건성 지방 에멀션 생성물 및 그의 제조방법

건성 지방 에멀션 생성물 및 그의 제조방법

본 발명은 개선된 건성 지방 에멀션 생성물 및 개선된 에멀션 생성물의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 특히 승온에서 산화에 대한 내성이 개선된 식용 건성 지방 에멀션의 제조에 관한 것이다.

건성 지방 에멀션은 케이크 혼합소, 분말성 쇼트닝, 건성 커피 화이트너, 향미제, 토핑(topping) 혼합소, 소스 혼합소, 건성 음료 혼합소 등과 같은 수 많은 인스턴트 식품에서 널리 허용됨이 밝혀졌다. 전형적으로 이러한 건성 에멀션은 단백질성 물질, 히드로콜로이드 고무, 전분, 카르복시메틸셀룰로스 등과 같은 식용 친수성 필름 형성 물질의 수성 분산액 또는 수용액 중에서 지방 또는 기름을 유화시켜 수증유 에멀션 농축액을 형성시킨 후, 분무 건조 등에 의해 건조시킴으로써 제조한다. 건성 에멀션에서 지방구는 필름형성 물질층에 의해 캡슐화 된다. 이러한 건성 지방 에멀션은 각종 식품의 제조에서 기타 건성 성분과의 배합 및 취급이 용이한 이점을 제공한다. 또, 지방은 공기 존재하에 쉽게 산화성 분해반응을 일으켜 산패성 냄새 및 맛을 유발하므로 필름 형성 물질에 의한 지방구의 캡슐화는 지방의 산패성을 저지 시킴으로써 저장 수명이 연장된 지방 함유 생성물을 제공한다.

상기 방법에 의해 수득할 수 있는 것 보다, 산화에 대한 내성이 더 커서 저장 수명이 더 긴 건성 지방 에멀션 생성물이 필요할 때가 종종 있다. 그러나, 산화성 분해 반응에 대한 내성이 증가된 건성 지방 에멀션을 생성하려했던 종래 방법들은 완전히 만족할 만 한 것은 아니었다. 예를들면, 건성 지방 에멀션 생성물의 산패성을 억제하기 위한 한 방법으로 수소화 라우르산-함유 지방과 같은 고 포화 지방을 지방 성분으로서 사용하였다. 그러나, 이러한 지방의 사용은 이러한 고 포화 지방에 관한 식이문제 때문에 바람직하지 못하고, 특히 찬물에서 건성 에멀션을 재구성하는데 어려움이 있다. 또 하나의 방법으로 부틸화히드록시아니솔 및 또는 부틸화히드록시톨루엔과 같은 항 산화제를 지방내에 배합하여 산화 과정을 억제하는 것이 있다. 이러한 항 산화제의 사용은 저장 수명을 연장시키는데는 유효한 반면, 생산 비용을 상당히 증가시켜 많은 소비자들에게 바람직하지 못하다.

본 발명은 고 포화지방 또는 산화방지제를 사용하지 않고도 특히 상승된 저장 온도에서 산폐성 진전 및 산화에 대한 내성을 증가시킨 건성 지방 에멀션 생성물의 제조 방법을 제공한다. 본 발명에서, 식용 지방 또는 기름, 친수성 필름 형성 물질 및 탄수화물(바람직하게는 이당류)의 수성 분산액 및 물을 유화하여 필름 형성 물질의 연속층 내에서 캡슐화되는 지방구 내에 고형분 함량을 약 25∼75% 함유하는 액성 수중유 에멀션 농축액을 형성한다. 에멀션을 형성시킨 후, 친수성 필름 형성 물질의 두번째 분획을 에멀션 농축액에 수성 분산액중 함유된 필름 형성 물질의 양에 대해 실질상 동량으로 첨가하여 지방구 캡슐화 필름 형성 물질 코팅층을 부가적으로 제공한다. 필름 형성 물질의 두번째 분획은 건조시키기 전에 에멀션 농축액에 첨가하는 것이 바람직하지만, 원한다면 건성 에멀션 농축액의 인스턴트 식품화 과정중과 같이 건조후, 에멀션 농축액에 첨가할 수도 있다. 이러한 두번째 첨가시 사용하는 필름 형성 물질은 첫번째 수성 분산액 형성시 사용하는 필름 형성 물질과 같거나 다를 수 있다.

