KR100427679B1 - 이소플라본이 풍부한 단백질 분리물 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이소플라본이 풍부한 단백질 분리물의 제조 방법 및 그에 따라 제조된 이소플라본이 풍부한 단백질에 관한 것이다. 단백질 및 1종 이상의 이소플라본 화합물을 함유하는 식물 재료는 중성 pH를 갖는 수성 추출제로 추출한다. 단백질 및 이소플라본은 추출제로 추출하고, 단백질 및 이소플라본을 함유하는 추출제는 불용성 식물 재료로부터 분리하여 단백질 추출물을 형성한다. 단백질 추출물의 pH를 단백질의 등전점 부근으로 조절하여 단백질을 침전시킨다. 침전된 단백질을 함유하는 추출물을 온도 30℉ 내지 90℉로 냉각시킨 다음, 단백질을 추출물로부터 분리한다. 저온 분리 온도는 뜻밖에도 분리된 단백질내에 회수된 이소플라본의 농도를 상당히 증가시키는 반면, 중성 추출물의 pH는 저온 또는 냉온 분리 온도에서 정상적으로 관찰된 단백질의 손실을 저해한다.

Description

이소플라본이 풍부한 단백질 분리물 및 그 제조 방법{ISOFLAVONE RICH PROTEIN ISOLATE AND PROCESS FOR PRODUCING}

본 발명은 이소플라본이 농축된 식물성 단백질 분리물 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

이소플라본은 대두와 같은 식물성 단백질 재료를 포함하는 다양한 콩과 식물 및 기름종자에 존재한다. 본 발명의 목적에 적합한 이소플라본류 화합물로는 대드진(daidzin), 6"-OAc 대드진, 6"-OMal 대드진, 대드제인(daidzein), 게니스틴, 6"-OAc 게니스틴, 6"-OMal 게니스틴, 게니스테인, 글리시틴, 6"-OMal 글리시틴, 글리시테인, 바이오카닌 A 및 포르모노네틴이 있다. 본 명세서에서, "Mal"은 "말로닐"을, "Ac"는 "아세틸"을 나타낸다. 이들 이소플라본의 구조는 하기 화학식 1 및 2에 나타낸 바와 같다:

대두와 같은 식물성 단백질에 함유된 이소플라본은 다음과 같은 논문에 기재한 바와 같이, 인체 암 세포, 예컨대, 유방암 세포 및 전립선 암 세포의 성장을 저해할 수 있다는 것이 최근에 알려졌다: "Genistein Inhibition of the Growth of Human-Breast Cancer Cells: Independence from Estrogen Receptors and the Multi-Drug Resistance Gene" by Peterson and Barnes,Biochemical and Biophysical Research Communications, Vol. 179, No.1 p. 661-667, 1991, 8. 30; Genistein and Biochanin A Inhibit the Growth of Human Prostate Cancer Cells but not Epidermal Growth Factor Receptor Tyrosine Autophosphorylation" by Peterson and Barnes,The Prostate22:335-345(1993); and "Soybeans Inhibit Mammary Tumors in Models of Breast Cancer" by Barnes 등,Mutagens and Carcinogens in the Dietp.239-253(1990). 이들 이소플라본은 또한 예컨대, 아테롬성 동맥경화증 유도성 지단백질 및 저밀도 콜레스테롤 레벨을 감소시킴으로써 및 내피 의존성 혈관 확장 반응을 증가시킴으로써 심장 혈관 위험 인자를 감소시키는 것으로 확인되었다.

통상, 이들 이소플라본 화합물은 대두와 같은 식물성 단백질 재료에 내재하는 쓴맛과 관련이 있는 화합물이다. 따라서, 단백질 분리물 및 단백질 농축물과 같은 그러한 단백질 재료의 상업적 제조시에는 상기 이소플라본 화합물을 제거하는 것이 초점이 되어 왔다.

식물성 단백질 분리물, 예컨대, 대두 단백질 분리물의 생산을 위한 통상의 방법에서는, 단백질을 함유하는 식물 재료를 통상 pH가 약 8 내지 약 11인 수성 알칼리 추출제로 추출하여 불용성 식물성 물질로부터 단백질을 추출한다. 추출제는 비교적 알칼리성으로서, 통상은 pH가 약 9 내지 10인 것이 바람직한데, 이는, 식물성 단백질은 알칼리성이 보다 높은 추출제에 매우 가용성이어서 대부분의 단백질이 식물 재료로부터 추출되기 때문이다. 단백질을 함유하는 추출제를 불용성 식물성 재료로부터 분리하여 단백질 추출물을 얻는다.

단백질 분리물은 단백질 추출물로부터 회수한다. 단백질 재료는 추출물의 pH를 적합한 산을 사용하여 단백질의 등전점 부근으로 조절함으로써 추출물로부터 침전시킨다. 그 다음, 침전된 단백질 재료는 추출물로부터 분리한다. 통상, 단백질 재료는 온도 약 120℉ 내지 150℉에서 추출물로부터 분리하는데, 침전된 단백질은 상기 온도에서 밀집 충전되어 회수된 단백질 재료의 수율을 증가시키기 때문이다. 90℉ 이하의 분리 온도가 회피되는 이유는, 단백질이 그러한 온도에서는 솜털처럼 부드러워져서 회수된 단백질 재료의 수율 및 상업적 유용성을 감소시키기 때문이다. 단백질 재료를 추출물로부터 분리한 후에, 단백질 재료를 광범위하게 세척하여 잔류 탄수화물, 이소플라본, 애쉬(ash) 및 기타 비단백질 재료를 제거한다.

식물 재료가 단백질 외에도 이소플라본을 함유하는 경우에, 이소플라본은 단백질과 함께 수성 추출제에 의해 용해된다. 다수의 이소플라본은 추출물로부터 침전된 단백질 재료의 분리 이후에 추출물에 용해된 상태로 잔존한다. 침전된 단백질 재료를 추출물로부터 분리한 후에, 추출물 및 거기에 용해된 이소플라본은 통상 버린다. 분리된 단백질 재료에 남겨진 잔류 이소플라본은 통상 단백질 재료의 철저한 세척에 의해 제거하여 이소플라본과 관련한 맛이 단백질 재료에 존재하지 않게 한다.

