KR20130052905A - 제품 제조시 가열 공정 중 제품 내 프락토올리고당의 분해를 방지하는 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 프락토올리고당을 함유하는 제품의 제조에 있어서, 가열 공정 중 제품 내 프락토올리고당의 분해를 방지하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 제조시 가열 공정이 필수적인 제품, 예컨대 액상 형태의 음료 및 젤리 등의 식품에 함유된 프락토올리고당 성분이 가열 공정 동안에도 분해되지 않고 안정하게 유지될 수 있는 식품 제조 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 프락토올리고당을 함유하는 제품의 제조에 있어서, 가열 공정 중 제품 내 프락토올리고당의 분해를 방지하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 제조시 가열 공정이 필수적인 제품, 예컨대 액상 형태의 음료 및 젤리 등의 식품에 함유된 프락토올리고당 성분이 가열 공정 동안에도 분해되지 않고 안정하게 유지될 수 있는 식품 제조 방법에 관한 것이다.
최근의 식품 개발은 건강을 중시하는 소비자 요구(needs)에 따라 건강에 도움을 준다고 알려져 있는 건강기능성 식품 소재 및 저칼로리, 저GI 등 건강지향적 식품 소재를 사용하는 경향을 보인다. 이런 경향을 반영하여 식품에 단맛을 부여하는 필수 요소인 당 소재에 있어서도 기존에 많이 사용되던 액상과당, 설탕 등과는 달리 건강에 유익한 특성을 가지는 기능성 당류 또는 올리고당류에 대한 소비자 요구가 증가하고 있고, 이에 따라 자일리톨, 말티톨, 에리스리톨, 갈락토올리고당, 이소말토올리고당, 프락토올리고당 등 다양한 건강지향적 당 소재가 식품에 사용되고 있다.
특히, 건강기능성 식품으로서 인정받은 프락토올리고당은 인체 장내 유익균 증식에 도움이 되고, 유해균을 억제하며, 배변활동을 원활히 하고, 장내 칼슘 흡수에 도움을 주는 등 장 관련 기능성이 입증된 건강기능성 소재이며, 또한 섭취 후 체내 혈당치를 상승시키지 않는 등 건강지향적 당류로서 주목받고 있다.
하지만 이러한 유용한 건강지향적 특성 및 소비자 요구에도 불구하고, 다른 당 소재와는 달리 식품 제조를 위한 가열 조건에서 프락토올리고당을 구성하는 1-케이스토즈(kestose)(GF2), 니스토즈(nystose)(GF3), 프락토퓨라노실니스토즈(fructofuranosylnystose) (GF4) 구조가 분해되어 단당류 및 이당류로 변환되어 본래의 건강 기능성을 발휘할 수 없는 구조적 특성을 가지고 있기 때문에, 가열 공정이 없는 타정 정제 또는 과립 등의 제품에 사용되는 데에 국한되어 있다. 예컨대 대한민국공개특허 1994-0014426호에서는 프락토올리고당을 분말화하여 사용하는 기술을 개시하고 있다. 또한 대한민국공개특허 2009-0134537호에서는 결정이 생성되지 않는 고농도 프락토올리고당 시럽 조성물에 관한 기술을 개시하고 있으나, 여기서도 프락토올리고당은 가열조건이 아닌 상온 내지 저온조건에서 처리되고 있다.
