KR20100131382A - 기능성 화합물의 전달 - Google Patents

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KR20100131382A
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아매드 아카세
레스 로랜스
아마도 알. 로페즈
로날드 엘. 메이바흐
다나 세베스타
제임스 디. 화이트
얀 왕
레슬리 지. 웨스트
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Abstract

본 발명은 미세캡슐화 효율을 증가시키며 미세캡슐화된 물질의 바람직하지 않은 관능적 특성을 감소시키면서, 원하는 방출 비율 및 에스테르 가수분해 비율을 제공하는, 에스테르화 구성성분을 포함하며, 장용성 매트릭스에 미세캡슐화된 기능성 성분의 제조 방법에 관한 것이며, 여기서 상기 방법은 물 중 에멀션을 형성하는 단계, 및 에멀션을 침전제로 적정하여 입자 침전물을 생성하는 단계를 포함한다.

Description

기능성 화합물의 전달 {DELIVERY OF FUNCTIONAL COMPOUNDS}
본 발명은 장용성 매트릭스에 의해 미세캡슐화된 에스테르-함유 기능성 성분, 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 특히, 기능성 성분은 유기 용매가 실질적으로 없는 수성 환경에서 미세캡슐화된다.
식품 전달 용도에서의 기능성 물질의 장용성 전달 (enteric delivery)은 제한되어 왔다. 기능성 물질 또는 의약이 낮은 pH에 민감한 것으로 알려져 있거나, 또는 다른 방법에 의해 효과적으로 차폐될 수 없는 바람직하지 않은 풍미 및/또는 맛 특성을 갖는 경우에 장용성 전달 시스템이 보통 이용된다. 일반적으로, 장용성 전달은 정제 및 겔 캡슐을 사용하여 달성된다. 그러나, 이러한 특정 전달 방법은 식품 용도에 충분히 적합하지 않다. 특히, 정제 및 캡슐은 둘 모두 대부분의 존재하는 식품에 일체화되는 크기로 만들어지지 않는다.
장용성 전달을 위한 또 다른 방법은 미세캡슐화이다. 일반적으로, 미세캡슐화는 특수화된 장비를 사용하거나, 또는 유기 용매를 포함하는 환경에서 수행된다. 이러한 방법은 추가 자본의 소비, 및 후속적인 미세캡슐화 사이클에서 사용가능하거나 가능하지 않을 수 있는 추가 물질, 예컨대 유기 용매의 사용이 요구된다. 결과적으로, 미세캡슐화 방법은 장비, 및 유기 용매 획득 및 처리 모두의 투입을 요구한다.
미세캡슐화가 갖는 한 이슈는 회수율 또는 상기 방법의 미세캡슐화 효율이다. 일반적으로, 약간의 유의한 백분율의 미세캡슐화되는 물질은 포획되지 않는다. 포획되지 않은 물질은 재사용을 위해 회수되거나, 재순환될 수 있거나, 또는 소정 백분율의 포획되지 않은 물질은 미세캡슐화된 미립자의 외부 표면에 여전히 부착되어 있다.
결과적으로, 생성물은 포획되지 않은 물질과 관련된 맛 프로파일을 갖는 경향이 있으며, 이는 종종 바람직하지 않다. 이는 포획되지 않은 물질이 산화성 트리글리세리드, 예컨대 불포화 및 고도불포화 지질, 산화성 풍미제 및 정유 (essential oil), 또는 천연적으로 바람직하지 않은 맛 및/또는 풍미를 가질 수 있는 다른 유기 화합물을 포함하는 경우 특히 그러하다.
<발명의 개요>
본 발명의 조성물은 그의 전문이 본원에 참고로 포함되는 미국 특허 출원 일련번호 제12/479,454호에서 기재된 것과 같은 장용성 매트릭스에 미세캡슐화된 기능성 성분을 포함한다. 장용성 매트릭스는 식품 등급 중합체를 포함하며, 기능성 성분은 정유, 예컨대 리날로올 및 티몰의 에스테르를 포함한다.
한 실시양태에서, 기능성 성분은 장용성 매트릭스 물질을 통해 균질하게 분산된다. 또 다른 실시양태에서, 기능성 성분은 약 30％ 이상의 에스테르, 예컨대 리날로올 및 티몰의 에스테르를 포함한다.
본 발명의 방법은 활성 성분 또는 기능성 성분을 미세캡슐화하는 방법을 포함한다. 상기 방법은 이용되는 장용성 중합체의 완전한 용해를 유지하는 pH에서 물, 장용성 매트릭스 물질 및 유화제를 진탕하거나 혼합하여 조합물을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 조합물은 유기 용매가 실질적으로 없다. 에스테르를 포함하는 기능성 성분을 조합물에 첨가하고, 균질화시켜, 안정한 미세 에멀션을 생성한다. 이후, 제어된 혼합 조건, 및 미립자 침전물을 형성하는데 효과적인 양 및 속도로, 사용되는 중합체에 따라 에멀션을 산, 및/또는 기타 가교제 또는 침전제, 예컨대 칼슘으로 처리한다. 추가적으로, 기능성 성분의 개선된 미세캡슐화 효율로 침전물을 통해 기능성 성분을 균질하게 분산시킨다.
도 1은 기능성 성분을 미세캡슐화하기 위한 방법을 예시한다.
도 2는 2개 실험 사이의 미세캡슐화 효율을 비교하는 차트이며, 첫번째 실험은 30％ 이상의 에스테르를 함유하지 않는 기능성 성분을 포함하고, 두번째 실험은 30％ 이상의 리날로올 및 티몰의 에스테르를 포함하는 기능성 성분을 포함한다.
도 3은 알려진 실험식, 수용해도, 증기압, 분배계수 및 여러 에스테르의 오일 대 물 비율에 대한 친화도를 비교하는 비율을 나타내는 표이다.
도 4는 95％ 셸락 및 5％ 제인으로 이루어진 장용성 매트릭스를 갖는 에스테르를 포함하지 않는 기능성 성분의 여러 구성성분의 방출 비율을 예시하는 차트이다.
도 5는 95％ 셸락 및 5％ 제인으로 구성된 장용성 매트릭스를 갖는 에스테르를 포함하는 기능성 성분의 여러 구성성분의 방출 비율을 예시하는 차트이다.
도 6은 위 및 소장 조건을 시뮬레이션하는 소화 모델 내에서의 리날릴 아세테이트를 포함하는 기능성 성분의 여러 구성성분의 방출 비율을 예시하는 차트이다.
도 7은 위 및 소장 조건을 시뮬레이션하는 소화 모델 내에서의 리날릴 부티레이트를 포함하는 기능성 성분의 여러 구성성분의 방출 비율을 예시하는 차트이다.
장에서 용해되기 전에 방출을 최소화하는 장용성 매트릭스 내의 에스테르화 기능성 성분 및 비-활성 담체의 미세캡슐화가 개시되어 있다. 일반적으로, 에스테르화 기능성 성분을 포함함으로써 맛 및/또는 풍미 차폐, 장용성 및 서방성 전달, 및 생체이용률 및 효능을 확보하면서 적정 비율로의 기능성 성분의 보유와 같은 당면한 이슈를 해결한다.
