KR100624353B1 - 단백질 가수분해물의 제조법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따라, 당질을 함유하는 식물성 단백질 원료를 사상균 배양물을 사용하여 액체 반응계 내에서 효소 가수분해로 처리함으로써 가수분해물을 취득할 때, 식물성 단백질 원료와 사상균 배양물을 혼합하고, 통기와 교반을 실시하면서 15℃ 이상 39℃ 이하의 온도 범위에서 반응을 실시한 다음, 통기를 정지하고, 40℃ 이상 60℃ 이하의 온도 범위에서 반응을 종료한다. 당해 방법을 사용하여, 식물성 단백질 원료의 효소 가수분해물의 갈변화를 방지할 수 있다.

식물성 단백질 원료, 사상균 배양물, 효소 가수분해, 가수분해물, 갈변화

Description

단백질 가수분해물의 제조법{Process for producing protein hydrolyzate}

본 발명은 단백질 가수분해물의 제조법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 고체 상태에 있는 단백질을 함유하는 식물 단백질 원료를 효소로 가수분해하는 공정에 있어서, 가수분해법을 특정하여 실시함으로써, 취득된 단백질 가수분해물이 갈변화되지 않거나 갈변 상태에 이르는 시간을 현저하게 연장시킬 수 있는 단백질 가수분해물의 제조법에 관한 것이다.

고체 상태에 있는 식물 단백질을 함유하는 단백질 원료를 효소로 가수분해하여 가수분해물을 취득하는 방법에 대해서는 이미 다수의 방법이 공지되어 있다.

예를 들면, 일본 공개특허공보 제(소)51-35461호에는, 가용성 질소 지수가 50 이하인 변성 탈지 대두에 pH 9 내지 12의 범위에서 알칼리 프로테아제를 2시간 동안 작용시켜 단백질 유래의 질소 성분의 70% 이상을 가용화 추출하여 고액 분리를 실시하는 제1 공정과 추출된 용액에 펩티다제를 밀폐 용기 속에서 40 내지 60℃에서 작용시켜 가수분해하는 제2 공정과의 결합을 특징으로 하는 조미액의 제조법이 기재되어 있다.

또한, 일본 공개특허공보 제(평)6-125734호에는, 미생물을 고체 배양한 누룩의 유기 용매 침지물로부터 수득되며 누룩의 자기 소화(自己 消化)에 의한 엑소형 펩티다제 효소를 함유하는 효소제, 및 동식물성 단백질 원료에 단백질 가용화 효소를 작용시키고, 이어서 엑소형 펩티다제 효소 함유 효소제를 작용시키는 단백질 조미액의 제법이 기재되어 있다.

또한, 일본 공개특허공보 제(평)9-75032호에는, 간장 누룩을 알콜의 존재하에 투입하고 35 내지 45℃에서 효소 분해할 때, 분해 종료시의 알콜 농도를 2% 이하로 되도록 강제적으로 증발시키고 이러한 분해액을 발효 숙성시키는 조미료의 제조법이 기재되어 있다.

또한, 일본 공개특허공보 제(평)9-121807호에는, 누룩균의 배양과 당해 누룩균의 배양물에 함유된 효소에 의한 배지 중의 단백질의 가수분해를 식염의 부재하에 또는 저식염의 존재하에 동시에 실시하거나 1단계로 실시한 다음, 필요에 따라, 고액 분리한 것으로, 간장 냄새와 양조 냄새가 없으며 산 분해형 조미료 특유의 향기를 갖는 고글루탐산 함유 범용 조미료가 기재되어 있다.

그러나, 이들 종래 방법에 따라 제조된 단백질 가수분해물을 보존하는 경우, 비교적 단기간 내에 착색이 발생하며, 이어서 빠르게 갈변화되어버리는 결과, 이의 상품 가치가 현저하게 감소되어버린다는 문제점이 남는다.

또한, 종전의 고체 단백질을 함유하는 단백질 원료로부터 효소 가수분해물을 제조하는 어떠한 공지된 방법에 있어서도, 가수분해 공정에서 효소원으로 되는 미생물 이외의 미생물, 소위 잡균의 증식이 발생하여 목적하는 가수분해물의 품질과 아미노산 수율이 저하되는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 종래 방법에서는, 가수분해 공정에 알콜, 식염, 에틸 아세테이트 등의 정균(靜菌) 물질을 공존시키는 방법이 채용되어 왔다. 이러한 방법에서는, 가수분해 공정 종료 후에 정균 물질을 분리, 제거하는 부가 공정이 필수적이다. 특히, 식염의 공존을 정균 수단으로 채용하는 경우, 취득한 가수분해물의 품질을 저하시키지 않으면서 식염을 적당한 농도 이하로 제거하기란 대단히 곤란하였다. 또한, 정균 물질의 공존에 따른 가수분해 공정에서 취득된 제품에서는, 소위 양조 냄새와 간장 냄새의 발생과 수반을 회피하는 것이 불가능에 가까워서, 취득된 단백질 가수분해물의 이용 범위를 현저하게 제한하는 결과로 되었다.

또한, 당연하지만, 종래 방법에서도, 사용된 고체 단백질을 함유하는 단백질 원료 또는 효소원으로 되는 미생물에 혼입, 수반되는 잡균을 제거, 살균한 다음, 가수분해 공정으로 처리하는 시도를 하고 있다. 원료를 살균한 후에 단백질 가수분해 반응으로 처리하는 방법은 실험실적 규모에서의 실시는 비교적 용이하다고 할 수 있지만, 공업적인 대규모 생산 현장에서는 살균 처리 공정, 단백질 가수분해 공정에서 잡균 억지 대책 등의 실시에 있어서 매우 곤란한 문제를 포함하고 있다.

발명의 개시

본 발명에서는, 종래부터 해결이 곤란한 것으로 여겨져 왔던, 고체 상태에 있는 식물 단백질을 함유하는 단백질 원료를 효소로 가수분해하여 취득한 가수분해물의 갈변화를 방지하여 장기간에 걸쳐서 이의 상품 가치를 안정적으로 유지하는 방법을 확립함을 과제로 한다.