이렇듯 프락토올리고당은 그 우수한 건강 기능성에도 불구하고 가열 조건에서 분해되기 쉽다는 단점 때문에 다양한 식품에 적용하기에는 한계점을 가지고 있다. 특히 가열 공정이 필수인 액상 형태의 음료 및 젤리 등의 제품에 있어서는 단맛을 부여하는 동시에, 장 건강에 대한 기능성을 가지는 유용한 소재임에도 불구하고, 가열공정 동안 프락토올리고당 성분의 안정성을 유지할 수 없기 때문에 건강지향적 당 소재로서 적용하지 못하고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 한 것으로, 식품, 특히, 제조시 가열 공정이 필수적인 식품(예컨대, 액상 형태의 음료 및 젤리 등)에 함유된 프락토올리고당 성분이 가열 공정 동안에도 분해되지 않고 안정하게 유지될 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 기술적 과제를 해결하고자 본 발명은, 가열 공정을 필요로 하는 프락토올리고당 함유 제품의 제조에 있어서, 가열 공정 이전 또는 도중에 가열 처리 대상물에 탄산수소나트륨을 첨가함으로써 가열에 의한 제품 내 프락토올리고당의 분해를 방지하는 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 가열 공정을 필요로 하는 프락토올리고당 함유 식품의 제조에 있어서, 가열 공정 이전 또는 도중에 가열 처리 대상물에 탄산수소나트륨을 첨가함으로써 가열에 의한 식품 내 프락토올리고당의 분해를 방지하는 것을 특징으로 하는 식품 제조 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 간단한 방법으로 열에 의한 프락토올리고당의 분해를 방지할 수 있기 때문에, 가열 공정이 필수인 제품, 특히, 액상 형태의 음료 및 젤리 제품과 같은 식품의 제조에 있어서, 열에 대한 구조적 안정성 문제로 사용할 수 없었던 건강지향성 당류인 프락토올리고당을 함유하는 제품을 제조할 수 있어, 그 활용분야를 크게 넓힐 수 있다.
도 1은 본 발명의 실험예에 있어서 온도별 가열시간 경과에 따른 프락토올리고당(FOS) 잔존율 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1-1 내지 1-2 및 비교예 1에 있어서 가열시간 경과에 따른 프락토올리고당 잔존율 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예 2-1 내지 2-5 및 비교예 2에 있어서 가열시간 경과에 따른 프락토올리고당 잔존율 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1-1 내지 1-2 및 비교예 1에 있어서 가열시간 경과에 따른 프락토올리고당 잔존율 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예 2-1 내지 2-5 및 비교예 2에 있어서 가열시간 경과에 따른 프락토올리고당 잔존율 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 프락토올리고당 분해 방지 방법은 가열 공정을 필요로 하는 프락토올리고당 함유 제품의 제조에 유용하게 적용된다. 프락토올리고당 함유 제품으로는 예컨대, 건강기능식품을 포함하는 식품, 화장품, 사료, 식품첨가물, 의약품 첨가물(예컨대, 부형제) 등과 같이 프락토올리고당이 사용될 수 있는 제품으로서 특히 그 제조시에 가열 공정을 필요로 하는 것을 들 수 있으나, 이에 특별히 한정되는 것은 아니다.
프락토올리고당 함유 제품이 식품일 경우, 본 발명은 가열 공정이 필수적인 액상 형태의 음료, 파우치, 드링크 또는 젤리 형태의 프락토올리고당 함유 식품의 제조에 특히 유용하게 적용된다. 본 발명의 바람직한 일 구체예에 따르면, 야채분말을 포함하는 프락토올리고당 함유 액상 건강음료의 제조에 본 발명이 적용가능하다. 야채분말은 건강 기능성 식품 소재이며, 식이섬유가 풍부하여 장 기능성 향상에 도움을 주는 프락토올리고당과 함께 섭취했을 때 기능적 시너지 효과를 가질 수 있는 소재이다. 보다 구체적으로 야채분말은 동결건조, 열풍건조 등의 과정을 통해 분말화된 시금치, 명일엽, 케일, 당근, 샐러리, 브로콜리 등을 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 프락토올리고당 함유 제품에 대한 가열 공정이란, 그 제품의 통상 제조공정에서 필요로 하는 열처리 단계를 의미한다. 예컨대, 그 제품이 액상 음료일 경우, 그 제조 공정 중 액상 음료를 배합 및 충전하기 위한 통상의 가열 공정, 예컨대 80 내지 100 ℃의 온도에서 30분 내지 8시간 열처리하는 공정을 의미할 수 있으나, 이에 반드시 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 탄산수소나트륨은 상기 설명한 바와 같은 가열 공정 이전 또는 도중에 가열 처리 대상물(즉, 열처리되는 제품 또는 식품 등)에 첨가된다. 탄산수소나트륨의 첨가량은 가열 처리 대상물 100 중량부에 대하여 0.03 내지 0.11 중량부인 것이 바람직하다. 탄산수소나트륨의 첨가량이 가열 처리 대상물 100 중량부에 대하여 0.03 중량부에 못 미치면 프락토올리고당 분해 방지 효과가 부족하게 되고, 0.11 중량부를 초과하면 해당 제품에 요구되는 다른 특성(예컨대, 식품의 경우 맛, 향, 기호도 등)이 저하될 수 있다. 본 발명의 일 구체예로서 액상 음료에 대한 적용예에 있어서, 탄산수소나트륨의 첨가량은 가열 처리 대상물 100 중량부에 대하여 0.03 내지 0.07 중량부일 때, 프락토올리고당 분해 방지 효과를 얻으면서 음료의 맛, 향, 기호도 등에 영향을 미치지 않아 특히 바람직하다.
