KR20000022036A - 박테리아 셀루로오즈를 함유하는 식품 - Google Patents

박테리아 셀루로오즈를 함유하는 식품

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신시아 엠 샤나한
다나 에이 쟈니스
로스 클라크
쟈네뜨 엠 에반스
사라 에프 컴포트
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더 뉴트라스위트 켈코 캄파니
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Abstract

그물모양의 박테리아 셀루로오즈(RC)의 조성물 및 이를 사용한 식품의 제조방법이 개시되어 있다.
신규한 RC 조성물은 식품에 바람직한 기능성을 부여할 수 있는 성질을 가지며, 이는 유사한 기능성을 부여하는 통상의 셀루로오즈-기초 식품 첨가제의 경우에전형적으로 요구되는 양보다 상당히 적은 양으로 사용된다.

Description

박테리아 셀루로오즈를 함유하는 식품
발명의 분야
본 발명은 식품에 바람직한 품질을 부여하는 식품첨가제로서 작용하는 박테리아 유래의 그물모양 셀루로오즈의 신규 조성물을 함유하는 식품에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 소모품(consumables)의 제조시에 박테리아의 그물모양 셀루로오즈(reticulated cellulose : "RC")를 사용하는 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 지방 대신에 또는 지방 이외에 그물모양의 박테리아 셀루로오즈를 함유하는 식품의 제조에 관한 것이다.
발명의 배경
맛, 조직감, 영양, 안정성 및 외형 등의 성질들이 새롭거나 개선된 식품들이 매우 바람직하다. 최근에 제조식품분야에서는 통상적인 식품과 전형적으로 관련된 긍정적인 관능성질(organoleptic properties)을 갖는 반면에, 저수준의 지방을 함유하거나 또는 지방을 전혀 함유하지 않는 식품 또는 값비싼 성분들 또는 소비자들에 의해서 유익하지 않은 것으로 인식되는 다른 성분들을 함유하지 않은 식품을 개발하는 경향이 있다. 이러한 식품들은 전형적으로 지방의 함량이 감소된 식품에 바람직한 지방-유사 성질을 부여하기 위해서 "지방-유사(fat-mimetic)"성분들이나 또는 팽창제를 함유한다. 많은 "지방-유사" 성분들은 특정 성분이 기능성을 갖는 좁은 범위의 제품들에 적용된다는 문제점이 있다. 따라서 전형적으로 식품 제조는 수많은 성분들의 선택에 직면하게 된다.
식품에 있어서 다른 다양한 기능들은 비-통상적인 성분들의 사용에 의해서 종종 영향을 받게 된다. 이들 기능은 농밀화, 열안정성, 동결-융해 안정성, 흐름 조절, 항복 응력, 발포 안정화 및 코팅과 필름 형성을 포함한다.
전분은 무지방, 저지방 및 지방-감소 식품에서 농밀화제로서 매우 통상적으로 사용되어 왔다. 그러나, 고농도의 전분을 포함하는 식품들은 전형적으로 페이스트(pasty) 감촉, 초크(chalky) 맛 및 다른 바람직하지 못한 성질들에 의해서 특징된다. 따라서, 전분성분들로 제조된 식품은 만족스럽지 못하였다.
부분적으로 비-영양성으로 인하여, 마이크로화이브릴화(microfibrillated) 셀루로오즈, 미세결정성 셀루로오즈, 조직질실(parenchymal) 세포 셀루로오즈 및 박테리아 셀루로오즈 박막을 포함하는 셀루로오즈들은 지방-감소 식품에서 지방대신에 사용되거나 또는 사용이 제안되어 왔다(참고, 예를들면 미합중국 특허 제3,067,037호; 제3,141,057호; 제3,157,518호; 제3,251,824호; 제3,388,119호; 제3,539,365호; 제3,573,058호; 제3,684,523호; 제3,947,604호; 제4,199,368호; 제4,231,802호; 제4,346,120호; 제4,400,406호; 제4,427,701호; 제4,421,778호; 제4,659,388호; 제5,011,701호; 제5,087,471호; 제5,209,924호; 제5,286,510호; 제5,342,641호; 제5,366,750호; 및 제5,441,753호). 셀루로오즈는 응집체 분자를 형성하는 베타-(1-4)D-글루코스의 2차 사슬의 배열과 함께 베타-(1-4)-D-글루코피라노스 유니트의 일차 선형 사슬을 포함한다. 이 응집체 분자내의 일차 선형 사슬은 평행 방식 또는 역-평행방식과 같은 매우 정돈된 방식에 따라서 배열될 수 있다. 선택적으로는 일차 선형 사슬들은 불규칙한 구조를 포함하는 다른 복잡한 구조로 배열될 수도 있다. 셀루로오즈의 이차 구조 사슬은 "마이크로화이브릴(microfibrills)"로 알려져 있으며, 또한 응집체 분자내에서 3차 구조를 종종 형성한다. 따라서, 결정성 셀루로오즈 구조의 변형 영역은 비결정성(amorphous) 셀루로오즈의 영역들 사이에서 또는 영역 가운데에 분산될 수가 있다. 이들 상이한 인접 마이크로화이브릴은 강한 내부 마이크로화이브릴 결합을 이루며, 3차 셀루로오즈 구조로 변형되어 안정화 된다. 따라서, 다발(bundles), 시트 등과같은 셀루로오즈 구조들은 셀루로오즈의 3차 구조를 형성할 수 있다. 이러한 셀루로오즈의 3차 구조는 통상적으로 화이브릴 또는 화이버로 공지되어 있다.
마이크로 화이브릴화 셀루로오즈(microfibrillated cellulose : "MFC")는 규칙적인 셀루로오즈 펄프의 저 고형분 액상 서스펜션으로부터 제조된다. 펄프 슬러리를 바람직하게는 적어도 80℃로 가열한 다음, 바람직하게는 5,000∼8,000파운드/in2(psi)의 압력을 적용한 상업적으로 이용가능한 APV 가울린(Gaulin) 호모게나이저에 통과시킨다. 셀루로오즈 서스펜션은 호모게나이저 밸브 어셈블리의 작은 직경의 구멍을 통과하기 때문에 이 서스펜션은 고속의 전단작용으로 처리되고, 이어서 고체 표면에 대한 고속의 감속충격방식으로 처리된다. 고속의 전단작용과 감속 충격방식은 압력의 순간적인 강하 또는 "폭발적인 감압"에 의하여 야기된다. 이 공정은 펄프 슬러리가 실질적으로 안정한 서스펜션으로 되고, 셀루로오즈 출발물질로의 실질적인 화학변화없이 마이크로화이브릴화 셀루로오즈로 전환될 때까지 반복된다.
미세결정성 셀루로오즈(microcrystalline cellulose : "MCC")는 상표명 AVICELTM인 FMC 코포레이션 제품이 상용되고 있다.
미세한 그물모양의 미세 결정성 셀루로오즈(microreticulated microcrystalline cellulose : "MRMCC")는 MCC의 저고형분 서스펜션을 12,000∼13,500psi하에서 호모게나이저(예, APV Rannie)를 통과시키므로써 제조된다. MRMCC는 상표명 AVICELTMPH101인 FMC 코포레이션 제품이 상용된다.
조직질실세포 셀루로오즈(parenchymal cell cellulose : "PCC")는 사탕무우 펄프와 감귤류즙 낭(sacs)과 같은 조직질실세포-함유물로부터 제조된다. PCC는 초고표면적(ultra high surface area) 특성을 나타내는 셀루로오즈 마이크로화이브릴의 비교적 무질서하고 서로 맞물린 난납한 층들로 인하여 형성된 3차구조를 갖는다. 박테리아 셀루로오즈 박막은 정적인 조건하에서 아세토박테리아의 발효를 통하여 제조된다. 서브-엘리멘터리(sub-elementary) 셀루로오즈 화이브릴은 셀루로오즈 박막을 형성하는 박테리아 세포내의 일렬의 기공들로부터 돌출된다. 각각의 마이크로화이브릴은 나사선 구조로 배열된 3개의 서브-엘리멘터리 화이브릴들의 평균으로 이루어진다. 각각의 리본은 3차 구조를 이루기 위하여 수소결합에 의해 서로 결합한 마이크로화이브릴의 다발로 이루어진다. 리본의 폭은 식물의 통상적인 셀루로오즈의 폭보다 더 작다. 박테리아 셀루로오즈 박막은 오버레이(overlay)되고 꼬인 분리성 셀루로오즈 화이브릴들로 이루어진 구조의 무질서한 층으로 특징된다. 일반적으로 화이브릴은 평행하지만 무질서한 평면에서 화이브릴의 장축을 따라 배열된다.
상술한 셀루로오즈 형태의 이용가능성에도 불구하고, 이들 셀루로오즈와 기타 다른 셀루로오즈들로 제조된 식품, 특히 지방-감소 식품 또는 실질적으로 무지방 식품은 불만족스러운 것으로 판명되었다. 일반적으로, 어느 식품의 지방함량이 감소할수록, 셀루로오즈를 기초로 하는 성분들은 그만큼 더 첨가되어야만 한다. 공교롭게도 식품에 첨가되는 통상의 셀루로오즈 성분들의 양이 증가됨에 따라서, 이들 성분의 불리한 관능효과들이 더욱 분명하게 나타나게 된다. 식품에 따라서, 이들 불리한 관능효과들은 바람직하지 못한 구강(mouth)코팅과 건조감각, 쵸키(chalky) 맛, 떫은 맛 또는 다른 불쾌한 맛, 분산(즉, 공정처리상)의 어려움, 불안정성, 불리한 조직감과 단단함 및 고지방 함량을 갖는 통상의 식품들에 전형적인 잘 알려진 관능성질들의 전반적인 부족 등을 포함할 수 있다.
선행 기술상의 식품들에서는, 매우 고함량의 셀루로오즈가 최소한의 지방-유사 기능성을 달성하는데 필요하였다. 결과적으로 통상의 셀루로오즈를 기초로 한 성분들을 이용하는 식품들은 긍정적인 지방-유사 성질의 잇점과는 무관하게 상술한 많은 부정적인 관능성질들을 갖는다.
그물모양의 박테리아 셀루로오즈("RC")가, 지방 함량이 낮거나 또는 실질적으로 무지방인 다양한 식품들을 제조하는데 사용될 때는 탁월한 기능성을 갖는 것으로 최근에 밝혀졌다.
상기의 놀라운 발견으로부터 RC의 장점이 되는 특징은 적절히 가공처리되거나 또는 활성화될 때, RC는 통상의 셀루로오즈 팽창제에 비하여 단위중량 당 상당히 증진된 기능적인 기여를 제공한다는 것이다. 적절히 활성화될 때, RC는 통상의 셀루로오즈 성분들과 비교하여 약 ∼ 의 양만으로도 광범위한 식품에서 기능성을 발휘할수 있다. 따라서, 식품들은 고함량의 통상적인 셀루로오즈 성분들로 제조된 식품과 관련된 많은 부정적인 관능성질들이 없는 RC를 사용하여 제조될 수 있는 것으로 기대된다.
진탕조건 하의 아세토박테리아의 호기성 발효에 의해 제조된 RC(미합중국 특허 제5,079,162호 및 제5,144, 021호)는 다른 셀루로오즈와 비교하여 매우 고도의 표면적과 고도의 망상조직을 갖는 것으로 특징된다. RC는 박테리아 셀루로오즈 박막의 무질서한 겹침(overlapping)구조 특성 대신에 정돈되게 서로 연결된(그물모양) 구조를 가지므로써 정적인 박테리아 배양의 셀루로오즈와는 구별된다.
미세구조상의 이러한 차이점 뿐만 아니라, RC는 정적인 조건하에서 배양된 박테리아 셀루로오즈 박막 내에는 존재하지 않는 셀루로오즈 Ⅱ 성분에 의해서도 특징된다(RC의 성질에 대한 종합적인 내용에 대해서는 미합중국 특허 제5,079,162호 및 제5,144,021호 참조).