또한, 본 발명에서는, 공업적인 대규모 생산 현장에 있어서도 실시 가능한 범용 조미료 소재 또는 범용 식품 소재로서의 이용 용도를 갖는 단백질 가수분해물을 정균 물질의 부재하에서도 잡균에 의한 오염 없이 제조, 취득하기 위한 효과적인 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자들은 이러한 과제를 해결하기 위해, 각종 식물 단백질을 함유하는 단백질 원료의 효소에 의한 가수분해 방법과, 이의 조건과 취득되는 가수분해물의 갈변화와의 관계에 대하여 실험을 여러 회 거듭하여 예의연구한 결과, 다음의 (1) 내지 (3)에 기재된 새로운 사실을 알아내었다.

(1) 가수분해물의 갈변화의 발생과 진행은 가수분해 반응 직후의 반응 생성물 속에 함유된 환원당의 농도와 밀접한 관계를 갖는다. 즉, 환원당의 농도가 높은 경우에는, 갈변화는 반응 직후에 발생하여 통상적인 보존 환경하에서도 갈변화는 급속하게 진행된다.

(2) 일단 갈변화가 발생하면, 갈변화의 진행을 저지하기 위한 효과적인 방법을 찾아내기가 매우 곤란하다.

(3) 가수분해 방법과 이의 조건을 특정화함으로써, 가수분해 반응 직후의 반응 생성물 속에 함유된 환원당의 농도를 소정 농도 이하로 억지할 수 있으며, 또한 이러한 특정 가수분해 방법 및 이의 조건하에서는 단백질 자체의 가수분해 반응 속도와 취득한 가수분해물 중의 각 아미노산의 혼합 구성비에서는 실질적인 변화가 확인되지 않는다.

또한, 본 발명자들은 단백질 원료와 배지의 살균에 관하여 다음의 (4) 내지 (6)과 같은 새로운 사실을 알아내었다.

(4) 가수분해 공정에서 잡균의 증식은 고체 상태에 있는 단백질 원료 및 효소원으로 되는 미생물의 배양물에 혼재되어 있는 잡균에 기인한다.

(5) 단백질 원료와 배지의 살균을 완전하게 실시할 수 있다면, 가수분해 공정을 사실상 잡균이 존재하지 않는 상태에서 실시할 수 있다.

(6) 단백질 원료와 배지의 살균은 이들에 함유되거나 수반되는 공기와 포말의 존재에 의해 현저하게 억제된다. 바꾸어 말하면, 이들에 함유, 수반되는 공기와 포말을 완전히 제거한 후에 가열 살균을 실시하는 경우, 실질적으로 무균 상태에 있는 단백질 원료와 실질적으로 잡균의 오염이 없는 효소원으로 되는 미생물의 배양물을 취득할 수 있다.

본 발명자들은 이러한 새로운 발견에 근거하여 본 발명을 완성하였다.

즉, 제1 발명에 따르는 단백질 가수분해물의 제조법은, 당질을 함유하는 식물성 단백질 원료를 사상균 배양물을 사용하여 액체 반응계 내에서 효소 가수분해 반응으로 처리함으로써 가수분해물을 취득하는 방법으로, 식물성 단백질 원료와 사상균 배양물을 혼합하고, 통기(通氣)와 교반을 실시하면서 15℃ 이상 39℃ 이하의 온도 범위 내에서 반응을 실시한 다음, 통기를 정지하고, 40℃ 이상 60℃ 이하의 온도 범위 내에서 반응을 수행하여 종료함을 특징으로 한다.

또한, 제2 발명에 따르는 단백질 가수분해물의 제조법은, 식물성 단백질 원료가 소맥 글루텐, 옥수수 글루텐, 탈지 대두 및 이들의 처리물로 이루어진 그룹으 로부터 선택된 원료임을 특징으로 한다.

또한, 제3 발명에 따르는 단백질 가수분해물의 제조법은, 15℃ 이상 39℃ 이하의 온도 범위에서 실시하는 반응으로부터 40℃ 이상 60℃ 이하의 온도 범위에서 실시하는 반응으로 이행하는 시점을, 반응 개시후 반응 종료에 도달하기까지의 전체 소요시간 중에서 반응 개시 후 10% 이상 60% 이하의 경과 시점으로 설정함을 특징으로 한다.

또한, 제4 발명에 따르는 단백질 가수분해물의 제조법은, 반응 종료시 취득된 반응 생성물 중의 환원당의 존재비를 반응 생성물 속에 함유된 전체 고형분에 대하여 5중량% 이하로 조정함을 특징으로 한다.

또한, 제5 발명에 따르는 단백질 가수분해물의 제조법은, 사상균 배양물의 조제와 식물성 단백질 원료의 가수분해 반응을 심부 배양조형(深部培養槽型) 반응장치 속에서 실시함을 특징으로 한다.

또한, 제6 발명에 따르는 단백질 가수분해물의 제조법은, 식물성 단백질 원료가 적어도 부분적으로 고체 상태에 있으며, 당해 원료를 효소 가수분해 반응에 앞서 300㎛ 이하로 미분쇄하고, 80℃ 이상의 열수에 분산시킨 다음, 당해 분쇄물에 수반되는 공기 포말을 실질적으로 배제하고, 당해 열수 분산물을 살균공정으로 즉시 처리함을 특징으로 한다.

아래에서 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명에서 사용되는 원료는 당질을 함유하는 식물성 단백질 원료이다. 즉, 적어도 부분적으로 고체 상태에 있는 가식성(可食性)의 식물성 단백질을 고함 량으로 함유하며, 또한 전분, 전분 이외의 다당, 각종 당, 예를 들면, 글루코스, 프락토스, 슈크로즈, 갈락토스 등의 당질이 공존하는 식물성 단백질 원료이다.

사용되는 이들 식물성 단백질 원료의 형태는 특별히 한정되지 않으며, 분말, 과립, 플레이크, 수성 용매 속에 분산 상태로 있는 분산액 또는 페이스트상물 등, 각종 형태의 원료가 사용된다. 또한, 식물성 단백질 원료인 한, 이의 기원과 유래는 한정되지 않는다.

