KR102012221B1 - 액체 귀리 베이스의 제조 방법, 및 이 방법으로 제조되는 생성물 - Google Patents
액체 귀리 베이스의 제조 방법, 및 이 방법으로 제조되는 생성물 Download PDFInfo
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Abstract
액체 귀리 베이스(liquid oat base)의 제조 방법에서, 귀리 기울(oat bran)을 포함하는 물질을 수성 매질에서 현탁시키고, ct-아밀라제, β-아밀라제, β-글루카나제, 자일라나제와 접촉시켜, 가용성 아라비노자일란의 농도를 5배 이상 증가시킨다. 또한, 본 발명은, 본 방법에 의해 수득가능한 액체 귀리 베이스; 액체 귀리 베이스를 건조함으로써 수득되는 분말형 귀리 베이스; 액체 귀리 베이스 및 분말형 귀리 베이스의 용도 및 이들을 포함하는 식료품을 개시한다. 액체 귀리 베이스의 제조에 사용되기 위한 분말형 조성물은 귀리 기울, ct-아밀라제, β-아밀라제, β-글루카나제 및 자일라나제를 포함한다.
Description
본 발명은, 인간 소비용 식품의 제작에 사용되기 위한 액체 귀리 베이스(liquid oat base)의 제조 방법, 및 이 방법에 의해 제조되는 생성물 및 이들의 용도에 관한 것이다.
귀리 기울은, 귀리의 배젖 및 배(germ)를 감싸고 있으며 제분 기술에 의해 이로부터 분리될 수 있는 세포벽 층이다. 셀룰로스, 전분 및 펙틴 외에도, 귀리 기울은 2가지 종류의 세포벽 다당류인 β-글루칸 및 아라비노자일란이 풍부하다.
β-글루칸은 1-4-O-연결된 β-D-글루코피라노실 단위 약 70% 및 1-3-O-연결된 β-D-글루코피라노실 단위 30%를 포함하는 고분자량의 선형 다당류이다. 본래의 β-글루칸은 분자량이 대략 1 x 106 달톤 내지 2 x 106 달톤이다. 본래의 귀리 글루칸의 대부분은 60℃에서 물로 처리됨으로써 용해될 수 있다. 수용액에서, β-글루칸은 1-3-O 글루코시드 연결을 가수분해하는 β-D-글루카나제로 처리됨으로써 분해될 수 있다. β-글루칸 수용액의 중요한 특징은 이의 점도이다.
펜토산 아라비노자일란은 귀리 기울의 구성 성분이다. 이는, α-L-아라비노푸라노실(아라비노스) 및 다른 잔기들이 부착되는 (1-4)-β-D-자일로피라노실 사슬(자일로스 사슬)을 포함하는 구조적으로 복잡한 헤미셀룰로스이다. 수용성 아라비노자일란 또한, 수성상에 점도를 부여한다. 그러나, 본래의 귀리 기울 아라비노자일란 중 단지 작은 부분만이 수용성이다. 이러한 이유와 다른 이유들로 인해, 아리비녹실란은 효소적 가수분해에 내성이다. 자일란 내의 내부 (엔도-β-1,4-자일로피라노실) 연결은 자일라나제 (엔도-β-1,4-자일라나제)에 의해 가수분해될 수 있다.
귀리 기울, 호울 그로트 밀(whole groat meal)(통밀가루), 으깬 귀리(rolled oat), 그로트 또는 귀리 배젖 가루는 귀리 섬유질 음료와 같은 건강 식품용 원료로서 사용된다. 이의 β-글루칸 함량과 연결된 이들의 긍정적인 건강 효과는 장 유체 점도(intestine fluid viscosity)의 증가, 위 내용물 배출의 지연, 장 수송(intestinal transit) 및 포도당과 스테롤 흡수 속도의 저하로 인한 것으로 여겨진다(Johansson et al., Structural characterization of water soluble β- glucan of oat bran. Carbohydr Polym 42 (2002) 143-148). 귀리 섬유질 음료는 미립자 물질을 포함한다.
음료에서 귀리 기울 가루 입자의 크기 및 다른 특성들은 2가지 이상의 이유로 중요하다: 식미(palatability) 및 물리적 현탁 안정성. 이들의 물리적 및 화학적 성질에 따라, 현탁액은 더 느리게 가라앉거나 더 빠르게 가라앉는데, 즉, 이들의 수성 성분 및 미립자 성분은 시간이 지남에 따라 분리되어, 상부의 수성상 및 하부의 미립자상을 형성한다. 현탁액의 물리적 안정성은 가용성 β-글루칸과 같은 현탁 안정화제에 의해 유발되는 침강의 지연으로서 정의될 수 있다. 물리적 안정성은 상 분리로서 가시화될 수 있다. 이는, 상 분리 경계의 위치를 기록함으로써 모니터링될 수 있다.
섭취 시 식미 또는 매끄러움의 느낌은, 입자 크기가 감소함에 따라 개선되지만, 현탁 매질의 점도, 입자의 경도와 형태, 및 이들의 농도에 의해 영향을 받기도 한다. 식미 및/또는 매끄러움의 느낌은 점도가 증가함에 따라 개선되며, 입자의 경도/각상(angularity)이 증가함에 따라 저하된다. 현탁액에서 입자의 평균 임계 크기는 약 25 ㎛이다(Tyle P. Effect of size, shape and hardness of particles in suspension on oral texture and palatability. Acta Physiologica 84 (1993) 111-118). 이 크기 및 더 큰 크기의 입자, 특히 단단하고/하거나 각이 진 입자를 포함하는 식품은 일반적인 소비자가 느끼기에는 매끄럽지 않을 것이다.
그러나, 크기 이외의 특성들이 더 이상 식미에 영향을 주지 않는 입자 크기, 즉, 입자의 성질과는 무관하게 음료의 섭취 시 완벽하게 매끄럽다고 느끼게 할 크기로 귀리 기울을 제분하는 것은 어려우며 비용이 많이 든다.
