KR101830365B1 - 콩 단백질 미셀 덩어리(＂Ｓ２００Ｃａ＂）로부터 용해 콩 단백질 제품의 생산 - Google Patents

콩 단백질 미셀 덩어리(＂Ｓ２００Ｃａ＂）로부터 용해 콩 단백질 제품의 생산 Download PDF

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버콘 뉴트라사이언스 (엠비) 코포레이션
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Abstract

열 안정성을 제공할 수 있고 산 pH 값에서 깨끗한 수용성 용액을 제공할 수 있는 콩 단백질 분리물이 생산되어 진다. 본 발명의 범주 내에서 변경은 가능하다.

Description

콩 단백질 미셀 덩어리(＂Ｓ２００Ｃａ＂）로부터 용해 콩 단백질 제품의 생산{Production of Soluble Soy Protein Product from Soy Protein Micellar Mass(＂Ｓ２００Ｃａ＂)}
본 발명은 콩 단백질 제품의 생산에 관한 것이다.
미국 가특허출원들 즉, 2008년 10월 21일자 출원 제61/107,112(7865-373)호, 2008년 12월 2일자 출원 제61/193,457(7865-374)호, 2009년 1월 26일자 출원 제61/202,070(7865-376)호, 2009년 3월 12일자 출원 제61/202,553(7865-383)호, 2009년 7월 7일자 출원 제61/213,717(7865-389)호, 2009년 9월 3일자 출원 제61/272,241호 및 2009년 10월 21일자 출원된 미국 특허출원 제12/603,087호에 있어서, 완전히 용해될 수 있고 투명성을 제공할 수 있으며 낮은 pH값에서 열 안정성이 있는 용액을 제공할 수 있는 콩 단백질 제품, 바람직하게는 콩 단백질 분리물의 준비에 관하여 개시되어 있다. 이 콩 단백질 제품은 단백질의 침전 없이 단백질의 강화를 위하여, 특히 소프트 드링크 및 스포츠 드링크는 물론 기타 산 수용성 시스템을 을 위하여 사용될 수 있다. 이 콩 단백질 제품은 천연 pH에서 수용성 염화칼슘 용액으로 콩 단백질원을 추출하고, 획득된 수용성 콩 단백질 용액을 선택적으로 희석하고, 산성화된 깨끗한 콩 단백질 용액을 생산하기 위하여 수용성 콩 단백질 용액의 pH를 약 1.5 내지 약 4.4로, 바람직하게는 약 2.0 내지 약 4.0으로 조정함에 의해 생산되며, 이것은 선택적으로 건조 전에 농축되고 및/또는 디아필트레이션(diafilteration) 되어져도 좋다.
콩 단백질 미셀 덩어리의 침전물로부터 유도된 공정흐름이 산성매체에 용해 가능하며, 투명하고 낮은 pH값에서 열 안정성이 있는 용액을 생산하는 적어도 약 60 wt%(N x 6.25)의 단백질 함량을 갖는 콩 단백질 제품을 제공하기 위하여 더 처리되어져도 좋다는 것을 발견하였으며, 그러므로 이것은 단백질의 침전 없이 단백질의 강화를 위하여, 특히 소프트 드링크 및 스포츠 드링크는 물론 기타 산 수용성 시스템을 을 위하여 사용되어져도 좋다. 이 콩 단백질은 바람직하게는 적어도 약 90 wt%, 바람직하게는 적어도 약 100 wt%(N x 6.25)d.b.의 단백질 함량을 갖는 분리물이다.