식물성 단백질 원료로서는 구체적으로 다음의 원료가 예시된다. 즉, 소맥 글루텐, 옥수수 글루텐, 탈지 대두, 분리 대두 단백질, 감자 분리 단백질 및 이들 식물성 단백질 원료의 처리물이다. 이들 각종 식물성 단백질 원료 중에서, 소맥 글루텐과 탈지 대두가 본 발명에서 특히 중요한 단백질 원료이다.

효소를 사용하여 식물성 단백질 원료를 가수분해하는 처리는, 살균 처리를 실시한 단백질 원료나 정균 상태로 유지된 단백질 원료를 수성 용매에 분산시키고, 당해 수성 용매 속에서 단백질 가수분해 활성이 높은 사상균 배양물을 접촉시켜 단백질 원료를 가수분해하는 반응을 실시하는 공정이다.

가수분해 반응의 초기 단계에서 통기 교반을 실시하여 일정 시간이 경과한 후, 반응계 내의 상태가 소정 상태로 있는 것을 확인한 다음, 반응 온도를 명료한 변화에 따라 고온도 영역으로 이동시켜 계속 접촉시키는 양태를 채용하는 것이 중요하다. 이러한 점은 종래부터 실시되고 있는 단백질 원료를 효소로 가수분해하는 방법과 현저하게 상이한 점으로, 본 발명의 방법의 주요한 특징으로 되어 있다.

이러한 양태를 구체적으로 실시하기 위해, 가수분해 반응장치 또는 반응조에 적어도 온도 조절 설비, 통기 설비 및 교반 설비를 설치할 필요가 있다. 반응에 있어서, 통기량은 통상적으로 1/1vvm 이하로 충분하다. 교반 설비는 당해 반응장치의 규모에 따라 원료 분산액 또는 반응계의 점성 등의 부하(負荷)에 충분히 견디는 것이면, 특별한 제한 없이 각종 교반 기구를 사용할 수 있다. 예를 들면, 아미노산 생산 발효에 사용되고 있는 심부 배양장치가 특히 적절한 반응장치이다.

사용되는 단백질 원료는 원료 살균시 및 가수분해 반응 직전에 교반 조작에 지장을 초래하지 않을 정도로 분쇄되거나 미분쇄된다. 살균 처리는 발효 공업에서 실시되고 있는 통상적인 방법과 장치로 실시된다. 가수분해 반응을 잡균의 오염없이 실시하기 위해서는, 효소원인 사상균의 배양을 비오염 조건하에 실시하며, 또한 반응 공정에서의 잡균 대책, 공정 관리를 완벽하게 실시하는 것이 당연하다.

바람직하게는, 단백질 원료는 단백질 가수분해 처리 공정으로 처리하기 이전에 300㎛ 이하로 미분쇄되어 80℃ 이상의 열수에 분산된다. 단백질 원료의 미분쇄는 건조 상태에 있는 단백질 원료에 대해 실시될 수 있지만, 미리 조분쇄(粗粉碎)한 단백질 원료를 열수에 분산시키는 처리와 동시에 실시하면 후속되는 살균공정으로 연속적으로 이행될 수 있게 되어 적절하다.

미분쇄 조건과 분산되는 열수의 온도 조건은 여러 종류의 단백질 원료에 대하여 여러 회에 걸친 시행을 실시한 결과에 근거하여 귀납적으로 결정된다. 이러한 조건의 범위 내에서, 가급적 미분쇄를 실시하여 비점 전후의 고온 처리를 실시하는 경우에는, 후속되는 살균공정에서 바람직한 살균 효과를 기대할 수 있다.

즉, 300㎛ 이상의 입자가 혼재하는 분산액을 열 교환기로 처리하면 열 교환기 내에서 분산액 중의 단백질 원료 입자의 침강이 발생하여, 열 교환기 내부의 유로(流路)에 폐색을 일으킬 위험이 있다. 따라서, 살균 처리는 실제적으로 불가능하게 되어버린다.

한편, 단백질 원료의 미립자를 분산시킨 분산액은, 80℃ 이상에서 이의 점도가 급격하게 저하되는 현상을 찾아냈다.

도 1은 60 내지 90℃의 온도 범위에서 분산 농도 32%의 열수 분산 소맥 글루텐 분산액의 점도와 온도와의 관계를 나타내는 꺾은 선 그래프이다. 도 1에서, 종축은 10⁴cp(센티포이즈)를 단위로 하는 등간격으로 표시되는 점도를 나타내며, 횡축은 ℃을 단위로 하는 등간격으로 표시되는 온도를 나타낸다. 이러한 예에서는 80 내지 85℃의 사이에서 현저한 점도 저하가 발생하고 있음을 간파할 수 있다.

본 발명의 기술적 진보성의 하나는 이러한 점에 존재한다. 즉, 특정 온도 범위의 단백질 원료 분산액의 급격한 점도 저하에 따른 취급성의 현저한 향상과 효과적인 가열 살균을 결합한 것이다.

단백질 원료에 미분쇄(pulverization)와 열수 분산처리를 실시하면, 대부분의 경우, 단백질 원료의 분산액은 유화 상태를 나타낸다. 그러나, 분산액의 점도는 상승하지 않으며, 오히려 끈적끈적하지 않은 저점도 액성으로 변화한다. 따라서, 처리 후의 분산액에는 공기와 기포가 포함되지 않는다.

단백질 원료를 미분쇄하여 열수에 분산시키는 처리에는, 목적과 합치되는 임의의 방법과 장치를 채용할 수 있다. 예를 들면, 분말상 단백질 원료를 미리 소정의 온도로 유지시킨 수성 용액을 수용한 탱크에 공급하고, 교반하면서 유화 장치로 공급하여 유화, 분산시키는 방법을 채용할 수 있다.

분산 처리에 있어서 중요한 것은 분산 처리 후의 분산액 속에 존재하는 단백질 원료의 미립자에 공기와 기포가 부착, 수반되어 있지 않음을 확인하는 것이다. 확인에 있어서는, 분산 처리 후의 분산액을 현미경의 약확대 시야(weak enlarged visual field)하에 관찰하고, 분산되어 있는 미립자에 기포 부착이 실질적으로 관찰되지 않으며, 분산되어 있는 미립자가 액상 부분과 직접 접촉하고 있음을 확인하면 좋다.

