KR100525875B1 - 높은 이소플라본 함량을 보유하는 콩 단백질 농축액 및 이의 제조 공정 - Google Patents
높은 이소플라본 함량을 보유하는 콩 단백질 농축액 및 이의 제조 공정 Download PDFInfo
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Abstract
낮은 올리고사카라이드 및 높은 이소플라본과 사포닌 함량을 보유하는 콩 단백질 농축액은 한외여과 과정에 막을 이용하는 방법으로 수득한다.
Description
본원 발명은 바람직한 풍미, 기능적 특성, 영양적 특성을 갖는 콩 단백질 농축액에 관한다.
대부 단백질의 장점은 자세하게 기록되어 있다. 콜레스테롤은 선진국 소비자들의 주요 고민거리이다. 식물성 제품은 콜레스테롤을 함유하지 않는 것으로 알려져 있다. 수십년간의 영양 연구에서 규정식에 콩 단백질을 포함시키면 잠재적 위험 개체군에서 혈청 콜레스테롤이 실질적으로 감소하는 것으로 나타났다. 콜레스테롤이 높을수록 콩 단백질은 좀더 효과적으로 이의 수준을 저하시킨다.
콩은 모든 곡류와 콩과류중에서 가장 높은 단백질 함량을 보유한다. 특히, 콩은 대략 40% 단백질을 함유하는 반면, 다른 콩과류는 20-30%, 곡류는 대략 8-15% 단백질을 함유한다. 또한, 콩은 대략 20% 기름을 함유하고, 나머지 건물(dry matter)은 주로 탄수화물(35%)이다. 습식 기준으로, 콩은 대략 35% 단백질, 15% 기름, 31% 탄수화물, 4.4% 회(ash)를 함유한다.
콩에서, 저장 단백질과 지질체(lipid body) 모두 콩의 유용한 내용물(코틸레돈)에 포함된다. 복합성 탄수화물(또는 식이섬유) 역시 코틸레돈의 세포벽에 포함된다. 세포의 외층(종피)은 콩 전체 중량의 대략 8%를 차지한다. 종류에 따라, 가공되지 않은 탈피 콩은 대략 18% 기름, 15% 가용성 탄수화물, 15% 불용성 탄수화물, 14% 수분과 회, 38% 단백질을 함유한다.
가공동안 콩은 색깔과 크기에 따라 조심스럽게 선별한다. 이후, 콩은 씻고 온도와 수분을 조절하고(깍지 제거를 용이하게 하기 위하여) 여러 조각으로 쪼개고 탈피시키고 박편으로 벗겨낸다. 박편은 용매 가열장치(solvent bath)에 가하여 기름을 제거한다. 용매는 제거하고 박편은 건조시켜, 모든 콩 단백질 생산물의 기초가 되는 탈지된 콩 박편을 얻는다. 시장에서 유통되는 많은 생산물에도 불구하고, 3가지 종류의 콩 단백질 생산물: 분말, 농축액, 분리물만이 존재한다.
콩가루는 올리고사카라이드가 풍부하고 일부 소비자에게 거북함을 줄 수 있는 "콩" 냄새를 풍긴다. 최적화된 공정의 부재로 콩가루는 품질 측면에서 매우 가변적이다.
콩가루는 여전히 다량 생산되고 있고 높은 풍미(flavor profile)가 문제를 유발하지 않는 구운 음식, 스낵, 애완동물 사료 분야에 주로 사용되고 있다. 텍스처라이징(texturizing)은 콩가루의 조성을 변화시키지 않고 풍미를 약간 감소시킨다. 이들의 일차적 활용 분야는 저렴한 식육 제품이나 애완동물 사료이다.
콩가루에서 올리고사카라이드, 라피노오스, 스타키오스가 결장에서 박테리아에 의해 발효되면, 장내 가스가 발생하고 고창(flatulence)이 유발된다. Saurez는 통상적인 콩가루(1.3 g 라피노오스와 스타키오스)를 34 g 섭취하면 고창 빈도가 별로 증가하지 않지만, 통상적인 콩가루(1.3 g 라피노오스와 스타키오스)를 80 g 섭취하면 고창 빈도가 현저하게 증가한다고 보고하였다(Surarez, Fabrizis L. et al., Am. J. Clin. Nutr., 69:135-9(1999)).
콩 농축액은 적어도 65% 단백질을 함유한다. 콩 농축액과 조직화된 농축액은 가공 식품, 식육, 가축, 어류, 곡물, 유업 시스템에서 다양한 용도로 개발되었다. 콩 단백질 농축액은 탈지된 콩에서 가용성 탄수화물 물질을 제거하여 얻는다. 탄수화물 제거를 위한 가장 일반적인 방법은 수성 알코올 추출(60-80% 에탄올) 또는 산 침출(등전 pH 4.5)이다. 하지만, 수성 알코올 추출과 산 침출에서는 거의 모든 단백질이 불용성으로 변한다. 단백질 용해도는 산 침출 산물의 중화로 회복될 수 있다.
분리물은 표준 화학적 분리, 가용화(pH 7-10에서 알칼리 추출)를 통한 탈지된 박편에서 단백질 추출, 분리 및 이후 등전 침전으로 생산한다. 결과적으로, 분리물은 수분-없음 기준(moisture-free basis)으로 90% 단백질이다. 이들은 식이 섬유를 함유하지 않으며, 용도를 제한하는 다량의 나트륨이 때때로 존재한다. 이들은 유아식이나 대용유(milk replacer)로서 유업용 대용에 주로 사용되고 있다.
