KR20230173499A - 전분질 유래 유화 안정제 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전분질 유래 유화 안정제 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 베타-리밋 덱스트린(Beta-limit dextrin) 및 지질의 복합체를 포함하는 전분계 유화 안정제에 관한 것이다.
본 발명에 따른 베타-리밋 덱스트린 및 지질 복합체를 포함하는 유화안정제는 시판 유화안정성 전분이 오일 함량이 높은 환경에서 뛰어난 유화력을 가지는 것에 비해 수상부 함량이 높은 환경에서 기존 소재보다 더 뛰어난 유화 안정성을 나타낼 수 있고, 제과, 제빵, 유제품, 음료, 드레싱, 커피크림 등 다양한 식품 또는 화장품 소재에서 활용할 수 있다.
본 발명에 따른 베타-리밋 덱스트린 및 지질 복합체를 포함하는 유화안정제는 시판 유화안정성 전분이 오일 함량이 높은 환경에서 뛰어난 유화력을 가지는 것에 비해 수상부 함량이 높은 환경에서 기존 소재보다 더 뛰어난 유화 안정성을 나타낼 수 있고, 제과, 제빵, 유제품, 음료, 드레싱, 커피크림 등 다양한 식품 또는 화장품 소재에서 활용할 수 있다.
Description
본 발명은 전분질 유래 유화 안정제 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 베타-리밋 덱스트린(Beta-limit dextrin) 및 지질의 복합체를 포함하는 전분계 유화 안정제에 관한 것이다.
전분은 포도당 단위 분자가 알파-1,4 결합으로 연결되어 나선형으로 연결된 직선형의 구조를 가지는 아밀로오스와, 알파-1,4 결합뿐만 아니라 수많은 알파-1,6 결합에 의해 분지를 형성한 아밀로펙틴의 두 종류의 분자로 구성된다. 아밀로오스는 특유의 구조로 인해 나선 구조 내부의 빈 공간(cavity) 부분에 소수성 물질이 결합할 수 있으며, 결합 시 안정적으로 복합체를 형성한다. 지질(지방산, 모노-/다이-/트라이-글리세라이드 등)은 아밀로오스와 결합하여 복합체를 형성할 수 있는 대표적인 소수성 리간드 물질이다. 일반적으로 전분-지질 복합체는 아밀로오스 분자와 지질간의 복합체를 이룬 상태를 말한다.
이러한 전분을 가수분해하여 얻어지는 저분자량의 다당류 탄수화물을 '덱스트린(dextrin)'이라고 하며, 전분에 베타-아밀라아제를 반응 한계까지 처리하여 생산되는 가수분해 산물을 '베타-리밋 덱스트린(베타-한계 덱스트린, beta-limit dextrin)'이라고 한다. 베타-아밀라아제는 전분 분자의 비환원성 말단에서부터 알파-1,4 결합을 말토오스 단위로 가수분해하는 작용을 하며, 알파-1,6 결합의 분지 또는 치환된 작용기를 가지는 구조에서는 더 이상 가수분해 작용을 하지 않으며, 최종적으로 아밀로펙틴의 기본구조 사슬이 연결되는 형태로 인해 아밀로오스와 유사한 긴 사슬 구조를 가지게 된다.
전분-지질 복합체는 전분질 식품 내에서 전분 가공 중 원료 간의 반응에 의해 자연적으로 생성되기도 하며, 의도적으로 가열 반응을 통해 생성할 수 있다. 또한, 전분-지질 복합체는 알파-아밀라아제와 같은 탄수화물계 소화 효소에 의해 가수분해가 잘 되지 않아 저항 전분(resistant starch)을 형성하는 특성이 있다. 지방 대체제로 사용하기 위한 연구가 보고된 바 있으며, 전분질 식품의 노화(retrogradation)를 억제할 수 있다는 효과도 보고되었다. 그러나, 유화 안정제로서의 사용된 예시는 찾아보기 어렵다.
한편, 유화안정제란 본래 서로 섞이지 않는 물질인 물과 기름을 잘 섞이게 해 서로 분리되지 않도록 하는 중간 매개 물질을 말한다. 기존의 전분계 유화 안정제 소재는 전분 구성 분자의 수산화기를 친유성 작용기로 치환하여 전분 고유의 친수성과 치환기의 친유성을 동시에 가짐으로써 뛰어난 유화 형성 능력을 가지도록 제조된 변성 전분이다. 이러한 유화능 보유 전분은 우수하고 지속적인 유화 안정성에 의해, 음료, 크림, 드레싱 등의 식품과 페인트, 접착제 등의 기타 산업 용도로 사용될 수 있다.
