KR20100097613A - 단백질-폴리사카라이드 접합체를 함유하는 지방-가용성 활성 성분의 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 1종 이상의 단백질, 1종 이상의 폴리사카라라이드 및 1종 이상의 지방-가용성 활성 성분을 함유하는 조성물에 관한 것이다. 이 조성물은 식품 음료, 동물 사료 및/또는 화장품의 농후화(enrichment), 강화 및/또는 착색에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명은 상기 조성물을 음료의 성분과 혼합하여 음료를 제조하는 방법에 관한 것이다. 나아가, 본 발명은 상기 방법으로 수득할 수 있는 음료에 관한 것이다.

Description

단백질-폴리사카라이드 접합체를 함유하는 지방-가용성 활성 성분의 조성물{COMPOSITIONS OF FAT-SOLUBLE ACTIVE INGREDIENTS CONTAINING PROTEIN-POLYSACCHARIDE CONJUGATES}
본 발명은 1종 이상의 단백질, 1종 이상의 폴리사카라이드 및 1종 이상의 지방-가용성 활성 성분을 함유하는 조성물에 관한 것이다. 이 조성물은 식품, 음료, 동물 사료 및/또는 화장품의 농후화(enrichment), 강화 및/또는 착색에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명은 상기 조성물을 음료의 성분과 혼합하여 음료를 제조하는 방법에 관한 것이다. 나아가, 본 발명은 상기 방법으로 수득할 수 있는 음료에 관한 것이다.
지방-가용성 성분, 예를 들어, 베타-카로텐(beta-carotene)을 함유하는 식품, 음료, 동물 사료 또는 화장품을 농후화하거나, 강화하거나 착색하는 조성물은 당업게에 공지되어 있다. 베타-카로텐은 상기 용도에 있어서 그의 강하고 매우 만족스런 주황색을 나타내기 때문에 바람직한 착색 화합물이다. 최종 조성물은 통상적으로 수성 조성물, 예컨대, 음료이기 때문에, 제품으로부터 지방(오일)층이 분리되어 상응하는 제품이 허용될 수 없게 되는 것을 피하기 위해 농후화, 강화 및/또는 착색을 위한 추가 화합물을 조성물에 첨가해야 한다.
따라서, 최종 수성 조성물에서의 층 분리를 방지하기 위해 지방-가용성 활성 성분을 종종 보조 화합물, 예컨대, 전분 또는 어류 젤라틴과 조합한다. 그러나, 상기 보조 화합물은 종종 최종 제품의 색채 및 영양적 성질에 대해 부정적인 영향을 미친다. 따라서, 조성물의 맛, 에멀젼화, 에멀젼 안정성, 막 형성 능력 및/또는 색채에 관한 매우 우수한 성질을 나타내는 개선된 보조 화합물을 함유하는 지방-가용성 활성 성분의 신규 조성물을 개발할 필요가 있다.
단백질은 오랫동안 식품에서 에멀젼화제로서 사용되어 왔다[E. Dickinson, D.J. McClements, Molecular basis of protein functionality, in: E. Dickinson, D.J. McClements (Eds.), Advances in Food Colloids, Blackie Academic & Professional, London, UK, 1995, pp. 2679]. 그러나, 에멀젼화 성능은 등전점에서 또는 등전점 근처에서, 즉 특정 단백질의 순전하 및 가용성이 최소인 특정 단백질 특이적 pH에서 상실될 수 있다. 뿐만 아니라, 에멀젼 안정성은 고농도의 염의 존재 하에서 단백질의 정전기적 반발의 스크리닝으로 인해 감소된다. 대다수의 단백질들은 pH 7 미만의 등전점을 갖는다. 대다수의 식품 및 음료는 산성이므로 등전점에서의 낮은 에멀젼 안정성은 식품 및 음료 산업에서 단백질의 이용가능성을 제한한다.
단백질 함유 수중유 에멀젼의 안정성은 상기 에멀젼 소적 표면 상에 흡착된 에멀젼화제의 전하 밀도 및 구조에 의해 크게 좌우된다. 단백질 흡착층은 에멀젼 막을 안정화시켜 소적-소적 유착을 방해한다. 그러나, 단백질-안정화된 에멀젼은 환경적 스트레스, 예컨대, pH 및 이온 강도에 대한 높은 감수성을 나타낸다[Rungnaphar Pongsawatmanit, Thepkunya Harnsilawat, David J. McClements, Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects, 287, 5967, 2006]. 수성 pH가 단백질의 등전점에 도달하고 염 농도가 높은 경우, 단백질층의 정전기적 반발 및 이에 다른 단백질 침전, 에멀젼 소적 유착 및 크리밍(creaming)이 일어난다[Eric Dickinson Soft Matter, 2008, 4, 932942]. 에멀젼화제로서의 단백질은 그의 등전점에 가까운 pH 값에서 침전되기 때문에 상기 pH 값에서는 효과적으로 기능하지 못한다[N.G. Diftisa, C.G. Biliaderisb, V.D. Kiosseoglou, Food Hydrocolloids 19 (2005) 10251031].
에멀젼 안정성은 공유결합을 통한 단백질-폴리사카라이드 접합체의 형성에 의해 개선될 수 있다[Eric Dickinson Soft Matter, 2008, 4, 932942]. 단백질-폴리사카라이드 접합체는 특히, 단백질만이 낮은 가용성을 나타내는 조건 하에서 개선된 에멀젼화 및 입체 안정화 성질을 나타낸다[Eric Dickinson Soft Matter, 2008, 4, 932942].
