KR101914388B1

KR101914388B1 - 감미질이 개선된 효소처리 스테비아 조성물이 함유된 감미료

Info

Publication number: KR101914388B1
Application number: KR1020170113392A
Authority: KR
Inventors: 김경재; 배성우; 김래경; 김동환
Original assignee: 김경재; 주식회사 대평
Priority date: 2017-09-05
Filing date: 2017-09-05
Publication date: 2018-11-02
Anticipated expiration: 2037-09-05
Also published as: EP3524065A1; US20190281873A1; EP3524065A4; WO2019050062A1; EP3524065B1; ES2857860T3; US11206856B2

Abstract

본 발명은 스테비올 배당체를 90 중량% 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 감미질이 개선된 효소처리 스테비아 조성물이 함유된 감미료에 관한 것으로서, 스테비아 추출물(스테비올 배당체)의 당전이 반응(glycosylation) 물질로 사이클로덱스트린을 사용하면서 기존의 다공성의 흡착수지(방향족계, Styrene Type)를 이용한 정제과정 없이 간단히 당부가 반응만 실시해 효소처리 스테비아를 생산하고, 이를 다양한 제과, 음료(알콜음료 포함), 식품, 제품 등의 감미제, 풍미 강화제 및 풍미 변형제의 성분 및 시약으로서 사용 가능하게 하는 효소처리 스테비아 감미료와 그 제품을 제공할 수 있다.

Description

감미질이 개선된 효소처리 스테비아 조성물이 함유된 감미료 {Sweetener comprising sweet-improved enzymatically modified stevia composition}

본 발명은 감미질이 개선된 효소처리 스테비아 조성물이 함유된 감미료에 관한 것으로서, 자세하게는 스테비올 배당체를 90 중량% 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 감미질이 개선된 효소처리 스테비아 조성물이 함유된 감미료에 관한 것이다.

설탕은 종래부터 음식물의 감미료로서 널리 이용되고 있다. 특히 캔 커피를 비롯한 커피음료나 탄산음료 등의 청량 음료수에는 다량의 설탕이 사용되고 있다. 그러나 최근 건강을 지향하거나 저칼로리를 지향하는 것에 영향을 받아 비만, 당뇨병, 충치의 원인이 되는 설탕의 양을 줄이거나 설탕 대신에 고감미도의 감미료가 이용되는 경향이 나타나고 있다. 이러한 감미도가 높은 감미료로는 남미 파라과이를 원산지로 하는 국화과의 다년생 식물인 스테비아에서 추출한 스테비아 감미료가 대표적이다. 스테비아 감미료의 세계적인 소비처는 북미 30%, 한국 20%, 일본 15%, 중국이 20% 나머지 15%가 기타 나라로 되어있다. 상기 스테비아 감미료는 크게 2가지 종류로 분류될 수 있는데, 첫째 식물체에서 추출, 정제하여 제조되는 스테비아추출물 타입(스테비올 배당체)과, 둘째 스테비아추출물에 전분에서 제조된 덱스트린 및 효소를 이용하여 포도당을 부가한 효소처리 스테비아로 나눌 수 있다.

스테비아 감미료의 한국에서 식품으로서의 소비 형태는 효소처리 스테비아(식품첨가물 공전상의 공식명칭) 제품이 전체의 약 95% 이상을 차지하고 있다. 스테비아 감미료 중에서 효소처리 스테비아가 가지는 장점은 ① 감미질이 설탕에 가깝고, 쓴 맛이 없고, 감미도가 설탕의 100∼250배로 높기 때문에 실질적으로 무칼로리이다. ② 열과 산에 안정하여 가공, 보존중의 감미 변화가 적다. ③ 미생물의 영양원이 되기 어렵고, 구강에서는 실질적으로 비우식성이다. ④ 메일라드 반응을 일으키지 않고, 식품가공으로 갈변되기 어렵다. ⑤ 젓갈미를 완화시킨다. ⑥ 산미를 완화시킨다. ⑦ 빙점 강하가 작다. ⑧ 침투압을 올리지 않는다. ⑨ 다른 감미료와의 상승효과가 있어서 감미 코스트의 저감에 유효하다. ⑩ 산뜻한 감미질이며 당질 감미료의 걸죽한 맛을 완화한다는 것이다.

그러나, 상기와 같은 장점과 스테비아 잎 추출물에서의 정제공정 및 효소반응에 의한 감미질 보완에도 불구하고 효소처리 스테비아는 타 당질 감미료(설탕, 과당 등)와 비교하여 감미의 상승이 느리고, 뒷맛(後味)의 감미가 비교적 오래 남아 감미의 마무리가 나쁜 단점이 있다. 또 상기 스테비아 감미료에 다량 포함되는 스테비오사이드에는 감미와는 별도로 뒷맛에 독특한 떫은맛이나 쓴맛을 수반하는 결점이 있어, 커피 음료, 청량 음료수, 알코올 음료에 이용하면 명확히 위화감을 주는 단점이 있다.

