KR20010108291A - 철 강화 시스템 - Google Patents

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KR20010108291A
KR20010108291A KR1020017011129A KR20017011129A KR20010108291A KR 20010108291 A KR20010108291 A KR 20010108291A KR 1020017011129 A KR1020017011129 A KR 1020017011129A KR 20017011129 A KR20017011129 A KR 20017011129A KR 20010108291 A KR20010108291 A KR 20010108291A
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KR1020017011129A
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알렉산더 쉐르
마크 랜돌프 자콥슨
챤드라섹하라 레디 말랑기
다람 버 바데라
엘레인 레기나 웨드랄
Original Assignee
샤를 휘그낭
소시에떼데푸로듀이네스르에스에이
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Abstract

본 발명은 철로 식품과 음료를 강화시키는데 사용될 수 있는 철-단백질 가수분해 착물에 관한 것이다. 본 발명의 착물은 부분적으로 가수분해되는 계란 흰자 단백질에 킬레이트되는 제1철 이온으로 형성된다. 가수분해된 계란 흰자 단백질은 약 500 내지 약 10,000의 분자량을 갖는다. 본 발명의 착물은 멸균된 제품, 예컨대 밀봉 가열된 제품에 사용하기에 적합하도록 충분히 안정하다. 또한, 안정도 뿐만 아니라, 착물중의 철은 황산 제1철과 실질적으로 동등한 생체이용율을 갖는다.

Description

철 강화 시스템 {IRON FORTIFICATION SYSTEM}
철은 동물과 사람 영양소중에서 미량의 필수 성분이다. 철은 헤모글로빈과 미오글로빈중의 적색소, 시토크롬 및 여러가지 효소의 구성성분이다. 철의 주요 역할은 산소의 운반, 저장 및 이용에 참여하는 것이다. 철의 부족은 빈혈, 특히 어린이, 청소년 및 여성에게서의 빈혈의 직접적인 원인이 된다. 충분한 철이 사람의 전체 수명을 연장시키는데 있어서 요구되고 있다.
그러나, 신체는 철을 생산하지 않으며, 영양적 또는 보충적으로 전적으로 철의 외부 공급에 의존한다. 바람직하게 허용되는 하루 철 섭취량은 일반적으로 하루에 약 10mg 이다. 그러나, 필요한 양은 연령 및 성별에 따라 좌우된다. 어린이, 폐경기까지의 여성, 임신부 및 수유부는 많은 양의 철을 필요로 한다.
그러므로, 철 결핍은 본질적으로 영양상의 문제이며, 영양상이 문제는 개발도상국에서도 공통적이다. 이러한 문제는 본래 충분한 철을 공급하는 식품을 섭취함으로써 쉽게 해결되나 후진국에서는 항상 가능하지가 못하다. 또한, 선진국에서정상적으로 소비되는 많은 식품은 철이 부족하다.
철 공급원을 제공하기 위해서, 많은 식음료에 철이 보충되었다. 일반적으로, 보충제에 사용된 철 공급원은 가용성 철 염, 예컨대 황산 제1철, 유산 제1철, 글루콘산 제1철, 푸마르산 제1철, 시트르산 제2철, 콜린 시트르산 제2철, 및 암모늄 시트르산 제2철이다. 황산 제1철이 생체이용율이 양호하기 때문에 특히 일반적으로 사용되고 있다. 불행하게도, 철 보충제, 특히 황산 제1철 보충제는 유독성이 있다. 특히, 철은 종종 폴리페놀 및 지질과 상호작용하여 해로운 자유 라디칼 반응을 촉진시키는 능력으로 인해 변색 및 맛감소를 유발한다. 이는 특히 고온에서 및 산소와 빛의 존재하에 그러하다.
예를 들어, 가용성의 철 공급원을 초콜릿 우유 분말에 첨가하는 것은 물 또는 우유와 재구성하는 경우에 음료를 짙은 회색으로 변색시킨다. 이것은 철과 철에 민감한 성분, 예컨대 폴리페놀과의 상호작용으로 인한 것으로 보인다. 또한, 가용성의 철 공급원을 우유, 시리얼, 기타 지방 함유 제품, 고수준의 불포화 지방산을 갖는 대부분의 제품에 첨가하는 것은 지질 산화로 인해 맛의 변화를 일으킨다. 지질 산화는 식품과 음료의 감각수용성에 영향을 줄 뿐만 아니라, 이들 제품의 영양에 바람직하지 않은 영향을 미친다. 이러한 상호작용은 또한 저온살균 또는 멸균과 같은 열처리 동안에 증가할 수 있다. 또한, 일부 철 염계의 pH는 다른 성분과 혼화될 수 없거나 맛에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 기술적인 면에서, 가용성의 철 염은 가공 설비의 부식을 유발할 수 있다.
불행하게도, 불용성 또는 약간 가용성인 철 공급원, 예컨대 철 원소 자체,피로인산 제2철 등은 생체이용율이 충분하지 않다. 그러므로, 이들은 변색 및 맛감소를 약간 일으키거나 전혀 일으키지 않을 수 있는 반면에, 체내로의 흡수가 불량하다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 반응성을 감소시키는 반면에 생체이용율을 유지시키는 방식으로 가용성의 철 공급원을 캡슐화시키거나 착화시키려는 시도가 여러번 있었다. 그러나, 이러한 시도는 완전히 성공하지 못했다.
