KR101175167B1

KR101175167B1 - 캐놀라기름씨거친가루로부터의 단백질 추출

Info

Publication number: KR101175167B1
Application number: KR1020047020476A
Authority: KR
Inventors: 밀라노바래드카; 머리이.도날드; 웨스트달폴에스.
Original assignee: 버콘 뉴트라사이언스 (엠비) 코포레이션
Priority date: 2002-06-21
Filing date: 2003-06-19
Publication date: 2012-08-20
Also published as: MXPA04012777A; AU2003236760B2; RU2361415C2; NZ537201A; US6992173B2; PT1515614E; WO2004000031A1; BR0311991A; KR20050010937A; JP4383345B2; EP1515614B1; ATE406805T1; HK1083726A1; ES2315504T3; EP1515614A1; CN100456947C; CA2488848A1; RU2005101354A; US20040049013A1; JP2005530854A

Abstract

캐놀라 또는 다른 기름씨단백질분리물의 제조 시에 캐놀라기름씨거친가루 및 다른 기름씨거친가루들로부터의 단백질의 회수는 약 50℃ 미만의 온도에서의 공기탈용매화된 거친가루를 이용함으로써 기존의 토스트된 거친가루에 비해 개량된다.

기름씨거친가루, 단백질 회수, 주위온도, 탈용매

Description

캐놀라기름씨거친가루로부터의 단백질추출{Protein extraction from canola oil seed meal}

본 발명은 기름씨단백질들, 특히 캐놀라기름씨단백질로부터 단백질을 회수하는 것에 관한 것이다.

캐놀라기름씨는 이것으로부터 캐놀라기름씨의 회수를 위해 광범위하게 가공된다. 캐놀라기름씨는 대부분의 기름을 빼기 위해 분쇄되고 잔여 거친가루(meal)는 일반적으로 헥산을 사용하여 뜨거운 용매로 추출되어 나머지 기름이 회수된다. 용매추출로부터의 잔류 거친가루는 잔류헥산을 담고 있고 일반적으로는 "백색플레이크(white flake)"로 또는 다소 덜 일반적으로는 "마크(marc)"로 알려져 있다. 기름씨거친가루가 분쇄기에 의해 처리되기 전에 용매는 재사용을 위해 거친가루로부터 회수된다. 용매회수공정에서, 기름씨거친가루는 종종 기름씨거친가루는 "토스팅(toasting)"이란 방식에서 약 120℃ 내지 140℃의 높은 온도로 가열된다. 결과적인 거친가루는 "토스트된 거친가루" 또는 "고온제조거친가루"라고 한다.

분쇄기에 의해 처리된 잔여 기름씨거친가루는 상당한 량의 단백질을 담고 있고 종종 동물사료로서 사용된다. 잔여 캐놀라기름씨거친가루로부터 캐놀라단백질분리물의 형태로 캐놀라단백질을 회수하는 종래의 방식이 있었다.

본원의 양수인에게 양도되고 그것의 개시내용은 참조로써 여기에 통합된 미국특허 제5,844,086호 및 제6,005,076호("Murray II")에는, 상당한 지방함량을 가지는 기름씨거친가루로부터 이러한 함량을 갖는 캐놀라기름씨거친가루를 포함하여 단백질분리물들을 분리하는 공정이 기재되어 있다. 이 공정에 연류된 단계들은 기름씨거친가루로부터 단백질과 같은 재료를 용해하고 또 기름씨거친가루 내의 지방을 용해하는 단계와 결과적인 단백질수용액으로부터 지방을 제거하는 단계를 구비한다. 단백질수용액은 지방제거단계 전이나 후에 잔류 기름씨거친가루로부터 분리되어도 좋다. 그 뒤에 지방제거된 단백질용액은 이온강도를 실질적으로 일정하게 유지하면서 단백질농도를 증가시키기 위해 농축되고, 그 후 농축된 단백질용액은 추가의 지방제거단계를 거친다. 그 후 농축된 단백질용액은 희석되어 미셀형태의 이산단백질 방울(droplet)들로서의 고응집 단백질분자들로 된 구름형 덩어리의 형태가 되게 한다. 단백질미셀들은 침전되어 잔류 수상(aqueous phase)으로부터 분리되고 건조된 "단백질미셀덩어리(protein micellar mass)" 또는 PMM이라고 하는 응집되며, 합체되며, 밀하고, 비정질인 점착성 글루텐형 단백질분리물덩어리를 형성할 수 있다.

단백질분리물은 적어도 약 90wt%의 단백질함량(켈달 또는 등가의 방법의 Nx6.25에 의해 결정된 것임)을 가지며, 실질적으로 비변성(시차주사열계량법에 의해 결정됨)이고 낮은 잔류지방함량을 가진다. 여기서 사용되는 용어 "단백질함량"은 건조중량기준으로 표현되는 단백질분리물에서의 단백질의 량을 말한다. 이 방식을 사용하여 얻어지는 단백질분리물의 수율은, 건조된 단백질분리물로서 회수되는 기름씨거친가루로부터 추출된 단백질의 비율의 표현으로는, 일반적으로 40wt%미만, 전형적으로는 20wt%정도였다.

전술한 특허들에 기재된 방식은, 그것의 개시내용이 참조로써 여기에 통합된 미국특허 제4,208,323호(Murray IB)에 기재된 바와 같이, 기름씨들을 포함하여 다양한 단백질원료들로부터 단백질분리물을 형성하기 위한 방식에 대핸 변형이나 개량으로서 개발되었다. 미국특허 제4,208,323호가 발행된 때인 1980년에 입수 가능한 기름씨거친가루들은 Murray II 특허들의 시기에 캐놀라기름씨거친가루들의 지방오염수준들을 가지지 않았고, 결과적으로, 미국특허 제4,208,323호의 방식은 Murray II의 공정에 따라 가공된 그러한 기름씨거친가루들로부터 90wt%보다 많은 단백질함량을 가지는 단백질성 재료들을 생산할 수 없다. 미국특허 제4,208,323호에는 평지씨(캐놀라)거친가루를 개시재료로서 사용하여 행해지는 어떠한 구체적인 실험들의 기재도 없다.

미국특허 제4,208,323호 자체는 여기에 참조로써 통합된 미국특허 제4,169,090호 및 4,285,862호(Murray IA)에 기재된 공정에 대한 개량으로 설계되었고 희석 전에 농축단계를 도입하여 PMM을 형성하였다. 후자의 단계는 Murray IA의 공정에 대해 20%정도 단백질분리물의 수율을 개선하는데 소용되었다.

함께 계류중인 미국특허출원들인 출원일 2001년 5월 4일의 제60/288,415호, 출원일 2001년 10월 5일의 제60/326,987호, 출원일 2001년 11월 7일의 제60/331,066호, 출원일 2001년 11월 26일의 제60/333,494호, 출원일 2002년 4월 24일의 제60/374,801호 및 출원일 2002년 5월 3일의 제10/137,391호(WO 02/089597호) 는 이것들 모두가 본원의 양수인에게 양도되고 그것들의 개시내용은 참조로써 여기에 통합된 것들로 그것들에는, 적어도 약 100wt%의 단백질(Nx6.25)을 함유하는 고순도의 단백질분리물을 생산하는 공정이 기재되어 있다. 전술한 미국특허출원들에서, 단백질분리물은 기름씨거친가루가 식품등급의 염용액으로부터 추출되며, 결과적인 단백질용액은 원한다면 착색제로써 초기 처리된 후 적어도 약 200g/L의 단백질함량으로 농축되며, 농축된 단백질용액은 냉수로 희석되어 단백질미셀들, 즉 잔류 수상으로부터 분리되고 그대로 또는 건조되어 사용될 수도 있는 "단백질미셀덩어리" 또는 PMM이라고 하는 응집되며, 합체되며, 밀하고, 비정질인 점착성 글루텐형 단백질분리물덩어리를 형성하도록 침전될 수 있는 단백질미셀들을 형성하는 공정에 의해 만들어진다.