이를 위해 기존에는 레바우디오사이드 A를 주성분으로 한 스테비올 배당체에 글루코오스를 α-부가 반응시키는 방법을 사용하고 있는데, 효소반응이 진행되면 레바우디오사이드 A에 부가된 글루코오스로부터 긴 사슬의 글루코오스 사슬이 형성되고, 이렇게 얻은 α-글루코실레바우디오사이드 A가 포함된 감미료의 감미도가 레바우디오사이드 A와 비교하여 감미도가 오히려 저하되며 특히 후미의 단맛에 끌림이 있어 불쾌하거나 텁텁한 단맛이 생성된다는 문제가 있다.

따라서 이를 개선하고자 효소처리 스테비아에는 다양한 감미질 개선 연구가 이루어졌으며, 본 발명자들도 이에 대한 일환으로서, 기존보다 감미질이 우수하면서도 제조가 용이한 효소처리 스테비아 조성물을 제조하는 방법을 확인하여 본 발명을 완성하였다.

대한민국 등록특허 제10-1535427호 (발명의 명칭 : 우수한 감미질의 효소처리 스테비아 감미료 제조방법, 출원인 : 주식회사 대평, 등록일 : 2015년07월03일) 대한민국 등록특허 제10-1531202호 (발명의 명칭 : 스테비아 추출물의 감미질 개선, 출원인 : 산에이겐 에후.에후. 아이. 가부시키가이샤, 등록일 : 2015년06월18일) 대한민국 등록특허 제10-0888694호 (발명의 명칭 : 감미질이 우수한 효소처리 스테비아 제조방법, 출원인 : 주식회사 대평, 등록일 : 2009년03월06일) 대한민국 등록특허 제10-0851610호 (발명의 명칭 : 감미료 및 그 제조 방법, 출원인 : 디아이씨 가부시끼가이샤, 등록일 : 2008년08월05일)

본 발명의 목적은 감미질이 개선된 효소처리 스테비아 조성물이 함유된 감미료를 제공하는 데에 있다. 자세하게는 본 발명의 목적은 스테비올 배당체를 90 중량% 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 감미질이 개선된 효소처리 스테비아 조성물이 함유된 감미료를 제공하는 데에 있다. 스테비아 추출물 또는 스테비올 배당체에 효소처리하여 당부가된 상태로 제조한 기존의 효소처리 스테비아 조성물은 쓴맛 등이 효소처리 전보다 줄어드는 반면 글리코실기가 레바우디오사이드 A 등의 스테비올 배당체에 길게 부가될수록 후미의 끌리는 단맛이 강해지는 단점이 있어왔다. 그러나 본 발명에서는 효소처리 이후 알코올 하에서 효소처리 스테비아 조성물을 재결정화하는 공정을 통해 글리코실기가 1개 결합된 레바우디오사이드 A의 함량을 최대로 높일 수 있는 방법을 도출함으로써 기존보다 감미질이 현저하게 개선된 효소처리 스테비아 조성물의 제공이 가능하다.

본 발명은 하기 식 (1)을 만족하는 것을 특징으로 하는 감미료에 관한 것이다.

15 ≥(RAG1+RAG2)/RA ≥ 3.87 (1)

상기 식에서 RA는 총 레바우디오사이드 A 중에서 글리코실화 되지 않은 레바우디오사이드 A의 비율(%)을, RAG1은 글리코실기가 1개가 결합된 레바우디오사이드 A의 비율(%)을, RAG2는 글리코실기가 2개 결합된 레바우디오사이드 A의 비율(%)을 나타낸다.

상기 감미료는 바람직하게는 하기 식 (2)를 만족하는 것을 특징으로 한다.

1.17≥(RA+RAG1+RAG2)/TRA≥ 0.8 (2)

상기 식에서 TRA는 총 스테비올 배당체 내의 총 레바우디오사이드 A의 비율(%)을 나타낸다.

또한 상기 감미료는 하기 식 (3)을 만족하는 것을 특징으로 할 수 있다.

32.8 ≥ RAG1/RAG2 ≥ 7.2 (3)

상기 감미료는 바람직하게는 식 (1), (2) 및 (3)을 모두 만족하는 것이 더 좋다.

상기 감미료는 스테비올 배당체를 90 중량% 이상 함유하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 효소처리 스테비아 조성물을 포함하는 감미료의 제조방법을 제공한다. 본 발명에서는 이러한 제조방법을 통해 기존의 효소처리 스테비아 조성물의 제조방법에서는 사용되지 않은 알코올을 이용한 결정화 단계를 적용함으로써 상기 식 (1), (2) 또는 (3)을 만족하는 감미료를 제조할 수 있으며, 특히 기존 방법을 이용하여 제조한 효소처리 스테비아 조성물에 비해 글리코실기가 1개 결합된 레바우디오사이드 A의 함량이 최대인 효소처리 스테비아 조성물을 제조할 수 있다. 이렇게 제조된 효소처리 스테비아 조성물은 기존보다 후미의 끌리는 단맛이 현저하게 줄어 미질이 개선된 감미료로 기능할 수 있다.

