KR20080071999A

KR20080071999A - 인시츄 프룩토올리고당 제조 및 슈크로스 감소

Info

Publication number: KR20080071999A
Application number: KR1020087012208A
Authority: KR
Inventors: 웨인 이 헨더슨; 윌리엄 킹; 자야라마 케이 쉐티
Original assignee: 제넨코 인터내셔날 인코포레이티드
Priority date: 2005-11-22
Filing date: 2006-11-17
Publication date: 2008-08-05
Also published as: US8168242B2; AU2006318718A1; US20100040728A1; CA2629842C; EA200801401A1; AU2006318718B2; EP1951885A2; CA2629842A1; WO2007061918A3; BRPI0618853A2; JP2009516527A; CN101313074A; EA016462B1; NZ567814A; EP1951885B1; WO2007061918A2; DK1951885T3

Abstract

본 발명은, 식품내 슈크로스를 프룩토올리고당으로 효소적으로 전환하기 위해 식품을 프룩토실트랜스퍼라제와 접촉시켜 식품내 프룩토올리고당을 제조하는 인시츄 방법에 관련된다. 프룩토올리고당의 증가는, 식품내 식이 섬유 함량의 증가를 도모한다.

Description

인시츄 프룩토올리고당 제조 및 슈크로스 감소{IN SITU FRUCTOOLIGOSACCHARIDE PRODUCTION AND SUCROSE REDUCTION}

발명자: Wayne E. Henderson, William King, Jayarama K. Shetty

본 발명은, 가용성 식이 섬유 수준을 제고하면서 식품내 내재적 슈크로스 수준을 동시에 감소시키는 인시츄 방법에 관련된다. 보다 구체적으로 본 방법은, 천연 발생 슈크로스 함유 식품을 프룩토실트랜스퍼라제와 접촉시켜 식품내 프룩토올리고당을 생성하는 효소적 방법에 관련된다. 본 발명은 또한 본 발명의 방법에 따라 제조한 고섬유 식품에 관련되며, 이는 프룩토올리고당을 함유하는 것이다.

근년에 있어서, 인간 식이에서 단순 당류의 높은 소비의 부정적인 건강상 효과 및 가용성 식이 섬유 제고의 긍정적 건강상 장점이 각종 연구에 의해 나타났다. 이러한 연구 및, 혈당 부하 감소를 강조하는 특정 다이어트의 인기에 따라, 소비자들은 당이 감소되고 가용성 식이 섬유가 증가된 낮은 혈당 지수 음식을 요구하고 있다. 이러한 요구에 부응하기 위해 식품업계는 전통적인 당 탄수화물에 대한 다수의 대체물에 특히 주목하여왔다. 이는, 비영양성 감미제, 당알콜, 이소말토올리고당 및 프룩토올리고당을 포함한다. 특히 관심을 끄는 것은, 프룩토올리고당 (FOS)이다. 이들 화합물은 순한 단맛을 부여하면서도, 입증된 건강상 이점을 가지는 매우 현저한 가용성 식이 섬유이다. FOS는, 일례로 바나나, 토마토, 양파 및 각종 기타 식물 공급원에서 천연적으로 발견된다. 상업적 용도로 FOS는, 프룩토실트랜스퍼라제 효소를 사용하여 슈크로스로부터 효소적으로 생산한다. FOS는, 영양 보조제로 시판되고 있으며, 일반적으로 안전한 지위 (Generally Recognized As Safe (GRAS))를 가진다. 영양 보조제로서의 FOS 용도에 관한 문헌외에, 본원에서는, 식품을 프룩토실트랜스퍼라제와 접촉시켜 식품내에 내재적 또는 천연으로 발생하는 슈크로스를 가용성 식이섬유 (즉 FOS)로 전환하는 신규한 인시츄 방법을 개시한다.

발명의 요약

제 1 면에서, 본 발명은, 식품을 프룩토실트랜스퍼라제 (FT)와 접촉시켜 식품내 슈크로스를 프룩토올리고당으로 효소적으로 전환하는, 프룩토올리고당 (FOS)의 인시츄 제조 방법에 관련된다. 식품내 FOS의 증가는, 식이섬유 함량의 제고를 도모한다.

제 2 면에서, 본 발명은 식품을 프룩토실트랜스퍼라제와 접촉시켜 식품내 슈크로스를 프룩토올리고당으로 효소적으로 전환하는, 식품중 슈크로스 함량 또는 혈당 지수를 감소시키며 동시에 식품내 식이 섬유의 함량을 증가시켜, 이에 따라 대응 식품에 비해 당해 식품의 슈크로스 함량 또는 혈당 지수를 감소시키는 인시츄 방법에 관련된다.