이러한 유화 안정능을 가지는 대표적인 변성 전분으로는 옥테닐 호박산 전분, 알케닐 호박산 전분 등이 있다. 그러나, 이러한 화학적 변성 전분은 강염기 및 강산 용액을 사용하고, 본래 전분이 가지고 있지 않은 치환기가 인위적으로 도입됨으로써 화학적 처리에 대한 거부감을 가지는 소비자들이 꺼리는 소재이므로, 이에 대한 대체제가 필요한 실정이다.
이러한 배경 하에서, 본 발명자들은 베타-리밋 덱스트린과 지질 복합체를 형성하여 전분질 유래 유화 안정제를 개발함으로써, 가공식품과 화장품 등 산업 소재로 활용할 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.
Carbohydrate Polymers, Volume 229, 1 February 2020, 115527
본 발명의 목적은 베타-리밋 덱스트린(Beta-limit dextrin) 및 지질의 복합체를 포함하는 전분계 유화 안정제를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 전분계 유화 안정제를 포함하는 식품 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 전분계 유화 안정제를 포함하는 화장료 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 (a) 전분으로부터 베타-리밋 덱스트린을 제조하는 단계; (b) 상기 베타-리밋 덱스트린을 물에 분산시켜 현탁액을 제조하는 단계; 및 (c) 상기 현탁액에 지질을 첨가하여 지질 복합체를 형성하는 단계;를 포함하는, 베타-리밋 덱스트린 및 지질 복합체의 제조방법을 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.
상기 목적을 달성하기 위한 일 양태로서, 본 발명은 베타-리밋 덱스트린(Beta-limit dextrin) 및 지질의 복합체를 포함하는 전분계 유화 안정제를 제공한다.
본 발명의 용어 "유화 안정제(emulsion stabilizer)"란 유제를 물에 희석할 경우 생성되는 유탁액의 유화성을 증진시키는 물질로서, 일반적으로 유화 형성 능력과 동시에 유화 안정화 능력을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 상기 유화 안정제는 베타-리밋 덱스트린 및 지질의 복합체로 이루어진 전분계 유화안정제일 수 있다.
본 발명의 용어 "베타-리밋 덱스트린(beta-limit dextrin)"은 전분에 베타-아밀라아제를 반응 한계까지 처리하여 생산되는 가수분해 산물을 의미한다.
본 발명의 상기 베타-리밋 덱스트린은 쌀 전분, 옥수수 전분, 찰옥수수 전분, 찹쌀 전분, 밀 전분, 찰 밀 전분, 타피오카 전분, 감자 전분, 찰 감자 전분, 보리 전분, 찰 보리 전분, 고구마 전분, 콩(pea) 전분, 사고(sago) 전분, 아마란스 전분, 수수(sorghum) 전분, 찰수수 전분, 바나나 전분, 녹두 전분, 동부 전분, 귀리 전분 및 이들 전분의 유도체로 이루어진 군으로부터 분리되는 것일 수 있으며, 바람직하게는 쌀 전분으로부터 분리되는 것일 수 있다.
본 발명의 상기 지질은 라우릭산(lauric acid), 팔미트산(palmitic acid), 스테아르산(stearic acid), 미리스트산(myristic acid), 올레산(oleic acid), 리놀레산(linoleic acid), 글리세롤(glycerol), MCT 오일 및 팜유로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나 이에 제한되지 않으며, 바람직하게는 라우릭산일 수 있다.
본 발명의 전분계 유화 안정제는 수상부(water phase)의 함량이 유상부(oil phase)의 함량보다 높은 비율로 혼합되어 유화 제형을 형성하는 것일 수 있다. 상기 비율은 5:5 내지 9:1의 비율로 혼합되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 바람직하게는 7:3 내지 9:1의 비율로 혼합되는 것일 수 있으며, 더 바람직하게는 9:1의 비율로 혼합되는 것일 수 있다. 상기 비율은 부피 비율(v:v)을 기준으로 할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 일 양태로서, 본 발명은 상기 전분계 유화 안정제를 포함하는 식품 조성물을 제공한다.
본 발명의 식품 조성물은 기능성 식품(functional food), 영양 보조제(nutritional supplement), 건강식품(health food), 식품 첨가제(food additives), 및 사료 등의 모든 형태를 포함하며, 인간 또는 가축을 비롯한 동물을 취식대상으로 한다. 상기 유형의 식품 조성물은 당업계에 공지된 통상적인 방법에 따라 다양한 형태로 제조할 수 있다.