바람직하게는 상기 제조방법은, 글리코실화 되지 않은 레바우디오사이드 A가 80 중량% 이상 함유된 스테비올 배당체와 베타사이클로덱스트린을 1:1~3의 중량비로 혼합하여 전체 원료량 기준 2~4배 중량의 물에 용해한 뒤 pH 5.0~6.0, 60~80℃, 20~50 Brix로 보정하는 제1단계; 상기 제1단계에서 원료로 사용된 스테비올 배당체 100 중량부 기준으로 0.1~3 중량부의 사이클로덱스트린글루카노트랜스퍼라제를 첨가하고 24~50시간 동안 1차 효소반응 하는 제2단계; 1차 효소반응하여 얻은 반응물에, pH 4.0~5.0, 55~65℃의 조건에서, 상기 제1단계에서 원료로 사용된 스테비올 배당체 100 중량부 기준으로 0.5~2 중량부의 글루코아밀라아제를 첨가하고 1~3시간 동안 2차 효소반응 하는 제3단계; 2차 효소반응하여 얻은 반응물을 85~95℃로 1~3시간 동안 가온하여 효소작용을 실활하고 여과, 분리, 농축 및 건조한 후 알코올 하에서 2~3시간 동안 교반하여 결정화하는 제4단계; 및, 제4단계에서 얻은 결정물을 여과, 세척, 농축, 살균 및 건조하는 제5단계;를 포함할 수 있다.

상기 방법으로 최종 제조된 효소처리 스테비아 조성물은 총 스테비올 배당체의 함량이 90~99 중량%인 것으로서, 상기 총 스테비올 배당체 내의 총 레바우디오사이드 A(글리코실기를 갖지 않은 미반응 레바우디오사이드 A + 글리코실화된 레바우디오사이드 A 모두 포함)의 비율이 80 중량% 이상, 바람직하게는 80~99 중량% 일 수 있다.

상기 제1단계의 전체 원료량은 스테비올 배당체와 베타사이클로덱스트린의 총 중량을 나타낸다.

이 때 상기 조성물의 총 레바우디오사이드 A 중에서, 글리코실기를 갖지 않은 미반응 레바우디오사이드 A가 10~25 비율%, 1개의 글리코실기를 갖는 레바우디오사이드 A가 60~85 비율%, 2개의 글리코실기를 갖는 레바우디오사이드 A가 2~10 비율% 및 잔부 0~10 비율%를 갖는 것을 특징으로 한다. 상기 잔부에는 글리코실기를 3개 이상 갖는 레바우디오사이드 A가 포함될 수 있다. 본 발명의 조성물의 제조방법 측면에서 수율은 원료로 사용된 스테비올 배당체 기준으로 60% 이상일 수 있다.

이 때 원료로 사용된 스테비올 배당체는 레바우디오사이드 A 함량이 40~60 중량%인 스테비아 추출물을 메탄올 또는 에탄올로 재결정하고, 여과하여 글리코실화 되지 않은 레바우디오사이드 A 함량이 80 중량% 이상, 바람직하게는 90 중량% 이상인 스테비올 배당체를 제조한 것이다.

상기 제1단계에서 스테비올 배당체와 베타사이클로덱스트린을 혼합할 때 베타사이클로덱스트린은 결정형태의 것을 사용할 수 있다.

본 발명의 감미료 제조방법에서 제4단계의 여과, 분리 단계는 규조토 여과 후 한외여과(Ultra filtration)하여 분리할 수 있다. 상기 제4단계에서 여과 과정 이후 흡착수지를 이용하여 불순물을 정제하는 과정을 추가할 수 있다.

상기 제조방법에서 제4단계에서 사용되는 알코올은 에탄올 또는 메탄올 일 수 있으며, 또한 85~95%(v/v)의 알코올 수용액일 수 있다.

상기 제조방법에서 제4단계 또는 제5단계의 농축 단계는 감압농축 또는 역삼투압 농축 방법으로 수행될 수 있다.

상기 제조방법에서 제5단계의 여과, 세척 단계는 원심여과하고 알코올로 세척하여 수행될 수 있으며, 살균 단계는 UHT 살균(ultra high temperature sterilization) 방법을 통해 수행될 수 있다. 이 때, 상기 제4단계 또는 제5단계의 건조 방법은 분무건조, 열풍건조 또는 동결건조 중에서 선택되는 방법으로 수행될 수 있다. 상기 제5단계의 세척에 사용되는 알코올은 결정화 단계에서 사용된 것과 동일한 알코올을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 효소처리 스테비아 조성물의 원료로 사용되는 스테비올 배당체에는 하기와 같은 화학식 1 및 표 1에 개시된 스테비올 배당체 성분이 포함되어 있다.

[화학식 1]

Compound	R₁	R₂	MW
Stevioside (스테비오사이드)	Glc(β)-	Glc(β1-2)-Glc(β)-	804.9
Rebaudioside A (레바우디오사이드 A)	Glc(β)-	Glc(β1-2)-Glc(β)- Glc(β1-3) ┛	967.0
Rebaudioside B (레바우디오사이드 B)	H-	Glc(β1-2)-Glc(β)- Glc(β1-3) ┛	804.9
Rebaudioside C (레바우디오사이드 C)	Glc(β)-	Rha(α1-2)-Glc(β)- Glc(β1-3) ┛	951.0
Rebaudioside D (레바우디오사이드 D)	Glc(β1-2)-Glc(β)-	Glc(β1-2)-Glc(β)- Glc(β1-3) ┛	1129.2
Rebaudioside F (레바우디오사이드 F)	Glc(β)-	Xyl(β1-2)-Glc(β)- Glc(β1-3) ┛	937.0
Steviolbioside (스테비올비오사이드)	H-	Glc(β1-2)-Glc(β)-	642.7
Dulcoside A (둘코사이드 A)	Glc(β)-	Rha(α1-2)-Glc(β)-	788.9
Rubusoside (루부소사이드)	Glc(β)-	Glc(β)-	642.7
Glc:D-glucose, Rha:L-rhamnose, Xyl:D-xylose

