KR20150079791A - 감미료 시럽 - Google Patents

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숀드라 쿡
조슈아 느헤미야 플레쳐
제임스 미쉘 가디
유큉 조우
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테이트 앤드 라일 인그리디언츠 어메리카즈 엘엘씨
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Abstract

포도당과, DP2~DP10 당류, 당 알코올, 포도당 외의 단당류 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 안정제와, 향미증진제를 함유하는 감미료 시럽은 결정화에 저항성을 보이며, 고과당 옥수수 시럽에 비견할 수준의 점도 및 단맛을 가지므로, 식품 및 음료에서 고과당 옥수수 시럽의 대체제로 사용될 수 있다.

Description

감미료 시럽{SWEETENER SYRUPS}
본 발명은 식품 및 음료에서 고과당 옥수수 시럽의 기능적 대체제로 유용하게 쓰이는 감미료 시럽에 관한 것이다.
고과당 옥수수 시럽은 다년간 다양한 식품, 음료 및 의약조성물의 성분으로 사용되었다. 고과당 옥수수 시럽은 조성물에 단맛을 가미하는 것은 물론, 충전제(bulking agent)로 기능하며 각종 유용한 성질을 제공한다.
현존하는 소매품의 상당수는 고과당 옥수수 시럽(HFCS)을 함유한다. HFCS에 대한 소비자의 인식이 그다지 좋지 않기 때문에, 많은 식품제조업체는 HFCS 함유량을 제품에 표시해야 하는 것을 피하고자 자사의 제품에 단맛을 가미해주는 대안을 찾고 있다. HFCS의 용도가 광범위하고 HFCS를 주성분으로 사용하는 제품 제조 및 처리공정이 이미 성립되어 있는 만큼, 식품제조업체는 HFCS를 1대 1로 대체할 수 있고 성분취급절차 또는 제품 제조 과정을 변경해야 할 필요가 없는 감미료 제품에 지대한 관심을 보이게 마련이다.
주요 당류 혹은 유일한 당류로서 포도당을 함유하는 포도당 시럽은 현재 시판 중이며, 원칙적으로 감미료로 사용이 가능하다. 다만 포도당 시럽은 HFCS보다 단맛이 떨어지고, 대기온도 내지 대기온도보다 다소 상승한 온도에서 장기 보관 시 결정화를 일으킨다는 치명적인 단점이 있어 취급이 곤란하다.
본 발명의 한 양태는 감미료 시럽을 제공하며, 해당 감미료 시럽은 수분과 포도당을 포함하고, 건조고형분 함유량이 69~73중량%이며, 상기 감미료 시럽의 결정화를 억제할 수 있는 양의, DP2~DP10 당류(예: 자당, 맥아당, 말토트리오스, 말토테르라오스), 당 알코올, 포도당 외의 단당류 및 이들의 혼합물과 같은 안정제와, 상기 감미료 시럽의 단맛을 증강시키는 감미보조(sub-sweetning) 수준의 양의 향미증진제 1종 이상을 추가로 포함하고, 상기 감미료 시럽은 건조고형분 기준으로 0~5중량% 이하의 과당을 포함한다. 상기 안정제는, 예를 들어, 포도당 및 안정제 조합의 25~60중량%을 구성할 수 있다. 따라서 본 발명은 다양한 최종소비제품에서 고과당 옥수수 시럽을 대체 가능한 한편 고당도, 저점도, 보존안정성의 특징을 가지는 감미료를 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 상술한 감미료 시럽, 및 적어도 1종의 부가 식품, 음료 또는 약제 성분을 포함하는, 식품, 음료 또는 의약조성물을 제공한다.
본 발명의 또 다른 양태는 감미료 시럽의 제조 방법을 제공하며, 해당 방법은 DP2~DP10 당류, 당 알코올 및 포도당 외의 단당류로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 안정제 및, 1종 이상의 향미증진제를 포도당 시럽과 조합하는 단계를 포함하며, 상기 감미료 시럽의 결정화를 억제할 수 있는 양의 안정제와, 상기 감미료 시럽의 단맛을 증강할 수 있는 양의 향미증진제를 사용하고, 그 결과 얻은 감미료 시럽의 건조고형분 함유량은 69~73중량%이며, 또한 상기 감미료 시럽은 건조고형분 기준으로 0~5중량% 이하의 과당을 포함한다.