실질적으로 무미와 무색의 콩 단백질 산물은 70,000의 분자량 컷오프(MWCO)를 갖는 막을 이용한 여과로 얻을 수 있다. 선행 기술에서는 적어도 80wt% 단백질을 함유하는 낮은 올리고사카라이드 콩 단백질을 만드는 방법을 제시하지 않았다. 선행 기술에서는 높은 이소플라본과 낮은 올리고사카라이드 콩 단백질을 만드는 방법을 제시하지 않는다. 선행 기술에서는 높은 사포닌 콩 단백질을 만드는 방법을 제시하지 않는다.
최근에, 연자들은 만성 질환 예방에서 이소플라본의 역할을 좀더 분명하게 이해할 수 있게 되었다. American Institute for Cancer Research에 따르면, 이소플라본은 여러 종류의 암, 예를 들면 유방암, 전립선암, 결장암의 성장과 확산에 필요한 효소를 저해한다고 한다. 이소플라본은 또한, 골다공증을 예방하고 폐경 증상을 치료하는데 유망하다.
콩은 0.5wt% 사포닌을 함유한다. 콩 사포닌은 20세기 초반부터 계속 연구되었다. 이들 화합물은 다양한 당과 아세틸 부분을 보유하는 트리테르페노이드(triterpenoid) 골격으로 구성된다. 현재, 소아사포게놀(soyasapogenol) A, B, C는 진정한 아글리콘(aglycon)인 반면, 다른 소아사포게놀은 가수분해의 인공물인 것으로 간주된다. 상응하는 글리코시드는 각각 'A군 사포닌', 'B군 사포닌', 'C군 사포닌'이다.
콩 사포닌은 항-돌연변이 유발성이기 때문에, 암 예방에 유망하다. 게다가, B군 콩 사포닌은 사람 면역결핍 바이러스(HIV)의 복제에 현저한 억제 효과를 보였다. 콩 사포닌의 화학적 구조는 공지된 항-바이러스제인 글리시리진(glycyrrhizin)의 화학적 구조와 유사하고, 따라서 사포닌은 항-바이러스성 제약학적 화합물의 합성을 위한 빌딩 블록으로 유망하다.
본원 발명의 요약
본원 발명은 낮은 함량의 올리고사카라이드 및 높은 함량의 이소플라본과 사포닌을 함유하는 콩 단백질 농축액에 관한다. 좀더 구체적으로, 본원 발명은 콩가루 또는 콩 박편을 출발 물질로 하여 낮은 함량의 비-소화성 올리고사카라이드 및 높은 함량의 이소플라본과 사포닌을 함유하는 콩 단백질 농축액을 생산하는 방법에 관한다.
본원 발명의 목적은 전체 건물(dry matter)의 70wt% 내지 90wt% 함량의 단백질 및 전체 건물의 적어도 2 ㎎/g 함량의 이소플라본을 함유하는 콩 단백질 농축액을 생산하는 것이다.
본원 발명의 다른 목적은 전체 건물의 50 ㎎/g 미만의 통합 함량으로 라피노오스와 스타키오스를 함유하는 콩 단백질 농축액을 생산하는 것이다.
본원 발명의 또 다른 목적은 전체 건물의 2.0 ㎎/g 이상의 함량으로 소아사포게놀을 함유하는 콩 단백질 농축액을 생산하는 것이다.
본원 발명의 또 다른 목적은 높은 질소 용해도 지수(NSI)를 갖는 콩 단백질 농축액을 생산하는 것이다.
한 구체예에서, 본원 발명은 콩 단백질 농축액의 제조 방법을 제시하는데, 상기 방법은 다음의 단계로 구성된다: (a) 탈지된 콩 재료를 제공하고, (b) 상기 재료에 물을 첨가하여 슬러리를 만들고, (c) 상기 슬러리로부터 섬유를 제거하여 현탁액을 만들고, (d) 최대 30,000 분자량 컷오프(MWCO)를 갖는 막으로 상기 현탁액을 한외여과한다. 바람직하게는 10,000 내지 30,000 MWCO를 갖는 막을 이용한다. 대안으로, 1,000,000 MWCO를 갖는 막을 이용하여 올리고사카라이드를 제거하고 전체 건물의 적어도 70wt% 함량의 단백질과 전체 건물의 적어도 2 ㎎/g 함량의 이소플라본을 함유하는 산물을 만들 수도 있다.
탈지된 콩 재료는 콩 박편이나 콩가루이다. 탈지된 재료는 대략 1.0 wt% 미만의 지방, 적어도 45wt% 단백질을 함유하고 대략 90의 단백질 분해 지수(PDI)를 갖는다. 탈지된 재료는 대략 30 내지 40wt% 탄수화물 및 대략 5 내지 10wt% 수분을 함유한다.
본원 발명의 특정 형태에서, 탈지된 재료에 일정량의 물을 첨가하여 대략 5 내지 15wt% 고체를 함유하는 슬러리를 생산한다.
본원 발명의 다른 특정 형태에서, 현탁액을 한외여과하는 단계에 10,000 분자량 컷오프를 갖는 막이 이용된다.
특정 구체예에서, 콩 단백질 농축액을 제조하는 방법에는 전체 건물의 적어도 70% 함량의 단백질 및 전체 건물의 적어도 2 ㎎/g 함량의 이소플라본을 함유하는 산물을 회수하는 단계가 추가로 포함된다. 상기 산물은 전체 건물의 50 ㎎/g 미만의 통합 함량으로 라피노오스와 스타키오스를 추가로 함유한다.
본원 발명의 다른 구체예에서, 콩 단백질 농축액을 제조하는 방법에는 섬유를 제거하는 단계에 앞서, 슬러리의 pH를 적어도 7.0으로 조정하는 단계가 포함된다. 구체적으로, 슬러리의 pH는 대략 7 내지 7.5로 조정할 수 있다. 좀더 구체적으로, 슬러리의 pH는 슬러리에 수산화나트륨을 첨가하여 조정한다.