만약, 분산 처리 후의 분산액 속에 기포가 혼재하는 경우, 후속되는 살균공정에서 고온처리를 실시한 경우에도 소기의 살균 효과를 기대할 수 없다. 또한, 살균 처리장치를 운전할 때, 폐색 등의 중대한 지장을 발생시킬 위험도 있다.

분산액 속에 기포가 혼재하는 경우, 살균을 완전하게 실시할 수 없는 이유는, 살균 처리장치 내에서 열이 균일하게 분포되기 어렵다는 점 이외에, 기포에 포접(包接)된 잡균 균체나 잡균의 아포(芽胞)에 대해 열이 효과적으로 작용할 수 없다는 점에 기인하는 것으로 추정된다.

열수에 분산된 단백질 원료는 분산 처리후, 공정을 연속하여 살균공정으로 처리한다. 살균공정의 방법과 사용되는 장치에 대해서는 특별히 한정하지 않지만, 연속 살균방법 또는 가수분해 반응장치 내에서의 회분식 살균방법은 전체 공정을 원활하게 실시하기 때문에 유용한 방법이다. 또한, 이러한 살균 처리로 단백질 원료 분산액은 사실상 무균 상태로 된다. 또한, 필요에 따라, 시료를 채취하여 무균 상태로 된 것을 확인할 수 있다.

연속 살균용 장치로서는, 플레이트식 열 교환기 또는 노즐식 가열기가 특히 적당하다. 상기한 방법에 따라 조제되어 기포의 혼재가 없음이 확인된 단백질 원료의 열수 분산액을 통상적인 운전 조건하에 가열 살균 처리장치로 처리하는 경우, 장치 내에서의 폐색, 눌어 붙는 등의 사고는 발생하지 않는다. 또한, 처리 종료 후에 실시되는 장치의 세정, 보수 처치도 매우 용이하다.

가수분해 반응에 사용되는 사상균 배양물로서는, 생산된 단백질 가수분해 효소 활성을 예측할 수 있는 단백질 가수분해 효소 생산능이 높은 사상균의 분리주를 증식시켜 신규하게 조제한 배양물이 적당하다.

단백질 가수분해 효소 생산능이 높은 사상균으로서는 이의 분류학상 위치를 불문하고 각종 사상균을 이용할 수 있지만, 목적하는 제품이 식품 용도임을 고려하여 종래부터 식품 분야 또는 양조 분야에서 이용되고 있는 사상균 , 특히 누룩균을 선택하면 좋다. 단백질 가수분해 반응을 실시할 때, 누룩균은 분해 반응의 공정 관리상 또는 반응 생성물의 정제, 후처리 면에서도 적절하다.

이러한 누룩균은, 시판되는 쌀 누룩, 간장 양조용 누룩으로부터 새롭게 분리되어 균주 특성을 고정한 균주를 사용할 수 있다. 또한, 이들 미생물의 기탁 보존주를 사용할 수 있음은 말할 필요도 없다.

가수분해 반응에 사용되는 단백질 가수분해 효소 활성이 높은 사상균 배양물은 통상적으로 액체 누룩 형태로 살균 완료된 단백질 원료 분산액에 첨가 혼합된다. 액체 누룩을 구성하는 원료는 가수분해해야 되는 단백질 원료와 동일하거나 상이할 수 있지만, 가수분해를 잡균 오염이 없는 상태로 실시하는 경우에는 조제한 액체 누룩 속에 잡균이 혼재해서는 안된다. 따라서, 액체 누룩용 단백질 원료의 살균에는 특히 주의를 하는 것이 필요하다.

또한, 가수분해 반응계에서 살균 처리가 효과적으로 실시되지 않을 위험성이 있거나, 살균 처리를 충분하게 실시할 수 없는 사정이 있을 때에는 동일한 시스템 내에 잡균의 증식을 억지하는 정균 물질을 공존시켜 가수분해 반응을 실시할 수 있다.

이때, 가수분해 반응계에 공존시키는 정균 물질로서는, 식염, 에탄올, 에틸 아세테이트를 들 수 있다. 또한, 공존시키는 양태로서는, 적정량의 이들 정균 물질을 시스템 내에 첨가하는 경우 이외에, 에탄올에 대해서는 에탄올을 효과적으로 생성하는 능력을 갖는 효모를 시스템 내에 공존시키는 경우도 있을 수 있다.

어떠한 정균 물질을 공존시키는 경우에도 가수분해 반응 종료 후에 반응 혼합물로부터 정균 물질을 분리, 제거하는 것이 필요하다. 취득한 가수분해물의 품질을 저하시키지 않으면서 이러한 분리, 제거 처리를 효과적으로 실시하기에는 상당한 곤란이 따르며, 또한 경제적으로도 유리하다고는 할 수 없다. 특히, 식염을 완전히 분리, 제거하기 위해서는 이를 위한 새로운 설비가 요구되므로, 부득이 식염이 상당한 정도로 혼재된 가수분해물이 취득된다. 이러한 제품의 용도는 저절로 한정된다.

도 2는 각각의 반응 시간 경과 후의 각각의 온도에서 가수분해계 내에서의 글루탐산의 생성 축적 농도 GH(단위 mg/dL)를 나타내는 꺾은 선 그래프이다. 또한, 도 3은 각각의 반응 시간 경과 후의 각각의 온도에서의 가수분해계 내에서의 글루코스의 생성 축적 농도 Glc(단위 mg/dL)를 나타내는 꺾은 선 그래프이다.

도 2와 도 3을 비교해 보면 명료하게 간파할 수 있는 바와 같이, 가수분해 반응 도중에 반응 온도를 의도적으로 변화시킴으로써 단백질의 가수분해 반응 속도, 즉 글루탐산의 생성 축적 농도로 대표되는 아미노산의 생성 속도에 실질적으로 영향을 미치지 않고, 글루코스의 생성 축적 농도로 대표되는 당의 양, 특히 환원당의 양을 선택적으로 감소시키는 것이 가능하다는 것을 이해할 수 있다. 또한, 최종적으로 취득된 반응 생성물 속에 존재하는 당의 양과 당의 농도를 소정 수준 이하로 조정하는 것도 가능하다는 것을 이해할 수 있다.