본 발명의 하나의 관점에 따르면, 건조중량 기준으로 적어도 약 60 wt%(N x 6.25)의 단백질 함량을 갖는 콩 단백질 제품을 제조하는 방법에 있어서,
약 2 mS 내지 약 30 mS, 바람직하게는 약 8 mS 내지 약 15 mS의 전도성을 제공하기 위하여 콩 단백질 미셀 덩어리의 침전물로부터의 상청액에 칼슘 염 또는 다른 2가 염, 바람직하게는 염화칼슘을 첨가하고,
깨끗한 용액을 남겨두기 위하여 획득된 용액으로부터 침전된 피틴산(phytate) 물질을 제거하고,
염산의 첨가와 같은 것에 의해 깨끗한 용액의 pH를 약 1.5 내지 약 4.4, 바람직하게는 약 2.0 내지 약 4.0으로 선택적으로 조정하고,
깨끗한 농축된 콩 단백질 용액을 생산하기 위하여 선택적으로 pH가 조정된 깨끗한 용액을 약 50 내지 약 400 g/L, 바람직하게는 약 100 내지 250 g/L의 단백질 농도로 농축하고,
완전한 농축 전 또는 후, 약 2 내지 약 40 용량의 물, 바람직하게는 약 5 내지 약 25 용량의 물과 같은 것으로 깨끗한 콩 단백질 용액을 선택적으로 디아필터링(diafiltering) 하고,
과립 활성탄 취급과 같이, 색상제거단계를 선택적으로 시행하고, 그리고
농축된 단백질 용액을 건조하는 것을 포함하는 방법이 제공된다.
상청액은 칼슘염의 첨가 전에 매체 농축으로 일부 농축되어져도 좋다. 형성된 침전물은 제거되고 획득된 용액은 상술한 바와 같이 선택적으로 산성화되며 최종농축으로 더 농축되고 선택적으로 디아필트레이션되며 건조된다.
그렇지 않으면, 상청액은 먼저 최종농축으로 농축되어져도 좋고, 칼슘염이 이 농축된 상청액에 첨가되며 침전물이 제거되고 용액은 선택적으로 산성화되며 그 다음 선택적으로 디아필트레이션 되고 건조된다.
상기한 공정들에 있어서, 산성화 단계를 빼고 자연 pH에서 용액의 처리를 수행하는 것은 선택사항이다. 이 선택에서 제거되어 질 침전물을 형성하기 위하여 칼슘염이 상청액, 또는 일부 농축된 상청액 또는 농축된 상청액에 첨가된다. 그 다음, 획득된 용액은 산성화 단계 없이 상술한 바와 같이 처리된다.
만약 상청액이 칼슘염의 첨가 전에 일부 농축되고 침전물의 제거 후 완전히 농축된다면, 상청액은 우선 약 50 g/L 이하의 단백질 농도로 농축되고, 그리고 침전물의 제거 후약 50 내지 약 400 g/L, 바람직하게는 약 100 내지 약 250 g/L의 농도로 농축된다.
콩 단백질 제품은 바람직하게는 적어도 약 90 w%, 바람직하게는 적어도 약 100 wt%(N x 6.25)d.b.의 단백질 함량을 갖는 분리물이다.
본 발명의 다른 관점에 있어서는, 콩 단백질원 물질의 나트륨염 추출로부터 콩 단백질 용액을 처리하고, 콩 단백질 용액을 농축하고, 농축된 콩 단백질 용액을 선택적으로 디아필트레이션 하고, 용액의 pH를 약 2 내지 약 4로 선택적으로 조정하고, 그리고 산성화된 용액을 건조함에 의해 콩으로부터 등가제품이 생산되어져도 좋다는 것을 발견하였다. 본 발명의 이 관점에 따르면, 적어도 약 60 wt%(N x 6.25) 건조중량의 단백질 농도를 갖는 콩 단백질 제품의 제조방법에 있어서,
원천재료에 있는 콩 단백질을 용해하고 약 5 내지 약 7의 pH를 갖는 수용성 콩 단백질 용액을 형성하기 위하여 콩 단백질원을 추출하고,
농축된 콩 단백질 분리물을 형성하기 위하여 수용성 콩 단백질 용액을 약 50 내지 약 400 g/L의 농도로 농축하고,
완전 농축의 전 또는 후에 콩 단백질 용액을 선택적으로 디아필트레이션하고,
깨끗한 산성화된 콩 단백질 용액을 제공하기 위하여 농축되고 디아필트레이션 된 콩 단백질 용액의 pH를 약 2 내지 약 4로 선택적으로 조정하고, 그리고
콩 단백질 용액을 건조하는 것을 포함하는 콩 단백질 제품의 제조방법이 제공된다.