본 발명의 감미료 시럽에는, 69~73중량%(또 다른 실시형태에서는 70~72중량%)의 건조고형분 함유량을 유지할 수 있는 양으로 존재하는 수분 외에 포도당이 존재한다. 포도당(덱스트로오스[dextrose]라고도 한다)은 적합한 원료로부터 얻을 수 있다. 결정성 포도당을 채택할 수도 있지만, 편의성과 경제적인 이유로 인하여 포도당의 원료로는 포도당 시럽(예: 물에 포도당을 용해한 농축액)을 사용하는 것이 좋다. 포도당 시럽은 본 분야에서 주지의 물질로, 시중에서 용이하게 구할 수 있다. 예를 들어, Tate & Lyle사가 STALEYDEX라는 제품명으로 판매하고 있는 포도당 시럽을 사용해도 좋다. 통상적으로 포도당은 포도당 및 안정제 조합의 40~75중량%를 차지한다. 즉 포도당은 본 발명의 감미료 시럽에 존재하는 포도당과 안정제 총중량의 40~75%를 차지하는 것이다. 한 실시형태에서, 감미료 시럽은 27~56중량%의 포도당을 함유한다.
대기온도 내지 대기온도보다 다소 상승한 온도에서 장기 보관할 경우 포도당이 감미료 시럽으로부터 결정화가 되는 경향을 억제하기 위해 1종 이상의 안정제를 시럽에 투입한다. 안정제는, 예를 들어, DP2~DP10 당류 (중합도 2~10의 당류) 또는 해당 당류 2종 이상의 혼합물이어도 좋다. 해당 분야에서 주지의 이당류(disaccharides) 및 올리고당류(oligosaccharides)는, 예를 들어, 자당, 맥아당, 말토트리오스, 말토테트라오스 및 이들의 혼합물 등을 포함한다. 기타 적합한 DP2~DP10 당류로는 트레할로오스(trehalose) 및 라피노오스(raffinose)를 들 수 있다. DP2~DP10 당류는 Tate & Lyle Ingredients Americas사를 비롯한 수많은 판매처에서 입수가 가능하다. DP2~DP10 당류는 편의에 따라 시럽형태 또는 건조형태로 본 발명의 감미료 시럽에 사용할 수 있다.
당 알코올 또한 본 발명의 안정제 성분으로 유용하게 쓰인다. 당 알코올은 분자당 3종 이상의 히드록실기를 함유하는 다가알코올로, 일반식 HOCH2(CHOH)nCH2OH(n은 1~5의 정수)에 대응할 수 있다. 적합한 당 알코올의 예에는 글리세롤(glycerol), 에리트리톨(erythritol), 펜타에리트리톨(pentaerythritol), 트레이톨(threitol), 아라비톨(arabitol), 자일리톨(xylitol), 리비톨(ribitol), 만니톨(mannitol), 소르비톨(sorbitol), 갈락티톨(galactitol), 이디톨(iditol), 이노시톨(inositol), 볼레미톨(volemitol), 이소말트(isomalt), 말티톨(maltitiol), 락티톨(lactitol), 폴리글리시톨(polyglycitol) 및 이들의 혼합물이 포함된다.
본 발명에 쓰이는 안정제로 포도당 외의 단당류를 사용해도 좋은데, 여기서는 에리트로오스(erythrose), 에리트루로오스(erythrulose), 트레오스(threose), 아라비노오스(arabinose), 리보오스(ribose), 리불로오스(ribulose), 목당, 자일룰로오스(xylulose), 릭소오스(lyxose), 알로오스(allose), 알트로오스(altrose), 프시코오스(psicose), 갈락토오스(galactose), 굴로오스(gulose), 이도오스(idose), 만노오스(mannose), 소르보오스(sorbose), 탈로오스(talose), 타가토오스(tagatose), 세도헵툴로오스(sedoheptulose), 만노헵툴로오스(mannoheptulose) 및 이들의 혼합물 등의 C4-C7 단당류가 포함된다.
상기 물질들의 혼합물 역시 본 발명의 안정제로 사용이 가능하다.
감미료 시럽은 과당(레불로오스[levulose]라고도 한다)을 거의 함유하지 않거나 아예 함유하지 않는다. 예를 들어, 감미료 시럽은 건조고형분 기준으로 5중량% 이하, 혹은 1중량% 이하의 과당을 포함한다. 한 실시형태에서는, 감미료 시럽은 과당을 전혀 함유하지 않는다.
해당 시럽은 결정화를 억제할 수 있는 양의 안정제를 함유하도록 조제된다. 즉 안정제를 함유하지 않은 유사 시럽에 비하여 시간 경과에 따라 발생하는 결정화 정도를 저감할 수 있는 것이다. 시럽 내에 존재하는 안정제의 양을, 37℃의 온도를 유지했을 때 최소 1주일간 감미료 시럽의 결정화를 방지할 수 있는 양으로 선택하는 것이 좋다. 그 외의 실시형태에 있어서, 시럽 내에 존재하는 안정제의 양을, 37℃의 온도를 유지했을 때 최소 2주일간, 최소 1개월간, 최소 2개월간, 최소 3개월간, 최소 4개월간, 최소 5개월간 또는 최소 6개월간 감미료 시럽의 결정화를 방지할 수 있는 양으로 선택해도 좋다. 또 다른 실시형태에 있어서, 시럽 내에 존재하는 안정제의 양을, 25℃의 온도를 유지했을 때 최소 2주일간, 최소 1개월간, 최소 2개월간, 최소 3개월간, 최소 4개월간, 최소 5개월간 또는 최소 6개월간 감미료 시럽의 결정화를 방지할 수 있는 양으로 선택해도 좋다. 통상적으로 안정제의 함유량은 포도당 및 안정제 조합의 25~60중량%를 차지한다. 즉 안정제의 총량은 본 발명의 감미료 시럽에 존재하는 포도당과 안정제 총중량의 25~60%를 차지하는 것이다.
