KR100897450B1 - 기능적 특성이 개선된 콩 단백질 농축물의 개선된 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단백질 함량이 67 내지 72%이고, 탈지 콩 플레이크로부터 침출, 건조, 미분 및 체질의 단계를 수행함으로써, 최대 50% 비린내가 감소되고, 라피노스 및 스타키오스 함량이 최대 90 내지 96%이며, 리폭시게나제 활성이 결여되고, 무시할 만한 우레아제 및 트립신 억제제 활성과 연관되고, 상기 생성물의 개선된 기능적 특성과 연결된, 다양한 식료품 중 인간 식품으로서 유용한 콩 단백질 농축물 및 콩 단백질 농축물의 제조 방법에 관한 것이다.

콩 단백질 농축물, 탈지 콩 플레이크

Description

기능적 특성이 개선된 콩 단백질 농축물의 개선된 제조 방법 {An Improved Process for the Preparation of Soy Protein Concentrate with Improved Functional Properties}

구체적으로 본 발명은 기능적 특성이 개선된 콩 단백질 농축물을 탈지 콩 플레이크로부터 제조하는 개선된 방법에 관한 것이다.

식물성 단백질은 선진국에서 인간의 식이의 부분을 형성하며, 필수 영양소를 제공하는 식물성 공급원이다. 식물성 단백질은 단백질의 일일 요구량의 상당한 부분에 기여한다. 식물성 단백질이 가장 풍부한 공급원은 유량종자, 콩과식물 및 곡류이다. 대두는 일반적으로 고품질의 식물성 단백질 공급원으로 인식되며, 식물성 단백질이 가장 풍부하다. 인도에서 콩의 연간 생산량은 약 6.8 MT이다. 대두는 중요한 영양소를 많이 포함한다. 대두는 오일 약 20% 및 매우 양호한 비율의 필수 아미노산을 갖는 단백질 40%를 함유한다. 나머지 40%는 소화되지않는 탄수화물이며, 조질 식료(roughage) 또는 식이 섬유로서 기능한다. 대두는 또한 비타민 및 미네랄의 우수한 공급원이다. 대두의 영양적 가치는 대두의 소비를 증가시키는 인자일 뿐 아니라 심장병, 비만, 혈중 콜레스테롤, 암, 당뇨병, 신장 질환 및 골다공증을 예방하는데 있어서 건강상 중요한 역할을 한다.

식품 제제에서 통상적으로 사용가능한 콩 제품은 대두, 콩가루 (완전 지방 또는 탈지), 콩 단백질 농축물 및 단리물이다. 수많은 콩 단백질 제제는 다양한 식료품에서 이들 제제의 사용을 제한하는 바람직하지 않은 비린내 및 쓴맛을 특징으로 한다. 바람직하지 않은 향 외에도, 상기 제제는 소화되지않는 방귀 생성 탄수화물; 스타키오스 및 라피노스를 또한 함유한다. 비가공 대두는 또한 몇몇의 항영양인자, 예컨대 트립신 억제제, 우레아제 및 리폭시게나제 활성을 함유한다.

콩 단백질 농축물은 과립 형태, 분쇄 가루, 다양한 크기의 조직화된 조각 및 분무 건조 형태로 이용가능하다. 콩 단백질 농축물은 다양한 식품에서, 특히 제빵에서 기능성 성분으로서 및 육류 산업에서 증량제로서 사용된다. 주요 비육류 제제류 비낙농 제품, 건강 식품 및 파스타 제품에서도 사용된다.

글리시닌의 등전 pH 초과의 pH에서 대두 재료를 액체로 추출하고, 상기 액체를 분리하여 잔류물을 분리시킴으로써 콩 단백질 농축물을 제조하는 방법이 기재된 미국 특허 제3635726호 (Sair L., 1972, The Griffith Laboratories Inc. Chicago, IL, USA)를 참고로 할 수 있다. 상기 액체 중 단백질을 등전 pH에서 침전시켜 단백질을 회수하고, 목적하는 비율로 혼합하여 콩 단백질 농축물을 제조한다. 상기 방법의 결점은 농축물을 수득하기 위해 단백질을 섬유질 잔류물과 배합하는 단백질의 추출 단계가 너무 많다는 것이다.