이 콩 단백질 제품은 바람직하게는 적어도 약 90 wt%, 바람직하게는 적어도 약 100 wt%(N x 6.25)d.b.의 단백질 함량을 갖는 분리물이다.
또한, 단백질 미셀 덩어리로 형성된 콩 단백질 분리물 및 단백질 미셀 덩어리 침전으로부터의 상청액으로부터 유래된 콩 단백질 분리물이 산성매체에 용해 가능하고 수용할 수 있는 선명도의 수용성 용액을 제공하는데 사용되어져도 좋다는 것을 발견하였다.
본 발명은 주로 콩 단백질 분리물의 생산에 관련하고 있지만, 순도가 낮은 콩 단백질 제품들도 콩 단백질 분리물에 유사한 특성을 갖는 것이 제공될 수 있다는 것도 고려된다. 이러한 순도가 낮은 제품들은 적어도 약 60 wt%(N x 6.25)d.b.의 단백질 농도를 가질 수 있다.
본 발명의 새로운 콩 단백질 제품은 물에 용해됨에 의해 수용성 소프트 드링크 또는 스포츠 드링크의 형성을 위해 분말 드링크로 혼합될 수 있다. 이러한 혼합은 분말화된 음료일 수 있다.
여기에 제공된 콩 단백질 제품은 산성 pH값에서 높은 선명도를 갖고 이들 pH값들에서 열 안정성이 있는 수용성 용액으로 제공되어져도 좋다.
본 발명의 또 다른 관점에 있어서는, 낮은 pH에서 열 안정성이 있는 콩 제품의 수용성 용액이 제공된다. 이 수용성 용액은 콩 단백질 제품이 완전히 용해되고 투명한 깨끗한 음료이어도 좋고, 또는 콩 단백질 제품이 불투명함을 증가시키지 않는 불투명 음료이어도 좋다.
본 발명에 따른 콩 단백질 제품은 열 안정성을 제공할 수 있고 산 pH 값에서 깨끗한 수용성 용액을 제공할 수 있다. 따라서, 이 공정에 따라 생산된 콩 단백질 제품은 콩 단백질 분리물의 콩향이 없어 산성 매체의 단백질 보강제용 뿐만 아니라 가공식품 및 음료의 단백질 보강에 국한되지 않고 굽는 제품에 있어서의 바디 형성제 및 가스 함정에 빠지는 제품들에 있어서의 형성제로서 오일 유제품을 포함하는, 단백질 분리물들의 다양한 범위의 종래의 응용에 사용될 수 있다. 부가하여, 이 콩 단백질 분리물은 육류 유사체로 유용한 단백질 섬유로 형성되어져도 좋고, 계란 흰자 대체품 또는 계란 흰자가 바인더로 사용되는 식품제품들에 있어서의 증량제로서 사용되어져도 좋다. 이 콩 단백질 분리물은 또한 영양 보충제로 사용되어져도 좋다. 이 콩 단백질 분리물의 다른 용도들로서는 애완동물 식품, 동물 사료 및 산업 및 화장품 분야에의 응용 그리고 개인 위생용품등에 이용될 수 있다.
콩 단백질 제품을 제공하기 위한 공정의 시작단계는 콩 단백질원으로부터 콩 단백질을 용해하는 것을 포함한다. 이 콩 단백질원은, 이것들에 한정되는 것은 아니지만 콩 가루, 콩 조각, 콩 굵은 가루 등을 포함하는 콩의 가공으로부터 유래된 콩 또는 어떠한 콩 제품 또는 부산물일 수 있다. 이 콩 단백질원은 전체 지방이 있는 형태로, 부분적으로 지방이 제거된 형태로 또는 완전히 지방이 제거된 형태로 사용되어져도 좋다. 이 콩 단백질원이 주목할 만한 량의 지방을 포함하고 있다면, 일반적으로 오일-제거 단계가 처리과정 중 요구된다. 이 콩 단백질원으로부터 회수된 콩 단백질은 콩에서 자연적으로 발생하는 단백질이어도 좋고 또는 단백질성 물질이 유전적 처리에 의해 변형된 그러나 소수성 및 극지 성질의 자연 단백질 특성을 소유하는 단백질이어도 좋다.