상기 유형의 식품 조성물은 당업계에 공지된 통상적인 방법에 따라 다양한 형태로 제조할 수 있으며, 저지방 마요네즈, 저지방 식물성 크림, 샐러드용 드레싱, 식물성 우유 및 유화형 음료로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 일 양태로서, 본 발명은 상기 전분계 유화 안정제를 포함하는 화장료 조성물을 제공한다.
상기 화장료 조성물은 유연화장수, 수렴화장수, 영양화장수, 영양크림, 수분크림, 아이크림, 바디크림, 마사지크림, 클렌징크림, 클렌징폼, 클렌징워터, 바디세정제, 세럼, 팩, 바디로션, 바디오일, 바디에센스, 파운데이션 및 메이크업베이스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 일 양태로서, 본 발명은 (a) 전분으로부터 베타-리밋 덱스트린을 제조하는 단계; (b) 상기 베타-리밋 덱스트린을 물에 분산시켜 현탁액을 제조하는 단계; 및 (c) 상기 현탁액에 지질을 첨가하여 지질 복합체를 형성하는 단계;를 포함하는, 베타-리밋 덱스트린 및 지질 복합체의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 상기 (a) 단계의 전분은 쌀 전분, 옥수수 전분, 찰옥수수 전분, 찹쌀 전분, 밀 전분, 찰 밀 전분, 타피오카 전분, 감자 전분, 찰 감자 전분, 보리 전분, 찰 보리 전분, 고구마 전분, 콩(pea) 전분, 사고(sago) 전분, 아마란스 전분, 수수(sorghum) 전분, 찰수수 전분, 바나나 전분, 녹두 전분, 동부 전분, 귀리 전분 및 이들 전분의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으며, 바람직하게는 쌀 전분일 수 있다.
본 발명의 상기 (a) 단계의 베타-리밋 덱스트린을 제조하는 단계 이후에 제조된 베타-리밋 덱스트린을 회수하는 단계를 추가로 더 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 (a) 단계의 베타-리밋 덱스트린은 전분을 물에 현탁시켜 현탁액을 제조하는 단계; 상기 현탁액을 교반 하에 가열하여 호화액을 제조하는 단계; 상기 호화액을 냉각시킨 후 가수분해효소를 첨가 및 교반하여 반응시키는 단계; 상기 반응 후 끓는 물에 정치하고, 부산물을 제거하여 베타-리밋 덱스트린을 수득하는 단계;를 포함하는 베타-리밋 덱스트린의 제조방법으로부터 제조될 수 있다.
상기 가수분해효소는 베타-아밀라아제(beta-amylase)일 수 있다. 본 발명의 용어 "베타-아밀라아제"는 아밀라아제의 한 종류로 다당류의 알파-1,4 글루코사이드 결합을 가수분해하여 비환원당 말단으로부터 연속적으로 말토오스 단위를 제거하는 효소이다. 상기 베타-아밀라아제는 전분 1g당 0.5 내지 20 BAMU의 양으로 첨가되는 것일 수 있으며, 바람직하게는 10 내지 20 BAMU의 양으로 첨가되는 것일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 전분 1g당 10 BAMU의 양으로 첨가되는 것일 수 있다. 상기 가수분해효소를 첨가 및 교반하여 반응시키는 단계는 약 37℃ 내지 약 70℃의 온도 범위에서 약 12시간 내지 약 48시간동안 진행되는 것일 수 있으며, 바람직하게는 약 40℃ 내지 60℃의 온도 범위에서 약 12시간 내지 24시간동안 진행될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 반응이 상기 온도 범위 및 시간 범위 미만으로 진행되는 경우 효소 반응이 온전히 진행되지 않을 수 있으며, 상기 온도 범위 및 시간 범위를 초과하여 진행되는 경우 효소가 변성되거나 불필요한 부산물이 과도하게 생성될 수 있다.
본 발명의 상기 (b) 단계의 현탁액을 제조하는 단계는 5 내지 30%의 농도로 이루어지는 것일 수 있으며, 바람직하게는 10%의 농도로 이루어지는 것일 수 있다. 저농도에서 이루어지는 경우 반응 효율과 수율이 낮을 수 있으며, 고농도에서 이루어지는 경우 높은 점도로 인해 반응이 고르게 일어나지 않을 수 있다.
본 발명의 상기 (c) 단계의 지질은 라우릭산(lauric acid), 팔미트산(palmitic acid), 스테아르산(stearic acid), 미리스트산(myristic acid), 올레산(oleic acid), 리놀레산(linoleic acid), 글리세롤(glycerol), MCT 오일 및 팜유로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나 이에 제한되지 않으며, 바람직하게는 라우릭산일 수 있다.
