KR20110015431A

KR20110015431A - 프럭토올리고당 조성물, 이것의 제조 방법 및 용도

Info

Publication number: KR20110015431A
Application number: KR1020107027790A
Authority: KR
Inventors: 레나 드 리니에; 킴 마르타 조제파 프루닝크스; 프랑소아 알리스 알퐁스 에루포스
Original assignee: 티엔세 수이케라피나데리예 엔.브이.
Priority date: 2008-06-12
Filing date: 2009-06-12
Publication date: 2011-02-15
Also published as: WO2009149940A1; CL2010001372A1; CN102056947A; KR20160079926A; ES2628979T3; CN103583949A; BRPI0915092A2; CN102056947B; EP2294093A1; KR101670092B1; EP2294093B1; PL2294093T3; US20110081449A1

Abstract

본 발명은, (a) 수크로스를 함유하는 원료를 제공하는 단계; (b) 엔도-이눌리나제 활성 및/또는 프럭토실트란스퍼라제 활성을 갖고 유리 비-고정 형태를 갖는 효소와 원료를 합하여, 혼합물을 형성하는 단계; (c) 혼합물 내 프럭토올리고당(FOS)이 혼합물 내 탄수화물의 총량의 45 중량％ 이상을 차지하도록 하는 시간 동안 FOS-형성이 일어날 수 있도록 하는 조건에 혼합물을 노출시킴으로써, FOS 조성물을 형성하는 단계; (d) 임의로 효소를 불활성화시키는 단계; (e) FOS 조성물을 회수하는 단계를 포함하는, 프럭토올리고당(FOS) 조성물을 산업적 규모로 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 FC 내 탄수화물의 2 중량％ 이하의 부분이 7 이상의 중합도(DP)를 갖는 올리고당으로 이루어지고; FC 내 프럭토올리고당의 56 중량％ 이상이, HPLC에 의해 측정시 3의 DP를 갖고; FC가, 유전자 조작 생물로부터 수득된 효소를 사용하지 않는 효소적 공정을 통해 수크로스로부터 수득된, 프럭토올리고당 조성물(FC)에 관한 것이다.

Description

프럭토올리고당 조성물, 이것의 제조 방법 및 용도{FRUCTOOLIGOSACCHARIDE COMPOSITION, PROCESS FOR ITS PRODUCTION AND USE}

본 발명은 프럭토올리고당의 제조 방법, 프럭토올리고당 조성물 및 이것의 용도에 관한 것이다.

프럭토올리고당은 그 자체로 공지되어 있고, a.o. 식품에서의 이것의 용도가 점점 많이 발견되고 있는데, 여기서 이것은 예를 들면 비-수크로스 감미를 제공하는 이것의 특성을 갖고서, 지방 대체물로서, 텍스춰라이저(texturizer)로서, 또는 이것의 프리바이오틱(prebiotic) 성질을 위해 사용될 수 있다.

프럭토올리고당의 특성은, 이것이 자연적이고 건강한 식품 및 생활의 프로필에 적합하다는 것이다. 그러나 이와 관련해서 프럭토올리고당의 성질 프로필을 더욱 더 개선할 수 있다는 것이 관찰되었고, 이러한 목표는 본 발명의 목적을 나타낸다.

상기 목적은,

(a) 수크로스를 함유하는 원료를 제공하는 단계;

(b) 엔도-이눌리나제(endo-inulinase) 활성 및/또는 프럭토실트란스퍼라제(fructosyltransferase) 활성을 갖고 유리 비-고정 형태를 갖는 효소와 원료를 합하여, 혼합물을 형성하는 단계;

(c) 혼합물 내 프럭토올리고당(FOS)이 혼합물 내 탄수화물의 총량의 45 중량％ 이상을 차지하도록 하는 시간 동안 FOS-형성이 일어날 수 있도록 하는 조건에 혼합물을 노출시킴으로써, FOS 조성물을 형성하는 단계;

(d) 임의로 효소를 불활성화시키는 단계;

(e) FOS 조성물을 회수하는 단계

를 포함하는, 프럭토올리고당(FOS) 조성물(FC)을 산업적인 규모로 제조하는 공정을 제공함으로써, 달성된다.

본 발명에 따른 공정의 이점은, 이것을 유기 식품 성분의 제조와 관련된 모든 주요 기준을 충족시키는 방식으로 이행할 수 있다는 것이다. 따라서 이렇게 제조된 FC는 유기 성분으로서 판매될 수 있고, 더 이상 완전-유기 식품의 제조에서 방해 요인이 아니므로 이러한 식품에 용이하게 혼입될 수 있고, 이러한 식품에 감미, 텍스춰 및 프리바이오틱 성질을 부여할 수 있다.

일본특허출원 62-295299(공개번호 1-137974)에는 수크로스로부터 FC를 효소적으로 제조하는 방법이 개시되어 있다. 사용된 효소는 고정되어야 한다.

문헌["The Production of Fructooligosaccharides from Inulin or Sucrose Using Inulinase or Fructosyltransferase from Aspergillus ficuum", Barrie E. Norman & Birgitte Højer-Pedersen, Denpun Kagaku vol 36, No.2, pp 103 - 111(1989)]에는, 효소 및 이것의 작용에 관한 기본 연구의 테두리 안에서, 장쇄 이눌린 또는 수크로스로부터 FC를 실험실 규모로 제조하는 방법이 개시되어 있다.

문헌["Synthesis of Fructooligosaccharides from Sucrose Using Inulinase from Kluyveromyces marxianus", Andrelina M.P. Santos & Francisco Maugeri, Food Technol. Biotechnol. 45(2) pp. 181 - 186(2007)]에는, FC의 제조 방법이 개시되어 있다. 제조 방법은 효소적인데, 효소는 알긴산칼슘에 고정되어 있다.

EP-A-0 889 134에는, 재조합 플라스미드를 통해 형질전환된 GMO(숙주세포)를 배양하는 단계를 포함하는, 특정한 β-프럭토푸란이소다제의 제조 공정이 개시되어 있다.

프럭토올리고당(FOS)은 이눌린이라고 공지된 화합물에 속한다. 이눌린은, 임의로 글루코스 출발 잔기를 갖는, β(2→1) 유형의 프럭토실-프럭토스 결합을 통해 결합된 프럭토스 잔기들로 주로 이루어진 탄수화물 물질에 관한 총칭이다. 이눌린은 통상적으로 다분산물(polydisperse), 즉 개별 화합물의 중합도(DP)가 2 내지 100 이상의 범위일 수 있는, 다양한 쇄 길이를 갖는 화합물들의 혼합물이다. 따라서 프럭토올리고당(FOS라고 약칭함)이란, 개별 화합물의 DP가 2 내지 10, 실제로는 종종 2 내지 9, 또는 2 내지 8 또는 2 내지 7의 범위인, 단분산물 또는 다분산물인 이눌린 물질의 특정한 형태를 나타낸다. 상업적으로 입수가능한 FOS는 통상적으로 약 2 내지 4의 수-평균 중합도(

)를 갖는 다분산물이다.

실제로, FOS는 올리고프럭토스라고 지칭되기도 한다. 본원에서 사용된 바와 같은, 프럭토올리고당이라는 용어와 올리고프럭토스라는 용어는 동의어인 것으로 간주된다.

본 발명에 따르면, FOS는 조성물의 일부이다. 본원에서 이해되는 바와 같이, FOS 조성물이란, 단분산물 또는 다분산물인 FOS를 함유하고 더욱이 기타 화합물을 함유할 수 있는 조성물을 의미한다. 이러한 기타 화합물의 예는 물, 수크로스, 프럭토스, 글루코스, FOS 외의 이눌린 화합물, 말토스, 유기 염, 및 무기 염이다. 그러나, 본 발명의 문맥에서 사용되는 바와 같이, 그리고 FOS 조성물이 인간 또는 동물에 의해 소비되는 경우, FOS 조성물이라는 용어는 식품 그 자체라기 보다는 식품을 위한 성분으로 간주된다는 것을 유념해야 한다. 따라서 식품의 제조는 FOS 조성물이 식품 성분으로서의 역할을 하는 추가의 단계이다.