그러나, 음식물로 투여하기에 적합한 이소플라본이 풍부한 단백질 재료 및 그 재료를 제조하는 방법을 제공하는 것이 바람직하다. 그러한 이소플라본이 풍부한 단백질 재료를 사용하여 음식물로 투여할 때 단백질의 영양적 이점 및 이소플라본의 건상상의 이점을 얻을 수 있다.

본 발명은 이소플라본이 풍부한 단백질 재료를 제조하는 방법 및 이 방법으로 제조된 이소플라본이 풍부한 단백질 재료에 관한 것이다. 단백질 및 이소플라본을 함유하는 식물 재료를 실질적으로 중성 pH인 수성 추출제를 사용하여 추출하고, 추출제는 불용성 식물 재료로부터 분리하여 이소플라본 및 단백질을 함유하는 추출물을 생성시킨다. 단백질 재료는 온도 약 30℉ 내지 약 90℉에서 추출물로부터 분리하고, 이소플라본이 풍부한 단백질 재료를 얻기 위해서는 분리된 단백질 재료를 세척하지 않는다.

또 다른 측면으로, 본 발명은 분리된 단백질 재료를 물로 세척하는 것을 제외하고는, 상기한 방법과 유사한 방법이다. 바람직한 실시 양태에서, 분리된 단백질 재료는 초기 식물 재료 중량의 약 4배 미만, 보다 바람직하게는 약 2배 미만인 양의 물로 세척한다. 다른 바람직한 실시 양태에서는, 분리된 단백질 재료를 세척하는 데 사용된 물은 온도가 약 30℉ 내지 약 90℉인 것이다.

바람직한 실시 양태에서, 본 발명에 따라 제조된 단백질 재료중의 이소플라본은 다음중 하나 이상의 것을 포함한다: 대드진, 6"-OMal 대드진, 6"-OAc 대드진, 대드제인, 게니스틴, 6"-OMal 게니스틴, 6"-OAc 게니스틴, 게니스테인, 글리시틴, 6"-OMal 글리시틴, 글리시테인, 바이오카닌 A, 포르모노네틴 또는 이들의 혼합물.

본 발명의 방법을 사용하여 단백질 및 이소플라본을 함유하는 식물성 재료로부터 분리된 단백질 재료의 이소플라본 함량은 통상의 단백질 분리 방법을 사용하여 그러한 식물성 재료로부터 분리된 단백질 재료의 그 함량보다 상당히 더 높다. 먼저, 분리된 단백질 재료를 물로 세척하지 않거나 또는 제한된 양의 물로 분리된 단백질 재료를 세척하면, 분리된 단백질 재료를 광범위하게 세척하는 통상의 방법에 비해 단백질 재료에 보유된 이소플라본의 양이 증가한다. 둘째로, 저온 또는 냉온에서 추출물로부터 침전된 단백질 재료를 분리하면, 분리된 단백질 재료에 포집된 이소플라본의 양이 예기치 않게 상당히 증가한다. 본 발명의 발명자들은 90℉ 이하의 온도에서 단백질 재료의 저온 또는 냉온 분리가 단백질 재료에 회수되는 목적 이소플라본의 양을 크게 증가시키는 것을 밝혀냈다.

저온 또는 냉온에서 침전된 단백질 재료를 분리하는 공정은 솜털상 단백질의 형성을 배제하기 위해 통상의 단백질 분리 공정에서 회피되어 왔다. 본원 발명자들은 또한 90℉ 이하의 저온 또는 냉온에서 솜털상 단백질의 형성은 보통 강도 또는 강알칼리 수용액보다는 실질적으로 중성인 수성 추출제를 사용하여 초기 식물 재료를 추출함으로써 회피할 수 있음을 발견하였다. 실질적으로 중성인 수성 추출제로부터 형성되는 침전된 단백질 재료는 예기치 않게 90℉ 이하의 저온 또는 냉온에서도 밀집된 덩어리로 함께 충전됨으로써, 통상의 방법으로 회수된 단백질 재료의 수율에 필적하는 수율로 단백질 재료를 회수할 수 있게 되는데, 이때 회수된 단백질 재료 내에 이소플라본이 풍부하게 되는 것은 저온 분리 공정에 기인한 것이다. 그러므로, 중성의 수성 추출제를 이용하면, 90℉ 이하의 온도에서 솜털상 단백질의 형성에 의해 통상 야기되는 단백질 수율의 상실 없이 저온 또는 냉온에서 추출물로부터 단백질을 분리함으로써 단백질 재료의 이소플라본 함량이 증가하게 된다.

이하 본 발명을 대두 재료와 관련하여 설명하고자 한다. 본 발명의 방법은 특히 대두 재료로부터 이소플라본이 풍부한 단백질 분리물을 생성하는데 적합하지만, 일반적으로 이소플라본을 함유하는 다양한 식물성 단백질원으로부터 단백질 분리물의 생산하는데 본 발명의 방법을 적용할 수 있다. 본 발명의 방법에 사용할 수 있는 이소플라본을 함유하는 기타 식물성 단백질원으로는 다음과 같은 식물 재료중 하나 이상을 들 수 있으나, 이들로 국한되지 않는다: 이집트콩(chick pea), 땅콩, 마라마콩(marama bean), 소드콩(sword bean), 파라밀수콩(jack bean), 해변 소드콩, 카라오콩(caraobean), 송이콩(cluster bean), 히아신스콩, 그래스완두콩(grass pea), 완두콩(garden pea), 젱코콩(djenko bean), 고아콩(goa bean), 참마콩(yam bean), 잠두(broad bean), 어스 완두(earth pea), 렌틸, 튐콩(jumping bean), 벨벳콩, 아프리카 메뚜기 콩 및 이러한 식물 재료의 유도체.