상기 제 1 및 제 2 면 구현의 일부에서, 프룩토실트랜스퍼라제는 고정화 효소로서 접촉된다. FT 반응의 부산물을 제거하는 추가 효소 (일례로 글루코스 옥시다제) 존재에 의해 반응의 완성을 도모하고 나아가 혈당 지수를 또한 감소시킬 수 있다. 다른 구현에서, 식품살균 이전에 접촉을 실시한다. 추가의 구현에서, 식품은 과일 주스와 같은 음료이다.

제 3 면에서 본 발명은, 본 발명 인시츄 방법에 따라 제조한 고섬유 음료에 관련된다. 이러한 면의 한 구현에서, 고섬유 음료는 과일 드링크이다 (일례로, 오렌지 주스 드링크 또는 사과 주스 드링크).

도 1A 및 1B는 프룩토실트랜스퍼라제 (FT)에 노출되지 않은 대응 기질과 비교하여 Aspergillus japonicus에서 유래한 FT와 기질을 1시간 접촉시킨 후 각종 기질 내에서 측정한 % w/w의 인시츄 슈크로스 감소 및 동시에 % w/w의 인시츄 덱스트로스 생성을 나타낸다. OJ는 오렌지 주스, AJ는 사과 주스, MS는 단풍나무 시럽을 나타내고 추가로는 실시예 1을 참조한다.

도 2는, 실온 및 pH 3.5에서 슈크로스로부터 FOS가 형성됨을 나타내는 인시츄 덱스트로스 생성을 나타낸다.

도 3은, 약 1.5℃의 온도 및 pH 4.0, 4.5 및 5.5에서 슈크로스로부터 FOS가 형성됨을 나타내는 인시츄 덱스트로스 생성을 나타낸다.

발명의 상세한 설명

일부 면에 있어서, 본 발명은, 산업상 효소분야에서 사용되는 통상의 기법 및 방법에 의존한다. 하기의 문헌은, 본 발명에서 유용한 일반적 방법의 기재를 포함한다: INDUSTRIAL ENZYMOLOGY, 2nd Ed. Edited by Godfrey & West, Macmillan Press Ltd. (1996). 본 일반 참고사항은, 당업자에게 공지인 정의 및 방법을 제공한다. 그러나 본 발명이 기재된 임의의 특정 방법, 프로토콜 및 시약에 한정되는 것은 아니며, 이들은 가변이다.

본원에 달리 기재되지 않는 한, 본원에 사용된 모든 기술 및 과학적 용어는 본 발명이 속한 당업계의 당업자가 통상적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 지닌다. 참고문헌 (Singleton 등, DICTIONARY OF MICROBIOLOGY AND MOLECULAR BIOLOGY, 2D ED., John Wiley and Sons, New York (1994), 및 Hale & Markham, THE HARPER COLLINS DICTIONARY OF BIOLOGY, Harper Perennial, NY (1991))은, 본 발명에 사용된 많은 용어의 일반적 사전을 당업자에게 제공한다.

본원에 기재된 것과 균등 또는 유사한 임의의 방법 및 물질을 본 발명의 실시 및 시험에 사용 가능하지만, 일부 바람직한 방법 및 물질을 기재하고자한다.

본 원에 기재된 타이틀은, 본 발명의 각종 면 및 구현을 제한하는 것이 아니며, 전체로서의 명세서에 대한 참조로서 제공된다.

정의:

"슈크로스"라는 용어는 글루코스의 C-1 탄소원자와 프룩토스의 C-2 탄소 원자가 글리코시드 결합에 참여하고 있는, 1몰의 D-글루코스 및 1몰의 D-프룩토스로 이루어진 2당류를 의미한다.

슈크로스 또는 섬유와 관련하여 본원에 사용된 "내재적"이라는 용어는 식품에 천연적으로 함유된 슈크로스 또는 섬유를 의미한다 (천연 슈크로스 또는 섬유).

본원에 사용된 "2당류"라는 용어는 2개의 공유연결된 1당류 단위를 포함한 임의 의 화합물을 가리킨다. 이는, 슈크로스, 락토스 및 말토스와 같은 화합물을 포함하나 이에 제한되는 것은 아니다.

본원에 사용된 "올리고당"이라는 용어는 글리코시드 결합에 의해 연결된 2-10 개의 1당류 단위를 가지는 화합물을 의미한다.

본원에 사용된 "덱스트로스"라는 용어는 "글루코스"와 상호교환적으로 사용된다.