본 발명의 상기 (c) 단계의 지질을 첨가하여 지질 복합체를 형성하는 단계는 90℃ 내지 95℃에서 교반하여 진행될 수 있으며, 6시간 내지 24시간동안 진행되는 것일 수 있다.
본 발명의 상기 (c) 단계 이후에 지질 복합체를 냉각 후 에탄올 또는 주정을 첨가하여 침전물을 형성하는 단계; 및 침전물을 회수하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 냉각은 50℃ 내지 60℃에서 진행되는 것일 수 있으며, 바람직하게는 50℃에서 진행되는 것일 수 있다.
본 발명의 상기 에탄올은 1배 내지 5배의 첨가량으로 첨가될 수 있으며, 바람직하게는 2.5배 내지 3배의 첨가량으로 첨가될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 3배의 첨가량으로 첨가될 수 있다.
본 발명의 상기 침전물을 회수하는 단계 이후, 회수한 침전물을 건조시키는 단계를 추가로 더 포함할 수 있으며, 상기 건조는 동결건조, 고온건조, 실온건조 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 바람직하게는 동결건조일 수 있다.
본 발명에 따른 베타-리밋 덱스트린 및 지질 복합체를 포함하는 유화안정제는 시판 유화안정성 전분이 오일 함량이 높은 환경에서 뛰어난 유화력을 가지는 것에 비해 수상부 함량이 높은 환경에서 기존 소재보다 더 뛰어난 유화 안정성을 나타낼 수 있고, 제과, 제빵, 유제품, 음료, 드레싱, 커피크림 등 다양한 식품 또는 화장품 소재에서 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 전분계 유화안정제의 제조 공정을 나타낸 모식도이다.
도 2는 쌀전분, 쌀전분 유래 베타-리밋 덱스트린, 베타-리밋 덱스트린 및 지질의 복합체의 결정 특성을 비교한 그래프이다.
도 3은 쌀전분, 베타-리밋 덱스트린, 베타-리밋 덱스트린 및 지질의 복합체의 농도별 용해도를 비교한 그래프이다.
도 4는 쌀전분, 베타-리밋 덱스트린, 베타-리밋 덱스트린 및 지질의 복합체의 1% 현탁액의 탁도를 비교한 그래프이다.
도 5는 쌀전분, 베타-리밋 덱스트린, 베타-리밋 덱스트린 및 지질의 복합체의 1% 현탁액의 온도별 흡습(팽윤) 특성을 비교한 그래프이다.
도 6은 일반 쌀 전분의 유화안정성을 확인하기 위해 실험한 결과이다.
도 7은 베타-리밋 덱스트린, 베타-리밋 덱스트린 및 지질의 복합체, 시판 OSA 전분의 수상부:유상부 비율별 유화 안정성을 비교한 결과이다.
도 8은 베타-리밋 덱스트린, 베타-리밋 덱스트린 및 지질의 복합체, 시판 OSA 전분의 수상부:유상부 비율별 유화 제형의 액적 상태를 관찰한 결과이다.
도 9는 고온 조건에서 베타-리밋 덱스트린, 베타-리밋 덱스트린 및 지질 복합체, 시판 OSA 전분의 유화 안정성을 비교한 결과이다.
도 10은 냉장 조건에서 베타-리밋 덱스트린, 베타-리밋 덱스트린 및 지질 복합체, 시판 OSA 전분의 유화 안정성을 비교한 결과이다.
도 11은 가열살균 조건에서 베타-리밋 덱스트린, 베타-리밋 덱스트린 및 지질 복합체, 시판 OSA 전분의 유화 안정성을 비교한 결과이다.
도 12는 산성 조건에서 베타-리밋 덱스트린, 베타-리밋 덱스트린 및 지질 복합체, 시판 OSA 전분의 유화 안정성을 비교한 결과이다.
도 2는 쌀전분, 쌀전분 유래 베타-리밋 덱스트린, 베타-리밋 덱스트린 및 지질의 복합체의 결정 특성을 비교한 그래프이다.
도 3은 쌀전분, 베타-리밋 덱스트린, 베타-리밋 덱스트린 및 지질의 복합체의 농도별 용해도를 비교한 그래프이다.
도 4는 쌀전분, 베타-리밋 덱스트린, 베타-리밋 덱스트린 및 지질의 복합체의 1% 현탁액의 탁도를 비교한 그래프이다.