캡슐화된 철 공급원의 예가 미국 특허 제 3,992,555호에 기술되어 있으며, 여기에서 철은 융점이 약 38 내지 약 121℃인 식용성의 신진대사가능한 지방으로 코팅되었다. 수소첨가되고 정제된 식용유, 특히 완전히 수소첨가된 면실유로부터 증류된 모노글리세라이드가 적합한 것으로 기술되어 있다. 이러한 철 캡슐화는 생체이용율을 약 20% 감소시킬지라도, 이는 사용된 철 공급원이 충분히 양호한 생체이용율을 가져 허용가능한 것으로 기술되어 있다. 그러나, 주요 문제는 식품이 거친 가공의 형태로 처리되어야 하는 경우에, 캡슐이 파괴되는 점이다. 결과적으로 캡슐화된 철은 거친 가공의 다른 형태로 되거나 밀봉 가열될 필요가 있는 제품중에 사용될 수 없다.
철 착물의 오래된 예가 미국 특허 제 505,986호에 기술되어 있다. 이 착물은 철 알부민 제제이다. 알부민은 손상되지 않으나 열에 응고되는 형태이다. 이 착물은 침전물로서 회수된다. 그러나, 이러한 철 알부민 착물이 음료에 사용되는 경우, 변색 및 산화가 일어난다. 예를 들어, 철 알부민 착물로 강화된 초콜릿 음료는 회색으로 변한다.
철 착물의 최근의 예가 미국 특허 3,969,540호에 기술되어 있으며, 이 특허에서 제2철 형태의 철은 가수분해된 카세인 또는 가수분해된 간 분말과 착화된다. 이 착물은 불용성 침전물로서 수집된다. 불행하게도 착물중의 철은 허용가능한 생체이용율을 갖지 않는다.
철 착물의 또 다른 예가 미국 특허 제 4,172,072호에 기술되어 있으며, 여기에서 철은 실질적으로 완전히 가수분해된 콜라겐과 착물을 형성한다. 완전히 가수분해된 기타 여러가지 당백질이 또한 가능한 리간드로서 언급되어 있다. 그러나, 이 착물은 산성 조건하에서 안정한 것으로 기술되어 있으며, 소화관내에서의 조건이 산성이므로, 이 착물중의 철은 허용가능한 생체이용율을 갖지 않을 것이다. 또한, 착물은 변색과 지질 산화를 억제할 정도로 충분히 강하지 않다.
또 다른 예가 미국 특허 제 4,216,144호에 기술되어 있으며, 여기에서 제 1철 형태의 철은 가수분해된 단백질, 특히 콩 단백질과 착물을 형성한다. 이 착물중의 철의 생체이용율은 황산 제1철 보다 양호한 것으로 청구되어 있다. 그러나, 제1철-콩 가수분해 착물이 음료에 사용되는 경우, 변색 및 산화가 일어난다. 예를 들어, 제1철-콩 가수분해 착물로 강화된 초콜릿 음료는 회색으로 변한다.
철 착물의 다른 예가 일본 특허 출원 2-083333호 및 2-083400호에 기술되어 있다. 이들 출원에서, 카세인산 제1철 착물은 빈혈을 치료하는데 사용된다. 그러나, 이들 착물은 충분히 안정하지 않기 때문에 식음료를 강화시키는데 사용하는데 적합하지 않다. 또한, 이들 착물은 응고된 형태이어서 분산되기 어렵다.
그러므로, 본 발명의 목적은 비교적 안정하면서 철이 비교적 생체이용가능한철 강화 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 계란의 흰자 단백질의 가수분해를 기초로 하고, 식음료에 사용될 수 있는 철 강화 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 철 강화 시스템을 제조하는 방법 및 식음료를 철로 강화시키는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 한 가지 일면은 분자량이 약 500 내지 약 10,000 인 부분적으로 가수분해된 계란 흰자 단백질에 킬레이트되는 제1철 이온을 포함하는 철-단백질 가수분해 착물을 제공한다.
놀랍게도, 제1철 형태의 철과 부분적으로 가수분해된 계란 흰자 단백질로부터 형성된 착물은 매우 안정한 것으로 발견되었다. 사실상, 이 착물은 지질과 폴리페놀을 함유하는 밀봉가열된 제품중에 사용하기게 적합할 정도로 충분히 안정하다. 그러나, 이러한 안정성에도 불구하고, 이 착물중의 철은 실질적으로 두드러지게 양호한 황산 제1철과 균등한 생체이용율을 갖는다.
바람직하게, 부분적으로 가수분해된 계란 흰자 단백질은 약 2,000 내지 약 6,000의 분자량을 갖는다.
또 다른 일면에서, 본 발명은 미생물 프로테아제를 사용하여 부분적으로 가수분해되는 계란 흰자 단백질에 킬레이트되는 제1철 이온을 포함하는 철-단백질 가수분해 착물을 제공한다.
바람직하게, 미생물 프로테아제는 아스퍼길루스 오리재(Aspergillus oryzae)로부터 수득되는 진균류 프로테아제이며, 엔도-펩티다아제 및 엑소-펩티다아제 둘 모두를 포함한다.