공지된 귀리 음료가 가진 또 다른 문제점은, 보관 시 물리적으로 분해되는 이의 경향으로서, 보관 동안 입자는 음료가 담긴 용기의 바닥에 가라앉고, 입자를 포함하지 않는 상층액 수성상이 형성된다. 입자는 격렬한 교반에 의해 수성상에 재현탁될 수 있지만, 이는 일부 소비자들에게는 성가신 일이며, 음료 포장용의 적합한 용기의 선택폭을 좁히며, 용기의 상부에 음료가 차지하지 않는 빈 공간(void)을 제공할 것으로 요구한다.
따라서, 상기 종류의 귀리 음료를 개선하는 것이 요구되고 있다.
발명의 목적
본 발명의 목적은, 귀리 기울, 호울 그로트 밀, 으깬 귀리, 그로트 또는 귀리 배젖 가루와 같이 아라비노자일란을 포함하는 귀리 원료로부터 매끄러움이 개선된 액체 귀리 베이스를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 매끄러움의 개선은, 크기가 아닌 특성들이 더 이상 식미에 영향을 미치지 않는 입자 크기로 제분되는, 아라비노자일란을 포함하는 귀리 원료, 특히 귀리 기울 또는 귀리 기울이 풍부한 재료에 의지함으로써 수득되지 않는다는 것이다.
본 발명의 추가적인 목적은 상응하는 액체 귀리 베이스를 제공하는 것이다.
본 발명의 보다 추가적인 목적은, 상응하는 비-개선된 액체 귀리 베이스와 동일하거나 유사한 것과 같은 원하는 점도를 가진 본 발명의 액체 귀리 베이스를 제공하는 것이다.
본 발명의 부가적인 목적은 하기의 본 발명의 개요, 도면에 예시된 이의 바람직한 구현예에 대한 설명 및 첨부된 청구항으로부터 명확해질 것이다.
발명의 개요
본 출원에서, "β-글루칸, β-글루카나제, 아라비노자일란, 자일라나제, α-아밀라제, β-아밀라제, 단백질"은 "β-글루칸들, β-글루카나제들, 아라비노자일란들, 자일라나제들, α-아밀라제들, β-아밀라제들, 단백질들"과 구별되지 않는다. 본 출원에서, "액체"는, 그 안에 입자가 현탁되어 있을 수 있는 수성 액체를 지칭한다.
따라서, 본 발명은 인간 소비용 식품의 제작에 사용되기 위한 액체 귀리 베이스의 제조 방법을 제공하며, 이 방법은,
(a) β-글루칸 1 중량% 내지 50 중량%를 포함하는 귀리 기울을 포함하는 물질을 제공하는 단계;
(b) 귀리 기울을 포함하는 물질을 수성 매질, 특히 물에서 현탁시켜, 수성 현탁액을 형성하는 단계;
(c) 상기 수성 현탁액을 α-아밀라제, β-아밀라제, β-글루카나제, 자일라나제와 특정한 순서 없이 접촉시켜, 현탁액에서 가용성 아라비노자일란의 농도를 5배 이상 증가시켜, 액체 귀리 베이스를 제공하는 단계;
(d) 선택적으로 단계 (c)의 액체 귀리 베이스를 균질화하여, 균질화된 액체 귀리 베이스를 제공하는 단계;
(e) 선택적으로 단계 (c)의 액체 귀리 베이스 또는 단계 (d)의 균질화된 액체 귀리 베이스의 효소 활성을 파괴하여, 효소적으로 불활성인 액체 귀리 베이스를 제공하는 단계;
(f) 선택적으로 단계 (c)의 액체 귀리 베이스, 단계 (d)의 균질화된 액체 귀리 베이스 또는 단계 (e)의 효소적으로 불활성인 액체 귀리 베이스를 용기에 무균 포장하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제1 바람직한 측면에 따르면, 단계 (c)는, 단계 (b)의 수성 현탁액을, 우선 α-아밀라제, β-아밀라제, β-글루카나제와 접촉시켜 전분 및 β-글루칸을 부분적으로 가수분해한 다음, 자일라나제와 접촉시켜 현탁액에서 가용성 아라비노자일란의 농도를 5배 이상 증가시켜, 액체 귀리 베이스를 제공하는 단계를 포함한다.
α-아밀라제, β-아밀라제, β-글루카나제 접촉에 바람직한 온도는 30℃ 내지 70℃이다.
자일라나제 접촉에 바람직한 온도는 40℃ 내지 70℃, 특히 40℃ 내지 65℃, 가장 바람직하게는 약 60℃이다.
바람직한 물질은 β-글루칸 1 중량% 내지 25 중량%를 포함하는 귀리 기울을 포함한다.
귀리 기울을 포함하는 물질은, 귀리 기울, 호울 그로트 밀(통밀가루), 으깬 귀리, 그로트 및 귀리 배젖으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
더욱이, 귀리 기울을 포함하는 물질은 크기가 25 ㎛ 이상인 귀리 기울 입자를 포함하거나 실질적으로 이로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 바람직한 측면에 따라, 귀리 기울을 포함하는 물질로부터 본 발명의 액체 귀리 베이스를 제조하기 위한 분말형 조성물을 제공하며, 분말형 조성물은 귀리 기울, α-아밀라제, β-아밀라제, β-글루카나제, 자일라나제를 포함하는 물질을 포함하거나 이로 구성된다.
귀리 기울, α-아밀라제, β-아밀라제, β-글루카나제, 자일라나제를 포함하는 물질을 포함하거나 실질적으로 이로 구성되는 분말형 조성물은 인간 소비용 식품의 제작에 사용되기 위한 본 발명의 액체 귀리 베이스의 제조 방법에 사용될 수 있으며, 이 방법은,
(a) 상기 분말형 조성물을 제공하는 단계;
(b) 분말형 조성물을 수성 매질, 특히 물에서 현탁시켜, 수성 현탁액을 형성하는 단계;
(c) 수성 현탁액의 온도를 전분, β-글루칸 및 자일란을 분해시키기에 충분한 시간 동안 40℃ 내지 70℃까지 승온시켜, 액체 귀리 베이스를 형성하는 단계;
(d) 선택적으로 단계 (c)의 액체 귀리 베이스를 균질화하여, 균질화된 액체 귀리 베이스를 제공하는 단계;
(e) 선택적으로 단계 (c)의 액체 귀리 베이스 또는 단계 (d)의 균질화된 액체 귀리 베이스의 효소 활성을 파괴하여, 효소적으로 불활성인 액체 귀리 베이스를 제공하는 단계;
(f) 선택적으로 단계 (c)의 액체 귀리 베이스, 단계 (d)의 균질화된 액체 귀리 베이스 또는 단계 (e)의 효소적으로 불활성인 액체 귀리 베이스를 용기에 무균 포장하는 단계를 포함한다.
