KR20210111721A

KR20210111721A - 과당전이 스테비올 배당체를 포함하는 조성물

Info

Publication number: KR20210111721A
Application number: KR1020210114879A
Authority: KR
Inventors: 김정은; 양태주; 박성희; 강인성; 김성보; 추선
Original assignee: 씨제이제일제당 (주)
Priority date: 2019-04-19
Filing date: 2021-08-30
Publication date: 2021-09-13
Also published as: JP7410972B2; JP2022528435A; US20220160009A1; EP3922109A4; KR20200123359A; CN113710104A; WO2020213891A1; KR102558525B1; EP3922109A1

Abstract

본 출원은 과당전이 스테비올 배당체를 포함하는 감미료 조성물 및 스테비올 배당체를 과당전이 스테비올 배당체로 변환시키는 단계를 포함하는 스테비올 배당체의 감미 개선방법에 관한 것이다.

Description

과당전이 스테비올 배당체를 포함하는 조성물{Composition comprising transfructosylated steviol glycoside}

본 출원은 과당전이 스테비올 배당체를 포함하는 감미료 조성물에 관한 것이다.

세계보건기구(WHO)의 당 섭취에 따른 질병(비만) 우려에 의해 일일 당 섭취량을 낮출 것을 권고함에 따라, 선진국을 중심으로 정부 주도하에 다양한 당류 섭취량을 줄이기 위한 정책이 활발히 논의 중이다. 이에 시장에서는 다양한 대체 감미료 소재에 대한 필요가 증가하고 있어, 대체 감미료 소재가 지속적으로 개발, 상용화 되고 있다. 대체 감미료로는 합성 고감미료(Saccharin, Aspartame, Sucralose 등), 합성 당알콜류(Maltitol, Xylitol), 고감미료(Rebaudioside A, Liquorice)로 지속적으로 변화되고 있다. 그러나 지속적인 합성감미료의 안전성에 대한 우려로 천연감미료에 대한 고객의 니즈가 지속적으로 커지고 있으나, 천연감미료 특유의 이미·이취의 맛 속성 한계로 기존의 합성감미료 중심의 저칼로리·제로칼로리 제품을 본격적으로 대체하지 못하고 있는 실정이다.

최근 상당한 주목을 받고 있는 천연의 고감미료는 식물인 스테비아 레바우디아나 베르토니(Stevia rebaudiana Bertoni)의 잎에서 추출한 스테비아(Stevia)이다. 스테비아는 천연소재이면서 설탕의 200-300배의 감미도를 가지고 있으며, 스테비오사이드(Stevioside), 리바우디오사이드 A (Rebaudioside A) 등으로 이루어져 있다. 상기 스테비오사이드 및 리바우디오사이드 A는 높은 감미도를 보이지만 쓴맛이 특히 강하게 발현되는 단점이 있어 사용에 한계가 있다.

스테비오사이드 및 리바우디오사이드 A의 감미질 개선 방법으로 효소를 이용하여 당 전이 시키는 방법이 있으며, 상기 방법으로 CGTase를 이용하여 스테비올 배당체에 포도당(1-12개)을 전이시키는 방법이 널리 사용된다(한국특허출원 제10-1991-0020769호). 하지만, 스테비올 배당체에 전이된 포도당은 장내 미생물에 의해 모두 분해되어 칼로리를 상승시키는 결과를 초래하는 단점이 있다. 따라서, 포도당이 아닌 당으로 전이된 당전이 스테비올 배당체의 필요성이 대두되고 있다.

이러한 배경하에 본 발명자들은, 과당전이 스테비올 배당체가 스테비올 배당체에 비해 쓴맛이 개선되고, 단맛 기호도 및 전반 기호도가 우수함을 확인함으로써, 본 출원을 완성하였다.

본 출원의 하나의 목적은 과당전이 스테비올 배당체(transfructosylated steviol glycoside)를 포함하는 감미료 조성물을 제공하는 것이다.

본 출원의 다른 하나의 목적은 상기 감미료 조성물을 포함하는 식품 조성물을 제공하는 것이다.

본 출원의 다른 하나의 목적은 스테비올 배당체를 과당전이 스테비올 배당체로 변환시키는 단계를 포함하는, 스테비올 배당체의 감미 개선방법을 제공하는 것이다.