본 발명에 따른 공정은 산업적 규모로 실행된다. 실험실 연구 결과를 대규모의 실행으로 옮기는 것은 쉬운 일이 아니라는 것은 잘 알려져 있고, 특히 이렇게 하는데에는 많은 문제가 발생할 수 있고 이러한 문제들은 해결될 필요가 있을 수 있다는 것이 알려져 있다. 탄수화물 공정 분야에서 이러한 문제들의 예는 스케일링, 혼탁, 발포, 미생물 병원균에 의한 오염, 및 정화 단계가 필요하다는 점을 포함한다. 본원에서 의미하는 바와 같이, 산업적 규모라는 용어는, 작동 24 시간 당 원료 500 ㎏ 이상을 처리할 수 있는 장치에서 공정을 수행함을 의미하며, 바람직하게는 이러한 양은 24 시간 당 1,000 내지 1,000,000 ㎏이다. 주요 실시양태에서, 본 발명에 따른 공정은 오로지 FOS 조성물의 제조에 관한 것이고, 이러한 주요 실시양태에서 공정은 또다른 식품의 제조와 조합되지 않고, 또한 바람직하게는 FOS 조성물은 기존 식품 내에서 동일반응계에서 제조되지 않고 오히려 식품 성분이다.

본 발명에 따른 공정의 단계(a)에서는, 원료를 제공한다. 이러한 원료는 수크로스를 함유해야 하거나 바람직하게는 본질적으로 수크로스로 이루어진다. 한 실시양태에서, 수크로스는 유기 수크로스이다.

"본질적으로 이루어진" 또는 "본질적으로 단지" 및 이것과 동등한 용어는, 달리 언급이 없는 한, 조성물과 관련해서, 필수적인 화합물 외에 기타 화합물이 존재할 수 있다는 통상적인 의미를 갖는데, 단 조성물의 본질적인 특성이 이러한 화합물의 존재로 인해 크게 영향받지 않음을 전제로 한다.

유기 수크로스는 그 자체로 공지되어 있고, 상업적으로 입수가능하다. 유기 수크로스의 공지된 공급원 중 하나는, 칸디코(Candico, 등록상표)(벨기에)에 의해 공급되고 전형적으로는 고체 결정의 형태로 공급되는, 사탕수수로부터 제조된 유기 수크로스이다. 바람직하게는, 원료는 현재 시행중인 유기 기준과 관련된 규정(EU) 또는 법령(US) 중 하나 이상에 따라 인증된다. 현재의 유기 공정을 위한 원료가 수크로스 외의 기타 물질을 함유하면, 이러한 기타 원료는 유기 공정 기준 하에서 허용가능한 것이어야 한다.

본 발명에 따른 공정의 단계(b)에서는, 원료를 효소와 합하여, 혼합물을 형성한다.

효소의 목적은 수크로스로부터의 FOS의 형성을 촉진하는 것이며, 이를 프럭토실트란스퍼라제 활성을 갖는 효소를 선택함으로써 달성할 수 있다. 이러한 효소는 예를 들면 효소 카테고리 번호 EC 2.4.1.99 또는 EC 2.4.1.9 하에 분류되어 그 자체로 공지되어 있다. 이러한 효소의 초기 개시 내용은 문헌["The Production of Fructooligosaccharides from Inulin or Sucrose Using Inulinase or Fructosyltransferase from Aspergillus ficuum", Barrie E.Norman & Birgitte Højer-Pedersen, Denpun Kagaku vol 36, No.2, pp 103 - 111(1989)]에 수록되어 있다. 더욱이, 몇몇 β-프럭토푸라노시다제, 즉 EC 3.2.1.26 하에 분류된 효소는 프럭토실트란스퍼라제 활성도 갖기 때문에, 본 발명에 따른 공정에서 적합하다고 알려져 있다.

놀랍게도, 엔도-이눌리나제 활성을 갖는 효소(예를 들면 EC 3.2.1.7 하에 분류된 효소)도, 수크로스의 존재 하에서, 특히 이것이 60 °Bx 이상의 높은 고체 함량을 갖는 혼합물 내에서 작용하는 경우, FOS의 형성을 촉진할 수 있다고 밝혀졌다. 따라서 본 발명은, 별도의 주요 실시양태에서, 엔도-이눌리나제를 함유하거나 심지어는 본질적으로 엔도-이눌리나제로 이루어진 효소를 사용하여 수크로스로부터 프럭토올리고당을 효소적으로 제조하는 방법에도 관한 것이다.

본 발명의 단계(b)에서 사용되기에 바람직한 효소의 한 예는 엔도-이눌리나제 노보짐(Novozyme) 960(공급원: 노보짐스(Novozymes))이다. 본 발명의 단계(b)에서 사용되기에 바람직한 효소의 또다른 예는 펙티넥스 울트라 SP-L(Pectinex Ultra SP-L)(공급원: 노보짐스)이다. 본 발명에 따르면, 효소는 프럭토실트란스퍼라제 및/또는 엔도-이눌리나제 활성을 갖는 둘 이상의 효소들의 조합일 수도 있다.

본 발명의 한 실시양태에서, 단계(b)에서 사용되는 효소는 그 자체로 자연적으로 형성되는 효소이다. 이러한 실시양태에서는, 효소의 아미노산 서열 또는 효소의 형성을 초래하는 근원적인 DNA를 변경시키기 위해 유전공학적 조작은 수행되지 않는다. 더욱이, 효소가 GMO에 의해 제조되지 않도록, 상업적 규모로 효소를 제조하기 위해서 유전자 조작 생물(GMO)을 사용하지 않는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 예를 들면 화학약품 또는 방사선에의 의도적인 노출을 통한 돌연변이를 통해 수득된 미생물을 본 발명에 따른 공정에서 사용되는 효소의 제조에 사용하지 않는 것이 바람직하다.

효소는 부분적으로 고정된 형태로 사용될 수 있지만, 부분적으로 또는 바람직하게는 심지어는 완전히 비-고정 형태(비-고정는 "유리"라고 지칭되기도 한다고 알려져 있음)로 사용되어야 한다. 효소가 부분적으로 고정된 형태로서 사용되는 경우, 가교제 또는 유기 제조 기준 하에서 허용되지 않는 기타 물질을 사용하지 않고서 고정을 수행하는 것이 바람직하다. 그러나 본 발명의 주요 실시양태에서, 효소는 전혀 고정되지 않는다.

본 발명에 따른 공정에서 필요한 효소의 양은, 공정 온도, 원료의 양, pH, 허용가능한 공정 시간, 및 원하는 전환 속도와 같은 그 자체로 공지된 다양한 인자에 따라 달라진다. 이러한 인자 및 기타 관련 인자는, 이러한 기술 분야에서 일반적으로 용인되는 절차에 따라 해당 분야의 숙련자에 의해 결정될 수 있다.

혼합물을 형성할 때, 이러한 유형의 공정에서 통상적으로, 물이 혼합물 내에서 연속상이 되도록, 물이 존재하거나 물을 첨가하는 것이 바람직하다. 만일 그렇다면, 이것을 후속 단계(c)의 일부로서 수행할 수도 있다.