프락토올리고당을 함유하는 액상 제품을 80 내지 100 ℃의 조건에서 가열할 경우 가열 시작후 수 분 내지 수 시간 내 프락토올리고당 구조가 파괴되어 단당류 또는 이당류로 분해되어 본래의 프락토올리고당이 가지고 있는 건강 기능성 특징을 발휘할 수 없다. 이는 1차적으로 프락토올리고당의 구조 자체가 열에 약하기 때문이지만, 또한 가열시간이 경과함에 따라 액상 제품의 pH가 감소하는 것도 하나의 원인으로 파악되고 있다. 하지만 본 발명에 따라 적정량의 탄산수소나트륨을 가열 전 또는 도중에 제품에 첨가하면, 가열에 따른 제품 pH 감소의 폭이 현저히 줄어 중성 수준의 pH를 유지할 수 있고, 따라서 가열 조건에서도 프락토올리고당 성분이 안정하게 유지될 수 있다. 본 발명의 일 구체예로서 액상 음료에 대한 적용예에 있어서, 가열 공정 완료후 액상 음료의 pH는 바람직하게는 4 이상(예컨대 4~8)이고, 보다 바람직하게는 5 이상(예컨대 5~8)이다.
이하, 구체적인 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실험예: 프락토올리고당 수용액의 가열 중 성분 변화
프락토올리고당 분말(삼양제넥스) 20%를 함유하는 수용액을 제조한 뒤, 80℃, 90℃ 및 100℃의 가열 조건에서 처리하면서 가열 시간 경과에 따른 프락토올리고당(FOS)의 잔존율을 다음과 같이 분석하였다. 프락토올리고당(FOS)의 잔존율 분석을 위하여 프락토올리고당 함유 수용액을 동일한 농도로 희석한 후, 0.45㎛ 시린지 필터로 여과한 여과액을 시험용액으로 사용하였다. 상기 준비된 시험용액에 대하여, Hewlett-Packard사의 고속액체크로마토그래피(HPLC) 분석장치를 이용하여 당 조성분석을 실시하였으며, 당조성분석은 아미노칼럼(40℃)을 사용하여 65% 아세토니트릴 용매를 1ml/min 유속으로 샘플 10㎕를 주입하여 시차굴절계(RI)로 검출하였다.
분석 결과를 도 1에 나타내었다. 도 1에 나타난 바와 같이, 가열 온도가 증가할수록, 가열 시간이 경과할수록 프락토올리고당의 분해가 빠르게 진행되는 것을 확인할 수 있었다. 한편, 가열 시간 경과에 따른 프락토올리고당 수용액의 pH를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[표 1]
실시예 1-1 내지 1-2 및 비교예 1
상기 실험예에서 사용한 프락토올리고당 수용액 100중량부에 각 실시예 별로 탄산수소나트륨(NaHCO3) 0.01 중량부를 첨가하고, 100℃에서 가열하면서 상기 실험예와 동일한 방법으로 프락토올리고당(FOS)의 잔존율 분석 및 pH 측정을 실시하였고, 그 결과를 각각 도 2 및 하기 표 2에 나타내었다.
[표 2] 가열시간 경과별 pH
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 탄산수소나트륨이 가열 중 pH를 중성 수준에서 안정화시켰는바, 이것이 프락토올리고당의 분해 방지에 도움이 되었던 것으로 판단된다. 이는 탄산수소나트륨 첨가량이 많을수록 프락토올리고당의 잔존율이 높게 나타난 도 2로부터도 확인된다.
실시예 2-1 내지 2-5 및 비교예 2: 야채분말 함유 프락토올리고당 음료
건강기능식품으로서 1일 섭취량 3 내지 8g을 만족시키기 위하여 프락토올리고당 분말 4g을 함유하는 음료 100g에, 프락토올리고당 100 중량부 기준 야채 분말 50 중량부, 검류로서 잔탄검 1.25 중량부를 혼합하여 야채분말 및 프락토올리고당 함유 음료를 제조하였다. 야채분말로는 동결건조, 스프레이 건조 내지는 분자압축탈수 방법 등을 통해 분말화된 시금치 분말을 사용하였다.
