KR20130139303A

KR20130139303A - 용융-블렌딩된 단백질 조성물

Info

Publication number: KR20130139303A
Application number: KR1020137014466A
Authority: KR
Inventors: 바실리 에이. 토폴카라에브; 닐 티. 숄
Original assignee: 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2011-10-31
Publication date: 2013-12-20
Also published as: US8445032B2; WO2012077005A2; WO2012077005A3; EP2649132B1; MX350656B; US9205152B2; EP2649132A4; IL226293A0; MX2013006450A; US20120141609A1; AU2011340220B2; BR112013013816A2; BR112013013816B1; ZA201303957B; KR101828119B1; US20130224316A1; EP2649132A2; AU2011340220A1

Abstract

단백질, 가소제 및 친전자성 시약으로부터 형성된 용융-가공된 단백질 조성물이 제공된다. 예를 들어, 친전자성 시약은, 그렇지 않으면 용융 가공 중에 단백질 응집으로 이어질 이황화 가교 결합의 형성을 최소화하는 것을 돕기 위해 유리 술프히드릴 및/또는 티일 라디칼과 친핵성 첨가 반응을 진행하도록 선택될 수 있다. 친전자성 시약이 가교를 제한할 수 있는 정도를 향상시키기 위해, 친전자성 시약이 그 안에서 보다 안정적으로 보유될 수 있는, 단백질의 내부 구조 내로 친전자성 시약의 흡착을 매개하는 것을 돕는 가소제가 또한 사용될 수 있다. 더욱이, 용융 블렌딩 중에 사용되는 온도 및 전단율은 또한 폴리펩티드 해리를 제한하는 것을 돕고, 따라서 응집 및 취약함의 충격을 최소화하도록 상대적으로 낮게 선택될 수 있다.

Description

용융-블렌딩된 단백질 조성물 {MELT-BLENDED PROTEIN COMPOSITION}

단백질은 종종 성분이 어느 정도 기간의 시간에 걸쳐서 방출될 수 있도록 성분을 캡슐화하기 위해 사용된다. 예를 들어 "Encapsulation of Essential Oils in Zein Nanospherical Particles" (문헌 [Parris, et al., J. Agric . Food Chem. 2005, 53, 4788-4792])이라는 제목의 기사는 용매 (예를 들어, 에탄올)의 존재 중 제인(zein) 입자를 오일과 혼합함으로써 제인 나노스피어(nanosphere) 내 티몰의 캡슐화를 대략적으로 기재한다. 그 입자는 생체 물질의 체내로의 경구 또는 주사 투여에 유용하다고 말해진다. "Controlled Release of Thymol from Zein Based Film" (문헌 [Mastromatteo, et al., J. Innovative Food and Emerging Technologies 2009, 10, 222-227])이라는 제목의 다른 기사는 옥수수 제인 및 글리세롤을 에탄올 내로 용해시키고, 그 후 티몰을 첨가하여 용액을 형성하여 형성된 필름을 대략적으로 기재한다. 용액을 페트리 디쉬에 붓고, 건조시켜서 필름을 형성한다.

상기 기재된 기술의 한 가지 문제점은 그들은 오일을 용액 내에 용해하는 것을 돕기 위해 일반적으로 용매 (예를 들어 에탄올)에 의존한다는 것이다. 용매 사용의 단점은 오일 및 단백질 모두 통상의 용매계에 가용성이어야 한다는 것이고, 이는 조성물 내에 어떤 유형의 성분이 사용될 수 있는 지에 대한 제한을 두게 된다. 또한, 용매-기반의 용액은 가공을 위해 상당한 양의 시간, 에너지 및 물질을 필요로 한다. 또 게다가, 오일의 일부는 용매가 증발할 때 용액으로부터 새나갈 수 있고, 이는 보통 필요한 것보다 더 많은 양의 오일의 사용을 필요로 한다. 상기에도 불구하고, 용융 가공에 보통 동반되는, 강한 전단 및 상승된 온도에 노출될 때 단백질이 그들의 유동 특성을 잃어버리는 경향에 의해, "무용매" 공정을 사용하는 능력은 복잡해진다. 예를 들어 단백질은 폴리펩티드 내의 이황화 결합의 술프히드릴 기 또는 티일 라디칼로의 해리를 야기하는 형태 변화 ("변성")를 거칠 수 있다. 이황화 결합의 기계적 절단은 티일 라디칼의 형성을 야기하는 반면, 술프히드릴 기는 이황화 결합이 화학적으로 환원될 때 형성된다. 그러나 일단 해리되면, 유리 술프히드릴 기는 다른 술프히드릴 기와 무작위로 재결합하여 폴리펩티드 간에 새로운 이황화 결합을 형성한다. 티일 라디칼은 또한 다른 티일 라디칼과 무작위로 재결합하여 새로운 이황화 결합을 형성하거나 티일 라디칼은 다른 아미노산 관능성과 반응하여 폴리펩티드 간에 새로운 형태의 가교를 형성할 수 있다. 하나의 폴리펩티드가 다수의 티올 기를 함유하기 때문에 폴리펩티드 간의 무작위의 가교는 "응집된" 폴리펩티드 망상구조의 형성으로 이어지고, 이는 상대적으로 취약하고(brittle), 유동 특성의 손실로 이어진다.

이로써, 쉽게 용융 압출될 수 있는 단백질 조성물에 대한 필요가 현재 존재한다.

본 발명의 한 실시양태에 따라, 단백질, 가소제 및 친전자성 시약을 용융 블렌딩 장치 내에서 약 20 ℃ 내지 약 100 ℃의 온도 및 약 1 내지 약 100 파스칼-초의 전단율로 분산되도록 블렌딩하는 것을 포함하는 단백질 조성물의 형성 방법이 개시된다. 단백질은 조성물의 약 20 중량% 내지 약 95 중량%을 구성하고, 친전자성 시약은 단백질의 중량에 기초하여 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량%의 양으로 조성물 중 존재한다.

본 발명의 다른 실시양태에 따라, 약 20 중량% 내지 약 95 중량%의 양의 하나 이상의 식물 단백질, 단백질의 중량에 기초하여 약 20 중량% 내지 약 80 중량%의 양의 하나 이상의 가소제 및 단백질의 중량에 기초하여 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량%의 양의 하나 이상의 친전자성 시약을 포함하는, 용융-가공된 조성물이 개시된다.

본 발명의 기타 특징 및 측면은 이하 보다 자세하게 논의된다.

통상의 기술자를 향한, 최상의 방식을 포함하는 본 발명의 완전하고 가능한 개시물은 명세서의 나머지에서 보다 자세히 제시되고, 이는 이하 첨부된 도면을 참조하는데,
도 1은 40 중량% 글루텐 및 60 중량% 글리세롤 (실시예 1)을 함유하는 샘플의 다양한 온도에서의 점도를 나타내는 그래프이고;
도 2는 36.9 중량% 필수 밀 글루텐 및 55.3 중량% 글리세롤 및 7.8 중량% 글리시딜 헥사데실 에테르 ("GHE") (실시예 2)를 함유하는 샘플의 다양한 온도에서의 점도를 나타내는 그래프이다.
본 명세서 및 도면에서 참조 문자의 반복된 사용은 본 발명의 동일하거나 유사한 특징 또는 요소를 나타내고자 의도된다.

이하 본 발명의 다양한 실시양태에 대해 자세히 참조가 만들어질 것이고, 그 중 하나 이상의 실시예가 하기 제시된다. 각 실시예는 본 발명의 제한이 아닌, 본 발명의 설명을 통해 제공된다. 사실상, 본 발명의 범위 또는 취지에서 벗어나지 않고, 본 발명에서 다양한 변형물 및 변경물이 만들어 질 수 있음은 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 한 실시양태의 일부로서 예시되거나 기술된 특징은 다른 실시양태에 사용되어 추가의 실시양태를 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항 및 그들의 등가물의 범위 내에 있는 것과 같은 그러한 변형물 및 변경물을 포함하는 것으로 의도된다.

일반적으로 말해서, 본 발명은 단백질, 가소제 및 친전자성 시약으로부터 형성된, 용융-가공된 단백질 조성물에 관한 것이다. 용융 가공 단백질에 보통 수반되는 문제점에도 불구하고, 본 발명의 발명자들은 우수한 기계적 특성을 나타낼 수 있는 안정한 용융-가공된 조성물을 형성하도록 가공 조건 및 성분이 선택적으로 조절될 수 있음을 발견하였다. 예를 들어, 친전자성 시약은, 그렇지 않으면 용융 가공 중에 단백질 응집으로 이어질 이황화 가교 결합의 형성을 최소화하는 것을 돕기 위해 유리 술프히드릴 및/또는 티일 라디칼과 친핵성 첨가 반응을 진행하도록 선택될 수 있다. 친전자성 시약이 가교를 제한할 수 있는 정도를 향상시키기 위해, 친전자성 시약이 그 안에서 보다 안정적으로 보유될 수 있는, 단백질의 내부 구조 내로 친전자성 시약의 흡착을 매개하는 것을 돕는 가소제가 또한 사용될 수 있다. 더욱이, 용융 블렌딩 중에 사용되는 온도 및 전단율은 폴리펩티드 해리를 제한하는 것을 돕고, 따라서 응집 및 취약함의 충격을 최소화하도록 또한 상대적으로 낮게 선택될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시양태가 이하 하기에 보다 자세하게 기재될 것이다.

I. 조성물

A. 단백질

임의의 다양한 상이한 단백질이 일반적으로 본 발명의 조성물 중 용융 가공될 수 있다. 적합한 단백질의 예는 식물 단백질, 유제품 단백질, 동물 단백질 및 이들의 농축물 또는 단리물을 포함한다. 단백질 공급원은 예를 들어 우유 (예를 들어, 카세인 또는 카세이네이트), 유장(whey), 옥수수 (예를 들어, 제인), 밀 (예를 들어, 밀 글루텐), 콩 또는 기타 식물 또는 동물 공급원일 수 있다. 제인, 옥수수 글루텐, 밀 글루텐, 유장 단백질, 콩 단백질 등과 같은 식물 단백질은 본 발명에서의 사용에 특히 적합하다. 단리물, 농축물 및 분말과 같은 임의의 형태의 단백질이 사용될 수 있다. 예를 들어, 콩 단백질은 약 75 중량% 내지 약 98 중량% 단백질을 함유한 단리물, 약 50 중량% 내지 약 75 중량% 단백질을 함유한 농축물 또는 약 30 중량% 내지 약 50 중량% 단백질을 함유한 분말의 형태로 있을 수 있다. 특정 실시양태에서, 약 75 중량% 또는 그 이상 및 일부 경우에서는 약 85 중량% 또는 그 이상의 단백질 함량을 가진 것들과 같이 상대적으로 순수한 단백질을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 글루텐 단백질은 임의의 수반된 전분을 씻어내어 글리아딘 및 글루테닌 단백질의 복합체를 남김으로써 정제할 수 있다. 한 특정 실시양태에서, 필수 밀 글루텐이 사용된다. 그러한 필수 밀 글루텐은 밀 분말로부터 새롭게 씻어낸 글루텐을 건조하여 생성된 미갈색의 분말로 시판된다. 예를 들어, 필수 밀 글루텐은 일리노이, 디케이터(Decatur)의 아처 대니얼스 미들랜드(Archer Daniels Midland, "ADM")로부터 휫프로(WhetPro)® 75 또는 80의 명칭으로 수득될 수 있다. 유사하게, 정제된 콩 단백질 단리물은, 당업계에 잘 알려져 있고 일상적으로 사용되는 기술인 탈지박(defatted meal)의 알칼리성 추출 및 산 침전으로 제조될 수 있다. 통상 90 중량% 이상의 단백질 함량을 갖는 그러한 정제된 콩 단백질은 ADM으로부터 프로-팜(PRO-FAM)®의 명칭으로 시판된다. 기타 정제된 콩 단백질 제품은 또한 켄터키, 루이스빌(Louisville)의 듀퐁(DuPont)으로부터 프로-코테(PRO-COTE)®의 이름으로 및 센트랄 소야(Central Soya)로부터 프로미(Promie) R의 이름으로 입수 가능하다.

