정 실시 예에 있어서, 양쪽 친매성 화합물(들)은 예를 들어, 제한 없이, pH 7.4에서 순 음성 전하를 가지는 하나 이상의 인지질, 예컨대 포스파티딜이노시이티드(phosphatidylinosiitide), 포스파티딜글리세롤(phosphatidylglycerol), 또는 포스파티딘 산(phosphatidic acid)이다.
인지질의 양은 전체 인지질 + 인지질이 아닌 소수성제의 백분율로서, 0.1 %(wt) 또는 1 %(wt) 내지 15%(wt)일 수 있다. 그와 같은 인지질은 포화 또는 불포화 지방 아실 쇄(acyl chain)를 함유할 수 있다. 인지질들은 불포화 레벨을 최소화하기 위해 수소 첨가의 프로세스를 받을 수 있어, 산화에 대한 저항력을 향상시킨다. 수소가 첨가된 포스파티딜콜린(레시틴(lecithin))의 예시적인 소스(source)는 예를 들어 Ikeda Corp.(일본)로부터의 Basis LP20H 레시틴을 포함한다.
선택적 실시 예에서, 실질적으로 계면활성제가 없는, 소수성제 조성물의 서브미크론 분산액은, 주어진 서브미크론 분산액이 폴리머 봉합재(polymeric encapsulant)가 없는 동일한 조성물을 이용하여 동일한 평균 입자 크기 ±100 nm로 제조될 수 있고, 상업적으로 실행 가능한 기간 동안 안정한 시클로덱스트린(cyclodextrin)과 같은 실질적으로 폴리머 봉합재가 없을 수 있다.
본 발명의 실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 분산액은, 고주파 분해(Sonic Man, Matrical Bioscience, Spokane, WA), 고압/고전단(예컨대, 마이크로플루이다이저(Microfluidics Company, Newton, Massachusetts)를 이용), 동결 건조(Biochima Biophys Acta 1061:297-303(1991)), 역상 증발(Microencapsulation 16:251-256(1999)), 및 버블 기법(J Pharm Sci 83(3):276-280)을 포함하지만 이에 한정되지 않는, 이 기술에서 알려진 처리 조건들을 이용하여 수성 유체 및 소수성제들을 혼합하여 생성될 수 있다.
고주파 분해에 있어서, 예를 들어, 고강도 음파는 미리 결정된 기간 동안 제품에 충격을 준다. 직접 고주파 분해에 있어서, 고주파 분해 프로브는 처리를 위한 조성물에 직접 적용된다. 간접 고주파 분해에 있어서, 조성물은 초음파 배스(bath)에 침지되고, 이 때, 그것은 미리 결정된 기간 동안 처리 조건에 노출되어 서브미크론 입자의 현탁액을 생성한다.
석출은 에멀전을 생성하기 위해 물에 불량하게-용해 가능하지만 유기 용매에서 용해 가능한 화합물 및 수용성인 계면활성제를 이용한다. 2개의 별개의 용액이 형성되는데, 그 중 하나는 유기 용매 및 화합물이고, 다른 하나는 물에서 용해되는 계면활성제의 혼합물이다. 2개의 용액은 결합되고, 에멀전이 생성된다. 유기 용매는 이후 에멀전 밖으로 증발되어, 작은 구형 입자가 석출되게 하여 서브미크론 입자의 현탁액을 생성한다.
고압/고전단(High pressure/high shear)은 수상 및 소수성 상을 이용한다. 수상은 용액에서 준비되고 임의의 다른 수용성 또는 물 혼화성 성분이 선택적으로 첨가된다. 소수성 상은 임의의 다른 비수(non-water) 혼화성 또는 비수 용해성 성분을 갖는 혼합물에 준비된다. 2개의 상은 미리 결합되고, 이후 10K - 50K psi 범위의 압력을 받는다. 조성물은 서브미크론 입자를 함유한다.
동결 건조(freeze drying)에 있어서, 2개의 이용 가능한 방법은 박막 동결 및 분무 동결 건조이다. 분무 동결 건조에 있어서, 예를 들어, 유효 성분을 함유하는 수용액은, 극저온 액체 위에서 냉가스로 분무화된다. 분무화 입자는 가스-액체 계면 위에 흡착하고, 거기에서 서브미크론 입자로서 응집한다.
제조 프로세스는 적절한 크기의 소수성 입자를 얻도록 되어 있다. 전형적으로 기계적으로 생성되는, 본 발명의 실질적으로 계면활성제가 없는 소수성제 입자는 생성이 계면활성제에 의존하는 전형적인 미셀과 다르다. 본 발명의 분산액의 입자는 계면활성제의 영향보다는 오히려, 작은 크기 때문에 일차적으로 안정된 것으로 믿어진다. 이러한 안정성 향상은 알려진 역장(force field)을 받을 때, 구체의 직경에 대한 알려진 밀도 및 점도의 점성 유체에서 매끄러운 구체의 종말 침전 또는 상승 속도에 관한 식에서 설명된 스토크스의 법칙에 의해 정의된다. 이 식은 V =(2gr2)(d1 - d2)/9
Figure 112015099744148-pct00001
이고, 이 때, V = 하강 속도(cm/sec), g = 중력 가속도(cm/sec2), r = 입자 반경(cm), d1 = 입자 밀도(g/cm3), d2 = 매질의 밀도(g/cm3), 및
Figure 112015099744148-pct00002
= 매질의 점도(dyne sec/cm2)이다. 이 식을 이용하여, 모든 다른 인자들이 일정할 때, 200 nm 소수성제 입자는 표준 에멀전의 5 미크론 입자 크기를 가지는 동일한 조성물의 것보다 680배 느린 하강 속도를 가진다.