감미료 시럽의 저점도를 유지하기 위해서는 시럽에 존재하는 고급 당류(고급당류)의 수준을 최소화하는 것이 일반적으로 바람직하다. 예를 들어, 본 발명의 각종 실시형태에 있어서, 시럽은 전부 합쳐 (건조고형분 기준으로) 10중량% 이하, 8중량% 이하, 5중량% 이하, 2중량% 이하 또는 1중량% 이하의 DP11+ 당류(중합도 11 이상의 당류)를 함유한다. 한 실시형태에 있어서, 감미료 시럽은 DP11+ 당류를 함유하지 않는다. 그 외의 실시형태에 있어서, 시럽은 전부 합쳐 (건조고형분 기준으로) 20중량% 이하, 10중량% 이하, 8중량% 이하, 5중량% 이하, 2중량% 이하 또는 1중량% 이하의 DP6+ 당류(중합도 6 이상의 당류)를 함유한다. 기타 실시형태에 있어서, 감미료 시럽은 DP6+ 당류를 함유하지 않는다.
한 실시형태에 있어서, 감미료 시럽의 점도는 20℃에서 0.2~0.45 Pa.s, 37℃에서 0.05~0.15 Pa.s이다.
또 다른 실시형태에 있어서, 감미료 시럽은 HFCS 42(건조고형분 기준으로 42중량%의 과당을 함유하는 고과당 옥수수 시럽)에 필적하는 점도 프로필을 가진다.
본 발명의 감미료 시럽은 향미증진제로서 기능할 수 있으며 시럽의 단맛을 증강하는 1종 이상의 물질을 추가로 함유한다. 다시 말해 향미증진제의 농도는, 설탕과 같은 여타 감미물질(sweet substance)이 조성물에 존재하지 않을 경우 인간이 향미증진제 물질 함유 조성물을 단맛으로 인식하는 최저수준(감미감지역치sweetness detection threshold라고도 한다) 미만이다. 향미증진제는 기타 부분과 화학적으로 결합한 1종 이상의 당 부분(예를 들어 배당체 glycoside)을 함유해도 좋지만, 그와는 상관없이 향미증진제로는 당류 이외의 물질을 사용한다. 향미증진제는 통상적으로 매우 소량으로 존재하며, 예를 들어 건조중량 기준으로 시럽 전체의 2중량% 이하, 1중량% 이하, 0.8중량% 이하, 0.5중량% 이하, 0.3중량% 이하 또는 0.2중량% 이하로 함유되어 있다. 일반적으로 감미료 시럽은 건조중량 기준으로 최소한 총 0.001중량%의 향미증진제를 함유한다. 한 실시형태에 있어서, 감미료 시럽은 건조고형분 기준으로 향미증진제를 0.001~2중량% 포함한다.
적합한 향미증진제의 예에는 천연 고밀도성 감미료인 물질이 포함되나 이에 한정되지는 않는다. 상기 물질로는 모그로사이드(예: 모그로사이드 V) , 그 외 나한과 추출물 등의 모그로사이드 1종 이상을 함유하는 추출물; 스테비오사이드(stevioside) 및 레바우디오사이드(예: 레바우디오사이드 A, 레바우디오사이드 B, 레바우디오사이드 C) 등의 스테비올 배당체, 그 외 스테비아(Stevia) 추출물 등의 레바우디오사이드 1종 이상을 함유하는 추출물; 글리코실화 스테비올 배당체(반정제 스테비올 배당체 혼합물의 효소성 글리코실화에 의해 얻은 것); 루부소사이드(루부스Rubus 추출물의 형태로 제공되는 것) 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 그 외 본 발명에서 적합하게 쓰일 수 있는 향미증진제의 예시에는 네오헤스페리딘 디히드로칼콘, 네오탐, 글리시리진 및 그 염/유도체(예: 암모니아화 글리시리진), 아스파탐(aspartame), 사카린(saccharin), 타우마틴(thaumatin), 모나틴(monatin), 수크랄로오스(sucralose), 아세술팜 칼륨(acesulfame potassium) 및 이들의 혼합물 등(상술한 천연 고밀도성 감미료의 혼합물을 포함)과 같은 천연 및 인공물질이 포함된다.
본 발명의 시럽은 1종 이상의 향미증진제 외에도 1종 이상의 첨가제, 예를 들어 방부제, 안정제, pH조절제(산, 염기), 완충제 등을 추가적으로 함유할 수 있다.