도 2에서는 글루탐산의 생성 축적 농도가 반응 온도의 상승과 반응 시간의 경과에 따라 상승하고 있는 것으로 밝혀졌다. 한편, 도 3에서는 36 내지 39℃의 반응 온도에서 반응 시간의 경과에 따라 (5 내지 10시간 경과 후) 글루코스의 생성 축적 농도가 급격히 감소하고 있다. 이러한 점을 통해 36 내지 39℃ 이하의 반응 온도 조건하에서는 일단 생성된 글루코스가 반응 시간의 경과에 따라 사상균에 의해 빠르게 분해 소비되고 있는 사정을 추정할 수 있다.

즉, 살균이 완료된 식물성 단백질 원료와 사상균 배양물, 액체 누룩을 가수분해 반응장치 속에서 혼합하고, 통기 및 교반을 실시하면서 15℃ 이상 39℃ 이하, 바람직하게는 25℃ 이상 38℃ 이하의 온도 범위에서 반응을 실시한 다음, 통기를 정지하고, 4O℃ 이상 60℃ 이하, 바람직하게는 41℃ 이상 50℃ 이하의 온도 범위에서 반응을 수행하여 종료함으로써 단백질의 가수분해 반응 속도, 즉 아미노산의 생성 속도에 사실상 영향을 미치지 않고 가수분해 반응계 내에 생성되어 축적, 혼재하는 당의 양, 특히 환원당의 양을 선택적으로 감소시켜 최종적으로 취득한 반응 생성물 속에 존재하는 환원당의 존재비를 반응 생성물 속에 함유된 전체 고형분에 대해 5% 이하로 조정할 수 있다.

또한, 상기한 15℃ 이상 39℃ 이하의 온도 범위에서 실시하는 반응으로부터 40℃ 이상 60℃ 이하의 온도 범위에서 실시하는 반응으로 이행하는 시점을, 반응 개시후 반응 종료에 도달하기까지의 전체 소요시간 중에서 반응 개시후 10% 이상 60% 이하의 경과 시점으로 설정함으로써 단백질의 가수분해 반응 속도, 즉 아미노산의 생성 속도에 사실상 영향을 미치지 않고 가수분해 반응계 내에 생성되며 축적, 혼재하는 당의 양, 특히 환원당의 양을 선택적으로 감소시켜 최종적으로 취득한 반응 생성물 속에 존재하는 환원당의 존재비를 반응 생성물 속에 함유된 전체 고형분에 대해 5% 이하로 조정할 수 있다.

이렇게 하여, 취득한 반응 생성물 속에 존재하는 환원당의 존재비를 반응 생성물 속에 함유된 전체 고형분에 대해 5% 이하로 조제한 가수분해 반응 생성물(즉, 제품)은 갈변화하지 않고 장기간에 걸쳐서 안정적인 품질을 유지할 수 있다.

도 4에서는, 상기한 제품과 가수분해 반응 도중에 반응 온도를 변화시키지 않고 전체 과정을 일괄해서 45℃로 실시하여 수득한 대조품에 대하여 실시한 가학 열처리 시험(cruel heating test) 결과를 꺾은 선 그래프로 나타내고 있다.

도 4의 종축은 545nm 파장광의 흡수도의 상승 정도를 나타내고, 횡축은 105℃로 유지되는 시간을 나타낸다. 또한, 도 2에서의 흰색 화살표는, 당해 화살표의 하향 길이가 나타내는 바와 같이, 제품에 있어서 갈변화를 대폭적으로 억지할 수 있음을 나타낸다.

이러한 가열 학대 시험은 각각 20% 브릭스 농도(Brix concentration)로 조정된 제품의 용액과 대조품의 용액을 밀폐하에 105℃에서 6시간 동안 유지하는 조건으로 실시된다. 또한, 이러한 시험조건은 상온에서 12개월 동안 보존한 상태에 상당하며, 제품은 12개월의 보존에 대해서도 갈변화하지 않고 안정적인 품질을 유지할 수 있음을 시사한다.

상기한 가수분해 반응에 관한 두 종류의 온도 범위 조건의 설정, 온도 범위 조건을 변경하는 시점의 설정 및 최종 반응 생성물 속에 함유된 환원당의 존재비에 대해서는 다종류의 식물성 단백질 원료와 종균 균주가 상이한 복수의 액체 누룩을 사용하여 여러 조건을 변화시켜 실시한 다수의 시행 실험에서 취득한 결과로부터 귀납적으로 특정된 것이다.

또한, 이러한 다수의 시행 실험의 결과로부터, 상기한 두 종류의 온도 범위 조건에 관해서는 양자간에 가급적 명확한 상이(相異)를 설정하는 것이 바람직하며, 즉 당초 비교적 저온에서 가수분해 반응을 개시하고 온도를 변경한 후에는 비교적 고온에서 실시하는 것이 바람직하다. 또한, 대부분의 경우, 가수분해 반응의 전체 소요시간이 24시간 정도인 것을 고려하여, 온도 범위 조건을 변경하는 시점은 반응을 개시한 후 8시간 정도 경과한 시점, 즉 예상되는 전체 소요시간에 대해 약 30% 정도 경과한 시점으로 설정하면 좋은 결과를 얻는 것으로 판명되었다. 또한, 최종 반응 생성물 속에 함유된 환원당의 존재비는 전체 고형분에 대해 5% 이하, 바람직하게는 3% 이하, 보다 바람직하게는 1.5% 이하이다. 즉, 존재비 5%의 수치는 이의 상한을 나타낸 것이다.

따라서, 특정한 식물성 단백질 원료와 특정한 액체 누룩을 사용하여 가수분해 반응을 실시하는 경우의 두 종류의 온도 범위 조건과 설정해야 할 변경 시점의 구체적인 수치에 대해서는, 당해 특정 단백질 원료에 대해서 예비적인 시행 실험을 실시하여 상기한 조건 범위내에서 최적 조건과 수치를 결정할 필요가 있다.

