KR20130125791A - 기능성 화합물의 전달 - Google Patents

Abstract

본 발명은 개질된 부분을 포함하는 기능성 성분이 장용성 매트릭스에 미세캡슐화된 것에 관한 것이다. 개질된 기능성 성분 부분은 미세캡슐화 효율을 증가시키며 미세캡슐화된 물질의 바람직하지 않은 관능적 특성을 감소시키면서, 원하는 방출율을 제공한다. 방법은 물 중 에멀젼을 형성하는 단계, 및 에멀젼을 침전제로 적정하여 입자 침전물을 생성하는 단계를 포함한다.

Description

기능성 화합물의 전달{DELIVERY OF FUNCTIONAL COMPOUNDS}

본 출원은 2010년 12월 13일 출원된 미국 가출원 번호 제61/422,439호의 권리를 청구하며, 2009년 6월 5일 출원된 미국 특허 출원 번호 제12/479,444호의 부분 계속 출원이며, 둘 다 본원에 그 전체가 참고문헌으로 포함된다.

본 출원은 장용성 매트릭스에 의해 미세캡슐화된 개질된 기능성 성분, 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 특히, 개질된 기능성 성분은 유기 용매가 실질적으로 없는 수성 환경에서 미세캡슐화된다.

식품 응용에서 기능성 물질의 장용성 전달(enteric delivery)은 제한되어 왔다. 이 기능성 물질 또는 의약은 효과가 줄어들게 하는 특정 조건에 민감한 것으로 알려져 있을 때, 또는 아스피린으로 인한 배탈과 같이 기능성 물질이 이용자에게 문제를 일으키는 경우에 장용성 전달 시스템이 보통 이용된다. 일반적으로, 장용성 전달은 제약 관행에서 가장 일반적으로 코팅된 정제 및 겔 캡슐을 사용하여 달성된다. 그러나, 이러한 특정 전달 방법은 식품 응용에 충분히 적합하지 않다. 특히, 정제 및 캡슐은 둘 모두 대부분의 존재하는 식품에 일체화되는 크기로 만들어지지 않는다.

장용성 전달을 위한 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 한가지 이슈는 회수율 또는 상기 방법의 미세캡슐화 효율이다. 일반적으로, 특정한 유의한 백분율의 미세캡슐화되는 물질이 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.

조성물은 그 전체가 본원에 참고문헌으로 포함된 미국 특허 출원 일련번호 제12/479,454호에서 기재된 바와 같이 장용성 매트릭스에 미세캡슐화된 기능성 성분을 포함한다. 장용성 매트릭스는 하나 이상의 식품 등급 중합체(들)를 포함하며, 기능성 성분은 개질된 기능성 성분을 포함한다.

하나의 실시양태에서, 기능성 성분은 장용성 매트릭스 물질 전체에 걸쳐 균질하게 분산된다. 또 다른 실시양태에서, 기능성 성분은 약 30 ％ 이상의 개질된 화합물을 포함한다. 한가지 형태로, 개질된 화합물은 적어도 1종 이상의 염, 글리코시드, 착물 또는 정유, 예컨대 리날로올 및 티몰의 에스테르를 포함한다.

한가지 측면에서, 개질된 활성 또는 기능성 성분을 미세캡슐화하는 방법이 제공된다. 이 방법은 이용되는 장용성 매트릭스 물질의 완전한 용해를 유지하는 pH에서 물, 장용성 매트릭스 물질 및 유화제를 진탕하거나 혼합하여 조합물을 형성하는 것을 포함한다. 한가지 접근법에서, 이 조합물은 유기 용매가 실질적으로 없다. 개질된 부분을 포함하는 기능성 성분을 조합물에 첨가하고, 균질화시켜, 안정한 미세 에멀젼을 생성한다. 이어서, 제어된 혼합 조건, 및 미립자 침전물을 형성하는데 효과적인 양 및 속도로, 사용되는 장용성 매트릭스 물질에 따라 에멀젼이 산 및/또는 기타 가교제 또는 침전제, 예컨대 칼슘으로 처리된다. 또한, 기능성 성분이 기능성 성분의 개선된 미세캡슐화 효율로 침전물 전체에 걸쳐 균질하게 분산된다.

도 1은 기능성 성분을 미세캡슐화하기 위한 방법을 예시한다;
도 2는 2개 실험 간의 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 각종 에스테르의 오일 대 물 비율에 대한 친화도를 비교하는 비율을 보여주는 표이다;
도 4는 95 ％ 셸락(shellac) 및 5 ％ 제인(zein)으로 이루어진 장용성 매트릭스를 갖는 에스테르를 포함하지 않는 기능성 성분의 각종 구성성분의 방출 백분율을 예시하는 그래프이다;
도 5는 95 ％ 셸락 및 5 ％ 제인으로 구성된 장용성 매트릭스를 갖는 에스테르를 포함하는 기능성 성분의 각종 구성성분의 방출 백분율을 예시하는 그래프이다;
도 6은 위 및 소장 조건을 시뮬레이션하는 소화 모델에서 알기네이트(alginate)/ 셸락 장용성 매트릭스 내에서의 리날릴 아세테이트를 포함하는 기능성 성분의 각종 구성성분의 방출 백분율을 예시하는 그래프이다; 그리고
도 7은 위 및 소장 조건을 시뮬레이션하는 소화 모델에서 알기네이트(alginate)/ 셸락 장용성 매트릭스 내에서의 리날릴 부티레이트를 포함하는 기능성 성분의 각종 구성성분의 방출 백분율을 예시하는 그래프이다.

장에서 용해되기 전에 기능성 성분의 방출을 최소화하는 장용성 매트릭스 내의 개질된 기능성 성분 및 비-활성 담체(들)의 미세캡슐화 방법이 개시되어 있다. 또한, 이 기능성 성분은 바람직하지 않은 맛 또는 풍미 프로파일을 가질 수 있다. 일부 경우에, 기능성 성분을 개질시키는 것은 생체이용률 및 효능을 확보시키는 이 기능성 성분의 적정 비율을 보유하면서, 바람직하지 않은 맛 및/또는 풍미를 차폐하거나 바꿀 수 있다.

한가지 형태로, 미세캡슐화된 이 기능성 성분은 정유, 예컨대 티몰 및 리날로올의 개질된 형태를 포함할 수 있다. 기능성 성분에 대한 개질은 기능성 성분의 인지된 맛 및/또는 관능적 특성을 개질시킨 각종 형태를 포함할 수 있다. 예를 들어, 개질은 기능성 성분의 풍미 및/또는 미각 역치에 대해 변화를 일으킬 수 있다. 한가지 형태로, 개질은 기능성 성분의 비개질된 모 형태와 관련해서, 개질된 기능성 성분의 휘발성 및/또는 증기압 변화를 일으킬 수 있다. 특히, 개질된 형태의 관능적 특성은 더 높은 미각 역치를 포함할 수 있다. 결과적으로, 일부 경우에 장용성 매트릭스의 표면에서의 개질된 기능성 성분은 개질되지 않은 기능성 성분이 있을 때보다 덜 바람직하지 않은 풍미 프로파일을 일으킬 수 있다. 또한, 개질은 기능성 성분의 염, 글리코시드, 착물 및/또는 에스테르화를 포함할 수 있다.