조성물은, 압력과 조합하여 약 100 nm 내지 약 999 nm, 예컨대 약 100-500 nm, 또는 150-300 nm 사이의 평균 입자 크기를 생성하는 전단에 의해 생성될 수 있다. 프로세스는 예를 들어 제한 없이, 대기압으로의 신속한 복귀를 포함할 수 있다. 실시 예는 중량으로 입자의 85% 이상, 또는 90% 이상 또는 다른 실시 예에서는 중량으로 위에서 기재한 범위들 중 하나에 있는 것을 포함한다.
도 1은 15,000-20,000 psi의 압력에서 마이크로플루이다이저(Microfluidizer)를 이용하여 제조된 Malvern ZetaSizer 입자 크기 분석기(Malvern Instruments Ltd. Malvern, UK)에 의해 측정되는 코코넛 오일 트리글리세리드(coconut oil triglycerides)의 분산액에 대한 크기 분포를 나타낸다. 이 도면은 평균 입자 크기가 196.4 nm인 것을 나타낸다. 여기에 기재된 크기들은 브라운 운동(Brownian Motion) 하에서 도플러 이동(Doppler shifts)의 스펙트럼 분석을 위해 동적 광 산란(dynamic light scattering)에 의해 결정된 것이다. 측정은 구형 입자를 위한 미(Mie) 산란 계산을 이용하여 행해진다. 이러한 재현 가능한 방법론은 Microtrac(예컨대, Nanotrac instrument, Montgomeryville, PA) 또는 Horiba Scientific(Edison, NJ)으로부터의 기구를 포함하는 평균 입자 크기 및 입자 크기 분포를 측정하기 위한 수개의 다른 이용 가능한 기구로 실행될 수 있다.
실질적으로 계면활성제가 없는, 소수성제의 서브미크론 분산액을 생산하기 위해 사용되는 동작 온도는, 일반적으로 약 15℃와 약 30℃ 사이에 있다. 특정 실시 예에 있어서, 프로세스는 약 50℃를 초과하거나 약 60℃를 초과하는 온도를 피한다. 그러나 특정 실시 예는 소수성제를 용융하기 위해 60℃를 초과하는 온도를 필요로 한다.
분산액은 유동학적 조절제를 선택적으로 포함한다. 그와 같은 조절제는 이 기술에서 알려져 있고, www.foodadditives.org/food_gums/common.html로부터 적응되는 다음의 표에 기재된 것을 제한 없이 포함할 수 있다.
Figure 112015099744148-pct00003
Figure 112015099744148-pct00004
Figure 112015099744148-pct00005
Figure 112015099744148-pct00006
Figure 112015099744148-pct00007
유동학적 조절제는 0 내지 15% wt, 또는 0 내지 10%, 또는 0 내지 5%, 또는 0 내지 2%, 또는 0.01% 내지 15% wt., 또는 0.01 내지 10%, 또는 0.01 내지 5%의 양으로 존재할 수 있고, 또는 0.01 내지 2% 유동학적 조절제는 특히 서브미크론 분산액의 여전히 긴 기간의 안정성을 위한 식용 가능한 소수성제의 입자를 고정시키는 것을 돕기 위해 첨가된다.
식용 가능한 소수성제의 예는 모노, 디, 트리, 또는 폴리 알킬(또는 알케닐(alkenyl)) 에스테르 또는 디-, 트리-, 또는 폴리히드록시 화합물의 에테르, 예컨대 글리세린, 소르비톨(sorbitol) 또는 다른 폴리올 화합물을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 그와 같은 에스테르 또는 에테르의 예는, 포화 및 불포화, 선형 및 분지상(branched) 채소 오일, 그와 같은 콩기름, 아몬드 오일, 피마자유(castor oil), 카놀라유, 면실유(cottonseed oil), 포도씨유, 미강유(rice bran oil), 팜유, 코코넛 오일, 팜 핵유(palm kernel oil), 올리브 유, 아마인유(linseed oil), 해바라기유, 홍화유(safflower oil), 땅콩유 및 옥수수 기름을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 유용한 포화 및 불포화 오일은 6 내지 30개의 탄소 원자, 예컨대 6 내지 24개의 탄소, 또는 12 내지 24개의 탄소를 갖는 90% 이상(molar)의 지방 아실(fatty acyl) 성분을 가지는 것을 포함한다.
지방 아실 성분을 제공하는, 또는 소수성제를 제공하는 지방산의 예는 제한 없이, 예를 들어(www.scientificpsychic.com/fitness/fattyacids.html로부터) 다음의 것을 포함한다:
표 : 보통 지방산(Common Fatty Acids)
Figure 112015099744148-pct00008
일부 선도 천연 지방산의 반올림된 wt. 백분율로 나타낸, 본 발명에 유용한 일부 오일의 지방 아실 조성물은 제한 없이 다음의 것을 포함한다(www.scientificpsychic.com/fitness/fattyacids1.html로부터):
표 - 식용 가능한 소수성제의 지방산 조성물
Figure 112015099744148-pct00009
*고-올레 종류 아님
실시 예에 있어서, 제한 없이, 약 51% wt 이상의 식용 가능한 소수성제(들)는 위에서 확인된 오일 중 하나 이상이다. 실시 예에 있어서, 제한 없이, 약 51% wt 이상의 식용 가능한 소수성제(들)는 카놀라유, 옥수수 기름, 면실유, 아마씨유, 포도씨유, 땅콩유, 홍화유, 참기름, 콩기름, 해바라기유, 호도유, 올리브유, 페퍼민트유, 오렌지유 또는 그것의 혼합물이다.