폴리사카라이드와의 접합에 의한 대두 단백질의 에멀젼화 성질의 개선도 보고되어 있다[N. Diftis and V. Kiosseoglou, FoodChemistry, 81, 1, 2003; N. Diftis and V. Kiosseoglou, Food Hydrocolloids, 20, 787, 2006; N.G. Diftis, et al., Food Hydrocolloids, 19, 1025, 2005; N. Diftis and V. Kiosseoglou, Food Chemistry, 96, 228]. 단백질-폴리사카라이드 접합은 특히, 오일 소적 크기 감소 및 에멀젼 안정화를 통해 단백질의 에멀젼화 성질을 개선시킬 수 있다. 상기 접합체는 단백질과 폴리사카라이드의 마일라드(Mailard)-타입 반응 또는 다른 반응에 의해 생성될 수 있다. 상기 접합체는 미반응된 단백질 성분과 함께 계면에서 흡착되어 오일 소적의 입체 안정화 힘을 증가시킨다. 그러나, 등전점 근처에서의 단백질-폴리사카라이드 접합체의 에멀젼 안정성은 식품 및 음료에서 사용하기에 부적합한 상태로 유지되므로, 식품 및 음료 중의 단백질 에멀젼화제는 문제점으로 남아있다.
따라서, 상기 문제점을 보이지 않는, 식품, 음료, 동물 사료, 화장품 또는 약학 조성물의 농후화, 강화 및/또는 착색을 위한 지방-가용성 활성 성분의 조성물이 여전히 필요하다.
본 발명의 목적은 전술된 원하는 성질, 예를 들어, 광학 투명성, 에멀젼 안정성 및/또는 개선된 색채 강도 및 색채 안정성(어떤 경우에도 적용가능한)에 관한 매우 우수한 성질을 나타내는 지방-가용성 활성 성분의 조성물을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 예를 들어, 상이한 에멀젼화 기법을 이용하여 지방-가용성 활성 성분의 조성물을 제조하는 방법을 개선시키는 것이다.
상기 목적은 a) 1종 이상의 지방-가용성 활성 성분;
b) 식품에 적합한 단백질들로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 단백질; 및
c) 1종 이상의 폴리사카라이드
를 포함하고, 이때 폴리사카라이드에 대한 단백질의 중량비(WR)가 1:b이되, b가 5 이상인, 조성물에 의해 달성된다.
본 발명의 지방-가용성 활성 성분의 조성물은 광학 투명성, 에멀젼 안정성 및/또는 개선된 색채 강도 및 색채 안정성(어떤 경우에도 적용가능한)에 관한 매우 우수한 성질을 나타낸다.
도 1은 대두 단백질, 대두 단백질/덱스트란 혼합물(WR 1:9) 및 대두 단백질/덱스트란 접합체(WR 1:3 및 WR 1:9)의 제타 전위를 보여준다.
선행기술의 조성물의 낮은 에멀젼 안정성에 대한 한 주요 원인은 폴리사카라이드에 대한 단백질의 WR이 너무 낮다는 점인 것으로 추정된다. 보고된 폴리사카라이드에 대한 단백질의 최대 WR은 1:4이었다[S. Mishra, et al., Food Hydrocolloids 15, 9, 2001; N.G. Diftis, et al., Food Hydrocolloids 19, 1025, 2005; N. Diftis and V. Kiosseoglou, Food Hydrocolloids 20, 787792, 2006; N. Diftis, V. Kiosseoglou, Food Chemistry 96 (2006) 228233; M. Akhtar and E. Dickinson, Food Hydrocolloids, 21, 607, 2007]. 본 발명자들은 놀랍게도 상기 WR을 1:5 이상까지 증가시킴으로써 단백질이 등전점 pH에서 침전되지 않고 심지어 높은 이온 강도 하에서조차도 생성될 수 있는 안정한 에멀젼이 제조됨을 발견하였다.
본원에서 사용된 용어 "지방-가용성 활성 성분"은 비타민 A, D, E, K 및 이들의 유도체; 다중불포화된 지방산; 친유성 건강 성분; 카로테노이드; 및 방향 또는 아로마 물질 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 비타민을 지칭한다.
본 발명에 적합한 다중불포화된 지방(PUFA)은 바람직하게는 16 내지 24개의 탄소 원자 및 특히 1 내지 6개의 이중 결합, 바람직하게는 4, 5 또는 6개의 이중 결합을 갖는 단일불포화된 또는 다중불포화된 카복실산이다.
불포화된 지방산은 n-6 계열 및 n-3 계열 둘다에 속할 수 있다. n-3 다중불포화된 지방산의 바람직한 예로는 에이코사펜타-5,8,11,14,17-에노산 및 도코사헥사-4,7,10,13,16,19-에노산이 있고, n-6 다중불포화된 지방산의 바람직한 예로는 아라키돈산 및 감마 리놀렌산이 있다.
다중불포화된 지방산의 바람직한 유도체는 이 지방산의 에스터, 예를 들어, 글리세라이드, 특히 트라이글리세라이드, 특히 바람직하게는 에틸 에스터이다. n-3 다중불포화된 지방산 및 n-6 다중불포화된 지방산의 트라이글리세라이드가 특히 바람직하다.
트라이글리세라이드는 3종의 균일한 불포화된 지방산 또는 2 또는 3종의 상이한 불포화된 지방산을 함유할 수 있다. 상기 트라이글리세라이드는 불포화된 지방산을 부분적으로 함유할 수도 있다.
상기 유도체가 트라이글리세라이드인 경우, 통상적으로 3종의 상이한 n-3 다중불포화된 지방산은 글리세린으로 에스터화된다. 트라이글리세라이드가 사용되는 본 발명의 한 바람직한 실시양태에서, 지방산 부분의 30%는 n-3 지방산이고 이들의 25%는 장쇄 다중불포화된 지방산이다. 추가 바람직한 실시양태에, 시판되는 ROPUFA(등록상표) '30' n-3 식품 오일(디에스엠 뉴크리셔날 프로덕츠 리미티드(DSM Nutritional Products Ltd); 스위스 카이저라우그스트 소재)이 사용된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시양태에서, PUFA 에스터는 ROPUFA '75' n-3 EE이고, ROPUFA '75' n-3 EE는 최소 72%의 n-3 지방산 에틸 에스터를 함유하는 에틸 에스터 형태의 정제된 해산물 오일이다. ROPUFA '75' n-3 EE는 혼합된 토코페롤, 아스코르빌 팔미테이트 및 시트르산으로 안정화되어 있고 로즈마리 추출물을 함유한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시양태에서, PUFA 에스터는 최소 9%의 감마 리놀렌산을 함유하며 DL-알파-토코페롤 및 아스코르빌 팔미테이트로 안정화되어 있는 정제된 앵초 오일인 ROPUFA(등록상표) '10' n-6 오일이다.
