KR20110127238A

KR20110127238A - 피토스테롤의 분산물

Info

Publication number: KR20110127238A
Application number: KR1020117022444A
Authority: KR
Inventors: 토마스 프란시스 하르팅 글라드; 디아즈 미구엘 안젤 푸엔잘리다; 로자스 알레지안드로 마르코비츠
Original assignee: 토마스 프란시스 하르팅 글라드; 로자스 알레지안드로 마르코비츠; 디아즈 미구엘 안젤 푸엔잘리다
Priority date: 2009-02-23
Filing date: 2010-01-29
Publication date: 2011-11-24
Also published as: CO6410262A2; AU2010215214A2; CA2753274C; RU2011135710A; SG173810A1; EP2399463A1; EP2399463B1; EP2399463A4; MX2011008832A; JP5630770B2; AU2010215214B2; RU2501328C2; KR101350574B1; US20120046254A1; NZ594775A; WO2010095067A1; BRPI1007986C1; CN102448330A; AR076987A1; BRPI1007986A2

Abstract

본 발명은 피토스테롤, 피토스타놀 및 이들의 유도체의 고도로 안정한 수성 분산물을 제조하는 방법에 관한 것이고, 이는 피토스테롤과 관련하여 비교적 농도가 낮은 유화제를 넓은 범위에서 이용할 수 있게 하고 농도가 높은 피토스테롤을 지닌 분산물을 제조할 수 있게 한다. 상기 분산물은 하나 또는 그 이상의 피토스테롤, 수성 매질 및 하나 또는 그 이상의 유화제가 분산기에서 적어도 140℃의 온도에서 분산하여 유탁액을 얻도록 하고, 이어서 결과로 생성된 유탁액을 냉각하여 수성 매질 중의 스테롤의 분산물을 얻도록 하는 방법을 이용하여 얻어진다.

Description

피토스테롤의 분산물{DISPERSION OF PHYTOSTEROLS}

본 발명은 피토스테롤의 고도로 안정한 수성 분산물을 생산하는 공정과 이러한 분산물을 저콜레스테롤혈증 치료 식료품과 약품의 원료로 이용하는 것과 관련된다.

스테롤, 일반적으로 주로 식물 스테롤 또는 피토스테롤은, 현재 여러가지 이용분야를 가지고 있고 대체로 식료품 원료로 이용된다. 이러한 이용분야는 우유 청량 음료, 수성 팬시 음료, 과일 쥬스와 같은 수성 매질에 또는 특히 마아가린 및 마요네즈와 같은 지질 매질에 분산된 피토스테롤을 이용할 것을 요구한다. 분산 피토스테롤의 이용분야가 다양하므로, 여러 가지 응용분야에 이용되기 전에 오래 동안 보관할 수 있는 고도로 안정한 수성 분산물을 얻고 동시에 특정한 응용분야에 이용될 때 피토스테롤이 분산되어 있고 상분리가 일어나지 않고 생산물의 맛이 좋은 균일한 생산물을 내놓는 것이 중요하다. 피토스테롤이 함유된 생산물의 가공에 대한 식료 공업분야에서의 관심은 식사시 콜레스테롤의 흡수를 억제하는 피토스테롤의 능력이 입증된 결과이다.

1930년대부터 혈장 콜레스테롤의 농도가 피토스테롤의 섭취에 의해 영향을 받는 받는다는 것이 알려졌다. 1950년대에 진행된 후기 연구는, 동물 및 인간 모두에서, 확실히 외부적으로 공급된 콜레스테롤, 즉 식사시 콜레스테롤의 흡수를 억제하는데서 피토스테롤이 아주 효과적이라는 것을 보여준다. 그러므로 콜레스테롤 함유 식료품과 함께 피토스테롤을 섭취하는 사람들은 먹는 음식에 피토스테롤이 들어있지 않는 사람들보다 혈청 콜레스테롤이 낮다. 결과 최근에 피토스테롤 함유 식료품 가공이 피토스테롤을 필요로 하는 사람들에게 그것을 공급하는 효과적이면서도 원가가 낮은 방도로서 관심이 높아가고 있다.

피토스테롤은 수성 매질에 용해되지 않고 지질 매질에도 거의나 용해되지 않지만 저콜레스테롤혈증 치료 효과를 내기 위하여 섭취된 음식물에 꼭 용해되지 않아도 되고, 그러나 이러한 매질에 분산되었을 때 콜레스테롤을 낮추는 효과를 보여 줄 수 있다. 피토스테롤의 콜레스테롤을 낮추는 효과가 이 기술분야에서 잘 알려져 있지만, 본 발명에 따르는 공정에 의해 제조된 피토스테롤 분산물은 이 기술분야에서 알려진 공정에 따라 제조된 같은 분산물보다 콜레스테롤을 낮추는 효과가 상당히 높으며 이러한 효과를 내는 상업적으로 가장 널리 알려진 생산물 중의 한가지인 피토스타놀 에스테르를 이용하여 얻어진 높은 콜레스테롤 저하 효과를 가진다.

대체로 피토스테롤의 수성 분산물을 제조하는데 하나 또는 그 이상의 계면활성제가 유화제로 이용되는데 피토스테롤에 대하여 20 중량% 이상의 비율로, 전형적으로 50 중량% 이상이 제조물에 첨가된다. 물에 분산될 수 있는 피토스테롤가루의 대부분이 약 50%의 피토스테롤을 함유하는데 한부분은 피토스테롤이고 한부분은 유화제 또는 기타 첨가제로 되어 있다. 피토스테롤을 85 중량%까지 함유하는 분산가능한 피토스테롤 가루는 시장에서 찾아 볼 수 있으며 이러한 가루는 물에 분산되는 능력이 매우 낮고 일단 물에 1 중량% 정도로 현탁되면 수상에서 쉽게 분리되고 한시간 내에 침전된다. 이러한 분산물을 안정시키기 위하여 유화제와 대체로 고압 균질화에 의한 기타 가공을 보다 많이 요구하는데 그것은 추가적으로 보다 복잡한 제조단계가 있어야 한다는 것을 의미한다. 현재 기능 식료품 원료로 이용될 수 있는 상업적으로 구입가능한 안정한 수성 피토스테롤 분산물이 없는데, 그것은 피토스테롤이 쉽게 침전되고 분산물에서 피토스테롤의 함유량이 낮고 저장 기일(1달)이 제한되어 있기 때문이다. 그러므로 분산물은 대체로 분산물은 탈수되어 재현탁될 수 있는 가루로 상업적으로 거래되고 있다. 다음의 부분들에서 계면 활성제 (surface active agent)와 계면활성제(surfactant)라는 술어는 서로 교체하여 이용된다.

식료품 유화제는 비교적 작은 집단의 유화제족으로만 되어 있고 그중 대부분이 하루 섭취량과 관련하여 식사 제한량이 있는데 폴리소르베이트와 같은 일부 경우에는 25 mg/kg까지 낮을 수 있다. 이것은 피토스테롤 분산 공정에서 이용될 수 있는 유화제의 결합을 제한한다. 이 문제는 하나 이상의 계면활성제를 분산물에 이용해야 하는 할 때, 그 분산물을 식료품 또는 약품 생산물에 혼입해야 하는 경우에 보다 심각하다.

콜레스테롤 저하제로서 권고되는 피토스테롤의 하루 섭취량은 0.8 - 2.0 g이다. 그러므로 식료 유화제를 높은 농도로 쓰는 경우에 식료 유화제의 전체 하루 섭취량은 다른 식료품에 있는 유화제도 고려할 때 일부 유화제에 대한 최대 허용 하루섭취량이 훨씬 초과될 수 있고 모노 또는 디글리세롤의 경우에 전체 하루 칼로리 섭취량을 훨씬 증가시킬 수 있다.

그러므로 우세하게 소수성이고 우세하게 친수성인 계면활성제 또는 그의 혼합물을 비롯한 모든 범위의 식료용 유화제를 이용하여 유화제/피토스테롤 비율이 가능한 가장 낮은 가장 안정한 수성 피토스테롤 분산물을 얻기 위한 해결책을 개발할 필요성이 제기된다.