다른 특정 구체예에서, 콩 단백질 농축액을 제조하는 방법에는 산물을 스프레이 건조시키는 단계가 포함된다.
또 다른 특정 구체예에서, 콩 단백질 농축액을 제조하는 방법에는 산물을 스프레이 건조시키는 단계에 앞서, 산물을 저온 살균하는 단계가 포함된다. 산물을 저온 살균하는 단계는 대략 76℃ 내지 130℃, 바람직하게는 대략 93℃의 온도에서 제트 쿠킹(jet cooking)하여 달성할 수 있다.
다른 특정 구체예에서, 콩 단백질 농축액을 제조하는 방법에는 한외여과 단계에 앞서, 현탁액을 저온 살균하는 단계가 포함된다.
본원 발명의 적절한 구체예에서, 콩 단백 농축액을 제조하는 방법은 다음의 단계로 구성된다: (a) 탈지된 콩 재료를 제공하고, (b) 상기 재료에 물을 첨가하여 슬러리를 만들고, 여기서 상기 슬러리는 대략 5 내지 15wt% 고체를 함유하고, (c) 상기 슬러리의 pH를 수산화나트륨으로 대략 7 내지 7.5로 조정하고, (d) 상기 슬러리로부터 섬유를 제거하여 현탁액을 만들고, (e) 115℃ 이상에서 제트 쿠킹으로 상기 현탁액을 저온 살균하고, (f) 최대 30,000 분자량 컷오프(MWCO)를 갖는 막으로 상기 현탁액을 한외여과하여 농축액을 생산하고, (g) 대략 93℃ 이상에서 제트 쿠팅으로 상기 농축액을 저온 살균하고, (h) 저온 살균된 농축액을 스프레이 건조시켜 산물을 생성하고, (i) 전체 건물의 적어도 70% 함량의 단백질 및 전체 건물의 적어도 2 ㎎/g 함량의 이소플라본을 함유하는 산물을 회수한다.
본원 발명의 특정 구체예에서, 콩 단백질 농축액은 전체 건물의 적어도 70% 함량의 단백질 및 전체 건물의 적어도 2 ㎎/g 함량의 이소플라본을 함유한다. 콩 단백질 농축액은 전체 건물의 50 ㎎/g 미만의 통합 함량으로 라피노오스와 스타키오스를 추가로 함유할 수 있다. 콩 단백질 농축액은 건물의 3wt% 미만의 함량으로 정제되지 않은 섬유를 추가로 함유할 수 있다. 또한, 콩 단백질 농축액은 전체 건물의 2.0 ㎎/g 이상의 함량으로 소아사포게놀을 추가로 함유할 수 있다.
일반적으로, 본원 발명의 방법에는 1) 전체 콩을 탈피하고; 2) 탈피된 대두를 박편으로 벗겨내고; 3) 헥산과 같은 용매로 박편된 콩으로부터 콩기름을 추출하고; 4) 고온 가열이나 토스팅(toasting)없이 탈지된 콩 박편을 탈용매시켜 "순수한"박편을 만들고; 5) 박편을 으깨어 콩가루를 만들고; 6) 콩가루로부터 섬유는 제거하고 단백질은 잔류시키고; 7) 한외여과하여 탄수화물과 미네랄을 제거하는 단계가 포함된다.
전술한 1 내지 4 단계는 콩의 추출 과정으로 불린다. 전술한 1 내지 5 단계에 대한 전반적 과정은 공지되어 있다(U.S. Patent No. 5,097,0.7, Koninwinski; U.S. Patent No. 3,897,574, Pass; "Extraction of Oil from Soybeans," J. Am. Oil Chem. Soc., 58, 157(1981); "Solvent Extraction of Soybeans," J. Am. Oil Chem. Soc., 55, 754(1978)).
전술한 1 단계는 탈피이다. 탈피는 전체 콩에서 콩깍지를 제거하는 과정이다. 콩은 탈피에 앞서 조심스럽게 세척하여 외래 물질을 제거하고 최종 산물이 유색물체에 의해 오염되지 않도록 한다. 또한, 콩은 탈피에 앞서 대략 6 내지 8 조각으로 쪼갠다. 깍지는 전체 콩 중량의 대략 8%를 차지한다. 탈피된 콩은 대략 10% 물, 40% 단백질, 20% 지방으로 구성되고, 나머지는 주로 탄수화물, 섬유, 미네랄이다.
전술한 2 단계는 박편화 과정이다. 콩은 박편화에 앞서 수분과 온도를 조절하여 충분히 유연한 콩 조각을 얻는다. 수분과 온도 조절된 콩 조각은 박편화 롤러에 통과시켜 대략 0.25 내지 0.30 ㎜ 뚜께의 박편을 생성한다.
전술한 3 단계는 박편으로부터 콩기름의 제거 또는 탈지(defatting)이다. 이런 과정은 박편을 헥산과 접촉시켜 실시한다. 이런 과정으로 제거되는 기름은 마가린, 쇼트닝(shortening), 다른 식품에 사용될 수 있다. 콩기름은 유화제로 다양한게 사용되는 레시틴의 훌륭한 공급원이기도 하다.
전술한 4 단계에서, 헥산-탈지된 콩 박편은 토스팅없는 탈용매화로 헥산을 제거하여 순수한 박편을 얻는다. 이런 과정은 박편이 토스팅되고 동물 사료로 사용되는 통상적인 콩기름 헥산 과정과 상이하다.