이러한 필름 형성 물질의 두번째 첨가는 필름 형성제의 단일-단계 첨가에 의해 생성된 건성 지방 에멀션 생성물에 비하여 산화 분해반응 및 산패성 진전에 대한 건성 지방 에멀션 생성물의 내성을 증가시키는데 놀라울 정도로 유효하다(비록 건성 에멀션 생성물에 함유된 필름 형성 물질의 총량이 두 경우 모두에 있어서 동일할지라도)는 것이 밝혀져 있다. 즉, 종래 방법에 의해 건성 에멀션 생성물 제조시 통상적으로 사용하는 친수성 필름 형성물질의 약 1/2의 양만을 액성 에멀션 농축액 제조시 사용하고, 나머지 1/2의 필름 형성제를 에멀션이 형성된 후에 첨가하면, 필름 형성 물질의 이단계 첨가에 의한 건성 에멀션 생성물은 에멀션 형성시 필름형성 물질 전부를 함유할때 수득한 생성물보다 승온에서의 산화에 대한 내성이 훨씬 더 크다. 물론, 에멀션 형성 이전에 수성 분산액중에 함유된 필름 형성 물질의 양은 에멀션에서 지방구 캡슐화 연속 필름을 제공하는 데 충분해야 한다.

건성 지방 에멀션 생성물 제조시 통상적으로 사용하는 기타 식용 성분도 원한다면 액성 에멀션 농축액에 함유시킬 수 있는데, 건성 지방 에멀션의 용도에 따라 예를들면, 안정제, 안정화 염, 착색제, 향미제, 방부제, 비타민, 무기물 등이 있다. 건성 지방 에멀션 생성물은 내부에 뚜렷한 지방의 소립자를 분산상으로서 포함하고 있는 수용성분의 매트릭스를 함유하는 특징을 갖고 있다.

본 발명에 따라, 수성 분산액은 식용 지방, 친수성 필름 형성물질 및 탄수화물(바람직하게는 이당류)를 충분한 물과 함께 혼합함으로써 형성시켜 약 25∼75% 범위의 고형분 함량을 갖는 분산액을 제공한다. 일반적으로 건성 지방 에멀션 생성물에 통상적으로 사용하는 동물 또는 식물의 식용 지방 및 기름 중 어떤 것을 사용할 수 있다. 사용할 수 있는 지방 및 기름으로는 수소화되지 않거나 부분적으로 또는 완전히 수소화된 식물성 지방 및 기름 예컨데, 면실유, 코코야자기름, 옥수수기름, 콩기름, 낙화생유, 해바라기 기름, 팝핵유등 및 그의 혼합물 뿐 아니라 수지, 라아드, 버터 지방등으로서 건성 지방 에멀션이 사용될 생성물에서 원하는 향미, 융점범위, 비누화가 및 기타 특징을 갖는 것을 포함한다. 지방은 수성 분산액중의 주 고형 성분을 함유하고, 분산액의 고형분 함량을 80중량%까지 함유할 수 있다. 사용될 지방이 실온에서 고체 또는 반고체일 경우는 수성 분산액 형성시 사용하기 전에 용융 시킨다.

수성 분산액에서 사용할 수 있는 친수성 필름 형성 물질은 건성 에멀션 생성물 제조시 캡슐화제로서 당분야에 공지된 식용 필름 형성 물질중 어떤 것을 포함한다. 적합한 물질은 기름 표면상에 필름 형성 능력이 양호한 특성, 저흡습성, 저 점성 및 바람직하게는 에멀션 안정화특성을 가져서 분리 유화제를 수성 분산액중에 포함시킬 필요가 없는 것이다. 적당한 필름 형성 물질의 예로서는 카제인산 나트륨 또는 카제인산 칼슘, 고화유장, 고화탈지우유, 젤라틴등과 같은 단백질성 친수성 콜로이드 ; 아라비아고무, 트라가칸트고무, 구아트고무, 카르복시메틸셀룰로스, 메틸셀룰로스 등과 같은 히드로콜로이드 고무 ; 젤라틴화 전분, 멕스트린 및 화학적으로 조작된 덱스트린화 전분이 포함된다. 일반적으로 본 발명의 필름 형성 물질로서 카제인산나트륨, 아라비아고무 및 또는 화학적으로 조작된 덱스트린화 전분을 사용하는 것이 바람직하고, 이러한 물질은 양호한 에멀션 안정화 특성을 포함하여 상기 특성을 모두 가지므로 분리 유화제를 수성 분산액에 포함시킬 필요가 없다.