특히, 미세캡슐화되는 기능성 성분은 정유의 에스테르화 형태를 포함할 수 있다. 장관에서 섭취 및 방출되는 경우, 기능성 성분의 에스테르화 형태는 에스테르화되지 않은 모 형태로 가수분해되고, 비에스테르화 기능성 성분이 미세캡슐화되고 소모되는 것처럼 동일한 기능적 이점을 제공한다. 또한, 기능성 성분의 에스테르화 형태는 이후에 논의하는 바와 같은 추가의 이점을 제공한다. 특히, 에스테르화 형태의 관능적 특성은 보다 큰 미각 역치를 포함하고, 그 결과 표면 상의 에스테르화 기능성 성분은 바람직하지 않은 풍미 프로파일을 덜 생성한다. 또한, 에스테르는 일반적으로 보다 바람직한 풍미를 생성하는 것으로 알려져 있어, 생성되는 어떠한 풍미도 완전히 바람직하지 않은 관능적 풍미 프로파일을 발생시키지 않을 것이다. 또한, 에스테르화 기능성 성분의 낮은 수용해도로 인해, 특히 에스테르화되지 않은 모 기능성 성분과 관련하여, 하기 기재하는 방법은, 보다 높은 페이로드 (payload) 및 보유율로 나타나는 바와 같이, 에스테르화 기능성 성분이 없는 것으로 인식되어온 것보다 높은 미세캡슐화 효율을 낼 수 있다.
본원에 기재된 방법에 의해 생성되는 생성물의 용도의 예는 분말 음료 (powdered soft drink; PSD)에서의 전달을 목표로 하지만, 이 생성물은 다른 식품, 예컨대 비스킷, 바, 아이스크림, 스낵 및 인스턴트 음식에 사용할 수 있다.
일반적으로, 기능성 성분을 미세캡슐화하기 위한 방법이 도 1에 기재되어 있다. 식품 매트릭스 내의 장용성 전달은 기능성 성분, 예컨대 묽은 트리글리세리드와 블렌딩된 정유인 분산부, 및 식품 등급 장용성 중합체, 예컨대 셸락, 제인, 칼슘 알기네이트, 변성된 유청 단백질 및 미세캡슐화 업계에 공지된 모든 식품 등급 장용성 중합체 (단독 또는 조합하여 사용)인 매트릭스부를 갖는 매트릭스 입자를 형성함으로써 달성된다.
도 1에서 나타낸 바와 같이, 물, 장용성 매트릭스 물질 및 유화제를 장용성 매트릭스 물질 및 유화제가 물에 완전히 분산될 때까지 혼합하거나 진탕시킨다 (100). 일반적으로, 유화제 및 장용성 매트릭스 물질은 물에 함께 첨가하거나 또는 어느 쪽을 먼저 첨가하던지 따로 첨가할 수 있다. pH는 장용성 물질을 완전히 가용화시키기에 충분한 수준으로 유지한다. 예를 들면, 셸락, 제인 또는 이들의 조합물의 사용에 대하여, 분산액의 pH는 일반적으로 약 7.2 내지 9.0이다. 일부 실시양태에서, 염기성 물질, 예컨대 수산화나트륨, 수산화칼륨 또는 수산화암모늄을 분산액에 첨가하여 pH를 약 7.2 내지 약 12.0, 바람직하게는 8.0 내지 11.3의 범위로 상승시켜, 유기 용매를 사용하지 않으면서 장용성 중합체의 완전한 용해를 보장하고 유지할 수 있다.
본원에 사용되는 "진탕" 또는 "진탕된"은 10,000 RPM 미만의 속도로 작동하는 회전자/고정자 혼합 장치 또는 임펠러를 갖는 상부 주입 혼합기의 사용을 나타낸다.
본원에 사용되는 "실질적으로 유기 용매가 없는"은 첨가된 유기 용매, 예컨대 이소프로판올 또는 에탄올, 또는 임의의 다른 유기 용매의 양이 가공 조건 하에 장용성 물질의 용해를 가능하게 하는데 요구되는 양보다 적은 것을 의미한다. 바람직하게는, 첨가된 유기 용매의 양은 물, 유화제 및 장용성 물질의 조합물의 약 0.1 중량％ 미만이다.
한 실시양태에서, 물은 탈이온수이다.
본원에서 사용되는 장용성 매트릭스 물질은 임의의 식품 등급 장용성 중합체 또는 2종 이상의 식품 등급 장용성 중합체의 조합물이다. 바람직하게는, 장용성 매트릭스 물질은 셸락, 제인, 칼슘 알기네이트 또는 이들의 조합물이다. 기타 식품 등급 장용성 중합체는 변성된 유청 단백질을 포함한다. 바람직하게는, 제조된 장용성 매트릭스 물질은 임의의 유기 용매를 함유하지 않는다.
본원에 기재된 유화제는 임의의 식품 등급 유화제일 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 유화제는 폴리소르베이트, 폴리글리세롤 에스테르, 수크로스 스테아레이트, 수크로스 에스테르, 단백질, 레시틴 또는 이들의 조합물이다. 특히, 유화제로는 수크로스 에스테르가 바람직한데, 나중에 생성되는 에멀션 내에 보다 작고 가장 균질하게 분산된 오일 액적이 생성되기 때문이다.
일반적으로, 물은 분산액의 약 50.0 중량％ 내지 약 95.0 중량％, 바람직하게는 약 70.0 중량％ 내지 약 95.0 중량％, 보다 바람직하게는 약 80.0 중량％ 내지 약 90.0 중량％를 차지한다. 일반적으로, 유화제는 분산액의 약 5.0 중량％ 미만, 바람직하게는 약 0.01 중량％ 내지 약 1.0 중량％, 보다 바람직하게는 분산액의 약 0.01 중량％ 내지 약 0.1 중량％를 차지한다. 바람직하게는, 장용성 매트릭스 물질은 분산액의 약 1.0 중량％ 내지 약 10.0 중량％, 바람직하게는 약 4.0 중량％ 내지 7.0 중량％, 보다 바람직하게는 약 5.0 중량％ 내지 6.0 중량％의 범위이다.
분산액의 형성시, 기능성 성분 및 비-활성 담체를 첨가하고 (200), 진탕하여 (300), 액적 크기가 약 10 마이크로미터를 초과하는 조대한 에멀션을 제공한다. 조대한 에멀션이 형성된 후, 조대한 에멀션을 균질화시켜 (300), 안정한 미세 에멀션을 생성한다. 안정한 미세 에멀션은 액적 크기가 약 10 마이크로미터 미만이다. 미세 에멀션 내에, 기능성 성분 및 비-활성 담체가 전체에 미세 액적 형태로 균질하게 분산된다. 바람직하게는, 기능성 성분 및 비-활성 담체의 조합물은 에멀션의 약 2.0 중량％ 내지 약 7.0 중량％ 범위의 양으로 첨가한다. 보다 바람직하게는, 기능성 성분 및 비-활성 담체의 조합물은 에멀션의 약 3.0 중량％ 내지 약 6.0 중량％ 범위의 양으로 첨가한다. 에멀션은 약 60.0 내지 약 95.0％의 물을 포함한다.
본원에 사용되는 "균질화" 또는 "균질화된"은 10,000 RPM 초과의 속도에서 예컨대 회전자/고정자 혼합 장치를 사용한 혼합, 또는 승압 및 보다 낮은 혼합 속도에서의 혼합, 예컨대 500 내지 10,000 psi의 압력에서 작동하는 밸브 균질화기에서의 혼합을 나타낸다.