장관에서 섭취되고 방출되는 경우, 기능성 성분의 개질된 형태는 적어도 부분적으로 모 형태로 되돌아가고 모 기능성 성분이 미세캡슐화되고 소모되는 것처럼 동일한 기능적 이점을 제공한다. 한가지 형태로, 개질된 기능성 성분은 소화하는 동안 개질된 형태에서 미개질된 원형 형태의 기능성 성분으로 가수분해된다. 추가로, 기능성 성분의 개질된 형태는 이후에 논의하는 바와 같은 추가의 이점을 제공할 수 있다.

개질된 형태는 전체 기능성 성분 조성물 비율을 변화하며 만들어질 수 있다. 예를 들어, 개질된 형태가 기능성 성분 조성물의 10 ％ 이상을 차지한다. 다른 예로, 개질된 형태가 기능성 성분 조성물의 30 ％ 이상을 차지한다. 또 다른 예로, 개질된 형태가 기능성 성분 조성물의 50 ％ 이상을 차지한다.

또한, 개질된 기능성기가 에스테르를 포함하는 경우, 다른 이점이 실현된다. 에스테르는 일반적으로 덜 바람직하지 않은 풍미를 일으키는 것으로 알려져 있어서, 생성되는 어떠한 풍미도 완전히 바람직하지 않은 관능적 풍미 프로파일을 발생시키지 않을 것이다. 또한, 에스테르를 포함하는 개질된 기능성 성분의 낮은 수용해도 및/또는 증가된 소수성으로 인해, 특히 에스테르화되지 않은 모 기능성 성분과 관련하여, 하기 기재된 방법은, 더 높은 페이로드(payload) 및 보유율로 도시될 수 있는 바와 같이, 에스테르화 기능성 성분이 없는 것으로 인식되어온 것보다 더 높은 미세캡슐화 효율을 낼 수 있다.

본원에 기재된 방법에 의해 생성되는 생성물의 용도의 예는 분말 음료 (powdered soft drink; PSD)에서의 전달을 목표로 한다. 이 생성물의 다른 예시적인 용도는 다른 식품, 예컨대 비스킷, 바, 아이스크림, 스낵 및 인스턴트 음식 등을 포함한다.

일반적으로, 기능성 성분을 미세캡슐화하는 방법이 도 1에 기재된다. 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, 카제이네이트 및 임의의 모든 식품 등급 장용성 중합체인 매트릭스부를 갖는 매트릭스 입자를 형성함으로써 달성된다.

도 1에서 도시된 바와 같이, 물, 장용성 매트릭스 물질 및 유화제는 장용성 매트릭스 물질 및 유화제가 물에 완전히 분산될 때까지 혼합되거나 진탕된다 (100). 일반적으로, 유화제 및 장용성 매트릭스 물질은 물에 함께 첨가되거나 또는 어느 쪽을 먼저 첨가하던지 따로 첨가될 수 있다. pH는 장용성 물질을 완전히 가용화시키기에 충분한 수준으로 유지된다. 예로, 셸락, 제인 또는 이들의 조합물의 사용에 대하여, 분산액의 pH는 일반적으로 약 7.2와 9.0 사이이다. 일부 실시양태에서, 염기성 물질, 예컨대 수산화나트륨, 수산화칼륨 또는 수산화암모늄이 분산액에 첨가되어 pH를, 예컨대 약 7.2 내지 약 12.0, 바람직하게는 8.0 내지 11.3 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 지칭한다.

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 지칭한다. 한가지 접근법에서, 첨가된 유기 용매의 양은 물, 유화제 및 장용성 물질의 조합물의 약 0.1 중량％ 미만이다.

하나의 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, 카제이네이트 또는 이들의 조합물이다. 기타 식품 등급 장용성 중합체는 변성된 유청 단백질을 포함한다. 한가지 접근법에서, 제조된 장용성 매트릭스 물질은 어떠한 유기 용매도 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. 더욱 특히, 유화제로는 수크로스 에스테르가 바람직한데, 나중에 생성되는 에멀젼 내에 더 작고 가장 균질하게 분산된 오일 액적이 생성되기 때문이다.

일반적으로, 물은 분산액의 약 50 중량％ 내지 약 95 중량％, 바람직하게는 약 70 내지 약 95 중량％, 보다 바람직하게는 약 80 내지 약 90 중량％를 차지한다. 유화제는 일반적으로 분산액의 약 5 중량％ 미만, 바람직하게는 약 0.01 내지 약 1 중량％, 보다 바람직하게는 분산액의 약 0.01 내지 약 0.1 중량％를 차지한다. 한가지 접근법에서, 장용성 매트릭스 물질은 분산액의 약 1 중량％ 내지 약 10 중량％, 다른 접근법에서는 약 4 내지 7 중량％, 또 다른 접근법에서는 약 5 중량％ 내지 6 중량％의 범위이다.

분산액의 형성시, 적어도 개질된 일부분을 갖는 기능성 성분 및 비-활성 담체가 첨가되고 (200), 진탕되어 (300), 약 10 마이크로미터를 초과하는 액적 크기를 갖는 조대한 에멀젼을 제공한다. 조대한 에멀젼이 형성된 후, 조대한 에멀젼이 균질화되어 (300), 안정한 미세 에멀젼을 생성한다. 한가지 접근법에서, 안정한 미세 에멀젼은 약 10 마이크로미터 미만의 액적 크기를 갖는다. 미세 에멀젼 내에, 기능성 성분 및 비-활성 담체가 전체에 미세 액적 형태로 균질하게 분산된다. 한가지 접근법에서, 기능성 성분 및 비-활성 담체의 조합물은 에멀젼의 약 2 내지 약 7 중량％ 범위의 양으로 첨가된다. 다른 접근법에서, 기능성 성분 및 비-활성 담체의 조합물은 에멀젼의 약 3 내지 약 6 중량％ 범위의 양으로 첨가된다. 에멀젼은 약 60 내지 약 95 ％의 물을 포함한다.

본원에 사용되는 "균질화" 또는 "균질화된"은 약 10,000 RPM 초과의 속도에서, 예컨대 회전자/고정자 혼합 장치를 사용한 혼합, 또는 승압의 보다 낮은 혼합 속도에서의 혼합, 예컨대 약 500 psi 내지 약 10,000 psi의 압력에서 작동하는 밸브 균질화기에서의 혼합을 나타낸다.

한가지 접근법에서, 기능성 성분은 정유의 화학적으로 개질된 화합물을 포함할 수 있다. 예로서, 기능성 성분은 티몰 및 리날로올의 화학적으로 개질된 화합물을 포함한다. 예를 들어, 티몰 및/또는 리날로올의 글리코시드, 염 및/또는 착물이 사용될 수 있다. 한가지 형태로, 티밀 및 리날릴 아세테이트가 사용될 수 있다. 또한, 기타 지방산 에스테르, 예컨대 옥타노에이트가 사용될 수 있다. 기타 허용가능한 화학적으로 개질된 화합물, 예컨대 부티레이트, 락테이트, 신나메이트 및 피루베이트가 사용될 수 있다. 또 다른 예로, 기능성 성분은 알파-피넨, 파라-시멘, 티밀 에스테르 또는 염 및 리날릴 에스테르 또는 염을 포함한다. 하기 실시예에서 논의되는 바와 같이, 하나의 예시적인 블렌드는 약 18 중량％의 캐놀라 오일, 약 8 중량％의 알파-피넨, 약 39 중량％의 파라-시멘, 약 5 중량％의 리날로올 아세테이트 및 약 27 중량％의 티밀 아세테이트를 포함한다.