단계 (a)에서 출발 물질로서 제공되는, 귀리 기울, 호울 그로트 밀(통밀가루), 으깬 귀리, 그로트 또는 귀리 배젖과 같이 귀리 기울 입자를 포함하는 물질은 크기가 25 ㎛ 이상인 입자를 포함하거나 실질적으로 이로 구성되는데, 즉, 이러한 입자 80 중량% 이상, 특히 90 중량% 내지 95 중량% 이상으로 구성된다. "크기가 25 ㎛ 이상"인 입자는 평균 직경이 25 ㎛ 이상이다.
본 발명의 방법에서, 수성 현탁액에 용해되는 β-글루칸의 80% 이상은 β-글루카나제에 의해 분자량 20,000 D 내지 400,000 D의 β-글루칸으로 분해된다.
본 발명의 액체 귀리 베이스는 그 자체로 인간이 소비하거나, 또는 다른 식료품에 대한 첨가제 또는 성분으로서 인간이 소비하기 위한 것이다. 이는 그 자체로 다른 식료품에 첨가되거나, 이의 건조 분말 형태, 특히 분무 건조 분말 형태, 즉 분말형 귀리 베이스 형태로 다른 식료품에 첨가될 수 있다.
제1의 바람직한 측면에 따르면, 본 발명의 방법은 가용성 β-글루칸의 함량에 영향을 미치지 않는데, 즉, 이의 함량을 보존한다. 가용성 β-글루칸의 보존은 자일라나제 농도에 독립적이다. 본 발명의 방법은 SDS-PAGE 겔 전기영동에 의해 입증되는 바와 같이, 가용성 단백질의 조성에도 영향을 미치지 않는다.
본 발명의 바람직한 자일라나제는 엔도-1,4-β-자일라나제이다. 바람직한 자일라나제 농도는 가루 100 g 당 1250 FXU이지만, 가루 100 g 당 100 FXU 내지 가루 100 g 당 5000 FXU 이상과 같은 다른 농도도 적용될 수 있다. 하나의 FXU는 pH 6.0 및 50℃에서 아조-밀(azo-wheat) 아라비노자일란으로부터 1분 당 7.8 mM의 환원당(자일로스 당량)을 유리시키는 엔도-1,4-β-자일라나제의 양이다.
귀리 기울 입자를 포함하는 물질의 수성 현탁액을 α-아밀라제, β-아밀라제, β-글루카나제 중 임의와 접촉시키는 바람직한 온도는 30℃ 내지 70℃, 특히 55℃ 내지 65℃, 가장 바람직하게는 약 60℃의 온도이다.
본 발명의 추가적인 바람직한 측면에 따르면, 귀리 기울 입자를 포함하는 물질의 수성 현탁액을 자일라나제와 접촉시키는 것은 이의 점도에 영향을 미치지 않거나, 이의 점도에 적당할 정도로만 영향을 미치는데, 예컨대 점도를 5% 이하, 10% 이하 또는 20% 이하 증가시킨다. 자일라나제 접촉에 바람직한 온도는 실온보다 높은 온도, 예컨대 40℃ 내지 70℃, 특히 40℃ 내지 65℃, 가장 바람직하게는 약 60℃이다.
또 다른 바람직한 측면에 따르면, 본 발명의 방법은 귀리 기울이 풍부한 물질의 수성 현탁액의 관능적 특성(organoleptic property)을 보존하거나, 또는 심지어 이들을 적당히 개선한다.
보다 다른 바람직한 측면에 따르면, 본 발명의 방법은 귀리 기울을 포함하는 물질의 출발 물질 수성 현탁액에 대해, 우수한 물리적 안정성을 가진 생성물, 예컨대 20℃(실온)에서 20%까지, 50%까지, 심지어 90%까지 및 100% 이상까지 지연되는 상 분리를 나타내는 생성물을 제공한다. 본 발명의 액체 귀리 베이스는 실온 보관 시 완전히 물리적으로 안정하지 않지만, 상응하는 선행 기술의 액체 귀리 베이스보다 실질적으로 더 느리게 상부의 수성상 및 하부의 미립자상 내로 분해되거나 가라앉는다. "상응하는 선행 기술의 액체 귀리 베이스"는, 적어도 자일라나제와 함께 인큐베이션되지 않음으로써 본 발명의 액체 귀리 베이스와 상이한 공지된 귀리 베이스이다. 본 발명에 따른 안정화는 하이드록시프로필 메틸 셀룰로스(HPMC) 또는 알기네이트와 같은 현탁 안정화제(들)의 첨가에 의해 수득되지 않으며 이와 독립적이다.
본 발명의 생성물의 물리적 안정성은 균질화, 특히 150/30 bar 이상의 압력에서 고압 균질화에 의해, 더 개선될 수 있다.
부가적인 바람직한 측면에 따르면, 본 발명의 바람직한 생성물은 평균 입자 크기가 약 140 ㎛ 내지 225 ㎛, 특히 약 170 ㎛로, 즉, 25 ㎛의 껄끄러움 역치(grittiness threshold)보다 훨씬 크지만, 껄끄러운 느낌이 나지 않는다. 이는, 껄끄러움의 인지에 영향을 미치는 효소적 처리의 "라운딩(rounding)" 또는 컬링 효과로 인한 것이며/이거나 입자의 강성도(stiffness) 또는 강도의 저하로 인한 것으로 여겨진다. "껄끄러움 역치"는, 미립자 수성 현탁액의 섭취 시 입안에서 껄끄러움이 느껴지는, 입자 크기의 역치이다.