본 발명의 감미료 시럽은 DP2~DP10 당류, 당 알코올, 포도당 외의 단당류 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 안정제 및 1종 이상의 향미증진제를 포도당 시럽과 조합하여 조제할 수 있다. 여기서 안정제는 감미료 시럽의 결정화를 억제할 수 있는 정도의 양으로, 향미증진제는 감미료 시럽의 단맛을 증강시키는 감미보조 수준의 양으로 사용된다. 그 결과로 얻은 감미료 시럽의 건조고형분 함유량은 69~73중량%이다. 안정제 및 향미증진제는 포도당 시럽에 별개로, 혹은 함께 첨가해도 좋으며, 그 결과 얻은 혼합물을 처리(예: 탱크에서 혼합 또는 교반)하여 균일한 감미료 시럽을 조제한다. 성분 및/또는 성분의 혼합물을 가열한다. 안정제 및/또는 향미증진제를 포도당 시럽과 조합시키기에 앞서 물에 용해시키면 보다 편리하다. 안정제(예: DP2~DP10 당류)는 시럽의 형태, 예를 들어 고맥아당 시럽의 형태로 공급된다. 감미료 시럽의 건조고형분 함유량을 69~73중량%로 유지할 수 있도록 수분의 총 도입량을 선택 및 제어한다. 본 발명의 한 실시형태에서는, 성분 조합 시 과잉량의 수분을 도입했다가 그 후 수분을 제거하여 목표 건조고형분 함유량을 달성한다. 본 발명의 또 다른 실시형태에서는, 열을 가해 안정제를 용해할 만큼의 수분만을 사용하고, 이어서 용해된 향미증진제 및 안정제를 포도당 시럽과 조합한 후, 수분을 첨가하여 목표 건조고형분 함유량을 달성한다. 본 발명의 또 다른 실시형태에서는, 포도당 시럽과 안정제를 먼저 혼합하여 균일한 시럽을 형성한다. 열을 가하지 않고도 향미증진제를 용해할 만큼의 수분을 사용하고, 이어서 용해된 향미증진제를 시럽과 조합한 후, 수분을 첨가하여 목표 건조고형분 함유량을 달성한다.
본 발명의 시럽은 식품, 음료, 가축용 사료, 가축용 건강/영양식, 의약제품, 화장품에 쓰일 수 있다. 해당 시럽은 식품 및 사료의 질감을 부드럽게 하고, 용적을 늘리며, 농도를 증가시키고, 당의 결정화를 방지하며 향미 및 단맛을 증강한다. 예를 들어, 해당 시럽은 식품의 고과당 옥수수 시럽 성분을 전부 또는 일부 대체하는 것이 가능하다.
구체적으로는, 해당 시럽은 충전제로 유용하며, 종래의 옥수수 시럽과 유사한 외관, 점도, 결정화도, 입안의 촉감, 보습성, 단맛 및 그 외의 속일적 성질(colligative properties)을 가질 수 있다. 따라서 해당 시럽은 식품, 음료, 가축용 사료, 가축용 건강/영양식, 의약제품, 화장품 등에 쓰이는 기존 고과당 옥수수 시럽을 거의 동일한 중량 또는 용적기준으로 용이하게 대체하는 것이 가능하다. 따라서 본 발명의 시럽은, 제품의 물리적/감각적 속성을 크게 변화시키는 일 없이 고과당 옥수수 시럽의 자리를 대신할 수 있다.
본 발명의 감미료 시럽의 용도에는 충전성분, 결합성분 및 코팅성분; 착색제, 향료/향신료 및 고밀도성 감미료의 담지체; 분무건조 보조제(adjunct); 충전제, 증점제 및 분산제; 보습 촉진성분(보습제) 등이 포함되나, 이들에 한정되지는 않는다. 해당 시럽을 사용하여 제조할 수 있는 제품의 예로는, 식품, 음료, 의약제품, 영양제품, 스포츠용품 및 화장품을 들 수 있다. 본 발명에 따른 감미료 시럽을 포함하는 특정 종류의 제품에는 농축 음료 믹스, 탄산음료, 무탄산음료, 과일맛 음료, 과일주스, 차, 커피, 우유 넥타(milk nectar), 분말 음료, 원액, 유산균음료(milk drinks), 스무디, 알코올 음료, 이온음료(flavored water) 및 이들의 조합과 같은 음료제품이 포함된다. 본 발명에 따른 식품은, 예를 들어, 베이커리류(예: 빵), 과자류, 냉동 유제품, 육류, 시리얼 (예: 아침식사용 시리얼), 유제품 (예: 요구르트), 조미료, 스낵바, 수프, 드레싱, 믹스, 조리식품, 이유식, 다이어트 식품, 땅콩버터, 시럽, 감미료, 식품코팅, 애완동물용 사료, 가축용 사료, 가축용 건강/영양식, 건과일, 소스, 그레이비, 잼/젤리, 디저트류, 스프레드, 반죽, 빵가루, 스파이시 믹스(spice mix), 프로스팅 등을 포함한다. 1종 이상의 기타 재료, 즉 식품, 음료 또는 약제성분과 감미료 시럽을 조합하여 식품, 음료 또는 의약조성물을 제공할 수 있다.