위에서 기재되고 구체적으로는 미국특허출원 제60/326,987호, 제60/331,066호, 제60/333,494호, 제60/374,801호 및 제10/137,391호에 기재된 공정의 일 실시예에서, PMM침전단계로부터의 상층액(supernatant)은 젖은 PMM 및 상층액으로부터 건조된 단백질을 포함한 단백질분리물을 회수하도록 처리된다. 이 방식은 한외여과박막들을 사용한 상층액의 초기 농축, 농축된 상층액과 젖은 PMM과의 혼합 및 그 혼합물의 건조에 의해 행해져도 좋다. 결과적인 캐놀라단백질분리물은 적어도 약 90wt%, 바람직하게는 적어도 약 100wt%의 고순도의 단백질(Nx6.25)을 가진다.

위에서 기재되고 구체적으로는 미국특허출원 제60/331,066호, 제60/333,494호, 제60/374,801호 및 제10/137,391호에 기재된 공정의 다른 실시예에서, PMM침전단계로부터의 상층액은 이 상층액으로부터 단백질을 회수하도록 처리된다. 이 방식 은 한외여과박막들을 사용한 상층액의 초기 농축 및 그 농축물의 건조에 의해 행해진다. 결과적인 단백질분리물은 적어도 약 90wt%, 바람직하게는 약 100wt%의 고순도의 단백질(Nx6.25)을 가진다.

전술한 미국특허출원들에 기재된 방식들은 본래 일괄처리방식들이다. 함께 계류중인 미국특허출원들인 2001년 11월 20일자 출원의 제60/331,646호, 2002년 5월 30일자 출원의 제60/383,809호 및 2002년 11월 19일자의 제10/298,678호는 본원의 양수인에게 양도되고 그것들의 개시내용은 참조로써 여기에 통합된 것들로서 그것들에는, 캐놀라단백질분리물들을 만드는 연속공정이 기재되어 있다. 그것에 따르면, 캐놀라기름씨거친가루는 염용액과 연속적으로 혼합되며, 그 혼합물은 캐놀라단백질기름씨거친가루로부터 단백질을 추출하면서 파이프를 통해 운반되어 단백질수용액을 형성하며, 이 단백질수용액은 잔류 캐놀라기름씨거친가루로부터 연속적으로 분리되며, 단백질수용액은 이온강도를 실질적으로 일정하게 유지하면서 단백질수용액의 단백질함량을 적어도 약 200g/L로 증가시키도록 선택막(selective membrane)작업을 통해 연속적으로 운반되며, 결과적인 농축된 단백질용액은 냉수와 연속적으로 혼합되어 단백질미셀들을 형성하고, 그 단백질미셀들은 소망의 량의 PMM이 침전용기에 축적되기까지 연속적으로 넘쳐흐르게 하면서 연속적으로 침전된다. PMM은 침전용기로부터 제거되고 건조된다. 이 PMM은 적어도 약 90wt%(Nx6.25), 바람직하게는 적어도 약 100wt%의 단백질함량을 가진다.

이러한 종래의 미국특허출원들에 기재된 실험법들은 기존의 탈용매제(desolventizer)토스팅작업으로 탈용매되어 있는 상업적으로 입수 가능한 기름씨거 친가루에 대해 행해진다. 이러한 재료들을 기름씨단백질분리물의 생산을 위한 기름씨거친가루로서 사용하면, 아마도 고온의 탈용매작업에 의한 단백질의 비변성으로 인해, 기름씨에 존재하는 단백질의 약 30wt%미만이 추출된다.

그런데 놀랍게도 캐놀라기름씨 단백질 거친가루로부터 추출될 수 있는 단백질의 량은 그 추출이 주위온도의 탈용매화된 거친가루에 대해 행해진다면 현저히 증가될 수 있다는 것이 발견되었다. 거친가루로부터 단백질을 더 많이 추출하는 능력은 공정의 전체적인 경제성을 개선한다. 그에 더하여 개선된 품질의 생성물이 얻어진다.

본 발명의 한 양태에 따라, (a) 기름씨들을 분쇄하여 기름씨 및 기름씨거친가루를 형성하는 단계, (b) 기름씨거친가루를 용매추출하여 잔류기름을 회수하는 단계, (c) 추출된 기름씨거친가루로부터 약 50℃ 미만의 온도에서 용매를 제거하여 탈용매화된 기름씨거친가루를 제공하는 단계, (d) 탈용매화된 기름씨거친가루를 추출하여 탈용매화된 기름씨거친가루 내의 단백질의 용해를 일으키고 약 5 내지 약 6.8의 pH를 갖는 단백질수용액을 형성하는 단계, (e) 잔류기름씨거친가루로부터 단백질수용액을 분리하는 단계, (f) 선택막기법을 이용하여 이온강도를 실질적으로 일정하게 유지하면서 단백질수용액의 단백질농도를 증가시켜 농축된 단백질용액을 제공하는 단계, (g) 농축된 단백질용액을 약 15℃ 미만의 온도를 갖는 냉수로 희석하여 수상(aqueous phase) 내에 적어도 부분적으로는 미셀들의 형태로 이산단백질입자들이 형성되게 하는 단계, (h) 단백질미셀들을 침전하여 비정질, 점착성, 젤리 비슷한 단백질미셀덩어리를 형성하는 단계, 및 (i) 상층액으로부터 건조중량기준으로 적어도 약 90wt%(Nx6.25)의 단백질함량을 갖는 단백질미셀덩어리를 회수하는 단계를 포함하는 단백질분리물의 제조방법이 제공된다.

본 발명은 약 50℃ 미만의, 바람직하게는 약 15 내지 약 30℃의 온화한(moderate) 온도들에서 탈용매화 되어 있는 백색플레이크 또는 마크 거친가루를 사용한다. 탈용매화는 거친가루를 공기로 건조하거나 또는 진공스트립핑(stripping)에 의해 행해져도 좋다.

단백질은 전술한 미국특허출원들에서 일반적으로 기재된 바와 같이 주위온도 탈용매화된 거친가루로부터 일괄처리(batch)공정, 반일괄처리공정 또는 연속공정 중의 어느 하나에 의해 추출되고 회수되어도 좋다.

여기에서의 공정에 따라 생산된 단백질분리물은 단백질분리물들의 기존의 응용들에, 이를테면, 가공식품의 단백질보강, 기름들의 에멀션화, 구운 상품들의 몸체형성물(body former)들 및 기체들을 포획하고 있는 제품들에서의 발포제들에 사용되어도 좋다. 그에 더하여, 단백질분리물은 고기유사품에 유용한 단백질섬유들로 형성되어도 좋고, 달걀흰자대체물로서 또는 달걀흰자가 결합제로서 사용되는 식품들의 증량제(extender)로서 사용되어도 좋다. 캐놀라단백질분리물은 영양보충제로서 사용되어도 좋다. 캐놀라단백질분리물의 다른 사용들은 애완동물사료, 동물사료 그리고 산업용 및 화장품 응용들 그리고 개인적 돌보기(personal care)제품들이 있다.

도 1 내지 도 3은 실온에서 0.05M NaCl(도 1)과 0.10M NaCl(도 2)을 사용하여 그리고 염 없이 60℃에서(도 3) 거친가루를 공기탈용매화한 캐놀라기름씨거친가루의 추출들의 HPLC크로마토그램들이다.