이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 한편, 본 출원에서 개시된 각각의 설명 및 실시형태는 각각의 다른 설명 및 실시 형태에도 적용될 수 있다. 즉, 본 출원에서 개시된 다양한 요소들의 모든 조합이 본 출원의 범주에 속한다. 또한, 하기 기술된 구체적인 서술에 의하여 본 출원의 범주가 제한된다고 볼 수 없다. 한편, 본 출원에서 정의된 용어는 본 출원의 다른 양태에도 동일하게 적용될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 출원의 하나의 양태는, 과당전이 스테비올 배당체를 포함하는 감미료 조성물을 제공한다.

본 출원에서의 용어 "스테비올 배당체(steviol glycoside)"는 천연 감미료의 하나로서, 하기의 화학식 1로 표시되는 것 일 수 있다.

상기 화학식 1에서 R₁에는 수소(H)가 결합되어 있거나, 포도당(Glucose)이 β 결합으로 1 개 내지 3 개 결합되어 있을 수 있으며, R₂에는 포도당(Glucose) 내지 자일로스(Xylose) 내지 람노스(Rhamnose)가 β 결합으로 1 개 결합하고 여기에 포도당(Glucose)이 ß 결합으로 0 개 내지 2 개 결합되어 있을 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

상기 스테비올 배당체는 스테비오사이드(stevioside), 루부소사이드, 둘코사이드(dulcoside) A, 리바우디오사이드(rebaudioside) A, 리바우디오사이드 C, 리바우디오사이드 D, 리바우디오사이드 E, 리바우디오사이드 F, 및 리바우디오사이드 M으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것일 수 있으며, 구체적으로는 스테비오사이드 또는 리바우디오사이드 A일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

구체적으로, 상기 스테비올 배당체는 하기 화학식 2로 표시되는 스테비오사이드 또는 하기 화학식 3으로 표시되는 리바우디오사이드 A 일 수 있다.

본 출원에서의 용어 "과당전이 스테비올 배당체(transfructosylated steviol glycoside)"는 상기 스테비올 배당체에 과당(fructose)이 결합된 것을 의미한다.

구체적으로, 상기 과당전이 스테비올 배당체는 스테비올 배당체의 19-OH 위치에 직접 또는 이에 결합된 포도당을 통해 과당이 연결된 것일 수 있다.

구체적으로, 상기 과당전이 스테비올 배당체는 스테비올 배당체에 과당이 β-(2,6) 결합에 의해 연결된 것일 수 있다.

구체적으로, 상기 과당전이는 과당이 1 내지 3 개 부가된 것일 수 있다.

구체적으로, 상기 과당전이 스테비올 배당체는 과당전이 스테비오사이드 또는 과당전이 리바우디오사이드 A일 수 있다. 따라서, 본 출원의 감미료 조성물은 과당전이 스테비오사이드 또는 과당전이 리바우디오사이드 A를 포함하거나, 과당전이 스테비오사이드 및 과당전이 리바우디오사이드 A를 포함하는 것일 수 있다.

과당전이 스테비오사이드 및 과당전이 리바우디오사이드 A를 포함하는 감미료 조성물은 과당전이 리바우디오사이드 A를 과당전이 스테비오사이드 및 과당전이 리바우디오사이드 A 중량 합계 100 중량부를 기준으로 40 중량부 이상 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 조성물은 과당전이 리바우디오사이드 A를 50 중량부 이상, 더 구체적으로 60 중량부 이상, 보다 더 구체적으로 70 중량부 이상, 보다 더 구체적으로 75 중량부 이상 포함하는 것일 수 있다.

구체적으로, 상기 과당전이 스테비올 배당체는 상기 스테비올 배당체에 비해 쓴맛이 개선된 것일 수 있다. 상기 쓴맛의 개선은 쓴맛이 감소한 것일 수 있다.

이때, 상기 쓴맛의 개선은 상기 과당전이 스테비올 배당체 및 상기 스테비올 배당체가 동등한 감미도일 때 평가한 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 감미도는 설탕 10 브릭스(brix)에 상응하는 감미도 일 수 있다.