개질된 기능성 성분 부분이 기능성 성분의 약 1 내지 약 99 중량％를 차지할 수 있다. 일부 접근법에서, 개질된 기능성 성분이 기능성 성분의 약 10 중량％ 이상, 다른 접근법에서는 약 30 중량％를 차지할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 개질된 기능성 성분이 기능성 성분의 약 25 내지 65 중량％를 차지할 수 있다.

하나의 실시양태에서, 비-활성 담체 및 기능성 성분의 블렌드는 약 15 내지 약 30 중량％의 캐놀라 오일, 약 1 내지 약 10 중량％의 알파-피넨, 약 5 내지 약 25 중량％의 파라-시멘, 약 5 내지 약 20 중량％의 리날릴 에스테르 및 약 20 내지 약 60 중량％의 티밀 에스테르를 포함할 수 있다. 다른 접근법에서, 비-활성 담체 및 기능성 성분의 블렌드는 약 20 내지 약 25 중량％의 캐놀라 오일, 약 2 내지 약 7 중량％의 알파-피넨, 약 10 내지 약 20 중량％의 파라-시멘, 약 7 내지 약 15 중량％의 리날릴 에스테르 및 약 35 내지 약 50 중량％의 티밀 에스테르를 포함할 수 있다.

일반적으로, 그리고 한가지 접근법에서, 기능성 성분, 예컨대 티몰 및 리날로올의 에스테르화 형태가, 제조를 위한 화학적 또는 생화학적 반응 접근법과 무관하게 사용될 수 있다. 예를 들어, 테르펜의 히드록실기(들)와 유기 또는 무기 옥소산(단일 또는 다중 옥소산기 함유) 사이에 형성된 임의의 에스테르가 기능성 성분으로 사용될 수 있다. 개질된 기능성 성분의 휘발성 및 증기압은 성분의 지각에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 에스테르기의 크기가 개질되어 원하는 휘발성을 제공할 수 있다. 한가지 접근법에서, 에스테르 결합은 적어도 에틸 에스테르이다. 더 큰 에스테르기 또한 사용될 수 있다는 것을 유념해야 한다.

한가지 접근법으로, 선택된 에스테르화 형태는 섭취 후에 모 형태에 비하여 증가된 가수분해율로 인해 증가된 기능성을 가지고 장관 내 장용성 매트릭스에서 방출할 수 있다. 에스테르는 기능성 성분들, 예컨대 티몰 및 리날로올, 및 에스테르를 수득하는 유기 또는 무기 옥소산 간의 임의의 적합한 화학적 또는 생화학적 반응을 사용하여 합성된 것 또는 천연 원료에서 얻어질 수 있다. 적합한 옥소산은 카르복실산, 아미노산, 인산, 황산 및 질산을 포함할 수 있다. 히드록실기는 균질한 원료(예컨대, 티몰) 또는 혼합 원료(티몰 및 리날로올)로부터 얻을 수 있다. 예시적인 모노카르복실산은 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 펜탄산, 헥산산, 데칸산, 스테아르산, 젖산, 신남산, 피루브산, 벤조산 및 글루콘산을 포함하나 이들에 제한되지 않는다. 예시적인 디카르복실산은 옥살산, 말론산, 말레산, 푸마르산, 타르타르산, 숙신산, 글루타르산, 글루칼산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산 및 세바스산을 포함하나 이들에 제한되지 않는다. 예시적인 트리카르복실산은 시트르산 및 이소시트르산을 포함하나 이들에 제한되지 않는다. 옥소산과 테르펜의 반응으로 형성될 수 있는 다른 예시적인 에스테르는 디티몰 숙시네이트, 디티몰 아디페이트 및 디티몰 세바케이트를 포함한다.

다른 형태로, 개질된 기능성 성분은, 제조를 위한 화학적 또는 생화학적 반응 접근법과 무관하게, 테르펜 에스테르와 다른 에스테르 간에 형성된 에스테르를 포함할 수 있다. 특히, 기능기는 에스테르 교환을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 기능기는 메틸 옥타노에이트 또는 트리팔미틴과 티몰 아세테이트를 반응시켜 형성된 에스테르를 포함할 수 있다.

별법으로, 기능성 성분은 다른 개질된 화합물을 포함할 수 있음이 예상된다. 한가지 형태로, 개질된 기능기는 테르펜의 히드록실기(들)와 단일 당기(단당류) 또는 몇개의 당기(올리고당) 간의 화학적 또는 생화학적 반응으로 형성된 임의의 글리코시드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 티몰 및/또는 리날로올 글리코시드는 개질된 기능성 성분일 수 있다. 당기는 임의의 종류의 단당류, 이당류, 삼당류 및/또는 다당류로 구성된 글리콘 부분 및 임의의 히드록시-테르펜(예컨대, 티몰, 리날로올)인 아글리콘 부분이 있는 임의의 글리코시드를 포함할 수 있다. 당기는 또한 환원당 및/또는 비환원당을 포함할 수 있다. 예시적인 당은 글루코스, 프럭토스, 갈락토스, 리보스, 수크로스, 만노스, 말토스, 락토스 및 셀로비오스를 포함하나 이들에 제한되지 않는다.

다른 형태로, 기능기는 임의의 이온 또는 비이온염 또는 히드록시-테르펜 및 다른 화학종을 수반하여 형성된 착물을 포함할 수 있음이 예상된다. 예를 들어, 티몰 및 리날로올염 또는 착물은 개질된 기능성 성분일 수 있다. 한가지 예는 염화나트륨 및/또는 염화칼륨일 수 있다. 다른 형태로, 개질된 기능성 성분은 고정된 화학양론을 갖지 않는 티몰염을 포함할 수 있다. 예를 들어, 티몰염은 하나 이상의 특정 양이온(Na+, K+, Mg++ 등)을 포함하는 티몰 및 양이온의 서로 다른 비율을 갖는 부분 또는 혼합염으로 제조되어, 고체 착물을 제조할 수 있다. 고체화된 착물은 결정 형태로 얻어질 수 있거나 아닐 수 있다. 염 또는 착물은 임의의 적합한 방법으로 형성될 수 있으나, 일부 경우에는 하나 이상의 히드록시-테르펜과 하나 이상의 알칼리 시약 간의 화학 반응 또는 회합으로 형성된다. 예시적인 알칼리 시약은 알칼리 히드록사이드, 옥사이드 또는 카르보네이트를 포함할 수 있으나 이들에 제한되지는 않는다. 염 또는 착물은 임의의 알칼리 금속, 알칼리 토금속 또는 전이금속 원소, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 식품에 사용하기 적합한 염 또는 착물은 나트륨, 칼륨, 리튬, 칼슘, 마그네슘, 철, 망간, 아연 및 알루미늄을 포함할 수 있다. 다른 예시적인 염은 나트륨 티몰레이트(예컨대, 나트륨 티목사이드)를 포함하는 티몰의 임의의 1가, 2가 또는 3가염 및 칼슘 페녹사이드를 포함하는 페놀의 임의의 1가, 2가 또는 3가염을 포함한다.

더욱이, 기능성 성분은 조합된 개질의 각종 형태를 포함할 수 있다. 예를 들면, 개질된 기능성 성분 조성물의 일부가 하나 이상의 염, 글리코시드, 착물 또는 하나 이상의 정유의 에스테르화 형태를 포함할 수 있다.