본 발명의 방법에 사용하는 대두 출발 물질은 대두 플레이크(flakes), 대두의 거친 가루 및 대두 가루와 같은 대두 단백질 및 이소플라본을 함유하는 대두 재료이다. 대두 출발 물질에 함유된 이소플라본 화합물로는 통상, 상기 화학식 1 및 2에 나타낸 바와 같이, 게니스틴, 6"-OMal 게니스틴, 6"-OAc 게니스틴, 게니스테인, 대드진, 6"-OMal 대드진, 6"-OAc 대드진, 대드제인, 글리시틴, 6"-OMal 글리시틴 및 글리시테인이 있다. 대두 출발 물질은 출발 물질내 이소플라본 함량을 조절하기 위해 변형시킬 수 있는데, 예를 들어 본 발명의 방법에 출발 물질로 사용하기 전에 효소적 전환에 의해 화학식 2의 이소플라본 접합체 및 이소플라본 글루코사이드를 보다 생물학적으로 활성이 있는 어글루콘 이소플라본으로 전환시킬 수 있다.

본 발명의 방법에 바람직한 출발 물질은 오일이 용매 또는 기계적 추출에 의해 제거된 대두 플레이크이며, 통상의 방법으로 대두로부터 제조할 수 있다. 본 발명의 방법을 대두 플레이크 출발 물질로 관련하여 설명하고자 하지만, 기타 대두 단백질 및 식물성 단백질을 함유하는 출발 물질을 전술한 대두 플레이크 대신 사용할 수있다.

먼저, 플레이크는 그로부터 단백질 및 이소플라본을 추출하기 위해 실질적으로 중성인 pH를 가진 수성 추출제를 사용하여 추출한다. 본원에서 사용한 "실질적으로 중성인 pH"란 pH 약 6 내지 약 8의 pH 범위로 정의한다. 솜털상 단백질 침전물의 형성을 억제함으로써 저온 또는 냉온에서 추출물로부터 단백질 재료의 분리중에 추출물로부터 회수되는 단백질 재료의 양을 최대화하기 위해서는 실질적으로 중성인 pH 추출제를 사용할 필요가 있다. 수성 추출제의 pH는 약 6.5 내지 약 7.5인 것이 가장 바람직하다. 필요에 따라 통상의 알칼리 또는 산성 시약을 이용하여 수성 추출제의 pH를 목적 pH로 조절할 수 있는데, 그 시약의 예로는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘, 염산, 황산, 아세트산 및 인산이 있다.

목적 이소플라본 화합물은 단백질과 함께 수성 추출물에 용해시키고, 수성 추출물에서 이들 화합물의 회수를 최대화하기 위해서는, 이소플라본 및 단백질을 가능한 한 많이 용해시킬 수 있는 특정 레벨로 플레이크 대 수성 추출물의 중량비를 제어하는 것이 바람직하다. 단백질 및 이소플라본의 추출은 추출제 대 플레이크의 중량비 약 5:1 내지 약 12:1에서 플레이크의 역류 추출을 비롯한 다양한 방식으로 수행하는 것이 바람직한데, 이때 초기 추출물을 사용하여 플레이크를 재추출하고 단백질 및 이소플라본의 수성 추출물을 제공한다. 한편, 2-단계 추출 공정을 사용할 수 있는데, 초기 단계의 추출제 대 플레이크의 중량비는 약 8:1이고, 새로운 추출제를 사용한 플레이크의 두번째 추출은 추출제 대 플레이크의 중량비 약 3:1 내지 약 6:1에서 수행하여 두 단계의 추출제 대 플레이크의 종합 중량비가 추출제 대 플레이크의 총중량비 약 11:1 내지 약 14:1을 초과하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

엄격한 요건은 아니지만, 추출은 온도 약 120℉ 이하, 바람직하게는 약 90℉에서 시간 약 5분 내지 약 60분, 바람직하게는 약 15분 동안 수행할 수 있다.

그 후, 단백질 재료 및 이소플라본을 함유하는 수성 추출제를 불용성 식물 재료로부터 분리한다. 추출물은 통상의 액체/고체 분리 방법, 예컨대, 여과 또는 원심분리에 의해 불용성 식물 재료로부터 분리할 수 있다. 바람직한 실시 양태에서, 단백질/이소플라본 추출물은 원심분리에 의해 불용성 재료로부터 분리하며, 추출물은 상청액으로서 수집한다.

이소플라본을 함유하는 생성된 수성 단백질 추출물의 pH는 식용 산을 이용하여 단백질의 등전점 부근으로 조절하여 이소플라본을 함유하는 단백질 재료를 침전시킴으로써, 단백질 재료를 탄수화물 및 애쉬와 같은 식물 재료로부터 추출된 기타 수용성 재료로부터 분리할 수 있게 된다. 대두 단백질의 등전점은 일반적으로 pH 약 4.0 내지 약 5.0, 보다 구체적으로는 pH 약 4.4 내지 약 4.6이다. 추출물의 pH를 단백질의 등전점 부근으로 조절하기 위해 첨가하는 식용 산은 아세트산, 황산, 인산 및 염산과 같은 적합한 임의의 식용 산일 수 있다.

추출물내 단백질의 산 침전은 추출물을 두 상으로 분리하는데, 하나의 상은 침전된 단백질 응고물(curd)이고, 다른 하나의 상은 수성 추출물이다. 단백질 응고물은 추출물로부터 분리하여 단백질 분리물을 형성한다.

수성 추출물은 90℉ 이하의 온도로 냉각시킨 다음, 추출물로부터 단백질 응고물을 분리하면, 분리된 단백질 재료내 이소플라본의 농도는 상당히 증가된다. 본 발명의 발명자들은, 저온 또는 냉온 조건하에서 추출물로부터 단백질 응고물을 분리하면, 분리된 단백질 재료에 포집된 이소플라본의 양을 예기치 않게 상당히 증가시킬 수 있음을 알아 냈다. 회수된 단백질 재료 1 유닛당 이소플라본의 농도 및 결과적으로, 회수된 단백질내 이소플라본의 총량은 단백질 응고물 및 추출물의 분리가 수행되는 온도가 감소함에 따라 증가한다. 단백질 응고물은 온도 90℉ 이하, 통상은 약 30 내지 약 90℉, 보다 바람직하게는 약 40 내지 약 80℉, 가장 바람직하게는 약 50 내지 약 70℉에서 추출물로부터 분리하는 것이 바람직하다.