구체적으로, 상기 과당전이 스테비올 배당체는 상기 스테비올 배당체에 비하여 감미가 개선된 것일 수 있다. 상기 감미의 개선은 단맛 기호도 및 전반 기호도가 증가한 것일 수 있다.

이때, 상기 감미 개선은 상기 과당전이 스테비올 배당체 및 상기 스테비올 배당체가 동등한 감미도일 때 평가한 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 감미도는 설탕 10 브릭스에 상응하는 감미도 일 수 있다.

구체적으로, 상기 과당전이 스테비올 배당체는 스테비올 배당체 및 과당 공여체를 과당전이 효소의 존재 하에 반응시켜 생성된 것일 수 있으나, 본 출원의 목적상 상기 과당전이 스테비올 배당체를 수득할 수 있는 한 상기 반응에 제한되는 것은 아니다.

상기 과당전이 효소를 코딩하는 유전자의 구체적인 염기서열 및 단백질 정보는 NCBI의 GeneBank 등 공지의 데이터베이스에서 얻을 수 있다. 그러나, 상기 공지된 서열뿐만 아니라, 상기 과당전이 효소와 동일하게 과당을 전이시키는 효과를 나타내는 한, 그 유래 또는 서열에 제한이 없으며, 상동 단백질 또는 변이 단백질 역시 본 출원의 과당전이 효소의 범주에 포함될 수 있다.

스테비올 배당체 및 과당 공여체를 상기 효소 존재하에 반응시키는 단계는 pH 3 내지 8, 구체적으로 pH 4 내지 7, 보다 구체적으로 pH 5 내지 6 에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 상기 단계는 10 내지 60 ℃, 구체적으로 20 내지 50 ℃, 보다 구체적으로 20 내지 40 ℃에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 출원의 감미료 조성물은 감미료를 제조하거나, 식용제품의 감미를 위해 이용될 수 있다. 본 출원의 감미료 조성물은 조리 용도 및/또는 가공 식품의 감미제로 이용될 수 있다. 또한, 본 출원의 감미료 조성물은 식용제품 외 의약제품의 감미제로도 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 출원의 감미료 조성물은 향미제, 방부제, 안정화제, 항산화제 등을 추가로 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 출원의 다른 하나의 양태는, 상기 감미료 조성물을 포함하는 식품 조성물을 제공한다.

본 출원의 식품 조성물은 당업계에서 통상적으로 사용되는 방법에 의하여 제조가능하며, 상기 제조 시에는 당업계에서 통상적으로 첨가하는 원료 및 성분을 첨가하여 제조할 수 있다. 또한 일반약품과는 달리 식품을 원료로 하여 약품의 장기 복용 시 발생할 수 있는 부작용 등이 없는 장점이 있고, 휴대성이 뛰어날 수 있다.

상기 식품 조성물은 상기 감미료 조성물을 총 중량에 대해 0.001 내지 25 중량%, 구체적으로 0.01 내지 20 중량%, 보다 구체적으로 0.01 내지 10 중량%로 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 출원의 다른 하나의 양태는, 스테비올 배당체를 과당전이 스테비올 배당체로 변환시키는 단계를 포함하는, 스테비올 배당체의 감미 개선방법을 제공한다.

상기 “스테비올 배당체” 및 상기 “과당전이 스테비올 배당체”는 앞서 설명한 바와 같다.

상기 변환은 본 발명의 목적 상 상기 스테비올 배당체로부터 상기 과당전이 스테비올 배당체를 수득할 수 있는 한, 그 방법에 제한이 있는 것은 아니다.

구체적으로, 상기 변환은 스테비올 배당체 및 과당 공여체를 과당전이 효소의 존재 하에 반응시키는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 과당 공여체는 하나 이상의 과당이 스테비올 배당체에 전이되도록 과당전이 효소의 존재 하에 반응될 수 있는 과당의 올리고머, 중합체 및 사이클릭 형태 중 임의의 것일 수 있으며, 구체적으로 설탕일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

스테비올 배당체 및 과당 공여체를 상기 효소 존재하에 반응시키는 단계는 pH 3 내지 8 에서 수행될 수 있으며, 구체적으로 pH 4 내지 7, 보다 구체적으로 pH 5 내지 6 에서 수행되는 것일 수 있다.