유량종자 가루를 분쇄하고 공기분급하고, pH 4 내지 6의 물 또는 20 내지 80% 알코올 수용액 중에서 거친 분획을 세척하고, 건조시켜 콩 단백질 농축물을 제조하는 방법이 기재된 미국 특허 제3965086호 (Swain, et al., 1976, The Procter & Gamble company)를 참고로 할 수 있다. 상기 방법의 결점은 거친 분획을 수득하기 위해 공기분급하고 산성 물 또는 알코올 중에서 세척한다는 것이다. 이 방법은 수많은 처리 단계를 거친다.

60 내지 80% 에탄올을 함유시켜 탈지 콩 가루의 제조 장치에서 가용성 고체를 제거한 콩 단백질 농축물이 기재된 미국 특허 제3897574호 (Pass, D.W. 1975, Central Soya Company Inc.)를 참고로 할 수 있다. 상기 방법의 결점은 단백질 농축물에 용매가 잔류한다는 점이다.

180 내지 212 ℉에서 물에 가하여 껍질을 제거한 대두를 사용하고, 세척하고 8 내지 15%의 수분 함량으로 건조시켜 완전 지방의 콩 단백질 농축물을 제조하는 미국 특허 제3971856호 (Daftary, R. D, 1976, Archer Daniel Midland Company)를 참고로 할 수 있다. 상기 방법의 결점은 저장하는 동안 악취가 발생한다는 것이다.

탈지 대두 플레이크를 수성 알코올로 추출하여 사용하는 미국 특허 제3970764호 (Karnofsky, G.B., 1976, Dravo Corporation, Pittsburgh, PA)를 참고로 할 수 있다. 상기 방법의 결점은 생성물에 용매가 잔류한다는 것이다.

알코올을 사용하여 탈지 대두 플레이크를 처리함으로써 단백질 농축물을 제조하는 것을 포함하는 방법이 기재된 미국 특허 제4219470호 (Karnofsky, G.B., 1980, Dravo Corporation, Pittsburgh, PA)를 참고로 할 수 있다. 상기 방법의 결점은 생성물에 용매가 잔류한다는 것이다.

탈지 식물성 단백질 플레이크를 알코올 수용액으로 추출하여 가용성 탄수화 물을 제거하는 것을 포함하는 방법이 기재된 미국 특허 제4265925호 (Campbell, M.F. et al., 1981, A.E. Staley Manufacturing Company, Decatur, IL., USA)를 참고로 할 수 있다. 상기 방법의 단점은 보유된 잔류 용매가 1000 ppm 초과라는 것이다.

pH 4.4 내지 4.6 범위에서 수성 산 침출하고 고체를 분리하며, 알칼리를 사용하여 pH 6.5 내지 7.5 범위로 중화시켜 콩 단백질 농축물을 제조하는 것이 기재된 미국 특허 제4410554호 (Sailer, D. E., 1983, Central Soya Company Inc.)를 참고로 할 수 있다. 상기 슬러리는 저온살균하여 건조시킨다. 상기 방법의 결점은 중화에 산 알칼리가 필요하다는 것이다. 건조에 사용되는 분무 건조 방법은 고비용이다.

18 내지 30% 수분을 첨가하여 응집시킨 후에 분상의 탈지 콩 플레이크 또는 가루를 사용하고, 160 내지 300 ℉의 온도에서 유지하고, 55 내지 75% 수성 에탄올로 추출하여 단백질 농축물을 제조하는 것이 기재된 미국 특허 제5097017호 (Konwinski, A. H, 1992, Central Soya Company Inc.)를 참고로 할 수 있다. 상기 방법의 단점은 고온에서 수행하고, 응집되며, 추가의 처리 단계인 추출을 위한 물질을 사용한다는 것이다.

유전적으로 변형시켜 라피노스, 스타키오스, 리폭시게나제 함량 및 관련된 향이 감소 또는 제거된 대두로부터 콩 단백질 농축물을 제조하는 것이 기재된 미국 특허 제5936069호 (Johnson, L. A. , 1999, Iowa State University Research Foundation)를 참고로 할 수 있다. 알칼리를 사용하여 단백질을 용해시키고, 슬러 리를 건조하여 건조 기준으로 60% 미만의 단백질 함량을 얻는다. 상기 방법의 단점은 유전적으로 변형된 콩 종자가 사용되며, 농축물의 단백질 함량이 낮다는 것이다.

한외여과와 함께 효소 처리 방법에 의해 콩 단백질 농축물을 제조하는 것이 기재된 미국 특허 제6313273호 (Thomas, R. L. N. et al., 2001, Abbot Laboratories)를 참고로 할 수 있다.