수성 분산액에 포함된 필름 형성물질의 양은 에멀션내에 지방구 캡슐화 연속 필름을 제공하기에 충분한 것이어야 한다. 이 양은 사용하는 특정 필름 형성제, 수성 에멀션 내의 지방의 양 및 건성 에멀션 생성물에서 지방구의 바람직한 크기에 좌우된다. 따라서, 필름 형성제에 대한 지방의 비는 필름 형성 물질의 연속 필름에 의해 캡슐화되는 지방구를 포함하는 안정한 에멀션을 형성시킬 수 있는 것이 적당하다. 비가 증가할수록 적당한 양의 필름 형성제가 결여되므로 안정한 에멀션이 형성될 수 없는 점에 이르게 되어 합체, 응집반응이 나타나고, 에멀션 농축액이 건조되기 전에 지방 입자의 표면이 솟아오른다(creaming). 이 점은 사용하는 필름 형성제에 따라 다르다. 예를들면, 카제인산 나트륨-버터 지방계에 의해서는, 수성 분산액에서 카제인산나트륨에 대한 지방의 비가 1 : 15인 것이 안정한 에멀션을 제공하는데 있어서 상한선으로 보인다. 비록 이 한계가 가능한 모든 계에 적용될 수는 없을 지라도, 이것은 안정한 에멀션이 더 잉 형성되지 않을 때까지 비를 서서히 증가시킴으로써 주어진 계에서 용이하게 결정할 수 있다. 비의 하한선은 비용 문제 및 에멀션에서 지방구의 바람직한 크기에 의해서만 조절된다. 즉, 비가 감소될수록 지방구의 크기는 감소한다. 에멀션에서 지방구는 바람직하게는 약 10미크론 이하의 평균 입자 직경을 갖는다. 일반적으로 수성 분산액에서 필름형성제에 대한 지방의 비가 약 2 : 1∼20 : 1의 범위에 있는 것이 바람직하다. 카제인산나트륨이 두 단계 모두에서 필름 형성 물질로 사용될 때는, 수성 분산액에서 카제인산염에 대한 지방의 비가 약 5 : 1∼15 : 1의 범위에 있는 것이 바람직하며, 에멀션 형성 후 액성 에멀션 농축액에 동량을 첨가한다.

만약 사용되는 필름 형성제가 양호한 유화특성을 갖지 않는다면, 통상적인 유화제를 수성 분산액에 첨가하여 에멀션 형성의 용이성을 증가시키고 건조시킬 액성 에멀션 농축액의 안정성을 증진시킬 수 있다. 사용할 수 있는 유화제로는 모노 및 디글리세라이드, 글리세롤 모노-스테아레이트, 헥시톨 무수물의 소르비탄 에스테트, 헥시톨 무수물의 폴리옥시에틸렌소트비탄에스테르 및 그의 조합과 같이 식품용으로 인가된 것들이 있다. 유화제를 사용할 경우, 이것은 전형적으로 에멀션 농축액중 고형분 함량의 약 0.2∼2.0중량%의 양으로 존재한다.

탄수화물, 바람직하게는 자당, 유당, 맥아당 및 그의 혼합물과 같은 이당류는 건성 지방 에멀션 생성물의 에멀션 안정성을 증진시키기 위해 수성 분산액중 고형분 함량의 약 3∼35중량%의 양으로 수성 분산액내에 포함된다.