일부 접근법에서, 기능성 성분은 본원에 기재된 바와 같이 임의의 정유 혼합물을 포함할 수 있다. 또한, 기능성 성분은 장내에서 방출되는 것이 바람직한 물질을 포함하도록 선택될 수 있다. 예로서, 기능성 성분은 에난(Enan)의 미국 특허 공보 제2008/0145462호에 기재된 조성물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기능성 성분은 약 25 내지 약 35 중량％의 파라-시멘, 약 1 내지 약 10 중량％의 리날로올, 약 1 내지 약 10 중량％의 알파-피넨, 약 35 내지 약 45 중량％의 티몰, 및 약 20 내지 약 30 중량％의 대두 오일을 포함한다.

일부 접근법에서, 본원에 기재된 기능성 성분은 항기생충성, 항원충성(anti-protozoan) 및 항진균성과 같은 기능적 특성을 보유한 화합물을 포함할 수 있다. 한가지 실시양태에서, 유기 화합물은 추가로 알파-피넨 및 파라-시멘을 포함한다.

다른 실시양태에서, 유기 화합물은 비-활성 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, 기존의 음료/식품에 바람직하지 않은 풍미/맛을 발생시킨다. 기능성 성분의 풍미를 차폐하기 위한 노력으로, 본원에 기재된 공정은 최종 성분으로부터 캡슐화되지 않은 물질을 제거하기 위한 공정뿐 아니라 기능성 성분의 훨씬 덜 수용성인 형태, 예컨대 기능성 성분의 에스테르화 형태 또는 다른 개질된 형태(예컨대, 티몰 및 리날로올의 에스테르화 형태)의 함유를 포함한다. 예를 들어 에스테르는 일반적으로 이들 각각의 모 화합물보다 식품계의 맛/풍미에 대해 덜 부정적인 영향을 미친다. 추가적으로, 착물, 글리코시드 및 정유의 염은 이들 각각의 모 화합물보다 식품계의 맛/풍미에 대하여 덜 부정적인 영향을 미친다.

낮은 수용해도 및/또는 증가된 소수성으로 인해, 에스테르는 티몰 및 리날로올과 같은 비-에스테르화 모 화합물보다 상기 기재된 바와 같이 더 높은 미세캡슐화 효율을 가질 수 있다. 바람직하게는, 비-에스테르화 기능성 성분을 사용하는 경우에 관찰된 효율에 비해, 효율이 약 50 내지 약 200 ％, 보다 바람직하게는 약 100 내지 약 150 ％ 증가한다. 또한, 에스테르는 모 화합물보다 더 높은 후각적 지각 역치를 가져, 감지되는데 필요한 에스테르의 양이 비에스테르화 티몰 및 리날로올의 양보다 많다.

도 1의 방법을 다시 살피면, 이어서 에멀젼을 산으로 또는 가교제 또는 침전제로 적정하여 침전시킨다 (400). 침전 동안, 에멀젼은 진탕을 실시할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 에멀젼을 약 1 내지 약 5 ％의 염화칼슘 및 약 1 내지 약 5 ％의 시트르산의 용액으로 적정한다. 또 다른 실시양태에서, 에멀젼을 pH를 에멀젼에 존재하는 중합체의 등전점, 예컨대 약 pH 7 아래로 감소시키는데 유효한 양의 산으로 적정하여 상 분리를 유발하고, 그 안에 기능성 성분이 미세캡슐화된 채로 장용성 매트릭스가 용액 밖으로 침전되어, 수용액의 슬러리 및 침전물을 생성시킨다. 침전된 슬러리는 약 1 내지 약 1000 마이크로미터, 일부 경우에는 약 10 내지 약 500.0 마이크로미터, 보다 바람직하게는 약 75 내지 약 250 마이크로미터의 입자 크기를 갖는다. 다른 접근법에서, 침전은 약 3 내지 약 6의 pH 범위, 또는 추가로 약 3.8 내지 약 4.6 범위의 pH 사이에서 일어난다.

이론으로 제한하고자 하지는 않지만, 에멀젼의 pH가 등전점 아래로 하락함에 따라, 장용성 물질, 예컨대 셸락 및 제인의 입자가 유사한 입자와 또는 서로 가교되어 매트릭스를 형성하며, 기능성 성분 및 비-활성 담체는 매트릭스 내에 미세캡슐화되는 것으로 생각된다. 가교의 결과로서, 기능성 성분은 매트릭스 전체에 걸쳐 균질하게 분산된다. 매트릭스는 기능성 성분에 대한 밀봉을 추가로 제공한다. 결과적으로, 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. 하나의 실시양태에서, 산은 시트르산이다.

상기 언급한 바와 같이, 장용성 매트릭스 물질의 조성은 용해율 및 장용성 매트릭스에 의해 제공되는 보호에 영향을 미친다.

침전물을 재생하기 위해, 슬러리를 여과하고 (500), 세척하고 (600), 건조시킨다 (700). 하나의 실시양태에서, 슬러리를 여과하고, 이어서 생성된 슬러리 케이크 (cake)를 세척하고 재여과한 후 건조시킨다.

일부 경우에, 미립자 침전물의 외부 표면에 적어도 가장자리의 캡슐화되지 않은 물질이 남을 것이다. 낮은 지각 역치를 갖는 화합물을 차폐하는 것이 요구되기 때문에, 일반적으로 최종 생성물 매트릭스 및/또는 용액에서 캡슐화되지 않은 물질이 지각 이하의 수준으로 감소된다. 일부 경우에, 미립자 침전물의 외부 표면 상의 기능성 성분은 최종 생성물의 약 1 중량％ 미만이다.

일부 경우에, 그 전체가 본원에 참고문헌으로 포함된 미국 출원 일련 번호 제12/479,433호에 기재된 바와 같이, 여과 후에 슬러리에 표면 오일 제거제를 첨가하여 침전물로부터 잔여 표면 오일의 제거를 돕는다. 또한, 표면 오일 제거제는 재여과 단계 전에 첨가될 수도 있다.

침전물을 여과하고 세척한 후, 침전물을 건조시켜 (700) 분말을 형성한다. 분말이 약 10 ％ 미만의 수분 함량, 다른 접근법에서는 약 2 내지 약 6 ％의 수분 함량, 또 다른 접근법에서는 약 3 내지 5 ％의 수분 함량을 갖도록 건조를 수행할 수 있다.

또한, 분말 침전물의 입자 크기를 감소시키기 위해 분말을 분쇄하고, 이어서 추가로 예컨대 유동층 건조기를 이용하여 약 5 ％ 미만의 수분 함량으로 건조시킬 수 있다. 생성된 입자는 약 1 내지 약 1000 마이크로미터, 일부 경우에는 약 10 내지 약 500 마이크로미터, 다른 경우에는 약 75 내지 약 250 마이크로미터의 범위의 입자 크기를 갖는다.

분말을 건조시킬 경우, 온도는 약 25 ℃ 내지 약 70 ℃, 일부 경우에는 약 35 ℃ 내지 약 65 ℃ 사이로 유지되어야 한다. 다른 가공 단계 동안, 온도는 약 4 ℃ 내지 약 40 ℃, 다른 경우에는 약 4 ℃ 내지 약 30 ℃, 또 다른 경우에는 약 15 ℃ 내지 약 28 ℃를 유지하는 것이 적합할 수 있다.