본 발명에 따르면, 다중불포화된 지방산의 트라이글리세라이드를 함유하는 천연 발생 오일(1종 이상의 성분), 예를 들어, 해산물 오일(어류 오일) 및/또는 식물성 오일뿐만 아니라, 발효된 생체물질 또는 유전학적으로 변이된 식물로부터 추출된 오일을 사용하는 것이 유리할 수 있다.
다중불포화된 지방산의 트라이글리세라이드를 포함하는 바람직한 오일은 올리브 오일, 해바라기씨 오일, 앵초씨 오일, 지치 오일, 포도씨 오일, 대두 오일, 땅콩 오일, 밀배 오일, 호박씨 오일, 호두나무 오일, 참깨씨 오일, 평지 오일(캐놀라), 까막까치밥나무씨 오일, 키위열매씨 오일, 특정 진균으로부터 추출된 오일, 및 어류 오일이다.
다중불포화된 지방산의 바람직한 예는 리놀레산, 리놀렌산, 아라키돈산, 도코사헥사엔산, 에이코사펜타엔산 등이다. 본 발명에 따른 바람직한 친유성 건강 성분은 레스베라트롤(resveratrol); 리구스티쿰(ligusticum); 보조효소 Q 10, 보조효소 Q 9 및/또는 이들의 환원된 형태(상응하는 유비퀴놀(ubiquinols))로 구성된 군으로부터 선택된 유비키논(ubichinones) 및/또는 유비퀴놀(1종 이상의 성분); 제니스테인(genistein); 및/또는 알파-리포산(alpha-lipoic acid)이다.
본 발명의 특히 바람직한 지방-가용성 활성 성분은 카로테노이드(carotenoid), 특히 베타-카로텐, 라이코펜(lycopene), 루테인(lutein), 빅신(bixin), 아스타잔틴(astaxanthin), 아포카로테날(apocarotenal), 베타-아포-8'-카로테날(beta-apo-8'-carotenal), 베타-아포-12'-카로테날, 칸타잔틴(canthaxanthin), 크립토잔틴(cryptoxanthin), 시트라나잔틴(citranaxanthin) 및/또는 제아잔틴(zeaxanthin)이다. 베타-카로텐이 가장 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명의 조성물은 1종 이상의 지방-가용성 활성 성분을 본 조성물의 총 건조 중량을 기준으로 0.1 내지 70중량%, 더 바람직하게는 0.1 내지 30중량%, 더 바람직하게는 0.5 내지 20중량%, 가장 바람직하게는 0.5 내지 15중량%로 포함한다.
본 발명에 따르면, 바람직한 "식품에 적합한 단백질"은 식물성 단백질이다. 본원에서 사용된 용어 "식물성 단백질"은 대두, 루핀(예를 들어, 루핀 알부스(L. albus), 엘 안구스티폴리우스(L. angustifolius) 또는 이들의 변종), 콩 및/또는 감자로부터 유래된 단백질을 지칭한다. 상기 단백질은 열매(예를 들어, 대두), 종자(준비된 또는 가공된 종자를 포함함) 등을 포함하는 식물의 임의의 일부로부터 단리될 수 있거나, 전체 가루 또는 탈지된 생성물, 예컨대, 단편, 플레이크 등으로부터 단리될 수 있다. 대두가 특히 바람직하다.
본원에서 사용된 용어 "폴리사카라이드"는 천연 폴리사카라이드 및 개질된 폴리사카라이드, 예컨대, 펙틴, 덱스트란, 셀룰로스, 셀룰로스 유도체, 말토덱스트린, 전분 및/또는 개질된 전분을 포함한다.
본원에서 사용되 용어 "개질된 폴리사카라이드"는 친유성 잔기를 갖는 폴리사카라이드, 예를 들어, 직쇄 내에 바람직하게는 5 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 잔기를 지칭한다. 바람직하게는, 개질된 폴리사카라이드는 인간이 소비할 수 있는 것이어야 하고, 즉 바람직한 개질된 폴리사카라이드는 GRAS(일반적으로 안전한 것으로 인정된)이어야 하거나 다양한 전세계 규제 관청에 의해 식품 소비용으로 승인받은 것이어야 한다. 바람직한 개질된 폴리사카라이드는 개질된 식품 전분이다.
본원에서 사용된 용어 "개질된 식품 전분"은 공지된 화학적 방법에 의해 소수성 잔기로 치환된 전분으로부터 만들어진 개질된 전분을 지칭한다. 예를 들어, 전분은 알킬 또는 알케닐 탄화수소 기로 치환된 사이클릭 다이카복실산 무수물, 예컨대, 석신산 무수물 및/또는 글루타르산 무수물이다.
바람직한 개질된 전분은 전분 소듐 옥테닐 석시네이트("OSA-전분")이다. OSA-전분은 하이드로콜로이드, 예컨대, 전분, 말토덱스트린, 탄수화물, 검, 옥수수 시럽 등을 추가로 함유할 수 있고 경우에 따라 임의의 전형적인 에멀젼화제(보조에멀젼화제로서), 예컨대, 지방산의 모노글리세라이드 및 다이글리세라이드, 지방산의 폴리글리세롤 에스터, 레시틴, 소르비탄 모노스테아레이트 및 식물 섬유 또는 당을 추가로 포함할 수 있다. OSA-전분은 예를 들어, 상표명 하이캡(HiCap) 100, 캡슐(Capsul), 캡슐 HS, 퓨리티 검(Purity Gum) 2000, 유니-퓨어(UNI-PURE), 하이론(HYLON) VII 하에 네이셔날 스타치(National Starch)로부터 시판되거나, 로퀘트 프레레(Roquette)로부터 시판되거나, 상표명 C*EmCap 하에 세레스타(CereStar)로부터 시판되거나, 또는 테이트 앤드 라일(Tate & Lyle)로부터 시판되고 있다.