본 발명의 목적

본 발명의 주요한 목적은 기능적 특성이 개선된 콩 단백질 농축물의 제조를 위한 개선된 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 리폭시게나제, 우레아제 및 트립신 억제제 활성을 제거하거나 감소시킨 단백질 농축물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 라피노스 및 스타키오스가 감소되고 단백질 함량이 70%인 콩 농축물을 수득하는 것이다.

발명의 요약

본 발명은 구체적으로 탈지 콩 플레이크로부터 기능적 특성이 개선된 콩 단백질 농축물의 제법에 관한 것이다. 제법은 탈지 콩 플레이크의 오토클레이빙(autoclave), 침출 및 건조의 과정을 포함한다.

본 발명은

a) 탈지 콩 플레이크를 100 내지 110℃의 온도에서 10 내지 15분 동안 오토 클레이빙하는 단계,

b) 두 단계로, 단계 (a)의 오토클레이브된 탈지 콩 플레이크에 물을 침투시킴으로써 침출하는 단계,

c) 단계 (b)의 콩 플레이크로부터 잉여량의 물을 배수하는 단계,

d) 횡류 건조기에서 단계 (c)의 젖은 플레이크를 건조하는 단계, 및

e) 단계 (d)의 건조된 콩 플레이크를 미분하고 체질하여 목적하는 콩 단백질 농축물을 수득하는 단계
를 포함하는, 기능적 특성이 개선된 콩 단백질 농축물을 탈지 콩 플레이크로부터 제조하는 방법을 제공한다.

하나의 실시양태에서, 탈지 콩 플레이크로서 지방 함량이 약 1 중량%인 출발 물질을 제공한다.

다른 실시양태에서, 건조는 25 내지 30분 동안 입구 온도 80 내지 85℃ 및 출구 온도 35 내지 40℃인 유동층 건조기에서 효과적으로 수행될 수 있다.
하나의 실시양태에서, 횡류 건조기 중에서의 건조는 입구 온도 85 내지 95℃ 및 출구 온도 35 내지 40℃를 유지하면서 2 내지 3시간 동안 수행될 수 있다.

또 다른 실시양태에서, 단백질 농축물의 단백질 함량이 70 내지 72%일 수 있다.

하나의 실시양태에서, 수득한 단백질 농축물의 입자 크기가 220 μm 내지 225 μm이다.

또 다른 실시양태에서, 리폭시게나제의 완전한 불활성화 및 우레아제 활성의 감소가 0.2 내지 0.5 유닛일 수 있으며, 트립신 억제제 활성은 6 내지 8 TIU/mg일 수 있는 물질이 달성될 수 있다.

또 다른 실시양태에서, 라피노스 및 스타키오스 함량이 원래의 10% 미만으로 감소될 수 있다.

또 다른 실시양태에서, 생성물의 물 흡수 용량이 270 ±8 g/100 g이고, 지방 흡수 용량이 122 ±8 g/100 g일 수 있다.

또 다른 실시양태에서, 헥산알 함량이 원래의 1 g 당 64 μmole에서 22 μmole로 감소될 수 있다.

또 다른 실시양태에서, 단백질 농축물이 관능 검사법에 의해 원래의 비린내가 50% 감소될 수 있다.

또 다른 실시양태에서, 단백질 농축물이 출발 물질에 존재하는 모든 아미노산 함량을 보유할 수 있다.

또 다른 실시양태에서, 단백질 농축물이 출발 물질 (80%)과 비교하여 개선된 단백질 소화율 (88%)를 가질 수 있다.

또 다른 실시양태에서, 단백질 농축물이 180 일의 우수한 저장 수명을 가질 수 있다.