"프룩토올리고당 (FOS)"이라는 용어는, D-프룩토스 및 D-글루코스 단위들을 포함한 단쇄 올리고당을 의미한다. 일부 바람직한 FOS는 6개 이하의 프룩토스 잔기를 가지는 단쇄분자이다. 일례로 일부 바람직한 FOS는 말단 위치에 D-글루코스 분자 1개와 하기의 구조식을 가지는 2-4개의 D-프룩토스 단위를 포함한다 (식 중 n은 2-4개의 프룩토스 잔기임). FOS 중 프룩토스 잔기들간의 연결은 베타-(2-1) 글리코시드 연결이다.

"프룩토실트랜스퍼라제 (FT)"라는 용어는, 프룩토스 트랜스퍼라제 활성을 가지는 효소를 의미하는 것으로, 이는 슈크로스 존재하에서 프룩토올리고당을 생성할 수 있 는 것이다. 프룩토스 트랜스퍼라제 활성을 소지한 효소들은 E. C. 2.4.1.99 (슈크로스:슈크로스 프룩토실트랜스퍼라제) 및 E. C. 3. 2.1.26 (베타-D-프룩토퓨라노시다제 또는 베타-프룩토시다제)로 분류되어있다.

"식품"이라는 용어는, 소비가능하며 슈크로스를 함유하는 음식 또는 음료로 넓게 정의된다.

"대응 식품"은, 본 발명의 방법에 따른 프룩토실트랜스퍼라제와의 접촉이 없었지만, 나머지는 본 발명 방법의 프룩토실트랜스퍼라제와 접촉시킨 대상 식품과 본질적으로 동일한 조건에 노출된 식품을 가리킨다.

"인시츄"는 프룩토실트랜스퍼라제를 식품과 직접 접촉시키는 방법을 의미한다.

"접촉"이라는 용어는, 식품을 프룩토실트랜스퍼라제에 직접적으로 노출시킴을 의미한다.

"실질적으로 모두 전환"이라는 용어는, 식품내에서 낮은 슈크로스 농도를 유지함을 의미한다.

"낮은 슈크로스 농도" 또는 "슈크로스 농도 감소"의 구절은, 본 발명 방법에 따라 FT와 접촉시키지 않은 대응 식품 중의 슈크로스 농도 수준보다 낮은 식품중 슈크로스 농도 수준을 의미하는 것이다. 일부 구현에서, 낮은 슈크로스 농도는, 식품중 슈크로스가 본질적으로 완전 제거된 것을 의미한다.

"효소적 전환"이라는 용어는, 효소와 기질 또는 중간체를 접촉시켜 탄소기질을 중간체로 변형 또는 중간체를 최종산물로 변형함을 가리킨다.

"FOS 생성 반응"이라는 구절은, 슈크로스를 FOS로 효소적으로 전환하기 위해 식 품을 프룩토실트랜스퍼라제와 접촉하는 과정을 의미한다.

"고섬유 식품"이라는 구절은, 대응 식품중 내재적 FOS 수준에 비해 FOS 수준이 증가되고 본 발명에 포함되는 인시츄 과정에 의해 수득되는 식품을 의미한다.

"글루코스 이성질화효소" (일례로 EC 5.3.1)는, 글루코스를 프룩토스로 이성질화하는 효소를 가리킨다 (일례로 EC 5.3.1.9).

"글루코스 옥시다제" (일례로 EC 1.1.3.4)는, 글루코스와 산소간의 반응을 촉매하여 글루코네이트 및 과산화수소를 생성하는 효소를 가리킨다.

"효소 단위"는, 표준 조건하에서 1분당 1 마이크로몰의 프룩토스를 전달하는 효소의 양 또는, 표준 조건하에서 1 마이크로몰의 글루코스를 생성하는 효소의 양으로 정의된다.

"ATCC"라는 용어는, 다음 주소에 존재하는 American Type Culture Collection을 의미한다; Manassas, VA 20108 (ATCC; <www.atcc.org>).

본 발명의 방법은, 프룩토올리고당 (FOS)을 효소적으로 생성하기 위해 슈크로스를 함유하는 식품을 프룩토실트랜스퍼라제와 접촉시키는, 식품의 수득에 관련된다.

구현예:

식품은 바람직하게는 음료 (일례로 단 음료) 또는 시럽과 같은 감미제이다. 바람직한 음료는, 오렌지, 사과, 그레이프프룻, 포도, 파인애플, 크랜베리, 레먼, 자두 및 라임주스와 같은 과일 주스를 포함한다. 특히 바람직한 음료는 오렌지 및 사과 과일 주스이다.