단백질 용해는 식품등급 염화나트륨의 용액과 같은 식품등급 나트륨염 용액을 사용함에 의해 달성되어져도 좋다. 만약 콩 단백질 분리물이 비-식품용의 용도를 위한 것이라면, 비-식품등급 화학물질이 사용되어져도 좋다. 또한, 염화칼륨과 같은 다른 1가염이 사용되어져도 좋다. 염 용액의 농도가 증가하기 때문에, 콩 단백질원으로부터 단백질의 용해 정도는 최대값에 도달할 때까지 초기에 증가한다. 염 농도의 어떤 뒤이은 증가는 용해된 단백질의 총량을 증가시키지는 않는다. 최대 단백질 용해를 일으키는 칼슘염 용액의 농도는 관련된 염에 의존하여 변한다. 나트륨염 용액의 농도의 선택은 또한 미셀 루트에 의해 얻어지기 위한 소망하는 단백질의 비율에도 영향을 끼친다. 더 높은 염농도, 바람직하게는 약 0.5M 내지 약 1.0M의 농도는 일반적으로 농축된 콩 단백질 용액을 찬물에 희석함에 의해 더 많은 단백질 미셀 덩어리를 얻게 한다. 추출은 더 높은 농도의 염화나트륨 용액으로 수행되어져도 좋고, 또는 그렇지 않으면 0.5M 이하의 염화나트륨, 예를 들어, 0.10M 또는 0.15M 염화나트륨 용액으로 수행되어져도 좋으며, 그 다음 부가적 염이 콩 단백질원의 제거 후 콩 단백질 용액에 첨가되어져도 좋다.
뱃치(batch) 공정에 있어서, 단백질의 염 용해는, 용해시간을 감소하기 위하여 바람직하게는 교반을 수반하여 약 1 내지 약 60분 동안, 약 1℃ 내지 약 100℃, 바람직하게는 약 15℃ 내지 약 35℃의 온도에서 효과적이다. 전체적으로 높은 수확률을 제공하도록 실질적으로 실행가능한 한 많은 단백질을 콩 단백질원으로부터 추출하기 위하여 용해하는 것이 바람직하다.
계속되는 공정에 있어서, 콩 단백질원으로부터 콩 단백질의 추출은 콩 단백질원으로부터 콩 단백질의 계속적인 추출을 효과적으로 수행하도록 일정한 어떤 방식으로 수행된다. 한 실시예에 있어서, 콩 단백질원은 식품등급 염 용액과 계속적으로 혼합되고 이 혼합물은 소정의 길이를 갖는 파이프 또는 도관을 통해 그리고 여기에 개시될 파라미터들에 따라서 소망하는 추출을 효과적으로 수행하는데 충분한 체류시간을 위한 유동률로 전송된다. 이러한 계속적인 공정에서, 염 용해단계는 실질적으로 실행 가능한 한 많은 단백질을 콩 단백질원으로부터 추출하기 위하여 용해를 효과 있게 하는데 약 10분까지의 시간 내에 빠르게 수행된다. 계속되는 공정에서의 용해는 약 1℃ 내지 약 100℃ 사이, 바람직하게는 약 15℃ 내지 약 35℃ 사이의 온도에서 효과적이다.
이 추출은 콩 단백질원/염 용액 시스템의 천연 pH에서, 일반적으로 약 5 내지 약 7의 pH에서 수행되어져도 좋다. 그렇지 않으면, 추출의 pH는 어떤 편리한 산, 통상적으로 염산 또는 알칼리, 통상적으로 수산화 나트륨의 사용에 의해 추출단계에서의 사용을 위하여 약 5 내지 약 7의 범위 이내에서 요구되는 바와 같은 어떤 소망하는 값으로 조정되어져도 좋다.