본 발명의 하나 이상의 실시양태는 탈지 콩 플레이크로부터 수득한 다음의 기능적 특성이 개선된 콩 단백질 농축물을 제공하는 것이다:

a) 콩 단백질 농축물의 단백질 함량이 70 내지 72%의 범위이다.

b) 콩 단백질 농축물의 감소된 우레아제 활성이 0.2 내지 0.5 유닛이다.

c) 콩 단백질 농축물의 트립신 억제 활성이 6 내지 8 TIU/mg의 범위이다.

d) 콩 단백질 농축물의 라피노스 및 스타키오스 함량이 원래 함량의 10 %로 감소된다.

e) 물 흡수 용량이 270 ±8 g/100 g이고, 지방 흡수 용량이 122 ±8 g/100 g이다.

f) 입자 크기가 220 μm 내지 225 μm의 범위이다.

g) 헥산알 함량이 64 μmole/g에서 22 μmole/g으로 감소된다.

h) 콩 단백질 농축물의 비린내가 50%까지 감소된다.

i) 생성물은 출발 탈지 콩 플레이크에 존재하는 그대로 모든 아미노산 함량을 보유한다.

j) 생성물은 최대 88%의 개선된 단백질 소화율을 갖는다.

k) 생성물은 180 일의 저장기간을 갖는다.

본 방법의 신규성:

I. 기능적 특성이 개선된 콩 단백질 농축물을 제조하기 위한 개선된 방법의 신규성은 하기와 같다:

II. 트립신 억제제 활성의 파괴를 최대화하는 최적의 온도, 수분 및 압력과 같은 조건을 사용함으로써, 용해도의 감소 및 필수 아미노산의 손실을 최소화한다.

III. 탈지 콩 플레이크를 습식 열 처리하여, 단백질을 변성시키고 상기 탈지 콩 플레이크를 수불용성이게 한다.

IV. 가용성 탄수화물 및 염을 수 침출에 의해 불용성 단백질 및 다당류 물질로부터 제거하고 건조시켜, 단백질 함량이 69 내지 72%인 농축물을 수득한다.

V. 라피노스 및 스타키오스 함량은 그의 원래 값의 5 내지 10% 미만으로 감소된다.

VI. 단백질 농축물은 88%의 개선된 단백질 소화율을 갖는다.

VII. 본 방법은 콩비린내를 원래 물질의 50%까지 감소시킨다.

VIII. 헥산알 함량은 원래의 60%까지 감소된다.

IX. 본 방법은 물 및 지방 흡수 용량을 개선시킨다.

본 발명의 주요 장점은 하기와 같다:

1. 단백질 농축물의 단백질 함량은 69 내지 72%의 범위이다.

2. 단백질 농축물의 수율은 70 내지 75%의 범위이다.

3. 본 방법은 생성물에서 리폭시게나제, 우레아제 및 트립신 억제제 활성을 감소시키거나 제거한다.

4. 본 방법은 방귀를 발생시키는 올리고당인 라피노스 및 스타키오스를 각각 96 및 90%까지 감소시킨다.

5. 본 방법은 시험관내 단백질 소화율을 88%로 개선시킨다.

6. 출발 물질에 존재하는 콩비린내를 50%까지 감소시킨다.

7. 본 방법은 물 및 지방 흡수 용량과 같은 기능적 특성을 개선시킨다.

8. 본 방법은 원래 물질에 존재하는 모든 필수 아미노산을 보존한다.
하기 실시예는 본 발명의 예시를 위하여 제공되므로, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 파악해서는 안된다.

실시예 1

탈지 콩 플레이크 500 g을 스테인레스 스틸 트레이 상에 펼쳐 놓고, 110℃의 온도에서 15분 동안 오토클레이빙하였다. 플레이크를 침투 컬럼에서 2시간 동안 물에 1:4 (w/v)의 비로 침지시키고, 제거하였다. 상기 방법을 1:3 (w/v)의 비로 반복하였다. 젖은 플레이크를 60℃에서 횡류 건조기에서 건조시켰다. 수득한 콩 단백질 농축물의 수분 및 단백질 함량은 각각 3.4 및 66.6%이었고, 수율은 75%이었다.

실시예 2

탈지 콩 플레이크 1 kg을 스테인레스 스틸 트레이 상에 펼쳐 놓고, 110℃의 온도에서 15분 동안 오토클레이빙하였다. 플레이크를 침투 컬럼에서 2시간 동안 물에 1:4 (w/v)의 비로 침지시키고, 제거하였다. 1:3 (w/v)의 비로 추출을 반복하였다. 젖은 플레이크를 60℃에서 유통(through flow) 건조기에서 건조시켰다. 수득한 단백질 농축물의 수분 및 단백질 함량은 각각 4 및 67.7%이었고, 수율은 72%이었다.