또 다른 일면에서, 본 발명은 부분적으로 가수분해된 계란 흰자 단백질에 킬레이트되는 제1철 이온을 포함하는 철-단백질 가수분해 착물을 제공하며, 이 착물은 약 1 내지 약 2 건조 중량% 또는 약 4.5 내지 약 10 건조중량%의 제1철 이온을 함유한다.
본 발명의 착물은 중성 pH에서는 안정하나 약 3 미만의 pH에서는 해리되는 것이 바람직하다.
또 다른 일면에서, 본 발명은 지질 및 안정한 철 강화 시스템을 함유하는 안정화된 액체 음료를 제공하며, 상기 철 강화 시스템은 부분적으로 가수분해된 계란 흰자 단백질에 킬레이트되는 제1철 이온의 철-단백질 가수분해 착물을 포함한다.
또 다른 일면에서, 본 발명은 폴리페놀 및 안정한 철 강화 시스템을 함유하는 안정화된 액체 음료를 제공하며, 상기 철 강화 시스템은 부분적으로 가수분해된 계란 흰자 단백질에 킬레이트되는 제1철 이온의 철-단백질 가수분해 착물을 포함한다. 상기 음료는 차음료일 수 있다.
음료는 밀봉 가열 또는 초고온 저온살균법으로 멸균될 수 있다.
본 발명은 또한 지질 및 안정한 철 강화 시스템을 함유하는 음료 분말을 제공하며, 상기 철 강화 시스템은 부분적으로 가수분해된 계란 흰자 단백질에 킬레이트되는 제1철 이온의 철-단백질 가수분해 착물을 포함한다. 음료 분말은 초콜릿을 함유할 수 있다.
또 다른 일면에서, 본 발명은 철 강화 시스템을 제조하는 방법을 제공하며, 이 방법은 하기 단계들을 포함한다:
바람직하게 산성 조건하에서, 미생물, 바람직하게는 산성 진균류 프로테아제를 사용하여 계란 흰자 단백질을 효소 가수분해시켜 부분적으로 가수분해된 계란흰자 단백질을 제공하는 단계;
산성 조건하에서 부분적으로 가수분해된 계란 흰자 단백질에 제1철 공급원을 첨가하는 단계; 및
철 강화 시스템으로서 철-가수분해된 계란 흰자 단백질 착물을 형성하기 위해 pH를 6.5 내지 7.5 로 증가시키는 단계.
부분적으로 가수분해된 계란 흰자 단백질은 제1철 공급원을 첨가하기 전에 추가 가수분해될 수 있다. 바람직하게, 진균류 프로테아제는 아스퍼길루스 오리재로부터 수득되며 엔도-펩티다아제 및 엑소-펩티다아제 둘 모두를 함유한다.
상기 방법은 또한 제1철-가수분해된 계란 흰자 단백질 착물을 분말 형태로 건조시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
이제 본 발명의 바람직한 구체예가 단지 예시 목적으로 기술된다.
본 발명은 부분적으로 가수분해된 계란 흰자 단백질이 제1철 이온과 강하게 착물을 형성하나 생체이용가능한 형태로 철을 제공할 수 있는 발견을 근거로 한 것이다. 생성된 철 착물은 지질 산화, 변색 및 비타민 C 파괴와 같은 부작용을 일으키는 정도가 감소되었다. 이것은 철 착물을 식음료를 강화시키기 위한 이상적인 비이클로서 사용하게 하며, 특히 식음료의 영양 상태를 개선시킨다.
철 착물중에 사용될 수 있는 철 공급원은 식용의 제1철 염, 예컨대 황산 제1철, 염화 제1철, 질산 제1철, 시트르산 제1철, 유산 제1철, 푸마르산 제1철, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 그러나, 바람직한 철 공급원은 황산 제1철이다. 철 공급원은 제1철 용액의 형태로 제공되는 것이 바람직하다.
철 착물은 부분적으로 가수분해된 계란 흰자 단백질을 제조하고, 산성 조건하에서 철 공급원을 첨가한 후, 중화시킴으로써 제조된다.
부분적으로 가수분해된 계란 흰자 단백질은 단백질 분획의 분자량이 약 500 내지 약 10,000, 바람직하게는 약 2,000 내지 약 6,000이 되도록 하여야 한다. 계란 흰자 단백질 그 자체 또는 과하게 가수분해된 계란 흰자 단백질로부터 제조된 철 착물은 그다지 강하지 않은 것으로 밝혀졌다. 그러나, 부분적으로 가수분해된 계란 흰자 단백질로부터 제조된 철 착물은 매우 안정하다.
계란 흰자 단백질의 가수분해는 통상적으로 하나 이상의 단계에서 수행될 수 있다. 그러나, 최상의 결과는 가수분해 공정이 산성 매질에서의 산 프로테아제를 사용하는 효소 가수분해 단계를 포함하는 경우에 수득된다. 적합한 산 프로테아제는 시판되고 있다. 특히 적합한 산 프로테아제는 아스퍼길루스 오리재와 같은 진균류의 조절된 발효에 의해 수득될 수 있다. 이러한 프로테아제는 엔도-펩티다아제 및 엑소-펩티다아제 둘 모두를 함유한다. 상기 산 효소의 예로는 VALIDASE FP-60(인디아나 사우쓰 벤드에 소재하는 밸리 리서치 인코포레이티드(Valley Research, Inc.)로부터 입수가능하다)가 있다.