폴리사카라이드에 대한 단백질의 WR이 1:b이되, b가 5 이상, 특히 바람직하게는 5 내지 15, 더 바람직하게는 8 내지 15, 가장 바람직하게는 8 내지 10이 되도록 선택하는 것이 바람직하다.
본 발명의 특히 바람직한 실시양태에서, 단백질-폴리사카라이드 접합체는 본 발명에 따른 1종 이상의 단백질 및 1종 이상의 폴리사카라이드로부터 제1 단계 생성물로서 형성된다.
따라서, 본 발명은 하기 단계 I) 내지 IX)를 포함하는 상기 조성물의 제조 방법에 관한 것이다(이 제조 방법은 본원에 명시된 양으로 성분들을 사용하여 수행할 수 있다):
I) 단백질을 물에 현탁시키는 단계;
II) 경우에 따라, 상기 단계 I)의 현탁액으로부터 용해되지 않은 단백질을 제거하는 단계;
III) 폴리사카라이드에 대한 단백질의 WR이 1:5 내지 1:15가 되도록 폴리스카라이드를 혼합하는 단계;
IV) 경우에 따라, 단계 III)의 혼합물을 건조하는 단계;
V) (건조된) 혼합물을 적절한 온도에서 적절한 시간 동안 가열하여 접합체를 형성하는 단계;
VI) 상기 단계 V)의 접합체를 적정량의 물에 분산시키는 단계;
VII) 1종 이상의 지방-가용성 활성 성분을 포함하는 유기층을 상기 접합체에 첨가하는 단계;
VIII) 상기 단계 VII)의 혼합물을 당업자에게 공지된 통상적인 에멀젼화 방법으로 에멀젼화시키는 단계; 및
IX) 경우에 따라, 상기 단계 VIII)의 에멀젼을 건조하는 단계.
건조 단계는 당업자에게 공지된 임의의 통상적인 건조 방법, 바람직하게는 분무 건조 및/또는 분말 포획 방법을 이용하여 수행할 수 있고, 이때 분무된 현탁 소적은 흡착제, 예컨대, 전분, 규산칼슘, 규산, 탄산칼슘 또는 이들의 혼합물로 구성된 층 내에 포획된 후 건조된다. 가열 단계 및/또는 임의적 단계인 건조 단계는 단백질과 폴리사카라이드의 마일라드-타입 반응을 유도할 수 있다.
단계 V)의 접합체는 그 자체로 사용될 수 있거나 추후 사용을 위해 건조될 수 있다.
본 발명에 따른 조성물이 1종 이상의 올리고사카라이드, 예컨대, 덱스트린 및 말토덱스트린, 특히 덱스트로스 당량(DE)이 5 내지 65인 덱스트린 및 말토덱스트린, 글루코스 시럽, 특히 DE가 20 내지 95인 글루코스 시럽을 추가로 포함하는 경우가 훨씬 더 바람직하다. 용어 "DE"는 가수분해도를 의미하고 건조 중량을 기준으로 D-글루코스로서 계산된 환원 당의 양의 척도이고, 크기는 DE가 0에 가까운 천연 전분 및 DE가 100인 글루코스를 기준으로 한 것이다. 바람직하게는, 말토덱스트린이 본 발명에 따른 조성물에서 사용된다.
또한, 본 발명은 식품, 음료, 동물 사료 및/또는 화장품의 농후화, 강화 및/또는 착색, 바람직하게는 음료의 농후화, 강화 및/또는 착색을 위한 전술된 조성물의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 한 측면은 전술된 조성물을 함유하는 식품, 음료, 동물 사료 및 화장품이다.
본 발명의 조성물이 착색제 또는 부가적 성분으로서 사용될 수 있는 음료는 탄산음료, 예를 들어, 방향성 셀처(seltzer) 탄산수, 소프트 드링크 또는 미네랄 드링크뿐만 아니라, 비-탄산음료, 예를 들어, 방향성 물, 과일 쥬스, 과일 펀치 및 이들의 음료의 농축된 형태일 수 있다. 이러한 음료는 천연 과일 또는 식물성 쥬스, 또는 인공 향료를 기재로 할 수 있다. 알코올성 음료 및 즉석 음료 분말도 포함된다. 뿐만 아니라, 당 함유 음료, 칼로리가 없는 다이어트 음료 및 인공 감미료도 포함된다.
또한, 천연 소스 또는 합성 소스로부터 수득된 유제품도 본 발명의 조성물이 착색제 또는 부가적 성분으로서 사용될 수 있는 식품의 범위 내에 포함된다. 이러한 제품의 전형적인 예는 우유 드링크, 아이스 크림, 치즈, 요구르트 등이다. 우유 대체 제품, 예컨대, 대두유 드링크 및 두부 제품도 이러한 상기 식품 범위 내에 포함된다.
본 발명의 조성물을 착색제 또는 부가적 성분으로서 함유하는 단것들, 예컨대, 과자류, 캔디, 검, 디저트, 예를 들어, 아이스 크림, 젤리, 푸딩, 즉석 푸딩 분말 등도 포함된다.
본 발명의 조성물을 착색제 또는 부가적 성분으로서 함유하는 시리얼, 스낵, 쿠키, 파스타, 수프 및 양념, 마요네즈, 샐러드 드레싱 등도 포함된다. 나아가, 유제품 및 시리얼용으로 사용되는 과일 제제도 포함된다.