수성 피토스테롤 현탁물 또는　분산물의　제조와　저콜레스테롤혈증　식료품의　원료로　이용하기　위한　목적으로　선행기술에서　밝혀진　수 많은　공정들이　있다．　본 출원에서　밝혀진　대상과　관련한　지난 ２０ 년간의　선행 기술 문헌들 중　일부를　표 1에서　보여주고　있다．　　

본 발명에서　술어　유탁액은　일반적인　의미를　가지는데　유탁액은　두개의　혼합되지　않는　액체의　혼합물이며,　여기에서　분산상으로　알려진　액체들중　한가지는　연속상으로　알려진　다른　액체들 내에　분산되어　있다．　그러므로　수성　피토스테롤　유탁액은　수성　매질에　액상　피토스테롤이　분산된　것을　의미하며　술어　피토스테롤의　수성　분산물은　수성 매질 중의 고체　피토스테롤의　분산물을　의미한다．　안정한　유탁액을　형성하기　위하여　유탁액은 하나　또는　그　이상의　계면활성제와　일반적으로　보호　콜로이드로　알려진　기타　성분을　함유하여야　한다．　계면활성제는　같은　분자에　친수성과　소수성부분을　다　가지는　물질　즉　양친매성인　물질이다．　그것은　이　물질들이　계면에　집중되어　계면 장력을　감소시킨다는　것을　의미한다．　양친매성　분자의　양친매성　정도를　특징짓기　위하여 HLB로　명명된　값인　１－４０에　달하는　경험적인　숫자 크기가　이용된다． HLB 값이　낮을수록　분자가　소수성이고　반대로　HLB 값이　높을수록　분자의　친수성이　올라간다．　자연상태와　합성상태로　수많은　계면활성제가　있으며　이것은　많은　응용분야에서　유용하게　이용된다．　유화제는　유탁액을　안정시킬　목적으로　유탁액　제조에서　이용되는　계면활성제이다．8－18까지의 HLB 값을　가지는　계면활성제는　물　유탁액의　오일(o/w)을　안정시키기　위하여　유용한데　여기에서　분산상은　오일이고　연속상은　물　또는　수성 매질이다．다른　한편　3－6까지의　HLB 값을　가지는　계면활성제는　오일　유탁액의　물(w/o)을　안정시키기　위하여　유용한데　여기에서　분산상은　물이고　연속상은　오일이다．　유탁액　분야에서　술어　오일은　물과　혼합되지　않는　모든　액체를　의미한다．　술어　수성　매질은　물　또는　용액，　분산물　또는　유탁액의　적어도　３０ 중량％가　되는　물을　함유하고　있는　용액，분산물　또는　유탁액을　의미한다．

[표１]　

피토터스테롤　분산물의　제조를　위한　선행기술의　공정들

수성 매질에서 분산가능한 피토스테롤의 제제와 관련된 현존기술에는 여러가지 공개내용들이 있는데 하나 또는 그 이상의 계면활성제가 있는 상태에서 수성 매질에서의 피토스테롤의 기계적인 분산 방법, 임계 미만 또는 임계 초과인 일부 적합한 용매에 피토스테롤을 용해하고 용해물을 액상에 분산하는 방법, 하나 또는 그 이상의 계면활성제에서 피토스테롤을 열성 용해하고 용해물을 수성 매질에서 용해물을 분산하는 방법, 피토스테롤을 일부 계면활성제의 수성 용액과 직접 혼합하고 높은 온도에서 뜨거운 증기를 주사하는 등 많은 방법들이 있다.

물에 용해되는 피토스테롤-탄수화물 복합체를 제제하여 피토스테롤이 용해되는US 특허 출원 20060035009에서 밝혀진 공정을 제외하고 피토스테롤 제제물을 얻는 일반적인 방법은 저콜레스테롤혈증 치료 효과를 내는 물에　분산될 수　있는 피토스테롤 가루 또는 수성 피토스테롤 분산물을 제제하는 것이다. 미국 특허 5,932,562 와 6,063,776에서 오스트룬드는 또한 물에 용해되는 피토스테롤을 얻기 위한 공정을 밝혀주고 있지만 특허’562의 실시예 4에서 보여주고 있는 것처럼 가루로 된 시토스타놀 제제물은 사람에게서 콜레스테롤을 낮추는 작용을 보여주지 못하고 있다. 상기의 세 문헌을 제외하고도 현존 기술은 일반적으로 물에 용해되는 피토스테롤보다 쉽게 얻을수 있는 물에 분산될 수 있는 피토스테롤 가루 또는 수성 피토스테롤 분산물의 제제를 위한 여러가지 방법을 보여주고 있다. ‘562 특허 문헌에서 오스트룬드가 보여주고 있는 것처럼 피토스테롤 가루 또는 분산물의 콜레스테롤 저하제로서의 효과성은 제제 공정에 의존하는 듯하다.

본 발명에 따라 제조된 피토스테롤의 수성 분산물 또는 물에 분산될 수 있는 피토스테롤 가루의 콜레스테롤을 낮추는 작용을 현존기술에서 알려진 공정에 따라 제조된 것과 비교할 때 첫번째 경우에 상당히 높은 콜레스테롤 효과가 관측되는데 그것은 물에 분산될 수 있는 가루 또는 수성 피토스테롤 분산물로 흡수되는 고체상태의 피토스테롤의 콜레스테롤을 낮추는 효과가 예견치 않게 그의 제제 공정에 의존하는듯 하다는 것을 확증하고 있다.

유탁액을 제제하기 위하여 혼합되지 않는 액항을 분산하기 위한 여러가지 잘 알려진 방법들이 있다. 본 발명에서 이용되는 보다 유리한 방법은 콜로이드 분쇄기, 교반기와 압력 균화기와 같은 회전자/고정자 균화기의 의거하는 것이다. 이 설비들은 높은 전단 응력과 전단 속도를 보장함으로써 수성 피토스테롤 유탁액의 제제를 가능하게 하여 냉각하는 즉시 현존기술의 임의의 공정으로 제조된 분산물과는 놀라울 정도로 다른 특성을 가진 수성 피토스테롤 현탁액을 발생시킨다.

현존기술의 공정은 피토스테롤 분산 공정에 대하여 밝혀주지 않고 있는데 여기에서는 피토스테롤, 수성 매질과 하나 또는 그 이상의 식료품 급수의 계면활성제가 식료 및 제약공업에서 이용하는데서 계면활성제 대 피토스테롤 비가 낮고 상당한 피토스테롤 농도가 높은 조건에서 피토스테롤의 녹는점 이상의 온도에서 분산되어 유탁액을 형성하고 유탁액을 냉각시켜 피토스테롤 분산물을 수성 매질에 생기게 한다.

반대로 이 공정은 피토스테롤의 녹는점이 높은 것으로 하여 현존 기술 문헌들에서 장려되지 못하였다. 사실상 《수성의 분산 가능한 스테롤 생산물》의 제목을 단 미국 특허 6,623,780 (2003년 9월23일)에서 발명가들 (스티븐스와 스크멜저)은 명백하게 말하였다 (단락 3, 10행과 다음 행들을 보라) 《스테롤을 조제하는데서 초기 난점은 높은 녹는점이다. 상업적으로 구입가능한 식료품급 스테롤은 전형적으로 120℃ - 140℃의 녹는점을 가진다. 이것은 물에서의 분산을 힘들게 한다. 왜냐면 스테롤은 높은 온도와 그와 관련된 높은 압력에 의거하지 않고서는 액상 스테롤로서 물에 분산될 수가 없기 때문이다. 》

이러한 난점을 극복하기 위하여 발명가들은 스테롤, 모노글리세라이드, 트윈 60과 같은 폴리소르베이트에 의존하였다. 이것은 대략 75 ℃ 정도의 낮은 녹는점을 가진 혼합물을 발생시켰다. 다음 이 혼합물을 냉각시키고 좋기는 혼합물을 공기 흐름속에 분무한다. 결과적인 스테롤-유화제 가루는 따라서 수성 매질에 분산될 수 있고 고자름도 균화법으로 처리하여 유탁액을 형성한다. 즉 스테롤을 음식 모체 속에 혼입하는 것은 뒤따라 균화 단계를 이용할 것을 요구한다. 청구된 계면활성제의 형태와 비율에 따라 계면활성제 혼합물의 HLB 값은 4-6이고 유화제 대 스테롤의 청구된 비율은 111% - 170%이다. 발명가들은 이 발명에 따라 제제된 분산물은 스테롤, 모노글리세라이드, 폴리소르베이트를 포함하고 있는데 순수한 물속에서 여러 주 동안 안정하다.

이 발명의 공저에 따라 제제된 수성 피토스테롤 분산물은 1년 이상의 저장기일을 가지는데 이 기간에 뚜렷한 상 분리나 침전이 없고 우유 청량 음료, 수성 팬시 음료, 과일 쥬스 등과 같은 액상 음식물에 쉽게 혼입된다.

‘780 특허문헌에서 알려진 공정에 따르는 불리한 점은 적어도 안정한 수성 피토스테롤 분산물을 제제하기 위하여 스테롤을 하나 또는 그 이상의 유화제와 혼합하고 형성된 혼합물을 녹이고 녹인 생성물을 분무 건조하고 결과적으로 생긴 가루를 높은 전단에서 가루의 녹는점보다 높은 온도에서 수성 매질에 분산시키는 여러 공정이 필요된다. 그외에도 스테롤과 유화제의 혼합물의 녹는점을 상당히 감소시키기 위하여 스테롤 이용에 비하여 비슷한 양 또는 많은 양의 유화제가 필요된다는 것이다. 또한 일부 응용분야에서는 몇 주라는 저장 기간이 불충분할 수 있다. 더우기 유용한 유화제의 범위가 이 공개된 공정에서 다소 제한되어 있어 수 많은 중요한 식료용 유화제는 응용분야에서 배제하였다. 또한 스테롤에 동반되는 유화제량 초과가 그것이 혼입된 음식물의 칼로리 함량에 상당히 영향을 주므로 콜레스테롤 저하 식료품으로서는 바람직하지 못한 특성으로 된다.

윤 등은 미국 특허 출원 20040029844, 20040170064, 20020064548에서 수성 피토스테롤의 제조를 위한 유사한 공정을 공개하였는데 특허 문헌‘780의 스테븐스와 스케멜트저에 의하여 이용된 낮은 유화제/피토스테롤 비율에 의거하였지만 스테롤의 녹는점에 가까운 높은 온도를 이용하였는데 이것은 정확히 미국 특허 6,623,780의 발명가들이 피하고 싶었던 문제이다.