상기 스테비올 배당체는 스테비올 배당체 성분 중 글리코실화되지 않은 레바디오사이드 A의 함량이 80 중량% 이상, 바람직하게는 90 중량% 이상인 스테비올 배당체일 수 있다. 상기 글리코실화되지 않은 레바디오사이드 A의 함량은 스테비올 배당체 중 99 중량%까지 포함될 수 있다.

따라서, 본 발명을 통해 상기 레바디오사이드 A에 효소처리를 통해 글리코실기가 결합된 레바우디오사이드 A, 특히, 글리코실기가 1개 결합된 레바우디오사이드 A의 함량이 최대인 효소처리 스테비아 조성물을 제조할 수 있다.

본 발명에서 이와 같이 제조된 효소처리 스테비아 조성물이 포함된 감미료는 식품 및 식품첨가물로 사용할 수 있으며, 이에 상기 감미료가 포함된 식품 조성물의 제공이 가능하다.

또한, 상기 식품 및 식품첨가물에는 커피음료, 청량음료, 쥬스음료, 분말음료, 유제품 및 알코올 음료로 이루어진 음료, 캔디 또는 과자를 포함할 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명의 제조방법에 의해 감미질이 개선된 감미료는 단독으로 사용할 수도 있으나, 솔비톨, 말티톨, 환원물엿, 자일리톨, 트레할로스, 에리스리톨 등의 설탕보다 감미도가 낮은 저칼로리 감미료와 병용할 수 있고, 특히 병용된 감미료의 특성을 해치지 않고 더욱 강한 단맛을 부여할 수 있어 양질의 저칼로리 감미료 제제로 만들 수 있다.

또한 본 발명의 제조방법으로 얻은 감미료의 건조물은 백색부터 엷은 황색을 나타내며, 냄새가 없거나 약간 특유한 냄새를 가진 분말이다. 따라서, 감미료는 건조물 단독 또는 희석제로서 설탕, 과당, 포도당, 유당, 이성화당, 물엿 등의 당질계 감미료와 병용한 상태로 적절히 사용할 수도 있다. 또한, 감초 추출물, 사카린, 아스파르탐, 아세설팜칼륨, 슈크랄로스 등의 비당질계 고감미도 감미료와 조합하여 적절히 사용할 수도 있다.

일 예로서, 본 발명의 감미료에 전분, 덱스트린 및 기타 당류가 혼합된 감미료의 제공이 가능한데, 상기 기타 당류로는 솔비톨, 말티톨, 자일리톨, 트레할로스, 에리스리톨, 설탕, 과당, 포도당, 유당, 이성화당, 물엿, 감초 추출물, 사카린, 아스파르탐, 아세설팜칼륨 및 슈크랄로스로 이루어진 군에서 선택된 것이 사용될 수 있다.

본 발명은 스테비올 배당체를 90 중량% 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 감미질이 개선된 효소처리 스테비아 조성물이 함유된 감미료에 관한 것으로서, 스테비아 추출물(스테비올 배당체)의 당전이 반응(glycosylation) 물질로 사이클로덱스트린을 사용하면서 기존의 다공성의 흡착수지(방향족계, Styrene Type)를 이용한 정제과정 없이 간단히 당부가 반응만 실시해 효소처리 스테비아를 생산하고, 이를 다양한 제과, 음료(알콜음료 포함), 식품, 제품 등의 감미제, 풍미 강화제 및 풍미 변형제의 성분 및 시약으로서 사용 가능하게 하는 효소처리 스테비아 감미료와 그 제품을 제공할 수 있다. 한편, 본 발명자들은 대한민국 등록특허 제10-1535427호와 대한민국 등록특허 제10-0888694호를 통해 지속적으로 효소처리 스테비아 감미료를 제조하는 기술을 개발해 왔으며, 본 발명을 통해 기존의 제조방법보다 효소처리 과정을 보다 세분화하여 총스테비올 배당체 함량이 높으면서도 감미질이 현저하게 개선된 스테비아 조성물의 제조가 가능해졌다.

도 1은 본 발명의 효소처리 스테비아 조성물을 포함하는 감미료의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 레바우디오사이드 A의 화학식을 나타낸다. 상기 화학식의 히드록시기에 글리코실기가 결합될 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 내용이 철저하고 완전해지도록, 당업자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제공하는 것이다.

<실시예 1. 효소처리 스테비아 조성물의 제조 i>

다음과 같이 효소처리 스테비아 조성물을 제조하였다. 이 때 중간 산물(첨자 표시)과 최종 산물에 대해 당 전이율을 확인하였다.