본 발명의 단계(c)에서는, 단계(b)에서 형성된 혼합물을, 원하는 양의 FOS가 형성되도록 하는 시간 동안 FOS-형성이 일어날 수 있게 하는 조건에 노출시킴으로써, FOS 조성물을 형성한다. 물을 단계(b)에서 이미 첨가하지 않은 경우에는, 단계(c)에서, 물이 혼합물 내 연속상이 되도록, 물을 첨가하는 것이 바람직하다. 혼합물을 초고온 처리(UHT)와 같은 처리에 적용하는 것이 도움이 되거나 심지어는 필요할 수 있고, 이는 본질적으로 병원균이 혼합물 내에 함유 또는 잔류하지 않는 하는 것을 보장하도록 a.o.를 도울 수 있다. 본 발명의 주요 실시양태에서는, 혼합물을, 형성된 FOS 조성물 내 FOS가 혼합물 내 탄수화물의 총량의 45 중량％ 이상을 차지하도록 하는 시간 동안 FOS-형성이 일어날 수 있게 하는 조건에 노출시킨다. 바람직하게는 FOS의 상기 양은 혼합물 내 탄수화물의 총량의 50, 53, 55, 56 또는 심지어는 57 중량％ 이상이다. 특정량의 유리 글루코스가 전형적으로 공정에서 형성되는 상황으로 인해, 혼합물 내 수득가능한 FOS의 최대량에는 한계가 있을 수 있다. 따라서, 공정의 이러한 단계에서의 혼합물 내 FOS의 양은 바람직하게는 탄수화물의 총량의 65, 64 또는 63 중량％ 이하이다.

일반적으로 FOS-형성이 일어날 수 있도록 혼합물을 노출시킬 수 있는 조건은 그 자체로 공지되어 있고, 이러한 조건은 바람직하게는 30 내지 75 ℃의 범위 내 온도 및 30 내지 80 °Bx의 고체 함량을 포함한다. 공지된 바와 같이, "°Bx"라는 단위('브릭스도(degrees Brix)'의 약어임)는 당 용액의 굴절률로부터 유도된, 당 산업에서 당 용액의 고체 함량을 나타내는데 널리 사용되는 용어이다. 본원에서 사용되는 바와 같이, (유기) 수크로스의 샘플 또는 FOS 조성물 상에는 동일한 방법이 사용된다. 공지된 바와 같이, 수치적 °Bx 값은 중량％와 매우 가깝거나 심지어는 중량％와 본질적으로 동일하므로, 본 발명의 대안적 표현에서는 본 발명의 설명 및 특허청구범위에서 언급된 모든 °Bx 값은 건조한 물질의 중량％인 것으로 해석된다.

단계(c)에서의 온도는 바람직하게는 40, 45, 심지어는 50 또는 55 ℃ 이상이다. 놀랍게도, 단계(c)에서의 온도가 60 내지 75 ℃이고 고체 함량이 61 내지 75 °Bx일 때, 본 발명에 따른 공정 단계(c)가 예상치 못한 특별한 결과를 보여줄 수 있다는 것이 밝혀졌다. 이러한 승온 조건에서는, 60 ℃ 미만의 온도에 비해 FOS 형성이 약해질 것이라는 예상과는 반대로, 우수한 또는 심지어는 개선된 FOS 형성이 일어날 수 있다는 것이 밝혀졌다.

더욱이, 혼합물의 고체 함량이 50, 심지어는 55, 58, 60, 61, 62, 63 또는 64 °Bx 초과일 때, 본 발명에 따른 공정에서, 미생물의 성장을 위한 조건은 점점 더 불리해진다는 것이 밝혀졌다. 상기 조건은 심지어는, 살균제와 같은, 미생물의 성장을 억제하는 것을 목적으로 하는 가공 보조제를 사용할 필요가 없을 정도로 불리해질 수 있다. 본 발명에 따른 공정의 이러한 특성은 더욱이 매우 효율적인 유기 이행의 경우에 매우 유용하다. 바람직하게는, 고체 함량은 78, 76, 75, 74, 73 또는 72 °Bx 이하이다. 바람직하게는 온도는 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64 또는 65 내지 74, 73, 72 또는 71 ℃이다. 이러한 비교적 높은 온도는 유기 제조 조건을 만족시키는 공정의 효율적인 이행을 달성하는데 있어서도 매우 유용하다.

본 발명의 공정에서 사용되는 효소 또는 효소의 조합은 부분적으로 고정된 형태로서 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 공정의 주요 실시양태에서는, 단계(c)에서 효소를 전혀 고정시키지 않는 경우에 특히 효율적인 방식으로 공정을 수행할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 이러한 실시양태는, 단계(c)에서 혼합물의 고체 함량이 55, 58, 60, 61, 62, 63 또는 64 내지 80, 78, 76, 75, 74, 73 또는 72 °Bx일 때 특히 유리하다. 바람직하게는 온도는 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64 또는 65 내지 76, 75, 74, 73, 72 또는 71 ℃이다.

단계(c)에서 혼합물을 상기에서 기술된 온도 및 농도의 조건에 노출시킬 때, 효소 작용에 의해 유기 FOS의 형성이 초래될 것이며, 이와 동시에 유리 글루코스가 형성될 수 있다(통상적으로는 형성된다). 단계(c)의 실행 동안에 pH를 조절하는 것이 유용하거나 심지어는 필요할 수 있다. pH의 정확한 범위는, 숙련자가 알고 있는 바와 같이, 특히 사용된 효소의 선택 및 특성과 같은 여러가지 인자에 따라 달라진다. pH의 조절을, 바람직하게는 이를 위해 사용된 임의의 화합물이 유기 제조의 테두리 내에서 허용가능한 것이도록 신중을 기하면서, 그 자체로 공지된 방법을 사용하여 실행할 수 있다. 하나 이상의 유기 규정/법/기준에서 허용가능한 산성화 화합물의 예는 시트르산 및 황산이다. 본 발명에 따른 단계(c)의 실행 시간은 주로 원하는 FOS의 양에 따라 선택된다. 숙련자가 알고 있는 바와 같이, FOS 조성물(FC)이 형성되는 이러한 시간은 종종 1 내지 72 시간, 바람직하게는 5 내지 50 시간, 더욱 바람직하게는 12 내지 36 시간의 범위이다.

본 발명의 단계(c)의 완결 시점에서, 효소가 불활성되는지를 보장하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 경우라면, 효소 불활성화 단계(d)를 이행할 수 있다. 단계(d)의 이행은, 사용된 효소가 적어도 부분적으로 고정되지 않은 상황 덕분에 바람직하다. 효소의 불활성화를 그 자체로 공지된 방법을 사용하여 달성할 수 있고, 이것은 효소의 각각의 특정한 유형에 따라 다를 수 있다. 이러한 불활성화 방법의 예는 온도를, 예를 들면 약 80, 85 또는 90 ℃의 수준으로, 상승시킨 후에, 이러한 상승된 온도에서 5 내지 30 분의 체류 시간을 두는 것이다. 이러한 온도에 노출시키는 것의 추가의 이점은, 존재할 수 있는 임의의 세균의 양이 극적으로 감소된다는 것이다.

단계(c) 이후에, 또는 가능하게는 단계(d) 이후에, FC를 회수 단계(e)에서 회수한다. 본 발명의 회수 단계(e)는 임의로 화합물을 FC에 첨가함을 포함할 수 있다. FC를 그 자체로 회수하는 경우에는, 즉 전형적으로는 수용액으로서 회수하는 경우에는, 이것이 후속적으로 식품 또는 동물 사료의 성분으로서 사용되기에 이미 적합하다는 것이 밝혀졌다. 바람직하게는 유기 (성분) 제조의 테두리 내에서 허용가능한 임의의 후속적인 가공 단계를 사용할 수도 있다. 이러한 후속적인 단계의 예는

1. 예를 들면 UHT를 사용한 멸균 단계;

2. FC를 여과기에 통과시키는 여과 단계(여기서 상기 여과기는 임의로 FC가 멸균성이 되거나 멸균성을 유지하는 것을 보장하는 것을 돕는 것을 목적으로 할 수 있음);

3. 예를 들면 FC 내에 존재하는 물의 일부를 증발시키기 위해, 85 ℃ 내지 FC의 비등점 이상의 온도로 가열하는 단계

이다.