본 발명에 따라, 개선된 액체 귀리 베이스를 개시하며, 개선은, 물리적 안정성 개선, 관능적 특성 개선, 껄끄러움의 인지의 감소 또는 부재 중 하나 이상으로 구성된다. 더욱이, 본 발명은, 본 발명의 액체 귀리 베이스의 분무 건조에 의해 또는 임의의 다른 적합한 건조 방법에 의해 제조되는 건조된 분말형 귀리 베이스를 개시한다. 본 발명의 액체 귀리 베이스는 분말형 귀리 베이스를 물 또는 수성 용매에 현탁시킴으로써 재구성될 수 있다. 분말형 귀리 베이스는 또한, 식품 첨가제로서 사용될 수 있다. 본 발명은 또한, 액체 및/또는 분말형 귀리 베이스를 포함하는 식료품을 개시한다.
특히, 본 발명은 본 발명의 귀리 베이스를 포함하는 다양한 종류의 광범위한 식료품을 제공한다. 이들 제품으로는, 귀리 기울 베이스 음료, 통귀리 베이스 음료, 본 발명의 귀리 베이스 및 과일 농축액을 포함하는 과일맛 음료, 및 본 발명의 귀리 베이스 및 박테리아 배양으로 발효된 우유를 포함하는 고 섬유질의 음료용 요구르트를 포함하지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 방법에 의한 개선 및 상응하는 생성물은, 출발 물질의 수용성 β-글루칸의 함량을 실질적으로 보존하면서 수득된다. 이러한 맥락에서, "실질적으로"란, 75 중량% 이상, 예컨대 80 중량% 이상, 심지어 90% 이상 또는 95 중량% 이상의 보존을 의미한다.
이제, 본 발명은 다수의 바람직한 구현예 및 3개의 도면을 포함하는 도면을 참조로 보다 상세히 기술될 것이다.
도 1은, 출발 물질에 존재하는 모든 섬유질을 포함하는 본 발명의 액체 귀리 기울 베이스, 및 이러한 불용성 섬유질이 경사분리에 의해 제거된 선행 기술의 경사분리된 귀리 기울 베이스에 미치는, 고압 균질화의 효과를 예시하는 그래프이며;
도 2는, 본 발명의 통귀리 액체 귀리 베이스, 및 이러한 불용성 섬유질이 경사분리에 의해 제거된 선행 기술의 경사분리된 귀리 기울 베이스에 미치는, 고압 균질화의 효과를 예시하는 그래프이고;
도 3은 본 발명의 균질화된 귀리 기울 베이스 및 비-균질화된 귀리 기울 베이스뿐만 아니라 선행 기술의 대조군의 입자 크기 분포를 예시하는 그래프이다.
도 2는, 본 발명의 통귀리 액체 귀리 베이스, 및 이러한 불용성 섬유질이 경사분리에 의해 제거된 선행 기술의 경사분리된 귀리 기울 베이스에 미치는, 고압 균질화의 효과를 예시하는 그래프이고;
도 3은 본 발명의 균질화된 귀리 기울 베이스 및 비-균질화된 귀리 기울 베이스뿐만 아니라 선행 기술의 대조군의 입자 크기 분포를 예시하는 그래프이다.
재료 및 방법
귀리 원료. β-글루칸 1 중량% 내지 50 중량%, 총 식이 섬유질 약 8 중량% 내지 26 중량%, 단백질 10 중량% 내지 22 중량% 및 지방 5 중량% 내지 15 중량%를 포함하는 귀리 기울, 호울 그로트 밀(통밀가루), 으깬 귀리, 그로트 및 귀리 배젖 가루
엔도 (1-4)-β- 자일라나제. 자일라나제 Pentopan Mono BG를 덴마크 소재의 Novozymes A/S사로부터 구입하였다. 분석에 의해, 이 효소가 β-글루카나제 활성을 가지지 않았음을 알아보았다. 효소(UB No. 3.2.1.8; CAS 9025-57-4)는 아스퍼길러스 오리재(Aspergillus oryzae)에서 서모사이츠 라누기노서스(Thermocytes lanuginosus)의 불균일 발현에 의해 생성된다. 이는, 보고된 활성이 40℃에서 2500 XU/W-g 내지 60000 XU/W-g 초과인 GH-11 패밀리 자일라나제이다.
β- 글루카나제 활성의 확인. Megazyme International Ireland Ltd.사의 β-글루카자임 정제를 공급업체에 의해 제공되는 절차에 따라 사용하여 분석법을 수행하였다. 정제를 40℃에서 소듐 아세테이트 완충제(25 mM, pH 4.5) 중의 효소 용액에 첨가하고, 이 용액을 이 온도에서 10분 동안 유지시켰다. Trizma 완충제(2% w/w, pH 8.5) 6 ml을 첨가하여 반응을 중지시켰다. 분석용 검체를 2250 rpm에서 10분 동안 원심분리하였다. 상층액의 흡광도를 590 nm에서 판독하였다.
최신 액체 귀리 베이스(귀리 음료). α-아밀라제 및 β-아밀라제의 건조한 상업적 조제물을, 전분을 말토스 및 말토덱스트린으로 분해하기에 충분한 양으로 첨가함으로써, 최신 귀리 베이스 음료를 제조하였다. 이 음료를 비교를 위해 수행되는 실험에서 출발 물질로서 사용하였다.
본 발명의 액체 귀리 베이스. 본 발명의 액체 귀리 베이스의 제조에 α-아밀라제 및 β-아밀라제를 사용하는 것 외에도, β-글루카나제를, 분자량이 약 1,000,000 D 내지 약 2,000,000 D인 출발 물질의 수용성 β-글루칸의 대부분 또는 적어도 75 중량% 이상, 심지어 80 중량% 초과, 또는 90 중량%을 분자량이 약 20,000 D, 특히 약 50,000 D 내지 약 400,000 D인 수용성 β-글루칸으로 분해하는 데 사용한다. 출발 물질의 현탁액은 약 60℃의 수중에서 귀리 기울이 풍부한 물질을 약 10 중량%로 포함하였다. 이 온도에서 교반 하에 1시간 동안 인큐베이션한 후, 결과적으로 생성되는 액체 귀리 기울 베이스는 pH가 6.4 내지 6.6이었으며, 점도가 22℃에서 약 25 cP 내지 250 cP였다. 바람직한 경우, 본 방법은 보다 높거나 낮은 점도의 생성물을 수득하기 위해 변형될 수 있다. 본 발명의 이러한 귀리 기울 베이스는 하기의 실험에 사용하였다.