먼저 RA(글리코실화 되지 않은 레바우디오사이드 A)가 90중량% 함유된 스테비아 추출물과 베타사이클로덱스트린을 1:2의 중량비로 혼합하여 원료 전체 중량의 3배수에 용해하였고 pH 5.5, 70℃, 30Brix로 보정하였다. 효소처리 1차 반응을 위해 CGTase(사이클로덱스트린글루카노트랜스퍼라제)가 스테비아 추출물 100g 대비 1.6g이 되도록 투여하였고, 40시간 반응시켰다¹⁾.

다음으로는 효소처리 2차 반응을 위해 pH 4.5, 58℃의 조건에서 글루코아밀라아제를 스테비아 추출물 100g 대비 0.8g이 되도록 투여하고 1시간 40분 동안 반응²⁾한 후 90℃에서 효소의 작용을 실활시켰다. 효소가 실활된 반응물을 규조토로 여과하였고 한외여과법으로 막분리³⁾과정을 수행하였으며, 막분리된 것을 감압농축한 후 분무건조⁴⁾하고 건조물 중량 대비 3배 부피의 92(v/v)% 에탄올 수용액 하에서 온도를 최대 60℃ 용해 후 냉각하여 45℃ 유지하면서 2~3시간 교반하여 결정화하였다. 이 후 원심여과하고 92(v/v)% 에탄올 수용액으로 세척⁵⁾하여 감압농축하고 UHT 살균(ultra high temperature sterilization)한 후 다시 분무건조⁶⁾하였다. 이 과정에서 각 단계^{(위첨자 표시된 것)}에서 얻은 조성물들의 RA 전이율, 총 스테비올 배당체 내의 총 레바우디오사이드 A 비율과, 상기 총 레바우디오사이드 A 내의 각 RA 성분 비율은 하기 표 2에 나타내었다.

하기 표 2에서 RAG1 내지 RAG5는 글리코실화된 레바우디오사이드 A를 나타내며, 각 숫자는 글리코실기가 결합된 개수를 나타낸다. 즉, RAG1은 레바우디오사이드 A에 글리코실기가 1개 결합된 것을, RAG5는 레바우디오사이드 A에 글리코실기가 5개 결합된 것을 나타낸다.

구분	RA- 전이율 (%)	반응물 내의 총 RA 비율 (%)	반응물 내의 각 RA 비율							수율 (%)	반응물 내의 총 스테비올 배당체 함량 (%)
구분	RA- 전이율 (%)	반응물 내의 총 RA 비율 (%)	RA (%)	RAG1 (%)	RAG2 (%)	RAG3 (%)	RAG4 (%)	RAG5 (%)	RAG6 (%)	수율 (%)	반응물 내의 총 스테비올 배당체 함량 (%)
1)	88.6	94.23	11.4	15.6	16.2	16.3	15.9	13.8	10.8	-	-
2)	73.2	87.86	26.8	65.7	7.5	-	-	-	-	-	-
3)	73.7	87.8	26.3	65.6	8.1	-	-	-	-	-	-
4)	73.9	86.9	26.1	65.8	8.1	-	-	-	-	135.1
5)	82.2	92.0	17.8	75.1	7.1	-	-	-	-	74.7	-
6)	81.8	92.0	18.5	73.7	7.8	-	-	-	-	66.0	95.7

이 때, 레바우디오사이드 A 함량 분석(RA 및 RAG1~G6 비율 분석)은 하기 조건의 HPLC(high performance liquid chromatography)로 확인하였다.

Instrument	WATERS 2695 Separations Module
Detection	WATERS Detector (210nm),Waters 2487 Dual λ Absorbance Detector Lamp
Mobile Phase	Acetonitrile:Water = 70:30
Column	아미노기결합형 실리카겔-TOSOH TSKgel Amide-80 또는 이와 동등한 것 (5μm, 4.6mm ㅧ 25cm)
Flow rate	0.8㎖/min
Temperature	30℃
Injection Volume	20μL

상기 식에서 %Area는 각 RA 성분의 HLPC 피크의 면적(넓이)을 구하여 산출된다.

총 스테비올 배당체 함량은 효소처리스테비아 정량법 중「스테비올 배당체」 정량법에 따라 흡착된 효소처리스테비아를 글루코아밀라제 처리후 스테비올 배당체 함량(%)과 글루코아밀라제 처리후 유리된 α-글루코실 잔기량(%)을 합하여 확인하였다. 스테비올 배당체의 함량을 확인하기 위한 분석기기 조작조건은 하기와 같다.

검출기	자외선흡광광도계(측정파장 210 nm)
컬럼	액체크로마토그래피용 옥타데실실릴화 실리카겔 충진제 5μm 내경 4.6mm 길이 250mm 스테인레스관
컬럼 온도	40℃
이동상	인산완충액(0.01mol/L, pH2.6)/아세토니트릴혼합액(17:8)
유량	1.0 ㎖/분

<실시예 2. 효소처리 스테비아 조성물의 제조 ii>

실시예 1과 동일한 과정으로 효소처리 스테비아 조성물을 제조하되, 에탄올 결정화 하는 과정에서 실온 상태의 90%(v/v) 메탄올 수용액을 사용하였고(실온 25℃에서 수행, 가온 과정 없음), 원심여과 과정 후 90%(v/v) 메탄올 수용액으로 세척하였다. 이 과정에서도 실시예 1과 동일한 단계에서 RA 전이율, 총 스테비올 배당체 내의 총 레바우디오사이드 A 비율과, 상기 총 레바우디오사이드 A 내의 각 RA 성분 비율을 확인하여 하기 표 5에 나타내었다.