RC가 식품성분(예를들면, 농화제, 안정화제, 지방 대체물 또는 조직감 또는 외형향상제 등)으로서 우수한 기능성을 갖는다는 인식은 지금까지는 보고된 바 없다. 특히, 활성화된 RC의 사용으로 인한 장점들은 놀랍다. 결과적으로, 제한되는 것은 아니지만, 완전지방식품, 지방감소식품 및 실질적으로 무지방의 식품을 포함하는 식품들의 제조에 있어서 RC의 사용은 이전에는 개시된 바가 없었다.
당업계에서는 통상의 셀루로오즈 성분과 관련된 부정적인 성질들을 극복하기 위한 수 차례의 시도가 있었다. 예를들면, 미합중국 특허 제5,441,753호('753 특허)는 셀루로오즈와 계면활성제로된 복합체인 조성물을 개시하고 있다. 셀루로오즈는 셀루로오즈로 제조된 식품의 쵸크 맛을 감소시키는 계면활성제로 코팅된다. '753 특허는 RC의 사용을 설명하지 않았다.
여기에서 참고문헌으로 통합된 미합중국특허 제5,366,750호('750 특허)는 상표명 OREOTM으로 시판되는 것과 유사한 충전된 쿠키류(cookies)와 같은 공-압출 식품의 제조에 사용하기 위한 초저의 수분 활성도를 갖는 열안정성 식용 조성물을 개시하고 있다. 이 조성물은 다른 성분들과 함께 흐름 조절과 열안정성을 제공하는 초고도의 표면적을 갖는 셀루로오즈를 포함한다. 초고도의 표면적을 갖는 셀루로오즈는 고전단하에서 MFC, MCC, PCC 및 박테리아 셀루로오즈 박막과 같은 셀루로오즈를 가공처리하므로써 얻어진다. 상기 선행 특허는 RC의 사용을 언급하지 않았을 뿐 아니라 열안정성 충전제 이외에 식품에서의 가공처리된 셀루로오즈의 사용도 언급하지 않았다.
따라서, 향상된 안정성과 같은 특성들과 마찬가지로 우수한 관능성질들을 갖는 식품의 제조에 있어서 통상적인 셀루로오즈 성분들의 사용은 완전히 만족스럽지는 못하였다. 따라서, 본 발명의 목적은 셀루로오즈를 기초로 하는 식품 첨가제들을 사용하지 않고 제조된 식품들이 전형적으로 갖는 맛, 기능성 및 관능성질을 갖는 저지방 또는 실질적으로 무지방의 식품을 포함하는 식품의 제조상의 잇점들과 함께 당기술분야의 여러 가지 단점들을 극복하는 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 셀루로오즈 물질을 덜 사용하는 반면에 통상의 셀루로오즈 성분들을 사용하여 제조된 식품들에서 발견되는 기능성을 제공하는 것이다.
발명의 요약
본 발명은 그물모양의 박테리아 셀루로오즈("RC")를 함유하는 식품에 관한 것이다. 일반적으로, 본 발명의 식품은 향신료, 향미료, 및 기타 다른 성분들 이외에도, 식품에서 통상적으로 발견되는 지방 또는 다른 성분들과 전형적으로 관련된 식품에 기능성을 부여하도록 가공처리된 RC를 함유한다.
그물모양의 박테리아 셀루로오즈는 일반적으로 긍정적인 기능성과 관능성질들을 제공하기에 충분한 양으로 식품에 첨가된다. 이들 기능성은, 제한되는 것은 아니지만, 농밀화, 항복응력, 열안정성, 현탁성, 동결-융해 안정성, 흐름 조절, 발포안정화, 코팅 및 필름형성 등을 포함한다.
본 발명은 부분적으로 RC가 일반적인 식품들, 특히 통상적으로 알려진 수준의 지방을 포함하지 않는 식품들의 제조에 있어서 우수한 성분이라는 놀라운 발견에 기초를 두고 있다. 특히, RC는 통상의 셀루로오즈 성분들보다는 상당히 낮은 농도로 식품에 혼입될 수 있다. 따라서, RC를 혼입한 식품들은 고중량의 통상적인 셀루로오즈 팽창제로 제조된 식품에 전형적으로 나타나는 부정적인 관능성질들을 동시에 감소시키는 반면에, 동등하거나 또는 우수한 관능성질들을 얻게 된다. 더욱 상세하게는, RC로 제조된 식품들은 통상의 셀루로오즈 성분들을 포함하는 식품들에 통상적으로 나타나는 떫은 성질 또는 다른 부정적인 성질들(예를들면, 쵸크 맛)이 감소된 것으로 기대된다.
또한, 본 발명은 통상적으로 알려진 수준의 지방을 포함하지 않는 식품들을 포함하고, 상술한 식품들의 제조에서 RC를 함유하는 조성물들을 제조하는 방법을 제공한다. 일반적으로 RC를 함유하는 조성물들의 제조방법은 그물모양의 박테리아 셀루로오즈 분산액의 제조단계, 상기 그물모양의 박테리아 셀루로오즈의 활성화 단계 및 식품에 상기 활성화된 그물모양의 박테리아 셀루로오즈의 혼입 단계를 포함한다. 선택적으로는, RC는 식품제조공정 동안에 비활성화된 분산상태로 첨가될 수 있고, 제조공정중 어떤 시점에서 활성화된다.
일반적으로 박테리아 셀루로오즈는 고유의 고도의 표면적을 나타내지만, 이는 고에너지 공정처리에 의해서 상당히 증진될 수 있다. 따라서, RC 분산액의 제조단계, 고에너지 기계적 공정처리(즉, 혼합기 또는 호모게나이저의 이용으로)에 의한 RC 분산액의 바람직한 기능성들의 활성화단계 및 활성화된 그물모양의 박테리아 셀루로오즈 조성물 분산액 또는 이들의 혼합물의 식료품에의 혼입단계를 포함하는 방법이 제공된다.
임의적으로, 여기서 개시된 활성화 상태의 RC를 포함하는 조성물들은 식품성분으로서 사용하기 전에 분무-건조되거나 또는 건조기(desiccator)에 의해서 건조될 수 있다.
도 1은 그물모양의 박테리아 셀루로오즈 화이버와 폴리에스테르 및 목재펄프 화이버를 비교한 사진이며 ;
도 2는 상표명 AVICELTM으로 시판되는 미세 결정성 셀루로오즈를 기초로 한 상품의 항복강도와 그물모양의 박테리아 셀루로오즈의 항복강도를 비교한 그래프이며;
도 3은 그물모양의 박테리아 셀루로오즈의 0.35%(w/w) 분산액의 회복가능한 요변성(thixotropy)을 나타낸 그래프이며;
도 4는 전단율의 함수로서 그물모양의 박테리아 셀루로오즈의 다양한 농도에서의 점도를 나타낸 그래프이며;
도 5는 그물모양의 박테리아 셀루로오즈의 0.5%(w/w) 분산액의 점도에 대한 pH의 영향을 나타낸 그래프이며;
도 6은 그물모양의 박테리아 셀루로오즈의 0.5%(w/w) 분산액의 점도에 대한 온도의 영향을 나타낸 그래프이고;
도 7은 그물모양의 박테리아 셀루로오즈의 0.5%(w/w) 분산액의 점도에 대한 염(salt)의 효과를 나타낸 그래프이다.
구체적인 실시예들의 상세한 설명
5-1. 정의
"그물모양의 박테리아 셀루로오즈(Bacterial Reticulated Cellulose)":
여기에서 사용된 그물모양의 박테리아 셀루로오즈 또는 약자 "RC"는 미합중국 특허 제5,079,162호에 개시된 바의 아세토박테리아의 진탕 호기성 발효로 얻어진 셀루로오즈를 가리킨다.
"박테리아 셀루로오즈 박막(Bacterial Cellulose Pellicle)": 여기에서 사용된 "박테리아 셀루로오즈 박막"은 헤스트린과 슈램에 의하여 1954년 생물화학회지 58 : 345-352에 개시된 바의 아세토박테리아의 정적 호기성 발효로 얻어진 셀루로오즈를 가리킨다.
"미세결정성 셀루로오즈(Microcrystalline Cellulose)": 여기에서 사용된 "미세결정성 셀루로오즈" 또는 약자 "MCC"는 상표명 AVICELTM으로 시판되고 있는 FMC 코퍼레이션의 콜로이드성 등급의 셀루로오즈와 유사한 성질을 갖는 셀루로오즈를 가리킨다.
"지방-감소(Reduced Fat)"와 "무지방(Fat Free)" : 이들 용어는 통상의 제품들과 비교할 때 지방수준이 감소되거나 또는 제거된 제품을 정의하는데 사용된다. 이 용어들은 영양 라벨링(Nutritional Labelling)과 교육 법령(Education Act)하의 이들의 정의에 제한되는 것으로 해석되어서는 안된다.
5-2. 본 발명
본 발명은 하나 이상의 다음의 기능성들이 요구되는 식품의 성분으로서 그물모양의 박테리아 셀루로오즈("RC")의 사용에 관한 것이다 : 농밀화, 항복강도, 열안정성, 동결-융해 안정성, 흐름조절, 발포 안정화 및 코팅과 필름형성 등.
식품에서의 RC의 광범위한 사용이외에도 본 발명은 지방 감소식품 또는 실질적으로 무지방의 식품에서의 RC의 사용에 관한 것이다. 여기서 개시된 식품들은 식품에 소기의 기능성을 부여하도록 RC를 혼입한다. 특히 RC는 전분 또는 다른 통상적인 식품성분들과 전형적으로 관련된 다른 기능성들 뿐만 아니라 많은 식품들에서 지방의 관능 특성을 대체할 수 있다.
그물모양의 박테리아 셀루로오즈("RC")는 진탕조건하에서 아세토박테리아종의 호기성 발효에 의하여 생산된 박테리아 셀루로오즈이다(RC 성질의 종합적인 내용검토를 위해서는 미합중국 특허 제5,079,162호 및 제5,144,021호 참조). 간단하게는, RC는 통상적인 셀루로오즈와 비교했을 때 상당히 고도의 표면적에 의해서 특징된다. 본 발명의 개시를 위해서, 용어 "상당히 고도의 표면적을 갖는 RC"는 '753 특허에 개시된 바의 "초고도의 표면적" 보다도 적어도 약 2배, 바람직하게는 적어도 약 50배, 특히 바람직하게는 유사한 공정처리법에 의하여 활성화시에 적어도 약 100배∼약 1,000배 더 큰 평균 표면적을 갖는 RC를 가리킨다. 예를들면, 일반적으로 RC는 미세결정성 셀루로오즈("MCC")보다 약 200배 더 큰 표면적을 갖는다.
또한, RC는 식물-유래의 셀루로오즈 보다 더 작은 직경(25∼30㎛에 비교되는 0.1㎛∼0.2㎛)을 포함하며, 고도의 그물모양의 망상구조를 갖는다.
뿐만 아니라, 핵자기공명장치와 주사전자현미경에 의해서 측정된 바에 의하면, RC의 미세구조는 정적인 배양에서 생산된 박테리아 셀루로오즈 박막의 미세구조와는 매우 상이하였다(미합중국 특허 제5,079,162호). 실질적으로, RC는 정적으로 배양된 박테리아 셀루로오즈 박막에 존재하지 않는 셀루로오즈Ⅱ 성분을 갖는다(미합중국 특허 제5,079,162호).
RC는 그의 물리적 성질로 인해 광범위한 식품에 사용하기에 이상적으로 적합하다. RC는 조직감, 입감각 및 다른 관능 성질들에 대해서 긍정적으로 기여하기 때문에 지방이 감소된 조성물에서는 목적을 위한 수단으로서 특히 적합하다. 부가적으로는, RC는 불용성이며, 결과적으로 다양한 식품들을 제조하는데 사용되는 조건(예를들면, pH, 염(salt)농도, 온도 등)하에서 안정하다.
RC는 식품 스프레드(spreads)용으로 이상적으로 적합한 요변성을 나타내며, 이는 스프레드동안에 변형에 대한 저항성을 덜 나타내며, 이어서 변형의 제거시에는 소기의 구조로 재구성된다.