매질은 적합한 식용 무기산 또는 유기산으로 산성화될 수 있다. 사용될 수 있는 산의 예로는 인산, 염산, 황산, 유산, 말레산, 푸마르산, 글루콘산, 숙신산, 아스코르브산 또는 시트르산이 있다. 가장 바람직한 산은 인산이다. pH는 효소의 최적 성능을 제공하도록 선택될 수 있다. 선택된 pH는 효소가 최적으로 작용하는 pH 일 수 있다. 이러한 정보는 공급자 또는 간단한 실험으로부터 수득될 수 있다.
산 프로테아제를 이용한 가수분해후에 수득된 가수분해된 단백질은 그대로 사용될 수 있다. 그러나, 가수분해된 단백질은 원한다면 추가로 가수분해될 수 있다. 원할 수 있는 추가 효소 가분해 단계에 있어서, 어느 적합한 효소든지 사용될 수 있다. 이러한 효소의 예로는 ALCALASE, FLAVORZYME 및 NEUTRASE(Novo Nordisk A/S, Novo Alle, Denmark), 및 PROZYME과 PANCREATIN(Amano International Enzyme Co., Inc., Troy, VA)가 포함되나, 이에 국한되지는 않는다. 효소는 산성 프로테아제, 알칼리성 프로테아제 또는 중성 프로테아제일 수 있다. 특히 적합한 것은 알칼리성 프로테아제이다.
부분적으로 가수분해된 계란 흰자 단백질에 철 공급원을 첨가하기 전에, 부분적으로 가수분해된 계란 흰자 단백질은 약 3.0 내지 약 5.5의 산성 pH로 조절되어야 한다. 필요한 경우, pH는 앞서 언급된 적합한 식용 무기산 또는 유기산을 첨가함으로써 조절될 수 있다. 가장 바람직한 산은 인산이다.
그 다음에 제1철 용액 및 부분적으로 가수분해된 계란 흰자 단백질을 혼합한다. 이것은 교반하에 부분적으로 가수분해된 계란 흰자 단백질에 제1철 용액을 바람직하게는 천천히 첨가함으로서 수행되는 것이 바람직하다. 첨가되는 제1철 용액의 양은 원하는 제1철 부하를 제공하도록 선택될 수 있다. 그러나, 놀랍게도 착물중의 제1철 결합은 결합된 제1철의 양과 관련되는 것으로 밝혀졌다. 최적의 결합은 착물이 약 1 내지 약 2 건조중량% 또는 약 4.5 내지 약 10 건조중량%의 철을 함유하는 경우에 수득된다. 물론, 10%를 초과하는 제1철 부하량이 사용될 수 있으나, 결합 및 착물의 안정도는 다소 떨어질 수 있다.
부분적으로 가수분해된 계란 흰자 단백질에 철 공급원을 첨가한 후에, 용액을 중화시켜 제1철 착물의 형성을 촉진시켜야 한다. 그러나, 이 혼합물은 침전 및 히드록사이드 이온의 형성을 피하기 위해서는 염기가 되어서는 안된다. 약 6.5 내지 약 7.5의 pH가 추천된다.
필요한 경우, 혼합물의 pH를 중화시키는데 알칼리가 첨가될 수 있다. 어떠한 식용 알칼리든 중화시키는데 사용될 수 있으며, 그 예로는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모니아, 수산화마그네슘, 탄산나트륨, 중탄산나트륨, 탄산칼륨 및 중탄산칼륨이 포함되나, 이에 국한되지는 않는다. 수산화암모니아가 바람직하다.
모든 단계는 교반하에 수행되는 것이 바람직하다.
수득된 착물은 수득된 액체 그대로 사용될 수 있다. 그러나, 착물은 분말로 건조되는 것이 더욱 바람직하다. 건조는 냉동 건조 또는 분무 건조될 수 있다. 착물을 분말로 분무 건조 또는 냉동 건조시키기 위한 어떠한 공정이든지 사용될 수 있다. 적합한 공정은 당해 분야에 공지되어 있다.
사용시에, 착물은 원하는 식품 또는 음료를 구성하는 성분 및 정상적인 방식으로 가공되는 성분중에 포함된다. 철의 생체이용율이 황산 제1철의 이용율보다 다소 떨어질 수 있을지라도, 이는 허용가능한 한계내에서 양호한 것으로 밝혀졌다. 대부분의 경우에, 생체이용율의 통계적 차이는 그다지 중요하지 않다. 또한, 착물은 매우 안정하며, 식음료에 사용되는 경우에 변색 또는 맛감소를 증가시키지 않는 것으로 밝혀졌다. 또한, 착물은 뒤범벅되는 것과 같은 가공 문제를 증가시키지 않는 것으로 밝혀졌다.
본 발명의 착물은 액체 형태의 식음료, 예를 들어 그대로인 유동식 농축물과, 초콜릿 및 맥아 분유 드링크와 같은 바로 마시는 드링크 음료에 사용하기에 특히 적합하다. 이들 식품 또는 음료는 일반적으로 가공의 일부로서 밀봉 가열 또는 다른 멸균을 거쳐, 거친 처리를 견딜 수 있는 착물은 개선을 증대시킨다. 그런, 착물은 기타 유형의 식품 또는 음료, 예컨대 분말화된 음료, 유아용 유동식 및 유아용 시리얼에 사용될 수 있다.