소수성제는 제한 없이, 예를 들어 아나토 오일(annatto oil), 파프리카 오일, 클로르필(chlorphyll), 리코펜, 카르테노이드, 잔토필(xanthophylls) 등을 포함하는 착색제(colorants)일 수 있다. 소수성제는 비타민, 예컨대 비타민 D 및 그것의 유도체, 비타민 A 및 그것의 유도체, 비타민 E 및 그것의 유도체, 비타민 K, 비타민 F, 비타민 P 등을 제한 없이 포함하는 필수 영양소들일 수 있다. 다른 그와 같은 영양소는 제한 없이, 예를 들어 리포산(lipoic acid), 리코펜(lycopene), 인지질(phospholipids), 세라미드(ceramides), 유비퀴논(ubiqinone), 스테롤(sterols), 플라보노이드(flavonoids), 콜레스테롤, 스핑고리피드(sphingolipids), 프로스타글란딘(prostaglandins), 도코사헥사에노산(docosahexaenoic acid) 등을 포함한다.
소수성제는 향미료(flavorant), 예컨대, 제한 없이, 테르펜(terpenes), 이소테르페넨(isoterpenenes), 알킬 락톤(alkyl lactones), 필수 오일, 천연 오일, 예컨대 바닐라 등일 수 있다. 소수성제는 식품에 향을 부여하고 식품의 향을 변성하는 향 공급자일 수 있다.
소수성제는 인공 지방(artificial fats), 예컨대, 제한 없이, 올레스트라(olestra, 8까지의 지방 아실기에 의해 아실화된 수크로스), 폴리글리세롤 지방산 에스테르(예컨대, R-(OCH2-CH(OR)-CH2O)n-R, 이 때, R은 지방산을 나타내고 n의 평균값은 3임) 등일 수 있다.
소수성제는 중량으로 0.01% 또는 0.1% 내지 70%, 또는 5% 내지 50%, 또는 10% 내지 30%의 향으로 분산액 조성물에 존재할 수 있다.
본 발명의 실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 분산액은, 소수성제(들)의 높은 로드(load)에 의해, 중량으로 예컨대 30 또는 40% - 70% 또는 30 또는 40% - 60%에 의해 형성될 수 있다.
실시 예에 있어서, 실질적으로 계면활성제가 없는, 소수성제 입자의 서브미크론 분산액은, 농축된 형태, 예컨대 30 내지 70% wt로 저장된 다음, 식품과 접촉시 그것의 사용에 상대적으로 더 가깝게 희석된다. 예를 들어, 농축액은 1.5, 2, 5, 10, 50, 100, 200, 1000 배 이상 희석될 수 있다. 그와 같은 것으로서, 예를 들어, 희석 후의 농도는 낮을 수 있고, 심지어 상당히 낮을 수 있고, 예컨대 0.01% 내지 30% wt 아래에 있을 수 있다.
안정성을 부여하는 분산액 입자의 작은 크기이다. 작은 크기는 응집하는 소수성 입자의 경향을 최소화한다. 위에 기재된 180일 이상의 안정성은, 분산액을 식품과 접촉시키는 유용한 시간 양을 허용한다. 도 3은 본 발명의 150-300 nm 입자 대 3-5 미크론 계면활성제-기반 미셀의 개략적인 크기 비교를 나타낸다. 유동학적 조절제(들)는 식용 가능한 소수성제 분산액의 장기 안정성을 더 강화하기 위해 선택적으로 첨가될 수 있다.
안정성은 2개 이상의 구분되는 분산액은, 다양한 성분 소수성제 입자의 안정성을 해치지 않고 혼합될 수 있고, 또는 분산액이 성분 소수성제 입자의 안정성을 해치지 않고 수성 유체에 희석될 수 있다는 점에서 더 분명해진다.
게다가, 만약 소수성제(A)가 혼합될 때 소수성제(B)와 호환되지 않는다면, 그럼에도 불구하고 소수성제(A)의 본 발명의 분산액은, 소수성제(B)의 분산액과 혼합될 수 있는데, 그 이유는 개개의 입자들이 이들의 완전성(integrity)을 유지하기 때문이다. 페퍼민트유 및 올레산은 그와 같은 비호환성 소수성제의 예이다.
본 개시 내용의 조성물에 사용되는 실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 분산액은, 소수성제의 입자의 대부분 또는 모두가 충분히 작고 분산도 배리어의 측면 상에 있도록 단일 분산될 때까지 처리될 수 있고, 이 때, 충분한 양의 입자는 침전 또는 크리밍의 위험을 최소화하고, 실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 분산액을 상업적 적용을 위해 안정되게 하기 위해 이들의(임계 또는 종단 입자 크기)에 있다.
이 출원에 사용되는 "정전기 배리어(Electrostatic barrier)"는 반발력이 분산액 중의 입자를 위한 응집력과 같은 값을 의미한다.