본 발명의 조성물을 통해 식품에 첨가되는 1종 이상의 지방-가용성 활성 성분, 바람직하게는 카로테노이드, 특히 베타-카로텐의 최종 농도는 식품 조성물의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 0.1 내지 50ppm, 특히 1 내지 30ppm, 더 바람직하게는 3 내지 20ppm, 예를 들어, 약 6ppm일 수 있고 착색되거나 강화될 구체적인 식품 및 착색 또는 강화의 목적 등급에 의해 좌우된다.
본 발명의 식품 조성물은 바람직하게는 지방-가용성 활성 성분을 본 발명의 조성물 형태로 식품에 첨가함으로써 수득한다. 식품 또는 약품의 착색 또는 강화를 위해, 본 발명의 조성물은 수분산성 고체 생성물 형태의 도포를 위한 그 자체로 공지된 방법에 따라 사용될 수 있다.
일반적으로, 본 발명의 조성물은 수성 원액, 건조 분말 믹스, 또는 특정 용도에 따른 다른 적절한 식품 성분과의 예비-블렌드로서 첨가될 수 있다. 혼합은 최종적으로 사용될 제제에 따라 예를 들어, 건조 분말 블렌더, 저전단 혼합기, 고압 균질화기 또는 고전단 혼합기를 이용하여 수행할 수 있다. 명백히 자명한 바와 같이, 이러한 기법은 당업계의 기술에 포함된다.
본 발명은 본 발명을 한정하기 위해 제공되는 것인 아닌 하기 실시예에 의해 더 설명된다.
[실시예]
재료
대두 단백질은 단백질 함량이 88%(건조 중량 기준)인 질린 퓨지 프로테인 캄퍼니 리미티드(Jilin Fuji Protein Co. Ltd.)(소이야사우르(Soyasour) 4000K, 산 가용성 대두 단백질) 제품이다. 상기 대두 단백질의 등전점은 약 pH 4.7이다. 알의 오브알부민(등급 V)은 시그마-알드리치 코포레이션(Sigma-Aldrich Corporation)(미국 미조리주 세인트 루이스 소재) 제품이다. 덱스트란(62kDa)은 지이 헬쓰케어(GE healthcare)(이전 명칭: 야머샴 파마샤 바이오텍, 영국 벅킹감셔 소재)로부터 구입한 폴리사카라이드이다.
말트린 040은 그레인 프로세싱 코포레이션(Grain Processing Corporation)(미국 아이오와주 무스카틴 소재) 제품이다. 말트린 040은 DE가 4 내지 7인 폴리사카라이드이다.
단백질-폴리사카라이드 접합체의 제조
단백질-폴리사카라이드 접합체는 고체 상태 또는 용액 상태 하에서 제조될 수 있다.
고체 상태 방법:
단백질을 적절한 pH에서 물에 현탁시켰다. 용해되지 않은 단백질은 제거하였다(10,000 rpm에서 15분 동안 원심분리). 가용성 단백질을 적절한 WR로 폴리사카라이드와 혼합하고, 혼합물을 (동결건조로) 건조하였다. 건조된 혼합물을 적절한 온도 및 상대 습도(60℃/79%)에서 적절한 시간 동안 가열하여 접합체를 형성하였다.
용액 상태 방법:
단백질을 적절한 pH(pH 7 또는 8)에서 물에 현탁시켰다. 용해되지 않은 단백질은 제거하였다(10,000 rpm에서 15분 동안 원심분리). 가용성 단백질을 적절한 WR로 폴리사카라이드와 혼합하고, 적절한 온도에서 적절한 시간 동안 가열하여 접합체를 형성하였다. 상기 접합체는 그 자체로서 사용될 수 있거나 추후 사용을 위해 건조될 수 있다.
에멀젼의 제조
옥수수 오일을 적절한 부피비(VR)로 접합체 용액에 첨가하였다. pH를 조절한 후, 혼합물을 실온에서 균질화기(FJ200-S, 상하이 스펙시멘 모델 캄파니(Shanghai Specimen Model Co.)(중국 소재)를 10,000rpm으로 1분 동안 사용하여 예비-에멀젼화시킨 직후, 450W의 전력으로 6분 동안(온 상태 2.5초/오프 상태 2초)초음파처리(사이엔츠-IID, 사이엔츠 바이오테크놀로지 캄파니 리미티드(Scientz Biotechnology Co., Ltd.)(중국 닝보 소재)를 이용하여 실온에서 에멀젼화시켰다.
입자 크기 측정
즉석에서 희석한 에멀젼 샘플을 모든 동적 광 산란(DLS) 측정을 위해 사용하였다. 측정은 다중-디지탈 시간 상관기(correlator)(말버른 PCS7132) 및 고체-상태 레이저(컴패스(Compass) 315M-100, 코헤런트 인코포레이티드; 출력 전력 = 약 100mW, λ = 532 nm)가 장착된 말버른 오토사이저(Malvern Autosizer) 4700(말버른 인스트루먼츠(Malvern Instruments), 영국 워오크스 소재) 상에서 수행하였다. 측정은 25℃ 및 90°의 고정된 산란각에서 수행하였다. 측정된 시간 상관 함수는 상관기가 장착된 자동 프로그램으로 분석하였다. 입자 크기(z-평균 수력 직경)는 CONTIN 모드 분석으로 수득하였다. 2개의 샘플 배치(batch)를 측정하여 평균 데이터를 산출하였다.