도 5는 쌀전분, 베타-리밋 덱스트린, 베타-리밋 덱스트린 및 지질의 복합체의 1% 현탁액의 온도별 흡습(팽윤) 특성을 비교한 그래프이다.
도 6은 일반 쌀 전분의 유화안정성을 확인하기 위해 실험한 결과이다.
도 7은 베타-리밋 덱스트린, 베타-리밋 덱스트린 및 지질의 복합체, 시판 OSA 전분의 수상부:유상부 비율별 유화 안정성을 비교한 결과이다.
도 8은 베타-리밋 덱스트린, 베타-리밋 덱스트린 및 지질의 복합체, 시판 OSA 전분의 수상부:유상부 비율별 유화 제형의 액적 상태를 관찰한 결과이다.
도 9는 고온 조건에서 베타-리밋 덱스트린, 베타-리밋 덱스트린 및 지질 복합체, 시판 OSA 전분의 유화 안정성을 비교한 결과이다.
도 10은 냉장 조건에서 베타-리밋 덱스트린, 베타-리밋 덱스트린 및 지질 복합체, 시판 OSA 전분의 유화 안정성을 비교한 결과이다.
도 11은 가열살균 조건에서 베타-리밋 덱스트린, 베타-리밋 덱스트린 및 지질 복합체, 시판 OSA 전분의 유화 안정성을 비교한 결과이다.
도 12는 산성 조건에서 베타-리밋 덱스트린, 베타-리밋 덱스트린 및 지질 복합체, 시판 OSA 전분의 유화 안정성을 비교한 결과이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명의 구성 및 효과를 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 전분계 유화안정제 제조
1-1. 베타-리밋 덱스트린의 제조
베타-리밋 덱스트린을 제조하기 위해, 쌀 전분을 일반 증류수에 현탁시킨 뒤, 80 내지 95℃에서 교반 가열하여 호화를 유도하였다. 호화된 페이스트를 50℃ 수준에 이르도록 냉각시킨 뒤, 베타-아밀라아제를 10 BAMU/g-전분 수준으로 첨가하여 교반하여 반응시켰다. 이를 끓는 물에 정치하여 효소 반응을 정지시키며, 이 때 증류수 대신 일반 상수(수돗물) 또한 사용 가능하며, 대량생산 시에는 일반적인 발효탱크 또는 진공추출농축기 등 가열 교반이 가능한 장비인 경우 종류에 관계없이 사용할 수 있으며, 용량에 따라 가열 공정의 호화 및 효소 반응 정지 시간을 조정할 수 있다.
고순도의 베타-리밋 덱스트린을 회수하기 위하여 3배 용량의 에탄올을 침전 후 원심분리를 하였으며, 침전물을 동결건조 또는 일반 드라잉 오븐(drying oven) 건조하여 분말을 회수하였다. 또는, 한외여과를 통해 반응 부산물인 말토오스(maltose)를 제거한 후, 이를 동결건조, 드라잉 오븐 건조 또는 분무건조를 통해 분말 형태로 회수하였다.
1-2. 베타-리밋 덱스트린과 지질의 복합체 제조
베타-리밋 덱스트린과 지질의 복합체를 제조하기 위해, 1-1에서 회수한 베타-리밋 덱스트린을 물에 분산시켜 10%의 현탁액을 제조하였다. 현탁액에 에탄올 또는 주정에 녹인 라우릭산(lauric acid)를 첨가한 후, 90 내지 95℃에서 교반하여 지질 복합체를 형성하였다. 냉각 후 에탄올 또는 주정을 첨가하여 침전물을 형성시키고, 침전물을 회수하여 동결건조시켰다(도 1).
실시예 2. 전분계 유화 안정제 소재의 특성
2-1. 결정 특성
쌀전분, 쌀전분 유래 베타-리밋 덱스트린, 베타-리밋 덱스트린 및 지질의 복합체의 결정 특성을 비교하였다. 이 때, 전분은 호화시킨 전분으로 비교하였다.
도 2에 나타난 바와 같이, 쌀 전분은 미약한 B형과 V형의 피크를 나타내었으며, 베타-리밋 덱스트린으로 제조하였을 경우 B형 및 V형의 피크가 전분에 비해 발달하였음을 확인하였다. 또한, 베타-리밋 덱스트린 및 라우릭산의 복합체는 다른 시료에 비해 전분-지질 복합체의 형성 정도가 강해져 매우 뚜렷한 V형 피크가 관찰되는 것을 확인하였다.