원하는 경우, 단백질은 또한 수용액에서 분산하는 그의 능력을 향상시키기 위해, 당업계에 공지된 기술을 사용하여 개질될 수 있고, 이는 하기 보다 자세히 기재될 바와 같이 사용 도중 및/또는 바로 전에 식물성 오일을 방출하기 위해 조성물에 적용될 수 있다. 적합한 개질 기술은 pH 개질, 변성, 가수분해, 아실화, 환원, 산화 등을 포함할 수 있다. 오직 실시예로서, 글루텐은 때로는 과량의 물을 밀어내기 시작할 때까지 때로는 물을 흡수할 수 있다. 이는 수용액 중 분산에 저항하도록 함께 밀접하게 결합된 글루텐 분자로 이어진다. 상기 경향을 방지하기 위해, 단백질을 pH 개질제로 처리하여 그의 수성 환경에서의 용해도를 증가시킬 수 있다. 통상, pH 개질제는 단백질의 pH를 올릴 수 있는 염기성 시약으로, 이로써 그것을 수용액 중 보다 가용성이 되도록 만든다. 1가 양이온-함유 염기성 시약 (이하 "1가 염기성 시약")은 본 발명에서의 사용에 특히 적합하다. 그러한 1가 염기성 시약의 예는 예를 들어, 알칼리 금속 수산화물 (예를 들어, 수산화 나트륨, 수산화 암모늄 등), 암모니아 등을 포함한다. 물론, 다가 시약, 예컨대 알칼리 금속 수산화물 (예를 들어, 수산화 칼슘) 및 알칼리 금속 산화물 (예를 들어, 산화 칼슘)이 또한 원하는 경우 사용될 수 있다. 사용될 때, pH 개질제는 단백질의 pH가 약 7 내지 약 14 및 일부 실시양태에서는 약 8 내지 약 12이도록 하는 양으로 존재할 수 있다.

단백질 물질의 가수분해는 또한 수용해도를 향상시킬 수 있고, 단백질을 가수분해 효소로 처리하여 달성할 수 있다. 프로테아제, 펙티나아제, 락타아제 및 키모트립신을 포함하되 이에 제한되지 않는, 단백질 물질을 가수분해하는 많은 효소가 당업계에 공지되어 있다. 효소 가수분해는 충분한 양의 효소, 통상 단백질 물질 중량의 약 0.1 %내지 약 10 %의 효소를 단백질 물질의 수성 분산액에 첨가하고 효소 및 단백질 분산액을 처리하여 달성된다. 충분한 가수분해가 일어난 후, 효소는 가열하여 비활성화할 수 있고, 단백질 물질은 용액의 pH를 대략 단백질 물질의 등전점으로 조정하여 용액으로부터 침전될 수 있다.

본 발명의 조성물은 통상 약 20 중량% 내지 약 95 중량%의, 일부 실시양태에서는 약 30 중량% 내지 약 90 중량%의 및 일부 실시양태에서는 약 40 중량% 내지 약 80 중량%의 양으로 단백질을 사용한다.

B. 친전자성 시약

이황화 가교로 보통 결합된, 단백질 중 강한 친핵체인, 유리 술프히드릴 및/또는 티일 라디칼과 친핵성 첨가 반응을 진행할 수 있는 친전자성 시약이 본 발명의 조성물에 또한 사용된다. 예를 들어, 친전자성 시약은 유리 술푸히드릴 기와 반응하여 새로운 이황화 가교 결합의 형성을 억제할 수 있다. 상기 방식으로, 친전자성 시약은 가교 억제제로서 작용하고, 용융 가공 중에 단백질의 응집을 제한할 수 있다. 티올 또는 티일과 반응을 진행하는 다양한 친전자성 시약이 본 발명에 사용될 수 있다. 한 실시양태에서, 예를 들어 친전자성 시약은 티올 또는 티일과 티올-엔 첨가 반응 (또한 "마이클 부가"로 알려짐)을 진행할 수 있는 올레핀계 화합물이다. 그러한 올레핀계 친전자체의 예는 예를 들어 (메트)아크릴레이트, (메트)아크릴아미드, 말레이미드, 아크릴로니트릴, 시아노아크릴레이트 등을 포함한다. 특히 적합한 올레핀계 친전자체는 (메트)아크릴레이트, 예컨대 폴리(에틸렌 글리콜) 아크릴레이트, 폴리(에틸렌 글리콜) 알킬 에테르 아크릴레이트 (예를 들어, 폴리(에틸렌 글리콜 에틸 에테르 아크릴레이트)), 폴리(에틸렌 글리콜) 메타크릴레이트, 폴리(에틸렌 글리콜) 알킬 에테르 메타크릴레이트, 아크릴산, 아크릴산 나트륨, 3-히드록시프로필 메타크릴레이트, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 3-히드록시프로필 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 2-브로모에틸 메타크릴레이트, 2-클로로에틸 메타크릴레이트, 2-아이오도에틸 메타크릴레이트, 2-브로모에틸 아크릴레이트, 2-클로로에틸 아크릴레이트, 2-아이오도에틸 아크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트, 2-시아노에틸 아크릴레이트, 글리시딜 아크릴레이트, 4-니트로페닐 아크릴레이트, 펜타브로모페닐 아크릴레이트, 폴리(프로필렌 글리콜) 메타크릴레이트, 폴리(프로필렌 글리콜) 아크릴레이트, 2-술포에틸 아크릴레이트, 2-술포에틸 메타크릴레이트, 3-술포프로필 아크릴레이트, 3-술포프로필 메타크릴레이트 등 및 이들의 혼합물을 포함한다.

조성물 중 사용을 위한 또 다른 적합한 친전자성 시약은 티올 또는 티일 기와 친핵성 개환 반응을 진행할 수 있는 에폭시드 화합물이다. 특정 경우에서, t-부틸 글리시딜 에테르, 이소프로필 글리시딜 에테르, 이소부틸 글리시딜 에테르, 2-에틸헥실 글리시딜 에테르, 글리시딜 헥사데실 에테르, 글리시딜 메틸 에테르 등 및 이들의 혼합물과 같은 에폭시드 화합물은 분자 당 오직 하나의 에폭시 고리 ("일관능성")를 함유할 수 있다. 이와 달리, 에폭시드 화합물은 분자 당 2 개 이상의 에폭시 고리 ("다관능성")를 함유할 수 있다. 사용될 때, 그러한 폴리에폭시드는 말단 에폭시 기, 골격 옥시란 단위 및/또는 매달린 에폭시 기를 함유한, 선형 또는 분지된, 단일중합체 또는 공중합체 (예를 들어, 랜덤, 그래프트, 블록 등)일 수 있다. 그러한 폴리에폭시드를 형성하기 위해 사용된 단량체는 변할 수 있다. 한 특정 실시양태에서, 예를 들어 폴리에폭시드 개질제는 하나 이상의 에폭시-관능성 (메트)아크릴계 단량체 성분을 함유한다. 예를 들어, 적합한 에폭시-관능성 (메트)아크릴계 단량체는 1,2-에폭시 기를 함유한 것들, 예컨대 글리시딜 아크릴레이트 및 글리시딜 메타크릴레이트를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 기타 적합한 에폭시-관능성 단량체는 알릴 글리시딜 에테르, 글리시딜 에타크릴레이트 및 글리시딜 이토코네이트를 포함한다. 원하는 경우, 추가의 단량체가 또한 폴리에폭시드에 사용될 수 있다. 그러한 단량체는 달라질 수 있고, 예를 들어 에스테르 단량체, (메트)아크릴계 단량체, 올레핀계 단량체, 아미드 단량체 등을 포함할 수 있다. 한 특정 실시양태에서, 예를 들어 폴리에폭시드 화합물은 하나 이상의 선형 또는 분지된 α-올레핀계 단량체, 예컨대 2 내지 20 개의 탄소 원자 및 바람직하게는 2 내지 8 개의 탄소 원자를 가진 것들을 포함한다. 구체적 예는 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐; 3-메틸-1-부텐; 3,3-디메틸-1-부텐; 1-펜텐; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환기를 가진 1-펜텐; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환기를 가진 1-헥센; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환기를 가진 1-헵텐; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환기를 가진 1-옥텐; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환기를 가진 1-노넨; 에틸, 메틸 또는 디메틸-치환된 1-데켄; 1-도데켄; 및 스티렌을 포함한다. 특히 요망되는 α-올레핀 단량체는 에틸렌 및 프로필렌이다.

또 다른 적합한 단량체는 에폭시-관능성이 아닌 (메트)아크릴계 단량체를 포함할 수 있다. 그러한 (메트)아크릴계 단량체의 예는 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, n-프로필 아크릴레이트, i-프로필 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, s-부틸 아크릴레이트, i-부틸 아크릴레이트, t-부틸 아크릴레이트, n-아밀 아크릴레이트, i-아밀 아크릴레이트, 이소보르닐 아크릴레이트, n-헥실 아크릴레이트, 2-에틸부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, n-옥틸 아크릴레이트, n-데실 아크릴레이트, 메틸시클로헥실 아크릴레이트, 시클로펜틸 아크릴레이트, 시클로헥실 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, n-프로필 메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, i-프로필 메타크릴레이트, i-부틸 메타크릴레이트, n-아밀 메타크릴레이트, n-헥실 메타크릴레이트, i-아밀 메타크릴레이트, s-부틸-메타크릴레이트, t-부틸 메타크릴레이트, 2-에틸부틸 메타크릴레이트, 메틸시클로헥실 메타크릴레이트, 시나밀 메타크릴레이트, 크로틸 메타크릴레이트, 시클로헥실 메타크릴레이트, 시클로펜틸 메타크릴레이트, 2-에톡시에틸 메타크릴레이트, 이소보르닐 메타크릴레이트 등 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 한 특정 실시양태에서, 폴리에폭시드 개질제는 에폭시-관능성 (메트)아크릴계 단량체 성분, α-올레핀 단량체 성분 및 비-에폭시 관능성 (메트)아크릴계 단량체 성분으로부터 형성된 3원 공중합체이다. 예를 들어, 폴리에폭시드 개질제는 폴리(에틸렌-코-메틸아크릴레이트-코-글리시딜 메타크릴레이트)일 수 있다. 에폭시 관능성 단량체는 다양한 공지된 기술을 사용하여 중합체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 극성의 관능성 기를 함유한 단량체가 중합체 주쇄 상으로 그라프트되어 그라프트 공중합체를 형성할 수 있다. 그러한 그라프트 기술은 당업계에 잘 알려져 있고, 예를 들어 모든 목적을 위해 본원에서 그의 전체가 이에 대한 참조로서 도입되는 미국 특허 제 5,179,164호에 기술되어 있다. 기타 실시양태에서, 에폭시 관능성 기를 함유한 단량체가 공지된 유리 라디칼 중합 기술, 예컨대 고압 반응, 지글러-나타(Ziegler-Natta) 촉매 반응 시스템, 단일 자리 촉매 (예를 들어, 메탈로센) 반응 시스템 등을 사용하여 단량체와 공중합되어, 블록 또는 랜덤 공중합체를 형성할 수 있다.