상기에서 인용된 특허 출원에서 공개된 공정들은 녹여진 혼합물을 형성하기 위하여 특허 출원 20040029844의 실시예 1, 2, 3에서 보여준 바와 같이 130℃와 140℃ 사이의 온도에서 여러 가지 유화제와 함께 스테롤을 혼합하는 공정으로 되어 있다. 이 혼합물은 좋기는 70℃와 90℃ 사이에서 수성 매질 또는 음료에 분산될 수 있다. 이 공정을 6,800 rpm - 10,000 rpm의 회전 속도로 혼합 교반기에서 진행될 수 있다. 발명가들은 《교반 공정후에 응집된 미셀들을 분쇄하기 위하여 균일화 공정이 필요된다》고 말하였다.

이용되는 유화제는 수크로즈 스테아릴 에스테르, 소르비탄 라우릴 에스테르, 나트륨 스테아릴 락틸레이트, 폴리글리세린 모노스테아레이트 및 모노글리세릴 시트레이트인데 스테롤에 대하여 17% - 85%의 양으로 이용된다. 유화제의 HLB 값 범위는 8-15이다.

상기 특허 출원 20040029844의 실시예 1, 2, 3에서 보여주는 바와 같이 이용되는 유화제가 스테아릴 락틸레이트, 폴리소르베이트 또는 모노글리세릴 시트레이트이면 결과 분산물은 안정하지 못하다. 이 실시예들에 따르면 수크로즈 스테아릴 에스테르 (HLB 11)와 라우릴 소르비탄 (HLB 8.6) 그리고 그의 혼합물들만이 효과적인 안정제이다. 그러므로 공개된 발명을 실행하는데 적합한 유화제의 범위는 다소 제한되어 있다. 본 발명의 실시예들에 따른다면 균일화 단계(분석표 5)가 없는 특허 출원 20040029844의 실시예 1에 따라 제조된 스테롤 분산물은 안정하지 못하다. 그리고 균일화 단계가 포함되었다면 (분석표 6) 결과 분산물은 본 발명의 실시에 따라 제조된 스테롤 분산물보다 상당히 낮은 안정성을 가지고 있다. 더우기 특허 출원 20040029844에서 공개된 공정은 고체 함량이 높은 수성 피토스테롤 분산물의 제조를 허용하지 못한다.

미국 특허 출원 20070031570에서 바인더는 물, 피토스테롤, 유화제를 혼합하고 100℃ - 200℃ 사이의 뜨거운 김으로 2-10초 동안, 좋기는 30초부터 3분 동안 혼합물을 가열하여 수성 피토스테롤 분산물을 제조하기 위한 방법을 공개하였다. 가열 공정은 혼합물에 특징적으로 낮은 전단 응력을 준다. 다음 혼합물을 흘라쉬 냉각기에서 냉각하고 또는 2000 psi - 8000 psi 사이의 높은 압력에서 좋기는 두번 균일화한다. 설명서에서는 균일화 온도를 공개하지 않았지만 실시예 1에서는 152℃에서의 열수 공정 이후에 혼합물을 79℃로 냉각하고 두단계의 균일화 단계로 처리한다. 그리하여 진짜 균일화는 고체 스테롤의 수성 분산물에서 진행된다.

공개된 공정들을 실행하자면 렉시틴, 증류된 모노- 및 디-글리세라이드 등과 같은 HLB 값(5 이하)이 낮은 식료용 유화제가 이용된다. 실시예 1과 2에서 피토스테롤에 대한 유화제의 양은 199%이다.

공개된 공정의 불리한 점을 다음과 같이 들 수 있다: 이용될 수 있는 유화제의 범위는 HLB값이 5보다 작은 유화제에 국한되는데 이것은 일정한 응용분야에서 요구되는 중요한 유화제를 배제한다; 균질화 이전 단계의 생성물이 매우 불안정하고 균질화 단계 이후에도 생성물은 여전히 안정성이 낮다; 또한 피토스테롤의 양에 비하여 유화제가 훨씬 초과된다. 이것은 저 칼로리 식료품을 대체로 요구하는 콜레스테롤 저하 식료품에서 그의 응용에 불리한 점으로 될 수 있다.

공개된 공정의 다른 불리한 점은 현존 기술의 다른 공정에 공통된 것으로서 균화기 밸브에 가해지는 심한 마모에 의한 것으로서 고체 스테롤의 수성 분산물의 균화단계로 인한 것이다. 본 발명의 공정에서 균일화는 스테롤 유탁액이지 분산물에 대하여 진행되지 않는다. 이 결과는 마모가 예상했던 것처럼 없어지는 것뿐아니라 뜻밖에도 결과적인 분산물이 고도의 안정성을 가지고 있고 피토스테롤에 비하여 아주 낮은 농도에서 큰 범위에서 유화제들을 사용하고 피토스테롤의 농도가 높은 속에서 이용하는 것이다.

현존기술에는 아주 높은 안정성을 가지고 있고 HLB 값이 대략 1 내지 20 범위이고 피토스테롤 함량이 낮은 분산물과 수성 분산물의 10 중량% 이상, 좋기는 20 중량% 이상의 피토스테롤을 가진 분산물의 생산을 가능하게 하는 친수성 및 소수성 유화제를 모두 가지는 넓은 범위의 유화제중에서 선택된 하나 또는 그 이상의 계면활성제에 의하여 안정되는 수성 피토스테롤 현탁액을 제조하는 공정이 없다는 것이 명백하다.

본 발명에서 공개된 공정에서는 HLB 수치가 1-20이고 유화제/피토스테롤 비율이 낮은 넓은 범위의 식료용 유화제와 그의 혼합물을 이용하는 아주 안정한 피토흐테롤 분산물을 제조하는 것을 가능하게 하며 그것은 한가지 단계로 만족하게 진행될 수 있는 극히 단순한 공정이다. 본 발명의 분산물에서 피토스테롤의 농도 범위는 분산물 한 리터당 분산된 피토스테롤이 0.1-400g 범위로서 현존 기술에서 공개된 안정한 피토스테롤에서 얻어진 가장 큰 농도의 2배에 달하는 것이다. 피토스테롤 함량이 큰 수성 분산물은 마아가린 첨가제와 같이 분산된 피토스테롤의 농도가 높을 것을 요구하는 일정한 응용분야에서 유리하므로 이것이 본 발명의 또 하나의 유리성으로 된다. 이처럼 분산된 가루를 얻는 것이 목적일 때 물 제거와 관련된 난점을 감소시키기 위하여 물 함량이 될 수록 낮은 분산물로 시작하는 것이 적합하다.

공정의 생성물이 현존 기술에서 공개된 공정을 이용하여 얻어진 피토스테롤 분산물의 모든 약점을 극복할 수 있는 피토스테롤 분산물을 얻어내는 공정을 제안해야 필요성에 의하여 본 발명이 나왔지만 여기에서 공개된 공정에 따라 제조된 분산물은 실시예 16에서 보여주는 바와 같이 수성 분산물 뿐아니라 재현탁된 가루 피토스테롤도 모두 현존 기술의 분산물이 보여주는 효과에 비하여 예견치 못했지만 놀랍게도 상당히 높은 콜레스테롤 저하 효과를 보여준다는 것을 찾아 내었다.

발명의 간단한 설명

아주 안정한 수성 피토스테롤 분산물을 제조하기 위하여 피토스테롤, 수성 매질과 하나 또는 그 이상의 유화제를 혼합하고 피토스테롤의 녹는점보다 높은 온도에서 분산시켜 수성 피토스테롤 유탁액을 얻어내고 유탁액을 냉각시켜 아주 안정한 수성 피토스테롤 분산물을 얻어낸다. 다음에서 구체적으로 서술된 공정은 놀라울 정도로 높은 안정성을 가지고 마감 분산물의 무게 준하여 높은 피토스테롤 농도에서 100 nm 이하의 평균 입자 크기를 가진 수성 피토스테롤 분산물의 제조를 가능하게 한다. 본 발명을 진행할 수 있는 적합한 분산기에는 실버슨 기계회사의 혼합 설비들과 같은 콜로이드 분쇄기, 납작한 날개 터빈 교반기를 가진 교반형 용기(stirred vessel), 카울즈형(Cowles) 임펠러, 뾰족 날개형(pointed blade) 임펠러, 톱니형(saw-tooth) 임펠러와 기타 혼합-교반 설계를 포함하는 회전자-고정자 분산기 그리고 압축 균화기들이 포함된다.

발명의 상세한 설명

이 발명의 목적은 식료품 및 약제조 원료로 이용될 수 있거나 여러 가지 응용 분야들에서 조제될 수 있는 아주 안정한 수성 피토스테롤 분산물을 제조하기 위한 공정을 제안하는 것이다.