하기 추가의 논의 및 도 2에 도시된 바와 같이, 티밀 및 리날릴 에스테르와 같이 개질된 기능성 성분의 함유는, 최종 생성물에서의 기능성 성분의 증가된 페이로드를 유발할 수 있다. 페이로드는 최종 생성물과 관련된 기능성 성분의 중량 백분율을 지칭한다. 따라서, 페이로드의 증가는 장용성 매트릭스의 주어진 양 당 기능성 성분의 증가와 일치한다. 일부 경우에, 기능성 성분의 페이로드는 약 5 내지 약 50 ％ 범위이다. 증가된 페이로드는, 개질되지 않은 기능성 성분과 비교할 때, 적어도 부분적으로 에스테르와 같이 개질된 기능성 성분을 포함하는 기능성 성분의 증가된 소수성 및/또는 감소된 수용해성에 의한 것일 수 있다. 또한, 일부 경우에 대용량의 물이 기재된 공정에서 사용될 수 있다. 개질된 기능성 성분, 예컨대 티몰 및 리날로올의 에스테르는 감소된 수용해성 및/또는 증가된 소수성으로 인해 기능성 성분의 침출을 감소시킬 것이다. 미국 특허 출원 공보 US 2008/0145462 A1호(에난, 이. 등)에서 중요한 것으로 도시된 바와 같이, 가공 동안 손실을 제한하는 능력은 식품계 중의 기능성 화합물의 최종 비율에 대하여 제어할 수 있게 한다. 추가적으로, 일부 기능성 성분, 예를 들어 티몰은 실온(약 20 내지 약 25 ℃)에서 결정성 고체이다. 실온(약 20 내지 약 25 ℃)에서 액체인 개질된 기능성 성분, 예를 들어 티밀 아세테이트로의 대체는 에멀젼의 제조 전에, 트리글리세리드 오일, 에탄올 또는 다른 액체 내 다른 고체 성분 또는 티몰을 용해시킴으로써, 결정성 고체 성분이 더 이상 액체 유기 용매에 용해될 필요가 없을 것이기 때문에 가공을 용이하도록 하게 할 것이다.

본원에 기재된 방법의 이점 및 실시양태는 하기 실시예에 의해 추가로 예시된다. 그러나, 이 실시예에 기재된 구체적인 조건, 가공 방식, 물질 및 이들의 양뿐만 아니라 다른 조건 및 상세한 설명은 이 방법을 부당하게 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 모든 백분율은 다른 표시가 없는 한 중량에 의한 것이다.

실시예 1: 유화제의 평가 및 선택

각종 유화제를 약 60 ℃에서 탈이온수와 합하여 약 2 ％ 용액을 제조하였다. 얻어진 용액을 탈이온수와 함께 정유 블렌드 조성물(약 4 ％ 알파-피넨, 약 30 ％ 파라-시멘, 약 7 ％ 리날로올, 및 약 35 ％ 티몰 및 약 24 ％ 대두 오일)과 50:50의 중량비로 합하여 수중유 에멀젼을 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 웰링톤 소재)이었다. 수크로스 에스테르(S-1570)는 에멀젼 내에 가장 작고 균질하게 분산된 오일 액적을 생성시키기 때문에 좋은 유화제로 확인되었다. 수크로스 에스테르로 생성된 에멀젼은 또한 실온(약 20 내지 약 25 ℃)에서 24시간 저장한 후에 좋은 안정성을 나타내었다.

실시예 2: 약 75 ％ 셸락 / 약 25 ％ 제인 매트릭스의 일부 에스테르화 구성성분을 함유하는 기능성 성분의 미세캡슐화

약 2400 g의 증류 탈이온수(D.I.H₂O)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. 약 37.5 g의 제트 밀링된 제인(Jet Milled zein)(F4000, 프리만 인더스트리즈(Freeman Industries); 뉴욕주 터커호 소재) 분말을 비커에 첨가하고, 균질하게 분산될 때까지 혼합하였다. 이어서, pH가 약 11.3에 도달할 때까지 약 10 ％의 NaOH 수용액을 첨가하였다. 제인-물 혼합물을 제인 분말이 완전히 용해되어 용액이 반투명해질 때까지 진탕하였다. 이어서, 수산화암모늄 용액 중에 약 450 g의 미리 제조된 셸락(테무스(Temuss) #594; 캐나다 온타리오주 아작스 소재)(25 ％의 고형분)을 첨가하고, 약 5 내지 약 10분 동안 혼합하였다. 마지막으로, 균질한 혼합이 일어날 때까지, 예컨대 약 5 내지 약 10분 동안 혼합하면서 약 1.4 g의 수크로스 스테아레이트, S-1570(미쯔비시-가가꾸 푸드 코포레이션; 일본 도꾜 소재)을 첨가하였다.

이어서, 약 80 g의 정유 블렌드(약 18.8 ％ 캐놀라 오일, 약 8.6 ％ 알파-피넨, 약 39.8 ％ 파라-시멘, 약 5.4 ％ 리날릴 아세테이트 및 약 27.4 ％ 티밀 아세테이트)를 첨가하고, 약 5 내지 약 10분 동안 혼합하였다. 파워젠(PowerGen) 700D(써모피셔 사이언티픽(Thermo Fisher Scientific); 메사추세츠주 월섬 소재)를 사용하여, 약 15,000 rpm에서 약 4분 동안, 이어서 약 20,000 rpm에서 추가로 약 1분 동안 혼합물을 블렌딩하여 균질화시켜, 안정한 에멀젼을 생성하였다. 약 3 ％ 시트르산 용액을 사용하여 에멀젼을 산 적정한 후, pH가 약 3.8에 도달할 때까지 온건한 오버헤드 혼합으로 최고 속도 설정된 마스터 플렉스 펌프(Master Flex pump; 바난트 코포레이션(Barnant Corp.); 일리노이주 배링톤 소재)를 사용하여 슬러리를 생성하였다.

약 10 g의 SiO₂ AB-D(피피지 인더스트리즈(PPG Industries); 펜실베니아주 피츠버그 소재)를 슬러리에 첨가하고, 약 20 내지 약 30분 동안 혼합을 계속하였다. 혼합물을 #200 메시(75 마이크로미터) 스크린을 사용하여 여과하여 케이크를 제조하였다. 별도의 깨끗한 4000 ml 플라스틱 비커에, 약 2000 g의 D.I.H₂O 및 약 2.5 g의 SiO₂ AB-D를 혼합하여 용액을 제조하였다. 케이크를 상기 용액에 재현탁시키고, 약 3 내지 약 5분 동안 혼합하였다. #200 메시 스크린을 사용하여 혼합물을 여과하고 두 번째 케이크를 만들었다.

별도의 깨끗한 4000 ml 플라스틱 비커에, 약 2000 g의 D.I.H₂O 및 약 2.5 g의 SiO₂ AB-D를 혼합하여 또 다른 용액을 제조하였다. 두 번째 케이크를 다시 재현탁하고, 약 3 내지 약 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 실온(약 20 내지 약 25 ℃)에서 균질하게 펼쳐 놓았다.