전술한 5 단계에서, 순수한 박편은 으깨어 콩가루를 얻는다. 본원 발명의 출발 물질로 사용될 수 있는 콩가루는 상업적으로 가용하다. 상용 콩가루는 전형적으로, 적어도 50%(52.5%) 단백질(N X 6.25); 대략 30-40%(34.6%) 탄수화물; 대략 5-10%(6%) 수분; 대략 5-10%(6%) 회; 대략 2-3%(2.5%) 정제되지 않은 섬유; 1% 미만(0.9%) 지방(에테르 추출물)을 함유한다.
콩가루는 90의 단백질 분해 지수(PDI)를 가질 수 있다. PDI는 American Oil Chemistry's Society(AOCS) 방법 Ba 10-65에 따라 측정한다. 90 PDI를 갖는 콩가루는 열처리없는 콩가루이고 효소 활성을 보인다. 콩가루는 80 메쉬일 수 있는데, 이는 콩가루의 95wt% 이상이 80 메쉬 USA 표준 망체를 통과한다는 것을 의미한다.
본원 발명의 한 구체예에 따라, 콩가루 또는 콩 박편의 출발 물질은 상기 1-5 단계에서 밝힌 과정으로 얻는다.
다음 단계는 출발 물질로부터 섬유를 제거하는 단계이다. 이 단계에서, 일정량의 물을 출발 물질에 첨가하여 슬러리를 생성한다. 물은 대략 50℃ 내지 65℃로 사전-가열될 수 있다. 특정 구체예에서, 슬러리는 대략 5-15wt% 고체를 함유한다. 일반적으로, 출발 물질을 슬러리로 만들기 위하여 약간의 교반이나 혼합을 제공하는 것이 필요하다. 혼합을 실행하는 한가지 수단은 프로펠러식 교반기이다.
섬유 제거 단계에서, 슬러리의 pH는 대략 7-7.5, 바람직하게는 대략 7.4로 조정된다. pH는 슬러리에 수산화나트륨을 첨가하여 조정할 수 있다.
슬러리로부터 섬유의 분리는 다양한 물리적 분리 수단중 하나, 예를 들면 디캔팅(decanting) 원심분리기를 이용한 원심분리로 실시할 수 있다. 원심분리후, 섬유를 함유하는 덩어리는 현탁액으로부터 분리하고 수거한다.
본원 발명의 현탁액은 저온 살균한다. 저온 살균의 한가지 수단은 높은 온도, 바람직하게는 대략 93℃에서 제트 쿠킹이다. 온도는 대략 127℃까지 도달할 수 있다. 본원 발명의 다른 구체예에서, 현탁액은 증기-재킷솔(steam-jacketed kettle) 에서 저온 살균할 수 있다.
다음 단계에서, 현탁액은 한외여과하여 올리고사카라이드와 다른 당을 제거하고 이소플라본과 사포닌을 농축액에 잔류시킨다. 이소플라본과 사포닌은 1500 미만의 분자량을 갖는 적은 분자량 성분이다. 하지만, 놀랍게도 이소플라본과 사포닌은 한외여과 막에 의해 농축액에 잔류하는 것으로 밝혀졌다. 이소플라본과 사포닌은 단백질과 복합체를 형성하여 대부분 성분이 농축액에 잔류하는 것으로 생각된다. 전형적으로, 한외여과동안 공급 부피(feed volume)의 대략 75wt%가 투과액(permeate)으로 제거되어 전체 건물의 적어도 70wt% 함량의 단백질을 함유하는 농축액이 수득된다. 바람직하게는, 산물은 전체 건물의 대략 75 내지 85wt% 함량으로 단백질을 함유한다.
최대 30,000 MWCO를 갖는 나권형 막(Spiral-wound membrane)을 비롯한 임의의 막이 한외여과 단계에 적합하다. 바람직하게는, 10,000 내지 30,000 MWCO를 갖는 막이 이용된다. 대안으로, 1,000,000 MWCO를 갖는 막이 이용될 수도 있다. 상이한 MWCO의 나권형 막은 상업적으로 가용하다. 적합한 막은 예로써 Koch Membrane Systems, Wilmington, MA; Osmonics, Minnetonka, MN; PTI Advanced Filteration, Ixnard, CA; Synder Filteration, Vacaville, CA로부터 구할 수 있다.
한외여과 단계동안, 현탁액의 온도를 낮출 수 있다. 온도를 낮추는 한가지 수단은 한외여과 시스템에 열 교환기를 포함시키고 상기 열 교환기에 냉수를 통과시키는 것이다. 열 교환기는 막 시스템용 프리필터(pre-filter) 전후에 또는 막 시스템 자체에 설치될 수 있다.
한외여과된 산물은 건조에 앞서 저온 살균할 수 있다. 저온 살균의 한가지 수단은 제트 쿠킹이다. 본원 발명의 다른 구체예에서, 산물은 증기--재킷솔에서 저온 살균할 수 있다. 저온 살균은 산물이 수용가능한 미생물 내역(microbial profile) 및 살모넬라에 네거티브 결과를 획득하도록 하기 위하여 실시한다. 적절한 건조 수단은 고압 노즐이 장착된 수직 스프레이 건조기이다.
산물은 건조시켜 전체 건물의 적어도 2 ㎎/g의 이소플라본을 함유하는 콩 단백질 농축액을 생성한다. 산물은 비-소화성 올리고사카라이드 내용물을 함유한다; 라피노오스와 스타키오스의 통합 함량은 전체 건물의 50 ㎎/g 미만이다. 산물은 전체 건물의 적어도 2.0 ㎎/g 함량의 소아사포게놀을 추가로 함유할 수 있다.