RC의 수용성 분산액은 증가된 표면적을 갖도록 가공처리된 셀루로오즈(미합중국 특허 제5,366,750호)를 포함한 다른 셀루로오즈의 분산액보다 (유사한 농도조건에서)높은 점도를 갖는다. 또한, RC는 다른 유형의 셀루로오즈들보다 광범위한 농도에 걸쳐서 RC로 제조된 식품들의 우수한 안정성에 기여하는 상당히 높은 항복강도를 나타낸다.
또한, RC는 유사가소성(pseudoplasticity)을 나타내며, 이는 미립자들의 현탁액과 흐름(pouring)의 용이함이 중요한 고려사항인 샐러드 드레싱과 같은 액체 식품에 이상적으로 적합하게 한다.
상당히 고도의 표면적을 갖는 RC는 다양한 식품의 적용에 있어서, 농밀화 효율에 상당히 기여하게 된다. 매우 놀랍게도, 통상의 셀루로오즈 성분들로 제조된 식품들과 비교할때, 식품에서 소기의 품질을 얻기 위해서는 상당히 적은 양의 RC가 요구된다는 사실이 발견되었다. 이는 특히 RC의 지방 유사기능성을 이용하는 효용면에서는 사실이다. 결과적으로, 제한되는 것은 아니지만, RC로 제조된 지방-감소 식품, 실질적으로 무지방 식품은 통상의 셀루로오즈 성분들로 제조된 식품들과 비교할 때, 이에 필적하는 지방-유사기능성과 관능성질들을 나타내는 것으로 여겨진다. 부가적으로는, 보다 소량의 RC가 필요하다면, RC로 제조된 지방-감소 식품과 실질적으로 무지방 식품은 다른 유형의 셀루로오즈를 포함하는 식품들에 통상적으로 나타나는 떫은 맛 및 쵸크맛의 상응하는 감소를 일반적으로 나타내게 된다.
상술한 성질을 살펴보면, RC의 우수한 특성들은 다양한 식품에 사용하기에 매우 적합하다. 예를들면 RC는, 제한되는 것은 아니지만, 저수분 식품(땅콩버터 같은 견과 페이스트, 쿠키 충전물과 같은 과자제조용 스프레드, 쵸콜렛과 다른 과자제조용 코팅화합물, 누가, 카라멜, 트루플, 퍼지 등과 같은 과자제조용 충전물, 과자제조용 및 제빵용 당의 및 글레이즈, 크림충전물, 스낵용 스프레드와 충전물 등을 포함)에서의 결합제; 낙농제품, 우유를 기초로 한 제품들 또는 이들의대체품(크림대체품, 증기처리된 밀크의 RC-안정화 형태 및 이의 대체품, 아이스크림. 냉동 요구르트 같은 냉동 스낵류들, 연화처리 또는 단단히 압축된 동결 디저트, 아이스밀크, 버터, 마아가린, 산패유, 요구르트 등을 포함) ; 샐러드 드레싱; 크림 또는 지방을 기초로 한 스프 및 소스와 같은 식품에서 지방치환물, 지방대체물 또는 지방 희석제, 농밀화제, 항복강도증진제, 안정화제, 필름-형성제 또는 결합제로서 사용될 수 있다.
지방-감소 식품 또는 실질적으로 무지방 식품들이 포함되는 경우에는, 일반적으로 RC는 고함량의 지방을 포함하는 통상의 식품들에게서 관찰되는 것들과 실질적으로 유사한 긍정적인 기능성과 관능성질들을 부여하기에 충분한 양으로 상기 식품에 혼입된다. 따라서, RC는 고지방 식품들과 전형적으로 관련된 긍정적인 조직감과 감각적인 특징들(예를들면, 본체, 부드러운맛, 크림질감, 외형 등)을 지닌 식품을 제공하기에 충분한 양으로 사용될 수 있다.
동시에 소기의 기능성 품질을 이루는데 필요한 적은 함량의 RC는 통상의 셀루로오즈를 기초로 한 식품첨가제를 포함하는 식품과 전형적으로 관련된 부정적인 관능성질들을 없애거나 또는 적어도 상당한 정도로 감소시키는 것으로 여겨진다. 따라서, RC는 떫은 맛 또는 쵸크 맛, 덩어리 조직감, 세련되지 못한(non-rounded)입감각 등이 식품에 제공되는 것을 피하기 위해 충분히 소량으로 사용된다.
따라서, RC로 제조된 지방-감소 식품 또는 실질적으로 무지방 식품들은 통상의 셀루로오즈 성분들로 제조된 지방-감소 식품과 무지방식품들과 비교했을 때 이에 필적되거나 또는 개선된 맛, 모양, 조직감, 입감각 및 안정성을 가질 수 있다. 이 특성은 식품에서 조직감을 주는 인자(textruizer) 또는 지방-대체물 또는 지방-희석제로서의 RC의 부가적인 사용을 가능케하는 반면에, 통상의 셀루로오즈 식품첨가제들은 지방의 필요한 기능성을 적절하게 대체시키지 못한다. 식품에 혼입되는 RC의 양은 식품에 포함된 지방 또는 다른 성분들의 양에 따라서 부분적으로 달라질 수 있으며, 예를들면, 제한되는 것은 아니지만, 수분함량, 소기의 조직감, 소기의 점도, 소기의 안정성, 소기의 항복강도, 흐름성 등을 포함하는 식품의 특정 성질에 따라서 달라질 수 있다.
본 출원인은 일반적으로 통상의 셀루로오즈 사용시 얻게되는 성질에 필적하거나 또는 더 우수한 성질을 이루는데 더 소량(통상의 셀루로오즈 성분들과 비교할때)의 RC가 필요함을 발견하게 되었다. 일반적으로, RC는 만족할만한 결과를 갖는 특정의 식품에 전형적으로 사용되는 통상의 셀루로오즈 성분의 양의 약 5%∼90% 미만의 양, 전형적으로는 약 30%∼약 70% 미만의 양, 더욱 전형적으로는 약 40%∼약60% 미만의 양으로 사용된다. 바람직하게는, 사용되는 RC의 양은 통상의 셀루로오즈 성분의 양의 약 ∼ 이다. 당업자는 주어진 식품에서 동등하거나 또는 더 우수한 기능성을 제공하는데 요구되는 더 소량의 RC가 식품제조 공정의 논리적이고 경제적인 측면 모두를 개선시킨다는 사실도 역시 인식하게 될 것이다.
식품을 제조하는데 사용되는 RC의 양에 있어서, 일반적으로는 RC를 포함하는 조성물 약 0.01%∼약 5%(w/w)가 식품에 혼입되면 양호한 결과를 얻을 수 있다. 약 0.05%∼약 3%(w/w)가 바람직하나, 가장 바람직하게는 약 0.1%∼약1%(w/w)이다. 특별한 응용을 위해 적합한 수준은 특히 여기에서 상세하게 개시한 바에 의해 당업자들에게는 명백할 수 있을 것이다. 특별한 식품응용을 위한 사용량 범위는 다음과 같다 : 유동성 완전-지방(Pourable Full-Fat)드레싱의 경우, 일반적으로 RC는 약 0.1∼약 1.0(%w/w), 바람직하게는 약 0.1∼약 0.5(%w/w) 사용된다; 유동성 지방-감소 드레싱의 경우, 일반적으로 RC는 약 0.1∼약1.5(%w/w), 바람직하게는 약 0.1∼약 0.8(%w/w)가 사용된다; 완전-지방 점성 드레싱의 경우, 일반적으로 RC는 약 0.1∼약 1.5(%w/w), 바람직하게는 약 0.1∼약 1.0(%w/w)가 사용된다; 지방-감소 점성 드레싱의 경우, 일반적으로 RC는 약 0.1∼약 2.0(%w/w), 바람직하게는 약 0.1∼약1.5(%w/w)가 사용된다; 휩트 토핑(Whipped Toppings)과 탄산가스로 부풀린 디저트의 경우, 일반적으로 RC는 약 0.1∼약1.0(%w/w), 바람직하게는 약 0.1∼약 0.5(%w/w)가 사용된다; 완전-지방 냉동 디저트의 경우, 일반적으로 RC는 약 0.1∼1.0(%w/w), 바람직하게는 약 0.1∼약 0.5(%w/w)가 사용된다; 지방-감소 식품 냉동 디저트의 경우, 일반적으로 RC는 약 0.1∼약 1.5(%w/w), 바람직하게는 약 0.1∼약 1.0(%w/w)가 사용된다; 신맛의 완전-지방 크림/요구르트의 경우, 일반적으로 RC는 약 0.1∼약 1.5(%w/w), 바람직하게는 약 0.1∼약 1.0(%w/w)가 사용된다; 신맛의 지방-감소 크림/요구르트의 경우, 일반적으로 RC는 약 0.1∼약 2.0(%w/w), 바람직하게는 약 0.1∼약 1.5(%w/w)가 사용된다; 당의(Frostings/Icings)의 경우, 일반적으로 RC는 약 0.05∼약 1.0(%w/w), 바람직하게는 약 0.05∼약0.5(%w/w)가 사용된다; 완전-지방 스프/소스 또는 크림 소스의 경우, 일반적으로 RC는 약 0.1∼약 1.0(%w/w), 바람직하게는 약 0.1∼ 약 0.5(%w/w)가 사용된다; 저지방 스프/소스 또는 크림 소스의 경우, 일반적으로 RC는 약 0.1∼약 2.0(%w/w), 바람직하게는 약 0.1∼약 1.5(%w/w), 더욱 바람직하게는 약 0.1∼약 0.8(%w/w)가 사용된다; 그리고 과일을 기초로 한 충전물의 경우, 일반적으로 RC는 약 0.05∼약 1.0(%w/w), 바람직하게는 약 0.08∼약 0.8(%w/w)가 사용된다.
실질적으로 무지방 식품은 식품의 제조동안에 전형적으로 첨가되는 전체 지방 모두가 RC를 포함하는 지방대체물로 치환된 식품을 의미한다. 물론, 식품을 제조하는데 있어서 다소의 성분들은 통상적으로 식품의 전체 지방 함량에는 실질적으로 기여하지 못하는 양으로 지방을 포함할 수 있다. 실질적으로 무지방 식품들은 이러한 성분들을 포함할 수도 있다. 완전지방 식품에서 통상적으로 발견되는 지방의 일부 또는 모두는 대체될 수가 있다. 당업자들은 바람직한 대체 수준을 알 수 있을 것이다.
지방-감소 식품은 식품의 제조동안에 전형적으로 첨가되는 전체 지방의 다소가 RC로 대체된 식품을 의미한다. 완전-지방 식품에서 통상적으로 발견되는 지방의 일부 또는 모두는 대체될 수가 있다. 당업자들은 바람직한 대체 수준을 알수 있을 것이다. RC는 저지방 식품 및 실질적으로 무지방 식품의 제조에 사용될 수 있는 반면에, 이는 또한 통상적인 양의 지방이 발견되거나 또는 식품의 지방 함량중의 아주 소량만이 RC로 대체될 수 있는 식품에서 조직감을 부여하는 인자, 안정화제, 점도 또는 항복강도 조질제 등으로 사용될 수 있다.
RC가 식품에서 하나의 성분으로 사용되는 경우, 일반적으로 이는 소기의 기능성이 활성화되도록 처리된 RC를 포함하는 조성물로서 첨가된다. 전형적으로 RC는 RC의 수용성 분산액을 혼합시키므로써(자동믹서, 고전단믹서, 블레더 등을 사용) 활성화된다. 바람직하게는, RC 현탁액은 부가적인 고에너지 가공처리 또는 혼합에 의하여 활성화된다. 이러한 고에너지 가공처리 또는 혼합의 전형적인 예는, 제한되는 것은 아니지만, 균질화(특히 고압, 압출, 또는 신장(extensional) 균질화(여기에서 참고문헌으로 통합된, 1995년 6월 7일자 출원 미합중국 특허출원 제 08/479,103호)), 초음파 분리 등을 포함한다.