입자의 전체 수와 관련하여, 정전기 배리어(즉, 반발력이 분산액의 응집력을 초과하는 점) "위(over)"에 있는 입자의 부분(또는 대안으로 비)은 분산액의 품질 및 안정성의 크기이다.
분산도 배리어는 각각의 소수성제에 대한 다양한 값을 가질 수 있고, 소수성제의 물리적 및 화학적 특성에 의존한다.
예시적인 실시 예에 있어서, 실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 분산액 중의 전체 입자의 적어도 10 wt%는, "분산도 배리어" 위에 있다(상업적으로 생존 가능한 기간 동안 침전 또는 크리밍의 위험을 최소화하는 크기의 충분한 수의 입자들이 충분하다는 것을 의미). 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 입자의 50 wt% 이상이 분산도 배리어 위에 있는데. 이것은 실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 분산액이 앞의 실시 예에 비해 더 안정하다는 것을 나타낸다. 바람직한 실시 예에 있어서, 입자의 75 wt% 이상이 분산도 배리어 위에 있는데, 이것은 실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 분산액이 훨씬 더 안정하다는 것을 나타낸다. 더욱 더 바람직한 실시 예에 있어서, 소수성제(들) 입자의 85 wt% 이상, 90 wt% 이상, 95 wt% 이상, 및 99 wt% 이상이 각각 분산도 배리어 위에 있는데, 이것은 실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 분산액이 더욱 더 안정하다는 것을 나타낸다.
본 개시 내용의 조성물의 예시적인 실시 예에 있어서, 수중유형이고, 실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 분산액 중의 소수성제의 입자의 적어도 75 wt%는, 평균 입자 크기에 대해 단순 분산성으로서 분포되고, 소수성제의 입자의 적어도 75 wt%는 분산도 배리어 위에 있다.
본 개시 내용의 조성물의 바람직한 실시 예에 있어서, 수중유형이고, 실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 분산액 중의 소수성제의 입자의 적어도 90 wt%는 평균 입자 크기에 대해 단순 분산성으로서 분포되고, 소수성제의 입자의 적어도 90 wt%는 분산도 배리어 위에 있다.
이론에 얽매이지 않으면, 식품과 접촉될 때, 입자의 모든, 또는 맛에 영향을 주는 부분은 안정화될 수 있을 것으로 예상된다. 입자의 높은 표면 대 질량비는 맛 또는 향 등에 대한 소수성제의 효과를 악화시키지 않을 것으로 예상된다. 이들의 높은 표면 영역과 결합되는 소수성제 입자의 작은 크기는, 식품 내로의 더 큰 침투를 제공하여, 다시 맛 또는 향 등에 대한 소수성제의 효과를 악화시키지 않는다는 것으로 예상된다.
식품과 접촉될 때, 본 발명의 실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 분산액은 텍스쳐, 맛, 영양물, 향, 시각적 특성(예컨대, 색상), 체적, 축축함, 보습 등을 개선할 수 있다.
실질적으로 계면활성제가 없는, 식용 가능한 소수성제의 농축되거나 희석된 서브미크론 분산액은, 임의의 상업적으로 실행 가능한 프로세스, 예컨대 이 기술에서 알려진 것을 이용하여 식품 기질 위에 또는 내에 적용될 수 있다.
예를 들어, 실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 분산액은, 우유 또는 우유 대용물(예컨대, 코코넛, 콩)에 혼합될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 저지방 우유에는 심장에 좋은 고도 불포화 오일(polyunsaturated oils)에서 고도로 농후화된 소수성제 분산액이 공급될 수 있다. 이들은 건강상의 이점을 손상하지 않고 이들 우유 또는 우유와 같은 물질의 풍미를 강화시킬 수 있다. 유사하게, 음료의 임의의 수가 향상될 수 있다. 예를 들어, 풍미를 낸 분산액은 영양물을 향상시키거나 또는 풍미를 더하기 위해 칵테일(예를 들어 오일 함량 또는 특히 풍미 있는 소수성제로부터의 풍미를 가짐)에 첨가될 수 있다.
실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 소수성제 분산액은, 커피, 차 등에 맛 내기(flavoring)를 제공할 수 있다.
밀가루에 적용될 때, 실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 소수성제 분산액은, 개선된 풍미, 또는 그로부터 구워진 제품에 대해 개선된 습기를 제공할 수 있다. 분산액은 도우(dough) 제조 중 밀가루와 혼합되거나 사전에 혼합될 수 있다.
실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 소수성제 분산액은 마리네이트들(marinates)로서 이용될 수 있고, 이 때, 작은 입자는 식품 예컨대 육류, 또는 임의의 다른 식용 가능 단백질 소스에 효과적으로 침투하는 것으로 예상된다. 물과 용이하고 간단히 혼합하는 소수성제 분산액의 능력은, 소수성제가 더 용이하게 수분 함유 육류에 확산하게 한다. 처리된 육류는 제한 없이, 가금류(예컨대 새 예컨대 기니(Guinea) 새, 메추라기, 닭, 칠면조, 및 물새, 예컨대 거위, 집 오리), 적색 고기(예컨대 소고기, 버팔로, 돼지고기, 양고기, 염소고기), 어류, 가리비(scallops), 그 밖의 해산물 등을 포함할 수 있다.