용융 블렌딩 공정에 충분한 속도로 단백질과 함께 반응을 유도하는 것이 바람직함에도, 너무 많은 반응은 단백질 분자의 분해로 이어질 수 있고, 따라서 원하는 강도 및 신장 특성을 가진 물질 내로 끌어당기는 것을 어렵게 만들 수 있다. 이러한 점에 있어서, 본 발명의 발명자들은 상대적으로 낮은 관능성을 가진 친전자성 시약이 단백질의 분해를 여전히 방지하면서도 이황화 가교의 형성을 제한하는데에 특히 효과적임을 발견하였다. 즉, 분자 당 관능성 기 (예를 들어 에폭시드 또는 알켄)의 수는 통상 10 미만, 일부 실시양태에서는 1 내지 5 및 일부 실시양태에서는 1 내지 3이다. 추가로, 친전자성 시약의 분자량은 또한 화합물 자체가 단백질의 용융 가공성을 변경시키지 않도록 통상 작다. 예를 들어, 친전자성 시약은 몰 당 약 10,000 그램 이하, 일부 실시양태에서는 몰 당 약 20 내지 약 1,000 그램 및 일부 실시양태에서는 몰 당 약 50 내지 약 200 그램의 평균 분자량을 가질 수 있다. 사용된 친전자성 시약의 양은 또한 단백질 분해를 최소화하기에 충분히 낮으나, 원하는 가교 억제를 이루기에 충분히 높다. 대체로, 친전자성 시약은 조성물 중 사용된 단백질의 중량에 기초하여 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량%, 일부 실시양태에서는 약 1 중량% 내지 약 15 중량% 및 일부 실시양태에서는 약 2 중량% 내지 약 12 중량%의 양으로 존재한다. 사용된 다른 성분에 따라서, 전체 조성물 중 친전자성 시약의 농도는 상기 언급된 범위와 동일하거나 낮을 수 있다. 특정 실시양태에서, 예를 들어, 친전자성 시약은 조성물의 총 중량에 기초하여, 약 0.01 중량% 내지 약 15 중량%, 일부 실시양태에서는 약 0.1 중량% 내지 약 12 중량% 및 일부 실시양태에서는 약 0.5 중량% 내지 약 10 중량%를 구성한다.

상기에도 불구하고, 촉매는 일부 실시양태에서 친핵성 반응의 속도를 추가로 증가시키기 위해 이용될 수 있다. 그러한 촉매는 통상의 기술자에게 잘 알려져 있다. 예를 들어, 염기, 예컨대 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리부틸아민, N-메틸모르폴린, 디에틸아민 등이 촉매로서 사용될 수 있다. 또 다른 적합한 촉매는 포스핀 화합물, 예컨대 트리페닐포스핀, 트리-o-톨릴포스핀, 트리-m-톨릴포스핀, 트리-p-톨릴포스핀, 디메틸페닐포스핀, 디에틸페닐포스핀, 에틸디페닐포스핀, 메틸디페닐포스핀, 트리부틸포스핀, 트리에틸포스핀, 트리시클로헥실포스핀, 1,2-비스(디페닐포스피노)에탄, 1,3-비스(디페틸포스피노)프로판 및 1,4-비스(디페틸포스피노)부탄일 수 있다.

C. 가소제

단백질을 보다 유동성으로 만들도록 돕고, 내부 단백질 구조 내로 친전자성 시약의 이송을 매개하는 것을 돕기 위해, 조성물 중 가소제가 또한 사용될 수 있다. 적합한 가소제는 다가 알코올, 예컨대 당 (예를 들어, 글루코스, 수크로스, 프럭토스, 라피노스, 말토덱스트로스, 갈락토스, 자일로스, 말토스, 락토스, 마노스 및 에리쓰로스), 당 알코올 (예를 들어, 에리쓰리톨, 자일리톨, 말리톨, 만니톨 및 소르비톨), 폴리올 (예를 들어, 에틸렌 글리콜, 글리세롤, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 부틸렌 글리콜 및 헥산 트리올) 등을 포함할 수 있다. 또한 적합한 것은 수소 결합을 형성하는, 히드록시 기를 가지지 않은 유기 화합물로 우레아 및 우레아 유도체; 당 알코올의 무수물 예컨대 소르비탄; 동물 단백질 예컨대 젤라틴; 식물 단백질 예컨대 해바라기 단백질, 대두 단백질, 목화씨 단백질; 및 이들의 혼합물을 포함한다. 기타 적합한 가소제는 프탈레이트 에스테르, 디메틸 및 디에틸숙시네이트 및 관련된 에스테르, 글리세롤 트리아세테이트, 글리세롤 모노 및 디아세테이트, 글리세롤 모노, 디 및 트리프로피오네이트, 부타노에이트, 스테아레이트, 락트산 에스테르, 시트르산 에스테르, 아디프산 에스테르, 스테아르산 에스테르, 올레산 에스테르 및 기타 산 에스테르를 포함할 수 있다. 지방족 카르복실산, 예컨대 락트산, 말레산, 아크릴산, 에틸렌 및 아크릴산의 공중합체, 말레산으로 그라프트된 폴리에틸렌, 폴리부타디엔-코-아크릴산, 폴리부타디엔-코-말레산, 폴리프로필렌-코-아크릴산, 폴리프로필렌-코-말레산 및 기타 탄화수소계 산이 또한 사용될 수 있다. 저분자량 가소제, 예컨대 약 20,000 g/몰 미만, 바람직하게는 약 5,000 g/몰 미만 및 보다 바람직하게는 약 1,000 g/몰 미만이 바람직하다.

원한다면, 가소제는 특정 pH (조성물 내에 혼입되기 전의 pH를 지칭함)를 갖도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 상대적으로 낮은 pH를 가진 가소제는 용융 가공 도중 글루텐 단백질이 응집하는 경향을 감소시킬 수 있다. 따라서, 글루텐 단백질이 사용될 때, 약 6 이하의, 일부 실시양태에서는 약 1 내지 약 5의 및 일부 실시양태에서는 약 2 내지 약 4의 pH를 가진 가소제가 선택될 수 있다. 그러한 가소제의 예는 지방족 카르복실산, 예컨대 락트산, 말레산, 아크릴산 등을 포함할 수 있다. 식물 단백질이 일반적으로 pH에 민감하지 않을 때와 같은 기타 실시양태에서, 보다 높은 pH를 가진 가소제를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 콩 단백질은 글루텐 단백질 내에 응집으로 이어지는 시스테인 잔기가 일반적으로 없다. 따라서, 사용될 때, 콩 단백질은 상대적으로 넓은 범위의 pH 수준을 가진 가소제와 사용될 수 있다. 그러한 가소제의 한 예는 pH 약 6을 가진 글리세롤이다.

가소제는 통상 조성물 중 사용된 단백질의 중량에 기초하여, 약 20 중량% 내지 약 80 중량%, 일부 실시양태에서는 약 30 중량% 내지 약 70 중량% 및 일부 실시양태에서는 약 40 중량% 내지 약 60 중량%의 양으로 사용된다. 마찬가지로, 가소제는 또한 전체 조성물의 총 중량에 기초하여, 약 1 중량% 내지 약 50 중량%, 일부 실시양태에서는 약 5 중량% 내지 약 40 중량% 및 일부 실시양태에서는 약 10 중량% 내지 약 30 중량%을 구성할 수 있다.

D. 기타 성분

상기 언급된 것들에 더하여, 또 다른 첨가제가 또한 조성물 내에 혼입될 수 있다. 예를 들어, 항산화제는 라디칼을 중화하고 연소를 방지하기 위해 조성물 중 사용될 수 있다. 다른 것들 중, 이는 1차 및 2차 가공 중에 라디칼 형성으로 인해 단백질 구조 중 원치않는 변형을 또한 방지하면서, 상승된 2차 가공 온도를 허용할 수 있다. 적합한 항산화제는 예를 들어, 아세틸시스테인, 3-tert-부틸-4-히드록시아니솔, 2,6-디-tert-부틸-p-크레솔, tert-부틸히드로퀴논, 카페인산, 클로로겐산, 시스테인, 시스테인 염산염, 데실메르캅토메틸-이미다졸, 디아밀히드로퀴논, 디-tert-부틸히드로퀴논, 디세틸 티오디프로피오네이트, 디갈로일 트리올레에이트, 디라우릴 티오디프로피오네이트, 디미리스틸 티오디프로피오네이트, 디올레일 토코페릴 메틸실라놀, 디소디움 루티닐 디술페이트, 디스테아릴 티오디프로피오네이트, 디트리데실 티오디프로피오네이트, 도데실 갈레이트, 에리소르빈산, 에틸 페룰레이트, 페룰산, 히드로퀴논, p-히드록시아니솔, 히드록시아민 염산염, 히드록시아민 술페이트, 이소옥틸 티오글리콜레이트, 코지산, 마데카시코시드, 메톡시-PEG-7-루티닐 숙시네이트, 노르디히드로구아이아레트산, 옥틸 갈레이트, 페닐티오글리콜산, 플로로글루시놀, 프로필 갈레이트, 로스마린산, 루틴, 에리소르빈산 나트륨, 티오글리콜산 나트륨, 소르비틸 푸르푸랄, 티오디글리콜, 티오디글리콜아미드, 티오디글리콜산, 티오글리콜산, 티오락트산, 티오살리실산, 토코페레스-5, 토코페레스-10, 토코페레스-12, 토코페레스-18, 토코페레스-50, 토코페르솔란, 토코페롤 (예를 들어, 비타민 E) 및 이의 유도체 (예를 들어, 비타민 E 유도체, 예컨대 비타민 E 아세테이트, 비타민 E 리놀레에이트, 비타민 E 니코티네이트 및 비타민 E 숙시네이트), o-톨릴비구아니드, 트리스(노닐페닐)포스파이트, 덱스판테놀, 알파-히드록시카르복실산 (예를 들어, 글리콜산, 락트산, 만델산) 및 이들의 염, p-히드록시벤조산 에스테르 (예를 들어, 이들의 메틸, 에틸, 프로필 또는 부틸 에스테르), 디메틸롤디메틸히단토인, N-아실아미노산 및 이의 염 (예를 들어, N-옥타노일글리신, 리파시드(Lipacide) C8G) 및 히노키톨을 포함할 수 있다. 이들 중, 토코페롤 및 그들의 유도체가 특히 바람직하다.

사용될 때, 항산화제는 조성물 중 사용된 단백질의 중량에 기초하여, 약 0.01 중량% 내지 약 15 중량%, 일부 실시양태에서는 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량% 및 일부 실시양태에서는 약 0.5 중량% 내지 약 5 중량%를 구성할 수 있다. 마찬가지로, 항산화제는 또한 전체 조성물의 총 중량에 기초하여 약 0.001 중량% 내지 약 10 중량%, 일부 실시양태에서는 약 0.05 중량% 내지 약 5 중량% 및 일부 실시양태에서는 약 0.1 중량% 내지 약 2 중량%를 구성할 수 있다.