건조된 여액 입자를 매직 불렛(Magic Bullet) MB1001(시노 링크 인터내쇼날 트레이딩 컴퍼니(Sino Link International Trading Co.); 중국 체지앙 소재)를 이용하여 분쇄하였다. 약 75 내지 약 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 ％ 미만으로 감소시키기 위해, 여액을 약 40 ℃에서 유니-글라트(Uni-Glatt) 유동층 건조기(글라트 에어 테크닉스(Glatt Air Techniques); 뉴저지주 램시 소재)에서 매 약 5분마다 점검하면서 건조시켰다. 그 결과, 최종 생성물의 수분 함량은 약 6％ 미만이었다. 분획물을 #60 메쉬 스크린을 통과시킴으로써 거르고, #200 메쉬 스크린상에 수집하여, 약 250 마이크로미터 미만 내지 약 75 마이크로미터 초과 크기의 입자를 제조하였다. 얻어진 생성물의 조성, 페이로드 및 표면 오일은 하기 표에 나타낸다.

실시예 3: 약 75 ％ 셸락 / 약 25 ％ 제인 매트릭스의 시험 공장 규모에서의 일부 에스테르화 구성성분을 함유하는 기능성 성분의 미세캡슐화

약 12 kg의 물 및 약 7.5 g의 수크로스 스테아레이트(S-1570, 미쯔비시 가가꾸 푸드 코포레이션(일본 도쿄 소재)를 혼합 탱크에 첨가하고, 약 1 내지 약 2분간 혼합하였다. 이어서 수산화암모늄 용액(약 25 ％ 고형분) 중 약 2.25 kg의 미리 제조된 셸락 용액(테무스 #594; 캐나다 온타리오주 에이젝스 소재)을 첨가하고, 약 187.5 g의 제인 분말(F4000, 프리맨 인더스트리스; 뉴욕주 터커호 소재)을 첨가하였다. 약 10 ％ 수산화나트륨 용액을 pH가 약 11.3에 도달할 때까지 계량 투입하였다(제인을 가용화시키기 위함). 제인 및 셸락이 완전히 용액 상태가 되면, 약 400 g의 정유 블렌드(약 13 ％ 캐놀라 오일, 약 10 ％ 알파-피넨, 약 25 ％ 파라-시멘, 약 12 ％ 리날릴 아세테이트 및 약 40 ％ 티밀 아세테이트)를 첨가하였다. 혼합물을 약 5분 동안 진탕시켜 에멀젼을 제조하였다.

에멀젼을 pH가 약 3.9에 도달할 때까지 약 3 ％ 시트르산 용액으로 적정하였다. 약 75 g의 SiO₂ AB-D(PPG 인더스트리즈; 펜실베니아주 피츠버그 소재)를 첨가하고 약 20 내지 약 30분간 혼합하였다. 이어서 슬러리를 200 메쉬(75 마이크로미터) 스크린을 이용하여 여과하였다. 스크린 상부의 필터 케이크를 약 50 g의 SiO₂ AB-D와 함께 약 9.1 kg의 물에 현탁하고 대략 5분간 혼합한 후, #200 메쉬 스크린에 재여과하였다. 세정을 한번 더 반복하고, 최종 필터 케이크를 실온(약 20 내지 약 25 ℃)에서 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 (약 75 내지 약 250 마이크로미터)로 체에 걸렀다. 얻어진 생성물의 페이로드 및 표면 오일은 하기 표에 나타낸다.

실시예 4: 오일 충전량이 증가된 에스테르화 구성성분을 함유하는 기능성 성분의 유화제로서 유청 단백질을 함유하는 셸락 / 제인 매트릭스 내의 미세캡슐화

약 2400 g의 D.I.H₂O를 비커에 첨가하고, 4-날 임펠러 블레이드를 갖는 스테드패스트 교반기 SL1200(야마또 사이언티픽; 일본 도쿄 소재)를 이용하여 5 내지 6으로 설정된 속도에서 혼합하였다. 약 32.5 g의 제트 밀링된 제인 분말(F4000, 프리맨 인더스트리스; 뉴욕주 터커호 소재)을 비커에 첨가하고, 균질하게 분산될 때까지 혼합하였다. 약 10 ％ NaOH 용액을 pH가 약 11.3에 도달할 때까지 첨가하고, 제인 분말이 완전히 용해되어 용액이 반투명이 될때까지 혼합하였다. 약 20 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 약 25 ％ 고형분을 갖는 약 390 g의 미리 제조된 셸락 용액(테무스 #594; 캐나다 온타리오주 에이젝스 소재)을 첨가하고, 용액이 균질해질 때까지 약 5 내지 약 10분간 혼합하였다.

약 151.4 g의 정유 블렌드(약 13 ％ 캐놀라 오일, 약 10 ％ 알파-피넨, 약 25 ％ 파라-시멘, 약 12 ％ 리날릴 아세테이트 및 약 40 ％ 티밀 아세테이트)를 첨가하고 약 5 내지 약 10분간 혼합하였다. 파워젠(PowerGen) 700D(써모 피셔 사이언티픽; 매사추세츠주 월삼 소재)를 이용하여, 혼합물을 약 15,000 rpm에서 약 4분간, 이어서 약 20,000 rpm로 속도를 높여서 추가로 약 1분간 균질화하여, 안정적인 에멀젼을 제조하였다. pH가 약 3.8이 될 때까지 약 3 ％ 시트르산 용액을 마스터 플렉스(Master Flex) 펌프를 이용하여 에멀젼에 적정함으로써 슬러리를 제조하였다.

약 10 g의 SiO₂ AB-D(PPG 인더스트리즈; 펜실베니아주 피츠버그 소재)를 슬러리에 첨가하고, 약 20 내지 약 30분간 혼합하였다. 혼합물을 #200 메쉬 스크린을 이용하여 여과하여 여액 케이크를 제조하였다. 별도의 깨끗한 4000 ml 플라스틱 비커에, 약 2000 g의 D.I.H₂O를 첨가하고, 스테드패스트 교반기를 사용하여 혼합하였다. 약 3 ％ 시트르산 용액을 첨가하여 pH를 3.8 +/- 약 0.2로 조정하였다. 약 1 g의 수크로스 스테아레이트 S-1570(미쯔비시 가가꾸 푸드 코포레이션; 일본 도쿄 소재)를 첨가하고, 완전히 용해될 때까지 혼합한 후, 약 2.5 g의 SiO₂ AB-D를 첨가하였다. 케이크를 이 용액에 재현탁하고, 약 3 내지 약 5분간 혼합하였다. 혼합물을 #200 메쉬(75 마이크로미터) 스크린을 이용하여 여과하여 두 번째 여액 케이크를 제조하였다. 별도의 깨끗한 4000 ml 플라스틱 비커에, 약 2000 g의 D.I.H₂0를 혼합하고, 약 3.0 ％ 시트르산 용액을 첨가하여 pH를 3.8 +/- 약 0.2로 조정하였다. 약 1 g의 수크로스 스테아레이트를 첨가하고 완전히 용해할 때까지 혼합한 후, 약 2.5 g의 SiO₂ AB-D를 첨가하였다. 케이크를 상기 용액에 재현탁시키고, 약 3 내지 약 5분간 혼합하였다. 혼합물을 #200 메쉬(75 마이크로미터) 스크린을 이용하여 다시 여과하여 세 번째 여액 케이크를 제조하였다.

치즈 클로스를 이용하여 얻어진 여액을 가압하여 수분 함량을 감소시켰다. 여액을 큰 트레이 상에서 건조를 위한 쿠키 시트 상에 밤새 덮개 없이 실온(약 20 내지 약 25 ℃)에서 균질하게 펼쳐 놓았다.