발명의 개관

발명의 공정은 기름씨, 특히 캐놀라기름씨로 시작하지만, 이 공정은 다른 기름씨들, 이를테면 콩, 전통적 평지씨, 전통적 아마, 리놀라, 해바라기 및 겨자기름씨 거친가루들에 적용되어도 좋다. 본 발명은 여기서 캐놀라기름씨 거친가루에 관해 더 구체적으로 설명한다.

기름씨는 기름을 회수하기 위해 세척된다. 기름의 분리 후, 잔류 거친가루는 통상 헥산을 사용하여 용매 추출되어 거친가루로부터 잔류양의 기름을 회수한다. 그 후 결과적인 거친가루는 본 발명에 따라 약 50℃, 바람직하게는 약 15 내지 약 30℃에서 탈용매된다. 이 방식으로 탈용매화함으로써, 거친가루로부터 추출될 수 있는 단백질의 양은 현저히 증가됨이 발견되었다.

이 방식으로 가공되는 기름씨거친가루는 상세내용이 기재되어 있는 Murray I 또는 II의 특허들에 기재된 바와 같이 처리되어 기름씨거친가루로부터 단백질분리물을 회수할 수 있다. 바람직하게는, 전술한 함께 계류중인 미국특허출원 제60/288,415호, 제60/326,987호, 제60/331,066호, 제60/333,494호, 제60/372,165호, 제60/374,801호 및 제10/137,391호(WO 02/089567)에 기재된 방식이 채용되는데 그 이유는 기름씨거친가루로부터 추출되어 단백질분리물로서 회수된 단백질의 비율의 표현으로 건조된 단백질분리물의 수율의 개선이 이루어지고 켈달(Kjeldahl)법에 의해 결정된 퍼센트 질소(N)와 계수 6.25를 곱한 것으로서 통상 적어도 약 100wt%의 높은 단백질함량의 단백질분리물이 얻어지기 때문이다. 다르게는, 전술한 미국특허출원 제60/331,646호, 제60/383,809호 및 제10/298,678호에 기재된 연속공정이 채용되어도 좋다. 캐놀라단백질분리물에 적용되는 이러한 바람직한 방식들의 상세내용들은 아래에서 설명된다.

기름씨로부터 기름을 회수하는 가공은 단백질분리물이 기름씨거친가루로부터 회수되는 다른 설비들에서 행해져도 좋다. 다르게는, 이 작업들은 단일 설비에서 결합되어도 좋다.

캐놀라단백질분리물을 분리하는 공정의 초기단계는 캐놀라기름씨거친가루로부터 단백질성 재료를 용해하는 것에 관련된다. 캐놀라기름씨거친가루로부터 회수된 단백질성 재료는 캐놀라씨 또는 다른 기름씨에서 자연 발생하는 단백질일 수 있거나 또는 이 단백질성 재료는 유전자조작에 의해 변형되었지만 자연 단백질의 특징적인 소수성(hydrophobic) 및 극성을 가지는 단백질일 수 있다. 캐놀라기름씨는 평지씨 또는 기름씨평지로도 알려져 있다.

단백질 용해는 음식등급의 염용액을 사용하여 가장 효율적으로 행해지는데 그 이유는 염의 존재가 기름씨거친가루로부터 가용성 단백질의 제거를 향상시키기 때문이다. 캐놀라단백질분리물이 비식품적 사용을 의도한 경우, 비식품(non-food)등급의 화학약품들이 채용될 수 있다. 식품등급의 염은 통상 염화나트륨이지만, 다른 염들, 이를테면 염화칼륨이 사용되어도 좋다. 식품등급의 염용액은 적어도 약 0.10, 바람직하게는 약 0.15의 이온강도를 가져, 상당한 양의 단백질의 용해가 이루어질 수 있게 한다. 염용액의 이온강도가 증가함에 따라, 기름씨거친가루에서의 단백질의 용해정도는 초기에는 최대값이 얻어질 때까지 증가한다. 이온강도의 임의의 후속적인 증가는 용해되는 총 단백질을 증가시키지 않는다. 최대의 단백질용해를 일으키는 식품등급 염용액의 이온강도는 관련된 염과 선택된 기름씨거친가루에 따라 변화한다.

이온강도가 증가함에 따라 단백질침전에 필요한 희석정도가 더 커진다는 점을 감안하면, 약 0.8 미만의 이온강도값, 그리고 더 바람직하게는 약 0.15 내지 약 0.6의 값을 이용하는 것이 통상 바람직하다.

일괄처리공정에서, 단백질의 염용해는 적어도 약 5℃ 그리고 바람직하게는 약 35℃까지의 온도에서, 바람직하게는 통상 약 10 내지 약 60분의 용해시간을 감소시키도록 교반을 동반하여 행해진다. 종합적인 높은 생산수율을 제공하기 위해, 기름씨거친가루로부터 실질적으로 최대량의 단백질을 추출하도록 용해를 행하는 것이 바람직하다.

약 5℃의 하한온도가 선택되는데 그 이유는 이 온도 미만에서는 용해가 비현실적으로 느리기 때문이고 한편 약 35℃의 상한온도가 선택되는데 그 이유는 일괄처리모드에서는 더 높은 온도레벨에서 공정이 비경제적이 되기 때문이다.

연속공정에서는, 캐놀라단백질분리물로부터의 단백질의 추출은 캐놀라기름씨 거친가루로부터 연속적인 단백질추출을 행하는 것에 일치하는 임의의 방식으로 행해진다. 일 실시예에서, 캐놀라기름씨거친가루는 염용액과 연속적으로 혼합되고 그 혼합물은 여기에 기재된 매개변수들에 따라 소망의 추출을 행하는데 충분한 체류시간을 위한 길이 및 유속을 갖는 파이프 또는 도관을 통해 운반된다. 이러한 연속방식에서, 염용해단계는 약 10분까지의 시간으로 신속히, 바람직하게는 캐놀라기름씨거친가루로부터 실질적으로 최대량의 단백질을 추출할 수 있는 용해를 행하도록 행해진다. 연속방식에서의 용해는 바람직하게는 상승(elevated)온도들에서, 바람직하게는 약 35℃를 넘는, 일반적으로는 약 65℃ 이상까지의 온도에서 행해진다.

식품등급의 염 수용액과 캐놀라기름씨거친가루는 약 5 내지 약 6.8의 자연(natural)pH를 가져 아래에서 더 상세히 설명된 바와 같이 미셀경로(micellar route)를 통해 단백질분리물이 형성될 수 있게 한다.

pH범위의 한계들에서 그리고 그것들의 근처에서, 단백질분리물의 형성은 미셀경로를 통해 부분적으로만 발생하고 pH범위의 다른 값들에서 얻어질 수 있는 것보다 더 낮은 수율로 발생한다.

임의의 편리한 식품등급의 산, 통상 염산, 또는 식품등급의 알칼리, 통상 수산화나트륨을 필요한대로 사용하여, 식품등급의 염용액의 pH는 추출단계에서의 사용을 위한 약 5 내지 약 6.8의 범위 내의 소망의 값으로 조절될 수 있다.

용해단계 동안 식품등급의 염용액에서의 기름씨거친가루의 농도는 폭넓게 변할 수 있다. 전형적인 농도값들은 약 5 내지 약 15% w/v이다.

염 수용액을 사용한 단백질추출단계는 캐놀라거친가루에 존재할지도 모를 지방들을 용해하여 지방들이 수상으로 존재하도록 하는 부가적인 작용을 가진다.

추출단계로부터 생긴 단백질용액은 일반적으로 약 5 내지 약 40g/L, 바람직 하게는 약 10 내지 약 30g/L의 단백질농도를 가진다.