실시예 3

탈지 콩 플레이크 200 g을 스테인레스 스틸 트레이 상에 펼쳐 놓고, 110℃의 온도에서 15분 동안 오토클레이빙하였다. 플레이크를 2시간 동안 물에 1:4 (w/v)의 비로 침지시키고, 제거하였다. 1:3 (w/v)의 비로 추출을 반복하였다. 젖은 플레이크를 85℃에서 횡류 건조기에서 건조시켰다. 수득한 콩 단백질 농축물의 수분 및 단백질 함량은 각각 6 및 68.8%이었고, 수율은 70%이었다.

실시예 4

탈지 콩 플레이크 200 g을 스테인레스 스틸 트레이 상에 펼쳐 놓고, 110℃의 온도에서 15분 동안 오토클레이빙하였다. 플레이크를 2시간 동안 물에 1:4 (w/v)의 비로 침지시키고, 배수시켰다. 1:3 (w/v)의 비로 추출을 반복하였다. 젖은 플레이크를 90℃에서 횡류 건조기에서 건조시켰다. 수득한 단백질 농축물의 수분 및 단백질 함량은 각각 6 및 65.3%이었고, 수율은 73%이었다. 생성물을 헥산알 함량에 대해 평가하였는데, 헥산알 함량은 원래 물질 1 g 당 63.5 μmole에서 29 μmole로 감소하였고, 콩비린내는 50%까지 감소하였다.

실시예 5

탈지 콩 플레이크 500 g을 스테인레스 스틸 트레이 상에 펼쳐 놓고, 110℃의 온도에서 15분 동안 오토클레이빙하였다. 플레이크를 2시간 동안 물에 1:4 (w/v)의 비로 침지시키고, 배수시켰다. 상기 방법을 1:3 (w/v)의 비로 반복하였다. 젖은 플레이크를 90℃에서 캐비넷 건조기에서 건조시켰다. 수득한 단백질 농축물의 수분 및 단백질 함량은 각각 6.3 및 65.9%이었고, 수율은 76%이었다. 생성물을 평가하였는데, 헥산알 함량은 원래 물질 1 g 당 64 μmole에서 22 μmole로 감소되었고, 콩비린내는 55%까지 감소되었다.

실시예 6

탈지 콩 플레이크 4.5 kg을 스테인레스 스틸 트레이 상에 펼쳐 놓고, 110℃의 온도에서 15분 동안 오토클레이빙하였다. 플레이크를 2시간 동안 물에 1:4 (w/v)의 비로 침지시키고, 배수시켰다. 1:3 (w/v)의 비로 추출을 반복하였다. 젖은 플레이크를 유동층 건조기 (입구 온도 85℃ 및 출구 온도 40℃)를 이용하여 25 내지 30분 동안 건조시켰다. 수득한 단백질 농축물의 수분 및 단백질 함량은 각각 6.2% 및 68.5%이었고, 수율은 75%이었다.

Claims (18)

1. (a) 탈지 콩 플레이크를 100 내지 110℃의 온도에서 10 내지 15분 동안 오토클레이빙하는 단계;

   (b) 단계 (a)의 오토클레이브된 탈지 콩 플레이크에 물을 두 단계로 침투시킴으로써 침출하고, 여기서 사용되는 물의 비는 각각 1:4 (중량/부피(w/v)) 및 1:3 (w/v)의 범위이며 상기 침출을 각각 1 내지 2시간 동안 수행하는 것인 단계;

   (c) 단계 (b)의 탈지 콩 플레이크로부터 잉여량의 물을 배수하는 단계;

   (d) 단계 (c)의 습윤 탈지 콩 플레이크를 횡류 건조기 중에서 85 내지 90℃에서 건조하는 단계; 및

   (e) 단계 (d)의 건조된 탈지 콩 플레이크를 미분하고 체질하여 목적하는 콩 단백질 농축물을 수득하는 단계

   를 포함하는, 기능적 특성이 개선된 콩 단백질 농축물을 탈지 콩 플레이크로부터 제조하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 단계 (a)에서 탈지 콩 플레이크의 지방 함량이 1 중량%인 방법.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 단계 (d)에서 입구 온도 85 내지 95℃ 및 출구 온도 35 내지 40℃를 유지하면서 2 내지 3시간 동안 횡류 건조기 중에서 건조를 수행하는 것인 방법.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 제1항에 있어서, 콩 단백질 농축물의 입자 크기가 220 μm 내지 225 μm인 방법.
12. 제1항에 있어서, 콩 단백질 농축물의 헥산알 함량이 64 μmole/g에서 22 μmole/g으로 감소된 것인 방법.
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제