상기한 가수분해 반응 조건하에 취득한 가수분해물 액은 누룩균 균체를 분산시킨 담황색의 반투명 액체이다. 또한, 당해 분산액에 활성탄을 첨가하여 탈색, 탈취 처리한 후에 고액 분리를 실시하여 취득한 담황색의 투명 액체는 농후한 훌륭한 맛을 갖는 아미노산 액이며, 특정한 싫은 맛 또는 이상한 냄새를 혼재하고 있지 않다.

가수분해 반응에 의해 취득된 효소분해 아미노산 액은 그대로도 조미료 소재 등으로서 이용되지만, 대부분의 경우, 추가로 탈색, 탈취처리, 예를 들면, 활성탄 처리 또는 농축 처리 등의 정제 처리를 경과하여 제품으로 한다. 또는, 이용 목적에 따라 농축 페이스트, 미세 플레이크상 분말, 분무 건조 분말, 과립, 큐브상 블록(cubic block)으로 가공하여 제품으로 한다. 또한, 가수분해 공정에서 식염 등의 정균 물질을 사용하지 않는 제품은 용이하게 갈변화되지 않는다는 특성과 더불어, 광범위한 이용 용도에도 적합 가능하다는 범용성의 특성도 겸비하고 있다.

아래에서 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 또한, 다음의 각 실시예는 본 발명의 기술 범위를 한정하지 않는다.

도 1은 열수 분산 소맥 글루텐 분산액의 점도와 온도와의 관계를 나타내는 꺾은 선 그래프이다.

도 2는 각종 반응 온도를 채용하는 경우에 가수분해 반응계에서의 글루탐산의 생성 축적 농도와 반응 시간과의 관계를 나타내는 꺾은 선 그래프이다.

도 3은 각종 반응 온도를 채용하는 경우에 가수분해 반응계에서의 글루코스의 생성 축적 농도와 반응 시간과의 관계를 나타내는 꺾은 선 그래프이다.

도 4는 가수분해 반응 온도 조건을 반응 도중에 변화시킨 제품과 변화시키지 않은 대조품에 대하여 실시한 가열 학대 시험에서 흡광도의 증가에 현저한 차이가 있음을 나타내는 꺾은 선 그래프이다.

발명을 실시하기 위한 최량의 형태

아래에서 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 또한, 다음의 각 실시예는 본 발명의 기술 범위를 한정하는 것이 아니다.

실시예 1

갈변화하지 않는 소맥 글루텐 가수분해물 액의 제조

(소맥 글루텐의 유화 전처리)

충격 전단 방식에 의한 유화 처리를 실시하는 유화기, 호모믹라인 밀(Homomicline Mill)[도쿠슈 기카코(주) 제품]에 접속시킨 1000L 용적의 탱크에 수도물 400L를 도입한다. 당해 탱크 속의 물을 가열하여 수온이 95℃에 도달할 때에 유화기의 운전을 개시하고 탱크 속으로 활성 소맥 글루텐의 분말 20kg을 투입한다. 운전 개시후, 30분 동안에 소맥 글루텐은 완전히 유화 상태의 분산액으로 되는 동시에, 소맥 글루텐 특유의 점탄성은 소실된다. 또한, 현미경의 약확대 시야하에서의 관찰에서는, 분산액에서 소맥 글루텐의 응축괴(소위, 뭉친 것)의 혼입이나 거품의 편입을 전혀 찾아내지 못했다.

또한, 유화 분산액 중의 소맥 글루텐 입자 직경은 평균 150㎛, 최소 10㎛ 내지 최대 900㎛이며, 또한 소맥 글루텐 입자의 농도는 50g/L이다.

(액체 누룩용 탈지 대두의 전처리)

미변성 탈지 대두[도요 세이유(주) 제품]를 조분쇄한 탈지 분말을, 가열 조작 가능한 혼합기로 혼합하면서 가열하여 98℃에서 20분 동안 건열 가열처리한다.

(액체 누룩용 탈지 대두의 살균 처리)

가열 처리한 탈지 대두 분말 3kg을, 아미노산 생산용 심부 배양 발효조형 반응장치 속으로 도입시킨 수온 25℃의 수도물 200L 속에서 교반하면서 투입하여 기포의 편입이 없는 균일한 탈지 대두 분말 분산액을 취득한다. 이어서, 당해 분산액을 12O℃에서 20분 동안 과열 수증기에 의한 회분 방식 가열 살균을 실시한다.

(액체 누룩의 조제)

이렇게 가열 살균한 탈지 대두 분말 분산액에, 미리 5L 용적의 발효조 병에 수용한 1.5% 탈지 대두 분말을 함유하는 배지에 포자를 104개/mL 농도로 접종하여 배양한 누룩균 아스페르길러스·오리제(Aspergillus oryzae, ATCC 15240)의 종균 배양액 1(용량)%량을 식균(植菌)한다. 식균 후, 1/4vvm의 통기, 520rpm의 교반하에 30℃에서 24시간 동안 배양하여 액체 누룩을 취득한다.

(액체 누룩의 평가)

취득한 액체 누룩의 프로테아제 활성은 304단위/mL이며 누룩균 이외의 미생물의 혼입, 증식을 확인할 수 없었다.

(소맥 글루텐의 가수분해)

위의 방법에 따라 취득한 유화 상태에 있는 소맥 글루텐의 분산액의 전량을 아미노산 생산 발효에 사용되는 1kL 용적의 발효조로 옮긴다. 이어서, 당해 소맥 글루텐의 분산액을 120℃에서 20분 동안 과열 수증기 가열에 의한 회분 방식으로 가열 살균한다. 가열 살균후, 분산액의 액온이 50℃까지 저하된 때에 액체 누룩의 절반량을 첨가하여 반응 개시로부터 최초 8시간까지는 1/4vvm, 2O0rpm의 통기 교반 조건하에 액온을 35℃로 제어하며, 또한 8시간 이후 반응 종료시의 24시간까지는 통기를 실시하지 않고 액온을 45℃로 제어하여 가수분해 반응을 실시한다.