실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 분산액은 풍미, 영양물 등을 위해 소스, 수프를 변성하기 위해 이용될 수 있다. 놀랍게도, 소수성제 분산액의 구조적 완전성은 80℃를 초과하는 온도에 노출될 때조차 유지된다.
실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 분산액은, 열로 또는 열 없이, 수화에 의해 제조되는 어떠한 식품도 변성하기 위해 이용될 수 있다. 따라서, 실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 분산액은, 그와 같은 수화할 수 있는 식품과 함께 판매되는 키트로 제공될 수 있고, 또는 그와 같은 식품을 제조하기 위한 방법에 이용될 수 있다. 실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 분산액은, 수화 프로세스 동안 식품과 접촉될 수 있다. 그와 같은 식품은 제한 없이, 파스타, 쌀, 그 밖의 곡물, 건조 과일 또는 채소(예컨대 건조 콩), 드링크 농축액(예컨대 Kool-Aid® 또는 Crystal Light® 농축액) 등을 포함한다. 키트는 동결-건조 식사를 갖는 키트, 및 밀폐 포장(airtight packages), 예컨대 알루미늄이 덧대어진 포장지로 밀봉되는 동결-건조 식사를 포함할 수 있다. 동결-건조 식사는 함께 분쇄되지 않은 2개 이상의 구분되는 식품 유형, 예컨대 육류 및 파스타, 또는 2개의 구분되는 채소를 포함한다.
실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 분산액은, 변성제(denaturant), 예컨대, 제한 없이, 산(예컨대, 식초) 또는 펩티다아제(peptidase, 예컨대, 파파인(papain))를 포함하는 고기 연화제(meat tenderizers)로서 이용될 수 있다.
본 개시 내용에 기재된 모든 범위는 그들 사이의 범위를 포함하고, 종말점을 포함하거나 배제할 수 있다. 선택적으로 포함된 범위는, 기재된 크기의 순서 또는 크기의 다음의 작은 순서로, 이들 사이의(또는 하나의 원래의 종말점을 포함하는) 정수값으로 이루어진다. 예를 들어, 만약 낮은 범위값이 0.2이면, 선택적으로 포함되는 종말점들은 0.3, 0.4, ... 1.1, 1.2 등, 및 1, 2, 3 등일 수 있고; 만약 높은 범위가 8이면, 선택적으로 포함되는 종말점들은 7, 6 등, 및 7.9, 7.8 등일 수 있다. 일측 경계(One-sided boundaries), 예컨대 3 이상은, 유사하게 크기의 기재된 순서 또는 하나 낮은 정수값에서 시작하는 일치하는 경계(consistent boundaries)(또는 범위)를 포함한다. 예를 들어, 3 이상은 4 이상, 또는 3.1 이상을 포함한다.
다음의 실시 예는, 실질적으로 계면활성제가 없는, 식용 가능한 소수성제의 서브미크론 분산액의 융통성을 설명하도록 의도된다. 이들 예는 주어진 응용을 위해 최적화된 농도로 물 또는 수혼화성 용제(water miscible solvent)에 존재하는 것으로서 이용될 수 있거나 또는 물 또는 수혼화성 용제에서 희석될 수 있다. 이들은 또한 소비자에 다수의 이익을 제공하기 위해 다양한 비율로 결합될 수 있다.
예 1
본 발명의 분산액은 다음의 조성물을 갖는 혼합물로부터 생산되었다:
Figure 112015099744148-pct00010
실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 분산액은 빵, 쿠키, 스낵, 및 패스트리를 포함하지만, 이에 한정되지 않는 구워진 재품에 버터 풍미를 제공하기 위해 천연적으로 제공되는(naturally sourced) 밀가루와 용이하게 혼합될 수 있다. 그것은 버터 맛을 낸 마가린을 제조하기 위해 불포화 및 포화 소수성제와 결합될 수 있다. 소수성제의 작은 크기 때문에, 이러한 분산액은 버터 맛을 부여하기 위해 소고기, 돼지고기, 닭고기, 양고기, 칠면조 고기, 오리 고기, 어류, 갑각류, 사슴고기, 멧돼지 고기, 및 그 밖의 단백질-기반 식품을 포함하지만, 이에 한정되지 않는 기질에 용이하게 확산할 수 있다. 실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 소수성제 분산액의 큰 표면적은 버터 풍미가 격렬함(high impact)이 미뢰(taste buds) 및 수용기(receptors)에 존재하게 한다.
예 2
본 발명의 분산액은 다음의 조성물을 갖는 혼합물로부터 제조되었다.
Figure 112015099744148-pct00011
실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 분산액은 식품 기질을 변환하기 위해 소수성 영양소, 예컨대 루테인(lutein)이 식품 기질 또는 음료 위에 또는 내에 포함되게 하여 소비자에게 더 생리학적으로 유리하게 할 수 있는 조성물을 제공한다.
예 3
본 발명의 분산액은 다음의 조성물을 갖는 혼합물로 제조되었다.
Figure 112015099744148-pct00012
실질적으로 계면활성제가 없는, 소수성 풍미 오일의 서브미크론 분산액은, 페퍼민트 풍미를 제공한다. 그것의 서브미크론 입자 크기 및 큰 표면적으로 인해, 그것은 더 순수하고, 더 강한 민트 풍미 평가를 제공하고 또는 페퍼민트유의 계면활성제-기반 시스템과 비교해 눈에 띄는 청량감을 제공한다. 이러한 서브미크론 분산액은 또한 맛을 향상시키기 위해 음료에 사용될 수 있다.