2-2. 열적 특성
쌀전분, 쌀전분 유래 베타-리밋 덱스트린, 베타-리밋 덱스트린 및 지질의 복합체의 결정 특성을 비교하였다. 이 때, 전분은 호화시킨 전분으로 비교하였다.
모든 시료는 호화되었기 때문에 일반적인 전분의 호화 피크(60-80℃ 부근)는 나타나지 않았다. 쌀전분에서는 X선 회절(X-ray diffraction, XRD)에서 관찰된 미약한 V형 피크와 관련된 전분-지질 복합체의 용융 피크가 검출되었으며, 피크 온도가 100℃ 부근으로 제1형 복합체임이 확인되었다. 베타-리밋 덱스트린 또한 제1형 복합체가 형성되었으며, 엔탈피는 쌀전분 대비 증가하여 XRD 상의 V형 피크 증가와 일치하는 결과임을 확인하였다. 한편, 베타-리밋 덱스트린 및 라우릭산의 복합체는 다른 시료에 비해 더 높은 온도에서 용융 피크가 형성되었는데, 이는 제2형 복합체가 형성된 것을 의미한다. 즉, 라우릭산과의 상호작용에 의해 쌀전분 또는 베타-리밋 덱스트린과는 다른 형태의 복합체가 형성되었음을 알 수 있으며, 이는 XRD에서 관찰된 강한 V형 피크와 일치하는 결과이다.
| 시료 | To(°C) | Tp (°C) | Tc (°C) | ΔH (J/g) |
| 쌀 전분(호화) | 94.6±0.8 | 100.7±1.2 | 106.3±0.5 | 1.2±0.0 |
| 베타-리밋 덱스트린(BLD) | 94.5±1.5 | 100.3±0.8 | 107.0±2.6 | 2.4±0.2 |
| BLD × 라우릭산 복합체 | 110.4±0.9 | 116.5±1.2 | 123.3±1.1 | 2.3±0.2 |
2-3. 용해 및 페이스트 특성
0.5 내지 3 %에서의 농도별로 용해도를 측정하여 비교한 결과(도 3), 같은 농도에서 일반 쌀전분에 비해 베타-리밋 덱스트린과 베타-리밋 덱스트린 및 라우릭산의 복합체의 용해도가 더 우수하였으며, 특히 베타-리밋 덱스트린 및 라우릭산 복합체는 농도에 관계없이 뛰어난 용해도를 보였다.
1% 현탁액의 탁도를 측정한 결과(도 4), 3종 시료 모두 불투명한 현탁액을 형성하였으며, 일반 쌀전분에 비해 베타-리밋 덱스트린 및 라우릭산 복합체 현탁액은 쌀전분 대비 투명도가 소폭 감소하는 것을 확인하였다. 또한, 온도별 흡습 특성을 팽윤 정도를 바탕으로 비교한 결과(도 5), 일반 쌀전분은 저온에서는 팽윤(흡습)이 거의 일어나지 않았으며 온도에 따라 점차 증가하였다. 즉, 쌀전분을 이용하기 위해서는 고온에서의 가열 공정이 반드시 필요함을 나타내었다. 한편, 베타-리밋 덱스트린은 온도에 따른 편차가 나타나지 않아 높은 온도안정성을 가지는 것으로 판단되며, 베타-리밋 덱스트린 및 라우릭산의 복합체는 50℃에서 높은 팽윤 특성을 가져 별도의 가열 없이도 높은 흡습 및 팽윤력을 가지며, 고온에서는 그 정도가 감소하였다.
따라서, 베타-리밋 덱스트린과 베타-리밋 덱스트린 및 라우릭산 복합체는 모두 저온에서 뛰어난 흡습성을 가지며, 특히 베타-리밋 덱스트린 및 라우릭산 복합체는 용해성이 뛰어나 사용상의 편의를 가질 것으로 예상된다.
실시예 3. 베타-리밋 덱스트린 및 지질 복합체의 유화안정성 시험
3-1. 유화 제형 형성
각 소재별 3%(w/v) 현탁액을 제조하고, 수상부(water phase)에 현탁액, 유상부(oil phase)에 옥수수기름(corn oil)으로 하여 혼합하였다. 혼합 비율은 수상부:유상부=9:1 이였으며, 경우에 따라 5:5, 7:3 조건으로 함께 시험하였다. 유상부와 수상부를 육안으로 쉽게 구별하기 위해, corn oil에 oil red O 분말을 0.1% 첨가하여 녹였다.
일반 쌀 전분은 도 6과 같이 유화 제형이 형성되지 않아, 이후 비교군에서 제외하였다.