활성화 단계후에, 일반적으로 RC는 식품에 혼입될 준비를 갖추게 된다. 선택적으로는, 활성화된 RC는 후속 사용을 위하여 안정화 될 수도 있다. 예를 들면, 활성화된 RC를 포함하는 조성물은 데시케이터에 의한 건조, 동결건조 또는 분무건조되어서 후속 사용을 위하여 용이하게 재활성화될 수 있는 건조 조성물이 될 수도 있다. 이러한 처리방법에 의해서, 장기간 동안 안정성을 유지하는 건조 상태의 RC 조성물들이 제조되며, 이는 더욱 용이하고 경제적인 저장 및 선적을 가능케 할 수 있다. 건조상태의 RC조성물인 경우, 건조와 재수화/재활성화 공정 모두를 촉진시키는 다양한 성분들이 이 조성물에 혼입될 수 있다. 예를들면, 제한되는 것은 아니지만, 옥수수 시럽고체, 폴리덱스트로스, 단당류(예들들면, 덱스트로스, 소르비톨 등), 이당류(예를들면, 슈크로스, 락토스 등) 또는 다당류(예를들면, 덱스트란 또는 카르복시메틸셀루로오스 등과 같은 다른 형태의 셀루로오스)를 포함하는 탄수화물 성분들이 데시케이터에 의한 건조단계 전에 RC조성물에 존재할 수 있다.
부가적으로, 글리세롤 또는, 제한되는 것은 아니지만, 크산탄 검(gum), 로커스트 빈 검, 구아르 검 또는 아라빅 껌 등을 포함하는 수용성 검과 같은 다른 성분들이 데시케이터에 의한 건조단계전에 활성화된 RC를 포함하는 조성물에 존재할 수 있다. 선택적으로는, 이러한 검들은 조성물중에 다당류를 보강하거나 또는 대체할 수도 있다.
특히 바람직한 구체예에 있어서, RC 약 6부(parts), 카르복시메틸 셀루로오즈(CMC) 1부 및 슈크로스 3부의 비율(6:1:3)로 CMC 및 이당류(슈크로스)와 결합될 수 있다. 약 6:2:2의 비율로 RC, CMC 및 슈크로스를 포함하는 RC 혼합물은 유사한 기능성을 갖는 것으로 예시되며, 약 4:1:1, 12:4:3 및 4:2:1 또는 이와 유사하거나 중간비율을 갖는 부가적인 RC혼합물들은 적절하게 조절된 양의 활성화 에너지로 처리될 때에 유사한 기능성을 제공하는 것으로 간주된다.
데시케이터에 의한 건조단계 후에 RC 케이크 또는 분말은 식품 재료에 바로 첨가될 수 있거나, 또는 상황이 요구된다면 첨가하기 전에 재활성화 될 수도 있다. 선택적으로는, RC성분이 식품제조동안 활성화될 수 있다고 기대된다.
구성성분으로서 셀루로오즈를 포함하는 다양한 식품을 제조하는 방법은 당업계에 잘 알려져 있다. 예를들면, 지방-감소 식품 또는 실질적으로 무지방 식품을 제조하는 요리법과 방법들은, 여기에서 참고문헌으로 통합된, 미합중국 특허 제5,011,701호, 제5,087,741호, 제5,209,942호 및 제5,286,510호(각각 샐러드 드레싱을 개시) ; 제5,441,753호(땅콩버터, 쵸콜렛, 트르플, 카라멜, 퍼지, 너트, 푸딩, 빵, 저지방육, 쵸콜렛 무쓰, 휩트 토핑, 비-낙농 크림, 샐러드 드레싱, 냉동 후렌치 후라이, 마가린 및 냉동 디저트); 제5,424,088호(화이트케이크 및 마가린); 및 제5,342,641호(밀크음료, 요구르트음료, 샤벳트, 젤리, 생선페이스트, 소세지, 스폰지케이크 및 비스킷)에서 알 수 있다.
RC조성물을 혼입한 식품조성물은, 제한되는 것을 아니지만, 크산탄 검, 젤란 검, 로코스트 빈 검, 아라빅 검, 구아르 검, 알기네이트, 유장, 천연 또는 개량 식품 전분, 카제인, 말토덱스트린, 펙틴, 카라기난, 유화제, 밀가루, 양념, 향미료, 설탕, 감미료, 여러 가지 오일, 버터와 쇼트닝, 음식섬유, 지방대체물, 합성지방, 비타민, 영양보충성분과 다른 미세영양성분 및 안정화제를 포함하는 다른 기능성 식품성분들을 부가적으로 포함할 수 있다. 또한, RC는 전분, 통상의 셀루로오즈 또는 만족할만하고 상승효과를 갖는 수용성 농화제와 같은 다른 안정화제와 함께 사용될 수 있다. 당업자들은 상술한 성분들이 RC를 포함하는 식품에서 유사한 기능을 제공한다는 것을 인식할 것이다.
활성화된 RC 조성물들의 우수한 기능성은 다양한 제품들과 화합물들에 대한이들의 사용이 적합하다는 것도 예상케 한다. 예를들면, 여기서 개시된 조성물들의 점도 증진 기능성은 조직감을 갖는 샴푸, 컨디셔너, 크림형태의 치약, 화장품 및 식품이외의 다른 소모품에 사용되는 것이 매우 적합하다는 것을 예상케 한다.
부가적으로, 여기서 개시된 RC 조성물들은, 제한되는 것은 아니지만, 국부 분산액, 좌약, 경구 및 비경구 약품과 보철용 충전제를 포함하는 의약용 조성물에 혼입하기에 매우 적합한 것으로 기대된다.
본 발명은 단지 예시적인 목적으로 제공된 다음의 실시예들을 통하여 설명되며, 이는 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
실시예 : 그물모양 셀루로오즈의 물리적 성질
다음의 실시예들은 통상의 식품, 지방-감소 식품 및 실질적으로 무지방 식품들의 제조시에 사용하기에 특히 적합한 그물모양 셀루로오즈의 물리적 성질을 예시한다. 전형적으로, 최대의 기능성을 이루기 위해서는, RC는 고-에너지 공정처리에 의해서 활성화되어야 한다. 후술되는 실시예에서 사용된 RC 조성물들은 일반적으로 RC, CMC 및 슈크로스가 6:1:3(w/w)의 비율로 이루어진 분무-건조된 블렌드를 포함하며, RC는 고전단 혼합방법에 의해 활성화되거나 또는 약 2,000∼약 10,000 psi의 압력하에서 작동하는 APV 가울린 호모게나이저에 1회 이상 통과하거나 또는 약 500∼약 2,500psi의 압력하에서 압출 호모게나이저를 통과하므로써 활성화되었다.
6.1 항복강도
항복강도는 겔-유사 시스템에서 흐름을 개시하는데 요구되는 힘의 크기이다. 일반적으로, 셀루로오즈 분산액의 항복강도는 식품 안정성과 관련이 있으며, 즉, 항복강도가 큰 셀루로오즈일수록 식품에 큰 안정성과 서스펜션 포텐셜을 부여하게 된다. 이 실시예는 FMC 코포레이션에 의하여 상표명 AVICELTMRC-591로 시판되고 있는 MCC-기초 제품에 비하여 활성화된 RC(a.k.a. CELLULONTM)가 우수한 항복강도를 가짐을 예시하였다.
6.1.1 실험 프로토콜
보조 성분(coagent)으로서 CMC를 포함하는 RC와 MCC의 수용성 분산액을 8,000 psi압력하에서 APV 가울린 호모게나이저에 2회 통과시켰다. 항복강도 측정은 레오미터상수 강도 레오미터를 사용하였다.
6.1.2 결과
실험결과는 도 2에 도시되어 있다. 농도와 비율은 중량%로 나타낸 것이다. 테스트되는 모든 농도 조건하에서, 활성화된 RC는 MCC에 비하여 우수한 안정성-부여 성질을 나타내며, MCC보다 상당히 높은 항복강도를 나타내었다.
6.2 회복가능한 요변성
초음파, 간단한 진탕 또는 전단기의 응용과 같은 진동력으로 처리시에 흐름 또는 점도에 대해서 감소된 저항성을 나타내고, 방치시에 다시 고체로 되려는 성질("요변성(thixotropy)")을 나타내는 조성물의 성질은 당의(frosting)와 스프레드와 같이 식품에 중요한 성질이다. 이 실시예는 활성화된 RC의 우수한 요변성을 예시하였다.
6.2.1 실험 프로토콜
활성화된 RC의 0.35% 수용성 분산액(%w/w)을 제조한 다음, 1s-1의 초기 전단율로 1분간 처리하였다. 이어서, 전단율을 10초 동안 1,000 s-1로 증가시킨 다음, 1s-1전단율로 다시 복귀시켰다. 샘플의 점도는 실험과정 동안에 연속적으로 측정하였다.
6.2.2 결과
실험결과는 도 3에 도시하였다.
시간 = 0에서 시료는 약 4,000 cP의 초기점도를 나타내었으며, 낮은 전단율에서 처음에는 약 2,000cP 로 떨어졌다. 전단율이 실질적으로 증가될 때, 점도는 현저히 감소하였다. 최초의 낮은 전단율로 복귀되자마자, 샘플의 점도는 약 2분내에 약 1,200cP로 복귀되었다. 점도 측정이 몇차례의 부가적 시간(분) 후에 계속된다면, 실질적으로 100%의 최초 점도값이 회복되리라고 예측된다. 전단이 제거되면, 점도 회복은 더욱 신속하게 이루어진다. 상기 데이터는 활성화된 RC의 요변 성을 나타낸다.
6.3 점도에 대한 전단율의 효과
6.3.1 실험 프로토콜
여러 가지 농도의 활성화된 RC를 포함하는 식용 분산액을 실시예 6.2.1에 제시된 바와 같이 제조하였다. 각각의 샘플의 점도를 적용된 전단율의 함수로서 결정하였다.
6.3.2 결과
전단율의 함수로서 점도는 도 4에 도시되어 있다. 고정된 전단율에 대하여, 활성화된 RC 서스펜션의 점도는 농도와 관련이 있다. 농도가 진할수록 점도도 커지게 된다. 모든 경우에서 점도는 전단율에 비례하였다. 기계적 전단(예를들면, 펌핑(pumping), 흐름(pouring), 스프레이(spraying) 등)에 대하여 감소된 점도가 바람직한 경우의 적용을 위하여 유사 가소성이 바람직한 성질인 점을 고려할 때, RC를 포함하는 제품들은 분산된 현탁입자들과 비교시 낮은 전단 조건하에서 점성을 나타내며 안정한 반면에, 전단의 적용으로 쉽게 가동상태(mobilized)를 유지할 수 있다.
6.4 점도에 대한 pH의 효과
식품의 pH는 식품에 따라서 광범위하게 달라질 수 있다. 예를들면, 식초를 함유하는 샐러드 드레싱은 낮은 pH를 가지며, 신맛의 크림과 요구르트, 감귤 음료등과 같은 배양된 낙농제품들은 낮은 pH를 갖는 반면에, 일반적으로, 다른 제품들은 더 높은 pH를 갖는다. 산성 샐러드 드레싱, 배양된 낙농제품 및 저 pH의 음료와 같은 식품을 제조하는데 유용하기 위해서는, 활성화된 RC(점도증진제로서 첨가되는)는 예상되는 보관기간동안 내내 식품의 pH에서 안정하게 유지되어야 한다. 이 실시예는 광범위한 pH 범위에 걸쳐서 활성화된 RC의 안정성을 예시하였다.
6.4.1 실험 프로토콜
0.5%의 활성화된 RC를 포함하는 수용성 분산액을 실시에 6.2.1에 제시된 바와 같이 제조하였다. 시료의 pH는 염산 또는 수산화나트륨 시약을 첨가하여 조절하였다. pH의 함수로서 샘플의 점도를 결정하였다.
6.4.2 결과
도 5에 도시된 바와 같이, 활성화된 RC 분산액의 점도는 약 3∼11의 pH범위에서는 영향을 받지 않았으며, 이는 활성화된 RC가 광범위한 pH 값을 갖는 식품에 적용하기에 적합하다는 것을 보여준다.