단백질 재료를 함유하는 수성 추출물은 단백질 재료를 식물성 단백질 재료로부터 분리한 후이고 침전된 단백질 재료를 추출물로부터 분리하기 전의 어느 시점에 이소플라본이 풍부한 단백질 재료를 분리하기에 적합한 저온 또는 냉온 분리 온도로 조절할 수 있다. 예컨대, 추출물의 온도는 산을 이용하여 추출물의 pH를 단백질의 등전점 부근으로 조절하기 전, 또는 단백질 재료의 산 침전 후이고 추출물로부터 침전된 단백질 재료를 분리하기 전에 저온 또는 냉온 분리 온도로 조절할 수 있다.

필요에 따라 추출물로부터 단백질은 분리하기 전에 통상의 수단으로 추출물의 온도를 조절하여 추출물을 목적 분리 온도로 냉각시킬 수 있다. 예컨대, 대규모의 상업적 공정에서 추출물은 열 교환기를 통과시켜 추출물을 냉각시키거나 또는 소규모 공정에서는 추출물을 냉장하거나 또는 냉각용 빙조에 넣을 수 있다.

통상의 분리 수단을 사용하여 액체로부터 고체 재료를 분리할 수 있다. 이소플라본을 함유하는 단백질 재료는 원심분리에 의해 분리하는 것이 바람직하고, 냉장된 원심분리를 이용하는 것이 가장 바람직하다. 기타 분리 공정, 예컨대, 추출물로부터 단백질 재료를 여과하는 공정을 이용할 수도 있다.

본원 발명자들은 또한 추출물로부터 분리하기 전의 시간 동안 상기 저온 또는 냉온 분리 조건에서 침전된 단백질 재료를 유지하면, 단백질 재료에 포집된 이소플라본의 양을 증가시킬 수도 있음을 알아냈다. 침전된 단백질 재료를 저온 또는 냉온에서 추출물로부터 분리하기 전에 저온 또는 냉온으로 유지하는 경우, 단백질 재료에 포집된 이소플라본의 양은 제한된 시간, 통상 약 1 시간 이하의 시간 내에 시간에 따라 증가한다. 침전된 단백질 재료는 분리전 추출물내에서 30분 이상, 보다 바람직하게는 약 1 시간 동안 단백질 재료가 추출물로부터 분리될 수 있는 저온 또는 냉온에 유지시키는 것이 바람직하다.

약 90℉ 이하의 온도에서 분리된 단백질 재료의 수율은 뜻밖에도 상기한 바와 같이 단백질 재료 및 이소플라본을 추출하기 위해 실질적으로 중성인 수성 추출제를 사용하는 통상의 절차에 따라 분리된 단백질 재료의 수율과 실질적으로 동등한 레벨로 유지할 수 있다. 실질적으로 중성인 수성 추출제로 추출한 다음 침전시킨 단백질 재료는 90℉ 이하의 저온 또는 냉온에서 양호하게 덩어리를 형성하므로, 추출물로부터 용이하게 분리할 수 있다. 보통 강도 또는 강알칼리 추출제로 통상적으로 추출한 단백질 재료와는 달리, 실질적으로 중성인 수성 추출제에 의해 추출된 단백질 재료는 상기 온도에서 솜털상으로 되지는 않는다. 본원 발명자들은 보통 강도 또는 강알칼리 추출제로 단백질을 추출하면 실질적으로 중성인 추출제로 추출할 때보다 더 큰 정도로 단백질이 해체(unfold)되는데, 이는 알칼리 조건에 의해 유도되는 단백질내 전하 반발과 그로 인해 저온 또는 냉온에서 솜털상 단백질 침전물이 더 생성되는 것에 기인한 것으로 생각한다. 그러나, 본 발명은 상기 제안된 메카니즘에 의해 제한되어서는 아니된다.

분리된 이소플라본이 풍부한 단백질 재료를 탈수하여 이소플라본이 풍부한 단백질 분리물을 형성하거나, 한편 분리된 이소플라본이 풍부한 단백질 재료를 물로 세척한 다음, 탈수하여 이소플라본이 풍부한 단백질 분리물을 형성할 수 있다. 단백질로부터 이소플라본을 세척하는 것을 완전히 회피하기 위해서는 침전된 단백질 재료의 세척을 회피하는 것이 바람직하다. 분리된 단백질 재료를 세척하는 경우, 세척 정도를 최소화하여 단백질로부터 이소플라본의 제거를 실질적으로 감소시키는 것이 바람직하다. 분리된 단백질 재료의 세척의 회피 또는 최소화는 단백질 재료를 추출물로부터 분리후 광범위하게 세척하는 통상의 단백질 분리물 형성 공정에 따라 형성된 단백질 분리물에 비해 단백질내 이소플라본의 회수율을 2배 이상 증가시킬 수 있다.

단백질 재료를 세척하는 경우, 세척은 최소량의 물로 1회 세척하는 것으로 제한하는 것이 바람직하다. 단백질 재료를 세척하고자 하는 경우, 세척은 초기 식물 출발 물질 중량의 2 내지 4배 중량의 세척수를 이용하여 1회 실시하는 것이 바람직하다. 또한, 세척에서 제거되는 이소플라본의 양을 더 최소화하기 위해서는 세척수의 온도가 저온 또는 냉온, 바람직하게는 약 30 내지 약 90℉인 것이 바람직하다.

이소플라본이 풍부한 단백질 재료를 추출물로부터 분리하고, 단백질 재료를 임의로 세척한 후, 단백질 재료를 통상의 방식으로 탈수할 수 있다. 단백질 재료는 원심분리 또는 농축 또는 이를 병용하여 탈수시키는 것이 바람직하다. 그 후, 탈수된 단백질 재료는 통상의 건조 기법, 바람직하게는 분무 건조 기법을 사용하여 건조시켜 건성 이소플라본이 풍부한 단백질 재료를 형성할 수 있다.