가용성 아라비노자일란 방출의 추정. 가용성 아라비노자일란의 함량을 Rose and Inglett, J Food Anal Meth 2;1 (2010) 66-72의 플로로글루시놀 방법(phloroglucinol method)에 따라 확인하였다. 귀리 현탁액 상층액 중 200 ㎕ 분취물을 시약 1 ml과 혼합하였다. 시약은 110:2:5:1의 비율의 빙초산, 농염산, 에탄올 중 20% (w/v) 플로로글루시놀, 및 1.75% (w/v) 포도당으로 구성되었다. 검체를 100℃에서 25분 동안 인큐베이션하였다. 실온까지 냉각시킨 후, 흡광도를 552 nm 및 510 nm에서 판독하였다. 가용성 아라비노자일란의 함량의 정량화는, 측정된 흡광도를, D(+)자일로스를 사용하여 구축한 보정 곡선의 흡광도와 관련시킴으로써 수득하였다. 결과를 자일로스 당량(XE)의 mM로서 표현한다.
β-글루칸 함량의 확인. 본 방법은 Megazyme International Ireland Ltd.사의 Mixed-Linkage β-글루칸 분석법 키트를 사용하여 개발하였다. 공급업체에 의해 기술된 절차를 약간 변형하였다. 귀리 기울 베이스 음료 1 g, 에탄올 (50% v/v) 200 ㎕ 및 포스페이트 완충제 4 ml(20 mM, pH 6.5)를 각각의 시험 튜브에 첨가하였다. 튜브를 와동 혼합하고, 끓는 물에 2분 동안 둔 다음, 50℃의 수조로 옮긴 후, 그곳에서 5분 동안 유지시켰다. 리체나제(lichenase) 효소(10 U)의 수용액 200 ㎕를 각각의 시험 튜브에 첨가한 후, 검체를 수조에서 1시간 동안 보관하였다. 소듐 아세테이트 완충제(5 ml, 200 mM, pH 4)를 각각의 튜브에 첨가하였다. 튜브를 1000 rpm에서 15분 동안 원심분리하였다. 상층액 100 ㎕를 β-글루코시다제 효소(0.2 U) 용액 100 ㎕와 혼합하였다. 각각의 검체에 대해 블랭크를 제조하였다(β-글루코시다제 무첨가; 소듐 아세테이트 완충제(50 mM, pH 4) 100 ㎕ 첨가). 검체를 50℃에서 15분 동안 수조에서 인큐베이션하였다. 포도당 표준을 또한 분석하였다. GODOP 시약(포타슘 포스페이트 완충제(1 mM, pH 7.4), p-하이드록시벤조산(0.22 M) 및 소듐 아자이드(0.4% w/w) 3 ml를 각각의 튜브에 첨가하였다. 그런 다음, 튜브를 50℃에서 20분 더 인큐베이션하였다. 흡광도를 510 nm에서 1시간 이내에 판독하였다.
SDS-PAGE 겔 전기영동. 효소를 적용한 후에 추출한 단백질이 오리지널 단백질과 상이한지 알아보기 위해, 겔 전기영동을 3개의 상이한 자일라나제 농도에서 수행하였다. 자일라나제 처리는 단백질의 분자량 분포 또는 조성 중 어느 것에도 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.
입자 크기 측정. 입자 크기 측정을 Mastersizer 2000, Hydro 2000SM 장비(영국 우스터셔주 소재의 Malvern Instruments)를 사용하여 레이저 광선 회절에 의해 수행하였다. 이 기술에 의해 기록한 입자 크기 분포는 부피를 기준으로 하며, 주어진 크기의 입자의 부피%를 보여주는 그래프로 보고된다. 입자 크기 확인은, 입자가 구형이며 균질하고, 매질의 광학 특성이 공지되어 있다는 가정을 토대로 한다. 동일한 종류의 입자에 대해, 본 맥락에서와 같이, 본 방법은 신뢰할만한 결과를 제공하는 것으로 여겨진다.
실시예 1. 본 발명의 귀리 기울 베이스의 제조에 사용되는 자일라나제의 양과 관련하여 본 발명의 귀리 기울 베이스의 β-글루칸 함량. 상기 기술된 최신 귀리 기울 베이스 음료를 상이한 양의 자일라나제와 함께 40℃에서 15분 동안 인큐베이션하였다. 생성물을 β-글루칸 농도에 대해 분석하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.
| 자일라나제 FXU/100 g OBF (귀리 기울) | β-글루칸 (중량%) |
| 0 | 1.3 |
| 100 | 1.4 |
| 1000 | 1.5 |
| 2000 | 1.4 |
실시예 2. 본 발명의 개선된 액체 귀리 베이스의 물리적 안정성. 물리적 안정성을, 개선된 액체 귀리 베이스 검체를 유리 바이얼에서 선택된 온도에서 주어진 기간 동안 보관 시 상 분리를 측정함으로써, 확인하였다. 보관 동안, 상부의 투명한 액체상이 나타났다. 이는, 안정한 종점 상이, 하부의 미립자상의 높이가 안정하게 유지되는 때에 도달할 때까지, 높이가 증가하였다. 시간 tts에서 물리적 안정성 지수 Iphs는 편리하게는, 침강 평형이 도달하는 종점(무기한으로 보관)에서의 상부 상 높이에 대한, ts에서의 상부 상 높이의 비율 x 100으로서 표현한다.