6.5 점도에 대한 온도의 효과
전형적으로, 오븐으로 조리가능한 식품에 사용하기에 적합하기 위해서는, 셀루로오즈는 굽고 가열하는 동안에 일반적으로 직면하게 되는 온도에 대해서 안정성을 유지하여야 한다. 이 실시예는 활성화된 RC의 온도안정성을 예시하였다.
6.6 실험 프로토콜
활성화된 RC의 수용성 분산액을 실시에 6.2.1에 제시된 바와 같이 제조하였다. 점도는 지시된 온도에서 측정하였다.
6.7 결과
도 6에 도시된 바와 같이, 점도는 빙점 바로 위의 온도로부터 약 80℃에 이르는 온도범위에 걸쳐서 안정성을 유지하였으며, 80℃ 이상에서는 점차적으로 온도 상승에 따라 점도가 감소하였다. 이 데이터는 활성화된 RC가 약 80℃에서 온도안정성을 나타내며, RC가 오븐으로 조리가능한 식품에 사용하기에 적합함을 보여준다.
6.8 점도에 대한 염(salt)농도의 효과
이 실시예는 식품의 제조동안에 전형적으로 사용되는 성분들중의 하나인 광범위한 농도의 NaCl에 대한 RC의 안정성을 예시하였다.
6.9 실험 프로토콜
활성화된 RC의 수용성 현탁액은 실시에 6.2.1에 제시된 바와 같이 제조하였다. 점도는 NaCl의 농도를 0으로부터 5로 점진적으로 증가시키면서 연속하여 측정하였다.
6.10 결과
도 7에 도시된 바와 같이, 활성화된 RC는 NaCl의 광범위한 농도에 걸쳐서 안정한 상태를 유지하였다. 이는 RC가 염화나트륨 뿐만 아니라, 염화칼륨, 염화칼슘등과 같은 염을 광범위한 농도로 포함하는 식품에 사용하기에 적합함을 보여준다.
7 실시예 : 지방량이 감소된 마요네즈 드레싱의 제조
지방량이 감소된 10% 오일 마요네즈 드레싱을 제조하기 위하여 활성화된 RC와 대조군 MCC 셀루로오즈(AVICELTM)를 다음의 공정에서 사용하였다. 셀루로오즈를 전혀 포함하지 않는 대조군 드레싱도 제조하였다. 다양한 비-셀루로오즈 성분들의 함량과 비율은 분야에 따라 달라질 수 있다. 다음의 기본적인 마요네즈 드레싱의 실시예에서, RC는 0.8%(w/w)로 첨가하였다. 진하거나 묽은 농도를 갖는 드레싱은 RC의 첨가량을 변경시키므로써 제조될 수 있다.
7.1 조제
10% 오일 마요네즈 드레싱은 표 1에 따라서 조제하였다.
표 1
10% 오일 마요네즈 드레싱
성분(%w/w) 제조업자 대조군 MCC RC
물 69.98 68.53 71.10
그물모양의 셀루로오즈 NutraSweet Kelco 0 0 0.80
미세결정성 셀루로오즈 FMC 0 3.15 0.00
카르복시메틸 셀루로오즈 FMC 0 0.35 0.13
KELTROL T 크산탄 검 NutraSweet Kelco 0.35 0.30 0.30
인스턴트 텐더겔 C 전분 Staley 4.00 2.00 2.00
설탕 C&H 6.00 6.00 6.00
EDTA Sigma Chem. 0.01 0.01 0.01
포타슘 소르비트 Eastman 0.10 0.10 0.10
에그 고형물 Henningsen 1.50 1.50 1.50
콩기름 Hunt Wesson 10.00 10.00 10.00
레몬즙 농축물 Iris Co. 1.00 1.00 1.00
식초(100 Grain) Heinz 4.20 4.20 4.20
소금 Morton 2.50 2.50 2.50
그라운드 머스터드 Durkee 0.25 0.25 0.25
마요네즈 조미료 0.10 0.10 0.10
베타 카로틴, 2% 용액 Warner-Jenkinson 0.01 0.01 0.01
7.2 방법
마요네즈 드레싱은 다음과 같이 제조하였다 :
1. 실버슨 믹서를 사용하여 고속으로 5분동안 혼합시키므로써 물에 셀루로오즈(MCC 또는 RC)를 분산시킨다. 크산탄 검과 다소의 설탕(1:10 = 크산탄 : 설탕)으로 된 블렌드를 첨가한다.
2. 호바트 병에 분산액을 옮긴다. 서서히 에그 고형물, 전분, 포타슘 소르비트, EDTA 및 남아 있는 설탕을 첨가한다. 와이어 위스크 장치를 사용하여 10분동안 혼합한다.
3. 오일, 향미료 및 색소로 된 블렌드를 첨가한다. 5분 더 혼합한다.
4. 혼합하는 동안에 식초와 레몬즙을 서서히 첨가한다.
5. 소금과 그라운드 머스터드를 첨가한다. 10분간 혼합한다.
6. 0.01초 간격으로 콜로이드 밀 셋트를 통해 가공처리한다.
7.3 평가
RC로 제조한 드레싱은 약 4배 많은 양의 MCC로 제조한 드레싱보다 더 부드럽고 더 크리미한 외형을 가지며, 더 높은 점도를 갖고, 더 큰 형체를 가졌다. 상이한 온도(50℃ 및 22℃)에서 저장될 경우에, 활성화된 RC로 제조한 드레싱의 점도는 MCC로 제조한 드레싱의 점도보다 변동이 덜 하였다. 점도는 50rpm(24℃)에서 나선형 어뎁터로 고정된 브루크필드 RV를 사용하여 측정하였다. 흐름 저항성은 보스트윅크 컨시스토미터를 사용하여 측정하였다. 이 테스트에서, 경사면의 꼭대기에 위치한 저장소에 샘플을 채운 다음, 저장소의 문을 열어 샘플을 방출시킨다. 30초 후에, 경사면 아래에 흐르는 샘플의 양(㎝당)을 측정한다.
부가적으로, 모든 드레싱들은 5회의 동결-융해 사이클 및 50℃에서 적어도 11일 동안의 저장 후에 안정성을 유지하였다. RC와 MCC로 제조한 드레싱의 감촉과 맛은 유사하였다. 그러나, 활성화된 RC로 제조한 드레싱은 현저하게 부드러운 외형을 가졌다.
요약하면, 약 의 양의 RC로 제조한 마요네즈 드레싱은 MCC로 제조한 드레싱에 비하여 동등하거나 또는 우수한 기능성과 관능성질들을 나타내었으며, 이는 지방-감소 드레싱에 RC가 유용하다는 것을 보여준다.
8. 실시예 : 신맛나는 지방-감소 크림의 제조
다음 방법에 따라서 신맛나는 지방-감소 7% 지방 크림을 제조하기 위하여 RC와 대조군 MCC를 사용하였다. 셀루로오즈를 전혀 포함하지 않는 신맛나는 대조군 크림도 제조하였다. 다양한 비-셀루로오즈 성분들의 함량과 비율은 분야에 따라 달라질 수 있다. 다음의 기본적인 신맛나는 크림의 실시예에서 RC는 0.4%(w/w)로 첨가하였다. 묽거나 진한 농도를 갖는 신맛나는 크림 또는 다른 지방-감소 낙농제품들은 RC의 첨가량을 변경시키므로써 제조될 수 있다.
8.1. 조제
신맛나는 지방-감소 크림을 표 2에 제시된 바에 따라 조제하였다.
표 2
신맛나는 지방-감소 크림
성분 제조업자 대조군 MCC RC
탈지유 Rockview 76.44 75.59 76.32
크림, 40% 유지방 Rockview 17.40 17.40 17.40
탈지분유 Land o' Lakes 5.36 5.36 5.36
Colflo 67 전분 National 0.50 0.25 0.25
Keltrol T 크산탄 검 NutraSweet Kelco 0.30 0.20 0.20
그물모양의 셀루로오즈 NutraSweet Kelco 0 0 0.40
미세결정성 셀루로오즈 FMC Corp. 0 1.08 0
카르복시메틸 셀루로오즈 FMC Corp. 0 0.12 0.07
8.2 방법
다음의 방법에 따라서 신맛나는 지방-감소 크림을 제조하였다 :
1. 전분, 크산탄 검 및 MCC 또는 RC로 된 블렌드를 건조한 다음, 이를 고속으로 셋팅한 실버슨 믹서를 사용하여 탈지유에 첨가한다. 약 5∼8분동안 혼합한다.
2. 스테인레스 스틸 용기에 옮긴 다음, 수조에 잠기게 한다. 크림과 탈지분유를 첨가한 다음, 혼합하는 동안에 165。F로 가열한다. 30분 동안 165。F로 유지한다.
3. 제1단계에서는 2000psi에서 균질화시키고; 제2단계에서는 500psi에서 균질화시킨다.
4. 얼음조에 용기를 담가두므로써 22℃로 신속하게 냉각시킨다.
5. 제조자의 추천에 의거하여, 혼합물에 적절한 수준의 배양물을 첨가한 다음, pH4.6이 되도록 14∼16시간 동안 22℃에서 배양한다.
8.3 평가
신맛나는 지방-감소 크림의 저장수명의 함수로서의 점도를 표 3에 나타내었다.
표 3.
저장수명의 함수로서의 점도
점도, cP(나선형 어뎁터 브루크필드 RV/50rpm/4℃) 대조군 MCC RC
냉동저장 3일 1764 2688 2310
냉동저장 1주 1743 2625 2988
냉동저장 2주 1575 2730 2814
냉동저장 3주 1596 2709 2751
pH 4.67 4.67 4.68
0.4%(w/w) RC로 제조한 신맛나는 지방-감소 크림은 약 3배나 많은 양의 MCC로 제조한 신맛나는 크림에 필적하는 저장수명을 가졌다. MCC 시료는 "겔-유사"성질을 더 나타내었으며, 교반시에 덩어리 상태를 나타내었다. 제품들 모두는유사한 점도를 나타내었지만, RC로 제조한 신맛나는 크림은 더욱 부드럽고 크림상태가 더한 것으로 나타났다. 요약하면, 이들 데이터는 활성화된 RC로 제조한 신맛나는 지방-감소 크림의 기능성과 관능성질들이 향상됨을 나타낸다.
9. 실시예 : 냉동상태의 비-낙농 윕트 토핑의 제조
냉동상태의 비-낙농 윕트 토핑을 제조하기 위하여 다음의 방법에 따라서 RC와 대조군 MCC를 사용하였다. 셀루로오즈를 전혀 포함하지 않는 대조군 토핑도 제조하였다. 다양한 비-셀루로오즈 성분들의 함량 및 비율은 분야에 따라서 달라질 수 있다. 다음의 냉동상태의 토핑의 실시예에서, RC를 0.15%(w/w)로 첨가하였다. 묽거나 진한 농도를 갖는 냉동상태의 비-낙농 제품들은 RC의 첨가량을 변경하므로써 제조될 수 있다.
9.1. 조제
냉동상태의 비-낙농 윕트 토핑은 표 5에 따라 조제하였다.
표 5
냉동상태의 비-낙농 윕트 토핑
성분 제조업자 대조군 MCC RC
물 47.77 47.47 47.59
그래뉼 설탕 C&H 23.00 23.00 23.00
파라마운트 C 하드 버터 Vandenbergh 17.50 17.50 17.50
하이드롤 100 코코넛 지방 Vandenbergh 8.50 8.50 8.50
바닐라 추출물 BBA Inc. 1.50 1.50 1.50
바닐린 David Michael 0.01 0.01 0.01
Alanate 180 소듐카제이네이트 New ZealandMilk Products 1.25 1.25 1.25
Durfax 60 유화제 Vandenbergh 0.45 0.45 0.45
겔카린 GP 369 FMC Corp. 0.02 0.02 0.02
미세결정성 셀루로오즈 FMC Corp. 0 0.27 0
그물모양의 셀루로오즈 NutraSweet Kelco 0 0 0.15
카르복시메틸 셀루로오즈 FMC Corp. 0 0.03 0.03
9.2 방법
다음 방법에 따라서 냉동상태의 비-낙농 윕트 토핑을 제조하였다.