또한, 반응기간 중에 반응계에서의 글루탐산 농도를 지표로 하는 아미노산의 생성 농도는 반응 개시 때부터 순차적으로 증가한다. 한편, 반응계 내의 글루코스 농도를 지표로 하는 환원당의 농도는 반응 개시후 3시간까지는 급속히 증가하며, 이후 8시간까지는 최대치를 거의 유지하는 추이(推移)이지만, 8시간 이후 반응계의 액온을 상승시켜 45℃로 유지, 제어하면서 반응을 속행하는 동안에 환원당의 농도는 급속히 감소하며, 반응 종료시의 24시간째에 글루코스 농도는 반응 생성물 중의 전체 고형분 중량비 1.0% 이하로 감소했다.

(비교 대조를 위해 실시하는 소맥 글루텐의 가수분해)

위의 방법에 준하여 취득한 유화 상태에 있는 소맥 글루텐의 분산액 200L를 아미노산 발효에 사용되는 1kL 용적의 발효조로 옮긴다. 이어서, 당해 소맥 글루텐의 분산액을 120℃에서 20분 동안 과열 수증기 가열을 실시하는 회분 방식으로 가열 살균한다. 가열 살균후, 분산액의 액온을 50℃로 저하된 때에 액체 누룩의 절반량을 첨가하여, 반응 개시로부터 반응 종료시의 24시간까지의 전체 반응기간 중에 교반 통기하에 도중에 반응 온도를 변화시키지 않고 액온을 일정한 45℃로 제어하여 가수분해 반응을 실시한다.

또한, 반응기간 중에 반응계에서의 글루탐산 농도를 지표로 하는 아미노산의 생성 농도는 반응 개시때부터 순차적으로 증가한다. 한편, 반응계 내의 글루코스 농도를 지표로 하는 환원당의 농도도 반응 개시후 3시간까지 급속히 증가하여 8시간 이후 반응 종료시의 24시간째까지 거의 최대치를 유지하는 추이이며, 반응 종료시의 24시간째에는 글루코스 농도는 6.6%에 달한다. 또한, 전체 반응기간을 통해 글루탐산 농도의 증가 경향은 반응 경과 도중에 액온을 상승시켜 제어한 위의 경우에 비해 항상 약간 낮은 경향으로 추이함을 확인했다.

(취득한 가수분해물의 보존 시험)

위의 방법에 따라 취득한 소맥 글루텐의 시험 가수분해 반응 생성물(이하, 시험품)과 비교 대조를 위해 실시한 소맥 글루텐의 대조 가수분해 생성물(이하, 대조품)을 각각 원심분리에 의해 누룩 균체를 분리 제거한 다음, 양조용 과립 활성탄층 속을 유하(流下)시켜 정제한 가수분해물을 취득한다. 정제 가수분해물을 각각 500mL 용적의 접합 마개를 갖는 투명한 무색 유리병에 상부에 공간이 생기지 않도록 충전한다.

특히, 온도 제어를 하지 않은 실내에서 산란광하에 보존한 각각의 병 시료에 대해서 충전 직후, 1주간 경과 후, 2주간 경과 후, 1개월 경과 후, 3개월 경과 후, 6개월 경과 후 및 12개월 경과 후에 있어서의 육안 관찰에 의한 갈변화의 발생 상태, 진행 상태 및 이들 각 보존 기간 경과 후에 접합 마개를 개방한 직후의 향기 변화 상태를 정리하여 표 1에 기재한다. 표 1의 갈변화 난에서 +의 수는 갈변화 상태가 최고로 진행한 상태를 5, 갈변화가 근소하게 확인되는 상태를 1로 하는 5단계의 평가 표시이며, 또한 향기 난에서 10의 수는 갈변화에 따르는 자극 냄새, 소위「눌어 붙는 냄새」가 현저히 생기고 있는 상태를 5, 「눌어 붙는 냄새」가 미세하게 확인되는 상태를 1로 하는 5단계의 평가 표시이다. 또한, 평가는 다섯 명의 패널리스트로 실시하고 각 패널리스트가 붙인 평가점을 평균하여 사사오입(四捨五入)한 평가점에 기초하여 +의 수로 표시한다.

소맥 글루텐 가수분해물의 갈변화

보존 시간	시험품		대조품
	갈변화	눌어 붙는 냄새	갈변화	눌어 붙는 냄새
충전 직후	없음	없음	없음	없음
1주간 후	없음	없음	없음	+
2주간 후	없음	없음	+	+
1개월 후	없음	없음	++	+
3개월 후	없음	없음	+++	++
6개월 후	+	없음	++++	+++
12개월 후	+	+	+++++	+++++

표 1에 기재되어 있는 바와 같이, 시험품에서는 12개월 경과 후에도 갈변화의 정도가 미약하며, 또한 「눌어 붙는 냄새」의 발생도 거의 확인되지 않아 상품으로서의 가치를 충분히 유지하고 있는 것으로 판정되었다. 이에 반해, 대조품에서는 병에 충전한 직후, 이미 갈변화의 징후가 있으며, 미약하나마 「눌어 붙는 냄새」의 존재가 확인되며, 1개월 경과 후에는 갈변화 및「눌어 붙는 냄새」가 명료하며, 3개월 경과 후에는 갈변화 및「눌어 붙는 냄새」가 함께 현저하여, 이미 상품으로서의 가치가 현저하게 손상된 것으로 판정되었다.

실시예 2

다른 식물 단백질 원료로부터 갈변화되기 어려운 가수분해물의 제조

옥수수 글루텐 및 탈지 대두로부터 실시예 1의 방법에 준하여 갈변화되기 어려운 가수분해물을 제조한다.

(식물 단백질 원료의 전처리)

미국 미네소타주에서 생산된 분말상 옥수수 글루텐을 실시예 1의 방법에 준하여 유화 처리한다. 또한, 분말 변성 탈지 대두[도요 세이유(주) 제품]를 미분쇄한 다음, 동일하게 실시예 1의 방법에 준하여 유화 처리한다. 어떠한 유화 처리품에서도 응집괴(소위, 뭉친 것)의 발생 또는 거품의 편입, 존재는 전혀 확인되지 않았다.

(액체 누룩의 조제)

실시예 1의 방법에 준하여 탈지 대두 분말로부터 액체 누룩을 조제한다.