예 4
본 발명의 분산액은 다음의 조성물을 갖는 혼합물로 제조되었다.
Figure 112015099744148-pct00013
분산액은 카놀라유 조성물을 제공한다.
예 5
본 발명의 분산액은 다음의 조성물을 갖는 혼합물로 제조되었다.
Figure 112015099744148-pct00014
분산액은 올리브 유 조성물을 제공한다.
예 6
본 발명의 분산액은 다음의 조성물을 갖는 혼합물로 제조되었다.
Figure 112015099744148-pct00015
예 5, 6, 및 7에서 발견된 실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 천연 오일 분산액은, 단백질의 풍미, 외관, 텍스쳐, 부드러움, 및 축축함을 강화한다. 서브미크론 입자 크기는 육류로의 오일의 더 신속한 확산을 가능하게 하는데 그 이유는 그것이 이미 육류에 있는 수분으로 확산할 수 있기 때문이다. 이것은 더 바람직한 확산력을 생성하여, 오일이 단백질 기질 내로 더 깊숙이 침투할 수 있게 허용한다. 이들 서브미크론 분산액은 또한 안정된 샐러드 드레싱을 만들기 위해 식초와 혼합될 수 있다.
예 7
본 발명의 분산액은 다음의 조성물을 갖는 혼합물로 제조되었다.
Figure 112015099744148-pct00016
실질적으로 계면활성제가 없는 서브미크론 분산액은, 오렌지 맛을 부여하기 위해 임의의 음료에 첨가될 수 있는 오렌지유 조성물을 제공한다. 서브미크론 분산액은 또한 기질에 오렌지 풍미를 부여하기 위해 구워진 제품에 혼합될 수 있다.
본 발명은 다음의 예시적인 실시 예에 대해 더 기재될 수 있다.
A. 수성 유체에서 실질적으로 계면활성제가 없는, 식용 가능한 소수성제(들) 입자의 서브미크론 분산액과 접촉하는 식품을 포함하는 강화 식품(enhanced food)에 있어서, 분산액의 상기 평균 입자 크기는 100 내지 999 nm이고, 분산액의 식용 가능한 소수성제(들)는 분산액의 약 0.1% wt 내지 약 70%를 포함하는 강화 식품.
ZZ. 실시 예 A의 강화 식품, 이 때, 분산액은 약 0.01% wt. 내지 약 15% wt.의 유동학적 조절제를 포함한다.
B. 육류인 실시 예 A 또는 ZZ의 강화 식품.
C. 실시 예 B의 강화 식품, 이 때, 육류는 닭고기이다.
D. 실시 예 B 또는 C의 강화 식품, 이 때, 분산액은 변성제를 포함한다.
E. 실시 예 D의 강화 식품, 이 때, 육류는 닭고기이다.
E. 음료인 실시 예 A 또는 ZZ의 강화 식품.
F. 우유 또는 우유 대용물인 실시 예 E의 강화 식품.
G. 수프 또는 소스인 실시 예 A 또는 ZZ이 강화 식품.
H. 곡분인 실시 예 A 또는 ZZ의 강화 식품.
I. 실시 예 H의 밀가루를 포함하는 강화된 구워진 식품 제품.
J. 실시 예 A, ZZ 또는 B - I의 강화 식품, 이 때, 체적으로 분산액의 식용 가능한 소수성제 입자의 약 85% 이상은 약 100 nm 내지 약 999 nm의 크기를 가진다.
K. 실시 예 A, ZZ 또는 J의 강화 식품, 이 때, 분산액의 평균 입자 크기는 약 100 nm 내지 약 500 nm이다.
L. 실시 예 A, ZZ 또는 J의 강화 식품, 이 때, 분산액의 평균 입자 크기는 약 150 nm 내지 약 300 nm이다.
N. 실시 예 A, ZZ, B - I, K 또는 L의 강화 식품, 이 때, 체적으로 분산액의 식용 가능한 소수성제 입자의 약 85% 이상은, 약 100 nm 내지 약 500 nm의 크기를 가진다.
O. 실시 예 A, ZZ, B - N의 강화 식품, 이 때, 분산액의 식용 가능한 소수성제(들)는, 분산액의 약 0.01% 또는 약 5% wt 내지 약 50% 또는 60% wt를 포함한다.
P. 실시 예 A, ZZ, B - N의 강화 식품, 이 때, 분산액의 식용 가능한 소수성제(들)는 분산액의 약 0.05% 또는 약 10% wt 내지 약 30% wt를 포함한다.
Q. 실시 예 A, ZZ, B - N의 강화 식품, 이 때, 분산액의 식용 가능한 소수성제(들)는 분산액의 약 1% 또는 약 30% wt 내지 약 45% 또는 약 70% wt를 포함한다.
R. 실시 예 A, ZZ, B - Q의 강화 식품, 이 때, 분산액의 식용 가능한 소수성제(들)의 약 51% wt 이상은 제한 없이, 카놀라유, 옥수수 기름, 면실유, 아마씨유, 포도씨유, 땅콩유, 홍화유, 참기름, 콩기름, 해바라기유, 호도유, 올리브 유 또는 그것의 혼합물을 포함한다.