산물은 다용도로 사용된다. 가령, 이는 우유 대체물질로 사용되고 드링크 믹스와 음료, 예를 들면 초콜릿, 바닐라, 파인애플 음료; 유제품, 예를 들면 과일 요구르트; 영양 건강 제품, 예를 들면 단백질 바(bar); 전근 고기 관장액(whole muscle meat injection); 수리미 제품; 연육(emulsified meat); 곡류 제품, 예를 들면 조반식(breakfast cereal); 제과 제품, 예를 들면 블루베리 머핀; 다른 액체나 건조 음료, 식품 또는 영양 제품에 사용될 수 있다. 건조된 산물은 상용 레시틴이나 다른 식용-등급 계면활성제, 예를 들면 모노디글리세리드로 코팅하여 물 분해(water dispersibility)를 향상시키고 산물의 응집(clumping)을 감소시킬 수 있다.
재료와 방법
1. 질소 용해도 지수(NSI)는 American Oil Chemistry's 방법 Ba 11-65에 따라 측정하였다.
2. 단백질 분해 지수(PDI)는 American Oil Chemistry's 방법 Ba 10-65에 따라 측정하였다.
3. 이소플라본은 Thiagarajan, D.G., Bennink, M.R., Bourquin, L.D., and Kavas, F.A., Prevention of precancerous colonic lesions in rats by soy flakes, soy flour, genistein, and calcium Am J Clin Nutr 1998; 68(suppl); 1394S-9S에서 밝힌 과정에 따라 특성화하였다.
4. 사포닌은 HPLC로 분석하였다. HPLC-기초한 분석 방법을 개발하고 검증하여 콩에 존재하는 사포닌 전구물질을 산정하였다. 상기 방법은 에탄올 추출, 이후 공액된 당 사슬을 아글리콘(소아사포게놀)으로 절단하는 가수분해에 따른 미세하게 으깨진 콩이나 콩 산물로부터 전체 사포닌의 분리에 기초한다. 생성된 소아사포게놀은 고체상 추출 기술로 분리하고 농축하였다. 소아사포게놀은 역상 칼럼을 이용한 등용매 용출로 분리하고 증기화 광산란 검출기(ELSD)로 검출하였다. 소아사포게놀의 정량은 진정(authentic) 화합물로부터 유도된 교정 곡선(calibration curve)을 이용하여 실시하였다. 전체 콩 사포닌 함량은 전체 소아사포게놀 함량의 대략 2배이다(Duhan et al.(2001) Int. J. Food Sci. Nur. 52:53-59).
다음의 무-제한적 실시예는 본원 발명을 설명하기 위한 것으로, 이를 제한하지하지 않는다. 실시예와 명세서에서, 비율은 달리 명시하지 않는 경우에 wt%이다.
실시예 1
86의 단백질 분산 지수(PDI)를 갖는 대략 23 ㎏(50 파운드) 콩가루는 236 ㎏(519 파운드) 물에 분산시켜 슬러리를 생성시킨다. pH는 수산화나트륨을 이용하여 대략 7.5로 조정한다. 슬러리는 대략 60℃ 온도에서 30분동안 교반하고, 이후 디캔팅(decanting) 원심분리기에서 원심분리한다. 불용성의 원심분리 덩어리는 버리고, 상층액(현탁액)은 15초의 계류 시간(holding time)동안 대략 121℃ 온도에서 가열기(jet cooker)에 통과시켜 열처리한다. 이후, 현탁액은 재킷 용기에서 대략 48.8℃로 냉각시킨다. 그 다음, 현탁액은 10,000 분자량 컷오프(MWCO) 나권형 막으로 한외여과하여 공급 부피의 대략 75wt%를 투과액으로 제거한다. 막으로부터 농축액은 15초의 계류 시간동안 대략 93℃ 온도에서 가열기(jet cooker)에 통과시켜 열처리한다. 이후, 농축액은 재킷 용기에서 대략 60℃로 냉각시키고 스프레이 건조시킨다. 산물은 분석하여 내용물을 사정한다.
2가지 런(run)의 결과(표 1)에서는 상기 산물이 건물의 79.79 내지 82.97wt% 함량의 단백질을 함유한다는 것을 보여준다. 전체 이소플라본 함량은 전체 건물의 2wt% 이상이고, 라피노오스와 스타키오스의 통합 함량은 3wt% 미만이다. 이에 더하여, 상기 산물의 NSI는 양 런(run)에서 95% 이상이다.
표 1: 실시예 1의 방법에 따른 산물의 조성
| 조성 | wt% | |
| Run 1 | Run 2 | |
| 단백질 | 79.79* | 82.97* |
| 수분 | 1.23 | 3.73 |
| 회(ash) | 6.87 | 6.50 |
| 정제되지 않은 섬유 | 0.80 | 0.80 |
| 모노사카라이드 | 0.13 | 0.06 |
| 수크로오스 | 2.88 | 3.49 |
| 멜리비오스 | 0.00 | 0.44 |
| 라피노오스 | 0.18 | 0.32 |
| 스타키오스 | 1.80 | 2.40 |
| 전체 이소플라본 | 2.18** | 3.51** |
| 질소 용해도 지수(NSI) | 96.99 | 95.45 |
* 건식 wt 기준(wt%), ** 건식 wt 기준(전체 건물의 ㎎/g)
실시예 2
대략 227 ℓ 물은 혼합 탱크에 붇고 대략 60℃ 온도로 가열한다. 이후, 45 ㎏의 콩 박편을 혼합 탱크에 추가하여 슬러리를 생성한다. 슬러리의 pH는 1400 ㎖의 4.5% NaOH 용액을 이용하여 대략 7.1로 조정한다. 슬러리는 대략 55 ℃ 내지 58℃ 온도에서 10분동안 혼합하고, 이후 대략 60℃ 온도로 사전가열된 대략 303 ℓ 물을 담고 있는 원심분리기 공급 탱크로 옮긴다. 희석된 슬러리는 대략 55℃ 내지 58℃ 온도에서 대략 20분동안 혼합하고, 이후 분당 대략 7.6 ℓ 비율로 Sharples 스크롤식 원심분리기에 공급한다. 상층액(현탁액)은 대략 127℃ 온도에서 제트 쿠킹한다. 제트-쿠킹된 현탁액은 100-메쉬 체(strainer)를 통하여 막 공급 탱크로 옮긴다. 대략 10 g 메타중아황산나트륨을 막 공급 탱크에 추가한다. 현탁액은 10,000 MWCO의 나권형 막을 보유하는 한외여과 막 시스템에 공급한다. 현탁액 온도는 막 처리동안 대략 26.5℃-26.8℃로 유지시킨다. 막 공급 탱크에 부가된 원래 공급 부피의 대략 75%는 투과액으로 제거된다. 막 시스템으로부터 농축액은 대략 76.7℃ 온도에서 저온 살균하고 스프레이 노즐에 급수하는 고압 펌프를 이용하여 수직 스프레이 건조기에서 스프레이 건조시킨다. 건조된 산물은 분석하여 내용물을 사정한다. 분석의 결과는 표 2에 제시한다.