구분	RA- 전이율 (%)	반응물 내의 총 RA 비율 (%)	반응물 내의 각 RA 비율							수율 (%)	반응물 내의 총 스테비올 배당체 함량 (%)
구분	RA- 전이율 (%)	반응물 내의 총 RA 비율 (%)	RA (%)	RAG1 (%)	RAG2 (%)	RAG3 (%)	RAG4 (%)	RAG5 (%)	RAG6 (%)	수율 (%)	반응물 내의 총 스테비올 배당체 함량 (%)
1)	90.4	79.97	9.6	15.5	16.6	16.1	15.9	14.4	11.9	-	-
2)	73.7	79.18	26.3	66.9	6.8	-	-	-	-		-
3)	73.9	80.14	26.1	64.6	8.8	0.5	-	-	-	117.5	-
4)	74.2	79.79	25.8	60.8	11.9	1.5	-	-	-	-	-
5)	82.1	87.9	17.9	73.4	7.9	0.8	-	-	-	65.2	-
6)	82.0	87.8	18.0	73.6	7.7	0.7	-	-	-	62.0	95.5

< 실시예 3. 효소처리 스테비아 조성물의 제조 iii>

실시예 1에서처럼 스테비아 추출물에 1차 효소처리¹⁾ 2차 효소처리²⁾, 규조토 여과, 막분리, 농축 및 분무건조³⁾ 과정까지 동일하게 수행하였고, 분무건조로 얻은 분말 중량 대비 3배 부피의 85%(v/v) 메탄올 수용액, 90%(v/v) 메탄올 수용액 또는 95%(v/v) 메탄올 수용액을 처리하여 2~3시간 교반하여 결정화하였고, 원심여과한 후 결정화에 사용된 알코올과 동일한 것으로 세척⁵⁾하여 농축하고 UHT 살균(ultra high temperature sterilization)한 후 다시 분무건조⁶⁾하였다. 이 과정에서도 RA 전이율, 총 스테비올 배당체 내의 총 레바우디오사이드 A 비율과, 상기 총 레바우디오사이드 A 내의 각 RA 성분 비율을 확인하여 하기 표 6에 나타내었다.

구분		RA- 전이율 (%)	반응물 내의 총 RA 비율(%)	반응물 내의 각 RA 비율							수율 (%)	반응물 내의 총 스테비올 배당체 함량 (%)
구분		RA- 전이율 (%)	반응물 내의 총 RA 비율(%)	RA (%)	RAG1 (%)	RAG2 (%)	RAG3 (%)	RAG4 (%)	RAG5 (%)	RAG6 (%)	수율 (%)	반응물 내의 총 스테비올 배당체 함량 (%)
1)		86.1	67.78	13.9	18.6	19.9	14.2	13.2	10.9	9.3	-	-
2)		70.3	66.31	29.7	64.6	5.7	-	-	-	-	-	-
3)		72.2	70.64	27.8	65.2	7.0	-	-	-	-	-	-
6)	85%(v/v) 메탄올 결정화 한 것	84.5	92.8	15.5	80.7	3.8	-	-	-	-	27.3	96.2
	90%(v/v) 메탄올 결정화 한 것	82.1	87.9	17.9	73.4	7.9	-	-	-	-	60.0	95.9
	95%(v/v) 메탄올 결정화 한 것	80.4	87.46	19.6	76.0	4.4	-	-	-	-	51.2	95.3

< 실시예 4. 효소처리 스테비아 조성물의 제조 iv>

실시예 1과 동일한 과정으로 효소처리 스테비아 조성물을 제조하되, 에탄올 결정화하는 과정에서 90(v/v)% 에탄올 수용액 또는 95(v/v)% 에탄올 수용액을 가하여 결정화를 수행하였고, 원심여과 후의 세척은 결정화할 때 사용한 동일한 에탄올 수용액으로 세척하였다. 이 과정에서도 RA 전이율, 총 스테비올 배당체 내의 총 레바우디오사이드 A 비율과, 상기 총 레바우디오사이드 A 내의 각 RA 성분 비율을 확인하여 하기 표 7에 나타내었다.

구분		RA- 전이율 (%)	반응물 내의 총 RA 비율 (%)	반응물 내의 각 RA 비율							수율 (%)	반응물 내의 총 스테비올 배당체 함량 (%)
구분		RA- 전이율 (%)	반응물 내의 총 RA 비율 (%)	RA (%)	RAG1 (%)	RAG2 (%)	RAG3 (%)	RAG4 (%)	RAG5 (%)	RAG6 (%)	수율 (%)	반응물 내의 총 스테비올 배당체 함량 (%)
1)		90.5	89.22	9.5	14.9	17.1	16.6	16.0	14.2	11.7	-	-
2)		73.7	86.86	26.3	65.8	7.9	-	-	-	-	-	-
3)		70.7	89.56	29.3	65.2	5.5	-	-	-	-	-	-
6)	90% (v/v) 에탄올 결정화 한 것	79.5	86.24	20.5	76.2	3.3	-	-	-	-	53.0	95.1
6)	95% (v/v) 에탄올 결정화 한 것	80.1	86.09	19.7	75.1	2.5	-	-	-	-	48.7	95.5