본 발명의 두번째 목적은 단독으로 이용되거나 유사한 현존 기술의 피토스테롤-함유 생성물보다 상당히 높은 농도에서 사람의 식사시 콜레스톄롤의 흡수를 감소시키기 위한 식료품 및 약제조 원료로 이용될 수 있는 아주 안정한 수성 피토스테롤 현탁액 제조를 위한 공정을 제공하는 것이다. 이러한 특성을 가진 분산물을 제조하자면, 피토스테롤 또는 피토스테롤의 혼합물, 수성 매질 그리고 ㅎ나 또는 그 이상의 유화제를 혼합하고 피토스테롤의 녹는점보다 높은 온도에서 적합한 분산기에 분산시켜 수성 피토스테롤 유탁액을 얻어낸 다음 유탁액을 냉각시켜 아주 안정한 수성 피토스테롤 분산물을 얻어낸다. 발명의 첫번째 단계를 진행하기 위한 적합한 분산기에는 실버슨 기계회사의 혼합 설비들과 같은 콜로이드 분쇄기, 납작한 날개 터빈 교반기를 가진 교반형 용기, 카울즈형 임펠러, 뾰족 날개형 임펠러, 톱니형 임펠러와 기타 혼합-교반 설계를 포함하는 회전자-고정자 분산기 그리고 압축 균화기들이 포함된다.

본 발명의 세번째 목적은 단독으로 이용되거나 유사한 현존 기술의 가루 피토스테롤을 함유한 생성물보다 상당히 높은 농도에서 사람의 식사시 콜레스테롤의 흡수를 감소시키기 위한 식료품 및 약제조 원료로 이용될 수 있는 가루로 된 물에　분산될 수　있는 피토스테롤을 제조하기 위한 공정을 제공하는 것이다. 이러한 특성을 가진 가루로 된 피토스테롤을 제조하기 위하여 피토스테롤 또는 피토스테롤의 혼합물, 수성 매질과 하나 또는 그 이상의 유화제를 혼합하고 적합한 분산기에서피토스테롤의 녹는점보다 높은 온도에서 분산시켜 수성 피토스테롤 유탁액을 얻어내고 다음 유탁액을 냉각시켜 아주 안정한 수성 피토스테롤 분산물을 생산한다. 발명의 첫번째 단계를 실현하기 위한 적합한 분산기에는 적합한 분산기에는 실버슨 기계회사의 혼합 설비들과 같은 콜로이드 분쇄기, 납작한 날개 터빈 교반기를 가진 교반형 용기, 카울즈형 임펠러, 뾰족 날개형 임펠러, 톱니형 임펠러와 기타 혼합-교반 설계를 포함하는 회전자-고정자 분산기 그리고 압축 균화기들이 포함된다. 얻어진 분산물은 탈수되어 물에　분산될 수　있는 가루로 된 피토스테롤을 얻어낸다.

본 발명과 스티븐스와 스크멜쩌와 윤 등의 공개 내용에서 이용되는 수성 피토스테롤 분산물의 안정을 측정하기 위한 편리한 기술은 표준조건에서 분산물을 원심분리하자마자 분산물에서 분리된 피토스테롤의 양을 측정하는 것이다. 이 목적을 위하여 일정한 피토스테롤 농도를 가지는 분산물의 양을 10분 동안에 3000g 원심 분리하고 표면에 뜨는 결과적으로 나오는 피토스테롤 농도를 측정하는 것이다. 원래 분산물의 안정성은 원심 분리후에 현탁액에 남아있는 피토스테롤의 생성량으로 표현된다. 분리된 피토스테롤의 양이 작을수록 분산물의 안정성이 높아진다 (수식 1을 보라):

E = M1 * X1 / (M0 * X0) * 100, (수식 1)

여기에서:

E: 분산물의 안정성, %

M0: 원심분리된 분산물의 질량, g

X0: 원심분리된 분산물에서 피토스테롤의 비율, %

M1: 재생된 분산물의 질량, g

X1: 재생된 분산물에서 피토스테롤의 비율, %

분석조건에서 본 발명에서 공개된 공정에 따라 제조된 피토스테롤 분산물에서 피토스테롤 침전물은 관측되지 않았거나 분산물의 안정성이 원심분리후 75% 이상이다. 결국 견본 피토스테롤의 75%가 원심 분리 분석후에 현탁액에 남아있다는 것이다.

본 발명에서 술어 《피토스테롤》에는 시토스테롤, 캄페스테롤, 스티그마스테롤, 브라시아스테롤, 아베나스테롤 또는 상기의 특정한 유리 식물　스테롤의 혼합물과 같은 식물에서 얻어진 유리 스테롤, 뿐만아니라 시토스타놀, 캄페스타놀과 그의 혼합물과 같은 피토스타놀로 알려진 수소 처리된 형태의 유리 스테롤, 또한 지방산, 숙신산, 페룰산과 기타 산들과 같은 유기산을 가진 피토스테롤 또는 피토스타놀 에스테르와 이러한 에스테르 등의 혼합물 그리고 일반적으로 1-24개의 탄소 원자를 가진 산을 가진 에스테르들, 글리세라이드와 기타 그것들의 유도체 등이 포함된다.

피토스테롤의 혼합물 또는 특정한 피토스테롤은 콩, 옥수수, 해바라기, 목화, 호무우 등과 같은 여러 가지 유질 종자(oleaginous seed)에서 얻어진다. 톨유 비누, 톨유, 톨유 피치로 알려진 톨유 정제물의 찌끼와 같은 종이 펄프 공업의 부산물에서 얻어질 수 있다.

본 발명에서 이용되는 계면 활성제 또는 유화제에는 여러가지 계면 활성제 또는 유화제, 특히 1-20 사이의 HLB 값을 가지는 식료용 계면 활성제 또는 유화제가 포함되는데 일부를 표 2에서 보여주고 있다.

[표2]

식료용 유화제

본 발명의 첫번째 목표는 피토스테롤, 하나 또는 그 이상의 식료용 유화제, 좋기는 HLB 수치가 1-20인 식료용 유화제, 수성 매질, 좋기는 물, 더 좋기는 연수를 혼합하여 달성할 수 있다. 경수 또는 반경수 밖에 얻을 수 없는 경우에는 화학 처리, 이온 교환 또는 정화를 포함하여 이 기술에서 잘 알려진 방법으로 연화할 수 있다. 분산물을 일단 본 발명에 따르는 공정에 의하여 제제한 다음에는 상기 분산물 을 식료품, 음료, 영양제, 약품과 화장품에 이용되는 여러 가지 생성물과 혼합한다.

물 외에도 본 발명에서 피토스테롤 분산물을 제제하기 위하여 이용될 수 있는 기타 수성 매질은 좋기는 식료 공업에서 이용되는 자연 수성 용액, 유탁액 또는 분산물, 예컨대 우유, 유장과 유장 제품, 쥬스와 그의 유도체들, 판타시 음료를 제제하기 위한 용액과 기초 매질, 콩과 기타 종자의 수성 유도체, 식물 침출액, 알콜 음료 등과 같은 것이다.

분산물의 피토스테롤의 매 그램에서 유화제의 양은 100 μg - 1000 mg이며 이 양은 좋기는 10 mg - 200 mg이다. 분산물의 피토스테롤의 양은 분산물 매 리터 당 100 mg - 500 g이다. 현존 기술에서 피토스테롤 분산물에 들어있는 가장 높은 피토스테롤 함량은 200 g/리터이다

이용되는 유화제 또는 유화제의 혼합물의 형태와 양의 선택은 이용자의 특정한 요구에 의존한다. 특정한 제제물을 실시예들에서 서술하고 있지만 그것은 발명의 범위를 제한하지 않으므로 이 부문의 전문가들이 어떤 조제물에서 피토스테롤의 안정성에 영향을 주지 않으면서 특정한 요구에 맞는 기타 특정한 응용을 진행할 수 있도록 한다.

본 발명에서 공개된 공정들의 추가적인 우점은 피토스테롤 함량이 많은 분산물을 만들수 있기 때문이다. 크림, 특산 마아가린과 같은 일정한 응용분야와 요구되는 마감 생산물이 분산 가능한 피토스테롤 가루인 경우에 아주 농축된 유탁액 또는 분산물을 이용하는 것이 유리하거나 지어 필요하기 때문이다.

그러므로 혼합물을 140℃ - 250℃ 사이의 온도로 가열하여 피토스테롤, 유화제, 수성 매질에 의하여 이루어진 액체 혼합물이 결과적으로 얻어지고 액체 혼합물을 적합한 분산기에서 분산하여 피토스테롤의 수성 유탁액이 형성된다. 혼합물의 가열과 분산은 코일을 감은 코일 또는 쟈케트와 같은 열 이송 체계를 가진 밀페된 교반기에서 진행된다. 여기에서 적합한 열 교환 유체는 바람직한 온도에서 순환한다. 또는 가열은 적합한 온도에서 가열 용기를 이용하여 진행될 수 있는데 용기는 부분적으로 또는 전체가 물에 잠겨있다.

유화 공정에서 생기는 높은 온도에 의하여 피토스테롤 또는 유화제가 산화될 수 있는 위험을 줄이기 위하여 산소가 없는 조건에서 피토스테롤 유화 공정이 진행된다. 밀페된 교반 용기에서 유화 공정을 진행하여 이것을 실현할 수 있다. 여기에서 머리부분에는 질소 가스를 채운다. 피토스테롤, 수성 매질, 유화제의 혼합물 또는 유화제들의 혼합물을 반응기의 머리 공간에 남은 것을 제외하고 용기에서 질소 가스의 일부를 뽑으면서 반응기에 넣는다.