등전점에서 또는 등전점 근처에서의 에멀젼 침전의 억제
실시예 1
다양한 pH에서 폴리사카라이드에 대한 단백질의 WR이 1:9인 경우 에멀젼 안정성
대두 단백질을 pH 8에서 물에 분산시키고(22 mg/ml) 실온에서 (10,000 rpm) 15분 동안 원심분리하였다. pH 8.2에서 불용성을 나타내는 단백질 분획은 10% 미만이었다. 덱스트란에 대한 단백질의 WR이 1:9(WR 1:9)가 되도록 상청액을 덱스트란과 혼합하였다. 용액의 pH를 8.0으로 조절한 후 용액을 동결건조하였다. 건조 분말의 일부를 저장하고(혼합물) 또 다른 일부를 60℃ 및 79% 상대습도에서 3일 동안 가열하여 접합체를 형성하였다. 옥수수 오일(2.5ml)을 혼합물 또는 접합체 용액(10ml; 15mg 단백질/ml)에 첨가하였다. 접합체 용액에 대한 오일의 VR은 1:4이었다. 실온에서 균질화기를 10,000rpm으로 1분 동안 사용하여 용액을 예비-에멀젼화시킨 직후, 450W의 전력에서 초음파처리를 6분(온 상태 2.5초/오프 상태 2초) 수행하여 에멀젼화시켰다. 에멀젼의 pH를 다양한 값으로 조절한 후 입자 크기를 측정하였다.
Figure pat00001
pH 4, 5 및 6의 혼합물로부터 제조된 에멀젼에서는 단백질 침전이 일어났지만 접합체로부터 제조된 에멀젼에서는 단백질 침전이 일어나지 않았다. WR이 1:9인 혼합물로부터 제조된 에멀젼의 안정성 또는 입자 크기는 pH 의존성을 보인 반면, 접합체로부터 제조된 에멀젼의 안정성 및 입자 크기는 유의한 pH 의존성을 보이지 않았다.
실시예 2
다양한 pH 값에서 덱스트란에 대한 단백질의 WR 이 1:1 내지 1:3인 경우 에멀젼 안정성
WR이 1:1, 1:2 및 1:3인 혼합물 및 접합체를 산 가용성 대두 단백질 및 덱스트란으로부터 제조하였다. 용액의 pH를 7 또는 8로 조절한 후 용액을 동결건조하였다. 건조 분말의 일부를 저장하고(혼합물) 또 다른 일부를 60℃ 및 79% 상대습도에서 3, 9 및 12시간 동안 가열하여 WR이 각각 1:1, 1:2 및 1:3인 접합체를 형성하였다.
옥수수 오일(3.333ml)을 혼합물 또는 접합체 용액(10ml; 20mg 단백질/ml)에 첨가하였다. 접합체 용액에 대한 오일의 VR은 1:3이었다. 상기 혼합물 및 상기 접합체 용액의 단백질 농도는 20mg/ml이었다. 용액을 균질화기로 예비-에멀젼화시킨 직후, 초음파처리를 수행하였다. 에멀젼의 pH를 다양한 값(pH 3, 4, 5, 6 및 7)으로 조절한 후 입자 크기를 측정하였다.
Figure pat00002
혼합물 또는 접합체로부터 제조된 모든 에멀젼은 pH 의존성을 보였다. 접합체(WR 1:1 내지 WR 1:3)로부터 제조된 에멀젼은 등전점에서 가까운 pH에서 안정하지 못하였다. 대두 단백질의 등전점(pH 4.7)에 가까운 pH 4 및 5의 혼합물 및 접합체로부터 제조된 에멀젼에서는 단백질 침전이 관찰되었다.
실시예 3
다양한 pH 값에서 대두 단백질/덱스트란 접합체(WR 1:12)의 에멀젼 안정성
WR이 1:12가 되도록 단백질 및 덱스트란을 물에 함께 용해시켰다. 단백질 농도는 15mg/ml이었다. 혼합물의 pH를 8.30으로 조절한 후 동결건조하였다. 건조 분말의 일부를 저장하고(혼합물) 또 다른 일부를 60℃ 및 79% 상대습도에서 4일 동안 가열하여 접합체를 형성하였다. 단백질 농도가 15mg/ml가 되도록 상기 접합체를 물에 용해시켰다. 덱스트란에 대한 단백질의 WR이 1:12이고 수용액의 부피가 10ml이며 옥수수 오일이 2.5ml인 단백질/덱스트란 물리적 혼합물 및 접합체로부터 에멀젼을 제조하였다. 용액을 균질화기로 예비-에멀젼화시킨 직후, 초음파처리를 수행하였다.
Figure pat00003
혼합물 또는 접합체로부터 제조된 모든 에멀젼은 pH 의존성을 보였다. 그러나, 접합 효과는 여전히 관찰될 수 있었다. 접합체 샘플을 혼합물 샘플과 비교할 때, 접합체 샘플의 입자 크기가 더 작은데, 이는 단백질 응집이 덜 일어났음을 의미한다. 대두의 경우, WR이 1:9인 접합체로부터 제조된 에멀젼은 최대 안정성을 보인다.
높은 이온 강도에 대한 접합체 에멀젼의 내성
실시예 4
접합체 에멀젼의 안정성에 대한 다양한 이온 강도의 효과( NaCl 이 에멀젼화 전에 첨가됨)
혼합물을 각각 50 및 72시간 동안 가열처리하여 접합체 샘플(WR 1:6 및 WR 1:9)을 제조하였다. pH 8.0에서 다양한 이온 강도(0.05, 0.10 및 0.2M NaCl)를 이용하여 WR이 1:6 및 1:9인 10ml의 물리적 혼합물 또는 접합체 용액 및 오일(WR이 1:6인 경우 3.3ml가 사용되고 WR이 1:9인 경우 2.5ml가 사용됨)로부터 에멀젼을 제조하였다. 단백질 농도는 WR이 1:6인 경우 20mg/ml이었고 WR이 1:9인 경우 15mg/ml이었다. 입자 크기를 측정하기 위해, 에멀젼을 pH 및 NaCl 농도가 상기 용액과 동일한 용액으로 희석하였다.
Figure pat00004
WR이 1:6인 물리적 혼합물 및 WR이 1:9인 물리적 혼합물의 경우, NaCl 농도가 0.05M일 때, 침전이 관찰되지 않았다. NaCl이 0.1M까지 더 증가되었을 때, 침전이 관찰되었다. 상기 3종의 접합체 용액의 경우, 0.05, 0.10 및 0.20M의 NaCl 농도에서 유의한 침전이 관찰되지 않았다.