본 발명의 착물은 또한 일반적으로 지질 및 비타민을 함유하는 애완견 식품에도 포함될 수 있다.
본 발명의 착물을 함유하는 제품은 강화되지 않은 제품과 비교하는 경우 유사한 감각수용성 및 색상을 갖는 것으로 인지된다. 이것은 소비자 지각에 불리한 영향을 미칠 수 있는 현저한 변화를 일으키지 않으면서 제품이 강화될 수 있는 잇점을 제공한다. 또한, 비타민 C가 착물에 의해 파괴되지 않는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 본 발명의 착물은 영양학적으로 균형이 이루어져야 하는 제품에 사용될 수 있다.
본 발명의 특정예가 본 발명을 추가로 예시하기 위해 하기에 기술된다.
실시예 1
냉동된 계란 흰자 1000g을 발효기(Biostat®M)에 첨가하고 실온에서 녹였다. 교반하에서 85% H3PO4를 사용하여 pH를 3.0으로 서서히 조절하였다. 그후 용액을 42℃로 가열하였다. 산 프로테아제(인디아나 사우쓰 벤드에 소재한 밸리 리서치 인코포레이티드로부터 입수한 VALIDASE FP60) 2.5g을 첨가하고, 이 용액을 3.0 내지 3.3의 pH에서 낮은/중간 교반하에 16시간 동안 반응시켰다. 상기 산 프로테아제는 아스퍼길루스 오리재로부터 수득한 것이며 엔도-펩티다아제 및 엑소-펩티다아제 둘 모두를 함유한다.
16시간의 반응 후에, 수산화암모늄(28%)를 첨가하여 pH를 7.4로 증가시켰다. 알칼리성 프로테아제(Novo Nordisk A7S로부터 입수한 ALCALASE 2.4L) 2.5g을 첨가하고, 용액의 온도를 교반하에 50℃로 상승시켰다. 이 프로테아제는 바실루스 리체니포르미스(Bacillus licheniformis)의 균주로부터 수득된 것이며, 주로 엔도-프로테인아제를 함유한다. 낮은/중간 교반하에 3시간 동안 반응시킨 후에, 용액을 실온으로 냉각시켰다. 교반하에 85% H3PO443.5g을 첨가한 후, H2O 50ml중의 FeSO4·7H2O 5.0g을 첨가하였다. 그후, 교반하에 28% NH4OH를 사용하여 pH를 6.7로 조절하였다. 그후 10분 동안 용액을 90℃로 가열하였다. 그후, 용액을 실온으로 냉각시켰다.
액체 철 착물을 수집하였다.
실시예 2
실시예 1의 공정을 반복하였다. 그후, 교반하에 90g의 말토덱스트린 M.D. 5를 액체 철 착물에 첨가하였다. 그후, 혼합물을 어토마이징 스피닝 디스크 분무 건조기(atomizing spinning disk spray-drier)(Tin=145℃, Tout=80℃)를 사용하여 분무 건조시켰다.
분말화된 철 착물을 수집하였다.
실시예 3
냉동된 계란 흰자 1000g을 발효기(Biostat®M)에 첨가하고 실온에서 녹였다. 교반하에서 85% H3PO4를 사용하여 pH를 3.0으로 서서히 조절하였다. 그후 용액을 42℃로 가열하였다. 산 프로테아제(인디아나 사우쓰 벤드에 소재한 밸리 리서치 인코포레이티드로부터 입수한 VALIDASE FP60) 2.5g을 첨가하고, 이 용액을 3.0 내지 3.3의 pH에서 낮은/중간 교반하에 4시간 동안 반응시켰다.
반응 후에, 용액을 실온으로 냉각시켰다. 교반하에 H2O 50ml중의 FeSO4·7H2O 5.0g을 첨가하였다. 그후, 교반하에 28% NH4OH를 사용하여 pH를 6.7로 조절하였다. 그후 10분 동안 용액을 60℃로 가열하였다. 그후, 용액을 실온으로 냉각시켰다.
교반하에 90g의 말토덱스트린 M.D. 5를 용액에 첨가하였다. 그후, 혼합물을 어토마이징 스피닝 디스크 분무 건조기(Tin=145℃, Tout=80℃)를 사용하여 분무 건조시켰다.
분말화된 철 착물을 수집하였다.
실시예 4
실시예 1의 공정의 반복하되, 계란 흰자를 6시간 동안 가수분해시켰다. 분말화된 철 착물을 수집하였다.
실시예 5
초콜릿 우유 분말(QUIK, Nestle USA, Inc.)을 8.5 중량%의 농도로 재구성함으로써 4개의 초콜릿 우유 음료를 제조하였다. 각각의 음료는 실시예 1 내지 4 중 하나의 상이한 철 착물 형태로 첨가된 철 12.5ppm을 함유하였다.
음료를 밀봉된 125ml 유리병에 넣고 약 121℃(250℉)에서 5분 동안 가압 멸균시켰다. 유리병을 실온으로 냉각시키고 6개월 동안 저장하였다.
1, 2, 3, 4, 5 및 6개월 후에 물리적 안정도, 색상 및 맛에 대해서 음료를 평가하였다. 맛은 10명의 시음자에 의해 평가되었다. 모든 음료는 변색, 침전 또는 응고가 없으며, 맛이 좋은 것으로 평가되었다.