또한, 상기 단계는 10 내지 60 ℃에서 수행될 수 있으며, 구체적으로 20 내지 50 ℃, 보다 구체적으로 20 내지 40 ℃에서 수행되는 것일 수 있다.

본 출원에서의 용어 “감미 개선”은 쓴맛 또는 이미/이취가 감소하여, 단맛기호도 또는 전반기호도가 개선되는 것을 의미할 수 있다.

본 출원의 감미료 조성물은 과당전이 스테비올 배당체를 포함하는 것으로서, 스테비올 배당체에 비해 쓴맛이 개선되고, 단맛 기호도 및 전반 기호도가 우수하여 고감미료로 활용될 수 있다.

도 1은 과당전이 리바우디오사이드 A(RA-Fru) 및 리바우디오사이드 A(RA)의 관능 묘사 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 과당전이 스테비오사이드(STV-Fru) 및 스테비오사이드(STV)의 관능 묘사 분석 결과를 나타낸 것이다.

이하 본 출원을 실시예에 의해 보다 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 출원을 예시적으로 설명하기 위한 것으로, 본 출원의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

제조예 1: 과당전이 스테비오사이드 및 과당전이 리바우디오사이드 A의 제조

5 % 스테비오사이드(Carbosynth) 또는 5 % 리바우디오사이드 A(Purecircle)와 20 % 백설탕(CJ 제일제당)을 50 mM 소듐 아세테이트 완충용액(Sodium acetate buffer)에 용해시킨 후, 아스로박터 글로비포미스(Arthrobacter globiformis) 유래 과당전이 효소를 첨가하여 40 ℃에서 24 시간 동안 반응시켰다. 그 후, 흡착수지(HP-20)에 흡착시키고 20 % 에탄올로 탈리하였다. 그 후, 탈리액을 감압농축하고 건조하여 시료를 제조하였다.

상기 과당전이 효소는 설탕으로부터 과당을 전이시키는 것으로, 이때 전이된 산물은 스테비오사이드 또는 리바우디오사이드 A의 19-OH 위치에 직접 또는 이에 결합된 포도당을 통해 과당이 β-(2,6) 결합으로 1~3개 전이된 것을 NMR(Nuclear Magnetic Resonance)을 통해 확인하였다.

실시예 1: 관능 묘사 분석

상기 제조예 1에서 제조한 과당전이 스테비오사이드(STV-Fru) 및 과당전이 리바우디오사이드 A(RA-Fru)를 각각 스테비오사이드(STV), 리바우디오사이드 A(RA)와 동등한 감미도(설탕 10 brix 기준)로 희석한 후, 전문가 (n=15)에게 제공하여 묘사분석을 진행하였다.

과당전이 리바우디오사이드 A(RA-Fru)와 리바우디오사이드 A(RA)를 비교한 결과는 표 1 및 도 1에 나타내었다.

과당전이 스테비오사이드(STV-Fru)와 스테비오사이드(STV)를 비교한 결과는 표 2 및 도 2에 나타내었다.

	RA	RA-Fru	p-value
단맛 강도	3.2	3.1	0.70
단맛 지속성	2.9	2.6	0.41
쓴맛 강도	3.4	1.8	0.00
무게감	2.9	2.7	0.49
이미/이취 강도	3.3	2.4	0.01
단맛기호도	2.5	3.4	0.00
전반기호도	2.6	3.5	0.01

	STV	STV-Fru	p-value
단맛 강도	2.8	2.6	0.64
단맛 지속성	2.9	2.7	0.72
쓴맛 강도	3.9	2.3	0.00
무게감	2.8	3.2	0.35
이미/이취 강도	3.5	2.3	0.00
단맛기호도	2.3	3.3	0.00
전반기호도	2.1	3.5	0.00

표 1 및 표 2를 보면, 과당전이 리바우디오사이드 A(RA-Fru) 및 과당전이 스테비오사이드(STV-Fru)는 각각 리바우디오사이드 A(RA) 및 스테비오사이드(STV) 에 비해 쓴맛 강도 및 이미/이취 강도가 유의적으로 낮고, 단맛기호도 및 전반기호도가 유의적으로 높은 것을 알 수 있다.