그 후 추출단계로부터 생성된 수상(aqueous phase)은 잔류 캐놀라거친가루로부터 임의의 편리한 방식, 이를테면 진공여과와 그 후의 원심분리 및/또는 여과에 의해 잔류 거친가루를 제거하도록 분리되어도 좋다. 분리된 잔류 거친가루는 폐기를 위해 건조되어도 좋다.

최종 캐놀라단백질분리물의 색은 분리된 단백질수용액과 분말형 활성탄 또는 다른 색소흡수제의 혼합과 편리하게는 여과에 의한 후속하는 흡수제의 제거에 의해 단백질용액을 제공함으로써, 더 엷고 덜 강한 노랑색을 얻도록 개선될 수 있다. 분리된 단백질수용액의 투석여과(diafiltration)는 아래에서 설명된 바와 같이 농축 전이나 후에 색소제거를 위해 사용되어도 좋다.

이러한 색소제거단계는 임의의 편리한 조건들 하에서 일반적으로 분리된 단백질수용액의 주위온도에서 적당한 색소흡수제를 채용하여 행해져도 좋다. 분말형 활성탄의 경우, 약 0.025% 내지 약 5% w/w, 바람직하게는 약 0.05% 내지 약 2% w/v의 량이 채용된다.

캐놀라씨거친가루가 전술한 미국특허 제5,844,086호 및 제6,005,076호에 기재된 바와 같이 상당한 량의 지방을 함유하는 경우, 여기에 기재된 지방제거단계들은 분리된 단백질수용액 및 이하에서 논의되는 농축된 단백질수용액에 대해 행해져도 좋다. 색개선단계가 행해질 때, 이러한 단계는 제1지방제거단계 후에 행해져도 좋다.

식품등급의 염 수용액으로 기름씨거친가루를 추출하는 것에 대한 대안으로 서, 물(수)만을 이용하는 것은 식품등급의 염 수용액보다는 기름씨거친가루로부터 더 적은 단백질을 추출하는 경향이 있지만, 이러한 추출은 물만을 이용하여 행해질 수도 있다. 이러한 대안이 채용되는 경우, 위에서 논의된 농도의 식품등급의 염은 아래에 기재된 농축단계 동안 용액 중의 단백질을 유지하기 위해 잔류 기름씨거친가루로부터의 분리 후에 단백질용액에 첨가될 수 있다. 색제거단계 및/또는 제1지방제거단계가 행해지는 때에 식품등급의 염은 일반적으로 이러한 작업들의 완료 후에 첨가된다.

다른 대안적인 방식은 약 6.8을 넘는, 일반적으로 약 9.8까지의 비교적 높은 pH값에서 식품등급의 염용액으로 기름씨거친가루를 추출하는 것이다. 식품등급의 염용액의 pH는 임의의 편리한 식품등급 알칼리, 이를테면 수산화나트륨수용액을 사용하여 알칼리값으로 pH가 조절될 수 있다. 이러한 대안이 채용되는 경우, 기름씨거친가루 추출단계로부터 생기는 수상은 임의의 편리한 방식, 이를테면 진공여과와 그것에 뒤따르는 원심분리 및/또는 여과에 의해 잔류 거친가루를 제거하는 방식으로 잔류 캐놀라거친가루로부터 분리된다. 분리된 잔류거친가루는 폐기를 위해 건조되어도 좋다.

높은 pH의 추출단계로부터 얻어지는 단백질수용액은 아래에서 논의되는 추가의 가공 전에 위에서 논의된 바와 같이 약 6.8, 바람직하게는 약 5.3 내지 약 6.2의 범위로 pH 조절된다. 이러한 pH조절은 염산과 같은 임의의 편리한 식품등급의 산을 사용하여 행해져도 좋다.

그 후 단백질수용액은 그것의 이온강도를 실질적으로 일정하게 유지하면서 그것의 단백질농도를 증가시키도록 농축된다. 이러한 농축은 일반적으로 적어도 약 200g/L, 바람직하게는 적어도 약 250g/L의 단백질농도를 갖는 농축된 단백질용액을 제공하도록 행해진다.

농축단계는 일괄처리 또는 연속작업에 일치하는 임의의 편리한 방식 이를테면 임의의 편리한 선택막기법, 이를테면 다른 막재료들 및 구성들에 관하여 이를테면 약 3000 내지 약 50,000달톤의 적당한 분획분자량(molecular weight cut-off)을 가지며 연속작업의 경우 단백질수용액이 막들을 통과할 때 소망하는 농축정도를 허용하는 치수의 막들, 이를테면 중공섬유막 또는 나선권선(spiral-wound)막들을 사용하여 한외여과나 투석여과를 채용함으로써 행해져도 좋다.

농축단계는 임의의 편리한 온도, 일반적으로 약 20℃ 내지 약 60℃에서 소망하는 농축정도가 되게 하는 기간 동안 행해져도 좋다. 사용되는 온도 및 조건들은 어느 정도는 농축을 행하는데 사용되는 막 설비와 용액의 소망의 단백질농도에 의존한다.

이 단계에서 약 200g/L을 넘는 농도로 단백질용액을 농축하는 것은 건조된 단백질분리물로서 회수되는 추출된 단백질의 비율의 표현으로 약 40%를 넘는 수준까지 바람직하게는 약 80%를 넘는 수준까지 공정수율을 증가시킬 뿐만 아니라 건조 후의 최종단백질분리물의 염농도를 감소시키기도 한다. 분리물의 염농도를 제어하는 능력은 염농도들의 변동이 구체적인 식품응용에서 기능적 및 감각적 특성들에 영향을 미치는 염의 응용들에서는 중요하다.

잘 알려진 바와 같이, 한외여과 및 유사한 선택막기법들은 낮은 분자량의 종 (species)을 통과시키는 반면 높은 분자량의 종이 통과하는 것을 방지한다. 저분자량의 종들은 식품등급 염의 이온 종들 뿐만 아니라 탄수화물, 색소 및 반영양적 요소들과 같이 원료로부터 추출된 저분자량 재료들 도, 그리고 임의의 저분자량 형태의 단백질마저도 포함한다. 막의 분획분자량은 통상 다른 막재료들 및 구성들에 관하여 오염물들의 통과를 허용하면서 단백질의 상당한 비율의 단백질의 용액 내의 보존을 보장하도록 선택된다.

농축단계에서 채용된 온도에 따라, 농축된 단백질용액은 적어도 약 20℃ 그리고 약 60℃까지 바람직하게는 약 25 내지 약 40℃의 온도로 데워짐으로써, 농축된 단백질용액의 점성을 떨어뜨려 후속하는 희석단계 및 미셀형성의 수행을 용이하게 할 수 있다. 농축된 단백질용액은 농축된 단백질용액의 온도가 냉수로의 희석에 대해 미셀형성을 가능하지 않게 하는 온도를 초과하는 온도로는 가열되지 않는다. 농축된 단백질용액은 필요하다면 전술한 미국특허 제5,844,086호 및 제6,005,076호에 기재된 바와 같이 추가의 지방제거작업을 받아도 좋다.

그 후 농축단계와 임의적인(optional) 지방제거단계로부터 생긴 농축된 단백질은 소망의 희석정도를 달성하는데 요구된 체적을 갖는 냉수와 농축된 단백질의 혼합에 의해 미셀형성을 행하도록 희석된다. 미셀경로에 의해 얻기를 원하는 캐놀라단백질의 비율과 상층액으로부터의 비율에 따라, 농축된 단백질용액의 희석정도는 가변되어도 좋다. 더 높은 희석수준으로는, 일반적으로, 캐놀라단백질의 더 큰 비율이 수상 내에 남아 있다.