표 2: 실시예 2의 방법에 따른 산물의 조성
| 조성 | wt% | 전체 건물의 ㎎/g | |
| 단백질 | 82.73 | ||
| 정제되지 않은 섬유 | 0.94 | ||
| 정제되지 않은 지방 | 0.01 | ||
| 회(ash) | 5.91 | ||
| 프럭토오스 | 2.90 | ||
| 갈락토오스 | 1.33 | ||
| 수크로오스 | 40.29 | ||
| 라피노오스 | 6.88 | ||
| 스타키오스 | 30.13 | ||
| 이소플라본 | 4.54 | ||
| 다이드진 | 0.77 | ||
| 글리시틴 | 0.22 | ||
| 제니스틴 | 1.00 | ||
| 6"-O-말로닐다이드진 | 0.91 | ||
| 6"-O-말로닐글리시틴 | 0.16 | ||
| 6"-O-아세틸제니스틴 | 0.12 | ||
| 6"-O-말로닐제니스틴 | 1.24 | ||
| 다이드제인 | 0.05 | ||
| 제니스테인 | 0.07 | ||
| 소아사포게놀 | 4.06 | ||
| 소아사포게놀 A | 1.25 | ||
| 소아사포게놀 B | 2.81 | ||
| 질소 용해도 지수(NSI) | 92 | ||
실시예 3
대략 227 ℓ 물은 혼합 탱크에 붇고 대략 60℃ 온도로 가열한다. 이후, 45 ㎏의 콩 박편을 혼합 탱크에 추가하여 슬러리를 생성한다. 슬러리의 pH는 1400 ㎖의 4.5% NaOH 용액을 이용하여 대략 7.08로 조정한다. 슬러리는 대략 55 ℃ 내지 58℃ 온도에서 10분동안 혼합하고, 이후 대략 60℃ 온도로 사전가열된 대략 303 ℓ 물을 담고 있는 원심분리기 공급 탱크로 옮긴다. 희석된 슬러리는 대략 55℃ 내지 58℃ 온도에서 대략 20분동안 혼합하고, 이후 분당 대략 7.6 ℓ 비율로 Sharples 스크롤식 원심분리기에 공급한다. 상층액(현탁액)은 대략 127℃ 온도에서 제트 쿠킹한다. 제트-쿠킹된 현탁액은 100-메쉬 체(strainer)를 통하여 막 공급 탱크로 옮긴다. 현탁액은 10,000 MWCO의 나권형 막을 보유하는 한외여과 막 시스템에 공급한다. 현탁액 온도는 막 처리동안 대략 48.8℃-49℃로 유지시킨다. 막 공급 탱크에 부가된 원래 공급 부피의 대략 75%는 투과액으로 제거된다. 막 시스템으로부터 농축액은 대략 76.7℃ 온도에서 저온 살균하고 스프레이 노즐에 급수하는 고압 펌프를 이용하여 수직 스프레이 건조기에서 스프레이 건조시킨다. 건조된 산물은 분석하여 내용물을 사정한다. 분석의 결과는 표 3에 제시한다.