추가로, 양성자를 티올 기에 제공하고, 따라서 그들을 그들의 환원된 상태로 유지함으로써 술프히드릴 기 (티올)로부터 이황화 결합의 형성을 지연하기 위해 조성물 중 환원제가 사용될 수 있다. 다른 것들 중에서, 이황화 결합 형성의 지연은 친전자성 시약이 술프히드릴 기와 반응하기 위한 더 많은 시간을 제공하는 것을 도울 수 있다. 특히 적합한 환원제는 예를 들어, 알칼리 금속 또는 암모늄 아황산염, 중아황산염, 메타중아황산염 또는 아질산염 (예를 들어, 메타중아황산 나트륨), 카르복시산, 시스테인, 시스테아민, 메르캅토에탄올 등 및 이들의 혼합물을 포함한다. 유기 카르복실산, 예컨대 아크릴산, 메타크릴산, 말론산, 숙신산, 살리실산, 술포살리실산, 아디프산, 말레산, 말산, 올레산, 갈산, 타르타르산, 시트르산, 포름산, 아세트산, 글리콜산, 옥살산, 타르타르산 (예를 들어, 덱스토타르타르산, 메소타르타르산 등), 프로피온산, 프탈산, 이소프탈산, 글루타르산, 글루콘산, 락트산, 아스파르트산, 글루탐산, 이타콘산, 트리플루오로아세트산, 바르비투르산, 신남산, 벤조산, 4-히드록시벤조산, 아미노벤조산 등; 페놀, 예컨대 피로갈롤 (벤젠-1,2,3-트리올), 피로카테콜 (벤젠디올) 등; 이들의 블렌드 등이 특히 적합하다. 무수물 (예를 들어, 말레산 무수물) 및 유기산의 염이 또한 사용될 수 있다. 본 발명에서의 사용을 위해 특히 적합한 유기산은 0 내지 약 8, 일부 실시양태에서는 약 1 내지 약 5 및 일부 실시양태에서는 약 2 내지 약 5의 범위의, 25 ℃에서 측정된 산 해리 상수 (pK_a) (예컨대 락트산 pK_a 3.85, 살리실산 pK_a 2.97 및 아세트산 pK_a 4.76)를 가진 것들이다.

사용될 때, 환원제는 조성물 중 사용된 단백질의 중량에 기초하여, 약 0.01 중량% 내지 약 15 중량%, 일부 실시양태에서는 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량% 및 일부 실시양태에서는 약 0.5 중량% 내지 약 5 중량%의 양을 구성할 수 있다. 마찬가지로, 환원제는 또한 전체 조성물의 총 중량에 기초하여 약 0.001 중량% 내지 약 10 중량%, 일부 실시양태에서는 약 0.05 중량% 내지 약 5 중량% 및 일부 실시양태에서는 약 0.1 중량% 내지 약 2 중량%를 구성할 수 있다.

시판되는 단백질 조성물에서 종종 발견되는 전분 중합체가 또한 본 발명에서 사용될 수 있다. 사용될 때, 그러한 전분 중합체는 단백질의 중량에 기초하여 통상 5 중량% 내지 약 60 중량%, 일부 실시양태에서는 약 10 중량% 내지 약 50 중량% 및 일부 실시양태에서는 약 20 중량% 내지 약 40 중량%를 구성한다. 전분 중합체는 마찬가지로 조성물의 약 1 중량% 내지 약 50 중량%, 일부 실시양태에서는 약 5 중량% 내지 약 40 중량% 및 일부 실시양태에서는 전체 조성물의 약 10 중량% 내지 약 30 중량%를 구성할 수 있다.

전분 중합체가 많은 식물에서 생산됨에도, 대표적인 공급원은 곡물의 종자, 예컨대 옥수수, 찰옥수수, 밀, 수수, 쌀 및 찹쌀; 덩이줄기, 예컨대 감자; 뿌리, 예컨대 타피오카 (즉, 카사바 및 마니오크(manioc)), 고구마 및 칡(arrowroot); 및 사고 야자(sago palm)의 속(pith)을 포함한다. 화학적으로 개질된 전분은 그들이 통상 보다 높은 수준의 수민감성을 갖고, 따라서 사용 중 수민감성을 촉진하는데 도울 수 있기 때문에 또한 사용될 수 있다. 그러한 화학적으로 개질된 전분은 당업계에 공지된 통상의 공정 (예를 들어, 에스테르화, 에테르화, 산화, 산 가수분해, 효소 가수분해 등)을 통해 수득될 수 있다. 전분 에테르 및/또는 에스테르, 예컨대 히드록시알킬 전분, 카르복시메틸 전분 등이 특히 바람직할 수 있다. 히드록시알킬 전분의 히드록시알킬 기는 예를 들어, 2 내지 10 개의 탄소 원자, 일부 실시양태에서는 2 내지 6 개의 탄소 원자 및 일부 실시양태에서는 2 내지 4 개의 탄소 원자를 포함할 수 있다. 대표적인 히드록시알킬 전분, 예컨대 히드록시에틸 전분, 히드록시프로필 전분, 히드록시부틸 전분 및 이의 유도체. 예를 들어, 전분 에스테르는 매우 다양한 무수물 (예를 들어, 아세트산, 프로피온산, 부티르산 등), 유기산, 산염화물 또는 기타 에스테르화 시약을 사용하여 제조될 수 있다. 에스테르화의 정도는 전분의 글루코시드 단위 당 1 내지 3 개의 에스테르 기와 같이 원하는 대로 다양할 수 있다. 전분 중합체는 상이한 중량 백분율의 아밀로스 및 아밀로펙틴, 상이한 중합체 분자량 등을 함유할 수 있다. 고 아밀로스 전분은 약 50 중량% 초과의 아밀로스를 함유하고, 저 아밀로스 전분은 약 50 중량% 미만의 아밀로스를 함유한다. 필요하지 않음에도, 약 10 중량% 내지 약 40 중량% 및 일부 실시양태에서 약 15 중량% 내지 약 35 중량%의 아밀로스 함량을 가진 저 아밀로스 전분이 본 발명에서의 사용을 위해 특히 적합하다. 그러한 저 아밀로스 전분의 예는 옥수수 전분 및 감자 전분을 포함하고, 이 둘은 모두 대략 20 중량%의 아밀로스 함량을 가진다.

오일/단백질/가소제의 균일한 분산액을 형성하는 것을 돕고, 조성물의 구성요소 상들로의 분리를 지체 또는 방지하기 위해, 분산 조제가 사용될 수 있다. 사용될 때, 분산 조제(들)은 조성물 중 단백질의 중량에 기초하여 통상 약 0.001 중량% 내지 약 10 중량%, 일부 실시양태에서는 약 0.01 중량% 내지 약 5 중량%, 일부 실시양태에서는 약 0.1 중량% 내지 약 4 중량%을 구성한다. 본 발명에 임의의 분산 조제가 일반적으로 사용될 수 있음에도, 특정 친수성/친지성 균형을 가진 계면활성제가 조성물의 장기간 안정성을 향상시킬 수 있다. 당업계에 공지된 바와 같이, 유화제의 상대적 친수성 또는 친지성은 화합물의 친수성 및 친지성 용액 경향 사이의 균형을 측정하는 친수성/친지성 균형 ("HLB") 등급으로 특성을 나타낼 수 있다. HLB 등급은 0.5 내지 대략 20의 범위에 있고, 더 낮은 숫자는 고 친지성 경향을 나타내고, 더 높은 숫자는 고 친수성 경향을 나타낸다. 본 발명의 일부 실시양태에서, 계면활성제의 HLB 수치는 약 1 내지 약 15, 일부 실시양태에서는 약 1 내지 약 12 및 일부 실시양태에서는 약 2 내지 약 10이다. 원하는 경우, 원하는 수치 미만 또는 초과 중 어느 하나의 HLB 수치를 가지나, 함께는 원하는 범위 내에 평균 HLB 수치를 가지는, 두 개 이상의 계면활성제가 사용될 수 있다.

본 발명에서의 사용을 위한 하나의 특히 적합한 종류의 계면활성제는 통상 소수성 기저 (예를 들어, 장쇄 알킬 기 또는 알킬화 아릴 기) 및 친수성 사슬 (예를 들어, 에톡시 및/또는 프로폭시 부분을 함유한 사슬)를 가진, 비이온계 계면활성제이다. 예를 들어, 사용될 수 있는 일부 적합한 비이온계 계면활성제는 에톡실화된 알킬페놀, 에톡실화된 및 프로폭실화된 지방 알코올, 메틸 글루코스의 폴리에틸렌 글리콜 에테르, 소르비톨의 폴리에틸렌 글리콜 에테르, 에틸렌 옥시드-프로필렌 옥시드 블록 공중합체, 지방 (C₈ -C₁₈) 산의 에톡실화된 에스테르, 에틸렌 옥시드의 장쇄 아민 또는 아미드와의 축합 생성물, 에틸렌 옥시드의 알코올과의 축합 생성물, 지방산 에스테르, 장쇄 알코올의 모노글리세리드 또는 디글리세리드 및 이들의 혼합물을 포함하되 이에 제한되지 않는다. 한 특정 실시양태에서, 비이온계 계면활성제는 지방산 에스테르, 예컨대 수크로스 지방산 에스테르, 글리세롤 지방산 에스테르, 프로필렌 글리콜 지방산 에스테르, 소르비탄 지방산 에스테르, 펜타에리쓰리톨 지방산 에스테르, 소르비톨 지방산 에스테르 등일 수 있다. 그러한 에스테르를 형성하기 위해 사용된 지방산은 포화되거나 불포화, 치환되거나 미치환될 수 있고, 6 내지 22 개의 탄소 원자, 일부 실시양태에서는 8 내지 18 개의 탄소 원자 및 일부 실시양태에서는 12 내지 14 개의 탄소 원자를 함유할 수 있다. 한 특정 실시양태에서, 지방산의 모노- 및 디-글리세리드가 본 발명에 사용될 수 있다.

소비자에게 이점을 더 향상시키기 위해, 기타 선택적인 성분이 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 사용될 수 있는 일부 종류의 성분은 항균 활성제; 항-적색화제, 예컨대 알로에 추출물; 수렴제-화장품 (피부에 조임 또는 자통각(tingling sensation)을 유도); 착색제 (제품에 색상을 부여); 방취제 (불쾌한 냄새를 감소 또는 제거 및 신체 표면 상의 악취의 형성에 대한 방지); 유화제; 향 (소비자의 관심을 끔); 유백제(opacifier) (제품의 투명도 또는 투명한 외관을 감소); 보존제; 피부 상태조절제; 피부 각질제거제 (알파 히드록시산 및 베타 히드록시산과 같이 피부 세포 교체 속도를 증가시키는 성분); 피부 보호제 (유해하거나 성가신 자극으로부터 손상된 또는 노출된 피부 또는 점막 표면을 보호하는 약품); 및 증점제 (점도를 증가시키기 위해)를 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.

매우 다양한 상이한 성분이 사용될 수 있지만, 조성물이 용매, 특히 유기 알코올 (예를 들어, 에탄올)과 같은 유기 용매를 사용하지 않고 형성되는 것이 통상 바람직하다. 이는 제조 효율을 향상시킬 뿐 아니라, 용매 제거 도중 발생할 수 있는 특정 첨가제의 증발을 제한한다. 조성물은 일반적으로 그러한 용매가 없을 수 있음에도, 적은 양이 생성된 조성물 중 여전히 존재할 수 있음은 물론 이해되어야 한다. 그럼에도 불구하고, 조성물은 통상 약 20 중량% 미만, 일부 실시양태에서는 약 10 중량% 미만 및 일부 실시양태에서는 약 0.01 중량% 내지 약 5 중량%의 양의 용매를 함유한다.