미셀경로에 의해 최대 비율의 단백질을 제공하는 것이 요망되는 경우, 농축 된 단백질용액은 약 15배 이하로, 바람직하게는 약 10배 이하로 희석된다.

농축된 단백질용액과 혼합되는 냉수는 액 15℃미만 일반적으로는 약 3 내지 약 15℃, 바람직하게는 약 10℃ 미만의 온도를 가지며, 그 이유는 단백질미셀덩어리 형태의 단백질분리물의 개선된 수율이 사용되는 희석율들(dilution factors)에서는 이러한 차가운 온도들로 얻어지기 때문이다.

일괄처리작업에서, 농축된 단백질용액의 배치(batch)는 위에서 논의된 바와 같이 소망의 체적을 갖는 정지된 냉수 속에 부가된다. 농축된 단백질용액의 희석과 결과적인 이온강도의 감소는 이산단백질방울들의 형태의 강하게 결합된 단백질분자들의 구름형 덩어리가 미셀형태로 형성되게 한다. 일괄처리방식에서, 단백질미셀들은 냉수 속에 침전되어 응집되며, 합체되며, 밀하고, 비정질인 점착성 글루텐형 단백질분리물덩어리(PMM)를 형성되게 할 수 있다. 침전은 원심분리와 같은 것에 의해 보조되어도 좋다. 이러한 유발된 침전은 단백질미셀덩어리의 액체함량을 감소시킴으로써, 일반적으로 약 70중량% 내지 약 95중량%의 수분함량을 일반적으로 총 미셀덩어리의 약 50중량% 내지 약 80중량%의 값으로 감소시킨다. 이런 식의 미셀덩어리의 수분함량의 감소는 또한 미셀덩어리의 흡장된(occluded) 염의 함량을 감소시키고 그래서 건조된 분리물의 염함량을 감소시킨다.

다르게는, 희석작업은 농축된 단백질용액을 T자형 파이프의 하나의 입구에 계속 통과시키면서 냉수를 T자형 파이프의 다른 입구에 공급하여 파이프 내에서 혼합되게 함으로써 연속적으로 행해져도 좋다. 희석용 물은 소망의 희석정도를 달성하기에 충분한 비율로 T자형 파이프에 공급된다.

농축된 단백질용액과 희석용 물을 파이프 내에서 혼합하는 것은 단백질미셀들의 형성을 개시하게 하고 그 혼합물은 T자형 파이프의 출구로부터 침전용기에 연속적으로 공급되고, 이 침전용기가 가득 찼을 때 침전용기로부터 상층액이 흘러 넘치게 된다. 혼합물은 바람직하게는 침전용기 내의 용액 속에 액체 내의 난류를 최소화하는 방식으로 공급된다.

연속방식에서, 단백질미셀들은 침전용기에서 침전될 수 있어 응집되며, 합체되며, 밀하고, 비정질인 점착성 글루텐형 단백질분리물덩어리(PMM)를 형성하고, 이 방식은 소망하는 양의 PMM이 침전용기의 바닥에 축적될 때까지 계속되고, 축적된 PMM은 침전용기로부터 제거된다.

단백질용액을 적어도 약 200g/L의 단백질함량으로 농축하는 공정매개변수들의 조합과 약 15미만의 희석율들의 사용은 원래의 거친가루추출로부터 단백질미셀덩어리의 형태로 단백질을 회수하는 것에 관해 수율이 높게 종종은 상당히 높게 하고, 전술한 미국특허출원들에서 논의된 공지된 종래기술의 단백질분리물 형성방식들의 어느 것을 사용하여 달성되는 것보다는 단백질함량의 관점에서 훨씬 순수한 분리물이 얻어지게 한다.

침전된 분리물은 침전된 덩어리로부터 잔류 수상의 경사분리(decantation) 또는 원심분리와 같은 방법들에 의해 잔류 수상 또는 상층액으로부터 분리된다. PMM은 젖은 형태로 사용되어도 좋거나 임의의 편리한 기법에 의해 이를테면 분무건조, 동결건조 또는 진공드럼건조에 의해 건조형상으로 건조되어도 좋다. 건조 PMM은 약 90wt% 단백질을 초과하는, 바람직하게는 적어도 약 100wt%의 단백질의 높은 단백질함량(켈달 Nx6.25로 계산됨)을 가지고, 실질적으로는 비변성이다(시차주사열계량법에 의해 결정됨). 지방성의 기름씨거친가루로부터 분리된 건조 PMM은 또한 전술한 미국특허 5,844,086호 및 제6,005,076호의 방식들이 채용되는 때에 낮은 잔류 지방함량을 가지고 이것은 약 1wt%미만일 수 있다.

PMM형성 및 침전단계로부터의 상층액은 희석단계에서는 침전되진 않는 상당한 량의 캐놀라단백질을 함유하고, 그것으로부터 캐놀라단백질을 회수하도록 가공된다. PMM의 제거에 뒤따르는 희석단계로부터의 상층액은 그것의 단백질농도를 증가시키도록 농축된다. 이러한 농축은 단백질원료로부터 추출된 식품등급의 염과 다른 비단백질성 저분자량 재료들을 포함한 저분자량의 종들이 통과할 수 있게 하는 막들을 사용하는 한외여과와 같은 임의의 편리한 선택막기법을 사용하여 용액 중에 캐놀라단백질을 유지한 채로 행해진다. 다른 막재료 및 구성들에 관련하여 약 3000 내지 10,000달톤의 분획분자량을 갖는 한외여과막들이 사용되어도 좋다. 이런 식의 상층액의 농축은 또한 단백질을 회수하기 위해 건조될 필요가 있는 액체의 체적을 감소시킨다. 상층액은 건조 전에 일반적으로 약 100 내지 약 400g/L, 바람직하게는 약 200 내지 약 300g/L의 단백질농도로 농축된다. 이러한 농축작업은 단백질용액 농축단계에 관해 위에서 기재된 바와 같이 일괄처리모드로 또는 연속작업으로 행해져도 좋다.

농축된 상층액은 추가의 캐놀라단백질분리물을 제공하도록 임의의 편리한 기법, 이를테면 분무건조, 동결건조 또는 진공드럼건조에 의해 건조형태로 건조되어도 좋다. 이러한 추가의 캐놀라단백질분리물은 약 90wt%를 초과하는 높은 단백질함 량, 바람직하게는 적어도 약 100wt%의 단백질의 함량(Nx6.25로 계산됨)을 가지고 실질적으로 비변성이다(시차주사열계량법에 의해 결정됨).

원한다면, 젖은 PMM의 적어도 일부는 농축된 상층액의 적어도 일부와 조합되고 나서 조합된 단백질스트림들을 임의의 편리한 기법에 의해 건조함으로써 본 발명에 따른 조합된 캐놀라단백질분리조성물을 제공하여도 좋다. 함께 혼합된 단백질성 재료들의 상대적인 비율들은 2S/7S/12S단백질들의 소망의 프로파일들을 갖는 캐놀라단백질분리조성물을 제공하도록 선택되어도 좋다. 다르게는, 건조된 단백질분리물들은 혼합물 내에 임의의 소망된 특정한 2S/7S/12S단백질프로파일을 제공하도록 임의의 소망된 비율들로 조합되어도 좋다. 조합된 캐놀라단백질분리조성물은 약 90wt%를 초과하는 바람직하게는 적어도 약 100wt%의 단백질함량(Nx6.25로 계산됨)을 가지고 실질적으로 비변성이다(시차주사열계량법에 의해 결정됨).