3.2 유화 안정성 비교
베타-리밋 덱스트린과 베타-리밋 덱스트린 및 라우릭산 복합체의 유화 형성 특성은 유화능을 가지는 전분 소재로 널리 알려진 시판 유화용 전분과 비교하였다. 시판 유화용 전분은 대상 주식회사에서 에멀에이드(EmulAid) 제품을 구입하여 사용하였다.
각 소재로 제조한 유화 제형을 상온에 5일간 저장하여 상분리 정도를 비교하였다. 베타-리밋 덱스트린 및 라우릭산 복합체가 모든 조건에서 유화 상태가 분리되는 정도가 가장 적게 나타났다. 따라서, 베타-리밋 덱스트린보다는 지질과 복합체를 형성한 경우에 유화 안정성을 증가시킬 수 있음을 확인하였다. 또한, 베타-리밋 덱스트린 및 라우릭산 복합체가 시판 유화용 전분보다도 뛰어난 유화능을 가짐을 확인하였다.
특히 수상부:유상부=9:1 비율의 환경에서는 베타-리밋 덱스트린도 시판 유화용 전분보다 상분리 현상이 적었으며, 베타-리밋 덱스트린 및 라우릭산 복합체는 5일 이후의 저장시까지도 매우 안정적인 유화상태를 유지하였다. 상단 미세한 유상부 분리 외에 유화층과 수상부간의 분리 지점을 지정할 수 없을 정도로 상분리가 관찰되지 않아(최대 15일까지 관찰), 탁월한 유화 안정성을 가짐을 확인하였다(도 7).
3.3 유화 액적 형태 관찰
유화 제형을 제조한 직후의 액적 상태를 광학현미경(100배율)으로 관찰하였다.
사용한 전분계 유화안정제의 종류별로 수상부:유상부의 혼합비에 따른 유화 제형의 액적 차이를 관찰하였다. 베타-리밋 덱스트린의 경우, 수상부:유상부의 혼합비에 따라 가장 큰 변화를 나타내었는데, 5:5 환경에서는 유화 제형의 액적 입자 직경이 500um 이상의 매우 큰 입자가 관찰되었으며 입도 분포가 매우 불균일하여 유화가 비교적 불안정하였다. 그러나 수상부 함량이 증가할수록 점차 입자 크기가 감소하여 수상부 함량이 높을수록 유화능이 향상되었다. 베타-리밋 덱스트린 및 라우릭산 복합체의 경우, 유상부의 함량이 높을 때 입자의 크기는 작으나 일부 불균일한 입자 분포가 관찰되었다. 수상부 함량이 증가할수록 입자 크기가 매우 작고 균일하여 안정적인 유화 제형을 형성하였다.
한편, 유화능이 뛰어난 것으로 알려진 시판 유화용 전분의 경우, 유상부 함량이 높은 5:5 환경과 7:3 환경에서 유화 액적의 입자 크기가 고른 분포를 나타내었다. 9:1의 경우 매우 작은 입자와 큰 입자가 동시에 관찰되어 불균일한 분포를 나타내었다. 유상부의 함량이 높을수록 안정하고 고른 유화 액적이 형성되었으며, 9:1의 환경에서는 불안정한 유화 제형을 형성하였다. 즉, 베타-리밋 덱스트린보다는 베타-리밋 덱스트린 및 라우릭산 복합체에서 유화 형성 및 안정성이 증가하였으며, 시판 유화용 전분과 베타-리밋 덱스트린 및 라우릭산 복합체의 유화안정성은 수상부:유상부의 혼합비에 따라 서로 반대되는 방향으로 변화하였음을 확인하였다(도 8).
3-4. 다양한 조건에서의 유화안정성 비교(유상부:수상부=9:1)
3-4-1. 고온 조건
고온 조건인 60℃에서 보관 시, 시판 유화용 전분과 베타-리밋 덱스트린을 이용해 제조한 유화 제형은 1일만에 확연한 상분리가 관찰되었으나, 베타-리밋 덱스트린 및 라우릭산 복합체로 제조한 유화 제형에서는 상분리가 관찰되지 않아 가장 유화 안정성이 뛰어난 것으로 확인되었다(도 9).
3-4-2. 냉장 조건
냉장 조건인 4℃에서 보관 시, 시판 유화용 전분은 1일만에 확연한 상분리가 관찰된 반면, 베타-리밋 덱스트린과 베타-리밋 덱스트린 및 라우릭산 복합체의 경우 1일째에서는 상분리가 관찰되지 않았다.