< 비교예 1. 컬럼 정제한 효소처리 스테비아 조성물의 제조>

실시예 1과 동일하게 스테비아 추출물을 1차 효소반응¹⁾, 2차 효소반응²⁾, 규조토 여과과정까지 수행한 후, 2개의 컬럼을 이용하여 흡착반응을 수행하였다. 먼저 규조토 여과된 여과액을 흡착수지가 충진된 1차컬럼에 통과시키고, 통과된 액상을 다시 동일한 흡착수지가 충진된 2차컬럼에 흡착시켰다. 이렇게 흡착과정이 진행된 2개의 컬럼을 50%(v/v) 에탄올 수용액으로 용리하였고³⁾이렇게 얻은 용리액을 농축하고 UHT 살균(ultra high temperature sterilization)한 후 다시 분무건조⁴⁾하였다. 이 과정에서도 RA 전이율, 총 스테비올 배당체 내의 총 레바우디오사이드 A 비율과, 상기 총 레바우디오사이드 A 내의 각 RA 성분 비율을 확인하여 하기 표 8에 나타내었다.

구분	RA- 전이율 (%)	반응물 내의 총 RA 비율 (%)	반응물 내의 각 RA 비율							수율 (%)	반응물 내의 총 스테비올 배당체 함량 (%)
구분	RA- 전이율 (%)	반응물 내의 총 RA 비율 (%)	RA (%)	RAG1 (%)	RAG2 (%)	RAG3 (%)	RAG4 (%)	RAG5 (%)	RAG6 (%)	수율 (%)	반응물 내의 총 스테비올 배당체 함량 (%)
1)	89.4	79.31	10.6	16.1	17.9	15.5	15.1	13.8	11.0	-	-
2)	75.4	75.88	24.6	65.7	9.7	-	-	-	-	-	-
4)	79.4	81.92	20.6	73.2	6.2	-	-	-	-	65	95.3

< 비교예 2. 기존 효소처리 스테비아 조성물 제조>

대한민국 등록특허 제10-1535427호(출원인 : 주식회사 대평)의 실시예 1에 기재된 방법으로 효소처리 스테비아 조성물을 제조하였다. 즉, 스테비아 추출물과 베타사이클로덱스트린을 혼합하고 pH 5.5, 70℃, 30Brix로 보정, 효소처리 1차 반응까지를 동일하게 한 후, 반응이 완료되면 반응액을 90℃에서 1시간 가온하여 효소를 실활하였고, 실활된 액을 그대로 분무건조하였다.

<비교예 3. 글루코아밀라아제 대신 알파아밀라아제를 사용한 스테비아 조성물 제조>

실시예 1과 동일하게 스테비아 조성물을 제조하되, 2차 효소처리에서 글루코아밀라아제 대신 알파아밀라아제를 선택하여 사용하였다.

이렇게 얻은 분말에 대해 RA 전이율, 총 스테비올 배당체 내의 총 레바우디오사이드 A 비율과, 상기 총 레바우디오사이드 A 내의 각 RA 성분 비율을 확인한 바, 최종 RA 비율이 60% 미만이었고, G1 값의 증가속도가 효소처리 스테비아 조성물을 얻기에 부적합한 것으로 판단되었다.

<실험예 1. 감미질 관능검사>

실험예 1-1. 당도 비교

실시예 1의 감미료를 0.05% 농도로 용해시킨 수용액의 감미도와 감미질의 관능검사는 비교예 1의 감미료에 대한 농도별 감미질 비교를 통해 수행하였다. 감미도의 시험은 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 실시예 1의 감미료를 이용한 0.05% 수용액과, 예비 테스트에 의해 거의 같은 감미도로 조정된 비교예 1의 일반적인 효소처리 스테비아 감미료를 0.04~0.07% 수용액으로 조정하였다. 비교예 1의 농도가 서로 다르게 혼합 수용액을 기준으로 본 발명의 실시예 1의 감미료를 0.05% 농도로 용해시킨 수용액의 감미 강도를 총 50명에게 측정하였다. 평가는 감미가 강함, 동일함, 약함의 3단계로 하여 각 농도마다 평가에 대한 패널수를 표시하여 표 9에 나타내었다.

비교예 1의 수용액 농도(%)	실시예 1의 0.05% 수용액
비교예 1의 수용액 농도(%)	강함(명)	동일(명)	약함(명)
0.04	45	3	2
0.05	37	10	3
0.06	25	14	11
0.07	5	15	30

실험예 1-2. 품질 분석

실시예 1의 감미료를 0.05% 농도로 용해시킨 수용액 및 비교예 1의 감미료를 0.06% 농도로 용해시킨 수용액의 쓴맛, 단맛의 품질 정도, 종합적인 미질을 패널 50명을 대상으로 실시하여 하기 표 9에 나타내었다.

이상과 같은 결과를 통해 본 발명의 스테비아 조성물이 기존의 방법으로 제조한 스테비아 조성물에 비해 총 레바우디오사이드 A의 비율과 레바우디오사이드 A-G1의 비율이 높고 총스테비올 배당체의 함량이 높아 감미료로 사용하기에 가장 적합한 조성물임을 알 수 있다.