1. 실버슨 믹서를 사용하여 고속으로 5분동안 혼합하므로써 셀루로오즈(MCC 또는 RC)를 물에 분산시킨다.
2. 소듐 카제인네이트, 겔카린 및 바닐린으로 된 블렌드를 건조한 다음, 이를 셀루로오즈 분산액에 첨가한다. 3∼4분동안 혼합한다.
3. 혼합물을 소스팬에 옮긴 다음, 교반하면서 130。F로 가열한다. DURFAX 유화제를 첨가한 다음 140。F로 가열한다. 파라마운트 C와 하이드롤 100을 첨가한다.
4. 160。F로 혼합물을 가열한 다음, 설탕을 첨가한다.
5. 30분 동안 160。F에서혼합물을 저온 살균시킨다
6. 균질화시키기 전에 바로 바닐라 추출물을 첨가한다. 첫 번째 단계 밸브를 통하여 4500psi에서 균질화시킨 다음, 두 번째 단계 밸브를 통하여 500psi에서 균질화시킨다.
7. 혼합물을 약 40。F로 신속하게 냉동시킨 다음, 즉시 윕트 처리한다.
8. 호바트 믹서의 병에 약 600∼800그램의 혼합물을 첨가한다. 와이어 윕트를 사용하여, 정확하게 2분 동안 윕트처리한다.
9. 파인트(pint) 사이즈의 용기에 포장한 다음, -20。F에서 냉동시킨다.
9.3 평가
모든 제품들은 만족할만한 크림상태, 형체 및 외형을 나타내었다. RC로 제조한 제품은 두가지의 대조군 제품과 비교할 때 더욱 부드러운 입감촉을 가졌다. 이는 대개 RC 베이스 혼합물로 얻어지는 고도의 오버런(overrun)에 기인한다. 2분 동안의 고전단 혼합 후에 RC시료에 대해서 측정된 오버런은 313%인 반면에, MCC 및 음성 대조군 샘플들의 오버런은 평균적으로 280% 이었다.
모든 토핑들은 냉동-융해 사이클 후에 약간의 점도상승을 나타내었지만, 입감촉 또는 외형상의 유해한 변화는 전혀 관찰되지 않았다. 상표명 COOLWHIPTM으로 시판되고 있는 시료는 반복적인 냉동/융해 사이클 후에 유사한 정도의 점도 상승을 나타내었다. 5rpm에서 헬리패쓰 스탠드를 갖춘 브루크필드를 사용하여 점도를 측정하였다. 공지된 부피에서 윕트 처리되지 않은 베이스 혼합물과 윕트처리된 제품간의 중량의 차이로서 오버런(%)을 계산하였다.
RC는 약 2배 많은 양의 MCC로 제조한 냉동 토핑에 비하여 동등하거나 또는 우수한 기능성 및 관능성질들을 갖는 냉동 윕트 토핑을 제공하였다.
10. 실시예 : 즉시 스프레드 가능한(ready-to-spread) 당의의 제조
즉시 스프레드 가능한 쵸콜렛 당의를 제조하기 위하여 다음의 방법에 따라서 RC와 대조군 MCC를 사용하였다. 셀루로오즈를 전혀 포함하지 않는 대조군 당의도 제조하였다. 다양한 비-셀루로오즈 성분들의 함량 및 비율은 분야에 따라 달라질 수 있다. 다음의 즉시 스프레드 가능한 쵸콜렛 당의의 실시예에서, RC는 0.10%(w/w)로 첨가하였다. 묽거나 진한 농도를 갖는 다른 스프레드는 RC의 첨가량을 변경하므로써 제조될 수 있다.
10.1 조제
즉시 스프레드 가능한 쵸콜렛 당의는 표 6에 따라 조제하였다.
표 6
즉시 스프레드가능한 쵸콜렛 당의
성분 제조업자 대조군 MCC RC
물 16.21 16.01 16.09
HFCS(Isosweet 100) Staley 9.00 9.00 9.00
분말 설탕 10x Domino 56.00 56.00 56.00
코코아(10-12% 지방) Masterson 8.00 8.00 8.00
BETRICING 쇼트닝 Vandenbergh 10.20 10.20 10.20
바닐라 추출물 Durkees 0.20 0.20 0.20
Art. 바닐라 크림 향 Hercules 0.15 0.15 0.15
레시틴 센트로파지 C Central soya 0.14 0.14 0.14
소금 Morton 0.10 0.10 0.10
미세결정성 셀루로오즈 FMC Corp. 0 0.18 0
그물모양의 셀루로오즈 NutraSweet Kelco 0 0 0.10
카르복시메틸 셀루로오즈 FMC Corp. 0 0.02 0.02
10.2 방법
다음의 방법에 따라서 즉시 스프레드 가능한 쵸콜렛 당의를 제조하였다 :
1. 저속으로 셋팅된 호바트 믹서에서 코코아, 쇼트닝, 소금, 레시틴 및 바닐라를 4분 동안 블렌드한다.
2. 물, 콘시럽 및 MCC 또는 RC를 스테인레스 스틸 용기에 첨가한 다음, 고속으로 셋팅된 실버슨 믹서를 사용하여 혼합한다. 약 3분 동안 지속적으로 혼합한다.
3. RC 또는 MCC 분산액을 쇼트닝 혼합물에 첨가한 다음, 약 60초 동안 저속으로 혼합한다. 보울(bowl)을 해체시킨 후, 속도를 중간속도로 셋팅한 다음, 2분 동안 혼합물을 블렌드한다.
4. 속도를 느리게 한 후, 혼합하는 동안 남아있는 분말 설탕을 첨가한다.
약 3분 동안 지속적으로 혼합한다.
5. 얻어진 생성물을 용기에 포장한다.
10.3 평가
당의 제조시에 MCC는 0.18%(w/w)가 첨가되었으며, RC는 0.1%(w/w)가 첨가되었다. 레오미터상수 응력 레오미터를 사용하는 응력 램프 테스트에 의해서 항복 강도를 측정하였다. 이에 대한 결과들은 표 7에 나타내었다.
표 7
당의 시료들의 비교
대조군 MCC RC
고형분(%) 72.1 73.3 72.2
스프레드성 우수 우수 우수
항복강도(dynes/㎠) 1328 1666 2643
고온 안정성-15분후의 흐름 @ 50℃ 21㎝ 15.5㎝ 8.5㎝
냉동-융해 안정성 안정 안정 안정
RC로 제조한 당의는 셀루로오즈를 사용하지 않고 제조한 당의에 비하여 높은 점도 및 2배 큰 항복강도를 가졌다. 상기한 낮은 수준의 RC의 첨가로 인하여 형체가 상당히 개선되는 것으로 나타났다. 이와는 반대로, MCC(RC의 약 2배 수준)로 제조한 당의는 셀루로오즈를 사용하지 않고 제조한 당의에 비하여 단지 25% 증가된 점도 및 항복강도를 갖는 것으로 나타났다.
부가적으로, RC로 제조한 당의는 두 가지의 대조군에 비하여 고온(50℃) 저장에 대해서 상당한 안정성을 나타내는 것으로 입증되었다(경사면 상에 공지된 중량의 샘플을 놓고, 이 샘플과 기구들을 15분 동안 50℃에서 항온처리한 다음, 흐름 거리(㎝)를 측정하는 방법에 의해서 안정성을 측정함). 모든 샘플들은 우수한 냉동-융해 안정성 및 우수한 스프레드성을 나타내었다.
이들 데이터는 RC로 제조한 당의가 약 2배 많은 양의 MCC로 제조한 당의에 비하여 동등하거나 더 우수한 기능성과 관능성질들을 나타냄을 보여주는 것이며, 이는 RC가 즉시 스프레드가능한 당의 또는 충전물에서 우수한 기능-증진 식품첨가제라는 것을 나타낸다.
11. 실시예 : 지방-감소 버섯 스프의 제조
지방-감소 버섯 크림 스프를 제조하기 위하여 다음의 방법에 따라서 RC와 대조군 MCC를 사용하였다. 셀루로오즈를 전혀 포함하지 않는 대조군 스프도 제조하였다. 다양한 비-셀루로오즈 성분들의 함량 및 비율은 분야에 따라 달라질 수 있다. 다음의 기본적인 버섯 크림 스프의 실시예에서, RC는 0.45%(w/w)로 첨가하였다. 묽거나 진한 농도를 갖는 다른 스프들은 RC의 첨가량을 변경하므로써 제조될 수 있다.
11.1 조제
버섯 크림 스프는 표 8에 따라 조제하였다.
표 8
지방-감소 버섯 크림 스프
성분 제조업자 대조군 MCC RC
물 71.35 72.82 73.19
버섯 Basic Veget. 11.00 11.00 11.00
Purity W Modified 식품전분 National 3.50 2.30 2.30
옥수수 전분 Kingsford 2.00 1.33 1.33
StarDri 100 말토텍스트린 Staley 0.25 0.25 0.25
밀 향, 다목적용 General Mills 1.50 1.00 1.00
크림, 40% 지방 Rockview 3.30 3.30 3.30
콩기름 Hunt-Wesson 2.00 2.00 2.00
설탕 C&H 1.00 1.00 1.00
Alacen 878 Whey Protein Conc NZMP 1.20 1.20 1.20
마늘 분말 Iris Co. 0.20 0.20 0.20
양파 분말 Iris Co. 0.20 0.20 0.20
천연 버섯 향 Fidco 1.00 1.00 1.00
소금 Morton 1.00 1.00 1.00
염화칼륨 Fisher Scient. 0.40 0.40 0.40
칼슘락테이트 VWR Scient. 0.10 0.10 0.10
미세결정성 셀루로오즈 FMC Corp. 0 0.81 0
그물모양의 셀루로오즈 NutraSweet Kelco 0 0 0.45
카르복시메틸 셀루로오즈 FMC Corp. 0 0.09 0.08
11.2 방법
다음의 방법에 따라서 버섯 크림 스프를 제조하였다 :
에멀션(emulsion)의 제조 :
1. 워링 블렌더에서, 물과 유장 단백질 농축물의 비율이 20:1인 블렌드를 140。F에서 제조한다(즉, 1500 그램의 뱃치 경우, 140。F로 예열시킨 약 360 그램의 물에 18 그램의 유장 단백질 농축물을 첨가한 다음, 워링 블렌더에 담는다).
2. 5분 동안 중간-고속으로 혼합한다.
3. 천천히 콩기름을 첨가한 다음, 균질한 에멀션이 얻어질 때까지 혼합한다.
스프 제조
1. 스테인레스 스틸 용기(1,500g 뱃치의 경우)에 물 647.4그램을 첨가한 다음, 고속으로 셋팅한 실버슨 믹서를 사용하여 물에 RC 또는 MCC를 첨가한다. 약 4∼5분 동안 혼합한다.
2. 이중 냄비에 RC 또는 MCC 분산액을 포함하는 용기를 담근 다음, 물을 가열하기 시작한다.
3. 스프에 3개의 날로 이루어진 프로펠러를 담근 다음, 중간-고속으로 셋팅한 믹서를 가동시킨다. 혼합하는 동안 버섯을 첨가한다.
4. 상기에서 제조된 에멀션을 첨가한다.
5. 전분 및 밀향을 제외한 나머지 성분들을 첨가한다.
6. 혼합물을 180。F로 가열한다. 두 가지의 전분 성분들과 밀향을 210 그램의 물(1,500 그램 뱃치의 경우, 물의 중량은 전분/향 성분의 중량의 약 2배이다)과 혼합(손을 사용하거나 또는 저 rpm의 믹서를 사용함)하여 전분/밀향으로 된 슬러리를 제조한다.
7. 185。F로 도달된 후(젤라틴화)에 스프 베이스에 전분 슬러리를 첨가한다.
8. 온도가 235。F로 될 때까지 계속 가열한 다음, 이 온도에서 30분 동안 교반한다.
9. 꼭 맞는 뚜껑을 갖춘 적당한 용기에 포장한다.
11.3 평가
전분만을 사용한 대조군을 0.45%(w/w) RC 및 0.81%(w/w) MCC로 제조한 스프와 비교하였다. RC 스프와 MCC 스프는 전분만을 사용한 대조군에 비하여 적은 2/3의 전분을 포함하였다. 스프 샘플들의 점도는 표 9에 나타내었다.