영양의 또는 감각 수용성의 목적을 위해 건성 지방 에멀션 생성물 제조시 통상적으로 사용하는 기타 식용물질(예컨대, 착색제, 향미제, 비타민, 무기물, 방부제, 소포제 등)도 원한다면 수성 분산액내에 포함시킬 수 있다. 이런 물질을 사용할 경우, 이것은 통상적으로 소량으로 존재한다.

수성 분산액 제조시, 지방은 약 55∼65℃로 가열함으로써 녹이고(고체 또는 반고체 지방을 사용할 경우), 격렬히 교반시키면서 필름 형성 물질이 분산되어 있는 뜨거운 물(65∼90℃)에 첨가한다. 이어서, 이 당류를 교반하에 첨가한다. 유화제를 사용할 경우는 통상적으로 액화 지방에 첨가한다. 물의 양을 조절하여 약 25∼75중량%의 고형분 함량을 갖는 수성 분산액을 제공한다. 이어서, 지방구가 목적하는 입자크기 분포를 갖고 에멀션내의 지방구가 필름 형성 물질층에서 캡슐화되는 수중유 에멀션을 제공하기에 충분할 정도로 수성 분산액을 균등질화 시킨다(예컨대, 통상적인 이단계 균질화 내에서 약 140∼210kg/㎠ 총압으로 균등질화 시킨다).

액성 에멀션 농축액을 형성시킨 후, 부가량의 친수성 필름 형성 물질을 에멀션 농축액의 건조 이전에, 과정중에 또는 이후에 에멀션내에 배합한다. 이러한 두번째 첨가시 사용하는 필름 형성 물질은 상기 기재한 필름 형성제중 어떤 것일 수 있고, 수성분산액 제조시 사용한 필름 형성제와 같거나 다를 수 있다. 두번째 첨가시 사용한 필름 형성 물질의 양은 수성 분산액 내에 포함된 필름 형성제의 양과 실질적으로 동량이다. 이러한 필름 형성 물질의 두번째 첨가는 또한 산화, 빛, 습기 및 저장시 기타 해로운 조건들로 부터 지방구를 보호하는 지방구 캡술화 필름 형성제의 두번째 층을 제공하는 것으로 생각된다. 이러한 이중 캡슐화 지방 에멀션 생성물은 필름 형성 물질이 모두 단일 공정으로 첨가된 필름 형성제를 동량 사용하여 제조한 유사 생성물보다 특히 승온에서의 산화에 대한 내성이 더 개선된 것으로 나타난다.

따라서, 필름 형성 물질의 두번째 분획은 적당량의 물 속에 분산시키고, 에멀션 농축액을 건조시키기 전 어느때나 교반하에 액성 에멀션 농축액에 첨가시킬 수 있다. 또는, 액성 에멀션 농축액을 분무 건조 등에 의해 건조시킬 수 있고, 분말을 적시기 위해 필름 형성제의 두번째 분획이 분산되어 있는 물을 사용하여 건성 에멀션 생성물을 인스턴트화 시킬 수 있다.

본 발명의 건성 에멀션 생성물은 종래 사용해온 건성 에멀션 생성물, 예컨대 건성 케이크 혼합소, 분말성 쇼트닝, 건성 커피 화이트너, 토핑 혼합소, 소스 혼합소, 건성 음료 혼합소 등의 건조 식품계중 어떤 것의 제조시 사용할 수 있다. 이러한 생성물은 본 발명의 건성 에멀션 생성물을 함유시, 특히 고온에서 산화 및 산패성에 대한 내성을 개선시켰다.

하기 실시예는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위한 것이고 본 발명의 범위를 제안하려는 것은 아니다. 달리 언급되거나 당업자에게 명백하지 않는한, 본 명세서에서 사용하는 모든 백분율, 부, 비 및 분율은 중량 기준으로 하고, 모든 온도는 ℃ 기준으로 한다.

실시예 1

하기 제제를 갖는 건성 지방 에멀션 생성물을 제조한다.