바람직하게는, 기능성 성분은 정유의 에스테르를 포함한다. 예로서, 기능성 성분은 티밀 및 리난릴 아세테이트와 같은 티몰 및 리날로올의 에스테르를 포함한다. 부티레이트, 락테이트, 신나메이트 및 피루베이트와 같은 기타 허용가능한 에스테르를 사용할 수 있다. 특히, 기능성 성분은 알파-피넨, 파라-시멘, 티밀 에스테르 및 리날릴 에스테르를 포함한다. 하기 실시예에서 논의하는 바와 같이, 하나의 예시적인 블렌드는 약 18.8 중량％의 캐놀라 오일, 약 8.6 중량％의 알파-피넨, 약 39.8 중량％의 파라-시멘, 약 5.4 중량％의 리날로올 아세테이트 및 약 27.4 중량％의 티밀 아세테이트를 포함한다.
에스테르는 기능성 성분의 약 1.0 내지 약 99.0 중량％를 차지한다. 바람직하게는, 에스테르는 기능성 성분의 약 10.0 중량％ 이상, 보다 바람직하게는 30 중량％를 차지한다. 또 다른 실시양태에서, 바람직하게는 에스테르는 기능성 성분의 약 25.0 내지 65.0 중량％를 차지한다.
바람직한 실시양태에서, 비-활성 담체 및 기능성 성분의 블렌드는 약 15.0 내지 약 30.0 중량％의 캐놀라 오일, 약 1.0 내지 약 10.0 중량％의 알파-피넨, 약 5.0 내지 약 25.0 중량％의 파라-시멘, 약 5.0 내지 약 20.0 중량％의 리날릴 에스테르 및 약 20.0 내지 약 60.0 중량％의 티밀 에스테르를 포함한다. 보다 바람직하게는, 비-활성 담체 및 기능성 성분의 블렌드는 약 20.0 내지 약 25.0 중량％의 캐놀라 오일, 약 2.0 내지 약 7.0 중량％의 알파-피넨, 약 10.0 내지 약 20.0 중량％의 파라-시멘, 약 7.0 내지 약 15.0 중량％의 리날릴 에스테르 및 약 35.0 내지 약 50.0 중량％ 티밀 에스테르를 포함한다.
일반적으로, 기능성 성분, 예컨대 티몰 및 리날로올의 임의의 에스테르화 형태를 사용할 수 있다. 바람직하게는 에스테르화 형태는 아세테이트 또는 부티레이트이다. 부티레이트에 비해 가수분해율이 증가되기 때문에, 에스테르화 형태는 아세테이트가 보다 바람직하다.
기능성 성분은 임의의 정유의 혼합물을 포함할 수 있다. 또한, 기능성 성분은 장내에서 방출되는 것이 바람직한 물질을 포함하도록 선택할 수 있다. 예로서, 기능성 성분은 에난 (Enan)의 미국 특허 공보 제2008/0145462호에 기재된 조성물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기능성 성분은 25 내지 35 중량％의 파라-시멘, 1 내지 10 중량％의 리날로올, 1 내지 10 중량％의 알파-피넨, 35 내지 45 중량％의 티몰, 및 20 내지 30 중량％의 대두 오일을 포함한다.
특히, 본원에 기재된 기능성 성분은 항기생충성, 항원충성 (anti-protozoan) 및 항진균성과 같은 기능성을 갖는 화합물을 포함할 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 유기 화합물은 추가로 알파-피넨 및 파라-시멘을 포함한다.
한 바람직한 실시양태에서, 유기 화합물은 비활성 담체, 예컨대 지질, 지방산, 트리글리세리드, 또는 식품 등급 오일, 예컨대 대두 오일 또는 캐놀라 오일과 블렌딩한다.
일부 기능성 성분의 휘발성 성질은 후각적 지각에 대한 매우 낮은 역치값을 유발하여, 존재하는 음료/식품에 바람직하지 않은 풍미/맛을 발생시킨다. 기능성 성분의 풍미를 차폐하기 위한 노력으로, 본 발명은 훨씬 덜 수용성인 기능성 성분, 예컨대 티몰 및 리날로올의 에스테르화 형태의 포함, 및 최종 성분으로부터 캡슐화되지 않은 물질을 제거하기 위한 공정을 필요로 한다. 일반적으로, 에스테르는 이들 각각의 모 화합물보다 식품계의 맛/풍미에 대하여 보다 덜 부정적인 효과를 갖는다.
낮은 수용해도로 인해, 에스테르는 티몰 및 리날로올과 같은 비에스테르화 모 화합물에 비해 상기 기재된 바와 같이 보다 높은 미세캡슐화 효율을 가질 수 있다. 바람직하게는, 비에스테르화 기능성 성분을 사용하는 경우에 측정된 효율에 비해, 효율이 약 50 내지 약 200％, 보다 바람직하게는 약 100.0 내지 150.0％ 증가한다. 또한, 에스테르는 모 화합물에 비해 보다 높은 후각적 지각 역치값을 가져, 감지되는데 필요한 에스테르의 양이 비에스테르화 티몰 및 리날로올의 양보다 많다.
이후에, 에멀션은 산으로의 적정에 의해 침전시키거나, 또는 가교제 또는 침전제로 침전시킨다 (400). 침전 동안, 에멀션은 진탕을 실시할 수 있다. 한 실시양태에서, 에멀션은 1 내지 5％의 염화칼슘 및 1 내지 5％의 시트르산의 용액으로 적정한다. 또 다른 실시양태에서, 에멀션은 pH를 등전점, 예컨대 약 7.0 미만으로 감소시키는데 유효한 양으로 산 적정하여 상 분리를 유발하고, 용액으로부터 소수성 기능성 성분이 그 안에 미세캡슐화된 장용성 매트릭스의 침전을 유도하여, 수용액의 슬러리 및 침전물을 생성시킨다. 침전된 슬러리의 입자 크기는 약 1.0 내지 약 1000.0 마이크로미터, 바람직하게는 약 10.0 내지 약 500.0 마이크로미터, 보다 바람직하게는 약 75.0 내지 약 250.0 마이크로미터이다. 보다 바람직하게는, 침전은 약 3.0 내지 약 6.0의 pH 범위, 또는 추가로 약 3.8 내지 약 4.6의 pH 범위에서 발생한다.
이론으로 제한하고자 하지는 않지만, 에멀션의 pH가 등전점 아래로 하락함에 따라, 장용성 물질, 예컨대 셸락 및 제인의 입자가 유사한 입자와 또는 서로 가교되어 매트릭스를 형성하며, 기능성 성분 및 비활성 담체는 매트릭스 내에 미세캡슐화된다. 가교의 결과로서, 기능성 성분은 매트릭스에 걸쳐 균질하게 분산된다. 매트릭스는 기능성 성분에 대한 밀봉을 추가로 제공한다. 그 결과, 최종 분말의 관능성 품질에 대한 기능성 성분의 영향은 장용성 매트릭스의 외부 표면에 부착된채 남아있는 임의의 기능성 성분과 관련이 있다.
사용되는 산은 임의의 식품 등급 산을 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 산은 시트르산이다.
상기 언급한 바와 같이, 장용성 매트릭스 물질의 조성은 용해 비율 및 장용성 매트릭스에 의해 제공되는 보호에 영향을 미친다.
침전물을 재생하기 위해, 슬러리를 여과하고 (500), 세척하고 (600), 건조시킨다 (700). 한 실시양태에서, 슬러리를 여과하고, 이어서 생성된 슬러리 케이크 (cake)를 세척하고 재여과한 후 건조시킨다.
모든 미세캡슐화 공정에서는, 적어도 가장자리의 표면 또는 캡슐화되지 않은 물질이 남을 것이다. 낮은 지각 역치를 갖는 화합물을 차폐하는 것이 요구되기 때문에, 최종 생성물 매트릭스 및/또는 용액에서 캡슐화되지 않은 물질을 지각 이하의 수준으로 감소시켜야 한다. 바람직하게는, 미립자 침전물의 외부 표면 상의 기능성 성분은 최종 생성물의 약 1.0 중량％ 미만이다.