상기 제조된 음료 100 중량부에 실시예 별로 각각 탄산수소나트륨 0.03, 0.05, 0.07, 0.09 및 0.11 중량부를 첨가한 후, 90℃에서 7시간 동안 가열하면서 상기 실험예와 동일한 방법으로 프락토올리고당(FOS)의 잔존율 분석 및 pH 측정을 실시하였고, 그 결과를 각각 도 3 및 하기 표 3에 나타내었다.
[표 3] 가열시간 경과별 pH
표 3 및 도 3으로부터 알 수 있듯이, 탄산수소나트륨을 첨가하지 않은 비교예 2 음료의 pH는 가열 후 지속적으로 감소하였으며, 프락토올리고당의 잔존율 또한 지속적으로 감소하여 7시간 가열 후에는 약 92%의 잔존율을 보였다. 반면 실시예들의 경우 탄산수소나트륨을 첨가함으로써 가열 처리에도 불구하고 pH가 급격히 감소하지 않았으며, 프락토올리고당의 잔존율(99% 이상) 또한 비교예 2 대비 현저히 높게 유지되었다.
실시예 3: 탄산수소나트륨 함유에 따른 음료의 기호도 평가
상기 실시예 2-1 내지 2-5에서 제조된 음료들에 대하여 관능평가를 실시하였다. 관능평가요원 5명을 대상으로 상기 음료들의 색, 맛, 향에 대한 기호도 및 전체 기호도의 4가지 평가 항목에 대하여 5점 항목척도[매우 좋다: 5점, 좋다: 4점, 보통: 3점, 나쁘다: 2점, 매우 나쁘다: 1점]를 사용한 기호도 검사를 수행하여 이를 채점하고 이들을 합산한 값을 하기 표 4에 나타내었다.
[표 4]
표 4로부터 알 수 있듯이, 비교예 2 보다 실시예들에서 색에 대한 기호도가 높게 평가되었는데, 이는 탄산수소나트륨을 첨가했을 때 초기 pH가 높아짐에 따라 알칼리 조건에서 야채분말의 초록색이 더욱 진하게 표현되며, 가열 중에도 pH가 중성 수준으로 유지됨에 따라 야채분말의 갈변이 적었기 때문인 것으로 판단된다. 맛, 향에 대한 기호도 및 전체 기호도를 고려할 경우 바람직한 탄산수소나트륨 첨가량은 음료 100 중량부 당 0.03 내지 0.07 중량부 범위로 판단된다.
Claims (8)
- 가열 공정을 필요로 하는 프락토올리고당 함유 제품의 제조에 있어서, 가열 공정 이전 또는 도중에 가열 처리 대상물에 탄산수소나트륨을 첨가함으로써 가열에 의한 제품 내 프락토올리고당의 분해를 방지하는 방법.
- 제1항에 있어서, 프락토올리고당 함유 제품이 식품, 화장품, 사료, 식품첨가물 또는 의약품 첨가물인 것을 특징으로 하는 방법.
- 가열 공정을 필요로 하는 프락토올리고당 함유 식품의 제조에 있어서, 가열 공정 이전 또는 도중에 가열 처리 대상물에 탄산수소나트륨을 첨가함으로써 가열에 의한 식품 내 프락토올리고당의 분해를 방지하는 것을 특징으로 하는 식품 제조 방법.
- 제3항에 있어서, 프락토올리고당 함유 식품이 음료, 파우치, 드링크 또는 젤리인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제3항에 있어서, 가열 공정이 80 내지 100 ℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제3항에 있어서, 탄산수소나트륨의 첨가량이 가열 처리 대상물 100 중량부에 대하여 0.03 내지 0.11 중량부인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제3항에 있어서, 탄산수소나트륨의 첨가량이 가열 처리 대상물 100 중량부에 대하여 0.03 내지 0.07 중량부인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 프락토올리고당 함유 식품이 야채분말을 포함하는 프락토올리고당 함유 건강음료인 것을 특징으로 하는 방법.
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