다른 대안의 방식에서는, 농축된 상층액의 일부만이 PMM의 일부와만 혼합되고 결과적인 혼합물이 건조된 경우, 농축된 상층액의 나머지는 PMM의 나머지의 일부가 그런 것처럼 건조되어도 좋다. 게다가, 건조된 PMM과 건조된 상층액은 또한 위에서 논의된 바와 같이 임의의 소망된 상대비율들로 건조 혼합되어도 좋다.

이 방식으로 작업함으로써, 다수의 캐놀라단백질분리물들이 건조된 PMM, 건조된 상층액 그리고 다른 기능적 및 영양적 특성들을 얻기 위해 소망될 것인 일반적으로 약 5:95 내지 약 95:5의 중량의 PMM 및 상층액의 다양한 중량비들의 건조된 혼합물들의 형태로 회수될 수 있다.

농축된 단백질용액을 냉수로 희석하고 결과적인 침전물들 및 상층액을 전술 한 바와 같이 처리하는 것에 대한 대안으로서, 단백질은 그것의 염함량을 줄이도록 농축된 단백질용액을 투석함으로써 농축된 단백질용액으로부터 회수되어도 좋다. 농축된 단백질용액의 염함량의 감소는 투석튜빙 시에 단백질미셀들이 형성되게 한다. 투석에 뒤이어, 단백질미셀들은 전술한 바와 같이 침전되며, 수집되고 건조되어도 좋다. 단백질미셀침전단계로부터의 상층액은 전술한 바와 같이 처리되어 그것으로부터 추가의 단백질을 회수하여도 좋다. 다르게는, 투석튜빙의 내용물은 바로 건조되어도 좋다. 후자의 대안적인 방식은 낙은 실험실수준의 단백질의 양들이 소망되는 경우에 유용하다.

실시예들

실시예 1:

이 실시예는 본 발명의 공정을 예시한다.

주위온도(20℃)에서 공기탈용매화된 캐놀라기름씨거친가루의 75g 시료들이 주위온도 또는 실온(RT), 55℃, 60℃ 및 65℃에서 0.15M NaCl용액의 500ml 시료들에 첨가되었고, 용액의 온도를 실질적으로 일정하게 유지하면서 30분 동안 교반되어 단백질수용액들이 제공되었다. 단백질수용액의 시료들은 분석을 위해 5, 10, 15, 20 및 30분에서 취해졌다. 소비된 거친가루는10,000xg에서 5분 동안의 원심분리에 의해 분리되었고 동결건조되었다.

이 실험들에서 얻어진 각종 단백질수용액들의 단백질농도들은 판단되었고 그 결과들은 다음의 표 1에 보여졌다.

추출물들의 단백질농도(wt%)

추출시간(분)	RT^*	55℃	60℃	65℃
5	2.97	3.33	3.33	3.37
10	3.21	3.39	3.52	3.40
15	3.22	3.47	3.59	3.41
20	3.21	3.51	3.53	3.39
30	3.17	3.46	3.63	3.14

표 1에서 *는 실온(20℃).

이 데이터로부터 알 수 있는 바와 같이, 상승된 온도에서의 추출은 실온에서보다 더 빨리 처리된다. 최대단백질농도의 관점에서 추출은 상승된 온도에서는 5분 내에 평형에 도달하였지만, 실온에서의 추출은 통상 10분이 걸렸다. 추출온도가 실온에서 60℃로 증가할 때 추출물의 단백질농도는 10%를 넘게 증가하였지만, 추가의 온도상승은 추출능(extractability)들이 약간 감소되게 하였다.

표 1에 열거된 단백질농도데이터에 기초하여, 단백질추출능들이 계산되었고 그 결과들은 다음의 표 2에 보여졌다.

다른 온도들에서의 단백질추출능 ^*

온도(℃)	추출능(wt%)
RT	50.1
55	54.0
60	55.9
65	53.9

표 2에서 *는 거친가루 중의 단백질의 총량에 대한 추출된 단백질의 양의 백분율로서 정의됨.

이 데이터로부터 알 수 있는 바와 같이, 캐놀라기름씨거친가루 내의 단백질의 추출능은 시험되는 모든 온도들에서 50wt%를 초과하였고, 최대 30wt%를 초과하 는 상당한 개선이 상업적으로 토스트된 캐놀라기름씨거친가루로 달성되었다.

실시예 2:

이 실시예는 단백질추출능에 대한 어떤 매개변수들의 효과들을 보여준다.

제1세트의 실험들에서, (a) 주위온도(20℃)에서 공기탈용매화된 캐놀라기름씨거친가루 또는 (b) 기존의 토스팅에 의해 탈용매화된 상업적 캐놀라기름씨거친가루(토스트된 상업적 거친가루)의 50g 시료들이 실온(20℃)의 0.05M 또는 0.10M NaCl용액의 500mL 시료들에 참가되었고 15분 동안 저어졌다. 그 슬러리는 5000xg에서 10분 동안 원심분리되어 소비된 거친가루를 제거하였다.

제2세트의 실험들에서, 염이 첨가되지 않은 물 500mL가 먼저 열판(hot plate)교반기에서 60℃로 가열된 다음 (a) 주위온도(20℃)에서 공기탈용매화된 캐놀라기름씨거친가루(마크밀) 50g 또는 (b) 기존의 토스팅에 의해 탈용매화된 상업적 캐놀라기름씨거친가루가 첨가되었고 온도를 유지하면서 15분 동안 저어졌다. 추출물은 소비된 거친가루로부터 5000xg에서의 10분 동안의 원심분리에 의해 분리되었다.

이 실험들로 얻어진 각종 단백질수용액들의 단백질농도는 판단되었고 다음의 표 3에 보여졌다.

추출물들에서의 단백질농도들(wt%)

	0.05M 살린	0.10M 살린	60℃ 물
주위온도로 탈용매화된 거친가루	2.09	2.04	1.38
토스트된 상업적 거친가루	0.75	0.85	0.60

거친가루들로부터의 단백질추출능은 표 3의 단백질농도데이터로부터 판단되었고 그 데이터는 표 4에 나타내어졌다.

단백질추출능(wt%) ^*

	0.05M 살린	0.10M 살린	60℃ 물
주위온도로 탈용매화된 거친가루	49.6	48.4	32.7
토스트된 상업적 거친가루	17.0	20.0	14.0

표 4에서 *는 거친가루 중의 단백질의 총량에 대한 추출된 단백질의 양의 백분율로서 정의됨.

표 4는 양자의 염농도들에서의 마크거친가루의 단백질추출능이 실온에서의 15wt% 및 0.15M의 염농도에 필적하였음을 보여준다(위의 표 2 참고). 0.05M NaCl에서의 마크거친가루의 단백질추출은 0.01M NaCl에서의 그것에 필적하였다. 염이 첨가되지 않은 경우에, 단백질추출능은 실온에서 0.05 및 0.10M의 염을 사용한 경우보다 상승된 온도에서 실질적으로 더 낮았다. 그러나 모든 경우들에서 단백질추출능과 단백질농도들은 토스트된 상업적 거친가루로써 얻어진 것보다는 현저히 높았다.

제3세트의 실험들은 위에 기재된 실온 실험들과 동일한 방식으로 실온에서 수행되었지만 염농도는 0.01M, 0.02M, 0.03M, 0.04M 및 0.05M로 하였다. 단백질추출능들은 각 추출물에 대해 판단되었고 다음의 표 5에 그 결과들이 보여졌다.