시럽의 예는, 단풍나무 시럽, 딸기 시럽, 블루베리 시럽 및 보이젠베리 시럽을 포함한다.

일부 구현에서, 식품은, 약 0.1-80% 및 또한 약 1-60%의 총 고체함량% (%DS)를 가진다. 일부 구현에서 식품이 과일 음료일 때 DS는 1-80% 범위이다.

일부 구현에서, 식품이 천연주스 (일례로 비농축 주스)일 때, %DS는 0.1-15%, 또한 0.5-10% 그리고 0.5-5%의 범위일 수 있다. 다른 구현에서, 식품이 농축된 것인 경우, %DS는 25-90%, 또한 25-80% 그리고 또한 30-60% 및 35-50%의 범위일 수 있다.

하나의 특별한 예로서의 오렌지 주스를 사용시에, FOS 생성 반응은, 천연주스 (일례로 10% 미만, 8% 미만 또는 6% 미만과 같은 약 12%w/v 이하의 고체) 내지 농축 주스 (일례로 45% 초과, 50% 초과 또는 55% 초과 또는 60% 초과와 같은 약 40%w/v 이상의 고체) 범위의 고체 수준에서 실시 가능하다.

초기 슈크로스 수준은 식품 종류에 따라 가변이다. 일부 구현에서, 식품내 슈크로스 % (w/v)는 약 2-75%, 또한 10-55%, 25-55% 및 나아가 30-45%이다. 다른 구현에서, 오렌지 주스 중 슈크로스의 수준은 약 2-12%, 일례로 4-10%이며, 농축 오렌지 주스 중 초기 슈크로스 수준은 약 20-45%, 일례로 25-40%이다.

본 발명 실시에 유용한 프룩토실트랜스퍼라제 (FT)는 EC.2.4.1.99로 분류된 것으로 트랜스퍼라제 활성을 나타내는 것이다. 이들 효소는 종종 베타-프룩토퓨라노시다제로 불린다. 베타-프룩토퓨라노시다제는 또한 EC. 3.2.1.26로 분류된 가수분해 효소를 포함한다. 본원에 기재된 FT 라는 용어는 전달 반응을 촉매가능한 임의의 효소에 적용되며, 상기 용어가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 절대로 아니다.

프룩토실트랜스퍼라제는, 아스파라거스, 슈가 비트, 양파, 예루살렘 아티쵸크 및 기타와 같은 식물 공급원으로부터 유도 가능하다 (Henry, R.J. 등, (1980) Phytochem. 19: 1017-1020; Unger, C. (1994) Plant Physiol. 104: 1351-1357; 및 Luscher, M. 등, (2000) Plant Physiol. 124: 1217-1228 참조).

프룩토실트랜스퍼라제는 또한 아스퍼질러스 (Aspergillus), 아우레오바시디움 (Aureobasidium) 및 퓨사리움 (Fusarium)과 같은 진균 공급원으로부터 유도 가능하다. 보다 구체적 예는, Aspergillus japonicus, 일례로 CCRC 38011 ; Aspergillus niger, 일례로 ATCC 20611 ; Aspergillus foetidus (일례로 NRRL 337); Aspergillus aculeatus; Aureobasidium pullulans, 일례로 ATCC 9348, ATCC 12535; 및 ATCC 15223 (Yuan-Chi Su 등, (1993) Proceedings National Science Council, ROC 17:62-69; Hirayama, M. 등, (1989) Agric. Biol. Chem. 53: 667-73; Hidaka, H. 등, (1988) Agric. Biol. Chem. 52:1181-1187; Boddy, LM. 등, (1993) Curr. Genet. 24:65-66; 및 USP 4,276,379 참조)를 포함한다.

프룩토실트랜스퍼라제는 나아가 아르쓰로박터 (Arthrobacter)와 같은 박테리아 공급원으로부터 유도 가능하다 (Fouet, A. (1986) Gene 45:221-225; Sato, Y. 등 (1989) Infect. Immun., 56:1956-1960; 및 Aslanidis, C. 등, (1989) J. Bacteriol., 171: 6753-6763).

일부 경우에서, 프룩토실트랜스퍼라제는, 천연 발생 프룩토실트랜스퍼라제의 변이체일 수 있다. 참조로 USP 6,566,111가 있으며, 이는 효소의 생산성을 개선하기 위해 유전자 조작된 베타-프룩토실트랜스퍼라제를 개시하고 있다. 또한 다음을 참조할 수 있다: Koji Y. 등, US 20020192771.