[실시예]
실시예에서는 다음의 원료(시판제품)를 사용하여 각종 감미료 시럽을 조제하였다.
Figure pct00001
d.s.b1: 건조고형분 기준
D.E.2: 덱스트로오스 등가물
실시예 1
원료 A를 표 1(표기된 양의 단위는 중량%)에 따라 건조 자당 및 향료와 혼합하였다. 자당, 향료 및 원료 A의 % DSB(건조고형분 기준) 합계는 100%였다. 용해를 보다 용이하게 하기 위해, 원료 A를 첨가하기에 앞서 먼저 자당 및 향료를 약 55℃에서 물에 용해하였다. 시럽의 최종 고형분 함유량은 71중량%를 목표로 하였다.
[표 1. 시럽조성물]
Figure pct00002
시럽을 준비한 후, 관능 테스트(sensory test)용의 용액을 원료 C와 시럽 1-1 조성물, 시럽 1-2 조성물 및 시럽 1-3 조성물로부터 조제하였다(표 2). 시럽을 계측하고 특정한 중량이 되도록 수분을 첨가하여 용액을 조제했다. ATAGO RX-5000 굴절계를 이용하여 용액의 브릭스값을 측정하였다.
[표 2. 관능평가(sensory evaluation)용 용액]
Figure pct00003
단맛의 쌍체비교시험을 중성 pH수에서 실시하였다. 시험은 완비형블록계획법(complete block design)으로 실시하였다. 제시 순서와 기준을 계속 바꾸었다. 용액을 실온에서 2온스들이 수플레 컵에 담았다. 참가자들에게 각 샘플의 적어도 절반을 섭취하도록 지시하고, 3자리 코드로 라벨링한 샘플 중 어느 것이 더 달았는지 질문하였다. 병에 든 물과 무염 크래커를 제공하여 시험 이전 및 도중에 입안에 남은 맛을 씻어낼 수 있도록 했다. 양측검정(two-tailed test)에서의 유의수준을 0.05로 하고 결과를 이항검정(binomial test)에 의해 분석하였다.
표 3은 표 1에 기재한 조성을 가지는 시럽에서 얻은 단맛평가 결과를 정리한 것이다. 표에 기재된 숫자는 단맛이 더 강한 샘플로 해당 시럽을 선택한 참가자의 숫자이다.
[표 3. 실시예 1의 관능평가 결과]
Figure pct00004
원료 B 315 ppm을 함유하고 향료로 레바우디오사이드 A를 사용하여 2:1 비율로 보다 설탕에 가까운 맛 프로필을 재현한 시럽 1-2는 10브릭스(p값 0.24)에서 원료 C와 크게 다르지 않았다.
원료 B 292 ppm을 함유하고 향료로 레바우디오사이드 A를 사용하여 1.32:1 비율로 보다 설탕에 가까운 맛 프로필을 재현한 시럽 1-3은 10브릭스(p값 0.07)에서 원료 C와 크게 다르지 않았다.
원료 B 333 ppm을 함유하고 향료로 레바우디오사이드 A를 사용하여 2.96:1 비율로 보다 설탕에 가까운 맛 프로필을 재현한 시럽 1-1은 10브릭스(p값 <0.01)에서 원료 C보다 현저하게 단맛이 떨어졌다.
실시예 2
표 4는 실시예 1보다 덱스트로오스 함유량이 낮은 옥수수 시럽 세 종류의 조합법을 보여준다. 덱스트로오스 함유량이 낮고 자당을 전혀 포함하지 않기 때문에, 표 4의 옥수수 시럽은 실시예 1의 시럽보다 단맛이 떨어지고, 따라서 향미증진제의 숫자와 함유수준이 증가하였다. 시럽 2-1, 시럽 2-2, 시럽 2-3의 단맛을 전문가 두 명의 도움을 받아 10% 고형분 함유량에서 원료 C와 비교하였다.
[표 4. 단맛비교용 시럽 조합법]
Figure pct00005
원료 D 용액을 20% dsb, 원료 E를 79.9% dsb, 원료 B를 600 ppm, 레바우디오사이드 A를 300 ppm 함유한 시럽 2-1은 10% 고형분 용액에서 원료 C의 약 80%의 단맛을 나타내었다.
원료 D 용액을 20% dsb, 원료 E를 79.9% dsb, 원료 B를 498 ppm, 레바우디오사이드 A를 168 ppm 함유한 시럽 2-2는 10% 고형분 용액에서 원료 C의 약 50%의 단맛을 나타내었다.