낮은 염농도에서의 마크거친가루의 단백질추출능

염농도(M)	단백질추출능(wt%)
0.05	49.6
0.04	43.4
0.03	38.8
0.02	40.3
0.01	38.5

표 5에 나타낸 데이터로부터 알 수 있는 바와 같이, 0.04M 및 0.05M의 염농도들 간에는 단백질추출능의 실질적인 감소가 관찰되어, 추출용액에서의 단백질의 양호한 수율을 얻기 위한 최소염농도가 0.05M이었음을 시사하였다.

친수결합된(hydrophilic-bonded) 실리카의 강성(rigid)지지매체들, 5미크론 직경, 290옹스트롬 세공크기를 가지며 5,000 내지 700,000달톤 크기의 구형단백질들을 분리할 수 있는 30cm 바이소셉(BioSep) S3000 사이즈배제크로마토그래피(SEC)칼럼을 사용하는 바리안(Varian) 고압액체크로마토그래피칼럼(HPLC)에는, 1.0mL/분의 용출유속으로 일련의 표준들의 단백질 원(origin)을 흐르게 하여 각 성분의 잔류시간(RT)을 A280nm로 판단하였다. 바이오셉 표준 단백질들은 비타민 B12로 17,000달톤(미오글로불린) 내지 670,000달톤(티오글로불린)의 범위를 커버하는 바이오셉표준 단백질들이 1,350달톤에 저분자질량표시자로서 첨가되었다. 각 성분은 280nm와 1.0mL/분의 용출유속에서 측정되었다. pH조절되었고 아지드화나트륨을 항균제로서 함유하는 살린용액이 칼럼의 용매로서 사용되었고 건조 시료들을 용해하였다. 작업(run)당 시료의 25 내지 50마이크로리터만이 요구되므로 용출액(eluant)은 UV검사 후에 버려졌다. HPLC 프로스타(Prostar)시스템은 보존시간들과 피크영역들을 자동으로 계산하였고 요약보고서를 인쇄하였다.

이 실시예에 기재된 바와 같이 준비된 추출물들의 시료들은 각 칼럼마다 흐르게 하였다. 피크영역카운터는 각 피크에 대한 백분율로서 변환되었다. 다른 작업들에 대한 모든 피크들은 계산되었고 그 후 3개의 주요 단백질 분편들인 12S, 7S 및 2S가 개별적으로 다시 계산되었다. 얻어진 결과들은 도 1 내지 도 3의 그래픽데이터로서 보여진다.

각 크로마트그램은 7S캐놀라단백질분편을 나타내는 뚜렷한 피크와 12S캐놀라단백질분편의 작은 범프를 보여준다. 2S캐놀라단백질분편에 관한 피크는 추출물의 다른 성분들에 관한 피크들 사이에 나타났다. 크로마트그램의 낮은 분자량 쪽의 피크들은 정확히 식별되지 않았지만, 짧은 펩티드들과 유리(free)아미노산들과 같은 비단백질 질소화합물들과, 페놀성 화합물들, 글루코시놀레이트들 및 파이테이트(phytate)들과 같은 다른 거친가루성분들에 대응하는 듯하다.

실시예 3:

이 실시예는 공기탈용매화된 캐놀라기름씨거친가루를 사용한 캐놀라단백질분리물의 제조를 추가로 예시한다.

20℃에서 공기탈용매화된 160kg의 마크캐놀라거친가루는 17.6℃의 0.15M NaCl 1602L에 첨가되었고 30분 동안 저어져 21.4g/L의 단백질함량을 갖는 단백질수용액을 제공하였다. 0.05wt%의 아스크로브산이 15분의 추출시간 후에 첨가되었다. 거친가루에서의 추출된 단백질백분율은 51.6%였다.

잔류캐놀라거친가루는 제거되었고 진공필터벨트에서 세척되었다. 결과적인 단백질용액은 원심분리와 여과에 의해 정화되어 16.2g/L의 단백질함량을 갖는 1270L의 정화된 단백질용액을 생성하였다.

1270L의 단백질추출용액은 5000달톤 분획분자량의 막을 사용한 한외여과시스템에서의 농축에 의해 체적이 71L로 감소되었다. 그 후 단백질추출용액은 5000달톤 분획분자량의 막들을 사용하는 투석여과시스템에서 0.05wt%의 아스크로브산을 함유하는 5000L(5 미투과물(retentate)체적)의 0.15M 살린용액을 이용하여 226g/L의 단백질함량을 갖는 31L의 최종체적으로 투석여과되었다.

농축되고 투석여과된 용액은 각각 30L, 30L 및 8L의 3개의 배치들로 나누어졌다. 30℃의 제1배치는 4℃의 여과된 물 450L로 희석되었다. 백색구름의 단백질미셀들이 곧바로 형성되었고 침전될 수 있었다. 상부의 희석용 물은 제거되었다. 이 과정은 제2 및 제3배치들에 대해 반복되었다. 침전되며 점성이고 점착성인 덩어리(PMM)는 용기의 바닥으로부터 제거되었다. 건조된 단백질은 102.4wt%(Nx6.25) d.b의 단백질함량을 가지는 것이 확인되었다(백분율질소값들은 Leco FP 328 질소판정기(determinator)로 판정되었다). 생성물은 BW-AA020-C17-03A-C00이란 명칭이 주어졌다.

단백질미셀형성으로부터의 988L의 상층액은 5000달톤 분획분자량의 막들을 사용하여 한외여과시스템에서 38L로 농축되었다. 그 후 농축된 상층액은 5000달톤 분획분자량의 막들을 사용하는 투석여과시스템에서 130L(4 미투과물 체적)의 물을 이용하여 194g/L의 단백질함량을 갖는 38L의 최종체적으로 투석여과되었다.

농축되고 투석여과된 용액은 송출가능한 농도(pumpable consistency)로 희석되었고 그 후 분무건조되었다. 건조된 단백질은 97.6wt%(Nx6.25) d.b의 단백질함량 을 가짐이 확인되었다. 생성물은 BW-AA020-C17-03A-C200이란 명칭이 주어졌다.

개시의 요약

이 개시내용을 요약하면, 본 발명은 주위온도로 탈용매화된 거친가루를 사용하여 기름씨거친가루들로부터 기름씨단백질분리물들을 만듦으로써 이 거친가루들로부터 상당한 정도의 단백질추출을 제공하여 경제적인 이점이 있게 하는 개량된 방법을 제공한다. 변형들은 본 발명의 범위 내에서 가능하다.

Claims

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(a) 기름씨들을 분쇄하여 기름씨거친가루를 기름으로부터 분리시키는 단계,

(b) 기름씨거친가루를 용매추출하여 이들로부터 잔류기름을 회수하는 단계,

(c) 추출된 기름씨거친가루로부터 15℃ 내지 50℃의 온도에서 용매를 제거하여 탈용매화된 기름씨거친가루를 제공하는 단계,

(d) 탈용매화된 기름씨거친가루를 추출하여 탈용매화된 기름씨거친가루 내의 단백질의 용해를 일으키고 5 내지 6.8의 pH를 갖는 단백질수용액을 형성하는 단계,

(e) 잔류 기름씨거친가루로부터 단백질수용액을 분리하는 단계,

(f) 선택막기법을 이용하여 이온강도를 실질적으로 일정하게 유지하면서 상기 단백질수용액의 단백질농도를 증가시켜 농축된 단백질용액을 제공하는 단계,

(g) 농축된 단백질용액을 3℃ 내지 15℃의 온도를 갖는 냉수로 희석하여 수상(aqueous phase) 내의 이산단백질입자들이 적어도 부분적으로는 미셀들의 형태로 형성되게 하는 단계,