바람직한 실시양태에서, 그의 전문이 본원에 참고로 포함되는 미국 출원 일련 번호 제12/479,433호에 기재된 바와 같이, 여과 후에 표면 오일 제거제를 첨가하여 침전물로부터 잔류 표면 오일의 제거를 돕는다. 또한, 표면 오일 제거제를 재여과 단계 전에 첨가할 수도 있다.
침전물을 여과하고 세척한 후, 침전물을 건조시켜 분말을 형성한다. 분말이 약 10.0％ 미만의 수분 함량, 바람직하게는 약 2.0 내지 약 6.0％의 수분 함량, 보다 바람직하게는 약 3.0 내지 5.0％의 수분 함량을 갖도록 건조를 수행할 수 있다.
또한, 분말 침전물의 입자 크기를 감소시키기 위한 공지된 방법을 사용하여 분말을 분쇄한 후, 공지된 방법에 의해, 예컨대 유동층 건조기를 이용하여 약 5.0％ 미만의 수분 함량으로 추가로 건조시킬 수 있다. 생성된 입자는 입자 크기가 약 1.0 내지 약 1000.0 마이크로미터, 바람직하게는 약 10.0 내지 약 500.0 마이크로미터, 보다 바람직하게는 약 75.0 내지 약 250.0 마이크로미터의 범위이다.
분말을 건조시킬 경우, 온도는 약 25℃ 내지 약 70℃, 바람직하게는 약 35℃ 내지 약 65℃로 유지되어야 한다. 다른 가공 단계 동안, 온도는 약 4℃ 내지 약 40℃, 보다 바람직하게는 약 4℃ 내지 약 30℃, 추가로 바람직하게는 약 15℃ 내지 약 28℃로 유지되는 것이 바람직하다.
하기 추가의 논의 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 티밀 및 리날릴 에스테르의 포함은, 약 5.0 내지 약 50.0％와 같은 최종 성분에서의 페이로드의 증가를 유발하는데, 이는 오일 블렌드의 감소된 수용성 때문이다. 대용량의 물이 모든 실시예에서 사용되며, 티몰 및 리날로올의 에스테르화는 이들 린스에 의한 습윤 또는 건조 형태의 입자로부터의 침출을 감소시킨다. 미국 특허 US20080145462A1호 (에난, 이. 등)에서 중요한 것으로 나타난 바와 같이, 가공 동안 손실을 제한하는 능력은 식품계 중의 기능성 화합물의 최종 비율에 대하여 제어한다. 또한, 티몰은 실온에서 결정질이며, 실시예에서와 같이, 티밀 아세테이트의 대체는 모든 기능성 성분이 이 제제에서 액체 형태이기 때문에 가공을 용이하도록 할 것이다.
실시예 1: 유화제의 평가 및 선택
다양한 유화제를 60℃에서 탈이온수와 합하여 2％ 용액을 제조하였다. 얻어진 용액을 탈이온수와 함께 정유 블렌드 조성물 (4％ 알파-피넨, 30％ 파라-시멘, 7％ 리날로올, 및 35％ 티몰 및 24％ 대두 오일)과 50:50의 중량비로 합하여 수중유 에멀션을 생성하였다. 평가된 유화제는 글라이코스퍼스 (Glycosperse) S-20 KFG (론자 (Lonza); 뉴저지주 페어론 소재), 폴리알도 (Polyaldo) 10-1-O KFG (론자; 뉴저지주 페어론 소재), 알도스퍼스 (Aldosperse) MS-20 KFG (론자; 뉴저지주 페어론 소재), 폴리알도 10-2-P KFG (론자; 뉴저지주 페어론 소재), 료토 (Ryoto) 당 에스테르 (S-1570, 미쯔비시-가가꾸 푸드 코포레이션 (Mitsubishi-Kagaku Food Corp.); 일본 도꾜 소재), 프레셉트 (Precept) 8120 (센트럴 소야 (Central Soya); 인디아나주 포트웨인 소재) 및 나트륨 카제이네이트 (알라네이트 (Alanate)-180, 뉴질랜드 데어리 보드 (New Zealand Dairy Board); 뉴질랜드 웰밍톤 소재)이었다. 수크로스 에스테르 (S-1570)는 에멀션 내에 가장 작고 균질하게 분산된 오일 액적을 생성시키기 때문에 가장 좋은 유화제로 확인되었다. 수크로스 에스테르로 생성된 에멀션은 또한 실온에서 24시간 저장한 후에 가장 우수한 안정성을 나타내었다.
실시예 2: 일부 에스테르화 구성성분을 함유하는 기능성 성분의 75％ 셸락 / 25％ 제인 매트릭스 내의 미세캡슐화
2400.0 g의 증류 탈이온수 (D.I. H20)를 비커에 첨가하고, 4-날 임펠러 블레이드를 (4-pronged impeller blade) 갖는 스테드패스트 (StedFast) 교반기 SL1200 (야마또 사이언티픽 (Yamato Scientific); 일본 도꾜 소재)를 사용하여 5 내지 6 사이로 설정한 속도에서 혼합하였다. 37.5 g의 제트 밀링된 제인 (Jet Milled zein) (F4000, 프리만 인더스트리즈 (Freeman Industries); 뉴욕주 터커 소재) 분말을 비커에 첨가하고, 균질하게 분산될 때까지 혼합하였다. 이어서, pH가 11.3에 도달할 때까지 10％의 NaOH 수용액을 첨가하였다. 제인-물 혼합물을 제인 분말이 완전히 용해되어 용액이 반투명해질 때까지 진탕하였다. 이어서, 수산화암모늄 용액 중에 450.0 g의 미리 제조된 셸락 (테무스 (Temuss) #594; 캐나다 온타리오주 아작스 소재) (25％의 고형분)을 첨가하고, 5 내지 10분 동안 혼합하였다. 마지막으로, 균질한 혼합이 일어날 때까지, 예컨대 5 내지 10분 동안 혼합하면서 1.4 g의 수크로스 스테아레이트, S-1570 (미쯔비시-가가꾸 푸드 코포레이션; 일본 도꾜 소재)을 첨가하였다.
이어서, 80.0 g의 정유 블렌드 (18.8％ 캐놀라 오일, 8.6％ 알파-피넨, 39.8％ 파라-시멘, 5.4％ 리날릴 아세테이트 및 27.4％ 티밀 아세테이트)를 첨가하고, 5 내지 10분 동안 혼합하였다. 파워젠 (PowerGen) 700D (써모 피셔 사이언티픽 (Thermo Fisher Scientific); 메사추세츠주 월섬 소재)를 사용하여, 15,000 rpm에서 4분 동안, 이어서 20,000 rpm에서 추가로 1분 동안 블렌딩하여 균질화시켜, 안정한 에멀션을 생성하였다. 3％ 시트르산 용액을 사용하여 에멀션을 산 적정한 후, pH가 3.8에 도달할 때까지 온건한 오버헤드 혼합으로 설정하여 마스터 플렉스 펌프 (Master Flex pump; 바난트 코포레이션 (Barnant Corp.); 일리노이주 배링톤 소재)를 최고 속도로 사용하여 슬러리를 생성하였다.