S. 수성 유체에서 실질적으로 계면활성제가 없는, 식용 가능한 소수성제(들) 입자의 서브미크론 분산액과 식품을 접촉시키는 단계를 포함하는 식품을 강화하는 방법에 있어서, 분산액의 평균 입자 크기는 100 내지 999 nm이고, 분산액의 식용 가능한 소수성제(들)는 분산액의 약 0.1% wt 내지 약 70%를 포함하는 방법.
T. 실시 예 S의 식품을 강화하는 방법, 이 때, 분산액은 약 0.01% wt. 내지 약 15% wt.의 유동학적 조절제를 포함한다.
U. 실시 예 S 또는 T의 방법, 이 때, 식품은 닭고기이다.
V. 실시 예 S 또는 T의 방법, 이 때, 식품은 수화에 의해 제조되는 것이 적합한 것이고, 식용 가능한 소수성제 분산액은 수화 중 식품과 접촉된다.
W. 실시 예 V의 방법, 이 때, 식품은 파스타이다.
X. 실시 예 V의 방법, 이 때, 식품은 곡물이다.
Y. 실시 예 V의 방법, 이 때, 식품은 건조 과일 또는 채소이다.
Z. 실시 예 V의 방법, 이 때, 식품은 동결-건조 식사이다.
AA. 실시 예 S - Z의 방법으로서, 실질적으로 계면활성제가 없는, 식용 가능한 소수성제(들) 입자의 제 1의 서브미크론 분산액을 제공하는 단계 - 분산액의 평균 입자 크기가 100 내지 999 nm이고, 제 1의 분산액의 식용 가능한 소수성제(들)는 제 1의 분산액의 약 30% wt 내지 약 70% wt를 포함함 - , (b) 실질적으로 계면활성제가 없는, 100 내지 999 nm의 평균 입자 크기를 갖는 식용 가능한 소수성제의 제 2의 서브미크론 분산액을 형성하기 위해 제 1의 분산액을 희석하는 단계, - 이 때, 제 2의 분산액은 제 1의 분산액보다 더 묽다 -, 및 (c) 그 후 제 2의 분산액을 이용하여 식품 접촉을 실행하는 단계를 포함하는 방법.
AB. (a) 수화에 의해 제조되도록 되어 있는 것인 식품 및 (b) 수성 유체에서 실질적으로 계면활성제가 없는, 식용 가능한 소수성제(들) 입자의 서브미크론 분산액을 포함하는 식용 가능한 소수성제 분산액을 포함하는 키트에 있어서, 이 때, 평균 입자 크기는 100 내지 999 nm이고, 식용 가능한 소수성제(들)는 분산액의 약 0.01% wt 내지 약 70%를 포함하는, 키트.
AC. 실시 예 AB의 키트, 이 때, 분산액은 약 0.01% wt. 내지 약 15% wt.의 유동학적 조절제를 포함한다.
AB. 실시 예 AB 또는 AC의 키트, 이 때, 식품은 파스타이다.
AC. 실시 예 AB 또는 AC의 키트, 이 때, 식품은 곡물이다.
AD. 실시 예 AB 또는 AC의 키트, 이 때, 식품은 건조 과일 또는 채소이다.
AE. 실시 예 AB 또는 AC의 키트, 이 때, 식품은 동결-건조 식사이다.
AF. 수성 유체에서 실질적으로 계면활성제가 없는 식용 가능한 소수성제(들) 입자의 서브미크론 분산액을 포함하는, 식품을 강화하는데 사용하기 위한 분산액으로서, 이 때, 분산액의 평균 입자 크기는 100 내지 999 nm이고, 이 때, 분산액의 식용 가능한 소수성제(들)는 분산액의 약 0.01% wt 내지 약 70%를 포함하는 분산액.
AG. 실시 예 AF의 식품 강화 분산액, 이 때, 분산액은 약 0.01% wt. 내지 약 15% wt.의 유동학적 조절제를 포함한다.
AH. 실시 예 AG 또는 AH의 식품 강화 분산액, 이 때, 체적으로 분산액의 식용 가능한 소수성제 입자의 약 85% 이상은, 약 100 nm 내지 약 999 nm의 크기를 가진다.
AI. 실시 예 AG 또는 AH의 식품 강화 분산액, 이 때, 분산액의 평균 입자 크기는 약 100 nm 내지 약 500 nm이다.
AJ. 실시 예 AG 또는 AH이 식품 강화 분산액, 이 때, 분산액의 평균 입자 크기는 약 150 nm 내지 약 300 nm이다.
AK. 실시 예 AG, AH, AI 또는 AJ의 식품 강화 분산액, 이 때, 체적으로 분산액의 식용 가능한 소수성제 입자의 약 85% 이상은 약 100 nm 내지 약 500 nm의 크기를 가진다.
AL. 실시 예 AG, AH, AI, AJ 또는 AK의 식품 강화 분산액, 이 때, 분산액의 식용 가능한 소수성제(들)는 분산액의 약 5% wt 내지 약 50% wt를 포함한다.
AM. 실시 예 AG, AH, AI, AJ 또는 AK의 식품 강화 분산액, 이 때, 분산액의 식용 가능한 소수성제(들)는 분산액의 약 10% wt 내지 약 30% wt를 포함한다.
AN. 실시 예 AG, AH, AI, AJ 또는 AK의 식품 강화 분산액, 이 때, 분산액의 식용 가능한 소수성제(들)는 분산액의 약 30% wt 내지 약 70% wt를 포함한다.