본 발명의 방법에 의해 형성된 이소플라본이 풍부한 단백질 재료는 1 ㎎/g 이상의 이소플라본을 함유한다. 이소플라본이 풍부한 단백질 재료를 세척하지 않는 경우, 이소플라본이 풍부한 단백질 재료는 2.8 ㎎/g 이상의 이소플라본을 함유하는 것이 바람직하고, 4.2 ㎎/g 이상의 이소플라본을 함유하는 것이 보다 더 바람직하다. 이소플라본이 풍부한 단백질 재료를 세척하는 경우, 재료는 1.6 ㎎/g 이상의 이소플라본을 함유하는 것이 바람직하고, 3.2 ㎎/g 이상의 이소플라본을 함유하는 것이 보다 더 바람직하다. 바람직한 실시 양태에서, 이소플라본이 풍부한 단백질 재료는 약 2 ㎎/g 내지 약 40 ㎎/g이상의 이소플라본을 함유하고, 약 2.5 ㎎/g 내지 약 30 ㎎/g의 이소플라본을 함유하는 것이 보다 더 바람직하다.

이소플라본이 풍부한 단백질 재료는 다양한 식품에 혼입시켜 단백질의 영양적 이점 및 이소플라본의 건강상의 이점을 제공할 수 있다. 예컨대, 이소플라본이 풍부한 단백질 재료는 다음 식품에 사용할 수 있다: 육류, 특히 유화된 육류 및 분쇄 육류; 음료, 예컨대, 영양 음료, 스포츠 음료, 단백질 강화 음료, 쥬스, 우유, 우유 대용품 및 체중 감량 음료; 치즈, 예컨대, 경질 및 연질 치즈, 크림 치즈 및 카티지 치즈; 냉동 디저트, 예컨대, 아이스크림, 아이스 밀크, 저지방 냉동 디저트 및 비낙농 냉동 디저트; 요구르트; 스프; 푸팅; 제과류; 샐러드 드레싱; 딥(dips) 및 스프레드(spreads), 예컨대, 마요네즈 및 칩 딥. 이소플라본이 풍부한 단백질 재료를 이용할 수 있는 상기 식품들은 예시로서 제시한 것이며, 이소플라본이 풍부한 단백질 재료를 사용할 수 있는 식품의 완전한 목록을 제시하는 것은 아니다. 이소플라본이 풍부한 단백질 재료는, 단백질 재료가 단백질 재료를 특정 식품 유형내로 혼입시키는 통상의 공정에 따라 통상적으로 혼입되는 특정 식품내로 혼입시킬 수 있다.

다음의 비제한적인 제제는 본 발명의 공정에 따라 형성된 이소플라본이 풍부한 대두 단백질 재료를 사용하여 제조할 수 있는 강화식품을 예시한 것이다. 하기 제제내 이소플라본이 풍부한 단백질 재료는 통상 대두 단백질 1g당 화학식 1 및 2의 이소플라본 화합물 약 1 내지 약 25 ㎎을 함유한다.

제제 1

즉시 마실 수 있는 음료

즉시 마실 수 있는 음료는 다음 성분들로 제조할 수 있다:

성분 조성물의 중량%

물 80 내지 85

이소플라본이 풍부한 분리된 대두 단백질 10 내지 15

슈크로스 5 내지 8

코코아 0.1 내지 1

비타민/미네랄 0.1 내지 1

향신료 0.1 내지 1

셀룰로스 겔 0.1 내지 0.5

즉시 마실 수 있는 음료는 이소플라본 화합물 약 20 내지 약 500 ㎎을 포함하는 분리된 대두 단백질 약 20 g을 함유하는 8 온스의 1회분 용기(servings)로 만들 수 있다.

제제 2

분말형 음료

분말형 음료는 다음 성분들로 제조할 수 있다:

성분 조성물의 중량%

이소플라본이 풍부한 분리된 대두 단백질 85 내지 90

슈크로스 8 내지 15

말토덱스트린 1 내지 5

비타민/미네랄 0.5 내지 2

아스파탐 0 내지 0.5

향신료 0 내지 0.5

분말형 음료 제제 30g을 물에 첨가하여 이소플라본 화합물 약 20 내지 약 500 ㎎을 포함하는 분리된 대두 단백질 약 20 g을 함유하는 1회분 용기를 만들 수 있다.

제제 3

막대형 식품

막대형 식품은 다음 성분들로 제조할 수 있다:

성분 조성물의 중량%

이소플라본이 풍부한 분리된 대두 단백질 20 내지 30

옥수수 시럽 35 내지 45

쌀 시럽 고형물 7 내지 14

글리세린 1 내지 5

코코아 2 내지 7

화합물 코팅 15 내지 25

막대형 식품은 내부에 이소플라본 화합물 약 15 내지 약 375 ㎎을 포함하는 대두 단백질 약 15g을 함유하는 분획 70g으로 만들 수 있다.

제제 4

대두 요구르트

대두 요구르트는 다음 성분들로 제조할 수 있다:

성분 조성물의 중량%

물 65 내지 75

이소플라본이 풍부한 분리된 대두 단백질 5 내지 15

슈크로스 3 내지 8

옥수수 전분 1 내지 5

덱스트린 0.3 내지 1

셀룰로스 겔 1 내지 3

배양물(요구르트) 0.01 내지 0.1

과일 10 내지 20

비타민/미네랄 0.05 내지 0.3

대두 요구르트는 내부에 이소플라본 화합물 약 8 내지 약 200 ㎎을 포함하는 대두 단백질 약 8 g을 함유하는 170g의 1회분 용기로 만들 수 있다.

하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위해 제시한다. 실시예들에서, "게니스틴 (genistin)"이란 용어는 대두에 존재하는 이소플라본의 게니스테인(genistein) 군의 모든 화합물, 구체적으로, 게니스틴, 게니스테인, 6"-OMal 게니스틴 및 6"-OAc 게니스틴의 총량을 포함하는 것으로 정의한다. "대드진(daidzin)"이란 대두중에 존재하는 이소플라본의 대드진 군의 모든 화합물, 구체적으로, 대드진, 대드제인, 6"-OMal 대드진 및 6"-OAc 대드진의 총량을 포함하는 것으로 정의한다. 실시예는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니된다.