교반 용기에서 산소를 제거하는 다른 편리한 방법은 용기에서 진공 펌프로 공기를 뽑고 피토스테롤, 수성 매질, 유화제의 혼합물 또는 유화제들의 혼합물을 반응기에 넣고 이러한 혼합물을 가열하는 것이다.

피토스테롤, 수성 매질, 유화제의 혼합물 또는 유화제들의 혼합물을 밀페된 용기에서 필요되는 온도까지 밀페된 용기에서 가열하는데 저으면서 140℃ - 200℃로 전형적으로 가열한다. 일단 요구되는 온도에 이르면 1 초-1 시간 동안 교반이 유지된다. 다음 가열이 멎고 혼합물이 대체로 140℃ 아래로 냉각된다. 유화된 혼합물의 냉각은 자연 전달, 가열 정지, 혼합물의 자체 냉각, 강압적인 냉각, 쟈케트 또는 코일로 찬 유체를 순환시키는 것 또는 교반 속도를 유지하는 방법으로 진행될 수 있다. 일단 유화된 혼합물이 냉각되면 평균 입자 크기가 1000 nm보다 작은 아주 안정한 수성 피토스테롤 분산물이 얻어진다.

피토스테롤, 수성 매질, 유화제의 혼합물 또는 유화제들의 혼합물의 유화는 온라인 혼합기와 바텀 페드 혼합기로 된 분산기에서도 편리하게 진행될 수 있다. 유화 공정은 앞서 서술된 혼합기에서 연속 공정으로 진행될 수 있다. 유화 공정이 연속 공정으로 진행되면 공기 제거는 90℃ - 95℃ 사이의 온도로 수성 매질을 가열하고 그것을 팩킹된 컬럼과 같은 디아리에이터에 통과시키고 디아리아트된 수성 매질, 피토스테롤과 하나 또는 그 이상의 유화제를 연속 혼합기에 주입하여 진행한다. 연속 혼합기에서 유탁액을 냉각시키고 1000 nm 이하의 평균 입자 크기를 가진 피토스테롤을 가진 아주 안정한 수성 피토스테롤 분산물을 얻어낸다.

배취 또는 연속공정에서 단독으로 또는 다른 유화제와 함께 이용되는 유화제는 피토스테롤에 대하여 적어도 0.5 중량%의 비율로 된 유기산의 염이고 결과적인 분산물은 놀랍게도 반투명이고 100 nm 이하의 평균 입자 크기를 가진다. 이러한 분산물에로 이어지는 염들에는 10 - 24 개의 탄소 원자를 가진 유기산의 나트륨 또는 칼륨 염이 포함된다. 이러한 유기산은 포화 유기산, 모노 또는 폴리 불포화 유기산이다. 이 염들은 분산된 혼합물에 직접 첨가될 수 있으며 유화 공정에서 해당한 유기산을 유화된 혼합물에 혼입된 나트륨 또는 칼륨 수화물로 중화하여 원래 자리에 형성될 수 있다. 실시예들에서 보여주는 바와 같이 본 발명은 놀랍게도 피토스테롤 함량에 대하여 1% 이하의 유화제를 이용하여 평균 입자 크기가 100 nm 이하인 아주 안정한 수성 피토스테롤 분산물의 형성을 가능하게 한다.

본 발명의 분산 공정은 필요하다면 겔라틴, 키토산, 카세인, 아라비아 검, 전분과 같은 하나 또는 그 이상의 보호 콜로이드, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리알킬렌 글리콜과 같은 중합체가 있는 조건에서 진행될 수 있다. 좋기는 보호 콜로이드들을 이 분산물에, 유탁액에 또는 피토스테롤, 1개 또는 그 이상의 유화제와 수성 매질의 혼합물에 직접 혼합할 수 있다. 이 분산물 또는 이 분산물의 뒤따르는 응용물은 오랜 보관 기일 동안 견딘다면 보호 콜로이드의 이용은 특히 편리하다.

상기 분산 공정은 필요하다면 전분 (고급 아밀로즈 전분, 옥수수 전분, 옥테릴 숙시닐레이트 전분, 아세틸 전분), 덱스트린 (말토덱스트린, 시클로덱스트린, 이소덱스트린), 단백질 (밀 글루텐, 밀가루, 밀가루 농축물, 콩음식, 콩음식 식료품), 결정 성장 억제제 (폴리글리세롤 에스테르, 폴리글리세롤 폴리리시노올레에이트) 등을 포함한 항점결제가 있는 조건에서도 이용될 수 있다. 좋기는 항점결제가 직접 분산물에, 유탁액에 또는 스테롤, 하나 또는 그 이상의 유화제, 수성 매질의 혼합물에 혼합될 수 있다. 항점결제의 이용은 특히 마감 생성물이 분산 가능한 피토스테롤 가루일때 유리하다.

형성된 수성 유탁액을 냉각시키는 대신에 상기 유탁액을 균화기 또는 콜로이드 분쇄기에서 더 균일화하다면 필요하다면 평균 크기보다 훨씬 작거나 대략 평균 크기 정도로 작은 수성 피토스테롤 분산물을 얻는 것이 가능하다. 균화기가 이용된다면 피토스테롤 유탁액을 30 내지 3000 바르의 압력에서 동작하는 균화기에 140℃ - 250℃ 사이의 온도에서 좋기는 150℃ - 200℃ 사이의 온도에서 넣는다. 필요하다면 혼합물을 일단 또는 다단 균화기에서 좋기는 이단 균화기에서 균일화할 수 있다. 균일화가 두 단계로 진행된다면 첫 단계의 압력은 100 내지 3000 바르에 달하고 한편 두번째 단계의 압력이 25 내지 100 바르에 달하다. 이 균화기의 유탁액을 냉각시키면 고도로 안정한 피토스테롤의 수성 분산물이 생성된다.

현존 기술의 공정에 비한 본 발명의 공정의 다른 우월성은 또한 균일화된 혼합물에 고체 입자가 없는 고온 균일법을 이용하는 것이다. 피토스테롤 분산물은 실질적으로 현존 기술 공정에서 균일화된다. 균일화 공정이 진행되는 이러한 높은 압력에서 고체 피토스테롤 입자의 존재는 균화기 밸브에 상당한 마모 효과를 주는데 이것을 본 발명의 공정을 이용할때는 관측되지 않는다.

또한 피토스테롤의 안정한 수성 분산물의 제조는 일단 또는 이단 균화기에 피토스테롤, 수성 매질과 하나 또는 그 이상의 유화제의 혼합물을 넣어 진행할 수 있다. 여기에서 혼합물은 140℃ - 250℃ 범위의 온도에서, 좋기는 150℃ - 200℃의 온도에서 균화기에 넣는다. 균일화가 이단 균화기에서 진행된다면 압력은 일단에서는 30 내지 2000 바르에 달하고 두번째 단계에서는 20 내지 100 바르에 달한다. 균화기에서 배출된 유탁액을 냉각하여 피토스테롤의 안정한 수성 분산물을 얻어낸다.

일정한 응용에서 수성 매질에 인차 다시 현탁될 수 있는 분산 가능한 피토스테롤 가루를 이용하여 분산물을 얻어내는 것이 바람직하다.

분산 가능한 피토스테롤 가루를 얻어내기 위하여 수성 매질, 피토스테롤, 하나 또는 그 이상의 유화제 또는 선택적으로 하나 또는 그 이상의 항점결제를 포함하여 이전에 공개된 공정에 의하여 얻어진 유화 또는 분산 혼합물을 좋기는 80℃ - 250℃ 온도에서 회전 디스크 또는 노즐 분무기를 가진 분무 건조기에서 유탁액을 분무 건조하여 더 탈수할 수 있다. 이 작업을 공류 또는 역류 공정에서 모두 진행할 수 있다. 결과적인 분산 가능한 피토스테롤 가루는 1 미크론보다 큰 평균 입자 크기를 가지는데 현존 기술의 공정에 비해볼 때 비교적 크다. 그러나 비교적 큰 입자 크기에도 불구하고 본 발명에 의하여 공개된 공정을 이용하여 얻어진 분산 가능한 피토스테롤 가루는 놀랍게도 높은 콜레스테롤 저하 효과를 보여주었다.

그러므로 본 발명의 목적은 다음의 단계:

(a) 분산기에서 140℃ 이상의 온도에서 하나 이상의 피토스테롤, 수성 매질 및 하나 이상의 유화제를 분산하여 유탁액(emulsion)을 얻어내는 단계; 및

(b) 이 유탁액을 냉각하여 피토스테롤의 수성 분산물을 얻어내는 단계

를 포함하는 공정에 의하여 이루어진다.