실시예 6
초콜릿 우유 분말(QUIK, Nestle USA, Inc.)을 8.5 중량%의 농도로 재구성함으로써 4개의 초콜릿 우유 음료를 제조하였다. 각각의 음료는 실시예 1 내지 4 중 하나의 상이한 철 착물 형태로 첨가된 철 12.5ppm을 함유하였다.
음료를 약 80℃(175℉)로 예열시키고, 스팀 주입에 의해 약 140℃(285℉)로 가열시키고, 이 온도에서 5초 동안 유지시킨 후, 약 80℃(175℉)로 냉각시켰다. 그후 음료를 17/3.5MPa(2500/500psi)에서 균질화시키고, 약 16℃(60℉)로 냉각시키고, 250ml 테트라 브릭 아셉틱 패키지(Tetra Brik Aseptic®package)(Tetra Pak Inc., Chicago IL)에 충전시켰다.
1일, 2주, 1개월 및 2개월 후에 물리적 안정도, 색상 및 맛에 대해서 음료를 평가하였다. 맛은 10명의 시음자에 의해 평가되었다. 모든 음료는 변색, 침전 또는 응고가 없으며, 맛이 좋은 것으로 평가되었다.
실시예 7
초콜릿 우유 분말(QUIK, Nestle USA, Inc.)을 8.5 중량%의 농도로 재구성함으로써 4개의 초콜릿 우유 음료를 제조하였다. 각각의 음료는 실시예 1 내지 4 중 하나의 상이한 철 착물 형태로 첨가된 철 12.5ppm을 함유하였다.
음료를 약 80℃(175℉)로 예열시키고, 스팀 주입에 의해 약 148℃(298℉)로 가열시키고, 이 온도에서 5초 동안 유지시킨 후, 약 80℃(175℉)로 냉각시켰다. 그후 음료를 17/3.5MPa(2500/500psi)에서 균질화시키고, 약 16℃(60℉)로 냉각시키고, 250ml 테트라 브릭 아셉틱 패키지(Tetra Brik Aseptic®package)(Tetra Pak Inc., Chicago IL)에 충전시켰다.
1, 2, 3, 4, 5 및 6개월 후에 물리적 안정도, 색상 및 맛에 대해서 음료를 평가하였다. 맛은 10명의 시음자에 의해 평가되었다. 모든 음료는 변색, 침전 또는 응고가 없으며, 맛이 좋은 것으로 평가되었다.
실시예 8
초콜릿 우유 분말(QUIK, Nestle USA, Inc.)을 재구성시킨 3개의 음료와 맥아 분유(MILO, Nestle Australia Ltd.)를 재구성시킨 3개의 음료, 즉 6개의 음료를 제조하였다. 각각의 음료는 끊는 물 180ml중의 분말 22.0g을 포함하였다. 실시예 2내지 4의 각각의 철 착물을 초콜릿 음료 및 맥아 음료 모두에 첨가하였다. 초콜릿 음료중의 최종 철 농도는 15.0ppm 이었고, 맥아 음료중의 철 농도는 25.0ppm 이었다.
음료를 간단히 교반시키고, 실온에서 15분 동안 두었다. 15분 후에, 음료를 10명의 시음자가 평가하였다. 샘플을 철이 첨가되지 않은 기준 샘플과 비교했을때 색상 변화 및 맛 감소가 없었다.
실시예 9
바나나 함유 유아용 시리얼(Nestle USA, Inc.) 55g을 끊는 물 180ml로 재구성함으로써 3개의 유아용 시리얼 가루를 제조하였다. 각각의 시리얼에 실시예 2 내지 4의 철 착물을 첨가하여 시리얼 분말 100g당 철 7.5ml을 제공하였다.
각각의 시리얼 가루를 간단히 교반시키고 실온에서 15분 동안 두었다. 15분 후에, 시리얼 가루를 10명의 시음자가 평가하였다. 샘플을 철이 첨가되지 않은 기준 샘플과 비교했을때 색상 변화 및 맛 감소가 없었다.
실시예 10
착물의 생체이용율을 다음과 같이 결정하였다:
동물: 사용된 동물은 젖을 갖 뗀 3주된 스프라그-돌리 래트(IFFA-CREDO, L'Arbresle, France)이다.
규정식: 대조 규정식은 철 함량이 3mg/kg인 ICN 저-철 규정식(Soccochim SA, Lausanne, Switzerland)이다. 이 규정식은 카세인을 기초로 하며 철을 제외하고는 성장하는 래트에 필수 영양분을 제공한다.
실험 규정식은 다음과 같다:
규정식 A: 10mg/kg 철을 제공하기 위한 FeSO4·7H2O로 보충된 대조 규정식.
규정식 B: 20mg/kg 철을 제공하기 위한 FeSO4·7H2O로 보충된 대조 규정식.
규정식 1: 10mg/kg 철을 제공하기 위한 실시예 4의 착물로 보충된 대조 규정식.
규정식 2: 20mg/kg 철을 제공하기 위한 실시예 4의 착물로 보충된 대조 규정식.
규정식 3: 10mg/kg 철을 제공하기 위한 실시예 2의 착물 10mg/kg으로 보충된 대조 규정식.