표 9
스프 샘플의 점도
Bostwick 점도 :30초 후의 흐름(㎝) : 대조군 MCC RC
초기 12.25 15.00 14.25
50℃에서 밤새 저장한 후 14.00 15.25 13.75
저장 안정성(50℃) 안정 안정 안정
전분만을 사용한 대조군은 페이스트 상태가 강한 외형 및 입감촉을 가졌다. 농축된 상태와 희석된 상태(물 1부 첨가)에서 관찰했을 때, MCC 스프와 RC 스프는 전분만을 사용한 대조군에 비하여 크림상태가 더 강한 것으로 나타났다. 농축된 상태의 MCC 스프는 교반시에 덩어리가 관찰되는 "겔-유사(gel-like)" 상태를 나타내었다. 이와는 반대로, 농축된 상태의 RC 스프는 매우 부드럽고 물에 더욱 용이하게 분산되었다.
16시간 동안 50℃에서 저장 후에, 모든 시료의 표면에서 약간의 지방분리가 관찰되었으나, RC로 제조한 스프에서는 지방 분리가 덜 관찰되었다.
이들 데이터는 RC로 제조한 지방-감소 크림 스프가 약 2배 많은 양의 MCC로 제조한 스프에 비하여 동등하거나 우수한 기능성 및 관능성질들을 나타냄을 보여준다. 이는 지방-감소 크림 스프에서의 RC의 기능성을 나타내는 것이다.
12. 실시예 : 탈지 소프트 서브 냉동 디저트의 제조
탈지 소프트 서브 디저트를 제조하기 위하여 다음의 방법에 따라서 RC와 대조군 MCC를 사용하였다. 다양한 비-셀루로오스 성분들의 함량 및 비율은 제조되는 디저트의 향 및 유형에 따라 달라질 수 있다. 다음의 기본적인 냉동 디저트의 실시예에서, RC는 0.20%(w/w)로 첨가하였다. 묽거나 진한 농도를 갖는 디저트들은 RC의 첨가량을 변경시키므로써 제조될 수 있다.
12. 1. 조제
탈지 소프트 서브 냉동 디저트는 표 8에 따라 조제하였다.
표 10
탈지 소프트 서브 냉동 디저트
성분(%w/w) 제조업자 RC MCC
탈지우유(액체) 72.27 72.30
그물모양의 셀루로오즈 0.20 --
미세결정성 셀루로오즈 FMC Corp. -- 0.45
카르복시메틸 셀루로오즈 FMC Corp. 0.13 0.22
탈지 유우 고형물 Land-o-Lakes 11.00 11.00
슈크로즈(그래뉼) C&H 11.00 11.00
콘시럽 고형분(42 DE) Staley 5.00 5.00
Myvaplex 600P 유화제 Eastman Chem. 0.10 0.10
100.0% 100.0%
12.2. 방법
다음의 방법에 따라서 탈지 소프트 서브 냉동 디저트를 제조하였다 :
1. 최고의 전단기로 셋팅한 실버슨 믹서를 사용하여, 탈지 우유에서 MCC 또는 RC 및 CMC를 블렌드한다.
2. 콘시럽 고형분, MSNF, 슈크로즈 및 유화제를 첨가한다.
3. 스토브 탑(stove top)용기에 혼합물을 옮긴 다음, 지속적으로 교반하면서 165。F로 가열한다.
4. 30분 동안 165。F로 유지한다.
5. 24시간 동안 냉장고에서 혼합물을 냉각시킨다.
6. 테일러 소프트 서브 장치를 사용하여 냉동시킨다.
12.3. 평가
MCC로 제조한 얼지 않은 혼합물은 "겔-유사" 성질을 가지며, 정지상태에서 "푸딩" 농도를 갖지만, 전단기에 의해 얇게 된다. 상기 MCC양의 절반으로 RC를 사용함에도 불구하고, RC로 제조한 혼합물은 단지 점성 또는 "겔-유사"성질을 약간 덜 나타내며, 외형은 훨씬 부드러운 것으로 나타났다. 혼합물들의 점도는 표 11에 나타내었다.
냉동 디저트들 모두는 크림상태를 나타내고 부드러우며, 외형은 실질적으로유사하였다.
표 11
냉동 디저트 샘플의 점도
24 시간 혼합, 점도 브루크필드DB-1+ 스핀들#4 냉동상태
RPM 3.0 6.0 60
그물모양의 셀루로오즈 8,400 cP 5,300 cP 1,170 cP
MCC 9,200 cP 6,300 cP 1,470 cP
활성화된 RC로 제조한 냉동 디저트 샘플은 매우 부드러운 크림상태를 나타내었다.
이들 데이터는 RC로 제조한 탈지 소프트 서브 냉동 디저트가 2배 이상 많은 양의 MCC로 제조한 냉동 디저트에 비하여 동등하거나 우수한 기능성 및 관능성질들을 나타냄을 보여주는 것이며, 이는 소프트 서브 냉동 디저트에서의 RC의 우수한 기능성들을 나타내는 것이다.
13. 실시예 : 과일을 기초로 한 빵 충전물의 제조
과일을 기초로 한 빵 충전물을 제조하기 위하여 RC를 겔란 검 또는 알기네이트와 함께 사용하였다. 딸기 충전물의 경우, 음성 대조군은 셀루로오즈를 첨가하지 않고 감소된 함량의 전분으로 제조한 충전물로 이루어졌다.
다양한 비-셀루로오즈 성분들의 함량 및 비율은 분야에 따라 달라질 수 있다. 다음의 과일-기초 빵 충전물의 실시예에서, RC는 레몬 충전물에 대해서는 0.15%(w/w), 딸기 충전물에 대해서는 0.10%(w/w)를 첨가하였다. 약하거나 단단한 구조를 갖는 다른 과일-기초 빵 충전물은 RC의 첨가량을 변경시키므로써 제조될 수 있다.
13.1 조제
과일-기초 빵 충전물은 표 12 및 표 13에 따라서 조제하였다.
표 12
레몬 파이 충전물
성분 : (%w/w) 겔란 검 겔란 검/RC
설탕(그래뉼) 33.14 33.14
물 29.71 31.56
Kelcogel 겔란 검(NutraSweet Kelco) 0.55 0.55
그물모양의 셀루로오즈 -- 0.15
카르복시메틸 셀루로오즈 0 0.03
고 과당 콘 시럽(42 DE) 17.00 17.00
레몬퓨레 15.39 15.39
COL-FLO 67 변성 전분(National) 4.00 2.00
천연 레몬향 16:1(Int'l Bakers) 0.10 0.10
포타슘 소르비트 분말 0.06 0.06
소듐 벤조에이트 분말 0.04 0.04
FD&C Yellow #5 0.01 0.01
100.0% 100.0%
표 13
딸기 향 충전물
성분 알기네이트 대조군(%w/w) 음성대조군(%w/w) 알기네이트/RC(전분 양 감소)(%w/w)
물 28.72 29.82 29.70
고 과당 콘 시럽(42 DE) 39.40 39.40 39.40
글루코스 시럽 25.30 25.30 25.30
인스턴트 전분 2.20 1.10 1.10
Manugel PTG 알기네이트 1.10 1.10 1.10
그물모양의 셀루로오즈 -- -- 0.10
카르복시메틸 셀루로오즈 0 0 0.02
딸기향 0.15 0.15 0.15
포타슘 소르비트 0.10 0.10 0.10
아디프산 슬러리(3:1=물:산) 3.00 3.00 3.00
FD&C Red #40 0.03 0.03 0.03
100% 100% 100%
13.2 방법
다음의 방법에 따라서 과일-기초 빵 충전물을 제조하였다 :
딸기 향 충전물 :
1. RC, CMC, MANUGEL PTJ, 전분, 포타슘소르비트, 조미료 및 착색제를 건조 블렌드한다. 이 블렌드를 약 5분 동안 고속의 실버슨 전단 믹서를 사용하여 물 및 시럽성분에 분산시킨다. 얻어진 혼합물을 호바트타입 보울에 담는다.
2. 균질화 될 때까지 혼합물을 보울에서 혼합한다.
3. 아디프산과 물로 슬러리를 제조한다.
4. 슬러리를 혼합물에 첨가한 다음, 균일한 혼합물이 얻어질 때까지 혼합한다.
5. 굳은 상태가 될 때까지 생성물이 흔들리지 않게 한다.
레몬 파이 충전물 :
1.CMC 또는 RC를 제외한 건조 성분들을 완전히 혼합한다.
2. RC 또는 CMC를 물에 첨가한 다음 최고속 전단속도로 셋팅한 실버슨 고속 전단 믹서를 사용하여 혼합한다.
3. 지속적으로 교반하면서, 건조 블렌드와 고과당 콘시럽을 혼합물에 첨가한다.
4. 혼합물을 뜨거운 컵에 담고, 지속적으로 교반하면서 롤링 보일(rolling boil)상태로 가열한다.
5. 블렌드가 잘 이루어질때까지 레몬 퓨레를 첨가하고 혼합한다.
6. 냉각될때까지 생성물이 흔들리지 않게 한다.
13.3 평가
RC/겔란 검 베이크(bake) 안정성 테스트 :
RC의 첨가로 인하여 베이크 안정성(베이킹 시트상의 1in2의 샘플에 대해서 15분 동안 375。F에서 굽는다)이 향상되는 것으로 나타났다. 굽는 동안에, RC/겔란 검 샘플은 겔란 검만을 적용한 샘플에 비하여 우수한 보전상태를 유지하였으며, 갈색을 덜 띠었다. 15분 동안 375。F에서 1in2의 샘플을 굽거나 또는 15분 동안 400。F에서 구운 턴오버 페이스트리용 충전물로서 사용되는 경우에도 "보일-아웃(boil-out)" 현상은 전혀 없었다.
RC는 충전물에 다소의 불투명한 상태(opacity)를 제공하였다. RC/겔란 검 충전물은 겔란 검 만이 적용된 충전물에 비하여 약간 덜 부드러운 것으로 나타났다.
알기네이트 충전물 겔 강도 테스트 프로토콜 :
직경이 1"인 플런저를 갖춘 스티븐 LFRA 텍스쳐 분석기를 사용하여 샘플들의 강도를 측정하였다. 테스트 분량을 0.5㎜/sec의 플런저 속도에 의해 4㎜ 압축상태로 고정시켰다. 딸기 향 충전물의 겔 강도는 표 14에 나타내었다.
표 14
딸기향 충전물의 겔 강도
알기네이트 대조군 음성대조군(전분-감소) 알기네이트/RC(전분-감소)
최초 겔 강도 114g 89g 116g
24시간 겔 강도 334g 266g 328g
전자레인지 요리 후의겔 강도 232g 213g 287g
전자레인지 요리 후의겔 강도 손실(%) 30.5% 20% 12.5%
베이크 안정성(턴오버 충전물) 우수 불량(과도한"보일-아웃") 우수
RC가 배합된 충전물은 표면이 더 매끄럽고, 단단하며, 전분 감촉이 덜 하였다. 부가적으로는 전자레인지 요리 후의 겔 강도 측정에 의해서 증명되는 바와 같이, RC는 알기네이트-기초 충전물에 우수한 열 안정성을 부여하였다.
이들 데이터는 RC로 제조한 과일-기초 빵 충전물이 중요한 기능성 및 조직감을 부여하며, 열 안정성을 향상시키고, 부분적인 전분의 대체효과를 나타낼 수 있어 충전물의 맛과 조직감을 개선시킨다는 것을 나타낸다.
14. 실시예 : 샐러드 드레싱의 제조
"무지방" 랜츠(ranch) 샐러드 드레싱을 제조하기 위하여 다음의 방법에 따라서 RC를 사용하였다. 다양한 비-셀루로오즈 성분들의 함량 및 비율은 분야에 따라서 달라질 수 있다. 다음의 기본적인 "무지방" 샐러드 드레싱의 실시예에서, RC는 0.60%(w/w)로 첨가하였다. 묽거나 진한 농도를 갖는 다른 무지방 샐러드 드레싱들은 RC의 첨가량을 변경하므로써 제조될 수 있다.