프룩토실트랜스퍼라제는 PECTINEX ULTRA SP-L (Novozymes A/S) 및 RAPIDASE TF (DSM)와 같은 상업적 공급원으로부터도 수득 가능하다.

프룩토실트랜스퍼라제는 가용형태로 사용가능하거나, 담체에 흡착 (일례로 WO 02083741 A (Hayashi 등, 1991 J. Ferment)에 기재된 바와 같음)시키는 것을 포함하는 당업계 공지의 임의 개수의 기법에 의해 효소를 고정화 가능하다. 효소 고정화에 의해 고용량 효소의 경제적 사용이 가능하게되고 이는 생성물로부터 잔존 효소의 제거 또는 불활성화시키는 필요를 제거 또는 감소시킨다. 가용성 효소는 멸균화 또는 기타 공지의 방법으로 필요에 따라 불활성화 가능하다.

본 발명 과정에서 사용되는 프룩토실트랜스퍼라제의 양은, 다수의 변수에 따라 가변이다. 비제한적인 이들 변수는, 본 방법에 사용되는 식품; 생성할 FOS의 양; 처리시간; 방법 중에 글루코스 이성질화효소와 같은 효소 촉매의 포함; 및 기타 방법상 조건을 포함한다. 당업자는 본 발명 방법에 사용할 프룩토실트랜스퍼라제의 양을 용이하게 결정 가능하다.

추가로 당업계에 공지된 바와 같이, 효소 투여량 및 반응시간이 역비례하므로, 반응 정도의 척도로서 용량 및 반응 시간을 곱한 값을 계산하는 것이 유용하다. 일례로, 슈크로스 1그램당 1 단위 투여 2시간 (투여 시간 = 2 U*시간/g)은, 2 U/g 투여량으로 1시간 반응시간과 거의 일치하는 것이다 (또한 2 U*시간/g).

일부 구현에서, 슈크로스를 FOS로 전환하기 위해서는 약 0.5 U*시간/g 내지 400 U*시간/g의 투여시간이 필요하다. 다른 구현에서 투여시간은 약 0.5 U*시간/g 내지 200 U*시간/g; 또한 약 1.0 U *시간/g 내지 100 U*시간/g; 및 또한 약 1.0 U*시간/g 내 지 50 U*시간/g이다.

일부 조건에서 낮은 투여시간이 요구되는 반면 (일례로 약 1 내지 2 U*시간/g), 다른 조건에서는 동일한 정도의 전환을 이루기 위해 보다 큰 투여 시간이 필요할 수 있다. 일례로, 식품의 pH가 산성인 경우, 프룩토실트랜스퍼라제의 활성이 약하여 보다 긴 투여 시간이 필요하다. 비제한적인 일부 실시예에서는, 산성 조건하에서 프룩토실트랜스퍼라제에 의한 효소 전환을 위해 약 200 U*시간/g 이상의 투여 시간이 필요할 수 있다.

프룩토실트랜스퍼라제를 FOS 형성을 위한 적절한 조건하에서 식품과 접촉시킨다. 일부 구현에서, 식품 슈크로스의 실질적 전부가 FOS로 효소적으로 전환된다. 다른 구현에서, 슈크로스 농도는 하기에 기재한 바와 같이 식품내에서 감소된다. 일부 구현에서 조직, 맛, 색상 및 냄새를 포함하는 식품의 품질은 본질적으로 유지된다.

일부 구현에서, FOS 생성반응은 광범위한 온도 조건하에서 진행되며, 이는 시간의 함수일 수 있다. 일부 구현에서, 온도는 약 -10℃ 내지 95℃, 약 -5℃ 내지 90℃, 약 1 ℃ 내지 80℃, 약 1 ℃ 내지 75℃; 약 1℃ 내지 70℃; 약 5℃ 내지 65℃, 약 5℃ 내지 60℃, 약 5℃ 내지 55℃, 약 10℃ 내지 50℃; 약 5℃ 내지 40℃; 및 약 10℃ 내지 40℃ 범위이다. 다른 구현에서 온도는 약 -1O℃ 내지 약 10℃ 범위이다. 다른 구현에서, FOS 생성 반응은 pH 약 3.0 내지 8.0; pH 약 3.0 내지 7.0; pH 약 3.0 내지 6.0 및 pH 약 3.5 내지 6.0의 범위의 pH 조건하에서 실시된다. 일부 구현에서, FOS 생성 반응은, 오렌지 주스 및 사과 주스에 대해 pH 약 3.0 내지 4.5이고 또한 단풍나무 시럽에 대해 pH 약 5.5 내지 7.5의 pH 조건하에서 실시된다.