(식물 단백질 원료의 가수분해)

옥수수 글루텐의 유화 분산액 또는 탈지 대두의 유화 분산액을 각각 30kL 용적의 발효조로 옮기고 살균하여, 분산액의 액온이 50℃로 저하된 때에 액체 누룩을 실시예 1에 준하여 각각의 발효조에 첨가한다. 가수분해 반응의 조건은 실시예 1의 경우와 동일하게 반응 개시시부터 최초의 8시간까지는 통기 교반하에 액온을 35℃로 제어하며, 또한 8시간 이후 반응 종료시의 24시간까지는 통기를 실시하지 않고 액온을 45℃로 제어하여 가수분해 반응을 실시한다. 가수분해 반응 종료시의 반응 생성물 중의 글루코스 농도는 반응 생성물 중의 전체 고형분 중량비로 0.9%이다.

(비교 대조를 위해 실시한 식물 단백질 원료의 가수분해)

위의 방법에 준하여 취득한 옥수수 글루텐의 유화 분산액 또는 탈지 대두의 유화 분산액을 각각 30kL 용적의 발효조로 옮기고 살균하여, 분산액의 액온이 50℃로 저하된 때에 액체 누룩을 각각의 발효조에 첨가한다. 가수분해 반응은 교반하에 반응 개시로부터 반응 종료시의 24시간까지 도중에 반응 온도를 변화시키지 않고 액온을 일정한 45℃로 제어하여 실시한다. 가수분해 반응 종료시의 반응 생성물 중의 글루코스 농도는 전체 고형분 중량비로 6.4%이다.

(취득한 가수분해물의 보존 시험)

실시예 1의 방법과 조건에 준하여 취득된 가수분해물의 보존 시험을 실시한다. 이의 비교 대조결과를 정리하여 표 2 및 표 3에 기재한다.

옥수수 글루텐 가수분해물의 갈변화

보존 시간	시험품		대조품
	갈변화	눌어 붙는 냄새	갈변화	눌어 붙는 냄새
충전 직후	없음	없음	없음	없음
1주간 후	없음	없음	없음	없음
2주간 후	없음	없음	+	+
1개월 후	없음	없음	++	+
3개월 후	없음	없음	+++	++
6개월 후	+	없음	++++	+++
12개월 후	+	+	+++++	+++++

탈지 대두 가수분해물의 갈변화

보존 시간	시험품		대조품
	갈변화	눌어 붙는 냄새	갈변화	눌어 붙는 냄새
충전 직후	없음	없음	없음	없음
1주간 후	없음	없음	+	+
2주간 후	없음	없음	+	+
1개월 후	없음	없음	++	++
3개월 후	없음	없음	+++	+++
6개월 후	+	없음	++++	++++
12개월 후	+	+	+++++	+++++

표 2 및 표 3에 기재되어 있는 바와 같이, 옥수수 글루텐 시험품 또는 탈지 대두 시험품 중의 하나는 12개월 경과 후에도 갈변화의 정도가 미약하며, 또한 「눌어 붙는 냄새」의 발생도 거의 확인되지 않아 상품으로서의 가치를 충분히 유지하고 있는 것으로 판정되었다. 이에 반해, 근소하게 상이한 경향은 있지만, 옥수수 글루텐 대조품 또는 탈지 대두 대조품의 양자 모두 병에 충전한 직후부터 이미 갈변화의 징후가 있으며, 미약하나마 「눌어 붙는 냄새」의 존재를 확인할 수 있으며, 1개월 경과 후에는 갈변화 및 「눌어 붙는 냄새」가 명료하며, 3개월 경과 후에는 갈변화 및 「눌어 붙는 냄새」가 모두 현저하여, 상품으로서의 가치가 현저하게 손상된 것으로 판정되었다.

본 발명의 방법에 따라, 식물 단백질 원료를 사상균 배양물을 사용하여 액체 반응계 내에서 가수분해를 실시하여 취득한 가수분해물은 장기간에 걸쳐서 갈변화하지 않으며 안정적인 상품 가치를 유지할 수 있다.

Claims (6)

1. 당질을 함유하는 식물성 단백질 원료를 사상균 배양물을 사용하여 액체 반응계 내에서 효소 가수분해 반응으로 처리함으로써 단백질 가수분해물을 제조하는 방법으로서, 식물성 단백질 원료와 사상균 배양물을 혼합하고, 통기(通氣)와 교반을 실시하면서 15℃ 이상 39℃ 이하의 온도 범위 내에서 반응을 실시한 다음, 통기를 정지하고, 40℃ 이상 60℃ 이하의 온도 범위 내에서 반응을 수행하여 종료함을 포함하는, 단백질 가수분해물의 제조법.
2. 제1항에 있어서, 식물성 단백질 원료가 소맥 글루텐, 옥수수 글루텐, 탈지 대두 및 이들의 처리물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 원료임을 특징으로 하는, 단백질 가수분해물의 제조법.
3. 제1항에 있어서, 15℃ 이상 39℃ 이하의 온도 범위에서 실시하는 반응으로부터 40℃ 이상 60℃ 이하의 온도 범위에서 실시하는 반응으로 이행하는 시점을, 반응 개시후 반응 종료에 도달하기까지의 전체 소요시간 중에서 반응 개시후 10% 이상 60% 이하의 경과 시점으로 설정함을 특징으로 하는, 단백질 가수분해물의 제조법.
4. 제1항에 있어서, 반응 종료시 취득된 반응 생성물 중의 환원당의 존재비를 반응 생성물 속에 함유된 전체 고형분에 대해 5중량% 이하로 조정함을 특징으로 하는, 단백질 가수분해물의 제조법.
5. 제1항에 있어서, 사상균 배양물의 조제와 식물성 단백질 원료의 가수분해 반응을 심부 배양조형(深部培養槽型) 반응장치 속에서 실시함을 특징으로 하는, 단백질 가수분해물의 제조법.
6. 제1항에 있어서, 식물성 단백질 원료가 적어도 부분적으로 고체 상태에 있으며, 당해 원료를 효소 가수분해 반응에 앞서 300μm 이하로 미분쇄하고, 80℃ 이상의 열수에 분산시킨 다음, 당해 분쇄물에 수반되는 공기 포말을 실질적으로 배제하고, 당해 열수 분산물을 살균공정으로 즉시 처리함을 특징으로 하는, 단백질 가수분해물의 제조법.

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