실시예 5
대두 단백질/덱스트란 접합체 에멀젼의 안정성에 대한 다양한 이온 강도의 효과(NaCl이 에멀젼화 후에 첨가됨)
혼합물을 50 및 72시간 동안 가열처리하여 접합체 샘플(WR 1:6 및 WR 1:9)을 제조하였다. pH 8.0에서 WR이 1:6 및 1:9인 10ml의 물리적 혼합물 또는 접합체 용액 및 오일(WR이 1:6인 경우 3.3ml가 사용되고 WR이 1:9인 경우 2.5ml가 사용됨)로부터 에멀젼을 제조하였다. 단백질 농도는 WR이 1:6인 경우 20mg/ml이었고 WR이 1:9인 경우 15mg/ml이었다. DLS 샘플의 경우, 에멀젼을 pH 8에서 다양한 이온 강도(0, 0.05, 0.10 및 0.20M NaCl)로 희석하였다.
Figure pat00005
이온 강도가 0.05M NaCl만큼 낮은 물리적 혼합물로부터 제조된 샘플에서는 침전이 일어난 반면, 이온 강도가 0.20M NaCl만큼 높은 접합체 샘플에서는 유의한 침전이 일어나지 않았다. 실시예 5 및 6은 접합체로부터 제조된 에멀젼(WR 1:9 및 WR 1:6)이 염에 대한 높은 내성을 나타냄을 보여준다.
실시예 6
NaCl의 존재 하에서 접합체로부터 제조된 에멀젼의 장기 안정성
WR이 1:9인 접합체 용액 및 2.5 ml 오일을 사용하여 pH 8.0에서 에멀젼을 제조하였다. 접합체 용액 중의 단백질 농도는 15mg/ml이었다. 에멀젼 소적의 입자 크기는 저장 개시 시점에서 측정하고 4℃에서 4개월 동안 저장한 후 측정하였다.
Figure pat00006
4개월 동안 저장한 후 입자 크기의 작은 변화는 염에 대한 접합체 에멀젼의 높은 내성을 의미한다.
실시예 7
오브알부민/덱스트란 접합체의 제조, 및 다양한 pH 값에서 상기 접합체 에멀젼의 안정성
알의 오브알부민 및 덱스트란을 WR이 1:10이 되도록 물에 함께 용해시켰다. 오브알부민의 농도는 15mg/ml이었다. 혼합물의 pH를 7.25로 조절한 후 동결건조하였다. 동결건조된 분말을 60℃ 및 79% 상대습도에서 48시간 동안 반응시켜 오브알부민/덱스트란 접합체를 제조하였다. 오브알부민의 농도가 15mg/ml가 되도록 상기 접합체를 물에 용해시켰다.
오브알부민, 오브알부민/덱스트란 물리적 혼합물 및 오브알부민/덱스트란 접합체로부터 에멀젼을 제조하였는데, 이때 단백질 농도는 15mg/ml이었고 덱스트란에 대한 단백질의 WR은 1:10이었으며 수용액의 부피는 10ml이었고 옥수수 오일은 2.5 ml이었다. 혼합물을 균질화기로 예비-에멀젼화시킨 직후, 초음파처리를 수행하였다.
오브알부민 또는 오브알부민/덱스트란 물리적 혼합물로부터 제조된 에멀젼은 불안정하였지만, 크림 또는 유장이 저장 후에 관찰되었다. 상기 접합체로부터 제조된 에멀젼은 안정하였다. 에멀젼의 pH를 다양한 값으로 조절한 후 입자 크기를 측정하였다. 결과는 오브알부민/덱스트란 접합체로부터 제조된 에멀젼이 pH 변화에 의해 영향을 받지 않고, 이에 따라 오브알부민/덱스트란 접합체가 에멀젼 제제에 적합함을 보여준다.
Figure pat00007
실시예 8
대두 단백질/말트린 접합체의 제조 및 다양한 pH 값에서 상기 접합체 에멀젼의 안정성
단백질 및 말트린 040을 WR이 1:9가 되도록 물에 함께 용해시켰다. 단백질의 농도는 15mg/ml이었다. 말트린 040은 이 농도에서 잘 용해되지 않았다. 혼합물의 pH를 8.30으로 조절한 후 동결건조하였다. 동결건조된 분말을 60℃ 및 79% 상대습도에서 3일 동안 반응시켜 단백질/말트린 접합체를 제조하였다. 상기 접합체를 1일 동안 물에 용해시켰다. 15mg/ml의 단백질 농도에서, 반응 생성물은 완전히 용해될 수 없었다. 단백질/말트린 물리적 혼합물 및 단백질/말트린 접합체로부터 에멀젼을 제조하였는데, 이때 단백질 농도는 15mg/ml이었고 덱스트란에 대한 단백질의 WR은 1:9이었으며 수용액의 부피는 10ml이었고 옥수수 오일은 2.5 ml이었다. 혼합물을 균질화기로 예비-에멀젼화시킨 직후, 초음파처리를 수행하였다. 에멀전의 pH를 다양한 값으로 조절하였다. 희석 후, 입자 크기를 측정하였다.
Figure pat00008
도 1은 대두 단백질, 대두 단백질/덱스트란 혼합물(WR 1:9) 및 대두 단백질/덱스트란 접합체(WR 1:3 및 WR 1:9)의 제타 전위를 보여준다.
전술한 바와 같이 제조된 에멀젼의 pH를 다양한 값으로 조절한 후 5 mM NaCl을 함유하는 동일한 pH 용액을 사용하여 0.0375mg/ml의 단백질 농도까지 희석하였다. 샘플의 제타 전위를 제타사이저 나노(ZetaSizer Nano) ZS90(말버른 인스트루먼트; 영국 워오크스 소재) 상에서 측정하였다.