일부 구현에서 접촉을 짧게는 1분 및 다른 구현에서는 길게는 수일 내지 수주일 동안 실시한다. 일부 구현에서 30분 내지 48시간 동안 접촉을 실시한다. 일부 구현에서, 소비 이전에 식품의 운송 및 저장 동안 접촉이 계속될 수도 있다. 다른 구현에서, 슈크로스는 약 1분 내지 60시간 동안 FOS로 효소적으로 전환된다.

일부 구현에서, 적절한 접촉조건은 특히 감각수용성을 유지하기 위하여, 최적 효소 활성을 위한 조건과 상이할 수 있고 접촉 시간 및 프룩토실트랜스퍼라제 효소 투여량을 조절할 필요가 있을 수 있다. 비제한적인 하나의 예로, pH 약 5.5 및 약 50℃에서 최적인 프룩토실트랜스퍼라제의 활성은 pH 약 3.6 및 약 5℃의 과일 음료와 접촉시 감소하게 된다. 당업자는 접촉 시간 및 효소 투여량을 조절 가능하다.

FOS 생성 반응은, 식품 처리중 임의의 시점에서 발생 가능하고, 소비 이전의 저장 동안 지속될 수도 있다.

본 발명에 따른 방법은 멸균 이전, 동시 또는 이후에 실시 가능하다. 다른 구현에서, FOS 생성 반응은, 일례로 과일 주스에 대해 -5℃ 내지 10℃의 범위 이내의 차가운 처리 조건하에서 진행 가능하다.

FOS 생성 반응은, 낮은 pH에서의 멸균 또는 열, 또는 고정화 프룩토실트랜스퍼라제의 경우 촉매를 물리적으로 제거하는 것과 같은 프룩토실트랜스퍼라제의 변성화를 초래하는 조건으로 종결가능하다. 일례로, 소비를 위한 과일 주스 가공시에 주스는 보통 멸균처리된다. 일부 경우, 그러한 처리는 약 15 초 내지 60분, 15초 내지 30분, 5분 내지 25분 및 또한 10분 내지 20분간 약 60℃ 내지 95℃ 및 보통 약 65℃ 내지 75℃의 온도에서 실시될 수 있다.

프룩토실트랜스퍼라제는, 슈크로스를 FOS로 효소적으로 전환한다. 2개의 프룩토스 잔기를 함유하는 FOS는 GF2(G는 글루코스, F는 프룩토스를 나타낸다)로 약기한다. 3개의 프룩토스 잔기를 함유하는 FOS는 GF3로, 4개의 프룩토스 잔기를 함유하는 FOS는 GF4로 약기한다. GF2는 또한 1-케스토스로, GF3는 니스토스로 또한 알려져있다.

일부 구현에서, 식품 중 FOS 수준은 대응 식품에 비해 적어도 0.5%, 1%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 40%, 50%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 100%, 200%, 300% 및 그 초과로 증가된다. 그러나, 보통, 대응 식품은 FOS를 본질적으로 함유하지 않거나 또는 1% 미만의 FOS를 함유한다 (일례로 0 내지 1.0% 및 0 내지 0.5%). 일부 구현에서, 식품중 생성된 FOS의 적어도 20%, 25%, 30%, 40%, 45%, 50%, 55% 및 60%가 GF2를 포함한다. 일부 구현에서, FOS 수준의 증가는 15분 내지 62시간 사이에 발생한다 (일례로, 15분 내지 48시간, 15분 내지 36시간, 및 30분 내지 24시간).

다른 구현에서, 식품내 슈크로스의 100% 내지 20%가 본 발명 방법에 의해 FOS로 효소적으로 전환되어진다. 일부 구현에서 식품내 슈크로스의 적어도 40%, 적어도 50%, 적어도 60% 및 적어도 70%가 본 발명 방법에 의해 FOS로 전환되어진다. 일부 구현에서, FOS로의 슈크로스의 효소적 전환은 15분 내지 62시간 사이에 발생한다 (일례로, 15분 내지 48시간, 15분 내지 36시간, 및 30분 내지 24시간).

일부 구현에서, 식품 중 슈크로스 수준은 대응 식품에 비해 적어도 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 및 95% 감소된다. 일부 구현에서, 대응 식품과 비교하여 슈크로스의 양은 50% 초과 감소되며, 다른 구현에서는 90% 초과하여 감소되어진다. 일부 구현에서, 본 발명 방법에 의해 제조된 식품은 약 0.5%, 1%, 2%, 5% 또는 10%의 슈크로스를 포함하게 된다.