바람직하게는, 그리고 바람직한 유기 특성을 보자면, 본 발명에 따른 공정의 어떤 단계에서도, 하나 이상의 스케일링 방지제, 소포제, 살균제, 살생제 및 응집제를 사용하지 않는다. 더욱이, 본 발명에 따른 공정의 어떤 단계에서도 크로마토그래피 분리 기술을 사용하지 않는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 본 발명에 따른 공정의 어떤 단계에서도 이온-교환 수지를 사용하지 않는 것이 바람직하다. 일반적으로, 정제 단계를 바람직하게는 사용하지 않는다. 특히 공정의 수행을 높은 온도 및 높은 고체 함량에서 수행하는 것이, 본 발명의 공정을 산업적인 규모로 이행할 때, 상기에서 언급된 물질 및 기술을 사용하지 않을 수 있게 하는데에 유용하다는 것이 밝혀졌다.

상기에서 언급된 물질 및 기술은 FOS 제조 산업에서 매우 통상적인 물질 및 기술이기 때문에, 이러한 물질 및 기술을 사용하지 않는다는 것이 쉬운 일은 아니라는 것을 유념하도록 한다. 따라서 쉬운 일이 아니라는 것은 특히 본 발명에 따른 공정의 산업적 규모의 이행에서 그러하다. 이러한 문맥에서, 해당 분야의 숙련자가, 실제로 산업적인 규모에서 상기에서 언급된 특정한 물질 및 기술을 사용하지 않을 수 있는 조건에 도달하기 위해서, 통상적인 실험을 통해, 특히 고체 함량 및 온도와 같은 공정 조건을 상기에서 제시된 바와 같은 범위 및 바람직한 범위 내에서 다양하게 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 한 실시양태에서는, 단계(a)에서 처리되는 수크로스의 양은 24 시간 당 500 내지 500,000 ㎏이다. 이렇게 해서, 본 발명에 따른 공정을 통해, 24 시간 당 500 내지 500,000 ㎏의 수크로스를 FOS 조성물로 전환시킬 수 있다.

FOS 조성물을 제조하기 위한 공정을 실행할 때, 해당 분야의 숙련자는 공정 및 결과물인 FOS 조성물을 최적화하기 위해 재량껏 변경시킬 수 있는 수많은 변수들을 갖는다는 것을 알 것이다. 숙련자가 알고 있는 바와 같이, 합성을 수행하는 온도, 단계(b) 및 단계(c)에서의 혼합물의 고체 함량, 효소적 반응 시간, 및 첨가되는 효소의 양이, 이러한 변수들 중에서 가장 중요하다.

놀랍게도, 이러한 변수들의 특정한 선택에 따라, 원하는 특성을 갖는 특정한 FOS 조성물을 제조할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 특히, 상기에서 제시된 바와 같은 지침과 함께 비교적 높은 값의 고체 함량 및 온도와; 바람직하게는 GMO를 사용하지 않고서 제조된 유리 비-고정 효소의 사용과; 적어도 허용가능한 전환 속도를 여전히 유지하면서 효소의 양을 가능한 한 많이 감소시키려는 통상적인 실험의 수행을 조합함으로써, 프럭토올리고당의 총량에 대해 3의 중합도(DP)를 갖는 다량의 FOS; 및/또는 프럭토올리고당의 총량에 대해 7 이상의 DP를 갖는 소량의 FOS; 및/또는 여전히 비교적 다량의 수크로스를 보유하면서도 대체로 조성물 내 다량의 FOS라는 특성들 중 하나 이상을 갖는 FOS 조성물을 제조할 수 있다.

FC 내 탄수화물의 3, 더욱 바람직하게는 2, 1 또는 심지어는 0.50, 0.40, 0.30 또는 0.20 중량％ 이하의 부분이 7 이상의 중합도(DP)를 갖는 올리고당으로 이루어진 것이 바람직하다. 이러한 실시양태에서는, 상기에서 제시된 바와 같은 상한선을 지키면서, 0.01, 0.05 또는 0.10 중량％ 이상의 양의, 7 이상의 중합도(DP)를 갖는 올리고당이 존재할 수 있다.

본 발명에 따른 공정을 통해, HPLC에 의해 측정시, FC 내 높은 ％의 프럭토올리고당이 3의 중합도(DP)를 갖는 FC를 제조할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 본 발명에 따라 제조된 FC 내 3의 DP를 갖는 주요 화합물은 1-케스토스이다. 놀랍게도, DP3을 갖는 FOS를 다량으로 갖는 이러한 FC를, 자연적으로 그 자체로 형성되는 것으로 알려진 효소를 사용하여 제조할 수 있다는 것이 밝혀졌다.

따라서, 본 발명은, HPLC에 의해 측정시, FC 내 프럭토올리고당의 56 중량％ 이상이 3의 DP를 갖고; FC가 유전자 조작 생물로부터 수득된 효소를 사용하지 않는 효소적 공정에서 수크로스로부터 수득된, FC에 관한 것이다.

바람직하게는, FC 내 탄수화물의 2 중량％ 이하의 부분은 7 이상의 중합도(DP)를 갖는 올리고당으로 이루어진다. 추가의 바람직한 실시양태에서는, FC 내 총량의 FOS를 기준으로 계산된, HPLC에 의해 측정된, 3의 DP를 갖는 FOS의 양은, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69 또는 심지어는 70 중량％ 이상이다. 프럭토올리고당의 56 중량％ 이상이 3의 DP를 갖는 상황은, 물에 대한 FC의 용해도가 증가하고/증가하거나 FC의 혼탁 경향이 감소한다는 장점을 갖는다고 밝혀졌다.

비록 GMO 및 바람직하게는 돌연변이화된 미생물을 사용하지 않고서 효소를 제조하고 효소가 바람직하게는 유리 비-고정 형태인 효소적 공정을 통해 FC를 수크로스로부터 수득해야 함에도 불구하고, 바람직하게는, FC 내 탄수화물은 11 중량％ 이상, 바람직하게는 11.5, 12.0, 12.5, 13.0, 13.0 또는 심지어는 14 중량％ 이상의 수크로스를 함유한다. 이는 FOS가 아닌, 일반적으로 덜 바람직한 탄수화물의 양이 감소된다는 장점을 갖는다. 이러한 실시양태에서는, FC로부터 탄수화물을 제거하기 위해서 FC를 크로마토그래피 분리와 같은 분리 기술에 적용하지 않는 것이 바람직하다.

본 발명의 관련된 주요 실시양태에서는, 본 발명은, FC 내 탄수화물의 55 중량％ 이상이 프럭토올리고당이고, FC 내 탄수화물의 11 중량％ 이상이 수크로스로 이루어지고, FC가 유전자 조작 생물로부터 수득된 효소를 사용하지 않는 효소적 공정을 통해 수크로스로부터 수득된, FC에 관한 것이다.