본 발명의 두번째 목적을 실현하기 위하여 공개된 공정에 따라 제조된 피토스테롤 분산물로 된 식료 또는 약학 조성물 또는 공개된 임의의 공정을 이용하여 얻어진 입의의 분산물을 직접 사람에게 투약한다. 본 발명의 피토스테롤 분산물은 우유 제품 (치즈, 버터, 우유, 아이스 크림, 요구르트 등), 지방성 식료품 (마아가린, 마요네즈, 라드, 식용유 등), 곡물 기초 제품 (빵, 비스켓, 파스타, 가루 반죽 등), 캔디 및 제과 제품 (초콜렛, 카라멜, 츄잉 검 등), 알콜 또는 비알콜 청량 음료 (비알콜 청량 음료, 쥬스, 식사용 보조제 등이 포함), 기타 제품 (달걀 또는 달걀 유도 제품, 가공 식품, 프리믹스, 조제 쏘스, 분말 스프 등), 식사 보조제 (청량 음료, 곡류 바, 정제, 캡슐 등) 또는 직접 사용하는 사세트와 같은 여러 가지 다양한 식료품, 식료품 보조제, 식료품 첨가제, 영양제와 청량 음료에 혼입될 수 있다. 본 발명의 피토스테롤 분산물은 적합한 결합제 및/또는 희석제, 안정제 또는 활성 화합물과 함께 캡슐, 소프트 캡슐, 시럽, 용액, 연고, 크림 또는 겔을 포함하여 여러가지 약학 조성물과 화장품 조성물에 적절하게 혼입될 수 있다. 이러한 조성물은 제조된 생성물의 매 100 g에 대하여 분산물에 10 mg - 50 g의 피토스테롤을 포함한다.

환자에게 현존 기술에 따라 제조된 피토스테롤을 포함하는 생성물을 투약하였을때 관측된 감소량보다 상당히 높은 정도로 환자에게서 식사시 콜레스테롤의 흡수를 억제하기 위하여 총량이 0.1 g - 3.0 g/1일에 달하는 피토스테롤을 가진 식료품 또는 약 조성물 또는 피토스테롤 분산물을 정기적으로, 대체로 매일 투약한다.

본 발명의 두번째 목적을 실현하기 위하여 본 발명에서 공개된 공정에 따라 얻어진 피토스테롤 가루 또는 피토스테롤 가루를 포함하는 식료품 및 약 조성물을 환자에게 투약한다. 본 발명에 따르면 피토스테롤 가루는 우유 청량 음료, 비알콜성 청량 음료, 알콜 청량 음료, 과일 쥬스, 요구르트, 아이스크림, 마요네즈, 마아가린, 빵, 파스타, 비스켓, 밀가루 반죽, 분말 스프, 우유 가루, 쏘스 등과 같은 곡물 베이스 제품 등과 같은 식료품에 혼입될 수 있다. 피토스테롤 가루의 혼입에 적합한 약학적 형태에는 약 시럽, 캡슐과 알약이 포함된다. 식료품 및 약 조성물에는 조성물 100g당 10 mg - 50 g의 피토스테롤 가루가 포함된다.

본 발명에서 환자에게 현존 기술에 따라 제조된 피토스테롤 가루를 투약하였을때 관측된 감소량보다 상당히 높은 정도로 환자에게서 식사시 콜레스테롤의 흡수를 억제하기 위하여 총량이 0.1 g - 3.0 g/1일에 달하는 피토스테롤을 가진 식료품 또는 제품을 정기적으로, 대체로 매일 투약한다.

실시예들.

다음의 실시예들에서 달리 언급하지 않는 이상 표 3에서 보여준 조성물에 따르는 톨유 피토스테롤을 이용한다. 모든 실시예들에서 연수와 식료용 유화제들이 이용된다.

[표 3]

톨유 피토스테롤 조성물.

현존 기술의 공정에 따라 같은 조건에서 제조된 피토스테롤 분산물을 본 발명에서 공개된 공정에 따라 제조된 피토스테롤 분산물의 안정성과 비교하기 위하여 피토스테롤 분산물을 미국 특허 출원 20040029844의 실시예 1의 분석표 5와 미국 특허 출원 20070031570의 실시예 1에서 공개된 대로 제조하고 그의 안정성을 원심 분리법과 상기에서 서술된 방정식1을 이용하여 측정한다.

실시예 1.

미국 특허 출원 20040029844의 실시예1의 분석표 5에 따라 제조된 피토스테롤 분산물의 안정성

250 g의 피토스테롤, 25 g의 수크로즈 스테아릴 에스테르(Sisterna SP50)과 17.5 g의 소르비탄 라우릴 에스테르(Span 20)을 135℃에서 함께 녹인다. 녹인 혼합물을 80℃에서 보관된 5000 g의 물에 첨가한다. 혼합물을 7000 rpm으로 15분 동안 휘젓는다. 100 g의 형성된 분산물을 제거하고 실온으로 냉각시킨다 (견본 1.1). 또한 500 g의 형성된 분산물을 균화기 (APV-Gaulin, 모델 MR-15)에 넣고 일단에 한 단계에서 480 바르에서 균일화한다. 균일화된 혼합물을 뒤이어 실온으로 냉각시킨다 (견본 1.2).

두 견본의 안정성은 식1에 따라 결정된다. 비균일화된 혼합물(견본 1.1)은 안정성이 28.2%이다. 균일화된 혼합물(견본 1.2)은 안정성이 41.5%이다.

두 견본은 분산물의 약 4.7 중량%의 피토스테롤을 포함하고 유화제/피토스테롤비율이 약 17.0%이다. 두 유화제 혼합물은 HLB값이 약 10이다.

실시예 2.

미국 특허 출원 20070031570의 실시예 1에 따라 제조된 피토스테롤 분산물의 안정성

500 g의 물을 용기에서 49℃로 가열한다. 다음 33.3 g의 콩 레시틴을 첨가하고 20분 동안 휘저어 준다. 다음 16.7 g의 피토스테롤과 50 g의 말토덱스트린을 용기에 첨가하고 결과 혼합물을 더 20분 동안 휘저어 준다. 다음 이 혼합물을 74℃로 가열하고 고압 1-리터 실험 파르 반응기에 넣는다. 이 혼합물을 반응기 헤드에 놓인 밸브를 통하여 뜨거운 스팀을 첨가하여 152℃로 1.5분 동안 가열한다. 다음 이 반응기를 빨리 냉각하여 혼합물 온도를 79℃로 한다. 반응기를 열자 마자 200 g의 분산물을 꺼내어 실온으로 냉각되도록 한다 (견본 2.1). 또한 79℃의 3 00 g의 분산물을 균화기 (APV-Gaulin, 모델 MR-15)에 넣고 두 단계에서 240과 35 바르에서 각각 균일화하고 실온으로 냉각시킨다 (견본 2.2).

두 견본의 안정성을 수식 1에 따라 결정한다. 이 비균일화된 혼합물(견본 2.1)은 안정성이 17.4%이다. 균일화된 혼합물(견본 2.2)은 안정성이 31.5%이다.

두 견본은 분산물의 평균 3.3 중량%의 피토스테롤의 포함되며 유화제/피토스테롤 비율이 199.0%이다. 콩 레시틴의 HLB 값은 약 3.8이다.

실시예 3.

실시예 1과 2의 유화제를 이용하여 본 발명의 공정에 따라 제조된 피토스테롤 분산물의 안정성.

분석표 3.1

터빈 교반기, 질소 및 진공 라인, 조정 전기 가열 장치가 설치된 1-리터 파르 반응기 (파르 설비 회사, 몰린, 일리노이스. 미국)에 연수, 피토스테롤과 하나 또는 그 이상의 유화제를 표 4에 따라 넣는다. 밀페된 반응기를 30 rpm에서 휘저으면서 2분 동안 진공 처리한다. 다음 이 교반기 속도를 700 rpm으로 증가시키고 이 반응기 내용물을 160℃로 10분 동안 가열한다. 다음으로 이 반응기를 25℃로 냉각시키고 내부 압력을 질소로 대기 압력과 같게 한다. 견본을 분산물에서 꺼내어 그의 안정성 비율을 결정한다.

[표 4]

분석표 3.2

이전 분석표를 분석표 3.1의 작업 조건에서 피토스테롤의 양과 유화제의 양과 형을 표 5와 같이 변화시키면서 반복한다.

[표 5]

두개의 추가적인 피토스테롤 유탁액을 이전 조건에 따라 제조하고 160℃에서 균일화한다. 균일화된 유탁액을 실온으로 냉각시킨 다음 그의 안정성은 99% 이상이다.

실시예 3의 결과로 부터 현존 기술의 공정과는 달리 이 발명의 공정은 균일화 단계가 없이 HLB 값이 낮은 유화제 (콩 레시틴 HLB 3.8)와 HLB 값이 높은 유화제 (수크로즈 스테아릴 에스테르, HLB 11)를 가진 고도로 안정한 피토스테롤 분산물의 제조를 가능하게 한다는 것을 알 수 있다.

실시예 4.

해바라기 지방산의 나트륨 염 (SSSFA)에 의하여 제조된 피토스테롤 분산물 .

분석표 4.1

터빈 교반기, 질소 및 진공 라인, 조정 전기 가열 장치가 설치된 1-리터 파르 반응기 (파르 설비 회사, 몰린, 일리노이스. 미국)에 500 g의 연수, 5 g의 피토스테롤과 0.05 g의 SSSFA를 채운다. 밀페된 반응기를 30 rpm에서 휘저으면서 2분 동안 진공 처리한다. 다음 이 교반기 속도를 700 rpm으로 증가시키고 이 반응기 내용물을 160℃로 10분 동안 가열한다. 다음으로 이 반응기를 25℃로 냉각시키고 내부 압력을 질소로 대기 압력과 같게 한다. 견본을 분산물에서 꺼내고 그의 안정성이 표 6에서 보는 것처럼 99% 이상으로 평가된다. 이 분석을 같은 작업 조건에서 매번 상이한 양의 피토스테롤과 SSSFA를 이용하면서 6번 반복한다(분석표 4.2-4.7). 모든 경우에 결과 분산물의 안정성은 99% 이상이다.