실시예 2: 관능 기호도 평가

상기 실시예 1의 4 종의 시료(STV, STV-Fru, RA, RA-Fru)를 설탕 10 %(w/w) 또는 10 브릭스 기준 동등 감미도로 희석하여 평가 전에 제조하였고, 이들의 관능평가를 실시하였다.

15 명에게 상기 시료 4 종에 대한 단맛 기호도와 전반 기호도를 9 점 척도법을 사용하여 진행하였다(1 = 굉장히 싫어한다, 5 = 좋아하지도 싫어하지도 않는다, 9 = 굉장히 좋아한다).

그 후, 통계 분석은 5 점 척도로 환산하여 쌍체 T 검정을 통해 유의적인 차이를 검증하였다(신뢰수준 95%).

(1) STV와 STV-Fru 비교

관능 속성	STV	STV-Fru	P-value
단맛기호도	2.13	3.14	0.0002
전반기호도	2.02	3.02	0.001

표 3을 보면, 과당전이 스테비오사이드(STV-Fru)가 스테비오사이드(STV)에 비해 단맛 기호도 및 전반 기호도가 우수한 것을 알 수 있다.

(2) RA와 RA-Fru 비교

관능 속성	RA	RA-Fru	P-value
단맛기호도	2.51	3.42	0.0002
전반기호도	2.72	3.73	0.00001

표 4를 보면, 과당전이 리바우디오사이드 A(RA-Fru)가 리바우디오사이드 A(RA)에 비해 단맛 기호도 및 전반 기호도가 우수한 것을 알 수 있다.

제조예 2. 과당전이 스테비오사이드 및 과당전이 리바우디오사이드 A를 포함하는 혼합 조성물의 제조

5 % 스테비오사이드(Carbosynth) 및 5 % 리바우디오사이드 A(Purecircle)의 혼합물(이때, 상기 혼합물 중 리바우디오사이드 A의 비율은 각각 40, 60, 80 중량 % 임)과 20 % 백설탕(CJ 제일제당)을 50 mM 소듐 아세테이트 완충용액에 용해시킨 후, 상기 제조예 1과 동일한 방법을 통해 원료 내 스테비오사이드 및 리바우디오사이드 A의 비율을 그대로 유지하는 과당전이 스테비오사이드 및 과당전이 리바우디오사이드A의 혼합 조성물을 제조하였다.

이상의 설명으로부터, 본 출원이 속하는 기술분야의 당업자는 본 출원이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 출원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 출원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

리바우디오사이드 A(rebaudioside A)의 19-OH 위치에 직접 또는 이에 결합된 포도당을 통해 과당이 연결된 과당전이 리바우디오사이드 A를 포함하는 감미료 조성물로서,
상기 과당전이 리바우디오사이드 A는 리바우디오사이드 A에 비하여 감미가 개선되고 쓴맛이 개선된 것인, 감미료 조성물.
제1항에 있어서, 상기 과당전이 리바우디오사이드 A는 리바우디오사이드 A에 과당이 β-(2,6) 결합에 의해 연결된 것인, 조성물.
제1항에 있어서, 상기 과당전이는 과당이 1 내지 3 개 부가된 것인, 조성물.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 조성물을 포함하는, 식품 조성물.
과당전이 효소의 존재 하에 리바우디오사이드 A를 과당전이 리바우디오사이드 A로 변환시키는 단계를 포함하는, 리바우디오사이드 A의 감미 개선방법으로서,
상기 과당전이 리바우디오사이드 A는 리바우디오사이드 A의 19-OH 위치에 직접 또는 이에 결합된 포도당을 통해 과당이 연결된 것인, 방법.
제5항에 있어서, 상기 과당전이 리바우디오사이드 A는 리바우디오사이드 A에 과당이 β-(2,6) 결합에 의해 연결된 것인, 방법.
제5항에 있어서, 상기 과당전이는 과당이 1 내지 3 개 부가된 것인, 방법.
제5항에 있어서, 상기 과당전이 효소는 아스로박터 글로비포미스(Arthrobacter globiformis) 유래인 것인, 방법.
제5항에 있어서, 상기 리바우디오사이드 A를 과당전이 리바우디오사이드 A로 변환시키는 단계는 20 내지 40 ℃에서 수행되는 것인, 방법.