II. 용융 가공 기술

상기 나타낸 바와 같이, 본 발명의 조성물은 용융 블렌딩 장비 (예를 들어, 압출기)에서 성분을 함께 가공하여 형성된다. 장비에 의해 제공된 기계적 전단 및 열은 용매를 사용하지 않고도 매우 효율적인 방식으로 성분이 함께 블렌딩되도록 한다. 회분식 및/또는 연속 용융 블렌딩 기술이 본 발명에 사용될 수 있다. 예를 들어, 혼합기/혼련기(kneader), 반바리(Banbury) 혼합기, 패럴(Farrel) 연속 혼합기, 일축 압출기, 이축 압출기, 혼합 롤 등이 이용될 수 있다. 하나의 특히 적합한 용융-블렌딩 장비는 공회전 이축 압출기 (예를 들어, 영국, 스톤(Stone)의 써모 일렉트론 코포레이션(Thermo Electron Corporation)으로부터 입수할 수 있는 유저랩(USALAB) 이축 압출기 또는 뉴저지, 램지(Ramsey)의 베르너-플라이더러(Werner-Pfreiderer)로부터 입수할 수 있는 압출기)이다. 원재료 (예를 들어, 단백질, 가소제, 친전자성 시약 등)는 용융 블렌딩 장비에 별도로 및/또는 블렌드로 제공될 수 있다. 예를 들어, 단백질 및 기타 선택적 첨가제 (예를 들어, 환원제, 항산화제 등)는 초기에 이축 압출기의 공급 포트로 공급될 수 있다. 그 후에, 가소제 및 친전자성 시약은 단백질로부터 하류에서 압출기 내로 주입될 수 있다. 다르게는, 성분은 압출기의 공급 입구로 동시에 또는 그의 길이를 따라 상이한 지점에서 별도로 공급될 수 있다.

그럼에도 불구하고, 물질은 응집과 수반된 단백질 해리를 최소화하기 위해 저온에서 낮은 전단/압력 하에 분산되도록 블렌딩된다. 그렇지만, 온도는 여전히 통상 단백질의 연화점에 약간 또는 그 이상이다. 예를 들어, 용융 블렌딩은 통상 약 20 ℃ 내지 약 100 ℃, 일부 실시양태에서는 약 30 ℃ 내지 약 80 ℃ 및 일부 실시양태에서는 약 40 ℃ 내지 약 70 ℃의 온도에서 일어난다. 마찬가지로, 용융 블렌딩 중에 겉보기 전단율은 약 100 초^-1 내지 약 5,000 초^-1, 일부 실시양태에서는 약 200 초^-1 내지 약 2,000 초^-1 및 일부 실시양태에서는 약 400 초^-1 내지 약 1,200 초^-1의 범위에 있을 수 있다. 겉보기 전단율은 4Q/π R ³ 와 같고, 여기서 Q는 용융된 중합체의 부피 유량 ("m³/s")이고, R은 용융된 중합체가 통과하여 흐르는 모세관 (예를 들어, 압출기 다이)의 반경 ("m")이다. 생성된 조성물의 겉보기 용융 점도는 160 ℃의 온도 및 1000 초^-1의 전단율에서 측정될 때, 약 1 내지 약 100 파스칼 초 (Pa·s), 일부 실시양태에서는 약 5 내지 약 60 Pa·s 및 일부 실시양태에서는 약 20 내지 약 50 Pa·s와 같이 상대적으로 낮을 수 있다. 조성물의 용융 흐름 지수 (190 ℃, 2.16 kg)는 또한 10 분 당 약 0.05 내지 약 50 그램, 일부 실시양태에서는 10 분 당 약 0.1 내지 약 15 그램 및 일부 실시양태에서는 10 분 당 약 0.5 내지 약 5 그램의 범위일 수 있다.

형성되면, 본 발명의 조성물은 다양한 형태, 예컨대 입자, 로션, 크림, 젤리, 도포제, 연고, 고약, 오일, 거품제, 겔, 필름, 섬유, 세척제, 코팅, 액체, 캡슐, 정제, 농축물 등으로 사용될 수 있다. 한 특정 실시양태에서, 예를 들어, 조성물은 단독으로 또는 추가의 필름 형성 물질과 함께 중 어느 하나로 필름으로 형성될 수 있다. 필름은 매우 다양한 용도, 예컨대 품목의 포장 (예를 들어, 식품, 의료용 제품, 의복, 쓰레기, 흡수 용품 (예를 들어 기저귀) 등)으로 사용될 수 있다. 필름은 단일-층상 또는 다중-층상 구조를 가질 수 있다. 다중층 필름은 대개 하나 이상의 기저층 및 하나 이상의 표피층을 함유하나, 원하는 임의의 수의 층을 함유할 수 있다. 기저층 및/또는 표피층은 본 발명의 조성물을 포함할 수 있다. 배합된 물질로부터 필름을 형성하기 위해, 블로윙, 캐스팅, 플랫 다이 압출 등을 포함한, 임의의 공지된 기술이 사용될 수 있다. 한 특정 실시양태에서, 환형 다이를 통해 압출된 중합체 블렌드의 버블을 팽창시키기 위해 기체 (예를 들어, 공기)가 사용되는 블로운 공정에 의해 필름이 형성될 수 있다. 이어서 버블이 무너져서, 평평한 필름 형태로 모아진다. 블로운 필름을 생산하는 공정은 예를 들어, 미국 특허 제 3,354,506호 (랠리( Raley )); 미국 특허 제 3,650,649호 (쉬퍼스( Schippers )); 미국 특허 제 3,801,429호 (슈렝크 ( Schrenk ) 등) 및 미국 특허 출원 공보 2005/0245162 (맥코맥( McCormack ) 등) 및 2003/0068951 (보그스 ( Boggs ))에 기재되어 있고, 이들 모두는 모든 목적을 위해 본원에서 그들 전체가 이에 대한 참조로서 도입된다. 그러나 또 다른 실시양태에서, 필름은 캐스팅 기술을 사용하여 형성된다.

필름으로 형성되는 것 외에, 본 발명의 조성물은 또한 입자로 형성되고 다른 형태의 물품에 적용될 수 있다. 분말화는 임의의 다양한 공지된 기술을 사용하여 수행될 수 있다. 적합한 분쇄 기술은 예를 들어, 극저온 원판밀 또는 해머밀, 냉압출 기술을 사용한 고상 전단 분쇄, 이중 스트림 밀 (예를 들어, 팰맨 인더스트리즈(Pallmann Industries)로부터 입수할 수 있는 타입 PSKM 또는 PPSM 밀) 및 기타 공지된 분말화 방법을 포함할 수 있다. 극저온 소형화 기술 또는 냉압출 분쇄 기술은 그러한 기술이 분말 형성 중에 휘발성 식물성 오일이 가열되고 손실되는 정도를 제한하므로 특히 적합할 수 있다. 그러한 기술의 예는 예를 들어 모든 목적을 위해 본원에서 그 전체가 이에 대한 참조로서 도입되는 미국 특허 제 5,395,055호 (슈토브( Shutov ) 등)에 보다 자세히 기술되어 있다. 입자의 모양은 구형, 마디 모양, 박편 등과 같이 원하는 대로 변할 수 있다. 입자의 평균 크기는 예컨대 약 10 내지 약 3,000 마이크로미터, 일부 실시양태에서는 약 50 내지 약 800 마이크로미터 및 일부 실시양태에서는 약 100 내지 약 600 마이크로미터로 변할 수 있고, 안정성 및 방출성 간에 우수한 균형을 달성하도록 도울 수 있다. 본 발명의 조성물은 또한 사출 성형된 제품에 사용될 수 있다. 예를 들어, 제품은 용기, 분배기, 탭(tab), 수술용 기구 (예를 들어, 메스, 가위, 견인기, 흡입관, 탐침 등); 임플란트 (예를 들어, 골판(bone plate), 인공 기관, 플레이트, 스크류 등); 등일 수 있다. 한 특정 실시양태에서, 성형 물질이 물티슈 용기를 형성하기 위해 사용된다. 용기의 형상은, 예컨대 모든 목적을 위해 본원에서 그들의 전체가 이에 대한 참조로서 도입되는 미국 특허 제 5,687,875호 (왓츠( Watts ) 등); 미국 특허 제 6,568,625호 (포크 스 ( Faulks ) 등); 미국 특허 제 6,158,614호 (하인스 ( Haines ) 등); 미국 특허 제 3,973,695호 (아메스( Ames )); 미국 특허 제 6,523,690호 (벅( Buck ) 등); 및 미국 특허 제 6,766,919호 (후앙 ( Huang ) 등)에 기재된 바와 같이, 당업계에 공지된 것과 같이 변할 수 있다.

그의 형태에 관계없이, 본 발명의 조성물은 다양한 목적을 위해 매우 다양한 상이한 용도로 사용될 수 있다. 한 특정 실시양태에서, 예를 들어 단백질 조성물은 식물성 오일과 함께 사용되어 안정한 항균 조성물을 형성할 수 있다. 즉, 단백질의 물리적 구조가 식물성 오일을 효과적으로 캡슐화할 수 있고, 너무 이른 방출을 억제할 수 있다고 여겨진다. 이는 오일의 장기간 안정성 및 결국 항균 효능을 향상시키는 것을 도울 수 있다.

조성물 중 항균 활성제로서 사용되는 식물성 오일은 식물로부터 추출된 "에센셜" 오일 및 에센셜 오일로부터 단리되거나 정제될 수 있고, 또는 식물로부터 유래한 화합물을 모방하기 위해 단순하게 합성에 의해 제조될 수 있다 (예를 들어 합성에 의해 제조된 티몰). 식물성 오일은 일반적으로 지질에 가용성이고, 미생물의 세포막의 지질 성분에 해를 가하여 그들의 증식을 억제할 수 있는 그들의 능력에 의해 항균 효능을 보인다고 여겨진다. 에센셜 오일은 허브, 꽃, 나무 및 기타 식물로부터 유래되고, 통상 식물 세포 사이에 매우 작은 액적(droplet)으로 존재하고, 통상의 기술자에게 공지된 방법 (예를 들어, 증기 증류, 냉침(enfleurage) (즉, 지방(들)을 사용한 추출), 침연(maceration), 용매 추출 또는 기계적 압착)으로 추출될 수 있다. 본 발명에서의 사용을 위한 적합한 에센셜 오일의 예는 예를 들어, 아니스(anise) 오일, 레몬 오일, 오렌지 오일, 오레가노, 로즈마리 오일, 노루발풀(wintergreen) 오일, 타임 오일, 라벤더 오일, 정향(clove) 오일, 홉(hop), 티트리 오일, 시트로넬라 오일, 밀 오일, 보리 오일, 레몬그라스 오일, 상엽(cedar leaf) 오일, 삼목(cedar wood) 오일, 시나몬 오일, 플리그래스(fleagrass) 오일, 제라늄 오일, 백단(sandalwood) 오일, 제비꽃(violet) 오일, 크랜베리 오일, 유칼립투스 오일, 마편초(vervain) 오일, 페퍼민트 오일, 안식향(gum benzoin), 바질 오일, 회향(fennel) 오일, 전나무(fir) 오일, 발삼 오일, 박하, 오크메아(ocmea) 꽃박하속(origanum) 오일, 히다스티스 카라덴시스(Hydastis carradensis) 오일, 베르베리다체아 다체아(Berberidaceae daceae) 오일, 라타니아(Ratanhiae) 및 강황(Curcuma longa) 오일, 참깨 오일, 마카다미아 오일, 달맞이꽃 오일, 스패니시 세이지(Spanish sage) 오일, 스패니시 로즈마리 오일, 고수 오일, 타임 오일, 피멘토 열매(pimento berries) 오일, 장미 오일, 베르가못 오일, 자단(rosewood) 오일, 캐모마일 오일, 세이지 오일, 클라리 세이지(clary sage) 오일, 사이프러스 오일, 씨 펜넬(sea fennel) 오일, 유향(frankincense) 오일, 생강 오일, 자몽 오일, 자스민 오일, 노간주나무(juniper) 오일, 라임 오일, 귤(mandarin) 오일, 마저럼(marjoram) 오일, 몰약(myrrh) 오일, 네롤리(neroli) 오일, 파촐리(patchouli) 오일, 페퍼(pepper) 오일, 검은 후추 오일, 페티그레인(petitgrain) 오일, 소나무 오일, 장미(rose otto) 오일, 스피어민트 오일, 감송(spikenard) 오일, 베티베르(vetiver) 오일 또는 일랑 일랑을 포함할 수 있다. 통상의 기술자에게 공지된 또 다른 에센셜 오일이 또한 본 발명의 맥락 내에 유용할 것으로 고려될 수 있다 (예를 들어, 참조로서 각각 도입된 문헌 [International Cosmetic Ingredient Dictionary, 10^th 및 12^th 개정판, 2004 및 2008]).