비록 GMO 및 바람직하게는 돌연변이화된 미생물을 사용하지 않고서 효소를 제조하고 효소가 바람직하게는 유리 비-고정 형태인 효소적 공정을 통해 FC를 수크로스로부터 수득해야 함에도 불구하고, 이러한 주요 실시양태에서, FC 내 탄수화물은 다량의 55 중량％ 이상의, 바람직하게는 56, 57, 58, 59 또는 심지어는 60 중량％ 이상의 프럭토올리고당을 함유하고, 이와 동시에, FC 내 탄수화물은 11 중량％ 이상, 바람직하게는 11.5, 12.0, 12.5, 13.0, 13.0 또는 심지어는 14 중량％ 이상의 수크로스를 함유한다. 이는 FOS가 아닌, 일반적으로 덜 바람직한 탄수화물의 양이 감소된다는 장점을 갖는다. 이러한 실시양태에서는, FC로부터 탄수화물을 제거하기 위해서 FC를 크로마토그래피 분리와 같은 분리 기술에 적용하지 않는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 공정을 통해 유기 생성물을 수득할 수 있다. 이는 본 발명에 따른 공정 단계를, 관련 규정을 준수하도록, 선택 및 실행할 수 있음을 암시한다.

따라서 본 발명은 유기 공정의 기준을 준수하는 프럭토올리고당 조성물의 제조 공정에 의해 수득될 수 있거나 수득된 프럭토올리고당 조성물(FC)에 관한 것이기도 하다.

본원에서 사용된 바와 같은, "유기(organic)"라는 용어는 유기화학에 관련된 것을 의미하며, "유기(Organic)"라는 용어, 즉 대문자 "O"로 시작되는 용어는, 특정한 기준을 충족시키는, 전형적으로는 자원 재생을 촉진하고 생태학적 균형을 촉진하고 생물의 다양성을 보존하는 농경적, 생물학적 및 기계적 실행을 통합하는 것을 목표로 하는 농업, 공정 및 생성물에 관한 것을 의미한다.

본 발명에 따른 FOS는 유기 FOS일 수 있다. 공지된 바와 같이, 공정 또는 생성물의 "유기"라는 특성 표현은 많은 국가에서 법적으로 보호되어 있는 용어이고 공정 및 생성물에 대해 부여된 일련의 요건을 갖는다. 농업에서의 이러한 요건의 예는, 특정한 또는 모든 제초제 및 살충제의 회피/부재(전형적으로, 합성적으로 제조된 제초제 및 살충제는 허용 목록(positive list)에 수록된 경우만 제외하고는 금지됨); 적극적인 토양 비옥도 관리와 조합된, 특정한 또는 모든 비료의 회피/부재(전형적으로, 합성적으로 제조된 비료는 허용 목록에 수록된 경우만 제외하고는 금지됨); 재생가능한 자원의 사용의 최대화; 다년간 윤작; 유전자 조작 생물의 회피/비-사용; 예를 들면 원료로부터 성분을 수득하는데 있어서의, 특정한 가공 보조제 또는 가공 단계의 회피 또는 비-사용(예를 들면, 크로마토그래피 분리와 같은 특정한 정제 단계를 사용하지 않고 바람직하게는 이온-교환 수지도 사용하지 않고서, 유기 사탕수수 또는 유기 사탕무로부터 유기 수크로스를 a.o.로 수득함)이다.

더욱이, 유기 생성물을, 바람직하게는 제조 사슬의 모든 단계를 통해 유기 통합성 및 생성물의 기본 품질을 유지하는 것을 보장하는 가공 방법을 사용하여 제조해야 한다. 이러한 문맥에서 취해지는 방법의 한 예는 GMO에 의해 또는 GMO를 사용하여 제조된 효소를 사용하지 않는 것이다.

상기 내용으로부터 명백한 바와 같이, 유기라는 용어는 다양한 단계 및 유형의 생성물 및 공정, 예를 들면 경작 방법, 농작물, 농작물로부터 성분을 수득하는 공정, 성분 그 자체, 다양한 성분으로 이루어진 생성물 등에 적용될 수 있다.

따라서 유기라는 용어는, 비록 관련된 공정 또는 생성물의 유형에 따라 달라짐에도 불구하고, 보편적인 특정한 핵심 요소를 갖는다. 농작물로부터 성분을 수득하는 공정과 관련해서, 유기의 의미는 유기 원료의 사용 및 유기 제조 기준을 준수하는 것을 포함한다. 농작물로부터 수득된 성분과 관련해서, 유기의 의미는, 사용된 원료의 유기 성질의 확실성, 유기 제조 기준의 준수, 및 공급된 성분 내 제초제 및 살충제와 같은 특정한 화합물, 및 바람직하게는 비료의 부재를 포함한다.

유기라는 용어의 의미는, 이러한 것들의 증거로서 또는 이러한 것들 외에도, 기준, 법, 지령, 규정 등에 명확하게 도입되는 특정한 국가-특이적인 요소를 가질 수 있다. 유기라는 용어와 동반되는, 두 가지의 널리 공지된 요건을 이행하는 것은 유럽에서는 2007년 6월 28일의 유럽 규정 EC 834/2007(규정 2092/91의 후속 규정으로서, 2007년 7월 20일 유럽연합 관보 OJ L189에서 공개됨) 및 미국에서는 US 유기 식품 제조 법령(US Organic Foods Production Act: OFPA)이다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 유기 FOS 조성물은 상기 유럽 규정 및/또는 US OFPA의 모든 적용가능한 섹션을 준수한다. 따라서 본 발명에 따른 유기 FOS 조성물은 상기 규정/법령의 후속 버젼의 동일한, 유사한 또는 동등한 섹션을 준수할 것이다.

관련된 실시양태에서, 본 발명에 따른 유기 FOS 조성물은 상기 유럽 규정 및/또는 US OFPA의 모든 적용가능한 섹션을 준수하는 공정에 의해 수득된다.

본 발명에 따른 유기 FOS 조성물(OFC)는, 바람직하게는, 그리고 이것의 유기 특성에 따라, 유기 규정 또는 법령 하에서 사용이 허용된 것을 제외하고는, 제초제, 살충제 또는 비료를 본질적으로 함유하지 않을 것이다. 더욱 바람직하게는 본 발명에 따른 OFC는 검출가능한 양의 제초제, 살충제 또는 비료를 본질적으로 전혀 함유하지 않는다.

본 발명의 한 실시양태에서는, 본 발명에 따른 OFC의 제조 공정 및 OFC는, 미국 농무부(United States Department of Agriculture)의 농산물 유통국(Agricultural Marketing Service)에 의해 주관된, US 국가 유기 프로그램(US National Organic Program: NOP)의 테두리 내에서 공개된 바와 같은, 허용 및 금지 물질의 USA 국가 목록(USA National List of Allowed and Prohibited Substances)에 수록된 금지 물질을 본질적으로 함유하지 않는다. 특히 이는 미국 연방 규정(the Code of Federal Regulations)의 타이틀(Title) 7(농업)의 파트(Part) 205, 특히는 §205.602 "유기 작물 제조에서의 사용이 금지된 비합성 물질(Nonsynthetic substances prohibited for use in organic crop production)"에 관한 것이다. 더욱이, 유기 수크로스 작물로부터 본 발명의 공정 및 가능하게는 본 발명에 따른 OFC로 도입될 수 있는 임의의 물질은, 상기 허용 및 금지 물질의 국가 목록의 적용가능한 허용 목록, 특히 §205.601 "유기 작물 제조에서의 사용이 허용된 합성 물질(Synthetic substances allowed for use in organic crop production)", §205.605 " "유기" 또는 "유기 물질로 만들어짐(특정한 성분 또는 식품군)"이라는 라벨이 붙여진 가공 제품의 성분으로서 허용된 비-농작(비-유기) 물질(Nonagricultural(nonorganic) substances allowed as ingredients in or on processed products labelled as "organic" or "made with organic(specified ingredients or food group(s))"", 및 §205.606 " "유기"라는 라벨이 붙여진 가공 제품의 성분으로서 허용된 비-유기 제조된 농업 제품(Nonorganically produced agricultural products allowed as ingredients in or on processed products labelled as "organic")"에 수록된 것이 바람직하다.