[표 6]

표 6에서 제시된 값에서 평가될 수 있는것처럼 이 분산물의 안정성은 99%이상이고 SSSFA 유화제는 피토스테롤의 1% 밖에 되지 않는다.

분산물의 전반적인 피토스테롤 함량이 5% 이상이면 결과 분산물은 높은 점성을 가지며 우유 제품, 마아가린, 마요네즈 등과 같은 식품 제제물에 보다 적합하게 만들어 이러한 제품들에 높은 안정성과 고급한 맛을 준다.

실시예 5.

코코넛 오일 지방산의 나트륨 염으로 제조된 피토스테롤 분산물.

실시예 4의 분석표 4.3를 0.5 g의 해바라기 오일 지방산의 나트륨 염 대신에7.5 g의 코코넛 오일 지방산 나트륨 염을 유화제로 이용하여 반복한다. 결과 분산물은 안정성이 100%인 반투명한 겔이다. 이 분산물은 식품에 혼입된다.

실시예 6.

균일화한 분산물 안정성

분석표 6.1

터빈 교반기와 내부 조절판, 질소 및 진공 라인, 열 오일(thermal oil)로 가열한 가열 쟈케트와 냉각 쟈케트가 설치된 300-리터 316 스테인레스강 반응기에 150 kg의 연수, 1.5 kg의 피토스테롤과 150 g의 스판 20을 채운다. 밀페된 반응기를 15 rpm에서 휘저으면서 50 밀리바르로 비우고 질소와 같게 한다. 다음 교반 속도를 330 rpm로 증가시키고 반응기의 내용물을 160℃로 20 분 동안 가열한다.

160℃에서 얻어진 유탁액을 가열된 MR-15 APV-가울린 균화기에 넣고 두 단계에서 300과 50 바르에서 각각 균일화한다. 균일화된 유탁액 견본을 꺼내고 실온으로 냉각시킨다. 결과 분산물의 안정성이 표 7에서 보는 것처럼 90%이다. 같은 작업 조건에서 유화제 형과 피토스테롤/유화제 비율을 여러번 달리 결합하여 표 7에서 보여주는 것처럼 상기에서 서술된 분석표를 반복한다.

[표 7]

표 7의 값에서 볼수 있는 바와 같이 여기에서 서술된 공정들은 HLB가 낮은 유화제 (모노글리세라이드)로부터 HLB가 높은 유화제 (나트륨 올레에이트)에 이르기 까지 여러가지 유화제를 이용하여 넓은 범위의 피토스테롤 농도와 넓은 범위의 피토스테롤/유화제 비율을 이용하여 아주 안정한 수성 피토스테롤 분산물의 제조를 가능하게 한다.

실시예 7.

유화제 혼합물을 가진 분산물의 안정성

실시예 4에서 서술된것 처럼 한조의 피토스테롤 분산물을 표 8에서 보여준것처럼 결과 분산물의 상이한 안정성과 함께 상이한 상대 비율을 가진 칼륨 스테아레이트와 트윈 80의 혼합물을 이용하여 제조한다.

[표 8]

실시예 8.

해바라기 지방산의 나트륨 염 (SSSFA)으로 제조한 콩 피토스테롤 분산물.

표 9에서 보여준 조성물을 가진 콩 피토스테롤을 이용하여 실시예 4를 반복한다.

[표 9]

콩 피토스테롤 조성물.

같은 방식으로 제조된 톨유 피토스테롤 분산물의 경우에 결과 분산물의 안정성은 99% 이상이다.

실시예 9.

해바라기 지방산의 나트륨 염 (SSSFA)으로 제조된 피토스타놀 (수소 처리 피토스테롤) 분산물.

표 10에서 언급된 조성물을 가진 피토스타놀의 분산물을 160℃ 대신에 173℃에서 동작하는 파르 반응기를 가지고 실시예 4의 조건에 따라 제조한다.

[표 10]

실시예 9의 피토스타놀 조성물

안정성은 이 경우에 톨유 피토스테롤을 이용하여 얻어진 것과 유사하다. 즉 안정성이 99% 이상이다.

실시예 10.

연속 공정에서 탈지유로 제조된 피토스테롤 분산물의 안정성.

이 실험을 위한 실험 장비는 우선 수성 피드를 터빈 교반기가 설치된 첫번째1-리터 파르 반응기 (P1) 온도로 가열하기 위한 제1 플레이트 열 교환기 (HE 1), 배출 밸브가 설치되고 5℃에서 동작하여 P1에서 배출된 피토스테롤 분산물을 냉각시키는 제2 플레이트 열 교환기(HE 2)와 전기 테프로 가열하고 기어 펌프로 P1에 연결된 액체 피토스테롤을 160℃에서 질소 대기 하에 함유하고 있는 제2 파르 반응기 (P2)로 되어 있다. HE 1을 열 오일로 170℃에서 가열하고 공급 탱크에 기어 펌프로 연결한다. HE 1-P1-HE 2 체계는 우선 연수로 가동하여 P1 온도가 160℃에 이르면 흐름을 조절하여 안정한 상태의 20초의 체류 시간에 도달한다. 다음 공급물을 50 mg/liter 농도의 해바라기 지방산의 나트륨 염을 가진 탈지유로 교체한다.

몇 분후 P1에 P2에서 액상 피토스테롤을 160℃에서 20g/분의 속도로 공급하고 새로운 안정한 상태에 이르면 탈지유에 있는 피토스테롤 분산물 견본을 HE 2 출구에서 뜬다.

상분리가 관측되지 않고 견본들은 중성의 냄새와 좋은 맛을 가진다. 견본들은 안정성이 99%이다.

실시예 11.

연속 공정으로 콩 우유로 제조된 피토스테롤 분산물의 안정성.

탈지유 대신에 콩 우유를 이용하여 실시예 10을 반복한다. 콩 우유의 피토스테롤 분산물이 얻어진다. 상분리가 관측되지 않는다. 이 견본에는 중성의 맛이 있으며 피토스테롤이 있을 때는 맛이 없다. 견본의 안정성 비율은 99%이다.

실시예 12.

연속 공정에서 탈지유로 제조된 고농도 피토스테롤 분산물의 안정성.

실시예 12의 실험 장비는 실시예 12를 실행하기 위하여 다음과 같이 수정된다: 제3 플레이트 열 교환기 (HE 3)을 트윈 P1와 HE 2 사이에 삽입한다. 탈지유가 담긴 제3 파르 반응기 (P3)를 기어 펌프로 HE 3에 연결한다. 이 실시예에서 P2 (실시예 10에서와 같이 질소 대기 하에)에 있는 녹은 피토스테롤의 온도는 165℃이다.

HE 1-P1-HE 3-HE 2 체계는 처음 100 mL/분의 속도로 165℃ 에서 HE 1를 통하여 P1에 들어가는 연수에 풀린 0.65 % 나트륨 올레아트 용액을 가지고 작용하고 HE 2는 15℃로 만든다. 일정한 시간이 흐른 다음 P2에서 얻어진 녹은 피토스테롤은 35 mL/분의 속도로 P1에 공급되기 시작한다. 점성의 피토스테롤 분산물의 63℃에서 HE 2를 통하여 배출된다. 이러한 조건에서 P3의 탈지유를 7 L/분의 속도로 HE 3에 넣고 안정된 상태에 이를 때까지 전체 체계를 조정한다. 다음 견본을 뜬다. 상분리가 관측되지 않고 견본은 중성의 냄새와 좋은 맛을 가지고 있다. 이 견본은 안정성이 99%이다.

실시예 13.

분산 가능한 피토스테롤 가루의 제조

실시예 6의 분석표 6.1의 피토스테롤 분산물 100 kg을 중심 패들 교반기가 있는 500-리터 혼합기에 채운다. 250 g의 말토덱스트린을 휘저으면서 첨가한다. 결과 혼합물을 모이노 펌프를 이용하여 1.5 L/분의 속도로 12,000 rpm으로 회전하는 분무 디스크가 설치된 니로 분무기에 공급한다. 입구와 출구 온도는 각각 210℃와 105℃이다. 745 g의 피토스테롤 가루를 수집한다. 가루는 용이하게 물에 재현탁될 수 있고 더 혼합하거나 균일화할 필요가 없다.

실시예 14.

분산 가능한 피토스테롤 가루의 제조

실시예 6의 분석표 6.2, 6.5, 6.8, 6.10, 6.19, 6.20, 6.21의 피토스테롤 분산물을 이용하여 실시예 13의 공정을 반복한다. 매 분석표에서 얻어진 피토스테롤 가루는 용이하게 물, 우유, 콩우유, 식물 침출액, 커피 음료에 약간 교반하면 재현탁될 수 있다.

실시예 15.

불안정한 피토스테롤 분산물

실시예 2의 공정에 따라 제조된 100 리터의 피토스테롤 분산물을 이용하여 실시예 13의 공정을 반복한다. 결과 피토스테롤 가루는 물에 침전되자 마자 침전된다.

실시예 16.