Figure pat00009
제타 전위는 거대분자 및 입자의 표면 상의 순전하와 관련된다. 제타 전위 결과는 혼합물로부터 제조된 에멀젼의 구조가 접합체로부터 제조된 에멀젼의 구조와 상이함을 보여준다. 이 결과는 혼합물 중의 덱스트란이 에멀젼의 구조에 영향을 미치지 않고, 이에 따라 에멀젼은 단백질 단독처럼 양전하와 음전하가 거의 동일하고 최대 전하-전하 끌어당김이 일어나는 4.7 근처의 pH에서 응집된다. 접합체 에멀젼은 pH 및 이온 강도에 대한 감수성이 보다 낮다. 상기 접합체 에멀젼은 주로 표면 폴리사카라이드의 입체 장애에 의해 안정화되는 듯하다.
실시예 9
대두 단백질을 pH 8에서 물에 분산시키고(22mg/ml) 실온에서 15분 동안 (10,000rpm) 원심분리하였다. pH 8.2에서 불용성을 나타내는 단백질 분획은 10% 미만이었다. 덱스트란에 대한 단백질의 WR이 1:9(WR 1:9)가 되도록 상청액을 덱스트란과 혼합하였다. 용액의 pH를 8.0으로 조절한 후 용액을 동결건조하였다. 건조 분말의 일부를 저장하고(혼합물) 또 다른 일부를 60℃ 및 79% 상대습도에서 3일 동안 가열하여 접합체를 형성하였다. 비타민 E 오일(2.5ml)을 단백질 용액, 혼합물 또는 접합체 용액(10ml; 15mg 단백질/ml)에 첨가하였다. 수용액에 대한 오일의 VR은 1:4이었다. 실온에서 균질화기를 10,000rpm으로 1분 동안 사용하여 용액을 예비-에멀젼화시킨 직후, 450W의 전력에서 초음파처리를 6분(온 상태 2.5초/오프 상태 2초) 수행하여 에멀젼화시켰다. 에멀젼의 pH를 다양한 값으로 조절한 후 입자 크기를 측정하였다.
Figure pat00010

Claims (9)

  1. a) 1종 이상의 지방-가용성 활성 성분;
    b) 식품에 사용하기에 적합한 단백질들로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 단백질; 및
    c) 1종 이상의 폴리사카라이드
    를 포함하는 조성물로서,
    이때, 폴리사카라이드에 대한 단백질의 중량비(WR)가 1:b이되, b가 5 이상인, 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    지방-가용성 활성 성분(1종 이상의 화합물)이 비타민 A, D, E, K 및 이들의 유도체; 다중불포화된 지방산; 친유성 건강 성분; 카로테노이드(carotenoid); 및 방향 또는 아로마 물질 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    지방-가용성 활성 성분(1종 이상의 화합물)이 카로테노이드(carotenoid), 특히 베타-카로텐(beta-carotene), 라이코펜(lycopene), 루테인(lutein), 빅신(bixin), 아스타잔틴(astaxanthin), 아포카로테날(apocarotenal), 베타-아포-8'-카로테날(beta-apo-8'-carotenal), 베타-아포-12'-카로테날, 칸타잔틴(canthaxanthin), 크립토잔틴(cryptoxanthin), 시트라나잔틴(citranaxanthin) 및/또는 제아잔틴(zeaxanthin)임을 특징으로 하는 조성물.
  4. 제2항에 잇어서,
    친유성 건강 성분(1종 이상의 화합물)이 레스베라트롤(resveratrol); 리구스티쿰(ligusticum); 유비키논(ubichinones) 및/또는 유비퀴놀(ubiquinols)(1종 이상의 화합물), 바람직하게는 보조효소 Q 10, 보조효소 Q 9 및/또는 이들의 환원된 형태(상응하는 유비퀴놀); 제니스테인(genistein); 및 알파-리포산(alpha-lipoic acid)으로 구성된 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    단백질이 대두 단백질, 루핀(lupin) 단백질, 콩 단백질 및 감자 단백질로 구성된 군으로부터 선택된 식물성 단백질(1종 이상의 화합물)임을 특징으로 하는 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    식물성 단백질이 대두 단백질임을 특징으로 하는 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    하기 단계 I) 내지 IX)를 포함하는, 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 조성물의 제조 방법:
    I) 단백질을 물에 현탁시키는 단계;
    II) 경우에 따라, 상기 단계 I)의 현탁액으로부터 용해되지 않은 단백질을 제거하는 단계;
    III) 폴리사카라이드에 대한 단백질의 WR이 1:5 내지 1:15가 되도록 폴리스카라이드를 혼합하는 단계;
    IV) 경우에 따라, 단계 III)의 혼합물을 건조하는 단계;
    V) (건조된) 혼합물을 적절한 온도에서 적절한 시간 동안 가열하여 접합체를 형성하는 단계;
    VI) 상기 단계 V)의 접합체를 적정량의 물에 분산시키는 단계;
    VII) 1종 이상의 지방-가용성 활성 성분을 포함하는 유기층을 상기 접합체에 첨가하는 단계;
    VIII) 상기 단계 VII)의 혼합물을 당업자에게 공지된 통상적인 에멀젼화 방법으로 에멀젼화시키는 단계; 및
    IX) 경우에 따라, 상기 단계 VIII)의 에멀젼을 건조하는 단계.
  8. 하기 단계 I) 내지 V)를 포함하는, 단백질-폴리사카라이드 접합체의 제조 방법:
    I) 단백질을 물에 현탁시키는 단계;
    II) 경우에 따라, 상기 단계 I)의 현탁액으로부터 용해되지 않은 단백질을 제거하는 단계;
    III) 폴리사카라이드에 대한 단백질의 WR이 1:5 내지 1:15가 되도록 폴리사카라이드를 혼합하는 단계;
    IV) 경우에 따라, 단계 III)의 혼합물을 건조하는 단계; 및
    V) (건조된) 혼합물을 적절한 온도에서 적절한 시간 동안 가열하여 접합체를 형성하는 단계.
  9. 제8항에 따른 방법에 의해 수득가능한 단백질-폴리사카라이드 접합체.
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