생성된 입자를 매직 불렛 MB1001(시노 링크 인터내쇼날 트레이딩 컴퍼니; 중국 체지앙 소재)를 이용하여 분쇄하였다. 약 250 마이크로미터 미만 크기의 입자를 #60 메쉬 스크린을 이용하여 나머지로부터 분리하였다. 수분 함량을 약 6 ％ 미만으로 감소시키기 위해, 여액을 약 40 ℃에서 유니-글라트 유동층 건조기(글라트 에어 테크닉스; 뉴저지주 램시 소재)에서 대략 매 5분마다 점검하면서 건조시켰다. 그 결과, 최종 생성물의 수분 함량은 약 6 ％ 미만이었다. 얻어진 생성물의 조성, 페이로드 및 표면 오일은 하기 표에 나타낸다.

실시예 5: 일부 에스테르화 구성성분을 함유하는 기능성 성분의 약 48 ％ 알기네이트 / 약 40 ％ 셸락 및 약 12 ％ 유청 단백질을 유화제로서 함유하는 매트릭스 내의 미세캡슐화

약 2.1 g의 나트륨 알기네이트(ULV-L3G, 키미카 코포레이션(Kimica Corp); 일본 도쿄 소재) 및 약 11.2 g의 나트륨 알기네이트(I-3G-150, 키미카 코포레이션; 일본 도쿄 소재)를 약 551 g의 물에 첨가하였다. 진탕 하에, 수산화암모늄 용액(약 25 ％ 고형분) 중 약 70 g의 약 10 ％ 바이프로(다비스코 푸즈 인터내쇼날; 미네소타주 에덴 프레리 소재) 유청 단백질 단리물 용액 및 약 56 g의 미리 제조된 셸락(테무스 #594; 캐나다 온타리오주 에이젝스 소재)을 첨가하였다. 다음으로, 정유 블렌드(약 17.4 ％ 캐놀라 오일, 약 6.6 ％ 알파-피넨, 약 26.5 ％ 파라-시멘, 약 7.9 ％ 리날릴 아세테이트 및 약 41.4 ％ 티밀 아세테이트)를 첨가하고, 균질한 에멀젼이 약 4 내지 약 7 마이크로미터의 목적 액적 크기로 형성될 때까지 혼합하고, 호리바(Horiba) 입자 크기 분석기(호리바 인더스트리스 (Horiba Industries); 캘리포니아주 얼빈 소재)로 확인하였다. 이후 용액을 약 2.5 ％ CaCl₂ 및 약 2.5 ％ 시트르산을 함유하는 수용액 욕조에 분무화시켜 약 25 내지 약 300 마이크로미터 사이의 적당히 작은 방울로 제조하였다. 구체를 25 마이크로미터 스크린에 배치하여 욕조 용액을 제거하고, 이후 목적 수분 (약 5 내지 약 6 ％)에 도달할 때까지 이들을 약 40 ℃ 에서 미니글라트(MiniGlatt) 유동층 건조기(글라트 에어 테크닉스; 뉴저지주 램시 소재)에서 건조시켰다. 입자 크기를 약 500 마이크로미터 미만 내지 약 75 마이크로미터 초과로 하였다. 얻어진 생성물의 조성, 페이로드 및 표면 오일을 하기 표에 나타낸다.

실시예 6: 알기네이트 / 셸락 매트릭스 내에 미세캡슐화된 비-에스테르화 기능성 성분

약 48 g의 나트륨 알기네이트(ULV-L3G, 키미카 코포레이션; 일본 도쿄 소재) 및 약 10 g의 나트륨 알기네이트(I-3G-150, 키미카 코포레이션; 일본 도쿄 소재)를 약 840 g의 물에 첨가하였다. 이후, 진탕 조건 하에서, 약 80 g의 미리 제조된 셸락 용액(약 25 중량％ 고형분)(마코트(Marcoat) 125, 에머슨 리소시스(Emerson Resources); 펜실베니아주 노리스타운 소재)을 첨가하였다. 다음으로, 약 48 g의 정유 블렌드(약 24 ％ 대두 오일, 약 4 ％ 알파-피넨, 약 30 ％ 파라-시멘, 약 7 ％ 리날로올 및 약 35 ％ 티몰)를 첨가하고, 안정한 미세 에멀젼을 형성할 때까지 혼합 및 균질화하였다. 2-유동 노즐을 이용하여, 용액을 약 2.5 ％ CaCl₂ 및 약 2.5 ％ 시트르산을 함유하는 수성 경화 욕조에 분무화시켜 약 25 내지 약 300 마이크로미터 사이의 적당히 작은 구체로 제조하였다. 이후, 입자를 가교시키고, 입자를 25 마이크로미터 체로 거르고, 목적 수분 함량(약 5 내지 약 6 ％)에 도달할 때까지 약 40 ℃에서 미니글라트 유동층 건조기(글라트 에어 테크닉스; 뉴저지주 램시 소재)에서 건조하였다. 입자 크기는 약 212 마이크로미터 미만이었다.

하기 표에서 보는 바와 같이, 페이로드는 낮고, 모델 음료 시스템으로 시식했을 때, 입자는 정유의 바람직하지 않은 맛/풍미를 차폐하지 못하였다. 얻어진 생성물의 조성 및 페이로드를 하기 표에 나타낸다.

실시예 7: 약 75 ％ 알기네이트 / 약 25 ％ 셸락 매트릭스의 일부 에스테르화 구성성분을 함유하는 정유 블렌드의 미세캡슐화

약 5.5 g의 나트륨 알기네이트(ULV-L3G, 키미카 코포레이션; 일본 도쿄 소재) 및 약 11 g의 나트륨 알기네이트(I-3G-150, 키미카 코포레이션; 일본 도쿄 소재)를 약 495 g의 물에 첨가하였다. 이후, 진탕 하에서, 수산화암모늄용액(약 25 ％ 고형분) 중 약 22 g의 미리 제조된 셸락(테무스 #594; 캐나다 온타리오주 에이젝스 소재)을 첨가하였다. 다음으로, 정유 블렌드(약 18.5 ％ 캐놀라 오일, 약 5.4 ％ 알파-피넨, 약 32.3 ％ 파라-시멘, 약 11.2 ％ 리날로올의 부티르산 에스테르(리날릴 부티레이트) 및 약 32.3 ％ 티몰의 아세트산 에스테르(티밀 아세테이트))를 첨가하고, 안정한 미세 에멀젼이 약 4 내지 약 7 마이크로미터의 목적 액적 크기로 형성될 때까지 혼합 및 균질화하고, 호리바 입자 크기 분석기(호리바 인더스트리스; 캘리포니아주 얼빈 소재)로 확인하였다. 용액을 약 2.5 ％ CaCl₂ 및 약 2.5 ％ 시트르산을 함유하는 수성 경화 욕조에 분무화시켜 약 25 내지 약 300 마이크로미터 사이의 적당히 작은 구체로 제조하였다. 이어서 입자를 25 마이크로미터 스크린에서 체로 걸러 욕조 용액을 제거한 후, 목적 수분(약 5 내지 약 6 ％)에 도달할 때까지 이들을 약 40 ℃에서 미니글라트 유동층 건조기(글라트 에어 테크닉스; 뉴저지주 램시 소재)에서 건조하였다. 입자 크기는 약 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.

실시예 8: 약 75 ％ 알기네이트/약 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 도시된 바와 같이, 정유 블렌드 중 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 성분과 비-에스테르화 기능성 성분의 방출을 비교한다.