피토스테롤 분산물과 분산 가능한 피토스테롤 가루의 소모가 식사시 콜레스테롤의 생체내 흡수에 주는 영향에 대한 평가

26 마리의 21일령 C57/BL6 쥐들에게 시장의 콜레스테롤이 낮은 식사 (< 0,02% 콜레스테롤; Prolab RMH3000; PMI Feeds, St. Louis, MO)를 자유롭게 먹이고 5개의 조로 나눈다. 매조를 임의로 추가 원료를 첨가한 식사를 시키는데 매개의 조에 대하여 다음과 같이 한다:

대조 그룹 (n=5): 0.01 % 나트륨 올레에이트의 수성 용액

그룹 1 (n=5): 실시예 6의 분석표 6.8의 피토스테롤 현탁액

그룹 2 (n=6): 분산 가능한 피토스테롤을 이용하여 제조된 대응되는 분석표6.8의 실시예 14에 따라 제조된 1 중량% 수성 피토스테롤 현탁액

그룹 3 (n=5): 2 중량% 수성 피토스타놀 에스테르 유탁액

그룹 4 (n=5): 실시예 15에서 제조된 분산 가능한 피토스테롤 가루에서 제조된 1 중량% 피토스테롤 현탁액.

쥐 한마리 당 하루 예상 소비량은 100 mg의 피토스테롤 또는 피토스타놀이다.

콜레스테롤 소비를 결정하기 위하여 스크와쯔 등이 서술한대로 배설물에서 2원 동위원소 비율의 방법을 이용한다. (스크와쯔 M, 루셀 DW, 디에치 JM, 투르레이 S.등이 저술한 (1998) 콜레스테롤 7 α-히드록실라제-결핍 쥐에서 담즙산 합성의 뚜렷한 감소는 감소된 조직 콜레스테롤 전환 또는 고콜레스테롤혈증으로 넘어가지 않는다. J. Lipid Res. 39: 1833?1843) 이 방법은 강제적으로 투약된 동위체 식별된 콜레스테롤의 한번량의 방사능과 동위체 식별된 콜레스테롤의 투약후 24시간만에 수집된 방사능 사이의 차이를 간접적으로 측정하는 것이다. 이 방법에는 측정을 위하여 방사능 콜레스테롤과 함께 흡수되지 않는 동위체 식별된 내부 시토스타놀 기준물질을 공동 투약하는 방법을 포함한다.

40일 동안 상기의 식사를 매개의 그룹에 시키고 동물들에게 2 uCi의 [5,6-3H]-시토스타놀과 함께 1 uCi의 [4-14C]-콜레스테롤이 들어있는 한번 투약량을 준다. 24시간의 기간에 해당한 찌끼를 수집한다. 전체 지질을 입으로 들어가는 혼합물 섭취량과 찌끼에서 추출한다. 14C/3H 비율에서 차이점을 계산한다. 표 11에서 결과를 보여준다.

[표 11]

결과는 평균 콜레스테롤 흡수량은 72%이다는 것을 보여준다. 실시예 15의 분산 가능한 피토스테롤 가루에서 제조된 피토스테롤 현탁액을 먹인 그룹 4의 동물들은 콜레스테롤 흡수감소량이 낮은데 대조 그룹에 대하여 감소량이 14%이다. 그룹 3의 동물들도 이렇게 하며 식사에는 피토스타놀 에스테르의 수성 분산물이 포함되는데 과학적으로 그의 활성이 인정되었다. 그룹 1은 높은 콜레스테롤 흡수 감소 능력을 보여주는데 대략 대조 그룹에 대하여 47%이다. 이렇게 본 발명의 방법에 따라 제조된 분산물이 콜레스테롤 흡수를 낮추는데서 아주 효과적이다는 것을 증명한다. 이렇게 본 발명의 공정에 따라 제조된 분산 가능한 피토스테롤 가루(그룹 2) 가 현존 기술에서 공개된 기타 공정에 따라 제조된 피토스타놀 에스테르과 피토스테롤의 분산 가능한 가루보다 콜레스테롤 흡수를 감소시키는데서 훨씬 좋다.

실시예 17.

샐러드 소스

자유 분산된 피토스테롤을 함유한 샐러드 소스는 표 12에서 보여준 처방으로 제조된다:

[표 12]

피토스테롤 분산물, 소금, 사탕, 향신료와 향미제를 교반형 용기에서 혼합하고 다음 기타 원료들은 천천히 부단히 휘저으면서 첨가하고 혼합물을 균일화한다. 결과적으로 향신료와 향미제를 휘저으면서 첨가한다. 이 공정에 따라 제조된 샐러드 소스는 바람직한 농도와 맛 특성을 가진다.

실시예 18

우유 음료의 제조

표13에서 제시된 처방에 따라 제조된 분산된 피토스테롤이 함유된 우유 음료:

[표 13]

피토스테롤의 분산물을 40℃로 가열하고 우유 가루와 교반형 용기에서 혼합한다. 이 결과 혼합물을 84℃에서 저온 살균하고 신속히 5℃로 냉각한다.

실시예 19.

마아가린의 제조

분산된 피토스테롤을 함유한 마아가린을 표 14에서 제시된 처방에 따라 제조한다:

[표 14]

피토스테롤의 분산물을 80℃에서 가열하고 소금, 모노- 및 디-글리세라이드, 물에 용해되는 향미제와 칼륨 소르베이트를 부단히 저어 주면서 혼합한다. 이 결과 균질 혼합물을 60℃에서 저온 살균한다. 이 식물성 오일을 80℃로 가열하고 지방, 버터, 지용성 향미제와 레시틴과 혼합하여 균질 혼합물을 형성한다. 다음 이 수성 혼합물을 저어 주면서 70℃에서 첨가하여 유탁액을 형성한다. 이 유탁액을 냉각하여 포장한다.

실시예 20.

요구르트의 제조

분산된 피토스테롤을 포함한 요구르트를 표 15에서 제시된 처방에 따라 제조한다:

[표 15]

피토스테롤의 분산물을 40℃로 가열하고 우유 가루와 혼합한다. 혼합물을 저온 살균하고 다음 당을 저온 살균 혼합물에 혼합한다. 젖 요구르트 배양균을 혼합물에 첨가하고 뒤이여 37℃에서 pH 4.2에 이를 때까지 배양한다. 안정제의 혼합물을 첨가하고 결과 요구르트를 포장한다.

Claims

수성 피토스테롤 분산물을 제조하는 방법으로서,
(a) 분산기에서 140℃ 이상의 온도에서 하나 이상의 피토스테롤, 수성 매질 및 하나 이상의 유화제를 분산하여 유탁액(emulsion)을 형성하는 단계; 및
(b) 그 유탁액을 냉각하여 수성 매질 중의 피토스테롤 분산물을 형성하는 단계
를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 분산기가 교반형 용기(stirred vessel)인 방법.
제1항에 있어서, 상기 분산기가 콜로이드 분쇄기(colloidal mill)인 방법.
제1항에 있어서, 상기 분산기는 일단 압축 균화기(one-stage pressure homogenizer)이고, 균일화 압력은 30 - 3000 바르의 범위에 있는 것인 방법.
제1항에 있어서, 상기 분산기는 이단 압축 균화기(two-stage pressure homogenizer)이고, 제1 단에서의 균일화 압력은 100 - 3000 바르의 범위에 있고, 제2 단에서의 균일화 압력은 25 - 100 바르의 범위에 있는 것인 방법.
제1항에 있어서, 상기 분산기는 교반형 용기이고, 상기 단계 (a)의 피토스테롤 유탁액은 일단 압축 균화기에서 균일화하고, 균일화 압력은 30 - 3000 바르의 범위에 있는 것인 방법.
제1항에 있어서, 상기 분산기는 교반형 용기이고, 상기 단계 (a)의 유탁액은 이단 압축 균화기에서 균일화하며, 제1 단에서의 균일화 압력은 100 - 3000 바르의 범위에 있고, 제2 단에서의 균일화 압력은 25 - 100 바르의 범위에 있는 것인 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 분산물은 분산물내 피토스테롤 1 그램 당 100 μg - 1000 mg의 유화제를 포함하고, 상기 유화제는 3 내지 20 범위의 HLB 가를 가지며, 상기 분산물은 분산물 1 리터 당 100 mg - 500 g의 피토스테롤을 포함하는 것인 방법.
제8항에 있어서, 상기 분산물은 분산물 1 리터 당 10 g - 500 g의 피토스테롤을 포함하는 것인 방법.
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 분산물은 피토스테롤 1 그램 당 10 mg -200 mg의 유화제를 포함하는 것인 방법.
제10항에 있어서, 상기 유화제 중 하나가 지방산의 나트륨 또는 칼륨 염인 방법.
제8항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 피토스테롤 분산물은 겔라틴, 키토산, 카세인, 아라비아 검, 전분, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리알킬렌 글리콜, 폴리아크릴레이트, 전분 옥테닐 숙시네이트, 아세틸화된 전분, 말토덱스트린, 시클로덱스트린, 이소덱스트린, 밀가루, 밀가루 농축물, 밀 글루텐, 콩가루, 콩가루 농축물, 폴리글리세롤 에스테르 및 폴리글리세롤 폴리리시노올레에이트로 이루어진 군으로부터 선택된 물질 또는 화합물을 더 포함하는 것인 방법.
제8항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 피토스테롤 분산물은 분무 건조에 의해 탈수되어 수성 매질에서 즉시 분산 가능한 피토스테롤 가루를 얻는 것인 방법.