(h) 단백질미셀들을 침전시켜 비정질이며 점착성인 젤리 비슷한 글루텐형 단백질미셀덩어리를 형성하는 단계, 및

(i) 상층액으로부터 건조중량기준으로 적어도 90wt%(N x 6.25)의 단백질함량을 갖는 단백질미셀덩어리를 회수하는 단계를 특징으로 하는 단백질분리물의 제조방법.
제51항에 있어서, 상기 방법은 일괄처리모드작업으로 행해지며, 단계 (d)에서 상기 기름씨거친가루의 추출은 적어도 0.10의 이온강도 및 5 내지 6.8의 pH를 갖는 염 수용액을 사용하여 수행되고, 상기 단백질수용액은 5 내지 40g/L의 단백질함량을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제52항에 있어서, 상기 염 수용액이 0.15 내지 0.6의 이온강도 및 5.3 내지 6.2의 pH를 가지며, 단백질수용액은 10 내지 30g/L의 단백질함량을 가지고, 단계 (d)에서 상기 기름씨거친가루의 추출은 추출단계 동안에 상기 염 수용액 내의 기름씨거친가루의 농도를 5 내지 15% w/v로 하여 상기 염 수용액을 10 내지 30분 동안 교반함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제51항에 있어서, 상기 방법은 연속적으로 행해지며, 단계 (d)에서의 추출단계는

(i) 기름씨거친가루와 적어도 0.10의 이온강도 및 5 내지 6.8의 pH를 갖는 염 수용액을 35℃ 내지 65℃의 온도에서 연속적으로 혼합시키고;

(ii) 상기 혼합물을 파이프를 통해 연속적으로 운반하면서 10분까지의 기간 동안 기름씨거친가루로부터 단백질을 추출하여 5 내지 40g/L의 단백질함량을 갖는 단백질수용액을 형성시킴으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제54항에 있어서, 상기 염 수용액은 0.15 내지 0.8의 이온강도 및 5.3 내지 6.2의 pH를 가지며, 혼합단계는 5 내지 15% w/v의 상기 염 수용액 중의 기름씨거친가루의 농도를 제공하도록 수행되며, 단백질수용액은 10 내지 30g/L의 단백질함량을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제51항에 있어서, 단계 (d)에서 상기 기름씨거친가루의 추출은 적어도 0.10의 이온강도 및 6.8 내지 9.9의 pH를 갖는 염 수용액을 사용하여 수행되며, 잔류 기름씨거친가루로부터 단백질수용액의 분리 후에 단백질수용액의 pH를 5 내지 6.8의 pH로 조절하는 것을 특징으로 하는 방법.
제51항에 있어서, 상기 기름씨거친가루는 캐놀라기름씨거친가루이며, 잔류 캐놀라씨거친가루로부터 단백질수용액의 분리 후에 단백질수용액은 색소제거단계를 거치는 것을 특징으로 하는 방법.
제57항에 있어서, 색소제거단계는 단백질수용액의 투석여과에 의해서, 또는 색소흡수제를 단백질수용액과 혼합시키고, 이어서 단백질수용액으로부터 색소흡수제를 제거함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제51항에 있어서, 상기 기름씨거친가루를 물로 추출하고, 이어서 생성된 단백질수용액에 염을 첨가하여 적어도 0.10의 이온강도를 갖는 단백질수용액을 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
제51항에 있어서, 상기 농축단계는 한외여과에 의해서 수행되어 적어도 200g/L의 단백질함량을 갖는 농축된 단백질용액을 생성시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제60항에 있어서, 농축된 단백질용액이 적어도 250g/L의 단백질함량을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제60항에 있어서, 상기 농축된 단백질용액을 농축된 단백질용액의 점성을 감소시키도록 20℃ 이상 및 60℃ 이하의 온도로 가온하는 것을 특징으로 하는 방법.
제51항에 있어서, 상기 방법은 일괄처리로 수행되고, 상기 농축된 단백질용액은 농축된 단백질용액을 소망하는 정도의 희석을 달성하는데 필요한 체적을 갖는 물에 첨가함으로써 15배 이하로 희석되는 것을 특징으로 하는 방법.
제63항에 있어서, 농축된 단백질용액이 10배 이하로 희석되고, 물은 3℃ 내지 10℃의 온도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제51항에 있어서, 상기 방법은 연속적으로 수행되고, 상기 농축된 단백질용액은 냉수와 연속적으로 혼합시켜 농축된 단백질용액의 15배 이하의 희석을 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
제65항에 있어서, 농축된 단백질용액이 10배 이하로 희석되고, 물은 3℃ 내지 10℃의 온도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제51항에 있어서, 회수된 단백질미셀덩어리는 단백질성의 분말로 건조되는 것을 특징으로 하는 방법.
제51항에 있어서, 상기 기름씨거친가루는 캐놀라씨거친가루이고, 그것으로부터 단백질미셀덩어리의 회수 후에 상층액은 일괄처리, 반연속 또는 연속적 방식으로 처리하여 그로부터 추가량의 단백질분리물을 회수하는 것을 특징으로 하는 방법.
제68항에 있어서, 상층액은

(a) 상층액을 100 내지 400g/L의 단백질농도로 농축하고, 농축된 상층액을 건조시키거나,

(b) 상층액을 100 내지 400g/L의 단백질농도로 농축하고, 농축된 상층액을 회수된 단백질미셀덩어리와 혼합하고, 그 혼합물을 건조시키거나,

(c) 상층액을 100 내지 400g/L의 단백질농도로 농축하고, 상기 농축된 상층액의 일부분을 회수된 단백질미셀덩어리의 적어도 일부와 혼합시키고, 생성된 혼합물을 건조시킴으로써 처리되는 것을 특징으로 하는 방법.
제69항에 있어서, 단계 (c)에서 농축된 상층액의 나머지를 건조시키고, 회수된 단백질미셀덩어리의 나머지를 건조시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제68항에 있어서, 상기한 추가량의 단백질분리물이

(a) 상층액을 100 내지 400g/L의 단백질농도로 농축하고, 농축된 상층액을 건조시키거나,

(b) 상층액을 100 내지 400g/L의 단백질농도로 농축하고, 농축된 상층액을 회수된 단백질미셀덩어리와 혼합하고, 그 혼합물을 건조시키거나,

(c) 상층액을 100 내지 400g/L의 단백질농도로 농축하고, 상기 농축된 상층액의 일부분을 회수된 단백질미셀덩어리의 적어도 일부와 혼합시키고, 생성된 혼합물을 건조시킴으로써 상층액으로부터 회수되는 것을 특징으로 하는 방법.
제71항에 있어서, 단계 (c)에서 농축된 상층액의 나머지를 건조시키고, 회수된 단백질미셀덩어리의 나머지를 건조시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제71항에 있어서, 상층액이 200 내지 300 g/L의 단백질농도로 농축되는 것을 특징으로 하는 방법.
제51항에 있어서, 상기 희석, 침전 및 회수단계들 대신에, 농축된 단백질용액을 투석하여 그의 염함량을 감소시키며 단백질미셀의 형성을 야기하고, 투석된 농축 단백질용액으로부터 건조질량기준으로 적어도 100 wt%(N x 6.25)의 단백질함량을 갖는 단백질분리물을 회수하는 것을 특징으로 하는 방법.
제51항에 있어서, 상기 기름씨거친가루는 냉간압연된(cold pressed) 것일 수 있는 캐놀라기름씨거친가루이거나, 또는 유전자변형되지 않은 캐놀라기름씨거친가루, 평지씨거친가루 또는 겨자씨거친가루로부터 유도된 것임을 특징으로 하는 방법.
제51항 내지 제75항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용매제거단계는 15℃ 내지 25℃의 온도에서의 공기-탈용매화에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제51항 내지 제75항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용매제거단계는 진공 하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.