도 3은 화합물의 공지된 특성을 나타낸다. 도 3의 표에서 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 방출율에 대한 효과를 나타낸다. 도 4 및 5에서 명백한 바와 같이, 소장에서의 대표적인 체류 시간인 0 내지 24.5 시간에서의 방출율뿐만 아니라 위 방출율도 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 방출율을 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 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, 약 70 mg의 기능성 성분을 투여하였다. 제2 부분에, 에스테르화 기능성 성분을 포함하는 충분한 질량의 입자를 첨가하여, 약 70 mg의 기능성 성분을 투여하였다. 이후, 각각의 분말/입자 혼합물을 약 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.

실시예 12: 디티몰 에스테르의 합성

한가지 경우로, 약 400 ml의 헥산에 약 65 g의 티몰 및 약 50 ml의 피리딘을 용해시켜 디티몰 에스테르를 제조하였다. 실온(약 20 내지 약 25 ℃)에서 용해된 조합물을 교반하면서, 약 50 g의 세바코일 클로라이드를 약 30 내지 약 45분의 기간에 걸쳐 한 번에 한 방울씩 첨가하였다. 세바코일 클로라이드를 첨가한 후, 혼합물을 실온(약 20 내지 약 25 ℃)에서 하룻밤 동안 반응하게 하였다. 다음날, 혼합물을 여과하여 고형 피리딘 클로라이드를 제거하였다. 이어서 디티몰 세바케이트 및 헥산을 함유하는 정화된 여액을 약 1 N 수산화나트륨, 약 1 N 염산 용액, 그리고 이어서 물과의 접촉으로 추가적인 정제를 실시하여, 임의의 원치않는 부산물, 반응하지 않은 출발 물질 및 잔여 피리딘을 제거하였다. 이어서 헥산 내 정제된 디티몰 세바케이트를 하룻밤 동안 황산나트륨 무수물에서 건조시켜, 미량의 물을 제거하였다. 황산나트륨을 여과로 제거하고 헥산을 증류로 제거하여, 약 80 g(대략 82 ％의 수득률)의 약 95 ％이상 순수한 디티몰 세바케이트를 수득하였다. 최종 생성물의 동일성 및 순도를 기체-액체 크로마토그래피 및 질량 분석기로 측정하였다.

실시예 13; 나트륨 티몰레이트의 제조(나트륨 티목사이드)

한가지 경우로, 나트륨 티몰레이트를 약 25 ml의 물에 약 8 g의 수산화나트륨을 용해한 후 약 225 ml의 무수에탄올 첨가로 첫 번째 용액을 만들어 제조하였다. 두 번째 용액을 약 100 ml의 무수에탄올에 약 31 g의 티몰을 용해시켜 제조하였다. 실온(약 20 내지 약 25 ℃)에서 두 번째 용액을 교반하면서, 첫 번째 용액을 두 번째 용액에 한 번에 한 방울씩 첨가하였다. 조합 용액을 하룻밤 동안 교반하였다. 다음날, 합쳐진 용액을 여과하여 미량의 임의의 용해되지 않은 반응물 또는 부산물을 제거하였다. 이어서 무수에탄올, 물 및 잔여 티몰을 약 40 ℃의 온도에서 하룻밤 동안 진공하에 여과된 합쳐진 용액을 위치시켜 제거하였다. 이어서 건조된 나트륨 티몰레이트를 플라스크에서 제거하여 약 32 g(대략 93 ％ 수득률)의 생성물을 수득하였다. 건조된 나트륨 티몰레이트를 헥산과 나트륨 티몰레이트를 부가혼합(1 g의 나트륨 티몰레이트 당 약 2 ml의 헥산)시키고 여과하여 헥산을 제거하고 진공하에서 추가로 정제된 나트륨 티몰레이트를 건조시켜 추가로 정제하여 미량의 잔여 티몰을 제거할 수 있다.

특정 공정 및 생성물 실시양태를 구체적으로 참조하여 조성물 및 방법을 구체적으로 기재하였지만, 본원 명세서를 기초로 하여 다양한 개조, 변경 및 조절이 가능하며, 본 발명의 취지 내에 있다는 것이 명백하다.

Claims (18)

1. 기능성 성분의 적어도 일부가 기능성 성분의 염 형태, 기능성 성분의 착물 형태, 기능성 성분의 글리코시드 형태 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 개질된 기능성 성분 형태인 기능성 성분;
   비-활성 담체; 및
   상기 기능성 성분 및 비-활성 담체를 미세캡슐화하며 식품 등급 장용성 중합체를 포함하는 장용성 매트릭스
   를 포함하며, 상기 개질된 기능성 성분이 기능성 성분의 개질되지 않은 모 형태로 가수분해되는 구조를 갖는 것인 조성물.
2. 제1항에 있어서, 기능성 성분이 리날로올 및 티몰 중 적어도 하나를 포함하는 것인 조성물.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기능성 성분의 약 20 ％ 이상이 개질된 기능성 성분의 형태인 조성물.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 기능성 성분의 약 50 ％ 이상이 개질된 기능성 성분 형태인 조성물.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 비-활성 담체가 지질을 포함하는 것인 조성물.
6. 제5항에 있어서, 지질이 트리글리세리드인 조성물.
7. 제6항에 있어서, 트리글리세리드가 대두 오일 및 캐놀라 오일을 포함하는 군에서 선택된 것인 조성물.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 기능성 성분 대 장용성 매트릭스 물질의 비율이 약 1:19 내지 약 1:1 범위인 조성물.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 장용성 매트릭스가 제인, 셸락, 칼슘 알기네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 것인 조성물.
10. 물 및 장용성 매트릭스 물질의 조합물을 적절한 pH에서 진탕시켜 장용성 매트릭스 물질을 가용화시키는 단계;
    기능성 성분의 적어도 일부가 기능성 성분의 염 형태, 기능성 성분의 착물 형태, 기능성 성분의 글리코시드 형태 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 개질된 기능성 성분 형태인 기능성 성분을 조합물에 첨가하는 단계;
    상기 조합물 및 기능성 성분을 혼합하여 에멀젼을 생성하는 단계; 및
    미립자 침전물을 형성하는데 유효한 양의 가교제 또는 침전제로 에멀젼을 적정하면서 진탕시키는 단계
    를 포함하며, 상기 개질된 기능성 성분이 기능성 성분의 개질되지 않은 모 형태로 가수분해되는 구조를 갖는 것인 방법.
11. 제10항에 있어서, 기능성 성분이 리날로올 및 티몰 중 적어도 하나를 포함하는 것인 방법.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 기능성 성분의 약 20 ％ 이상이 개질된 기능성 성분의 형태인 방법.
13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 기능성 성분의 약 50 ％ 이상이 개질된 기능성 성분 형태인 방법.
14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 조합물이 유화제를 더 포함하는 것인 방법.
15. 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 미립자 침전물을 여과, 세척 및 건조하여 건조 분말을 제조하는 단계를 더 포함하는 방법.
16. 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 미립자 침전물에의 잔여 표면 오일을 감소시키는 유효량의 표면 오일 제거제를 첨가하는 단계를 더 포함하는 방법.
17. 제10항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 기능성 성분 및 조합물을 진탕시켜 조대한 에멀젼을 생성하는 단계를 더 포함하는 방법.
18. 제17항에 있어서, 조대한 에멀젼을 균질화하여 안정한 미세 에멀젼을 생성하는 단계를 더 포함하는 방법.

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