규정식 4: 20mg/kg 철을 제공하기 위한 실시예 2의 착물 20mg/kg으로 보충된 대조 규정식.
분석 방법:
1) 래트를 이소플루란으로 마취시킨 후 오비탈 정맥 플렉서스로부터 혈액 200㎕의 샘플을 채취함으로써 헤모글로빈 분석을 수행하였다. 샘플중의 혈액 헤모글로빈 수준을 자동화된 기기(Hemocue, Baumann-Medical SA, Wetzikon, Switzerland)를 사용하여 시안메테모글로빈 방법(Hb kit MPR 3, Boehringer Mannheim GmbH, Germany)으로 결정하였다. 일정 범위의 헤모글로빈 수준을 갖는 시판되는 품질의 대조 혈액 샘플(Dia-HT Kontrollblut, Dia MED, Cressier, Switzerland)를 모든 헤모글로빈 결정인자를 이용하여 측정하였다.
2) 헤모글로빈 수준을 기초로 한 기울기-비율 계산법을 이용하여 황산 제1철 7수화물과 비교한 Fe 생체이용율을 평가하였다. 다중 회귀 방정식은 헤모글로빈 수준에 첨가된 철의 양과 관련된다. 이 방정식은 투여량 제로에서 잘려지는 규정식에 대한 일직선을 제공한다. 그 다음, 황산 제1철 7수화물에 상대적인 철 공급원의 생체이용율을 2개의 기울기의 비율로서 계산하였다. 그 비율에 100을 곱하여 상대적인 생체이용율 값을 제공하였다.
공정: 래트를 스테인레스스틸 그리드가 장착된 폴리카르보네이트 케이지에 각각 가두었다. 동물들을 자유롭게 증류수에 접근시켰다. 래트를 무기력하게 하기 위해, 래트를 24일 동안 대조 규정식에 임의로 접근시켰다. 새로운 규정식을 매일 공급하였다. 래트에 의한 규정식의 소비는 규정식을 그리드로 덮음으로써 감소하였다.
24일 후에, 헤모글로빈 및 체중을 측정하였다. 4.5 내지 5.8 mg/dl의 헤모글로빈 수준을 갖는 70마리의 래트를 대략적으로 균등한 평균 헤모글로빈 및 체중을 갖는 10마리의 7개 군으로 무자기로 구성하였다. 각군의 동물들에게 14일 동안 실험 규정식 중 하나를 공급하였다. 래트에게 0일째에 20g/day로 시작하여 임의로 규정식을 공급하였다. 래트를 자유롭게 증류수에 접근시켰다. 개개의 음식물 소비를 매일 측정하였다. 14일 후에, 래트의 체중을 측정하고 헤모글로빈을 결정하였다.
결과
평균 음식 소비 및 철 섭취는 철 공급원의 유형에 영향받지 않았다. 그러나, 부가의 철을 섭취하지 않은 래트는 철을 섭취한 것 보다 덜 먹었다. 철이 20mg/kg 부가된 규정식을 소비한 래트는 철 10mg/kg을 갖는 규정식을 섭취한 것 보다 다소 많이 소비하였다.
래트의 체중 증가는 철 공급원의 유형에 영향받지 않았다. 그러나, 철이 부가되지 않은 래트는 철을 섭취한 래트보다 체중이 덜 나갔다. 20mg/kg의 철을 함유하는 규정식을 섭취한 래트는 10mg/kg의 철을 함유하는 규정식을 섭취한 래트보다 체중이 다소 더 나갔다.
실험 시작 및 마지막에서의 혈액중의 헤모글로빈 수준을 하기 표에 요약하였다.
평균 헤모글로빈 수치 (괄호안은 표준편차)
규정식 부가된 Fe(mg/kg) 초기 헤모글로빈(g/dl) 최종 헤모글로빈(g/dl) 차이(g/dl)
대조군 0 5.12 (0.42) 4.88 (0.43) -0.24 (0.20)
A 10 5.12 (0.41) 8.66 (0.81) 3.54 (0.65)
B 20 5.12 (0.40) 11.53 (0.86) 6.41 (0.82)
1 10 5.12 (0.40) 7.90 (0.54) 2.78 (0.41)
2 20 5.13 (0.39) 11.15 (0.57) 5.92 (0.54)
3 10 5.13 (0.37) 8.36 (0.47) 3.23 (0.34)
4 20 5.12 (0.38) 11.51 (0.79) 6.39 (0.65)
상대적인 생체이용율은 다음과 같다:
규정식 상대적인 생체이용율
1, 2 90
3, 4 98
A, B 100
모든 Fe-단백질 착물의 생체이용율은 황산 제1철의 경우와 유사하였다. 91% 미만의 상대적인 생체이용율 값은 기준치보다 상당히 작은 것으로 고려된다. 그러므로, 통계적으로, 실시예 2의 철 착물의 상대적인 생체이용율 값은 황산 제1철의 값과 유사하다. 그러나, 실질적인 면에서, 모든 착물은 생체이용율이 매우 양호하다.

Claims (25)

  1. 분자량이 약 500 내지 약 10,000 인 부분적으로 가수분해된 계란 흰자 단백질에 킬레이트되는 제1철 이온을 포함하는 철-단백질 가수분해 착물.