AO. 실시 예 AG, AH, AI, AJ, AK, AL, AM 또는 AN의 식품 강화 분산액, 이 때, 분산액의 식용 가능한 소수성제(들)의 약 51% wt 이상은 카놀라유, 옥수수 기름, 면실유, 아마씨유, 포도씨유, 땅콩유, 홍화유, 참기름, 콩기름, 해바라기유, 호도유, 올리브유 또는 그것의 혼합물이다.
상기한 것은 본 발명의 실시 예에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 그리고 추가의 실시 예들이 그것의 기본 범위를 벗어나지 않고 생각될 수 있다.

Claims (15)

  1. 강화 식품(enhanced food)에 있어서,
    식품; 및
    상기 식품과 접촉되고(contacted), 수성 유체(aqueous fluid)에서 실질적으로 계면활성제가 없는(substantially surfactant-free), 식용 가능한 소수성제(들)(hydrophobic agent(s)) 입자의 서브미크론 분산액(submicron dispersion);을 포함하고,
    상기 분산액의 평균 입자 크기는, 100 내지 999 nm이고, 상기 분산액의 상기 식용 가능한 소수성제(들)는, 상기 분산액에서 0.1% wt 내지 70% wt의 양으로 존재하는 강화 식품.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 분산액은, 유동학적 조절제(rheological modifying agent)를 더 포함하고,
    상기 유동학적 조절제는 상기 분산액에서 0.01 % wt. 내지 15% wt.의 양으로 존재하는 강화 식품.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 식품은,
    육류(meat), 또는 가금류(poultry)인 강화 식품.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 분산액은, 변성제(denaturant)를 포함하는 강화 식품.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 식품은,
    음료(beverage), 수프(soup) 또는 소스(sauce)인 강화 식품.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 실질적으로 계면활성제가 없는, 입자의 서브미크론 분산액과 접촉된 곡분(grain flour), 또는 곡분을 포함하는 구워진 식품(baked food)인 강화 식품.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 분산액의 상기 식용 가능한 소수성제 입자의 체적으로 85% 이상은, 100 nm 내지 999 nm의 크기를 가지는 강화 식품.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 분산액의 상기 평균 입자 크기는 100 nm 내지 500 nm인 강화 식품.
  9. 제 1 항에 있어서,
    체적으로 85% 이상의 상기 분산액의 상기 식용 가능한 소수성제 입자는, 100 nm 내지 500 nm의 크기를 가지는 강화 식품.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 분산액의 상기 식용 가능한 소수성제(들)는, 상기 분산액에서 0.01 % wt 내지 60% wt의 양으로 존재하는 강화 식품.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 분산액의 상기 식용 가능한 소수성제(들)는, 상기 분산액에서 0.50% wt 내지 50% wt의 양으로 존재하는 강화 식품.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 분산액의 상기 식용 가능한 소수성제(들)는, 상기 분산액에서 1% wt 내지 45% wt의 양으로 존재하는 강화 식품.
  13. 수성 유체에서 실질적으로 계면활성제가 없는, 식용 가능한 소수성제(들) 입자의 서브미크론 분산액과 식품을 접촉시키는 단계를 포함하는 식품을 강화하는 방법에 있어서,
    상기 분산액의 평균 입자 크기는 100 내지 999 nm이고, 상기 분산액의 상기 식용 가능한 소수성제(들)는, 상기 분산액에서 0.1% wt 내지 70%의 양으로 존재하고, 상기 식품은 가금류 또는, 수화(hydration)에 의해 제조되고, 식용 가능한 소수성제 분산액이 수화 중 상기 식품과 접촉되는 파스타, 곡물, 건조 과일 또는 채소, 또는 동결-건조 식사(freeze-dried meal)인, 식품을 강화하기 위한 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    실질적으로 계면활성제가 없는, 식용 가능한 소수성제(들) 입자의 제 1의 서브미크론 분산액을 제공하는 단계로서, 상기 분산액의 상기 평균 입자 크기는 100 내지 999 nm이고, 상기 제 1의 분산액의 상기 식용 가능한 소수성제(들)는, 상기 제 1의 분산액에서 30% wt 내지 70% wt의 양으로 존재하는 상기 분산액을 제공하는 단계;
    100 내지 999 nm의 평균 입자 크기를 갖는, 실질적으로 계면활성제가 없고, 상기 제 1의 분산액보다 더 묽은, 식용 가능한 소수성제의 제 2의 서브미크론 분산액을 형성하기 위해, 상기 제 1의 분산액을 희석하는 단계; 및
    그 후 상기 제 2의 분산액을 이용하여 상기 식품과의 접촉을 실행하는 단계;를 포함하는 식품을 강화하기 위한 방법.
  15. (a) 수화에 의해 제조되는 것이 적합한 식품 및 (b) 수성 유체에서 실질적으로 계면활성제가 없는, 식용 가능한 소수성제(들) 입자의 서브미크론 분산액을 포함하는 식용 가능한 소수성제 분산액을 포함하는 키트(kit)에 있어서,
    상기 분산액의 평균 입자 크기는 100 내지 999 nm이고, 상기 식용 가능한 소수성제(들)는, 상기 분산액에서 0.01 % wt 내지 70% wt의 양으로 존재하고, 상기 식품은, 파스타, 곡물, 건조 과일 또는 채소, 또는 동결-건조 식사(freeze-dried meal)인 키트.
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