다른 구현에서, 본 발명에 포함되는 방법은 대응 식품의 덱스트로스 수준에 비해 적어도 25%, 50%, 75%, 100%, 125% 또는 그 초과의 덱스트로스 (글루코스) 수준을 가지는 식품을 생성한다. 일부 구현에서, 본 발명에 따라 프룩토실트랜스퍼라제와 접촉시킨 식품의 글루코스 수준은 0.1 내지 20 % w/v (중량/부피) 사이가 될 것이다. 다른 구현에서, 초기 식품은 시작한 덱스트로스 수준이 아주 낮거나 본질적으로 덱스트로스가 없는 것이고, 본 발명의 방법은 본질적으로 덱스트로스가 없는 제품을 생성한다. 일부 구현에서, 식품내 생성된 프룩토스의 양은 5% 미만, 2% 미만, 1% 미만 및 또한 일부 구현에서는 0.5% 미만이다.

일부 구현에서, 본 발명 방법에 따른 FOS의 제조는 천연 발생 슈크로스의 재전환이 본질적으로 없는 안정한 의미이다. 일부 구현에서, 본 발명 방법에 의해 생성되는 FOS는, 글루코스 및 프룩토스를 생성하기 위한 가수분해를 실질적으로 거치지 않는다. 일부 구현에서, 인시츄 FOS 형성은 덱스트로스 생성과 직접적으로 관련될 수 있다.

본 발명 방법에 따라 슈크로스를 프룩토올리고당으로 효소적으로 전환하는 것은 글루코스 이성질화효소 및/또는 글루코스 옥시다제와 같은, 기타 화합물로 글루코스를 전환하는 것을 촉매하는 효소 존재하에 증가될 수 있다. 이들 효소의 공급원은 공 지이다.

글루코스 이성질화 효소는, 일례로 Bacillus , Streptomyces 및 Aerobacter 종으로부터 수득 가능하다 (USP 3,826,714; USP 4,308,349; USP 4,567,142; USP 4,699,882 및 USP 5,120,650 참조). 다음을 또한 참조한다; Antrim 등, (1979) APPL. BIOCHEM & BIOENGINEER. V2 Academic Press 및 Chen 등, (1980) Process Biochem 30-35). 글루코스 옥시다제는 Aspergillus niger로부터 수득가능하다 (USP 4,996,062 참조). 이들 효소는, 또한 다음과 같은 상업적 공급원으로부터도 수득가능하다; Gensweet 및 OxyGO®, Genencor International, Inc.

식품내 FOS 수준을 측정하기 위한 방법은 당업계 공지이다. HPLC로 FOS를 측정하는 직접 방법이 있다 (Yun J.W. 등, (1993) Korean J. Biotechnol. Bioeng. 9:35-39). 기타 방법으로는, 크로마토그래피 및 NMR이 있다. 가수분해 반응이 없는 경우, 각 FOS 결합의 형성은 글루코스 분자 방출을 유도하며, 이는, 본 실시예에 개시된 혈당 시험 스트립에 기초한 글루코스 옥시다제를 포함하는 각종 방법으로 측정가능하다.

실험

하기의 실시예는, 본 발명의 특정 바람직한 구현 및 양태를 나타내고 추가로 표현하기 위해 제공된 것으로, 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 실제로, 이들 내용은, 본원에 개시된 방법을 추가로 최적화하기 위해 사용될 것이다.

실시예 1

Aspergillus japonicus EB001 유래의 프룩토실트랜스퍼라제와 접촉시킨 각종 기질 식품 내의 인시츄 슈크로스 감소 및 덱스트로스 생성

오렌지 주스 농축액, 사과 주스 농축액, 단풍나무 시럽 및 슈크로스 샘플을 식품점에서 구입하였다. 슈크로스를 50% ds로 물에 녹였다. 각 식품의 건조 물질 (ds) 수준을 굴절율로부터 계산하여 측정하였고 이때 존재하는 고체는 슈크로스인것으로 가정하여 계산하였다. 4개 식품 각각의 pH를 5.6 ± 0.1 로 조절하고, 프룩토실트랜스퍼라제 14U/gds 에 노출 또는 대조군으로 무효소로하여 24시간 동안 52℃에서 보관하였다. 잔량의 글루코스 및 슈크로스를 반응중 취한 샘플에서 HPLC로 측정하였다 (표 1).

1시간 및 24시간 이후 수득한 결과가 표 1에 개시되었으며 1시간 이후 수득한 결과는 도 1A 및 도 1B에 개시된다.