성분퍼센트

지방(버터지방)75.0

카제인산나트륨15.0

결정성 유당10.0

상기 성분으로부터 건성 에멀션을 제조할 때, 카제인산나트륨의 1/2(즉 7.5g)을 뜨거운 물(83℃) 92.5g에 가하고 와링 배합기 내에서 잘 섞는다. 지방을 녹여, 60℃ 온도에서 격렬한 교반하에 카제인산나트륨 분산액에 가한후, 락토오즈를 가하고, 수성 분산액을 균등질화될 때까지 혼합한다. 이어서, 생성되는 분산액을 첫번째 및 두번째 단계에 각각 175kg/㎠ 및 35kg/㎠의 통상적인 이단계 균질화기 내에서 균등질화시켜, 50%의 고형분 함량을 갖는 액성 에멀션 농축액을 형성한다. 카제인산나트륨은 캡슐화 및 필름 형성 능력 외에도 양호한 유화특성을 가지므로 수성 분산액 내에 별도의 유화제를 포함시킬 필요는 없다. 이어서, 액성 에멀션 농축액을 보웬 분무 건조기로 펌프 주입하여 건조시킨다. 에멀션 농축액을 분무 건조기로 도입하기 바로 전에 92.5g의 뜨거운 물(83℃) 중의 7.5g 카제인산 나트륨의 분산액을 액성 에멀션 농축액으로 1 : 1비로 가하고, 생성되는 에멀션을 분무 건조시켜 약 3% 이하의 수분 함량을 갖는 건성 지방 에멀션을 생성한다. 건성 에멀션은 두 단계에서 캡슐화되어 있는 지방과 함께, 분산상으로서 그 속에 뚜렷한 소립자의 지방을 갖는 수용 성분의 매트릭스를 함유하는 것으로 특징화 되어있다.

실시예 2

건성 지방 에멀션 생성물을 본 발명의 이단계 캡슐화 과정에 따라 제조하고, 생성물의 성질을 통상적인 단일단계 캡슐화 과정에 따라 제조한 건성 지방 에멀션의 성질과 비교해 본다. 즉, 버터 지방 대신에 옥수수 기름을 지방 성분으로 사용한다는 한 가지 사실만을 제외하고는 실시예 1에서 설정한 성분, 양 및 방법을 사용하여 건성 지방 에멀션을 제조한다. 이러한 이단계 캡슐화 과정에 의해 생성된 생성물을 생성물A라고 명명한다. 에멀션을 형성 시키기 전에 카제인산나트륨을 모두(15g) 한꺼번에 수성 분산액에 가한다는 것을 제외하고는 동일한 성분(즉, 옥수수 기름, 카제인산나트륨, 유당 및 물), 동일한 양 및 동일한 방법을 사용하여 또 하나의 건성 에멀션 생성물(생성물B)을 제조한다. 이어서, 캡슐화 되지 않은 옥수수기름(생성물C) 뿐 아니라 건성 생성물의 산화적 안정성을 하기 시험 방법에 의해 결정한다.

건성 에멀션 생성물 10g시료를 고무마개를 한 500ml의 바닥이 편평한 병으로 도입시키고, 유리면을 사용하여 병 전체에 생성물을 분산시켜 산소에 대한 노출을 최대화한다. 병을 45℃, 50℃ 및 60℃에서 저장하고, 윗 공간의 산소를 각 병에 대해 2주 간격으로 기체 크로마토그래피에 의해 결정하여 각 병의 윗 공간 산소의 반감기, 즉 각 병의 윗 공간 산소가 10.5%로 감소(최초 농도의 반)되는데 필요한 시간을 결정한다. 이 측정의 결과를 하기 표1에 제시한다.

[표 1]

이러한 시험 결과는 본 발명의 이단계 캡슐화 과정에 따라 제조한 건성 에멀션 생성물이 승온에서 산화에 대한 내성을 개선시켰음을 나타낸다.

생성물 A 및 B의 입자크기는 니콤프 270 서브미크론 입자 선별기를 사용하여 측정한다. 생성물 B(단일 단계캡슐화 생성물)는 600 및 140 나노미터에서 피크를 나타내는 2정의 입자 직경 크기 분포를 갖는 반면, 생성물 A(이단계 캡슐화 생성물)는 1,125 및 240 나노미터에서 피크를 나타내는 동일한 분포를 갖는다.

실시예 3

하기 제제를 갖는 건성 지방 에멀션 생성물을 제조한다.