10 g의 Si02 AB-D (피피지 인더스트리즈 (PPG Industries); 펜실베니아주 피츠버그 소재)를 슬러리에 첨가하고, 20 내지 30분 동안 혼합을 계속하였다. 혼합물을 #200 메시 (75 마이크로미터) 스크린을 사용하여 여과하였다. 별도의 깨끗한 4000 ml 플라스틱 비커, 2000.0 g의 D.I. H20 및 2.5 g의 Si02 AB-D를 혼합하여 용액을 제조하였다. 케이크를 상기 용액에 재현탁시키고, 3 내지 5분 동안 혼합하였다. #200 메시 스크린을 사용하여 혼합물을 여과하였다.
별도의 깨끗한 4000 ml 플라스틱 비커에, 2000.0 g의 D.I. H20 및 2.5 g의 Si02 AB-D를 혼합하여 또 다른 용액을 제조하였다. 케이크를 다시 재현탁하고, 3 내지 5분간 혼합하였다. 치즈 클로스 (cheese cloth)를 이용하여 여액을 가압함으로써 여분의 수분을 제거하였다. 이후, 여액을 큰 트레이 상에서 밤새 건조를 위한 쿠키 시트의 상부에 덮개 없이 실온에서 균질하게 펼쳐 놓았다.
건조된 입자를 매직 불렛 (Magic Bullet) MB1001 (시노 링크 인터내쇼날 트레이딩 컴퍼니 (Sino Link International Trading Co.); 중국 체지앙 소재)를 이용하여 분쇄하였다. 75 내지 250 마이크로미터 사이의 입자를 #60 및 #200 메쉬 체를 이용하여 분리하였다. CEM 스마트 시스템 (CEM Smart System) 5 (CEM 코포레이션 (CEM Corp.); 노스캐롤라이나주 매튜스 소재)을 사용하여 수분 함량을 측정하였다. 수분 함량을 약 6.0％ 미만으로 감소시키기 위해, 여액을 40℃에서 유니-글라트 (Uni-Glatt) 유동층 건조기 (글라트 에어 테크닉스 (Glatt Air Techniques); 뉴저지주 램시 소재)에서 매 5분마다 점검하면서 건조시켰다. 그 결과, 최종 생성물의 수분 함량은 약 6.0％ 미만이었다. 분획물을 #60 메쉬 스크린을 통과시킴으로써 거르고, #200 메쉬 스크린 상에 수집하여, 250 마이크로미터 미만 내지 75 마이크로미터 초과 크기의 입자를 제조하였다. 얻어진 생성물의 조성, 페이로드 및 표면 오일은 하기 표에 나타낸다.
Figure pat00001
실시예 3: 시험 공장 규모에서의 일부 에스테르화 구성성분을 함유하는 기능성 성분의 75％ 셸락 / 25％ 제인 매트릭스 내의 미세캡슐화.
12 kg의 물 및 7.5 g의 수크로스 스테아레이트 (S-1570, 미쯔비시 가가꾸 푸드 코포레이션 (일본 도쿄 소재)를 혼합 탱크에 첨가하고, 1 내지 2분간 혼합하였다. 이어서 수산화암모늄 용액 (25％ 고형분) 중 2.25 kg의 미리 제조된 셸락 용액 (테무스 #594; 캐나다 온타리오주 에이젝스 소재)을 첨가하고, 187.5 g의 제인 분말 (F4000, 프리맨 인더스트리스; 뉴욕주 터커호 소재)을 첨가하였다. 10％ 수산화나트륨 용액을 pH가 11.3에 도달할 때까지 계량 투입하였다 (제인을 가용화시키기 위함). 제인 및 셸락이 완전히 용액 상태가 되면, 400 g의 정유 블렌드 (13％ 캐놀라 오일, 10％ 알파-피넨, 25％ 파라-시멘, 12％ 리날릴 아세테이트 및 40％ 티밀 아세테이트)를 첨가하였다. 혼합물을 5분 동안 진탕시켜 에멀션을 제조하였다.
에멀션을 pH가 3.9에 도달할 때까지 3.0％ 시트르산 용액으로 적정하였다. 75 g의 Si02 AB-D (PPG 인더스트리즈; 펜실베니아주 피츠버그 소재)를 첨가하고 약 20 내지 30분간 혼합하였다. 이어서 슬러리를 200 메쉬 (75 마이크로미터) 스크린을 이용하여 여과하였다. 스크린 상부의 필터 케이크를 50 g의 Si02 AB-D와 함께 9.1 kg의 물에 현탁하고 약 5분간 혼합한 후, #200 메쉬 스크린에 재여과하였다. 세정을 한번 더 반복하고, 최종 필터 케이크를 실온에서 밤새 건조용 트레이에 펼쳐 놓았다. 다음날, 생성물을 웨어링 (Waring) 블렌더 (웨어링 랩 사이언스 (Waring Lab Science); 코네티컷주 토링톤 소재)로 분쇄하고, 40℃에서 유니-글라트 유동층 건조기 (글라트 에어 테크닉스; 뉴저지주 램시 소재)에서 건조하고, 목적하는 크기 (75 내지 250 마이크로미터)로 체에 걸렀다. 얻어진 생성물의 페이로드 및 표면 오일은 하기 표에 나타낸다.
Figure pat00002
실시예 4: 오일 충전량이 증가된 일부 에스테르화 구성성분을 함유하는 기능성 성분의 유화제로서 유청 단백질을 함유하는 셸락 / 제인 매트릭스 내의 미세캡슐화.
2400.0 g의 D.I. H20를 비커에 첨가하고, 4-날 임펠러 블레이드를 갖는 스테드패스트 교반기 SL1200 (야마또 사이언티픽; 일본 도쿄 소재)를 이용하여 5 내지 6으로 설정된 속도에서 혼합하였다. 32.5 g의 제트 밀링된 제인 분말 (F4000, 프리맨 인더스트리스; 뉴욕주 터커호 소재)을 비커에 첨가하고, 균질하게 분산될 때까지 혼합하였다. 10％ NaOH 용액을 pH가 11.3에 도달할 때까지 첨가하고, 제인 분말이 완전히 용해되어 용액이 반투명이 될 때까지 혼합하였다. 20.0 g의 바이프로 (BiPro) WPI (다비스코 푸즈 인터내쇼날 (Davisco Foods International); 미네소타주 에덴 프레리 소재) 분말을 이어서 첨가하고, 분말이 완전히 용해될 때까지 혼합하였다. 다음으로, 수산화암모늄을 함유하는 25％ 고형분을 갖는 390.0 g의 미리 제조된 셸락 용액 (테무스 #594; 캐나다 온타리오주 에이젝스 소재)을 첨가하고, 용액이 균질해질 때까지 5 내지 10분간 혼합하였다.
151.4 g의 정유 블렌드 (13％ 캐놀라 오일, 10％ 알파-피넨, 25％ 파라-시멘, 12％ 리날릴 아세테이트 및 40％ 티밀 아세테이트)를 첨가하고 5 내지 10분간 혼합하였다. 파워젠 (PowerGen) 700D (써모 피셔 사이언티픽; 매사추세츠주 월삼 소재)를 이용하여, 혼합물을 15,000 rpm에서 4분간, 이어서 20,000 rpm로 속도를 높여서 추가 1분간 균질화하여, 안정적인 에멀션을 제조하였다. pH가 3.8이 될 때까지 3％ 시트르산 용액을 마스터 플렉스 (Master Flex) 펌프를 이용하여 에멀션에 적정함으로써 슬러리를 제조하였다.