  2. 제 1항에 있어서, 부분적으로 가수분해된 계란 흰자 단백질이 약 2,000 내지 약 6,000의 분자량을 가짐을 특징으로 하는 착물.
  3. 제 1항에 있어서, 부분적으로 가수분해된 계란 흰자 단백질이 미생물 프로테아제 가수분해물임을 특징으로 하는 착물.
  4. 제 3항에 있어서, 미생물 프로테아제가 아스퍼길루스 오리재(Aspergillus Oryzae)로부터 수득되며 엔도-펩티다아제 및 엑소-펩티다아제 둘 모두를 함유함을 특징으로 하는 착물.
  5. 제 1항에 있어서, 부분적으로 가수분해된 계란 흰자 단백질이 아스퍼길루스 오리재(Aspergillus Oryzae)로부터 수득되며 엔도-펩티다아제 및 엑소-펩티다아제 둘 모두를 함유하는 프로테아제와 바실루스 리체니포르미스(Bacillus licheniformis)로부터 수득되고 엔도-프로테인아제를 함유하는 프로테아제로 계란 흰자 단백질을 가수분해시킴으로써 수득한 미생물 프로테아제 가수분해물임을 특징으로 하는 착물.
  6. 제 1항에 있어서, 약 1 내지 약 2 건조중량% 또는 약 4.5 내지 약 10 건조중량%의 제1철 이온을 함유함을 특징으로 하는 착물.
  7. 제 1항에 있어서, 중성 pH에서 안정하나 약 3 미만의 pH에서 해리됨을 특징으로 하는 착물.
  8. 엔도-펩티다아제 및 엑소-펩티다아제 둘 모두를 함유하는 미생물 프로테아제 가수분해물인 부분적으로 가수분해된 계란 흰자 단백질에 킬레이트되는 제1철 이온을 포함하는 철-단백질 가수분해 착물.
  9. 제 8항에 있어서, 부분적으로 가수분해된 계란 흰자 단백질이 약 500 내지 약 10,000의 분자량을 가짐을 특징으로 하는 착물.
  10. 제 9항에 있어서, 부분적으로 가수분해된 계란 흰자 단백질이 약 2,000 내지 약 6,000의 분자량을 가짐을 특징으로 하는 착물.
  11. 제 8항에 있어서, 약 1 내지 약 2 건조중량% 또는 약 4.5 내지 약 10 건조중량%의 제1철 이온을 함유함을 특징으로 하는 착물.
  12. 제 8항에 있어서, 중성 pH에서 안정하나 약 3 미만의 pH에서 해리됨을 특징으로 하는 착물.
  13. 부분적으로 가수분해된 계란 흰자 단백질에 킬레이트되는 제1철 이온을 포함하며, 약 1 내지 약 2 건조중량% 또는 약 4.5 내지 약 10 건조중량%의 제1철 이온을 함유하는 철-단백질 가수분해 착물.
  14. 제 13항에 있어서, 부분적으로 가수분해된 계란 흰자 단백질이 약 500 내지 약 10,000의 분자량을 가짐을 특징으로 하는 착물.
  15. 제 13항에 있어서, 부분적으로 가수분해된 계란 흰자 단백질이 약 2,000 내지 약 6,000의 분자량을 가짐을 특징으로 하는 착물.
  16. 제 13항에 있어서, 부분적으로 가수분해된 계란 흰자 단백질이 미생물 프로테아제 가수분해물임을 특징으로 하는 착물.
  17. 제 13항에 있어서, 진균류 프로테아제가 엔도-펩티다아제 및 엑소-펩티다아제 둘 모두를 함유함을 특징으로 하는 착물.
  18. 제 13항에 있어서, 중성 pH에서 안정하나 약 3 미만의 pH에서 해리됨을 특징으로 하는 착물.
  19. 지질과 부분적으로 가수분해된 계란 흰자 단백질에 킬레이트되는 제1철 이온의 철-단백질 가수분해 착물을 포함하는 안정한 철 강화 시스템을 함유하는 멸균된 액체 음료.
  20. 제 19항에 있어서, 초콜릿 함유 음료임을 특징으로 하는 음료.
  21. 폴리페놀과 부분적으로 가수분해된 계란 흰자 단백질에 킬레이트되는 제1철 이온의 철-단백질 가수분해 착물을 포함하는 안정한 철 강화 시스템을 함유하는 멸균된 액체 음료.
  22. 제 21항에 있어서, 차 음료임을 특징으로 하는 음료.
  23. 지질과 부분적으로 가수분해된 계란 흰자 단백질에 킬레이트되는 제1철 이온의 철-단백질 가수분해 착물을 포함하는 안정한 철 강화 시스템을 함유하는 음료 분말.
  24. 제 23항에 있어서, 코코아를 함유함을 특징으로 하는 음료 분말.
  25. 철 강화 시스템을 제조하는 방법으로서,
    미생물 프로테아제를 사용하여 계란 흰자 단백질을 효소 가수분해시켜 부분적으로 가수분해된 계란 흰자 단백질을 제공하는 단계;
    산성 조건하에서 부분적으로 가수분해된 계란 흰자 단백질에 제1철 공급원을 첨가하는 단계; 및
    철 강화 시스템으로서 철-가수분해된 계란 흰자 단백질 착물을 형성하기 위해 pH를 6.5 내지 7.5 로 증가시키는 단계를 포함하는 방법.
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