한 실시양태에서, 카르바크롤 및 티몰-함유 오일은 히르툼(hirtum) 품종의 오리가눔 불가레(Origanum vulgare) 종으로부터 정제된다. 이상적으로 이는 고품질 오일을 생산하는 혼성주이나, 상기 속, 종 또는 주에 국한되지 않는다. 오일은 또한 네페타 라세모사(Nepeta racemosa) (개박하(catmint)), 네페타 시트리오도라(Nepeta citriodora), 네페타 엘립티카(Nepeta elliptica), 네페타 힌도스토마(Nepeta hindostoma), 네페타 란체올라타(Nepeta lanceolata), 네페타 로코필라(Nepeta leucophylla), 네페타 롱기오브락테아타(Nepeta longiobracteata), 네페타 무시니(Nepeta mussinii), 네페타 네페텔라(Nepeta nepetella), 네페타 시브토르피(Nepeta sibthorpii), 네페타 서브세실리스(Nepeta subsessilis), 네페타 투베로사(Nepeta tuberosa), 티무스 글란둘로수스(Thymus glandulosus), 티무스 히에말리스(Thymus hyemalis), 티무스 불가리스(Thymus vulgaris) 및 티무스 지기스( Thymus zygis)를 포함하되, 이에 제한되지 않는 네페타 속의 식물로부터 수득될 수 있다.

상기 나타낸 바와 같이, 에센셜 오일의 단리물 및/또는 유도물이 또한 본 발명에 사용될 수 있다. 예를 들어, 모노테르펜 페놀은 특히 본 발명의 사용에 적합하고, 이는 식물 오일 추출물로부터 단리되고 정제될 수 있거나 공지된 방법으로 합성에 의해 제조될 수 있다. 적합한 모노테르펜 페놀은 예를 들어, 티몰, 카르바크롤, 유칼립톨 등을 포함할 수 있다. 티몰 (이소프로필-크레솔)은 하나의 특히 적합한 모노테르펜 페놀이고, 이는 대기압에서 약 238 ℃의 비점을 갖는 결정질 물질이다. 카르바크롤 (이소프로필-o-크레솔), 티몰의 이성질체는 또 다른 적합한 화합물이다. 카르바크롤은 대기압에서 약 233 ℃의 비점을 갖는 액체이다. 티몰 및 카르바크롤 및 그들의 이성질체는 식물 오일 추출물로부터 유래되거나 또는 합성될 수 있다. 예를 들어, 카르바크롤은 아질산의 1-메틸-2-아미노-4-프로필 벤젠과의 반응으로 합성될 수 있다. 단리된 또는 예비-합성된 형태로 사용되는 것 외에, 모노테르펜 페놀을 주요 구성성분으로 함유하고, 모노테르펜 페놀의 최종 농도가 본원에서 제공된 범위 내인 에센셜 오일이 사용될 수 있다. 용어 "주요 구성성분"은 일반적으로 모노테르펜 페놀을 50 중량% 이상의 양으로 가진 그러한 에센셜 오일을 지칭한다. 그러한 에센셜 오일이 또한 다른 구성성분, 예컨대 비-방향족 테르펜 화합물을 보다 적은 양으로 함유할 수 있음은 당업계에 잘 알려져 있다. 유기 페놀계 화합물을 주요 구성성분으로 가진 에센셜 오일은 예를 들어, 아니스 오일, 무-테르핀(terpineless) 베이(bay) 오일, 정향 싹, 정향 엽, 정향 오일, 정향 줄기, 꽃박하속 오일, 페루 발삼(Peru balsam), 피멘토 오일, 유칼립투스 오일 및 타임 오일을 포함한다.

본 발명의 항균 조성물에 의해 얻은 안정성에 의해, 상대적으로 적은 양의 식물성 오일을 사용할 수 있고, 여전히 원하는 항균 효능을 얻을 수 있다. 보다 자세하게, 조성물은 약 0.1 중량% 내지 약 30 중량%의, 일부 실시양태에서는 약 0.5 중량% 내지 약 20 중량%의 및 일부 실시양태에서는 약 1 중량% 내지 약 10 중량%의 양으로 식물성 오일을 사용할 수 있다.

원하는 경우, 단백질/식물성 오일 조성물은 미생물과의 표면 접촉의 정도를 향상시키기 위해 와이프에 적용될 수 있다. 그러한 와이프는 단단한 표면 (예를 들어 싱크, 탁자, 카운터, 간판 등) 또는 사용자/환자의 표면 (예를 들어, 피부, 점막 예컨대 구강, 비강, 위, 질 등 내의, 상처 부위, 수술 부위 등) 상에 미생물 또는 바이러스 집단을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 와이프는 조성물의 미생물과의 접촉을 촉진하기 위해 증가된 표면적을 제공할 수 있다. 추가로, 와이프는 또한 수분 흡수, 장벽 특성 등을 제공하는 것과 같이 기타 목적을 제공할 수 있다. 와이프는 표면에 부여되는 마찰력을 통해 미생물을 또한 제거할 수 있다.

와이프는 당업계에 잘 알려진 것과 같은 임의의 다양한 물질로부터 생성될 수 있다. 그러나 통상 와이프는 흡수성 섬유를 함유하는 섬유상 웹을 포함한다. 예를 들어, 와이프는 페이셜 티슈, 배스 티슈, 종이 타월, 냅킨 등과 같은, 하나 이상의 종이 웹을 함유하는 종이 제품일 수 있다. 종이 제품은 제품을 형성하는 웹이 단일층을 포함하거나 층을 이룬 (즉, 다중의 층을 가짐) 한 겹이거나 또는 여러 겹일 수 있고, 그 안에서 제품을 형성하는 웹은 그들 자체가 단일 또는 다중 층상일 수 있다. 대개, 그러한 종이 제품의 기본 중량은 약 120 제곱 미터 당 그램 ("gsm") 미만, 일부 실시양태에서는 약 80 gsm 미만, 일부 실시양태에서는 약 60 제곱 미터 당 그램 미만 및 일부 실시양태에서는 약 10 내지 약 60 gsm이다. 제품의 종이 웹(들)을 형성하기 위해 임의의 다양한 물질이 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 종이 제품을 제조하는데 사용되는 물질은 다양한 펄프로 만드는 공정, 예컨대 크라프트(kraft) 펄프, 설파이트 펄프, 열기계적 펄프 등으로 형성된 흡수 섬유를 포함할 수 있다. 펄프 섬유는 길이-중량을 잰 평균에 기반하여 1 mm 초과 및 특히 약 2 내지 5 mm의 평균 섬유 길이를 가진 연목(softwood) 섬유를 포함할 수 있다. 그러한 연목 섬유는 북부 연목, 남부 연목, 미국 삼나무(redwood), 미국 측백(red cedar), 독미나리(hemlock), 소나무 (예를 들어, 남부 소나무), 가문비나무(spruce) (예를 들어, 검정 가문비나무), 이들의 조합 등을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 본 발명에 적합한, 대표적인 시판되는 펄프 섬유는 킴벌리-클라크 코포레이션(Kimberly-Clark Corporation)으로부터 "롱랙(Longlac)-19"의 상품명으로 입수할 수 있는 것들을 포함한다. 견목(hardwood) 섬유, 예컨대 유칼립투스, 단풍나무, 자작나무, 사시나무 등이 또한 사용될 수 있다. 특정 경우에서, 유칼립투스 섬유는 웹의 연성을 증가시키는데 특히 바람직할 수 있다. 유칼립투스 섬유는 또한 휘도를 향상시키고, 불투명도를 증가시키고, 그것의 위킹(wicking) 능력을 향상시키기 위해 웹의 세공 구조를 변경할 수 있다. 더욱이 원하는 경우, 예를 들어 신문 인쇄용지, 재생된 판지 및 사무실 쓰레기와 같은 공급원으로부터의 섬유 펄프와 같은, 재생된 물질로부터 수득된 2차 섬유가 사용될 수 있다. 더욱이 기타 천연 섬유, 예컨대 마닐라삼(abaca), 사바이 그래스(sabai grass), 유액 분비 식물의 풀솜(milkweed floss), 파인애플 엽, 대나무, 조류 등이 또한 본 발명에 사용될 수 있다. 추가로, 일부 경우에는 합성 섬유가 또한 이용될 수 있다.

원하는 경우, 흡수성 섬유 (예를 들어, 펄프 섬유)는 합성 섬유와 통합되어 복합재를 형성할 수 있다. 폴리올레핀, 예컨대 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 등; 폴리테트라플루오로에틸렌; 폴리에스테르, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등; 폴리비닐 아세테이트; 폴리비닐 클로라이드 아세테이트; 폴리비닐 부티랄; 아크릴계 수지, 예컨대 폴리아크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 등; 폴리이미드, 예컨대 나일론; 폴리비닐 클로라이드; 폴리비닐리덴 클로라이드; 폴리스티렌; 폴리비닐 알코올; 폴리우레탄; 폴리락트산; 폴리히드록시알카노에이트; 이들의 공중합체; 등으로부터 형성된 것들과 같은 합성 열가소성 섬유가 또한 부직포 웹에 사용될 수 있다. 많은 합성 열가소성 섬유가 본래 소수성 (즉, 비-습윤성)이므로, 그러한 섬유는 선택적으로 웹 형성 전에, 도중에 및/또는 후에 계면활성제 용액으로 처리하여 보다 친수성 (즉, 습윤성)으로 만들 수 있다. 모든 목적을 위해 본원에서 그의 전체가 이에 대한 참조로서 도입되는 미국 특허 제 5,057,361호 (세이요비츠 ( Sayovitz ) 등)에 보다 자세히 기술된 것과 같이, 습윤성을 증가시키기 위한 기타 공지된 방법이 또한 사용될 수 있다. 그러한 섬유의 상대적 백분율은 복합재의 원하는 특성에 따라 다양한 범위에 걸쳐 변할 수 있다. 예를 들어, 복합재는 약 1 중량% 내지 약 60 중량%, 일부 실시양태에서는 5 중량% 내지 약 50 중량% 및 일부 실시양태에서는 약 10 중량% 내지 약 40 중량%의 합성 중합체 섬유를 포함할 수 있다. 복합재는 마찬가지로 약 40 중량% 내지 약 99 중량%, 일부 실시양태에서는 50 중량% 내지 약 95 중량% 및 일부 실시양태에서는 약 60 중량% 내지 약 90 중량%의 흡수성 섬유를 함유할 수 있다.