표 3: 실시예 3의 방법에 따른 산물의 조성
| 조성 | wt% | 전체 건물의 ㎎/g | |
| 단백질 | 82.81 | ||
| 정제되지 않은 섬유 | 0.84 | ||
| 정제되지 않은 지방 | 0.13 | ||
| 회(ash) | 6.00 | ||
| 프럭토오스 | 2.72 | ||
| 갈락토오스 | 1.21 | ||
| 수크로오스 | 30.11 | ||
| 라피노오스 | 4.99 | ||
| 스타키오스 | 21.80 | ||
| 이소플라본 | 3.54 | ||
| 다이드진 | 0.67 | ||
| 글리시틴 | 0.09 | ||
| 제니스틴 | 0.90 | ||
| 6"-O-말로닐다이드진 | 0.61 | ||
| 6"-O-말로닐글리시틴 | 0.08 | ||
| 6"-O-아세틸제니스틴 | 0.16 | ||
| 6"-O-말로닐제니스틴 | 0.96 | ||
| 다이드제인 | 0.03 | ||
| 제니스테인 | 0.04 | ||
| 소아사포게놀 | 3.98 | ||
| 소아사포게놀 A | 1.05 | ||
| 소아사포게놀 B | 2.93 | ||
| 질소 용해도 지수(NSI) | 93.8 | ||
실시예 4
대략 227 ℓ 물은 혼합 탱크에 붇고 대략 60℃ 온도로 가열한다. 이후, 45 ㎏의 콩 박편을 혼합 탱크에 추가하여 슬러리를 생성한다. 슬러리의 pH는 1400 ㎖의 4.5% NaOH 용액을 이용하여 대략 7.08로 조정한다. 슬러리는 대략 55 ℃ 내지 58℃ 온도에서 10분동안 혼합하고, 이후 대략 60℃ 온도로 사전가열된 대략 303 ℓ 물을 담고 있는 원심분리기 공급 탱크로 옮긴다. 희석된 슬러리는 대략 55℃ 내지 58℃ 온도에서 대략 20분동안 혼합하고, 이후 분당 대략 7.6 ℓ 비율로 Sharples 스크롤식 원심분리기에 공급한다. 상층액(현탁액)은 대략 127℃ 온도에서 제트 쿠킹한다. 제트-쿠킹된 현탁액은 100-메쉬 체(strainer)를 통하여 막 공급 탱크로 옮긴다. 현탁액은 30,000 MWCO의 나권형 막을 보유하는 한외여과 막 시스템에 공급한다. 현탁액 온도는 막 처리동안 대략 48.8℃-49℃로 유지시킨다. 막 공급 탱크에 부가된 원래 공급 부피의 대략 75%는 투과액으로 제거된다. 막 시스템으로부터 농축액은 대략 76.7℃ 온도에서 저온 살균하고 스프레이 노즐에 급수하는 고압 펌프를 이용하여 수직 스프레이 건조기에서 스프레이 건조시킨다. 건조된 산물은 분석하여 내용물을 사정한다. 분석의 결과는 표 4에 제시한다.
표 4: 실시예 4의 방법에 따른 산물의 조성
| 조성 | wt% | 전체 건물의 ㎎/g | |
| 단백질 | 82.31 | ||
| 정제되지 않은 섬유 | 1.14 | ||
| 정제되지 않은 지방 | 0.01 | ||
| 회(ash) | 5.44 | ||
| 프럭토오스 | 2.79 | ||
| 갈락토오스 | 1.60 | ||
| 수크로오스 | 33.14 | ||
| 라피노오스 | 5.88 | ||
| 스타키오스 | 24.24 | ||
| 이소플라본 | 3.53 | ||
| 다이드진 | 0.60 | ||
| 글리시틴 | 0.17 | ||
| 제니스틴 | 0.70 | ||
| 6"-O-말로닐다이드진 | 0.76 | ||
| 6"-O-말로닐글리시틴 | 0.11 | ||
| 6"-O-아세틸제니스틴 | 0.09 | ||
| 6"-O-말로닐제니스틴 | 0.99 | ||
| 다이드제인 | 0.04 | ||
| 제니스테인 | 0.07 | ||
| 소아사포게놀 | 3.74 | ||
| 소아사포게놀 A | 1.04 | ||
| 소아사포게놀 B | 2.70 | ||
| 질소 용해도 지수(NSI) | 89.2 | ||
실시예 5
대략 227 ℓ 물은 혼합 탱크에 붇고 대략 60℃ 온도로 가열한다. 이후, 45 ㎏의 콩 박편을 혼합 탱크에 추가하여 슬러리를 생성한다. 슬러리의 pH는 1400 ㎖의 4.5% NaOH 용액을 이용하여 대략 7.0으로 조정한다. 슬러리는 대략 55 ℃ 내지 58℃ 온도에서 10분동안 혼합하고, 이후 대략 60℃ 온도로 사전가열된 대략 303 ℓ 물을 담고 있는 원심분리기 공급 탱크로 옮긴다. 희석된 슬러리는 대략 55℃ 내지 58℃ 온도에서 대략 20분동안 혼합하고, 이후 분당 대략 7.6 ℓ 비율로 Sharples 스크롤식 원심분리기에 공급한다. 상층액(현탁액)은 대략 127℃ 온도에서 제트 쿠킹한다. 제트-쿠킹된 현탁액은 100-메쉬 체(strainer)를 통하여 막 공급 탱크로 옮긴다. 현탁액은 1,000,000 MWCO의 나권형 막을 보유하는 한외여과 막 시스템에 공급한다. 현탁액 온도는 막 처리동안 대략 48.8℃-49℃로 유지시킨다. 막 공급 탱크에 부가된 원래 공급 부피의 대략 75%는 투과액으로 제거된다. 막 시스템으로부터 농축액은 대략 76.7℃ 온도에서 저온 살균하고 스프레이 노즐에 급수하는 고압 펌프를 이용하여 수직 스프레이 건조기에서 스프레이 건조시킨다. 건조된 산물은 분석하여 내용물을 사정한다. 분석의 결과는 표 5에 제시한다.
표 5: 실시예 5의 방법에 따른 산물의 조성
| 조성 | wt% | 전체 건물의 ㎎/g | |
| 단백질 | 82.32 | ||
| 정제되지 않은 섬유 | 1.25 | ||
| 정제되지 않은 지방 | 0.07 | ||
| 회(ash) | 5.72 | ||
| 프럭토오스 | 2.78 | ||
| 갈락토오스 | 1.38 | ||
| 수크로오스 | 36.44 | ||
| 라피노오스 | 6.82 | ||
| 스타키오스 | 26.07 | ||
| 이소플라본 | 3.37 | ||
| 다이드진 | 0.54 | ||
| 글리시틴 | 0.16 | ||
| 제니스틴 | 0.69 | ||
| 6"-O-말로닐다이드진 | 0.74 | ||
| 6"-O-말로닐글리시틴 | 0.11 | ||
| 6"-O-아세틸제니스틴 | 0.10 | ||
| 6"-O-말로닐제니스틴 | 0.98 | ||
| 다이드제인 | 0.02 | ||
| 제니스테인 | 0.03 | ||
| 소아사포게놀 | 3.55 | ||
| 소아사포게놀 A | 1.04 | ||
| 소아사포게놀 B | 2.51 | ||
| 질소 용해도 지수(NSI) | 90.7 | ||
Claims (20)
- 전체 건물(dry matter)의 70.0wt% 내지 85.0wt% 함량의 단백질;전체 건물의 적어도 2.0 ㎎/g 함량의 이소플라본 및 전체 건물의 적어도 2.0 ㎎/g 함량의 소아사포게놀;전체 건물의 3.0wt% 미만 함량의 정제되지 않은 섬유에 의해 특성화되는 것을 특징으로 하는 콩 단백질 농축액.