10 g의 Si02 AB-D (PPG 인더스트리즈; 펜실베니아주 피츠버그 소재)를 슬러리에 첨가하고, 20 내지 30분간 혼합하였다. 혼합물을 #200 메쉬 스크린을 이용하여 여과하였다. 별도의 깨끗한 4000 ml 플라스틱 비커에, 2000.0 g의 D.I. H20를 첨가하고, 스테드패스트 교반기를 사용하여 혼합하였다. 3％ 시트르산 용액을 첨가하여 pH를 3.8±0.2로 조정하였다. 1 g의 수크로스 스테아레이트 S-1570 (미쯔비시 가가꾸 푸드 코포레이션; 일본 도쿄 소재)를 첨가하고, 완전히 용해될 때까지 혼합한 후, 2.5 g의 Si02 AB-D를 첨가하였다. 케이크를 이 용액에 재현탁하고, 3 내지 5분간 혼합하였다. 혼합물을 #200 메쉬 (75 마이크로미터) 스크린을 이용하여 여과하였다. 별도의 깨끗한 4000 ml 플라스틱 비커에, 2000.0 g의 D.I. H20를 혼합하고, 3.0％ 시트르산 용액을 첨가하여 pH를 3.8±0.2로 조정하였다. 1 g의 수크로스 스테아레이트를 첨가하고 완전히 용해할 때까지 혼합한 후, 2.5 g의 Si02 AB-D를 첨가하였다. 케이크를 상기 용액에 재현탁시키고, 3 내지 5분간 혼합하였다. 혼합물을 #200 메쉬 (75 마이크로미터) 스크린을 이용하여 다시 여과하였다.
치즈 클로스를 이용하여 얻어진 여액을 가압하여 수분 함량을 감소시켰다. 여액을 큰 트레이 상에서 건조를 위한 쿠키 시트 상에 밤새 덮개 없이 실온에서 균질하게 펼쳐 놓았다.
생성된 입자를 매직 불렛 MB1001 (시노 링크 인터내쇼날 트레이딩 컴퍼니; 중국 체지앙 소재)를 이용하여 분쇄하였다. 250 마이크로미터 미만 크기의 입자를 #60 메쉬 스크린을 이용하여 나머지로부터 분리하였다. 수분 함량을 약 6.0％ 미만으로 감소시키기 위해, 여액을 40℃에서 유니-글라트 유동층 건조기 (글라트 에어 테크닉스; 뉴저지주 램시 소재)에서 매 5분마다 점검하면서 건조시켰다. 그 결과, 최종 생성물의 수분 함량은 약 6.0％ 미만이었다. 얻어진 생성물의 조성, 페이로드 및 표면 오일은 하기 표에 나타낸다.
Figure pat00003
실시예 5: 일부 에스테르화 구성성분을 함유하는 기능성 성분의 48％ 알기네이트 / 40％ 셸락 및 유화제로서 12％ 유청 단백질을 함유하는 매트릭스 내의 미세캡슐화.
2.1 g의 나트륨 알기네이트 (ULV-L3G, 키미카 코포레이션 (Kimica Corp.); 일본 도쿄 소재) 및 11.2 g의 나트륨 알기네이트 (I-3G-150, 키미카 코포레이션; 일본 도쿄 소재)를 551.32 g의 물에 첨가하였다. 진탕 하에, 수산화암모늄 용액 (25％ 고형분) 중 70 g의 10％ 바이프로 WPI (다비스코 푸즈 인터내쇼날; 미네소타주 에덴 프레리 소재) 유청 단백질 단리 용액 및 56 g의 미리 제조된 셸락 (테무스 #594; 캐나다 온타리오주 에이젝스 소재)을 첨가하였다. 다음으로, 정유 블렌드 (17.41％ 캐놀라 오일, 6.65％ 알파-피넨, 26.58％ 파라-시멘, 7.91％ 리날릴 아세테이트 및 41.46％ 티밀 아세테이트)를 첨가하고, 균질한 에멀션이 4 내지 7 마이크로미터의 목적 액적 크기로 형성될 때까지 혼합하고, 호리바 (Horiba) 입자 크기 분석기 (호리바 인더스트리스 (Horiba Industries); 캘리포니아주 얼빈 소재)로 확인하였다. 이후 용액을 2.5％ CaCl2 및 2.5％ 시트르산을 함유하는 수용액 욕조에 분무화시켜 25 내지 300 마이크로미터 사이의 적당히 작은 구체로 제조하였다. 구체를 25 마이크로미터 스크린에 배치하여 욕조 용액을 제거하고, 이후 목적 수분 (5 내지 6％)에 도달할 때까지 이들을 40℃에서 미니글라트 (MiniGlatt) 유동층 건조기 (글라트 에어 테크닉스; 뉴저지주 램시 소재)에서 건조시켰다. 입자 크기를 500 마이크로미터 미만 내지 75 마이크로미터 초과로 하였다. 얻어진 생성물의 조성, 페이로드 및 표면 오일을 하기 표에 나타낸다.
Figure pat00004
실시예 6: 알기네이트 / 셸락 매트릭스 내에 미세캡슐화된 비-에스테르화 기능성 성분.
48.0 g의 나트륨 알기네이트 (ULV-L3G, 키미카 코포레이션; 일본 도쿄 소재) 및 10.0 g의 나트륨 알기네이트 (I-3G-150, 키미카 코포레이션; 일본 도쿄 소재)를 840.0 g의 물에 첨가하였다. 이후, 진탕 조건 하에서, 80 g의 미리 제조된 셸락 용액 (25 중량％ 고형분) (마코트 (Marcoat) 125, 에머슨 리소시스 (Emerson Resources); 펜실베니아주 노리스타운 소재)을 첨가하였다. 다음으로, 48 g의 정유 블렌드 (24％ 대두 오일, 4％ 알파-피넨, 30％ 파라-시멘, 7％ 리날로올 및 35％ 티몰)를 첨가하고, 안정한 미세 에멀션을 형성할 때까지 혼합 및 균질화하였다. 2-유동 노즐을 이용하여, 용액을 2.5％ CaCl2 및 2.5％ 시트르산을 함유하는 수성 경화 욕조에 분무화시켜 25 내지 300 마이크로미터 사이의 적당히 작은 구체로 제조하였다. 이후, 입자를 가교시키고, 입자를 25 마이크로미터 체로 거르고, 목적 수분 함량 (5 내지 6％)에 도달할 때까지 40℃에서 미니글라트 유동층 건조기 (글라트 에어 테크닉스; 뉴저지주 램시 소재)에서 건조하였다. 입자 크기는 212 마이크로미터 미만이었다.
하기 표에서 보는 바와 같이, 페이로드는 낮고, 음료 시스템 모델로 시식했을 때, 입자는 정유의 바람직하지 않은 맛/풍미를 차폐하지 못하였다. 얻어진 생성물의 조성 및 페이로드를 하기 표에 나타낸다.
Figure pat00005
실시예 7: 일부 에스테르화 구성성분을 함유하는 정유 블렌드의 75％ 알기네이트 / 25％ 셸락 매트릭스 내의 미세캡슐화.