표 1

표 1 및 도 1A 및 도 1B는, FT 부재시 24시간 인큐베이션에 걸쳐 4개 기질의 조성상 무변화 또는 거의 변화없음을 나타낸다. FT 존재하에서는 4개 기질 모두의 샘플에서 슈크로스 제거가 관측된다. 기질로부터의 슈크로스 손실은 덱스트로스의 증가 및 프룩토스의 증가 없음과 수반된다.

실시예 2

Aspergillus japonicus 유래의 프룩토실트랜스퍼라제와 접촉시킨 pH 3.5의 슈크로스 용액 중 인시츄 슈크로스 감소 및 덱스트로스 생성

실시예 1의 50% ds 슈크로스 용액을 pH 3.5로 조절하여 프룩토실트랜스퍼라제 14U/gds에 노출시켜 55시간 동안 25℃에서 보관하였다. 반응 동안 샘플을 취하여 시판되는 글루코스 옥시다제 기재 혈당계로 글루코스 수준을 측정하였다 (Bayer Glucometer Elite XL with Ascensia Elite™M Blood Glucose Test Strips). 결과는 도 2에 개시한다.

실시예 3

Aspergillus japonicus 유래의 프룩토실트랜스퍼라제와 1℃에서 접촉시킨 슈크로스 용액 중 인시츄 슈크로스 감소 및 덱스트로스 생성

실시예 1의 50% ds 슈크로스 용액을 염산으로 pH 3.5, 4.0, 4.5 및 5.5로 조절하여 프룩토실트랜스퍼라제 14U/gds에 노출시켜 77시간 동안 1.5℃ ± 0.5℃에서 보관하였다. 반응 동안 샘플을 취하여 시판되는 글루코스 옥시다제 기재 혈당계로 글루코스 수준을 측정하였다. 결과는 도 3에 개시한다.

실시예 4

5 U/gds의 투여량, 25℃ 및 pH 5.5에서 약 46.4% ds의 56% w/v 슈크로스 용액을 프룩토실트랜스퍼라제 (EB001)와 접촉시켰다. 반응시간 0.0, 4.0, 9.5, 21.0 및 24.0 시간 이후에 샘플을 취하여, HPLC로 분석하여 탄수화물 프로필을 측정하였다. 표 2에 개시된 결과는, 프룩토실트랜스퍼라제 활성으로부터 프룩토올리고당의 형성됨을 시사한다. 저함량의 유리 프룩토스는 인버타제 활성이 결여되어 있음을 나타낸다.

표 2

Claims

하기를 포함하는 식품중 프룩토올리고당의 인시츄 제조 방법:

a) 슈크로스 함유 식품을 수득하고,

b) 식품을 프룩토실트랜스퍼라제와 접촉시켜 식품내 슈크로스를 프룩토올리고당 (FOS)으로 효소적으로 전환함.
제 1 항에 있어서, 식품이 음료 드링크인 방법.
제 1 항에 있어서, 프룩토실트랜스퍼라제가 미생물 공급원에서 유도된 것인 방법.
제 3 항에 있어서, 프룩토실트랜스퍼라제가 사상진균에서 유도된 것인 방법.
제 3 항에 있어서, 프룩토실트랜스퍼라제가 아스퍼질러스 (Aspergillus)에서 유도된 것인 방법.
제 5 항에 있어서, 프룩토실트랜스퍼라제가 아스퍼질러스 자포니커스 (Aspergillus japonicus)에서 유도된 것인 방법.
제 1 항에 있어서, FOS의 30% 이상이 1-케스토스를 포함하는 방법.
제 1 항에 있어서, 대응 식품에 비해 식품의 덱스트로스 함량이 증가하는 방법.
제 1 항에 있어서, 프룩토실트랜스퍼라제에 노출 1시간 이후, 대응 식품에 비해 식품의 슈크로스 함량이 75% 이상 감소하는 방법.
제 1 항에 있어서, 프룩토실트랜스퍼라제에 노출 24시간 이후, 대응 식품에 비해 식품의 슈크로스 함량이 90% 이상 감소하는 방법.
제 2 항에 있어서, 음료 드링크가 과일 주스인 방법.
제 11 항에 있어서, 과일 주스가 오렌지 주스인 방법.
제 12 항에 있어서, 오렌지 주스가 농축 제품인 방법.
제 1 항에 있어서, 글루코스 옥시다제 및/또는 글루코스 이성질화효소와 식품을 접촉시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
제 11 항의 방법에 의해 제조된 음료 드링크.