원료 D 용액을 20% dsb, 원료 E를 79.9% dsb, 원료 B를 400 ppm, 레바우디오사이드 A를 200 ppm, 타우마틴을 100 ppm 함유한 시럽 2-3은 10% 고형용액에서 원료 C와 거의 유사한 단맛을 보였다.
실시예 2는 각 향미증진제를 감미보조수준 미만으로만 사용하는 경우에도 향미증진제의 조합을 다르게 하면 단맛이 떨어지는 시럽의 전체적인 감미인식을 향상시킬 수 있다는 사실을 입증한다.
실시예 3
시럽 블렌드 3종과, 기존 시판 옥수수 시럽 3종, 즉 원료 E, 원료 F 및 원료 C를 표 5에 따라 준비하였다. 각 시럽의 함수량을 원료 C와 비슷한 수준으로 조정하였다. 각 시럽의 점도를 정상유동법(steady state flow method)에 의해 Advanced Rheometer AR 2000로 체크하였다. 전단속도는 50/s로 세팅하였다. 점도를 60℃, 50℃, 37℃, 30℃, 20℃에서 측정하였다. 각 온도에서 10개의 표본값군(data points)을 수집하였다.
[표 5. 점도시험용 시럽 조합법]
Figure pct00006
표 6은 표 5에 기재된 각종 시럽의 점도를 나타낸다.
[표 6]
Figure pct00007
옥수수 시럽/자당 블렌드는 모두 원료 C보다 점도가 조금 높았지만, 높은 점도가 식품 또는 음료에서 고과당 옥수수 시럽을 대체할 때 반드시 가공이 어려워진다는 의미는 아니다. 희석 원료 F, 즉 기존의 시판 옥수수 시럽은 저온에서 원료 C보다 현저하게 점도가 높았으며, 원료 E는 블렌드와 거의 비슷한 점도를 나타내었다.
실시예 4
자당을 함유한 단맛 증강 시럽 2종을 미생물 안정성 시험용으로 다음과 같이 조제하였다.
샘플 C2-263: 전고형분 71%에서 원료 A 75% dsb, 자당 25% dsb, 레바우디오사이드 A 0.0250% dsb, 원료 B 0.0060% dsb를 함유
샘플 C2-262: 전고형분 71%에서 원료 A 75% dsb, 자당 25% dsb, 레바우디오사이드 A 0.0250% dsb, NHDC 0.0030% dsb를 함유
시럽을 95℉, 110℉, 125℉, 160℉에 보존하고 경시적 미생물 안정성 시험을 실시하였다. 양쪽 시럽(C2-263 및 C2-262) 모두 110℉에서는 최대 7개월까지 미생물 증식이 관측되지 않았다. 95℉, 125℉ 및 160℉에서도 양쪽 시럽 모두 샘플을 폐기 처분하기 전까지 보존기간 동안 미생물이 증식하지 않았다(표 7). 실시예 4는 해당 감미료 시럽이 미생물 안정성을 가지고 있음을 보여준다.
[표 7. 감미료 시럽 2종의 미생물 안정성]
Figure pct00008
Figure pct00009
실시예 5
실시예 5, 6, 7에 기재된 바를 따라 시험을 실시하여 결정화 작용에 시럽의 조성이 미치는 영향을 판정하였다. 해당 시럽은 향미증진제를 함유하지 않으나, 필요에 따라, 본 명세서에 기재된 바와 같이 단맛을 증강하기 위해 1종 이상의 향미증진제를 첨가할 수 있다.
원료 A (~74% 건조고형분 함유량)를 표 7의 기재에 따라 각종 물질과 혼합하였다. 추가물질 및 원료 A의 % DSB(건조고형분 기준) 합계는 100%였다. 최종 시럽의 고형분 함유량은 71%를 목표로 하였다. <RSCS>는 옥수수 전분을 효소가수분해하여 조제한 저당 옥수수 시럽을 가리킨다. 해당 시럽은 단당류 및 이당류, DP값이 10보다 큰 당류의 함유량이 상대적으로 낮고 DP3~DP10 당류의 함유량이 상대적으로 높은 시럽이다.
[표 8. 실시예 5의 시럽조성물]
Figure pct00010
표 8의 샘플을 각각 1000그램씩 조제하여 4개의 유리단지에 250그램씩 나누어 담았다. 단지를 80℃에서 0.5시간 동안 가열하고 하룻밤 동안 최종 보존온도(2개는 25℃ 2개는 37℃)까지 냉각하였다. 결정화를 촉진하기 위해 각 온도의 각 샘플로부터 단지를 하나씩 선정하여 원료 D 0.01그램을 첨가하였다(파종). 원료 D를 첨가하지 않은 단지(미파종)는 기준 샘플로 이용하였다. 각 샘플의 결정화 정도를 칼-피셔 적정(Karl Fischer titration)을 이용하여 용액 내의 함수량을 백분율로 측정함으로써 판정하였다. HPLC 분석 또한 용액 내의 덱스트로오스 (포도당) 농도 변화를 모니터링하는 데 쓰였다.