상기 기재된 바와 같이 복합재는 다양한 공지된 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 열가소성 섬유 및 2차 비-열가소성 물질의 혼합물 또는 안정화된 매트릭스를 함유하는 "코폼(coform) 물질"인 부직포 복합재가 형성될 수 있다. 예로서, 코폼 물질은 그것이 형성되는 동안 다른 물질이 이를 통과하여 웹에 첨가되는 슈트(chute) 근처에 하나 이상의 멜트블로운 다이 헤드가 배열된 공정에 의해 제조될 수 있다. 그러한 다른 물질은 섬유성 유기 물질, 예컨대 목재의 또는 목재가 아닌 펄프, 예컨대 면, 레이온, 재생지, 펄프 플러프 및 또한 초흡수성 입자, 무기 및/또는 유기 흡수 물질, 처리된 중합체 스테이플 섬유 등을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 그러한 코폼 물질의 일부 예가, 모든 목적을 위해 본원에서 그들의 전체가 이에 대한 참조로서 도입되는 미국 특허 제 4,100,324호 (앤더슨( Anderson ) 등); 제 5,284,703호 (애버하트 ( Everhart ) 등); 제 5,350,624호 (조르저( Georger ) 등)에 개시되어 있다. 다르게는, 부직포 복합재는 스테이플(staple) 길이 섬유 및/또는 필라멘트를 물의 고압 분사 흐름으로 수력으로 얽어맴(entangling)으로써 형성될 수 있다. 섬유를 수력으로 얽어매기 위한 다양한 기술이 예를 들어, 모든 목적을 위해 본원에서 그들의 전체가 이에 대한 참조로서 도입되는 미국 특허 제 3,494,821호 (에반스( Evans )) 및 제 4,144,370호 (보울튼 ( Bouolton ))에 일반적으로 개시되어 있다. 연속적 필라멘트 (예를 들어, 스펀본드 웹) 및 천연 섬유 (예를 들어, 펄프)의 수력으로 얽어맨 부직포 복합재가 예를 들어, 모든 목적을 위해 본원에서 그들의 전체가 이에 대한 참조로서 도입되는 미국 특허 제 5,284,703호 (에버하트( Everhart ) 등) 및 제 6,315,864 (앤더 슨( Anderson ) 등)에 개시되어 있다. 또한 "스펀레이스(spunlace)" 직물로 알려진, 스테이플 섬유 블렌드 (예를 들어, 폴리에스테르 및 레이온) 및 천연 섬유 (예를 들어, 펄프)의 수력으로 얽어맨 부직포 복합재가 예를 들어, 모든 목적을 위해 본원에서 그들의 전체가 이에 대한 참조로서 도입되는 미국 특허 제 5,240,764 (하이드( Haid ) 등)에 기재되어 있다.

와이프를 형성하기 위해 이용된 물질 또는 공정에 관계없이, 와이프의 기본 중량은 통상 약 20 내지 약 200 제곱 미터 당 그램 ("gsm") 및 일부 실시양태에서는 약 35 내지 약 100 gsm 사이에 있다. 보다 높은 기본 중량 제품이 공업용 와이프로서의 사용에 보다 적합한 반면에, 보다 낮은 기본 중량 제품이 경량용의(light duty) 와이프로서의 사용에 특히 잘 맞을 수 있다.

와이프는 일반적으로 원형, 타원형, 사각형, 직사각형 또는 불규칙한 형태를 포함하되 이에 제한되지 않는 다양한 형태를 취할 수 있다. 각 개별적인 와이프는 물티슈 더미를 제공하기 위해 접힌 형상으로 및 하나가 다른 것의 위에 적층되어 배열될 수 있다. 그러한 접힌 형상은 통상의 기술자에게 잘 알려져 있고, c-접힘, z-접힘, 쿼터(quarter)-접힘 형상 등을 포함한다. 예를 들어, 와이프는 약 2.0 내지 약 80.0 센티미터 및 일부 실시양태에서는 약 10.0 내지 약 25.0 센티미터의 접히지 않은 길이를 가질 수 있다. 와이프는 마찬가지로 약 2.0 내지 약 80.0 센티미터 및 일부 실시양태에서는 약 10.0 내지 약 25.0 센티미터의 접히지 않은 폭을 가질 수 있다. 접힌 와이프 더미는 소비자에게 최종적 판매를 위한 와이프의 포장을 제공하기 위해 플라스틱 통과 같은 용기 내부에 놓일 수 있다. 이와 달리, 와이프는 각 와이프 사이에 천공을 가지고, 분배를 위해 더미로 배열되거나 롤로 감길 수 있는, 연속적인 스트립의 물질을 포함할 수 있다. 와이프를 이송하기 위한 다양한 적합한 분배기, 용기 및 시스템이, 모든 목적을 위해 본원에서 그들의 전부가 이에 대한 참조로서 도입되는 미국 특허 제 5,785,179호 (벅즈윈스키( Buczwinski ) 등); 제 5,964,351호 (잔더 ( Zander )); 제 6,030,331호 (잔 더 ( Zander )); 제 6,158,614호 (헤인스( Haynes ) 등); 제 6,269,969호 (후앙 ( Huang ) 등); 제 6,269,970호 (후앙( Huang ) 등) 및 제 6,273,359호 (뉴만 ( Newman ) 등)에 개시되어 있다.

조성물은 다양한 상이한 방법으로 와이프 내에 혼입될 수 있다. 예를 들어, 조성물은 인쇄, 침지, 분무, 용융 압출, 코팅 (예를 들어, 용매 코팅, 분말 코팅, 브러시 코팅 등), 발포 등과 같은 공지된 기술을 이용하여 와이프의 표면에 적용될 수 있다. 원하는 경우, 조성물은 와이프 표면의 약 5 % 내지 약 95 %, 일부 실시양태에서는 약 10 % 내지 약 90 % 및 일부 실시양태에서는 약 20 % 내지 약 75 %를 덮는 패턴으로 적용될 수 있다. 그러한 패턴의 적용은 향상된 미적 매력, 향상된 흡수성 등을 포함한, 다양한 이점을 가질 수 있다. 패턴의 특별한 유형 또는 방식은 본 발명의 제한 요소가 아니며, 예를 들어 스트립, 밴드, 도트 또는 기타 기하학적 형태를 포함할 수 있다. 패턴은 표시 (예를 들어, 상표, 문자 및 로고), 꽃무늬, 추상무늬, 임의의 형태의 삽화 등을 포함할 수 있다. "패턴"이 시각적으로 임의의 원하는 외관을 가질 수 있음이 이해되어야 한다. 조성물은 또한 와이프를 형성하기 위해 사용된 섬유와 블렌딩될 수 있다. 이는 조성물이 입자의 형태로 있을 때 특히 유용할 수 있다. 예를 들어, 그러한 입자는 수력의 얽어맴, 코포밍(coforming) 등 중에 흡수성 섬유 (예를 들어, 펄프 섬유, 스테이플 섬유 등)와 블렌딩될 수 있다. 입자는 또한 공지된 기술을 사용하여, 와이프의 열가소성 물질 (예를 들어, 멜트블로운 웹) 내로 혼입될 수 있다.

와이프 상에 조성물의 양은 기질의 성질 및 그의 의도된 용도에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 조성물의 부가 수준은 약 5 % 내지 약 100 %, 일부 실시양태에서는 약 10 % 내지 약 80 % 및 일부 실시양태에서는 약 20 % 내지 약 70 %일 수 있다. "부가 수준"은 처리된 기질의 중량으로부터 미처리 기질의 중량을 빼고, 상기 계산된 중량을 미처리 기질의 중량으로 나누고, 이어서 100 %로 곱하여 결정된다. 보다 높은 부가 수준이 최적의 항균 효능을 제공할 수 있는 반면, 보다 낮은 부가 수준은 기질의 최적의 기능성을 제공할 수 있다.

조성물을 사용하기 위해, 수용액이 단순히 첨가될 수 있고, 이로서 단백질을 분산시키고, 식물성 오일을 방출시킬 수 있다. 수용액은 오직 물만 함유할 수도 있고, 또는 기타 성분과 조합한 물을 함유할 수 있다. 예를 들어, 수용액과 접촉에 따라 단백질의 분산을 돕고 오일의 방출을 촉진하기 위해 약산이 사용될 수 있다. 상기 목적을 위한 적합한 산은 예를 들어, 유기 카르복실산, 예컨대 시트르산, 옥살산, 락트산, 아세트산 등을 포함할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 발명자들은 수용액 내로 방출된 식물성 오일의 양이 물 중 오일의 정상 용해도한계보다 훨씬 높을 수 있다는 것을 놀랍게도 발견하였다. 이론에 국한되고자 의도하지 않고, 이는 단백질의 물리적 구조가 휘발물을 방출된 용액 내로 효과적으로 "운반"할 수 있기 때문에 달성될 수 있다고 여겨진다. 예를 들어, 물 (25 ℃) 중 티몰의 용해도 한계는 통상 약 0.1 중량%이다. 그러나 본 발명의 조성물로부터 방출될 때 방출된 용액 중 티몰의 농도는 0.1 중량% 초과, 일부 실시양태에서는 약 0.5 중량% 초과, 일부 실시양태에서는 약 1 중량% 내지 약 10 중량% 및 일부 실시양태에서는 약 2 중량% 내지 약 8 중량%일 수 있다.

본 발명은 하기의 실시예를 참고로 보다 잘 이해될 수 있다.

사용된 물질

ㆍ휫프로® 75 필수 밀 글루텐 (75 % 단백질, 25 % 전분)은 ADM으로부터 수득하였다.

ㆍ에머리(Emery) 917 글리세린 (또는 글리세롤)은 코그니스 올레오케미칼스(Cognis Oleochemicals)로부터 수득하였다.

ㆍ엑셀(Excel) P-40S (모노-디글리세리드 분산 조제)는 카오 코포레이션(Kao Corp.)으로부터 수득하였다.

ㆍ글리시딜 헥사데실 에테르 ("GHE") (몰 당 298.5 그램의 분자량)를 시그마-알드리치 컴퍼니(Sigma-Aldrich Co.)로부터 수득하였다.

ㆍ폴리(에틸렌 글리콜) 에틸 에테르 메타크릴레이트 ("PEG-EEMA") (몰 당 246 그램의 분자량)을 시그마-알드리치 컴퍼니로부터 수득하였다.

ㆍ데코녹스(DECONOX)™ MTS-90 (≥90 % 총 토코페롤, ≤20 % d-α 토코페롤, 오일)을 ADM으로부터 수득하였다.

ㆍ살리실산을 시그마-알드리치 컴퍼니로부터 수득하였다.

시험 방법

인장 특성:

스트립 인장 강도 값을 ASTM 표준 D-5034과 상당히 합치하여 측정하였다. 일정-속도-신장 유형의 인장 시험기를 사용하였다. 인장 시험 시스템은 노스 캐롤리나, 캐리(Cary)의 신테크 코포레이션 (Sintech Corp.)으로부터 입수할 수 있는, 신테크 1/D 인장 시험기이었다. 인장 시험기는 시험을 지원하기 위해, MTS 시스템스 코포레이션으로부터의 테스트웍스(TESTWORKS) 4.08B 소프트웨어를 장착하였다. 시험 값이 최대치 하중의 10-90 %의 범위 내로 있도록 적당한 하중 셀을 선택하였다. 필름 샘플을 처음에는 시험 전에 중앙 폭 3.0 mm의 개-뼈 모양으로 잘랐다. 샘플을 전면 및 후면을 가지고, 25.4 밀리미터 x 76 밀리미터인 그립 사이에 두었다. 그립 면은 고무로 처리되었고, 그립의 보다 긴 치수는 끌어당기는 방향과 수직이었다. 그립 압력은 제곱 인치 당 40 파운드의 압력으로 공기로 유지되었다. 인장 시험을 게이지 길이 18.0 밀리미터 및 파괴 민감도 40 %를 사용하여 시행하였다. 시험 하중을 기계 방향을 따라서 적용하여 5 개의 샘플을 시험하였고, 시험 하중을 횡방향을 따라서 적용하여 5 개의 샘플을 시험하였다. 시험 중에, 파손이 일어날 때까지 분 당 약 127 밀리미터의 크로스헤드 속도로 샘플을 연신하였다. 모듈러스, 최대 응력, 최대 변형 (즉, 최대 하중에서 % 변형) 및 신장을 측정하였다.

점도:

점도를 측정하기 위해, 샘플을 50 ℃ 온도에서 원뿔평판(cone and plate) 브룩필드(Brookfield) CAP 2000+H 점도계 상에 두었다. 스핀들(spindle) CAP#5를 사용하여, 140 ℃까지 매 3 분 당 대략 10 ℃만큼 온도를 증가시키면서 점도를 측정하였다. 전단율 및 스핀들 rpm을 각각 83.1 초^-1 및 25 rpm에 일정하게 두었다.