5.5 g의 나트륨 알기네이트 (ULV-L3G, 키미카 코포레이션; 일본 도쿄 소재) 및 11.0 g의 나트륨 알기네이트 (I-3G-150, 키미카 코포레이션; 일본 도쿄 소재)를 495 g의 물에 첨가하였다. 이후, 진탕 하에서, 수산화암모늄 용액 (25％ 고형분) 중 22.0 g의 미리 제조된 셸락 (테무스 #594; 캐나다 온타리오주 에이젝스 소재)을 첨가하였다. 다음으로, 정유 블렌드 (18.50％ 캐놀라 오일, 5.48％ 알파-피넨, 32.39％ 파라-시멘, 11.26％ 리날로올의 부티르산 에스테르 (리날릴 부티레이트) 및 32.37％ 티몰의 아세트산 에스테르 (티밀 아세테이트))를 첨가하고, 안정한 미세 에멀션이 4 내지 7 마이크로미터의 목적 액적 크기로 형성될 때까지 혼합 및 균질화하고, 호리바 입자 크기 분석기 (호리바 인더스트리스; 캘리포니아주 얼빈 소재)로 확인하였다. 용액을 2.5％ CaCl2 및 2.5％ 시트르산을 함유하는 수성 경화 욕조에 분무화시켜 25 내지 300 마이크로미터 사이의 적당히 작은 구체로 제조하였다. 이어서 입자를 25 마이크로미터 스크린에서 체로 걸러 욕조 용액을 제거한 후, 목적 수분 (5 내지 6％)에 도달할 때까지 이들을 40℃에서 미니글라트 유동층 건조기 (글라트 에어 테크닉스; 뉴저지주 램시 소재)에서 건조하였다. 입자 크기는 212 마이크로미터 미만이었다.
하기 표에서 보는 바와 같이 실시예 6과 비교하여, 페이로드는 에스테르화 구성성분을 함유하는 기능성 성분을 사용할 때 유의하게 증가하였다. 특히, 도 2에서 볼 수 있듯이, 에스테르화 구성성분의 사용에 따른 예상치 못한 이점은 에스테르화 구성성분의 존재 하에서 비-에스테르화 구성성분들의 페이로드 또한 증가하였다는 것이다. 추가로, 에스테르화 구성성분은 실시예 6에서 형성된 생성물에 비해 부정적인 풍미/맛의 영향을 적게 하였다. 얻어진 생성물의 조성, 페이로드 및 표면 오일을 하기 표에 나타낸다.
Figure pat00006
실시예 8: 75％ 알기네이트/25％ 셸락 매트릭스 내의 비-에스테르화 기능성 성분과 에스테르화 기능성 성분과의 페이로드 유지율의 비교.
원 정유 블렌드 (비-에스테르화 구성성분 함유: 알파-피넨, 파라-시멘, 리날로올, 티몰 및 캐놀라 오일)에 의해 제조된 입자와, 일부 에스테르화 구성성분을 함유하는 정유 블렌드 (알파-피넨, 파라-시멘, 리날릴 부티레이트, 티밀 아세테이트 및 캐놀라 오일)로 제조된 입자의 비교를 도 2에 도시한다. 에스테르화 대 비-에스테르화 기능성 성분 외에는 동일한 공정 조건 및 조성을 이용하여 입자를 제조하였다. 상기 도면에서, 리날로올 (조합된 것)의 수준은 측정된 리날로올, 및 분자 조성을 기초로 측정된 리날릴 아세테이트로부터의 리날로올 등가물을 합하여 계산하였다.
도 2에 도시한 바와 같이, 정유 블렌드 중 일부 에스테르화 구성성분의 사용은 페이로드 유지를 약 130％ 증가시키고, 페이로드 유지 증가는 기능성 성분의 에스테르화 및 비-에스테르화 구성성분 모두에서 나타남이 분명하다.
실시예 9: 위 방출에 대한 에스테르화 기능성 성분의 효과
본 실시예는 시험관 내 소화 모델을 이용한 시뮬레이션된 위장관 연구에서 에스테르화 기능성 성분에 대하여 비-에스테르화 기능성 성분의 방출을 비교한다.
도 3은 화합물의 공지된 특성을 나타낸다. 도 3에서 보는 바와 같이, 에스테르 화합물 (리날릴 아세테이트, 리날릴 부티레이트 및 티밀 아세테이트)에 대한 용해도 값은 모 화합물 (리날로올 및 티몰)보다 현저히 낮다. 또한, 에스테르 화합물의 분배 계수는 모 화합물보다 크다. 이들 인자는 에스테르 화합물이 모 화합물보다 소수성 담체 및 불용성 매트릭스 물질에 대한 친화도가 더 크다는 것을 나타낸다. 도 4 및 5는 시뮬레이션된 위액 (gastric fluid)에서 대표적인 체류 시간인 -0.5 내지 0.0시간 사이의 방출이 일부 에스테르화 기능성 성분을 함유한 입자에 대해 크게 감소된다는 것을 나타낸다. 감소율은 도 4의 리날로올 및 티몰 방출을 도 5의 리날릴 아세테이트 및 티밀 아세테이트 방출과 비교하면 가장 명백하다. 위 모델 내에서의 이러한 안정성의 개선은 산성 음료와 같은 다른 낮은 pH 시스템에서의 개선된 안정성을 시사하며, 또한 추가적으로 성공적인 미세캡슐화 및 기능성 성분의 장 방출을 위한 에스테르의 중요성을 나타낸다.
실시예 10: 미세캡슐화 입자로부터의 방출 및 에스테르화 구성성분의 가수분해의 조절
본 실시예는 에스테르화를 위한 각종 산의 선택이 얻어진 모 화합물의 전달 속도에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지를 나타낸다. 실시예 9는 일부 에스테르화 화합물을 포함하는 결과로서, 위 모델 내의 입자로부터의 방출 비율에 대한 효과를 나타낸다. 도 4 및 5에서 명백한 바와 같이, 소장에서의 대표적인 체류 시간인 0 내지 24.5시간에서의 방출 비율뿐만 아니라 위 방출 비율도 감소하였다. 도 6 및 7은 위와 소장의 조건 및 체류 시간을 시뮬레이션하는 소화 모델 내에서, 리날로올의 두 에스테르인, 도 6의 리날릴 아세테이트 및 도 7의 리날릴 부티레이트의 방출 비율을 나타낸다. 또한, 시간에 따른 소화 모델에 존재하는 모 화합물의 수준을 측정하였다. 모 화합물인 리날로올의 존재는 리날릴 아세테이트의 가수분해의 결과이다. 도 6에서 나타낸 바와 같이, 리날로올의 초기 방출은 약 5％이고, 약 20％로 증가하며, 이는 리날로올로의 리날릴 아세테이트의 약 33％ 가수분해와 관련이 있다. 도 7에서, 리날로올의 초기 방출은 약 2％이고, 약 4％로 증가하며, 이는 리날로올로의 리날릴 부티레이트의 약 5％ 가수분해와 관련이 있다. 이러한 결과로부터, 리날릴 부티레이트 대 리날릴 아세테이트의 비를 변화시키면서 기능성 성분을 배합함에 따라, 위관과 소장을 통한 리날로올 방출 수준의 결과를 조절할 수 있다.
실시예 11: 에스테르화 및 비-에스테르화 기능성 성분을 갖는 음료 시스템 모델의 비교
두 음료 모델의 맛 프로파일을 약식으로 비교하였다. 한 음료는 비-에스테르화 기능성 성분을 포함하는 입자로 제조하고, 다른 음료는 일부 에스테르화 기능성 성분, 즉 리날릴 및 티밀 아세테이트를 포함하는 입자로 제조하였다. 실시예 2와 동일한 방식으로 입자를 제조하였다. 두 개의 동일한 한번에 제공되는 양의 분말화된 음료 혼합물을 분배하였다. 제1 부분에, 비-에스테르화 기능성 성분을 포함하는 충분한 질량의 입자를 첨가하여, 70 mg의 기능성 성분을 조제하였다. 제2 부분에, 일부 에스테르화 기능성 성분을 포함하는 충분한 질량의 입자를 첨가하여, 70 mg의 기능성 성분을 조제하였다. 이후, 각각의 분말/입자 혼합물을 200 ml의 냉수에 첨가하고 완전히 혼합하였다.