성분퍼센트

지방(버터지방)80.0

카제인산나트륨10.7

유당9.3

이러한 생성물 제조시 실시예 1의 방법을 사용한다. 즉, 카제인산나트륨의 1/2(5.35g)을 지방, 유당 및 충분한 물을 함유하는 수성 분산액중에 포함시켜, 50중량%의 고형분 함량을 갖는 액성 에멀션 농축액을 제공한다. 카제인산나트륨의 나머지 5.35g은 물중에 분산시켜, 분무 건조하기 전에 에멀션에 첨가시킨다. 건성 지방 에멀션은 상승된 저장 온도에서 산화에 대한 내성이 우수하다.

실시예 4

건성 에멀션 생성물의 다섯개 시료를 제조하고 기체 크로마토그래피를 사용하여 분석 평가해서, 생성물 사이의 산화정도 차이를 결정한다. 시료는 모두 75.0g 옥수수 기름, 15.0g필름 형성물질 및 10.0g 유당을 함유하는 제제를 사용하여 제조한다. 생성물 시료 D, E 및 F는 실시예 1의 이단계 캡슐화 과정을 사용하여 제조한다. 시료D의 제조시, 아라비아고무를 필름 형성 물질로서 사용하여, 7.5g의 아라비아고무를 수성분산액 내에 포함 시키고 7.5g은 분무 건조시키기 전에 에멀션에 첨가한다. 시료 E는 카제인산나트륨을 필름 형성 물질로서 사용하여, 실시예 1의 방법에 따라 카제인산염을 각 단계에 7.5g씩 두 단계로 첨가하여 제조한다. 시료F는 7.5g의 카제인산나트륨을 수성분산액 내에 포함시키고 7.5g의 아라비아고무를 분무 건조 이전에 에멀션 농축액에 첨가하여 제조한다. 생성물 시료 G 및 H는 필름 형성제를 모둔 수성분산액내에 포함시키는 단일 단계 캡슐화 방법에 의해 제조한다. 즉, 시료 G에서는 15g의 카제인산나트륨을 분산액에 첨가하고, 시료 H에서는 15g의 아라비아고무를 수성 분산액내에 포함시킨다.

각 시료의 분무 건조된 에멀션 농축액을 기체 크로마토그래피에 의해 분석평가해서 시료의 산화 정도를 결정한다. 즉, 분석 평가할 시료 5g을 텍마르 4000헤드스페이스 농축기를 사용하여 사하시킨다. 시료를 75℃에서 20분간 80ml/분의 유속으로 헬륨(영등급)을 사용하여 사하시킨다. 휘발성 향미제를 테낙스 다공성 중합체 트랩상에 걸리게 한다. 사하 사이클을 완결시킨 후, 운반기체(초고순도의 수소)는 헤울레트-팍카르드 5890 기체 크로마토그래프에 연결된 DB-5 융합 실리카 컬럼의 윗 부분상으로 화합물을 이동 시킨다. 5분 탈착 사이클 과정중에 컬럼을 -20℃로 유지 시킨다. 그 시간이 지난후, 오븐 온도를 매분 8℃의 비율로 200℃로 올린다. 컬럼으로부터 용리되는 성분을 불꽃 이온화에 의해 검출하고, 각 시료에 대해 컬럼으로부터 용리되는 총 휘발성 물질은 각 시료에 대해 기체 크로마토그래피 종단면도의 총 피크 면적을 계산함으로써 결정한다. 이 시험의 결과를 표2에 제시한다.

[표 2]

컬럼으로부터 용리되는 휘발성 물질의 증가는 지방 산화의 증가를 나타내므로, 본 발명의 이단계 캡슐화 과정이 산화에 대한 내성을 증가시킨다는 것은 명백하다. 예를들면, 시료E(카제인산나트륨의 이단계첨가)는 시료G(동일한 총량의 카제인산나트륨의 일단계첨가)보다 약 64%적은 휘발성 물질을 갖고, 시료D(아라비아고무의 이단계 첨가)는 시료H(동량의 아라비아고무의 일단계 첨가)보다 약 20% 적은 휘발성 물질을 갖는다.