실시예 1

40 중량% 필수 밀 단백질 및 60 중량% 글리세롤의 혼합물을 초기에 형성하였고, 다양한 온도에서 점도를 시험하였다. 보다 자세하게는 점도는 원뿔평판 브룩필드 CAP 2000+H 점도계 (25 rpm) 상에서 취하였다. 점도는 온도 단계적 증가가 시행되고, 전단율은 일정하게 유지된 채로 측정하였다. 결과가 도 1에 나타나 있다. 나타낸 바와 같이, 단백질이 4차 단백질 구조를 유지하면서 작은 공간 사이로 가소제를 취할 때, 최적 온도는 50 ℃ 내지 70 ℃ 사이에서 일어났다. 90 ℃에 도달했을 때, 온도가 증가함에 따라 점도가 감소하는 면에서 점도는 전형적으로 행동하기 시작했다. 온도가 130 ℃에 도달했을 때, 점도의 큰 급증에 이어서 하락이 있었다. 이는 단백질 응집 (해리된 폴리펩티드로부터 폴리펩티드 망상구조 형성)의 결과라고 여겨진다.

실시예 2

36.9 중량% 필수 밀 단백질, 55.3 중량% 글리세롤 및 7.8 중량% 글리시딜 헥사데실 에테르 ("GHE")의 혼합물을 초기에 형성하였고, 실시예 1에 기재된 바와 같이 다양한 온도에서 점도를 시험하였다. 생성된 점도 분포가 도 2에 나타나 있다. 나타낸 바와 같이, 최적 팽윤 온도는 50 ℃ 내지 70 ℃이었으나, 130 ℃에서는 응집 피크가 없었다. 응집 피크의 부재는 GHE의 첨가가 50 ℃-70 ℃ 온도 중에 필수 밀 글루텐에 의해 흡수됨을 나타낸다고 여겨진다. 폴리펩티드의 해리가 상승된 온도에서 시작될 때, 술프히드릴 기는 가교를 형성하기보다 GHE와 반응하였고, 따라서 폴리펩티드 망상구조 형성을 방지하였다.

실시예 3

"프리즘 유저랩 16" 실험 등급 이축 압출기를 사용하여 70 중량% 단백질 (휫프로® 75), 24 중량% 글리세롤, 5 중량% GHE 및 1 중량% 데코녹스™ MTS-90의 샘플을 용융 가공하였다. 압출기는 11 개의 상이한 대역을 보유하였으나, 대역 1 내지 5 및 11은 본 실시예에서 사용되지 않았다. 온도 대역 11은 스트랜드 다이이었다. 대역 6 내지 11의 온도 분포는 각각 32 ℃, 38 ℃, 44 ℃, 55 ℃, 70 ℃ 및 70 ℃이었다. 단백질을 대역 6에서 0.5 lbs/시의 공급 속도로 압출기에 첨가하였다. 이어서 80 중량% 글리세롤, 18 중량% GHE 및 2 중량% MTS-90의 미리 블렌딩된 혼합물을 대역 7에서 0.21 lb/시의 공급 속도로 첨가하였다. 혼합물을 핫 플레이트 상에 첨가하여 GHE를 용융하였다. 스크류 구성은 대역 6 및 7에 이송 요소, 대역 8 및 9에 혼련 블록 및 대역 10에 이송 요소로 구성되었다. 스크류 속도는 50 rpm이었다.

물질은 성공적으로 압출되어, 매끄러운 균일의 펠렛화할 수 있는 스트랜드를 생산하였다. 공정은 일관되게 약 17 바의 낮은 다이 압력 및 약 7 Nm의 낮은 토크 값을 유지하였다.

실시예 4

"프리즘 유저랩 16" 실험 등급 이축 압출기를 사용하여 68.5 중량% 단백질 (휫프로® 75), 23.2 중량% 글리세롤, 5.6 중량% GHE, 0.95 중량% 살리실산, 0.95 중량% 엑셀 P-40S 및 0.89 중량% 데코톡스™ MTS-90의 샘플을 용융 가공하였다. 압출기는 11 개의 상이한 대역을 보유하였으나, 대역 1 내지 5 및 11은 본 실시예에서 사용되지 않았다. 온도 대역 11은 스트랜드 다이이었다. 대역 6 내지 11의 온도 분포는 각각 32 ℃, 37 ℃, 43 ℃, 53 ℃, 70 ℃ 및 70 ℃이었다. 97.3 중량% 단백질, 1.35 중량% 살리실산 및 1.35 중량% 엑셀 P-40S의 건조 블렌드를 대역 6에서 0.5 lbs/시의 공급 속도로 압출기에 첨가하였다. 이어서 78.2 중량% 글리세롤, 18.8 중량% GHE 및 3.0 중량% MTS-90의 미리 블렌딩된 혼합물을 대역 7에서 0.21 lb/시의 공급 속도로 첨가하였다. 혼합물을 핫 플레이트 상에 첨가하여 GHE를 용융하였다. 스크류 구성은 대역 6 및 7에 이송 요소, 대역 8 및 9에 혼련 블록 및 대역 10에 이송 요소로 구성되었다. 스크류 속도는 50 rpm이었다.

물질은 성공적으로 압출되어, 매끄러운 균일의 펠렛화할 수 있는 스트랜드를 생산하였다. 공정은 일관되게 약 21 바의 낮은 다이 압력 및 약 10 Nm의 낮은 토크 값을 유지하였다.

실시예 5

폴리(에틸렌 글리콜) 에틸 에테르 메타크릴레이트 ("PEG-EEMA")가 GHE 대신에 사용된 것을 제외하고, 물질은 실시예 4에 기재된 바와 같이 형성되었다.

물질은 성공적으로 압출되어, 매끄러운 균일의 펠렛화할 수 있는 스트랜드를 생산하였다. 공정은 일관되게 약 10 바의 낮은 다이 압력 및 약 5 Nm의 낮은 토크 값을 유지하였다. 실시예 4 및 5의 조성물을 또한 170 ℃의 온도에서 1 분의 체류 시간 동안 10,000 lbs에서 압착된 2-3 인치 스트랜드를 사용하여 필름으로 압착하였다. 이어서 필름의 기계적 특성을 상기 기재된 바와 같이 시험하였다. 70 중량% 글루텐 및 30 중량% 글리세롤을 함유한 대조 필름을 또한 시험하였다. 결과가 하기 표 1에 제시되어 있다.

실시예 6

"프리즘 유저랩 16" 실험 등급 이축 압출기를 사용하여 필수 밀 글루텐 (밀루니 아메리카(Meelunie America) 주식회사), 글리세롤 및 엑셀 P-40S의 샘플을 용융 가공하였다. 압출기는 11 개의 상이한 대역을 보유하였다. 모든 대역은 60 ℃의 온도로 맞추었다. 98 중량% 단백질 및 2 중량% 엑셀 P-40S의 건조 블렌드를 대역 1에서 1.05 lbs/시의 공급 속도로 압출기에 첨가하였다. 이어서 글리세롤을 대역 2에서 0.45 lb/시의 공급 속도로 첨가하였다. 스크류 구성은 대역 6 및 7에 이송 요소, 대역 8 및 9에 혼련 블록 및 대역 10에 이송 요소로 구성되었다. 스크류 속도는 40 rpm이었다. 모터의 "과 토크" 때문에 어떠한 물질도 압출기를 빠져나가지 못함이 측정되었다. 상기 결과는 물질의 되돌려짐(back-up) 및 고 전단 혼합을 형성하는, 대역 6에 위치한 혼련 블록 구역에 앞서는 왼 나사(left hand screw)의 특징이었다. 상기 고 전단 혼합 및 물질의 되돌려짐은 글루텐의 응집 (가교)로 이어졌고, 모터의 과 토크를 가져왔다.

본 발명은 이의 특정한 실시양태에 대해 자세히 기술하고 있으나, 앞부분의 이해를 얻는다면, 통상의 기술자에게 상기 실시양태의 변형물 및 등가물을 쉽게 고안해낼 수 있음이 이해될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구항 및 이의 임의의 등가물로 평가되어야 한다.

Claims

단백질, 가소제 및 친전자성 시약을 용융 블렌딩 장치 내에서 약 20 ℃ 내지 약 100 ℃의 온도 및 약 1 내지 약 100 파스칼-초의 전단율로 분산되도록 블렌딩하는 것을 포함하고, 여기서 단백질은 조성물의 약 20 중량% 내지 약 95 중량%를 구성하고, 친전자성 시약은 단백질의 중량에 기초하여 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량%의 양으로 조성물에 존재하는, 단백질 조성물의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 단백질이 밀 글루텐과 같은 식물 단백질인 것인, 단백질 조성물의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 단백질이 조성물의 약 40 중량% 내지 약 80 중량%를 구성하는 것인, 단백질 조성물의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 친전자성 시약이 단백질 상의 유리 술프히드릴 및/또는 티일 라디칼과 친핵성 첨가 반응을 진행하는 것인, 단백질 조성물의 제조 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 친전자성 시약이 올레핀계 화합물, 예컨대 (메트)아크릴레이트, (메트)아크릴아미드, 말레이미드, 아크릴로니트릴, 시아노아크릴레이트 또는 이들의 조합인 것인, 단백질 조성물의 제조 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 친전자성 시약이 에폭시드 화합물인 것인, 단백질 조성물의 제조 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 친전자성 시약이 분자 당 10 개 미만의 관능성 기를 함유하고, 몰 당 약 20 내지 약 1,000 그램의 분자량을 갖는 것인, 단백질 조성물의 제조 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 친전자성 시약이 단백질의 중량에 기초하여 약 2 중량% 내지 약 12 중량%의 양으로 조성물에 존재하는 것인, 단백질 조성물의 제조 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가소제가 글리세롤과 같은 다가 알코올인 것인, 단백질 조성물의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 가소제가 지방족 카르복실산인 것인, 단백질 조성물의 제조 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가소제가 단백질의 중량에 기초하여 약 20 중량% 내지 약 80 중량%의 양으로 조성물에 존재하는 것인, 단백질 조성물의 제조 방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물이 전분 중합체를 추가로 포함하는 것인, 단백질 조성물의 제조 방법.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물이 환원제, 항산화제, 분산 조제 또는 이들의 조합을 추가로 포함하는 것인, 단백질 조성물의 제조 방법.
제13항에 있어서, 유기 카르복실산을 포함하는 환원제가 조성물에 사용되는 것인, 단백질 조성물의 제조 방법.
제13항 또는 제14항에 있어서, 토코페롤 또는 이의 유도체를 포함하는 항산화제가 조성물에 사용되는 것인, 단백질 조성물의 제조 방법.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물이 항균 활성인 식물성 오일을 추가로 포함하는 것인, 단백질 조성물의 제조 방법.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단백질, 가소제 및 친전자성 시약을 용융 블렌딩 장치 내에서 약 30 ℃ 내지 약 80 ℃의 온도로 블렌딩하는, 단백질 조성물의 제조 방법.
약 20 중량% 내지 약 95 중량%의 양의 하나 이상의 식물 단백질, 단백질의 중량에 기초하여 약 20 중량% 내지 약 80 중량%의 양의 하나 이상의 가소제 및 단백질의 중량에 기초하여 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량%의 하나 이상의 친전자성 시약을 포함하는, 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된, 용융-가공된 조성물.
제18항에 있어서, 상기 조성물이 일반적으로 용매가 없는, 용융-가공된 조성물.
제18항 또는 제19항의 용융-가공된 조성물을 포함하는 와이프.