- 제 1 항에 있어서,전체 건물의 50.0 ㎎/g 미만 통합 함량의 라피노오스와 스타키오스 및 80 이상의 질소 용해도 지수(NSI)중에서 적어도 한가지에 의해 추가로 특성화되는 것을 특징으로 하는 콩 단백질 농축액.
- 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 정제되지 않은 섬유 함량은 전체 건물의 2.0wt% 미만인 것을 특징으로 하는 콩 단백질 농축액.
- 제 3 항에 있어서, 단백질 함량은 건물의 75.0wt% 내지 85.0wt%인 것을 특징으로 하는 콩 단백질 농축액.
- 콩 단백질 농축액을 생산하는 방법에 있어서 다음의 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법:(a) 실질적으로 탈지된 콩 재료를 제공하고,(b) 상기 재료를 물과 혼합하고 이로부터 단백질을 추출하고;(c) 불용성 재료를 제거하여 액체를 만들고;(d) 상기 액체를 93℃ 이상의 온도에서 열처리하고, 한외여과하여 농축액을 제공하고;(f) 상기 농축액을 선택적으로 저온 살균하고,(g) 상기 농축액을 건조시켜 콩 단백질 농축액을 얻는다.
- 제 5 항에 있어서, (d) 단계의 한외여과는 25℃ 내지 50℃의 온도에서 실시하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 5 항 또는 6 항에 있어서, 콩 단백질 농축액은 전체 건물(dry matter)의 70.0wt% 내지 85.0wt% 함량의 단백질; 전체 건물의 적어도 2.0 ㎎/g 함량의 이소플라본; 전체 건물의 3.0wt% 미만 함량의 정제되지 않은 섬유를 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 5 항 또는 6 항에 있어서, 콩 단백질 농축액은 전체 건물(dry matter)의 70.0wt% 내지 85.0wt% 함량의 단백질; 전체 건물의 적어도 2.0 ㎎/g 함량의 소아사포게놀; 전체 건물의 3.0wt% 미만 함량의 정제되지 않은 섬유를 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 8 항에 있어서, (d) 단계의 한외여과는 최대 30,000의 분자량 컷오프를 갖는 한외여과 막을 이용하여 실시하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 9 항에 있어서, (b) 단계에는 혼합물의 pH를 적어도 7.0으로 조정하는 단계가 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 10 항에 있어서, (d)와 (e) 단계중에서 적어도 한 단계는 93℃ 이상의 온도에서 제트 쿠킹(jet cooking)으로 실시하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 11 항에 있어서, 콩 단백질 농축액은 전체 건물의 50.0 ㎎/g 미만 통합 함량의 라피노오스와 스타키오스; 30.0wt% 내지 40.0wt% 함량의 탄수화물; 5.0wt% 내지 10.0wt% 함량의 수분중에서 적어도 한가지를 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 콩 단백질 농축액을 생산하는 방법에 있어서 다음의 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법:(a) 실질적으로 탈지된 콩 재료를 제공하고,(b) 상기 재료를 물과 혼합하고 이로부터 단백질을 추출하고;(c) 불용성 재료를 제거하여 액체를 만들고;(d) 상기 액체를 25℃ 내지 50℃ 온도에서 한외여과하여 농축액을 제공하고;(f) 상기 농축액을 선택적으로 저온 살균하고,(g) 상기 농축액을 건조시켜 콩 단백질 농축액을 얻는다.
- 제 13 항에 있어서, (d) 단계에 앞서 액체를 93℃ 이상의 온도에서 열처리하는 단계가 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 13 항 또는 14 항에 있어서, 콩 단백질 농축액은 전체 건물(dry matter)의 70.0wt% 내지 85.0wt% 함량의 단백질; 전체 건물의 적어도 2.0 ㎎/g 함량의 이소플라본; 전체 건물의 3.0wt% 미만 함량의 정제되지 않은 섬유를 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 13 항 또는 14 항에 있어서, 콩 단백질 농축액은 전체 건물(dry matter)의 70.0wt% 내지 85.0wt% 함량의 단백질; 전체 건물의 적어도 2.0 ㎎/g 함량의 소아사포게놀; 전체 건물의 3.0wt% 미만 함량의 정제되지 않은 섬유를 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 16 항에 있어서, (d) 단계의 한외여과는 최대 30,000의 분자량 컷오프를 갖는 한외여과 막을 이용하여 실시하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 17 항에 있어서, (b) 단계에는 혼합물의 pH를 적어도 7.0으로 조정하는 단계가 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 18 항에 있어서, (d) 단계와 열처리 단계중에서 적어도 한 단계는 93℃ 이상의 온도에서 제트 쿠킹(jet cooking)으로 실시하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 19 항에 있어서, 콩 단백질 농축액은 전체 건물의 50.0 ㎎/g 미만 통합 함량의 라피노오스와 스타키오스; 30.0wt% 내지 40.0wt% 함량의 탄수화물; 5.0wt% 내지 10.0wt% 함량의 수분중에서 적어도 한가지를 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
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