분리 속도의 감소는 물리적 안정성의 개선을 가리킨다. 본 발명의 수성 귀리 베이스, 및 자일라나제로 처리하지 않은 선행 기술의 수성 귀리 베이스의 균질화된 검체를 테스트 튜브에서 4℃에서 보관하였다. 상 분리(상부의 수성상; 하부의 미립자상)를 균질화 후 2시간, 24시간, 36시간 및 48시간째에 측정하였다(표 2). 물리적 안정성
| 자일라나제 농도 FXU/100 g OBF | 물리적 안정성 지수 Iphs* | |||
| 2시간 | 24시간 | 36시간 | 48시간 | |
| 0 | 67 | 47 | 40 | 33 |
| 100 | 92 | 82 | 63 | 55 |
| 1000 | 97 | 82 | 83 | 75 |
| 2000 | 98 | 92 | 83 | 78 |
| 100% = 상 분리 없음; 0% = 완전한 상 분리 | ||||
불과 5분 동안의 반응 시간 후, 물리적 안정성이 약 50% 증가된다(표 3).
| 보관 시간, h | 반응 시간, min | ||||||
| 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | |
| 2 | 67 | 97 | 98 | 95 | 95 | 95 | 98 |
| 24 | 47 | 97 | 97 | 93 | 95 | 93 | 93 |
실시예 3. 자일라나제 농도가 가용성 아라비노자일란의 함량에 미치는 효과. 검체를 상이한 자일라나제 농도에서 40℃에서 인큐베이션한 후, 가용성 아라비노자일란 함량을 측정하였다. 그 결과를 표 4에 자일로스 당량으로서 표현하여 나타낸다.
| 자일라나제 (FXU/100 g OBF) | XE (mM) |
| 0 | 0.38 |
| 100 | 7.4 |
| 1000 | 15.0 |
| 2000 | 14.0 |
실시예 4. 입자 크기 측정. 효소가 세포벽을 분해하여 입자 크기를 감소시키는 지 알아보기 위해, 상이한 자일라나제 농도에서 제조된 본 발명의 액체 귀리 기울 베이스 입자의 크기를 측정하였다. 대조군 검체는 자일라나제와 함께 인큐베이션하지 않았다. 자일라나제로 (40℃에서 1시간) 처리 시, 입자 크기의 상당한 감소가 관찰되었다. 표 5는 자일라나제로 처리한 검체의 입자 부피 중량으로부터 확인된 평균 입자 직경을 나타낸 것이다.
| 자일라나제 (FXU/100 g) | 평균 직경 (㎛) | 감소 (%) |
| 0 | 307 | - |
| 100 | 207 | 32.6 |
| 1000 | 184 | 40.0 |
| 2000 | 154 | 49.8 |
실시예 5. 반응 시간이 가용성 아라비노자일란 함량에 미치는 효과. 검체를 상이한 기간 동안 인큐베이션한 후, 가용성 아라비노자일란 함량을 측정하였다. 이 분석법을 수행하여, 반응 동안 아라비노자일란 분해 생성물의 농도 변화를 평가하였다. 표 6은, 5분이라는 반응 시간 후에 아라비노자일란 농도가 상당히 증가하였음을 보여준다. 반응 시간이 더 길면 약간 더 증가한 것이 관찰되었다.
| 반응 시간, min | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 50 |
| 자일로스 당량, mM | 0.5 | 7.7 | 8.2 | 9.6 | 8.3 | 9.1 | 8.9 | 11.1 | 10.7 | 11.4 |
실시예 6. 반응 온도의 효과. 가용성 아라비노자일란의 양호한 물리적 안정성 및 실질적인 증가를 제공하는 것으로 상기에 나타났기 때문에, 15분이라는 인큐베이션 시간을 선택하였다. 온도 변화가 자일라나제에 의한 효소적 분해에 미치는 효과를 분석하여, 최적의 반응 온도를 발견하였다. 귀리 기울 베이스 음료를 자일라나제 1000 FXU/100 g OBF와 함께 40℃, 50℃ 및 60℃에서 15분 동안 인큐베이션하였다(표 7).
| 자일라나제, ℃에서 15분 |
물리적 안정성 지수 Iphs, 4℃, % | ||
| 2h | 24h | 72h | |
| 자일라나제 무첨가 | 58 | 42 | 37 |
| 40 | 100 | 97 | 88 |
| 50 | 100 | 93 | 82 |
| 60 | 100 | 97 | 97 |
실시예 7. 균질화. 본 발명의 액체 귀리 베이스의 물리적 보관 안정성은 균질화에 의해 추가로 개선될 수 있다. 적어도 150/30 bar 이상의 압력을 제공하는 2-단계 균질화 장치에서 생성물을 균질화하면, 불용성 섬유질의 존재 하에서조차, 즉, 불용성 섬유질이 제거되는 경사분리 전에라도, 개선된 물리적 안정성을 보여준다. 상업적인 귀리 베이스(귀리 음료)의 안정성을 능가하는, 통귀리(도 1) 및 귀리 기울(도 2)로부터 제조되는 본 발명의 액체 귀리 베이스의 개선된 안정성은 도면들에 도시되어 있다.
실시예 8. 다양한 온도에서 자일라나제로 처리한 귀리 기울 베이스 음료 내의 가용성 아라비노자일란의 함량. 전술한 공지된 귀리 기울 베이스(귀리 음료)를 40℃, 50℃ 및 60℃에서 자일라나제 1000 FXU/100 g OBF와 15분 동안 인큐베이션하였다. 가용성 아라비노자일란의 함량은 모든 온도에서 5배 이상 증가한 것으로 확인되었다(표 8).
| 자일라나제 15분 동안; ℃ | 없음 | 40 | 50 | 60 |
| 자일로스 당량, mM | 0.89 | 6.6 | 8.7 | 8.1 |
실시예 9. 입자 크기 분포. 도 3은 본 발명의 균질화된 귀리 기울 베이스 및 비-균질화된 귀리 기울 베이스의 입자 크기 분포를 도시한 것이다. 표 10에서, 상응하는 부피 중량 직경 데이터는 하기의 검체들에 대해 주어진다: 균질화 효과를 평가하기 위해, 5개의 검체를 제조하였다:
대조군: 자일라나제로 처리하지 않은 비-균질화된 귀리 기울 베이스;
검체 A: 비-균질화; 1000 FXU 자일라나제/100 g OBF; 60℃에서 15분 동안 자일라나제;
검체 B: 2분 동안 균질화; 1000 FXU 자일라나제/100 g OBF; 60℃에서 15분 동안 자일라나제;
검체 C: 비-균질화, 500 FXU 자일라나제/100 g OBF; 60℃에서 30분 동안 자일라나제;
검체 D: 2분 동안 균질화, 500 FXU 자일라나제/100 g OBF; 60℃에서 30분 동안 자일라나제.
| 검체 | 직경, ㎛ | 감소 (%) |
| 대조군 | 272 | 0 |
| A | 207 | 24.0 |
| B | 159 | 41.7 |
| C | 216 | 20.5 |
| D | 173 | 36.4 |
표 9로부터 입증되는 바와 같이, 입자 크기 감소는 더 높은 효소 농도에서 더욱 우세하다.