베타-리밋 덱스트린의 경우 냉장 저장 3일째에 전분질의 노화현상으로 인해 나타난 것으로 예상되는 덩어리짐의 현상이 관찰되며 분리가 나타나, 베타-리밋 덱스트린 및 라우릭산 복합체가 가장 냉장 저장시의 유화 안정성이 뛰어난 것으로 확인되었다(도 10).
3-4-3. 가열살균 조건
식품의 일반적인 가열 살균 조건인 레토르트/오토클레이브(autoclave) (121℃, 15분) 처리 후 관찰된 상변화를 비교한 결과, 베타-리밋 덱스트린으로 제조한 유화 제형에서 가장 심한 상분리가 관찰되었다. 시판 유화용 전분 유화 제형 또한 상층부에 분리된 오일층이 확연히 관찰되었으나, 베타-리밋 덱스트린 및 라우릭산 복합체를 사용한 경우 처리 전 후로 눈에 띄는 상변화가 나타나지 않아 가열 공정에 대한 유화 안정성이 가장 뛰어난 것으로 확인되었다(도 11).
3-4-4. 산성 조건
산성 식품(pH 4.6 이하)은 멸균이 아닌 일반 살균 제조가 가능하므로 산성 조건(pH 3.5)에서의 유화 제형을 제조하여 저장 안정성을 비교하였다. 저장 조건에서 베타-리밋 덱스트린과 시판 OSA 전분 유화 제형은 1일만에 확연한 상분리가 확인되었으나, 베타-리밋 덱스트린 및 라우릭산 복합체는 눈에 띄는 상변화가 나타나지 않아 산성 조건에 대한 유화 안정성이 가장 뛰어난 것으로 확인되었다(도 12).
Claims (10)
- 베타-리밋 덱스트린(Beta-limit dextrin) 및 지질의 복합체를 포함하는 전분계 유화 안정제.
- 제1항에 있어서,
상기 지질은 라우릭산(lauric acid), 팔미트산(palmitic acid), 스테아르산(stearic acid), 미리스트산(myristic acid), 올레산(oleic acid), 리놀레산(linoleic acid), 글리세롤(glycerol), MCT 오일 및 팜유로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 전분계 유화 안정제. - 제1항에 있어서,
상기 베타-리밋 덱스트린은 쌀 전분, 옥수수 전분, 찰옥수수 전분, 찹쌀 전분, 밀 전분, 찰 밀 전분, 타피오카 전분, 감자 전분, 찰 감자 전분, 보리 전분, 찰 보리 전분, 고구마 전분, 콩(pea) 전분, 사고(sago) 전분, 아마란스 전분, 수수(sorghum) 전분, 찰수수 전분, 바나나 전분, 녹두 전분, 동부 전분, 귀리 전분 및 이들 전분의 유도체로 이루어진 군으로부터 분리된 것인, 전분계 유화 안정제. - 제1항에 있어서,
상기 유화 안정제는 수상부 및 유상부가 5:5 내지 9:1의 비율로 혼합되는 것인, 전분계 유화 안정제. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 전분계 유화 안정제를 포함하는 식품 조성물.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 전분계 유화 안정제를 포함하는 화장료 조성물.
- (a) 전분으로부터 베타-리밋 덱스트린을 제조하는 단계;
(b) 상기 베타-리밋 덱스트린을 물에 분산시켜 현탁액을 제조하는 단계; 및
(c) 상기 현탁액에 지질을 첨가하여 지질 복합체를 형성하는 단계;
를 포함하는, 베타-리밋 덱스트린 및 지질 복합체의 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 단계 (a)의 전분은 쌀 전분, 옥수수 전분, 찰옥수수 전분, 찹쌀 전분, 밀 전분, 찰 밀 전분, 타피오카 전분, 감자 전분, 찰 감자 전분, 보리 전분, 찰 보리 전분, 고구마 전분, 콩(pea) 전분, 사고(sago) 전분, 아마란스 전분, 수수(sorghum) 전분, 찰수수 전분, 바나나 전분, 녹두 전분, 동부 전분, 귀리 전분 및 이들 전분의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 단계 (c)의 지질은 라우릭산(lauric acid), 팔미트산(palmitic acid), 스테아르산(stearic acid), 미리스트산(myristic acid), 올레산(oleic acid), 리놀레산(linoleic acid), 글리세롤(glycerol), MCT 오일 및 팜유로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 단계 (c) 이후에 지질 복합체를 냉각 후 에탄올을 첨가하여 침전물을 형성하는 단계; 및 침전물을 회수하는 단계를 더 포함하는, 제조방법.
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Carbohydrate Polymers, Volume 229, 1 February 2020, 115527 |
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