각각의 음료 모델의 샘플의 시음시, 패널은 일부 에스테르화 기능성 성분으로 이루어진 입자를 함유하는 음료 모델이 바람직하지 않은 맛 및/또는 풍미 프로파일을 유의하게 감소시켜, 개선된 전체 감각적 경험을 유발한다고 평가하였다.
특정 방법 및 생성물 실시양태를 구체적으로 참조하여 본 발명을 구체적으로 기재하였지만, 본원 명세서를 기초로 하여 다양한 개조, 변경 및 조절이 가능하며, 하기 특허청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 취지 및 범주 내에 있다는 것이 명백하다.

Claims (46)

  1. 기능성 성분;
    비-활성 담체; 및
    상기 기능성 성분 및 비-활성 담체를 미세캡슐화하며 식품 등급 장용성 중합체를 포함하는 장용성 매트릭스
    를 포함하며, 여기서 상기 기능성 성분은 약 10％ 이상의 에스테르를 포함하는 것인 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 기능성 성분이 리날로올 및 티몰의 에스테르를 포함하는 것인 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 티밀 에스테르 대 리날릴 에스테르의 비율이 약 2:1 내지 약 6:1의 범위인 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 기능성 성분이 약 20％ 이상의 에스테르를 포함하는 것인 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 기능성 성분이 약 50％ 이상의 에스테르를 포함하는 것인 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 기능성 성분이 알파-피넨 및 파라-시멘을 더 포함하는 것인 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 비-활성 담체가 지질을 포함하는 것인 조성물.
  8. 제7항에 있어서, 지질이 트리글리세리드인 조성물.
  9. 제8항에 있어서, 트리글리세리드가 대두 오일 및 캐놀라 오일을 포함하는 군으로부터 선택되는 것인 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 미립자에서의 기능성 성분 대 장용성 매트릭스 물질의 비율이 약 1:19 내지 약 1:1의 범위인 조성물.
  11. 제1항에 있어서, 미세캡슐화된 기능성 성분 및 비-활성 담체가 미립자를 구성하는 것인 조성물.
  12. 제11항에 있어서, 미립자가 약 6.0％ 미만의 수분 함량을 갖는 것인 조성물.
  13. 제11항에 있어서, 미립자가 약 1,000.0 마이크로미터 미만의 입자 크기를 갖는 것인 조성물.
  14. 제1항에 있어서, 장용성 매트릭스가 식품 등급 중합체인 조성물.
  15. 제14항에 있어서, 장용성 매트릭스가 제인, 셸락, 칼슘 알기네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 조성물.
  16. 제1항에 있어서, 약 5.0 내지 약 50.0％ 범위의 페이로드 (payload)를 갖는 조성물.
  17. 제1항에 있어서, 약 1.0 중량％ 미만의 캡슐화되지 않은 물질을 포함하는 조성물.
  18. 제1항에 있어서, 기능성 성분의 에스테르가 원하는 가수분해율을 제공하는데 유효하도록 선택되는 것인 조성물.
  19. 제1항에 있어서, 기능성 성분의 에스테르가 특정한 장내 방출 비율을 제공하는데 유효하도록 선택되는 것인 조성물.
  20. 제1항에 있어서, 기능성 성분의 에스테르가 원하는 방출 비율을 제공하는데 유효하도록 선택되는 것인 조성물.
  21. 제1항에 있어서, 기능성 성분의 에스테르가 페이로드를 증가시키는데 유효하도록 선택되는 것인 조성물.
  22. 제1항에 있어서, 기능성 성분의 에스테르 및 장용성 매트릭스 물질이 위에서 원하는 안정성을 제공하는데 유효하도록 선택되는 것인 조성물.
  23. a) 물, 장용성 매트릭스 물질 및 유화제의 조합물을 적절한 pH에서 진탕시켜 장용성 매트릭스 물질을 가용화시키는 단계 (상기 조합물은 유기 용매가 실질적으로 없음);
    b) 기능성 성분을 조합물에 첨가하는 단계 (활성 성분은 10％ 이상의 에스테르를 포함함);
    c) 조합물 및 기능성 성분을 혼합하여 에멀션을 생성하는 단계; 및
    d) 적정하면서 에멀션을 미립자 침전물을 형성하는데 유효한 양의 가교제 또는 침전제와 함께 진탕시키는 단계
    를 포함하며, 여기서 상기 기능성 성분은 침전물을 통해 균질하게 분산되는 것인 방법.
  24. 제23항에 있어서, 기능성 성분의 미세캡슐화 효율이 약 60％ 이상인 방법.
  25. 제23항에 있어서, 기능성 성분이 리날로올 및 티몰의 에스테르를 포함하는 것인 방법.
  26. 제23항에 있어서, 활성 성분이 파라-시멘 및 알파-피넨을 더 포함하는 방법.
  27. 제23항에 있어서, 비-활성 담체를 조합물에 첨가하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  28. 제27항에 있어서, 비-활성 담체가 지질인 방법.
  29. 제27항에 있어서, 비-활성 담체가 트리글리세리드인 방법.
  30. 제23항에 있어서, 유화제가 식품 등급 유화제인 방법.
  31. 제30항에 있어서, 유화제가 수크로스 에스테르, 수크로스 스테아레이트 및 유청 단백질로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  32. 제23항에 있어서, 장용성 매트릭스 물질이 식품 등급 중합체를 포함하는 것인 방법.
  33. 제32항에 있어서, 식품 등급 중합체가 셸락, 제인, 칼슘 알기네이트, 변성된 유청 단백질 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  34. 제23항에 있어서, 에멀션을 약 3.0 내지 약 6.0 범위의 pH로 산 적정하는 방법.
  35. 제34항에 있어서, 에멀션을 약 3.8 내지 약 4.6 범위의 pH로 산 적정하는 방법.
  36. 제23항에 있어서, 에멀션을 1 내지 5％ 염화칼슘 및 1 내지 5％ 시트르산의 용액으로 적정하는 방법.
  37. 제23항에 있어서, (e) 침전물을 여과, 세척 및 건조하여 건조 분말을 제조하는 단계를 더 포함하는 방법.
  38. 제23항에 있어서, (d1) 표면 오일 제거제를 잔류 표면 오일을 감소시키는데 유효한 양으로 침전물에 첨가하는 단계를 더 포함하는 방법.
  39. 제23항에 있어서, 단계 (a) 동안 염기를 첨가하여 pH를 약 7.2 내지 약 12.0으로 조절하는 단계를 더 포함하는 방법.
  40. 제39항에 있어서, pH를 약 8.0 내지 약 11.3의 범위로 조절하는 단계를 포함하는 방법.
  41. 제23항에 있어서, 기능성 성분 및 조합물을 진탕시켜 조대한 에멀션을 생성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  42. 제41항에 있어서, 조대한 에멀션을 균질화하여 안정한 미세 에멀션을 생성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  43. 제23항에 있어서, 기능성 성분 및 조합물을 균질화하여 안정한 미세 에멀션을 생성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  44. 제23항에 있어서, 에멀션이 60 내지 95％의 물을 포함하는 것인 방법.
  45. 제23항에 있어서, 에멀션이 약 2.0 내지 약 7.0 중량％의 기능성 성분 및 비-활성 담체를 포함하는 것인 방법.
  46. 제23항에 있어서, 입자 침전물이 약 1.0 내지 1000.0 마이크로미터 범위의 입자 크기를 갖는 것인 방법.
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