실시예 1

본 발명의 방법으로 제조된 단백질 분리물중의 이소플라본의 증가된 레벨을 예시하기 위해, 통상의 공정에서 목적 이소플라본의 회수를 나타내는 통상의 단백질 분리물을 얻었다. 탈지된 대두 플레이크 100 lbs를 추출 탱크에 넣고 90℉로 가열하고, 충분한 수산화칼슘을 첨가하여 pH를 9.7로 조절한 물 1,000 lbs를 이용하여 추출하였다. 상기 조작으로 물 대 플레이크의 중량비는 10:1로 되었다. 플레이크를 추출물로부터 분리하고, pH 9.7 및 온도 90℉인 수성 추출물 600 lbs로 재추출하였다. 이 두번째 추출 단계로 물 대 플레이크의 중량비는 6:1로 되었다. 플레이크는 원심분리에 의해 제거하고, 제1 및 제2 추출물을 합치고, 염산을 이용하여 pH를 4.5로 조절하여 단백질 응고물을 침전시켰다. 산 추출된 응고물은 수성 유장을 남기면서 135℉에서 원심분리하여 추출물로부터 분리한 다음, 출발 플레이크 재료 중량의 7배의 중량인 물로 세척하여 단백질 분리물을 얻었다. 단백질 분리물, 유장, 소모된 플레이크 및 출발 물질은 "게니스틴" 및 "대드진" 함량에 대해 분석하였다. 그 결과는 출발 물질중에 함유된 이소플라본의 양과 비교하여 이소플라본의 농도로서 및 이소플라본의 회수율로서 하기 표 1에 나타낸다.

레벨(㎎/g 건조 중량 기준)	회수율(%)
재료	게니스틴	대드진	게니스틴	대드진
단백질 분리물	0.90	0.54	23	15
유장	3.24	3.30	75	83
출발 물질	1.72	1.58	--	--

상기 실시예는 통상의 방법에서 목적 이소플라본이 유장내에 주로 농축되어 대부분의 상업용 단백질 분리물에서 저레벨의 이소플라본을 생성시키는 것을 명백히 예시한다.

실시예 2

식물성 단백질 재료로부터 중성 pH 추출제를 사용하여 단백질을 추출한 다음, 비교적 저온에서 추출물로부터 단백질을 분리하는 공정이 분리된 단백질내 이소플라본 레벨에 미치는 효과를 측정하는데, 여기서, 분리된 단백질은 단백질 분리물을 제조하는 통상의 방법에 따라 일정량의 물로 세척하였다. 탈지된 대두 플레이크는 pH 6.8이고 온도가 90℉인 물로 15분 동안 추출하였는데, 여기서, 추출수 대 플레이크의 비는 6:1이었다. 플레이크는 추출제로부터 분리하고, 온도 90℉인 제2 부피의 물로 재추출하였는데, 여기서, 물 대 플레이크의 중량비는 4:1이었다. 제2 추출제는 원심분리에 의해 불용성 플레이크 재료로부터 분리하고, 제1 추출제와 합하여 합친 추출물을 형성하였다. 합친 추출물의 pH는 염산을 이용하여 pH를 4.5로 조절하여 단백질 응고물을 침전시켰다. 생성된 단백질 응고물/추출물의 슬러리는 43℉로 냉각시켰다. 이어서, 단백질 응고물은 수성 유장을 남기면서 45℉에서 추출물로부터 분리하였다. 분리된 단백질 응고물은 45℉의 물로 세척하였는데, 세척수의 중량은 단백질 분리물을 제공하도록 출발 플레이크 재료 중량의 8배로 하였다. 단백질 분리물, 유장 및 출발 물질은 "게니스틴" 및 "대드진" 함량에 대해 분석하였다. 그 결과는 하기 표 2에 제시한다.

레벨(㎎/g 건조 중량 기준)	회수율(%)
재료	게니스틴	대드진	게니스틴	대드진
단백질 분리물	1.46	0.70	31	22
유장	2.07	2.07	54	14
출발 물질	1.72	1.58	--	--

실시예 1의 분리물과 비교하여 확인할 수 있는 바와 같이, 저온에서 유장으로부터 분리된 중성 추출 단백질 분리물에서의 목적 이소플라본의 농도 및 회수율은 통상의 방법에 따라 제조된 단백질 분리물내 이소플라본 농도 및 회수율에 비해 크게 증가하였다.

실시예 3

식물성 단백질 재료로부터 중성 pH 추출제를 사용하여 단백질을 추출한 다음, 비교적 저온에서 추출물로부터 단백질을 분리하는 공정이 분리된 단백질내 이소플라본 레벨에 미치는 효과를 측정하는데, 여기서는, 분리된 단백질 응고물은 세척하지 않았다. 탈지된 대두 플레이크 100g을 pH 6.8이고 온도가 90℉인 물 600g으로 15분 동안 추출하였다. 플레이크는 추출제로부터 분리하고, 온도 90℉인 물 400g으로 재추출하였다. 제2 추출제는 원심분리에 의해 불용성 플레이크 재료로부터 분리하고, 제1 추출제와 합쳤다. 합친 추출물의 pH는 염산을 이용하여 pH를 4.5로 조절하여 단백질 응고물을 침전시켰다. 생성된 단백질 응고물/추출물의 슬러리는 43℉로 냉각시키고, 그 온도에서 16 시간 동안 유지하였다. 단백질 응고물은 10,000 rpm 및 43℉에서 원심분리하여 수성 유장을 남기면서 추출물로부터 응고물을 분리하였다. 생성된 단백질 응고물은 세척하지 않았다. 단백질 응고물, 유장 및 출발 물질은 "게니스틴" 및 "대드진" 함량에 대해 분석하였다. 그 결과는 하기 표 3에 제시한다.

레벨(㎎/g 건조 중량 기준)	회수율(%)
재료	게니스틴	대드진	게니스틴	대드진
단백질 응고물	5.49	5.22	60	49
유장	2.25	4.20	25	40
출발 물질	4.29	4.54	--	--

실시예 1의 분리물과 비교하여 확인할 수 있는 바와 같이, 저온에서 유장으로부터 분리된 세척하지 않은 중성 추출 단백질 응고물에서의 목적 이소플라본의 상대 농도 및 회수율은 통상의 방법에 따라 제조된 단백질 분리물내 이소플라본 농도 및 회수율에 비해 크게 증가하였다.