표 8의 샘플 중 25℃에서 보존된 샘플은 모두 1개월 후에 완전히 결정화되었으므로 이들 샘플에 대해서는 더 이상의 분석시험을 실시하지 않았다. 37℃에서 보존한 여타 시럽계의 최종 덱스트로오스 용해도를 표 9에 나타내었다.
[표 9. 37℃에서 보존한 각 시럽에서의 덱스트로오스 용해도]
Figure pct00011
표 9의 결과는 1개월간 37℃에서 보존한 후, 실시예 5의 대부분의 시럽은 최초의 용액으로부터 덱스트로오스를 일부 손실하며, 최종 덱스트로오스 용해도는 약 61%임을 보여준다.
실시예 6
상기의 실험 결과에 근거하여, 상기와 비슷한 단계(표 10)를 밟아 샘플 17개를 더 조제하였다. 이들 샘플을 37℃에서 보존했을 경우 덱스트로오스의 용해도를 표 11에 나타내었다.
[표 10. 실시예 6의 시럽조성물]
Figure pct00012
[표 11. 실시예 6의 각 시럽을 37℃에서 보존한 경우 덱스트로오스의 용해도]
Figure pct00013
실시예 5와 마찬가지로, 1개월간 37℃에서 보존한 후, 실시예 6의 대부분의 시럽은 최초의 용액으로부터 덱스트로오스를 일부 손실하였고, 최종 덱스트로오스 용해도는 약 61~64%였다. 가장 안정적인 시럽은 14% 에리트리톨과 목당을 함유하는 시럽이었다. 그러나 에리트리톨 및 목당은 비교적 단가가 비싸기 때문에 HFCS의 대체제로는 적합하지 않다. 대안은 덱스트로오스 용해도가 64% 미만(덱스트로오스/(덱스트로오스+수분))으로 유지되는 한, 원료 E 또는 자당 및 원료F의 조합을 37℃에서 덱스트로오스에 대한 안정제(항결정화제)로 사용하는 것이다.
실시예 7
상기의 샘플이 모두 25℃에서 결정화하였으므로, 세 번째 샘플 세트(실시예 7)를 배합설계(mixture design)의 DOE를 이용하여 조제하였다. 설계 개요(design summary)를 표 12에 나타낸다.
[표 12. 설계 개요]
Figure pct00014
실시예 7의 시럽조성물을 표 13에 나타내었다. 각 시럽을 100그램들이 유리단지 2개에 담았다. 각 시럽은 10mM 아세트산 완충제를 함유하여 pH를 5.5로 유지하였다.
[표 13. 실시예 7의 시럽조성물]
Figure pct00015
각 성분을 완전히 혼합한 후 pH를 체크하였다. 각 시럽에서의 당류 분포도를 HPLC법을 이용하여 판정하였다. 시럽의 점도는 40mm 크로스해치(crosshatched) 강철판을 장비한 Advance RheometerTM AR 2000을 이용하여, 전단속도 25/s, 온도 60℃, 50℃, 37℃, 30℃, 20℃에서 측정하였다. 각 온도마다 표본값군을 10개 채집하여 평균을 산출하였다. 이후 시럽을 80℃까지 30분간 가열하여 핵을 제거하고 하룻밤에 걸쳐 25℃에서 냉각한 후, 원료 D 분말 0.01%를 각 샘플 중 단지 하나를 선정해 첨가하였다. 원료 D를 첨가하지 않은 샘플은 기준 샘플로 이용하였다.
푸드 프로세서는 일반적으로 보존 중에 시럽의 온도를 유지하기 위해 피복탱크(jacketed tank)를 갖추고 있지만, 대부분의 경우 실온에서 안정적인 (결정저항성) 시럽을 채택하는 편이 바람직하다. 따라서 저온에서도 높은 안정성을 가지는 시럽을 개발할 필요가 있다. 표 14에 25℃에서 기타 성분을 함유했을 경우 덱스트로오스 결정화 안정성을 평가하기 위해 설계한 실시예 7의 결과를 정리하였다.
[표 14. 25℃에서 보존한 각 시럽에서의 덱스트로오스 용해도 (실시예 7)]
Figure pct00016
표 14에 따르면 대부분의 시럽은 25℃에서 약 53% 이하의 덱스트로오스 용해도를 나타내었다. 초기 덱스트로오스 함유량이 높았던 시럽 2개(10-3 및 10-18)는 25℃에서 완전히 결정화가 되어 더 이상 분석할 수 없었다. 표 14에 기재된 대부분의 시럽(10-3 및 10-18 제외)은 육안으로 보아 투명했으나, 일부는 점도가 상승하였다. 표 15에 이들 시럽의 20℃에서의 점도를 나타낸다.