본 발명의 추가의 실시양태에서는, 본 발명에 따른 OFC의 제조 공정 및 OFC는, 1997년 2월 26일(규정 345/97) 및 2000년 9월 26일(규정 2020/2000)에 개정된, 1993년 1월 29일의 유럽 집행위원회 규정(European Commission Regulation) 207/93을 준수한다. 이러한 규정은 상기에서 언급된 규정 2092/91의 아넥스(Annex) VI의 내용을 정의하며, 와인을 제외하고, 이러한 규정의 아티클(Article) 1(1)(b)에서 지칭된 본질적으로 하나 이상의 식물 기원 성분으로 이루어진 식품의 제조에서 사용될 수 있는 성분 및 가공 보조제에도 적용된다.

본 발명에 따른 FOS 조성물은 전형적으로 산업적 공정에서 회수된 조성물의 경우에서와 같이, 소량의 불순물을 함유할 수 있다. 본원에서 의미되는 바와 같이, 불순물이라는 용어는 탄수화물 또는 물 외의 화합물을 지칭한다. FC의 경우에는 가장 중요한 불순물은 무기 염, 유기 산 및 단백질이다. 본 발명에 따른 FC 내 불순물의 총량은 대체로 FC의 0.1 내지 3 중량％의 범위일 수 있다. 본 발명에 따른 FC가 OFC인 경우, 특히 본 발명에 따른 공정에서 사탕수수로부터 수득된 유기 수크로스가 사용되는 경우, 불순물의 양은 0.5 내지 5 중량％이고, 반면에 원료로서의 정제된 수크로스의 경우, 불순물의 양은 전형적으로 0.1 또는 0.2 및 0.5 중량％의 범위일 수 있다.

본 발명에 따른 FC가 OFC이고, OFC를 제조하는데 사용된 원료가 사탕수수로부터 수득된 유기 수크로스를 함유하거나 심지어는 이것으로 이루어진 경우, 유기 수크로스 내에 함유된, 유기 수크로스를 단지 "무열량" 공급원으로부터 격상시켜 주기 때문에 가치있게 여겨지는 다양한 비-탄수화물 화합물들의 혼합물이 적어도 부분적으로 OFC 내에 함유될 수도 있다는 것이 밝혀졌다. 따라서 본 발명은 총 0.1 내지 5 중량％의, 미네랄, 비타민, 아미노산 및 단백질로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 함유하는 FC에 관한 것이기도 하다. 바람직하게는, 상기 화합물의 총량은 0.2, 0.3, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9 또는 심지어는 1 중량％ 이상이고, 이는 맛 및/또는 건강에 있어서 추가의 이로운 효과가 FC 내에 존재하거나 FC와 조합될 수 있다는 장점을 갖는다. 바람직하게는, 상기 화합물의 총량은 4.5, 4.0, 3.5, 3.0, 2.9, 2.8, 2.7, 2.6, 2.5, 2.4, 2.3, 2.2, 2.1 또는 심지어는 2.0 중량％ 이하이다.

특히 FC가 OFC인 경우에는, 존재하는 임의의 미네랄, 비타민, 아미노산 또는 단백질은 FC에 첨가되지 않으며, 오히려 이러한 것들이 (O)FC를 제조하는데 사용된 원료 내에, 특히 원료인 유기 수크로스 내에, 이미 통합적으로 함유되거나, (O)FC를 제조하는데 사용된 가공보조제로부터 유래되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 FOS 조성물 내 FOS의 양은 바람직하게는 35 내지 99 중량％, 더욱 바람직하게는 40 내지 98 중량％, 가장 바람직하게는 45 내지 97 중량％이다. FC가 본 발명에 따라 단계(a) 내지 단계(d)에서 달성된 것보다 더 많은 FOS를 함유하는 경우, FC 내 FOS의 양을 증가시키기 위해 후속 단계가 필요하며, 이러한 후속 단계의 예는, 그 자체로 공지된 바와 같이, 크로마토그래피 분리 단계이다.

본 발명에 따른 FOS 조성물의 바람직한 실시양태에서, FC는 본질적으로 병원성 미생물을 함유하지 않고 역시 본질적으로 장내세균을 함유하지 않는다. 본원에서 의미된 바와 같은, "본질적으로 병원성 미생물을 함유하지 않음"이라는 정의는 FC 1 그램 당 0의 병원성 미생물(CFU(집락형성단위)로 표현됨)이 검출되었음을 의미한다. 샘플 1 그램 내에 병원성 미생물이 부재함은 특히 황색 포도상구균(Staphilococcus aureus), 대장균(Escherichia coli), 클로스트리디움 퍼프린젠스(Clostridium perfringens), 클로스트리디움 보툴리눔(Clostridium botulinum), 살모넬라(Salmonella) 및 리스테리아(Listeria)의 경우에 그러하다. 본원에서 의미되는 바와 같이, "본질적으로 장내세균을 함유하지 않음"이라는 정의는 FC 1 그램 당 0의 장내세균(CFU(집락형성단위)로 표현됨)이 검출되었음을 의미한다. 장내세균의 경우, 이는 바람직하게는, 37 ℃에서의 배양 후 24 시간 후에 VRBGA(Violet Red Bile Glucose Agar)를 사용한 잘 공지된 색 평가에 의해 확립된다.

더욱 바람직하게는, 본 발명에 따른 FC는 증균(enrichment) 후 장내세균을 함유하지 않는다. 본원에서 의미되는 바와 같이, 증균이란, 물질 샘플을 우선, 존재하는 임의의 장내세균이 성장 및 증식하기에 최적이도록 선택된 조건에서 배양함을 의미한다. 우선 물질 샘플 25 그램과 펩톤수(Peptone water) 225 ㎖를 합하고 이러한 혼합물을 35 내지 37 ℃의 온도에서 18 내지 24 시간 동안 배양함으로써 이를 수행한다. 이어서, 이러한 혼합물 1 ㎖를 장내세균 증균(EE) 브로쓰 9 ㎖에 첨가한 후, 35 내지 37 ℃의 온도에서 18 내지 24 시간 동안 배양한다. 이렇게 하여 증균을 완결한다. 이어서, EE 브로쓰 샘플을 장내세균의 존재에 대해 VRBGA를 사용하여 시험한다. 본 발명의 이러한 바람직한 실시양태에서는, 심지어는 증균 후에도, 장내세균은 검출되지 않는다.

본 발명에 따른 유기 FOS 조성물(OFC)을 수득하는 유리한 방법은, 바람직하게는 유기 사탕수수 또는 유기 사탕무로부터 수득된, 원료 유기 수크로스로부터 출발한다. 유기 수크로스의 제조의 특성 때문에, 특히 특정한 또는 심지어는 모든 정제 단계의 부재로 인해, 이러한 원료는 이미 상기에서 기술된 바와 같이 특징적인 색 및 향을 초래할 수 있는 수크로스 이외의 화합물을 함유할 수 있고, 이는 특히 사탕수수로부터 수득된 유기 수크로스의 경우에 적용된다. 유기 수크로스의 제조를 위한 유기 공정에 적용되는 정제에 관한 동일한 제한사항이 FOS 조성물의 제조를 위한 유기 공정에도 적용되기 때문에, 색 또는 향을 초래하는 상기에서 언급된 화합물이 OFC 내로 도입될 수 있다. 더욱이, OFC 자체의 제조를 위한 공정을 통해서, FOS 외의 화합물도 OFC 내로 도입될 수 있다. 이러한 인자들의 결과로, 본 발명에 따른 OFC의 한 실시양태에서, OFC는 30 내지 20,000 Icumsa 단위, 바람직하게는 75 내지 15,000 Icumsa 단위, 더욱 바람직하게는 100 내지 10,000 Icumsa 단위, 특히 125 내지 9,000 Icumsa 단위, 또는 150 내지 8,000 Icumsa 단위, 가장 바람직하게는 175 내지 7,000 Icumsa 단위의 색을 갖는다고 밝혀졌다. 이러한 실시양태에서, 및 본 발명에 따른 OFC의 별도의 실시양태에서 그러나 역시 본 발명에 따르면, OFC는 30 내지 5,000 μS/㎝, 바람직하게는 40 또는 50 또는 60 내지 4,000 μS/㎝, 더욱 바람직하게는 70 또는 80 또는 100 내지 3,000 μS/㎝, 가장 바람직하게는 125 또는 150 또는 175 내지 2,000 μS/㎝의 전도도를 갖는다.