실시예 4

식물성 단백질 재료로부터 중성 pH 추출제를 사용하여 단백질을 추출한 다음, 비교적 저온에서 추출물로부터 단백질을 분리하는 공정이 분리된 단백질내 이소플라본 레벨에 미치는 효과를 측정하는데, 여기서는, 분리된 단백질 응고물을 비교적 소량의 물로 세척하였다. 탈지 대두 플레이크 100g을 pH 6.8이고 온도 90℉인 물 600g으로 15분 동안 추출하였다. 플레이크는 추출제로부터 분리하고, 온도 90℉인 물 600g으로 재추출하였다. 제2 추출제는 원심분리에 의해 불용성 플레이크 재료로부터 분리하고, 제1 추출제와 합쳤다. 합친 추출물의 pH는 염산을 이용하여 pH를 4.5로 조절하여 단백질 응고물을 침전시켰다. 단백질 응고물/추출물의 생성 슬러리는 43℉로 냉각시키고, 그 온도에서 16 시간 동안 유지하였다. 단백질 응고물은 10,000 rpm 및 43℉에서 15분 동안 원심분리하여 수성 유장을 남기면서 추출물로부터 응고물을 분리하였다. 생성된 단백질 응고물은 43℉의 물로 세척하였는데, 여기서, 세척수 대 초기 플레이크의 중량비는 2:1(물 200g)이었다. 생성된 단백질 응고물, 유장 및 출발 물질은 "게니스틴" 및 "대드진" 함량에 대해 분석하였다. 그 결과는 하기 표 4에 제시한다.

레벨(㎎/g 건조 중량 기준)	회수율(%)
재료	게니스틴	대드진	게니스틴	대드진
단백질 분리물	5.12	4.57	54	41
유장	2.59	4.81	31	49
출발 물질	4.29	4.54	--	--

실시예 1의 분리물과 비교하여 확인할 수 있는 바와 같이, 저온에서 유장으로부터 분리된 낮은 세척도의 중성 추출 단백질 분리물에서의 목적 이소플라본의 상대 농도 및 회수율은 통상의 방법에 따라 제조된 단백질 분리물내 이소플라본 농도 및 회수율에 비해 상당히 증가하였다.

실시예 5

단백질 및 이소플라본을 함유하는 식물성 단백질 재료로부터 중성 pH를 가진 수성 추출제를 사용하여 단백질을 추출하는 공정이 회수된 단백질의 수율에 미치는 효과를, 그러한 식물 재료로부터 수성 알칼리 추출제를 사용하여 단백질을 추출하는 공정과 비교하여 측정하였다. 회수된 단백질 재료의 이소플라본 함량을 실질적으로 증가시키는 데 효과적인 저온에서 및 통상의 고온 분리 온도에서 중성 추출제 및 알칼리 추출제의 추출 및 분리 효율을 측정하고 비교하였다.

시판되는 탈지된 대두 플레이크 1000 lbs를 pH가 6.8이고 온도가 90℉인 물로 추출하였다. 추출 방식은 역류 추출을 수행하였는데, 여기서 중량 10,000 lbs의 제1 분량의 물을 사용하여 플레이크를 추출하고, 중량 6000 lbs의 제2 분량의 물을 사용하여 추출된 플레이크를 재추출하였다. 추출제의 제1 및 제2 분량을 합쳐서 단백질 및 이소플라본을 함유하는 추출물을 형성하였다. 추출물의 샘플을 취하고, 샘플의 단백질 함량은 켈달(Kjeldahl) 분석법으로 측정하였다. 추출물을 3개의 동일한 분획으로 분리하였다. 추출물의 분할획의 pH를 염산을 이용하여 4.5로 조절하여 추출 분할물중의 단백질을 침전시켰다. 추출물의 제1 분할물의 온도를 135℉로 조절하고, 제2 분할물의 온도를 65℉로 조절하였으며, 제3 분할물의 온도를 43℉로 조절하였다. 추출물의 각 분획내 침전된 단백질은 원심분리하고 상청액을 경사분리시켜 추출물의 각 분획의 액상으로부터 분리하였다. 각 분획의 분리된 단백질은 65℉의 물 4000 lbs로 세척한 다음, 건조시켰다. 각 분획의 회수된 단백질 재료를 계량하여 추출 및 분리 공정에 의해 회수되는 단백질의 양을 측정하였다.

추출제가 pH 9.7인 수성 알칼리(수산화나트륨) 추출제인 것을 제외하고는,동일한 공정을 또 다른 탈지된 대두 플레이크 1000 lbs상에서 수행하였다.

중성 추출물의 3개 분획 및 알칼리 추출물의 3개 분획의 추출 및 분리에 의해 회수된 단백질의 비율을 계산하였다. 회수된 단백질의 비율은 초기 플레이크 재료로부터 회수된 단백질의 비율로서 및 추출물로부터 회수된 단백질의 비율로서 계산하였다(켈달 분석법으로 측정함). 그 결과는 하기 표 5에 나타낸다.

추출물 pH/분리 온도	플레이크로부터 회수된 단백질 %	추출물로부터 회수된 단백질 %
pH9.7/135℉	70	73
pH6.8/135℉	70	77
pH9.7/65℉	60	63
pH6.8/65℉	70	79
pH9.7/43℉	60	65
pH6.8/43℉	69	75

65℉ 및 43℉에서의 중성 pH 추출 단백질 회수율 및 알칼리 추출 단백질 회수율의 비교에 의해 알 수 있는 바와 같이, 저온 또는 냉온 분리 온도에서 중성 pH 추출제를 이용하여 회수된 단백질의 양은 동일한 조건하에 알칼리 pH 추출제를 사용하여 회수된 단백질의 양보다 상당히 더 많았는데, 둘다 초기 플레이크 재료 및 단백질 추출물에서 유래한 것이다.