평가항목	실시예 1의 0.05% 수용액을 비교예 1의 0.06% 수용액과 대비하여
평가항목	강함(명)	동일(명)	약함(명)
쓴맛	0	5	45
단맛의 끌림 (후미끌림)	3	8	39
단맛의 부드러움	40	10	0
종합적 미질	41	8	1

한편, 상기 표 10에 나타내지는 않았지만, 비교예 2의 수용액을 이용해서도 이와 같은 평가를 수행한 바, 단맛의 끌림을 약하게라도 느끼는 사람이 실시예 1의 수용액에 비해, 비교예 2의 수용액에서 1.5배 가량 더 많았다. 단맛의 끌림을 많이 느낄수록 합성 감미료에서 느껴지는 인공적인 맛이나 텁텁하고 느끼한 맛이 많이 느껴지는 것으로 알려져 있다. 따라서, 본 발명의 방법을 통해 효소처리 스테비아 조성물의 미질 개선이 이루어졌음을 판단할 수 있다.

실시예 1 내지 4의 감미료의 경우 본 발명에서 지정한 식 (1) ~ (3)을 모두 만족하는 감미료로서 글리코실기가 1개 결합된 레바우디오사이드 A의 비율이 현저하게 높아 고품질 감미료로서의 이용가치가 높다. 그러나 비교예 1의 감미료는 식 (1) 및 (2)를 모두 만족하지 못하며, 비교예 2의 감미료와 가장 유사하다고 할 수 있는 실시예 1 또는 2의 감미료를 제조할 때의 중간 산물인 단계 4의 조성물의 경우도 역시 식 (1)이나 식 (2)를 만족하지 못한다. 따라서 비교예 2의 감미료에 비해 본 발명을 통해 글리코실기가 1개 결합된 레바우디오사이드 A의 비율을 높인 효소처리 스테비아 조성물의 제조가 가능함을 알 수 있다.

Claims

하기 식 (1)을 만족하는 것을 특징으로 하는 감미료.
15 ≥(RAG1+RAG2)/RA ≥ 3.87 (1)
상기 식에서 RA는 총 레바우디오사이드 A 중에서 글리코실화 되지 않은 레바우디오사이드 A의 비율(%)을, RAG1은 글리코실기가 1개가 결합된 레바우디오사이드 A의 비율(%)을, RAG2는 글리코실기가 2개 결합된 레바우디오사이드 A의 비율(%)을 나타냄.
제1항에 있어서,
하기 식 (2)를 만족하는 것을 특징으로 하는 감미료.
1.17≥(RA+RAG1+RAG2)/TRA ≥ 0.8 (2)
상기 식에서 TRA는 총 스테비올 배당체 내의 총 레바우디오사이드 A의 비율(%)을 나타냄.
제1항에 있어서,
하기 식 (3)을 만족하는 것을 특징으로 하는 감미료.
32.8 ≥ RAG1/RAG2 ≥ 7.2 (3)
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 감미료는 스테비올 배당체를 90 중량% 이상 함유하는 것을 특징으로 하는 감미료.
하기의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제3항 중에 선택되는 감미료의 제조방법.
글리코실화 되지 않은 레바우디오사이드 A가 80 중량% 이상 함유된 스테비올 배당체와 베타사이클로덱스트린을 1:1~3의 중량비로 혼합하여 전체 원료량 기준 2~4배 중량의 물에 용해한 뒤 pH 5.0~6.0, 60~80℃, 20~50 Brix로 보정하는 제1단계;
상기 제1단계에서 원료로 사용된 스테비올 배당체 100 중량부 기준으로 0.1~3 중량부의 사이클로덱스트린글루카노트랜스퍼라제를 첨가하고 24~50시간 동안 1차 효소반응 하는 제2단계;
1차 효소반응하여 얻은 반응물에, pH 4.0~5.0, 55~65℃의 조건에서, 상기 제1단계에서 원료로 사용된 스테비올 배당체 100 중량부 기준으로 0.5~2 중량부의 글루코아밀라아제를 첨가하고 1~3시간 동안 2차 효소반응 하는 제3단계;
2차 효소반응하여 얻은 반응물을 85~95℃로 1~3시간 동안 가온하여 효소작용을 실활하고 여과, 분리, 농축 및 건조한 후 알코올 하에서 2~3시간 동안 교반하여 결정화하는 제4단계; 및,
제4단계에서 얻은 결정물을 여과, 세척, 농축, 살균 및 건조하는 제5단계.
제5항에 있어서,
상기 제4단계의 알코올은 에탄올 또는 메탄올인 것을 특징으로 하는 감미료의 제조방법.
제5항에 있어서,
제4단계의 여과, 분리 단계는 규조토 여과 후 한외여과하여 분리하는 것을 특징으로 하는 감미료의 제조방법.
제5항에 있어서,
제5단계의 여과, 세척 단계는 원심여과하고 알코올로 세척하여 수행되며, 살균 단계는 UHT 살균(ultra high temperature sterilization) 방법을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 감미료의 제조방법.
제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항의 감미료가 첨가된 식품 조성물.
제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항의 감미료, 전분, 덱스트린 및 기타 당류가 혼합된 감미료.