색의 표시자로서의 Icumsa 단위는 널리 공지되어 있고, 수크로스-제조 산업에서 사용된다. Icumsa 색을 결정하기 위한 권위있는 시험 방법은 GS2/3-9 방법(2005)인데, 이것은 본질적으로 420 ㎚의 파장에서의 수크로스 수용액의 흡광도를 측정하는 방법으로서, 이어서 흡광도를 Icumsa 값으로 환산한다. 낮은 Icumsa 값은 무색/백색을 나타내며; 보다 높은 값은 유색 물질이라는 것을 나타내는데, 이는 종종 황색 내지 갈색이다. 본원에서는, 하기 설명/변경사항이 적용된 GS2/3-9 방법(2005)을 사용하여 OFC의 색을 결정한다:

- pH는 (기준에서와 같이 7이 아니라) 6으로 조절됨;

- 샘플의 Icumsa 색을 결정하기 위한 공식은 하기와 같다:

여기서 A는 420 ㎚에서의 흡광도이고, Bx는 브릭스도로 나타내어진 고체 함량이고, ρ는 샘플의 밀도이고, b는 흡광 경로의 길이이다.

OFC의 전도도를, 28 °Bx의 고체 함량을 갖는 수성 OFC 상에서 결정하고, 센티미터 당 마이크로지멘스(μS/㎝)로 나타낸다.

본 발명은 하기 실시예에 의해 설명될 것이지만 이러한 실시예로만 제한되는 것은 아니다.

<실시예 1 내지 3>

실험실 실험에서는, 사탕수수로부터 수득된 유기 수크로스(공급원: 칸디코)를 물 및 효소와 합하여 혼합물을 형성하였다. 고체 함량은 72 °Bx였다. 효소는 고정되지 않은 엔도-이눌리나제 노보짐 960이었다. 효소의 활성은 그램 당 470 U였다. 엔도-이눌리나제 효소 1 단위(본원에서는 U라고 지칭됨, EU라고도 알려져 있음)는 이눌린 샘플로부터 1 분 당 1 μmol의 환원당을 유리시킬 수 있는 효소의 양이다(문헌["The Production of Fructooligosaccharides from Inulin or Sucrose Using Inulinase or Fructosyltransferase from Aspergillus ficuum", Barrie E. Norman & Birgitte Højer-Pedersen, Denpun Kagaku vol 36, No.2, pp 103 - 111(1989)]의 108 페이지 왼쪽 칼럼을 참고). 혼합물 내에서 사용된 효소의 양은 건조한 원료 물질 1 그램 당 0.4 U였다.

H₂SO₄ 및/또는 NaOH를 사용하여 혼합물의 pH를 6.25로 조절하였다. 혼합물을 하기 표에 명시된 바와 같은 온도로 가열하고, 20 시간 동안 반응하도록 두었다. 이러한 시간 동안, pH는 매우 천천히 약 6.12의 pH의 수준으로 감소하였다. 유기 FC(OFC)가 형성되었다. 상기 20 시간 후에, 반응을 중지시켰는데, OFC를 전자레인지에서 단시간 가열함으로써 이를 수행하였다. 추가의 정제 단계 또는 정화 단계를 OFC 상에서 수행하지 않았다.

HPLC를 사용하여 OFC를 분석하였다. 그 결과가 하기 표 1에 요약되어 있다. OFC에 대해 세균수를 계수하였고, 어떤 장내세균도 발견되지 않았다.

표 1에 대한 설명:

- 다양한 화합물의 양은 총 건조 탄수화물 물질에 대한 중량％로서 나타내어진다.

- DP2, DP3, DP4 및 DP5라는 용어는 각각 2, 3, 4 및 5의 중합도를 갖는 화합물을 나타낸다.

실시예 1 내지 실시예 3은, 유기 제조의 원리를 준수하는 방법 및 비-고정 엔도-이눌리나제를 사용하여 OFC를 수득할 수 있다는 것을 명백하게 보여준다.

<실시예 4>

파일럿 공장 시험에서는, 유기 FC(OFC)를, 출발량의 1000 ㎏의, 사탕수수로부터 수득된 유기 수크로스(공급원: 칸디코)로부터 제조하였다. 유기 수크로스와 물과 효소를 합함으로써 혼합물을 만들었다. 물의 양은, 혼합물의 고체 함량이 60 °Bx가 되게 하는 양이었다. 효소(노보짐 960)를 유기 수크로스 1 그램 당 0.280 U의 양으로 사용하였다. 효소는 고정되지 않은 것이었다. H₂SO₄ 및/또는 NaOH를 사용함으로써 pH를 6.2로 조절하였고 온도를 56 ℃로 조정하였다. 이러한 조건에서, 혼합물을 20 시간 동안 반응하게 둠으로써 OFC를 형성하였다. 이어서, OFC의 pH를 8로 만듬으로써, 반응을 둔화시켜 본질적으로 중지시켰다. 이어서 OFC를 18 μ 여과기를 통해 밀어서 통과시키고 OFC를 가열함으로써 농축시켜, 고체 함량을 75 °Bx로 만들고 효소를 불활성화시켰다. 그랬더니 회수된 OFC는 350 Icumsa 단위의 색 및 400 μS/㎝의 전도도를 가졌다. 스케일링 방지제, 소포제, 살균제, 살생제 또는 응집제를 사용하지 않았다. HPLC에 의해 분석된 OFC의 조성이 표 2에 제시되어 있다. 표 2의 용어는 표 1의 것과 동일한 의미를 갖는다.

표 4는, 실시예 1 내지 실시예 3의 조건과 매우 상이한 조건에서 및 초기 FOS 형성 후 다양한 후속 처리를 도입하는 공정에서도(비록 여전히 본 발명에 따르긴 하지만) 본 발명에 따른 OFC를 제조할 수 있다는 것을 명백하게 보여준다.

더욱이, 이러한 실시예는 본 발명에 따른 공정을 실제로 산업적 규모에서 성공적으로 이행할 수 있다는 것을 보여준다.

<실시예 5: 비교실험 A>

두 실험실 시험에서는, 고정 효소를 사용하는 경우(비교실험 A)와 유리(즉 비-고정) 효소를 사용하는 경우(실시예 5)를 비교하였다. 두 경우에서, 효소는 노보짐 960이었다. 고정 효소를 위한 담체는 알긴산칼슘이었다. 두 경우에서, 원료는 사탕수수로부터 수득된 유기 수크로스(공급원: 칸디코)였고, 물의 양은 혼합물의 고체 함량이 60 °Bx가 되게 하는 양이었다. 유리 효소를 (건조 물질) 유기 수크로스 1 그램 당 0.3 U의 양으로 사용하였고, 고정 효소를 (건조 물질) 유기 수크로스 1 그램 당 2.43 U의 양으로 사용하였다. 기타 조건은 실시예 4에서와 같았다. 그 결과의 유기 FC의 조성을 HPLC를 사용하여 결정하였고, 이것을 표 3에 요약해 놓았는데, 여기서 용어들은 표 1의 것과 동일한 의미를 갖는다.