지금까지는 본 발명의 바람직한 실시 양태만을 설명한 것이며, 첨부하는 특허 청구의 범위에서 제시되는 발명의 사상 및 보다 광범위한 측면에서 벗어나지 않고 다양한 변형예 및 개조예를 만들 수 있으며, 특허 청구의 범위는 균등론을 포함하는 특허법의 원리에 따라 해석될 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명의 방법을 사용하여 단백질 및 이소플라본을 함유하는 식물 재료로부터 분리된 단백질 재료의 이소플라본 함량은 통상의 단백질 분리 방법을 사용하여 그러한 식물 재료로부터 분리된 단백질 재료의 함량보다 상당히 더 높다. 먼저, 분리된 단백질 재료를 물로 세척하지 않거나 또는 분리된 단백질 재료를 세척하기 위한 물을 제한된 양으로 사용하면 분리된 단백질 재료가 광범위하게 세척되는 통상의 방법에 비해 단백질 재료에 보유된 이소플라본의 양이 증가한다. 둘째로, 저온 또는 냉온에서 추출물로부터 침전된 단백질 재료를 분리하면, 분리된 단백질 재료에 포집된 이소플라본의 양이 예기치 않게 상당히 증가한다.

실질적으로 중성인 수성 추출제로부터 형성되는 침전된 단백질 재료는 예기치 않게 90℉ 이하의 저온 또는 냉온에서도 밀집된 덩어리로 함께 충전됨으로써, 단백질 재료가 저온 분리 공정의 결과로서 이소플라본이 풍부하게 되는 통상의 방법에서 회수된 단백질 재료의 수율에 필적하는 수율로 단백질 재료를 회수할 수 있게 된다. 그러므로, 중성의 수성 추출제를 이용하면, 90℉ 이하의 온도에서 솜털상 단백질의 형성에 의해 통상 야기되는 단백질의 수율의 상실 없이 저온 또는 냉온에서 추출물로부터 단백질을 분리함으로써 단백질 재료의 이소플라본 함량이 증가하게 된다.

Claims (26)

1. 이소플라본이 풍부한 단백질 재료를 제조하는 방법으로서,

   단백질 및 1종 이상의 이소플라본을 함유하는 식물 재료를 실질적으로 중성 pH인 수성 추출제를 사용하여 추출하고, 상기 추출제를 불용성 식물 재료로부터 분리하여 상기 이소플라본 및 상기 단백질을 함유하는 추출물을 생성시키는 단계;

   추출물의 pH를 상기 단백질의 등전점 부근으로 조절하여 1종 이상의 이소플라본을 함유하는 단백질 재료를 침전시키는 단계; 및

   상기 단백질 재료를 약 30 ℉ 내지 약 90 ℉의 온도에서 추출물로부터 분리하고, 이 분리된 단백질 재료를 세척하지는 않는 단계를 포함하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 수성 추출제의 pH가 약 6 내지 약 8인 것인 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 수성 추출제의 pH가 약 6.5 내지 약 7.5인 것인 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 식물성 재료가 대두 재료인 것인 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 식물 재료가 게니스테인, 게니스틴, 6"-OMal 게니스틴, 6"-OAc 게니스틴, 대드제인, 대드진, 6"-OMal 대드진, 6"-OAc 대드진, 글리시테인, 글리시틴, 6"-OMal 글리시틴, 포르모노네틴, 바이오카닌 A 또는 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 이소플라본을 함유하는 것인 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 단백질 재료를 약 40 ℉ 내지 약 80 ℉의 온도에서 상기 추출물로부터 분리하는 것인 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 단백질 재료를 약 50 ℉ 내지 약 70 ℉의 온도에서 상기 추출물로부터 분리하는 것인 방법.
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 이소플라본이 풍부한 단백질 재료를 제조하는 방법으로서,

    단백질 및 1종 이상의 이소플라본을 함유하는 식물 재료를 실질적으로 중성 pH인 수성 추출제를 사용하여 추출하고, 상기 추출제를 불용성 식물 재료로부터 분리하여 상기 이소플라본 및 상기 단백질을 함유하는 추출물을 생성시키는 단계;

    추출물의 pH를 상기 단백질의 등전점 부근으로 조절하여 1종 이상의 이소플라본을 함유하는 단백질 재료를 침전시키는 단계;

    상기 단백질 재료를 약 30 ℉ 내지 약 90 ℉의 온도에서 상기 추출물로부터 분리하는 단계; 및

    상기 분리된 단백질 재료를 물로 세척하는 단계를 포함하는 방법.
13. 제12항에 있어서, 단백질 재료를 상기 식물 재료 중량의 약 4배 미만의 중량의 물로 세척하는 것인 방법.
14. 제12항에 있어서, 단백질 재료를 상기 식물 재료 중량의 약 2배 미만의 중량의 물로 세척하는 것인 방법.
15. 제12항에 있어서, 상기 단백질 재료를 세척하는 데 사용된 물의 온도가 약 30 ℉ 내지 약 90 ℉인 것인 방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 단백질 재료를 세척하는 데 사용된 물의 온도가 약 50 ℉ 내지 약 70 ℉인 것인 방법.
17. 제12항에 있어서, 상기 수성 추출제의 pH가 약 6 내지 약 8인 것인 방법.
18. 제12항에 있어서, 상기 수성 추출제의 pH가 약 6.5 내지 약 7.5인 것인 방법.
19. 제12항에 있어서, 상기 식물 재료가 대두 재료인 것인 방법.
20. 제12항에 있어서, 상기 식물 재료가 게니스테인, 게니스틴, 6"-OMal 게니스틴, 6"-OAc 게니스틴, 대드제인, 대드진, 6"-OMal 대드진, 6"-OAc 대드진, 글리시테인, 글리시틴, 6"-OMal 글리시틴, 포르모노네틴, 바이오카닌 A 또는 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 이소플라본을 함유하는 것인 방법.
21. 제12항에 있어서, 상기 단백질 재료를 약 40 ℉ 내지 약 80 ℉의 온도에서 상기 추출물로부터 분리하는 것인 방법.
22. 제21항에 있어서, 상기 단백질 재료를 약 50 ℉ 내지 약 70 ℉의 온도에서 상기 추출물로부터 분리하는 것인 방법.
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