[표 15. 실험 3의 시럽의 20℃에서의 점도]
Figure pct00017
표 15는 원료 A, 원료 F, 원료 H 및 자당으로 구성된 시럽의 20℃에서의 점도를 나타내었다. 샘플 조제 시 고형분 함유량이 ~71%(함수량 ~29%)가 되도록 조제하였으나, 표 15의 샘플 10-2는 함수량이 현저하게 낮다. 이는 10-13(10-2와 조성이 동일함)의 함수량이 ~28%인 것으로 미루어 보아, 실험변수에 의한 현상일 가능성이 높다. 그에 상관없이, 샘플 10-2의 함수량은 가장 낮고 따라서 점도가 가장 높다. 수분 외에도, 고분자량 성분의 함유량이 점도 제어에서 중요한 일익을 담당한다. 샘플 10-13의 점도는 5.8 Pa.S이다. 해당 샘플은 약 26%의 고분자량 당류를 함유하는 원료 H를 가장 많이 포함하였다. 저분자량 당류를 많이 함유한 샘플일수록 (샘플 10-1, 10-3, 10-4, 10-5, 10-16, 10-18, 10-20) 낮은 점도를 보였다. 그러나, 샘플 10-3 및 10-18이 25℃에서 완전히 결정화된 이상, 시럽이 보다 낮은 온도에서 보존되는 것을 감안하면 이들은 HFCS 42의 대안으로 적합하다고 볼 수 없다.

Claims (16)

  1. 감미료 시럽에 있어서,
    수분과 포도당을 포함하고,
    건조고형분 함유량이 69~73중량%이며,
    상기 감미료 시럽의 결정화를 억제할 수 있는 양의, DP2~DP10 당류, 당 알코올, 포도당 외의 단당류 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 안정제와, 상기 감미료 시럽의 단맛을 증강시키는 양의 향미증진제(flavor enhancer) 1종 이상을 추가로 포함하고,
    상기 감미료 시럽은 건조고형분 기준으로 0~5중량% 이하의 과당(fructose)을 포함하는, 감미료 시럽.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 감미료 시럽의 상기 안정제 함유량은 포도당 및 안정제 조합의 25~60중량%을 차지하는, 감미료 시럽.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 감미료 시럽의 상기 포도당 함유량은 포도당 및 안정제 조합의 40~75중량%을 차지하는, 감미료 시럽.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 안정제는 자당(sucrose)인, 감미료 시럽.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 안정제는 자당, 맥아당(maltose), 말토트리오스(maltoriose), 말토테트라오스(maltotetraose) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 감미료 시럽.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 안정제는 당 알코올 또는 당 알코올의 혼합물인, 감미료 시럽.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 안정제는 DP2~DP10 당류 또는 DP2~DP10 당류의 혼합물인, 감미료 시럽.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 안정제는 목당(xylose)인, 감미료 시럽.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 감미료 시럽의 점도는 20℃에서 0.2~0.45 Pa.s이고 37℃에서 0.05~0.15 Pa.s인, 감미료 시럽.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 향미증진제 1종 이상은 모그로사이드(mogroside), 스테비올 배당체(steviol glycoside), 글리코실화 스테비올 배당체, 네오헤스페리딘 디히드로칼콘(neohesperidin dihydrochalcone), 네오탐(neotame), 글리시리진(glycyrrhizin), 글리시리진염, 글리시리진 유도체, 루부소사이드(rubusoside), 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 포함하는, 감미료 시럽.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 향미증진제 1종 이상은 모그로사이드 V 및 레바우디오사이드(rebaudioside) A를 포함하는, 감미료 시럽.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 감미료 시럽은 DP값이 11 이상인 당류를 건조고형분 기준으로 총 10중량% 미만 포함하는, 감미료 시럽.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 감미료 시럽은 향미증진제를 건조고형분 기준으로 총 0.001~2중량% 포함하는, 감미료 시럽.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 감미료 시럽은 과당을 건조고형분 기준으로 1중량% 이하 포함하는, 감미료 시럽.
  15. 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 기재된 감미료 시럽, 및 적어도 1종의 부가 식품, 음료 또는 약제 성분을 포함하는, 식품, 음료 또는 의약조성물.
  16. 감미료 시럽의 제조 방법에 있어서,
    DP2~DP10 당류, 당 알코올 및 포도당 외의 단당류로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 안정제 및, 1종 이상의 향미증진제를 포도당 시럽과 조합하는 단계를 포함하며,
    상기 감미료 시럽의 결정화를 억제할 수 있는 양의 안정제와, 상기 감미료 시럽의 단맛을 증강할 수 있는 양의 향미증진제를 사용하고,
    그 결과 얻은 감미료 시럽의 건조고형분 함유량은 69~73중량%이며, 또한 상기 감미료 시럽은 건조고형분 기준으로 0~5중량% 이하의 과당을 포함하는, 방법.
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