실시예 10. 귀리 기울 음료의 제조. 본 발명에 따른 베타-글루칸이 풍부한(15% w/w) 귀리 기울 음료는, 귀리 기울 가루/효소 믹스 7 중량% 내지 15 중량%를 물에 현탁시킴으로써 제조하였다. 현탁액을 55℃ 내지 65℃에서 교반 하에 약 30분 내지 약 2시간 동안 인큐베이션하였다. 특히 80℃ 이상, 심지어 100℃ 이상까지 가열함으로써 인큐베이션을 중단하였다. 현탁액을 UHT 처리하고, 150/30 bar의 압력에서 균질화한 다음, 4℃까지 냉각시켰다. 4℃에서 20일 동안 보관 후, 조제물은 유의미한(5% 이상) 상 분리를 나타내지 않았다. 결과적으로 제조된 본 발명의 귀리 기울 음료를 상 분리에 대해 안정화시키기 위해, 본 음료에 어떠한 첨가제도 첨가하지 않았다. 다른 예로, 이러한 방식으로 제조되는 본 발명의 귀리 기울 음료를 살균할 수 있다.
실시예 11. 건조된 귀리 기울 음료. 우유의 분무 건조용 장치를 사용하여 분무 건조함으로써, 실시예 11의 귀리 기울 음료를 백색 분말로 건조하였다. 분말을 물에 현탁시키거나 식품 첨가제로서 현탁시킴으로써 음료의 재구성에 사용할 수 있다.
실시예 12. 통알곡 귀리 음료의 제조. 하기의 절차는, 통알곡 귀리 가루를 출발 물질로서 사용하는 점을 제외하고는, 실시예 10과 본질적으로 동일하였다.
실시예 13. 건조된 통귀리 알곡 음료. 우유의 분무 건조용 장치를 사용하여 분무 건조함으로써, 실시예 12의 통알곡 귀리 음료를 백색 분말로 건조하였다. 분말을 물에 현탁시키거나 식품 첨가제로서 현탁시킴으로써 음료의 재구성에 사용할 수 있다.
실시예 14. 귀리 기울 음료를 포함하는 과일맛 음료의 제조. 실시예 10의 귀리 기울 음료 또는 실시예 11에 따라 재구성된 음료 25% (w/w) 내지 95% (w/w)를 원하는 향의 과일 농축액과 혼합함으로써 몇몇 검체들을 제조하였다. 혼합물을 4℃까지 냉각시키고, 무균 조건하에 병에 담았다. 음료는, 임의의 멸균 식품 첨가제의 부재 하에, 이 온도에서 3주 동안 안정한 것으로 판명되었다.
실시예 15. 통알곡 귀리 음료를 포함하는 과일맛 음료의 제조. 실시예 12의 통알곡 귀리 음료 또는 실시예 13에 따라 재구성된 음료 25% (w/w) 내지 95% (w/w)를 원하는 향의 과일 농축액과 혼합함으로써 몇몇 검체들을 제조하였다. 혼합물을 4℃까지 냉각시키고, 무균 조건하에 병에 담았다. 음료는, 임의의 멸균 식품 첨가제의 부재 하에, 이 온도에서 3주 동안 안정한 것으로 판명되었다.
실시예 16. 발효된 귀리 기울 음료 및 우유를 토대로 하는 영양가가 높은 고 섬유질의 음료용 요구르트의 제조. 실시예 10의 귀리 기울 음료 또는 실시예 11에 따라 재구성된 이러한 음료 50 중량% 내지 95 중량% 이상(제조된 몇몇 검체들)을 표준 우유와 혼합하였다. 혼합물을 열 교환기에 통과시켰다. 혼합물을 살균하고, 후속해서 약 40℃ 내지 약 50℃까지 냉각시킨 다음, 원하는 박테리아 배양물을 요구되는 양만큼 접종하였다. 배양물은 선택적으로 프로바이오틱 균주를 포함할 수 있다. 블렌드를 완전히 혼합하고, pH 약 4.5에 도달할 때까지 발효시켰다. 무균 조건하에 원하는 향의 과일 농축액을 첨가함으로써 과일맛 음료용 요구르트를 제공하거나 풍미가 좋은 음료용 요구르트를 제공하기 위해, 발효된 생성물에 향신료를 가미할 수 있다. 그런 다음, 음료용 요구르트를 무균 조건하에 병에 담고, +4℃에서 보관한다. 음료용 요구르트는, 임의의 멸균 식품 첨가제의 부재 하에, 이 온도에서 3주 동안 안정한 것으로 판명되었다.