본 발명에 따른 실시예 5는, 유리 효소를 사용함으로써 탁월한 결과를 수득할 수 있다는 것을 보여주는데, 왜냐하면 실시예 5에서 유리 효소를 사용하면, 비교실험 A에서 고정 효소를 사용할 때에 비해, 보다 높은 총 수득률의 FOS 화합물; 56 ％ 초과의 보다 많은 양의 DP3를 갖는 올리고당; 및 보다 적은 양의 DP5 이상을 갖는 FOS 화합물을 수득할 수 있기 때문이다.

<실시예 6>

실험실 실험에서는, 사탕수수로부터 수득된 유기 수크로스(공급원: 칸디코)를 물 및 효소와 합하여 혼합물을 형성하였다. 고체 함량은 59.7 °Bx였다. 효소는 펙티넥스 울트라 SP-L(Pectinex Ultra SP-L)(공급원: 노보짐스)이었다. 비록 이러한 효소는 펙틴 가수분해라는 그 자체의 주요 응용분야를 갖지만, 이것은 프럭토실트란스퍼라제 활성도 갖는다고 알려져 있다(예를 들면 문헌["Immobilization of pectinex ultra SP-L pectinase and its application to production of fructooligosaccharides", Csanadi, Zs. and Sisak, Cs., Acta Alimentaria Vol.35(2) pp 205 - 212(2006)]을 참고). 혼합물에서 사용된 효소의 양은 건조 원료 물질 1 그램 당 162 U였다. 효소는 고정되지 않은 것(즉 유리)이었다.

H₂SO₄ 및/또는 NaOH를 사용함으로써 혼합물의 pH를 6.10으로 조절하였다. 혼합물을 56 ℃로 가열하고, 20 시간 동안 반응하게 두었다. 유기 FC(OFC)가 형성되었다. 상기 20 시간 후에, 반응을 중지시켰는데, OFC를 전자레인지에서 단시간 가열함으로써 이를 수행하였다. 추가의 정제 단계 또는 정화 단계를 OFC 상에서 수행하지 않았다.

HPLC를 사용하여 OFC를 분석하였다. 그 결과가 하기 표 4에 요약되어 있다. OFC에 대해 세균수를 계수하였고, 어떤 장내세균도 발견되지 않았다.

<실시예 7>

실험실 실험에서는, 유기 사탕무로부터 수득된 유기 수크로스(공급원: 쥐드추커 아게(Suedzucker AG))를 물 및 효소와 합하여 혼합물을 형성하였다. 고체 함량은 60.0 °Bx였다. 효소는 노보짐 960이었다. 혼합물에서 사용된 효소의 양은 건조 원료 물질 1 그램 당 0.64 U였다. 효소는 고정되지 않은 것(즉 유리)이었다.

H₂SO₄ 및/또는 NaOH를 사용함으로써 혼합물의 pH를 6.2로 조절하였다. 혼합물을 56 ℃로 가열하고, 15 시간 동안 반응하게 두었다. 유기 FC(OFC)가 형성되었다. 상기 15 시간 후에, 반응을 중지시켰는데, OFC를 전자레인지에서 단시간 가열함으로써 이를 수행하였다. 추가의 정제 단계 또는 정화 단계를 OFC 상에서 수행하지 않았다.

HPLC를 사용하여 OFC를 분석하였다. 그 결과가 하기 표 5에 요약되어 있다. OFC에 대해 세균수를 계수하였고, 어떤 장내세균도 발견되지 않았다. OFC의 색은 40 Icumsa 단위인 것으로 결정되었다. OFC를 28 °Bx의 고체 함량을 갖게 희석시킨 후 측정된 OFC의 전도도는 80 μS/㎝이었다.

이러한 실시예는, 본 발명에 따른 OFC를, 사탕무로부터 수득된 유기 수크로스를 사용해서 제조할 수도 있다는 것을 보여준다. 이러한 실시예 7에서는, 사용된 효소의 양이, 건조 원료 물질 1 그램 당 0.64 U로서, 이러한 특정한 효소 및 이러한 특정한 반응 조건을 고려해 볼 때, 오히려 높았다는 것을 유념하도록 한다. 이러한 높은 사용량은 OFC 내 DP3를 갖는 FOS의 중량％가 기타 실시예들의 경우 보다 다소 낮은 상황 때문이었다고 생각된다.

<비교실험 B>

상업적으로 입수가능한 FC의 샘플을 수득하였다. FC는 메이올리고 W(Meioligo W)이었고, 이러한 FC의 공급원은 메이지 세이카 그룹 캄파니(Meiji Seika group company)의 메이지 푸드 머터리아사(Meiji Food Materia Co)였다. HPLC를 사용하여 샘플을 분석하였고, 그 결과가 표 6에 제공되어 있다.

비교실험 B는, 상업적으로 입수가능한 FC 내 DP3를 갖는 프럭토올리고당의 양은 본 발명에 따른 FC 내 프럭토올리고당의 양보다 훨씬 더 낮다는 것을 입증한다.

Claims

(a) 수크로스를 함유하는 원료를 제공하는 단계;
(b) 엔도-이눌리나제(endo-inulinase) 활성 및/또는 프럭토실트란스퍼라제(fructosyltransferase) 활성을 갖고 유리 비-고정 형태를 갖는 효소와 원료를 합하여, 혼합물을 형성하는 단계;
(c) 혼합물 내 프럭토올리고당(FOS)이 혼합물 내 탄수화물의 총량의 45 중량％ 이상을 차지하도록 하는 시간 동안 FOS-형성이 일어날 수 있도록 하는 조건에 혼합물을 노출시킴으로써, FOS 조성물을 형성하는 단계;
(d) 임의로 효소를 불활성화시키는 단계; 및
(e) FOS 조성물을 회수하는 단계
를 포함하는, 프럭토올리고당(FOS) 조성물을 산업적 규모로 제조하는 방법.
제1항에 있어서, 어떤 단계에서도 스케일링 방지제, 소포제, 살균제, 살생제 및 응집제 중 하나 이상을 사용하지 않는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 어떤 단계에서도 이온 교환 수지를 사용하지 않는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 효소가 유전자 조작 생물에 의해 제조되지 않은 것인 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 단계(c)에서 FOS-형성이 일어날 수 있는 조건은 40 내지 75 ℃의 범위의 온도 및 50 내지 80 °Bx의 고체 함량을 포함하고, 혼합물을 이러한 조건에 노출시키는 시간은 혼합물 내 탄수화물의 50 중량％ 이상이 FOS가 되게 하는 시간인 방법.
제5항에 있어서, 단계(c)에서 온도가 60 내지 72 ℃이고 고체 함량이 61 내지 75 °Bx인 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 단계(a)에서 가공된 수크로스의 양이 24 시간 당 500 내지 500,000 ㎏인 방법.
프럭토올리고당 조성물(FC) 내 프럭토올리고당의 56 중량％ 이상이, HPLC에 의해 측정시, 3의 중합도(DP)를 갖고;
유전자 조작 생물로부터 수득된 효소를 사용하지 않는 효소적 공정을 통해 수크로스로부터 수득되고;
임의로 FC 내 탄수화물의 2 중량％ 이하의 부분이 7 이상의 중합도(DP)를 갖는 올리고당으로 이루어진
프럭토올리고당 조성물(FC).
제8항에 있어서, 조성물 내 탄수화물의 11 중량％ 이상이 수크로스로 이루어진 FC.
제8항 또는 제9항에 있어서, 30 내지 20,000 Icumsa 단위의 색 및 30 내지 2,000 μS/㎝의 전도도를 갖는 FC.
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 미네랄, 비타민, 아미노산 및 단백질로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 총 0.1 내지 3 중량％로 함유하는 FC.
제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 35 내지 99 중량％의 FOS를 함유하고, 장내세균을 본질적으로 함유하지 않는 FC.
식품 또는 동물 사료에 있어서의, 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 FC의 용도.