14.1. 조제
무지방 랜츠 샐러드 드레싱은 표 15에 따라서 조제되었다.
표 15
무지방 렌츠 샐러드 드레싱
성분 %(w/w)
물 52.26
콩기름 1.00
설탕 4.00
버터우유, 저지방 30.00
식초, 100 Grain 1.60
KELTROL SF 크산탄 검 0.10
그물모양의 셀루로오즈 0.60
카르복시메틸 셀루로오즈 0.10
MiraThik 468 전분 0.65
Star-Dri 100 말토덱스트린 3.00
CMC 7LF 0.16
버터밀크 향 고형분 0.20
랜츠 향신료 블렌드 5.75
양파 분말 0.05
마늘 분말 0.05
소금 0.10
레몬즙 농축물 0.20
락트산, 85% 용액 0.18
합계 100.00
14.2. 방법
다음의 방법에 따라서 "무지방" 랜츠 샐러드 드레싱을 제조하였다.
1. RC, CMC, 크산탄 검, 전분, 말토덱스트린 및 설탕을 철저하게 건조 블렌드한다.
2. 건조 블렌드를 물에 첨가한 다음 최대 속도로 셋팅한 실버슨 고속 믹서를 사용하여 혼합한다. 모든 성분들이 완전히 분산되거나 또는 수화될 때까지 지속적으로 혼합한다.
3. 오일과 버터밀크를 첨가한 다음, 약 2분 동안 중간 속도로 혼합을 지속시킨다.
4. 향신료, 소금 및 버터밀크향 고형분을 첨가한 다음 약 2분 동안 혼합을 지속시킨다.
5. 식초, 레몬즙 농축물 및 락트산 용액을 첨가한 다음, 혼합물이 균일하고 부드럽게 될때까지 혼합한다.
14.3 평가
RC로 제조한 "무지방" 랜츠 드레싱은 부드러운 크림 감촉을 나타내었다. 시간에 따른 점도 측정에 의해서 모니터된 저장 안정성은 우수하였다.
RC는 지방-감소 함량을 갖는 드레싱/소스에 바람직한 많은 관능성질들을 부여한다. RC의 우수한 분산 성질과 농화(thickening) 효율은 드레싱에 매우 적합한 성질이 된다.
RC로 제조한 "무지방" 샐러드 드레싱은 통상의 셀루로오즈 성분들로 제조한 무지방 샐러드 드레싱에 비하여 동등하거나 우수한 기능성 및 관능성질들을 나타내는 것으로 기대된다.
15. 실시예 : 완전-지방 프렌치 드레싱의 제조
15.1 조제
완전-지방 프렌치 드레싱은 표 16에 따라 조제하였다.
표 16
완전-지방 프렌치 드레싱
성분 RC MCC
물 31.09 30.67
콩기름 38.00 38.00
설탕 11.50 11.50
식초, 100 Grain 10.00 10.00
KELTROL SF 크산탄 검 0.25 0.25
그물모양의 셀루로오즈 0.20 0.00
미세결정성 셀루로오즈 0.20 0.60
카르복시메틸 셀루로오즈(CMC) 0.04 0.06
토마토 페이스트(26% 고형분) 6.00 6.00
소금 1.00 1.00
그라운드 머스터드 1.00 1.00
양파 분말 0.50 0.50
마늘 분말 0.20 0.20
올레오레진 고추 0.15 0.15
EDTA 방부제 0.07 0.07
100% 100%
15.2 방법
다음의 방법에 따라서 완전-지방 프렌치 드레싱을 제조하였다 :
1. 물에 EDTA를 첨가한다.
2. RC 또는 MCC, 크산탄 검, CMC 및 일부분의 설탕을 철저하게 블렌드한다.
3. 최대 속도로 셋팅한 고속 실버슨 믹서를 사용하여 혼합하는 동안에 건조 블렌드를 물에 첨가한다. 약 5분 동안 또는 모든 검들이 완전하게 분산되거나 수화될 때 까지 혼합한다.
4. 남아있는 설탕, 토마토 페이스트, 올레오레진 고추, 소금 및 향신료를 첨가한 다음, 2분 동안 지속적으로 혼합한다.
5. 콩기름을 서서히 첨가한 다음, 미세한 에멀션을 만들기 위해서 약 3분 동안 고속으로 혼합한다.
6. 식초를 첨가하고 부드럽고 균일한 상태가 될 때까지 혼합한다.
7. 0.01" 간격으로 셋팅한 콜로이드 밀을 통하여 가공한다.
15.3 평가
RC로 제조한 "무지방" 프렌치 드레싱은 부드러운 크림상태의 감촉을 나타내었다. 브루크필드 DV-1+(스핀들 NO. 4)를 사용하여 점도를 측정하였으며, RC를 혼입한 드레싱의 점도(42,000 cP)는 약 3배 많은 양의 MCC를 사용하여 제조한 드레싱의 점도(44,800 cP)보다 약간 작았다. 더 높은 rpm에서, RC를 혼입한 드레싱은 약 3배 많은 양(즉, 상응하는 테스트 제품에서의 활성화된 RC 사용량의 3배)의 MCC를 포함하는 드레싱에 비하여 높은 점도를 나타내었다. 예를 들면, 6rpm에서 RC 드레싱의 점도는 24,300 cP이고, MCC 드레싱은 23,400 cP이며; 30rpm에서 RC 드레싱의 점도는 7,400 cP이고, MCC 드레싱의 점도는 6,740 cP이고; 60rpm에서 RC 드레싱의 점도는 4,460 cP이고, MCC 드레싱의 점도는 3,970 cP이다.
RC 샘플과 MCC 샘플은 최소 1회의 냉동-융해 사이클에 대해서 안정하며, 50℃에서 저장될 때 적어도 5일 동안은 안정한 것으로 나타났다. 요약하면, 완전-지방 드레싱에 유사하거나 또는 우수한 기능성 및 관능성질들을 부여하는데 있어서, RC는 MCC보다 낮은 수준으로 사용될 수 있다.
상기에서 언급된 모든 간행물들과 선행특허들은 여기에서 참고문헌으로 통합된다. 본 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않으면서 상술한 본 발명의 방법 및 시스템의 다양한 변형이 가능하다는 것이 당업자들에게는 명백한 사실이 될 것이다.
바람직한 구체예들과 관련하여 본 발명이 설명되었지만, 청구된 바의 본 발명은 이러한 구체예들에 의해서 한정되는 것은 아님을 이해하여하 한다. 뿐만 아니라, 식품제조분야, 셀루로오즈 식품첨가제 생산 분야 또는 이와 관련된 분야의 당업자들에게 명백한 본발명의 다양한 변형들은 후술되는 본 발명의 청구범위에 해당된다.

Claims (34)

  1. 그물모양의 박테리아 셀루로오즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 식품.
  2. 고함량의 지방을 포함하는 식품과 관련된 긍정적인 기능성 및 관능성질들을 부여하기에 충분한 양으로 그물모양의 박테리아 셀루로오즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 식품.
  3. 제1항에 있어서, 식품은 실질적으로 무지방 식품인 것을 특징으로 하는 식품.
  4. 제1항에 있어서, 그물모양의 박테리아 셀루로오즈를 약 0.01%(w/w)∼약 5%(w/w) 포함하는 것을 특징으로 하는 식품.
  5. 제1항에 있어서, 식품은 마요네즈 드레싱인 것을 특징으로 하는 식품.
  6. 제1항에 있어서, 식품은 샐러드 드레싱인 것을 특징으로 하는 식품.
  7. 제6항에 있어서, 샐러드 드레싱은 오일 및 식초를 포함하는 것을 특징으로 하는 식품.
  8. 제5항 내지 제7항중 어느 한 항에 있어서, 그물모양의 박테리아 셀루로오즈를 약 0.1%(w/w)∼약 2%(w/w) 포함하는 것을 특징으로 하는 식품.
  9. 제1항에 있어서, 식품은 신맛의 크림인 것을 특징으로 하는 식품.
  10. 제1항에 있어서, 식품은 냉동상태의 비-낙농 윕트 토핑인 것을 특징으로 하는 식품.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 그물모양의 박테리아 셀루로오즈를 약 0.1%(w/w)∼약 2%(w/w) 포함하는 것을 특징으로 하는 식품.
  12. 제1항에 있어서, 식품은 크림 소스인 것을 특징으로 하는 식품.
  13. 제1항에 있어서, 식품은 크림-기초 스프인 것을 특징으로 하는 식품.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 그물모양의 박테리아 셀루로오즈를 약 0.1%(w/w)∼약2%(w/w) 포함하는 것을 특징으로 하는 식품.
  15. 제1항에 있어서, 식품은 즉시 스프레드가능한 당의인 것을 특징으로 하는 식품.
  16. 제1항에 있어서, 식품은 냉동 디저트인 것을 특징으로 하는 식품.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 그물모양의 박테리아 셀루로오즈를 약 0.05%(w/w)∼약 1.5%(w/w) 포함하는 것을 특징으로 하는 식품.
  18. 제1항에 있어서, 식품은 과일-기초 빵 충전물인 것을 특징으로 하는 식품.
  19. 제1항에 있어서, 그물모양의 박테리아 셀루로오즈를 약 0.05%(w/w)∼약 1.5%(w/w) 포함하는 것을 특징으로 하는 식품.
  20. 하기 단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 식품 제조방법 :
    (a) 그물모양의 박테리아 셀루로오즈의 분산액을 제조하는 단계 ;
    (b) 그물모양의 박테리아 셀루로오즈를 활성화시키는 단계 ;
    (c) 활성화된 그물모양의 박테리아 셀루로오즈를 식품에 혼입하는 단계 ;
  21. 제20항에 있어서, 고함량의 지방을 포함하는 식품과 관련된 긍정적인 기능성 및 관능성질들을 부여하기에 충분한 양으로 활성화된 그물모양의 박테리아 셀루로오즈를 식품에 혼입하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제20항에 있어서, 약 0.01%(w/w)∼약 5%(w/w)의 활성화된 박테리아 셀루로오즈를 식품에 혼입하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제20항에 있어서, 상기 활성화 단계는 고에너지 공정 단계인 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 고에너지 공정 단계는 고압 균질화 단계인 것을 특징으로 하는 식품.
  25. 제24항에 있어서, 상기 균질화 단계는 약 2,000psi∼약 10,000psi의 압력하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제23항에 있어서, 상기 고에너지 공정단계는 신장 호모게나이저에 의해서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 신장 호모게나이저는 약 500psi∼2,500psi의 압력에서 작동되는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제1항에 있어서, 상기 그물모양의 박테리아 셀루로오즈는 상기 식품에 첨가되기 전에 분무 건조되는 것을 특징으로 하는 식품.
  29. 제28항에 있어서, 상기 그물모양의 박테리아 셀루로오즈는 분무 건조되기 전에 카르복시메틸 셀루로오즈와 혼합되는 것을 특징으로 하는 식품.
  30. 제28항에 있어서, 상기 그물모양의 박테리아 셀루로오즈는 분무 건조되기 전에 카르복시메틸셀루로오즈 및 당과 혼합되는 것을 특징으로 하는 식품.
  31. 제30항에 있어서, 상기 당은 슈크로스인 것을 특징으로 하는 식품.
  32. 제30항에 있어서, 상기 그물모양의 박테리아 셀루로오즈는 약 4부∼약 12부의 그물모양의 박테리아 셀루로오즈 : 약 1부∼약 4부의 카르복시메틸셀루로오즈 : 및 약 1부∼약 3부의 당을 포함하는 비율(w/w)로 카르복시메틸셀루로오즈 및 당과 혼합되는 것을 특징으로 하는 식품.
  33. 제28항에 있어서, 상기 그물모양의 박테리아 셀루로오즈는 분무 건조되기 전에 수용성 검과 혼합되는 것을 특징으로 하는 식품.
  34. 제33항에 있어서, 상기 수용성 검은 크산탄 검, 로커스트 빈 검, 구아르 검 및 아라빅 검으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 식품.
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