Claims (29)
- 인간 소비용 식품의 제작에 사용되기 위한 액체 귀리 베이스(liquid oat base)의 제조 방법으로서,
(a) β-글루칸 1 중량% 내지 50 중량%를 포함하는 귀리 기울(oat bran)을 포함하는 물질을 제공하는 단계;
(b) 상기 귀리 기울을 포함하는 물질을 수성 매질에서 현탁시켜 수성 현탁액을 형성하는 단계; 및
(c) 상기 수성 현탁액을 α-아밀라제, β-아밀라제, β-글루카나제, 자일라나제와 특정한 순서 없이 접촉시켜, 상기 수성 현탁액에서 가용성 아라비노자일란의 농도를 5배 이상 증가시켜, 액체 귀리 베이스를 제공하는 단계를 포함하는 제조 방법. - 제1항에 있어서, 아래의 단계들로부터 선택된 적어도 하나의 단계를 더 포함하는 제조 방법:
(d) 단계 (c)의 액체 귀리 베이스를 균질화하여, 균질화된 액체 귀리 베이스를 제공하는 단계;
(e) 단계 (c)의 액체 귀리 베이스 또는 단계 (d)의 균질화된 액체 귀리 베이스의 효소 활성을 파괴하여, 효소적으로 불활성인 액체 귀리 베이스를 제공하는 단계; 및
(f) 단계 (c)의 액체 귀리 베이스, 단계 (d)의 균질화된 액체 귀리 베이스 또는 단계 (e)의 효소적으로 불활성인 액체 귀리 베이스를 용기에 무균 포장하는 단계. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
단계 (c)는, 단계 (b)의 수성 현탁액을, 우선 α-아밀라제, β-아밀라제, β-글루카나제와 접촉시켜 전분 및 β-글루칸을 부분적으로 가수분해한 다음, 자일라나제와 접촉시켜 상기 수성 현탁액에서 가용성 아라비노자일란의 농도를 5배 이상 증가시켜, 액체 귀리 베이스를 제공하는 단계를 포함하는 제조 방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
α-아밀라제, β-아밀라제, β-글루카나제 접촉 온도가 30℃ 내지 70℃인 제조 방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
자일라나제 접촉 온도가 40℃ 내지 70℃인 제조 방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 귀리 기울을 포함하는 물질이, 귀리 기울, 호울 그로트 밀(whole groat meal)(통밀가루), 으깬 귀리(rolled oat), 그로트 및 귀리 배젖으로 이루어진 군으로부터 선택되는 제조 방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 귀리 기울을 포함하는 물질이, 크기가 25 ㎛ 이상인 귀리 기울 입자를 포함하는 제조 방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 자일라나제가 엔도-1,4-β-자일라나제인 제조 방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 수성 현탁액에 용해되는 β-글루칸 중 80% 이상이 β-글루카나제에 의해 분자량이 20,000 D 내지 400,000 D인 β-글루칸으로 분해되는 제조 방법. - 제1항 또는 제2항에 따른 제조 방법에 의해 수득되거나 수득가능한 인간 소비용 액체 귀리 베이스.
- 제10항에 있어서,
고압에서 균질화된 액체 귀리 베이스. - 제10항에 있어서,
입자 크기가 25 ㎛ 초과 내지 225 ㎛까지인 귀리 기울 입자를 포함하는 액체 귀리 베이스. - 제10항에 있어서,
현탁 안정화제 첨가물을 포함하지 않는 액체 귀리 베이스. - 분무 건조 또는 다른 건조 방법에 의해, 제10항에 따른 액체 귀리 베이스로부터 제조되는 분말형 귀리 베이스.
- 제10항에 있어서,
상기 액체 귀리 베이스는 식품 첨가제로서 사용되는 액체 귀리 베이스. - 제14항에 있어서,
상기 분말형 귀리 베이스는 식품 첨가제로서 사용되는 분말형 귀리 베이스. - 제14항에 있어서,
상기 액체 귀리 베이스의 재구성에 사용되는 분말형 귀리 베이스. - 제10항에 따른 액체 귀리 베이스 및 과일 농축액을 포함하는 과일맛 음료.
- 제10항에 따른 액체 귀리 베이스, 및 박테리아 배양물로 발효된 우유를 포함하는, 고 섬유질의 음료용 요구르트.
- 제10항에 따른 액체 귀리 베이스; 및 분무 건조 또는 다른 건조 방법에 의해 제10항에 따른 액체 귀리 베이스로부터 제조되는 분말형 귀리 베이스로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 식료품.
- 액체 귀리 베이스의 제조에 사용되기 위한 분말형 조성물로서,
(a) 귀리 기울을 포함하는 물질;
(b) α-아밀라제;
(c) β-아밀라제;
(d) β-글루카나제;
(e) 자일라나제를 포함하는, 분말형 조성물. - 인간 소비용 식품의 제작에 사용되기 위한, 액체 귀리 베이스의 제조 방법으로서,
(a) 제21항에 따른 분말형 조성물을 제공하는 단계;
(b) 상기 분말형 조성물을 수성 매질에서 현탁시켜 수성 현탁액을 형성하는 단계; 및
(c) 상기 수성 현탁액의 온도를 전분, β-글루칸 및 자일란을 분해시키기에 충분한 시간 동안 40℃ 내지 70℃까지 승온시켜 액체 귀리 베이스를 형성하는 단계;
를 포함하는, 제조 방법. - 제22항에 있어서, 아래의 단계들로부터 선택된 적어도 하나의 단계를 더 포함하는 제조 방법:
(d) 단계 (c)의 액체 귀리 베이스를 균질화하여, 균질화된 액체 귀리 베이스를 제공하는 단계;
(e) 단계 (c)의 액체 귀리 베이스 또는 단계 (d)의 균질화된 액체 귀리 베이스의 효소 활성을 파괴하여, 효소적으로 불활성인 액체 귀리 베이스를 제공하는 단계;
(f) 단계 (c)의 액체 귀리 베이스, 단계 (d)의 균질화된 액체 귀리 베이스 또는 단계 (e)의 효소적으로 불활성인 액체 귀리 베이스를 용기에 무균 포장하는 단계. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 수성 매질은 물인 제조 방법. - 제5항에 있어서,
상기 자일라나제 접촉 온도가 40℃ 내지 65℃인 제조 방법. - 제25항에 있어서,
상기 자일라나제 접촉 온도가 60℃인 제조 방법. - 제12항에 있어서,
입자 크기가 170 ㎛인 귀리 기울 입자를 포함하는 액체 귀리 베이스. - 제13항에 있어서,
상기 현탁 안정화제 첨가물이 알기네이트 또는 하이드록시프로필 메틸 셀룰로스인 액체 귀리 베이스. - 제22항 또는 제23항에 있어서,
상기 수성 매질이 물인 제조 방법.
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