용해단계 동안 식품등급 염 용액에 있어서의 콩 단백질원의 농도는 광범위하게 변할 수 있다. 전형적인 농도값은 약 5 내지 약 15% w/v 이다.
수용성 염 용액으로 단백질 추출단계는 콩 단백질원에 존재할 수 있는 지방을 용해하는 부가적 효과도 가지며, 이것은 따라서 수상에 존재하는 지방이 된다.
추출단계로부터 획득된 단백질 용액은 일반적으로 약 5 내지 약 50 g/L, 바람직하게는 약 10 내지 약 50 g/L의 단백질 농도를 갖는다.
수용성 염 용액은 산화방지제를 포함해도 좋다. 이 산화방지제는 황산 나트륨 또는 아스코르브산과 같은 어떤 편리한 산화방지제이어도 좋다. 채용되는 산화방지제의 량은 용액의 약 0.01로부터 약 1 wt% 까지 다양할 수 있으며, 바람직하게는 약 0.05 wt% 일 수 있다. 이 산화방지제는 단백질 용액에 있어서 석탄산의 산화를 방지하는 역할을 한다.
추출단계로부터 획득된 수상은, 잔여 콩 단백질원 물질을 제거하기 위하여, 원심 경사기, 뒤이어 디스크 원심분리 및/또는 여과를 채용함에 의하는 것과 같이, 어떤 편리한 방법으로 잔여 콩 단백질원으로부터 분리되어져도 좋다. 분리된 잔여 콩 단백질원은 처분을 위해 건조되어져도 좋다. 그렇지 않으면, 분리된 잔여 콩 단백질원은, 잔여 단백질 회수를 위한 종래의 등전 침전 공정 또는 어떤 다른 편리한 공정에 의한 것과 같이, 일부 잔여 단백질을 회수하기 위하여 처리되어져도 좋다.
만약 콩 단백질 자원이, 본 출원인에게 양도된 미국특허 제 5,844,086 및 6,005,076호에 개시된 바와 같이, 의미 있는 량의 지방을 포함하고 있다면, 거기에 개시된 지방제거단계가 분리된 수용성 단백질 용액에 수행되어져도 좋다. 그렇지 않으면, 분리된 수용성 단백질 용액의 지방제거는 어떤 다른 편리한 공정에 의해 달성되어져도 좋다.
이 수용성 콩 단백질 용액은, 색상 및/또는 냄새 화합물을 제거하기 위하여, 분말화된 활성탄소 또는 낟알로 된 활성탄소와 같은 흡착제로 처리되어져도 좋다. 이러한 흡착제처리는 일반적으로 분리된 수용성 단백질 용액의 주변온도에서 어떤 편리한 조건 하에서 수행되어져도 좋다. 분말화된 활성탄소를 위하여는 약 0.025% 내지 약 5% w/v, 바람직하게는 약 0.05% 내지 약 2% w/v의 량이 채용된다. 흡착한 재료는 여과와 같은 어떤 편리한 수단에 의해 콩 단백질 용액으로부터 제거되어져도 좋다.
수용성 염 용액으로 콩 단백질원을 추출하는 대안으로서, 이러한 추출은 물만을 사용하여 만들어져도 좋다. 만약 이러한 대안이 채용된다면, 상기한 농축에 있어서 염이 잔여 콩 단백질원으로부터의 분리 후의 단백질 용액에 첨가되어져도 좋다. 최초의 지방제거단계가 수행될 때, 일반적으로 염이 이러한 조작들의 완료 후에 첨가된다.
다른 대안 공정은 약 7 이상의 비교적 높은 pH값, 일반적으로 약 11까지의 높은 값에서 식품등급 염 용액으로 콩 단백질원을 추출하는 것이다. 이 추출시스템의 pH는 수용성 수산화나트륨 용액과 같은 어떤 편리한 식품등급 알칼리를 사용함에 의해 소망하는 알칼리 값으로 조정되어져도 좋다. 그렇지 않으면, 콩 단백질원은 염 용액으로 약 5 이하, 일반적으로 약 pH 3 이상까지의 비교적 낮은 pH에서 추출되어져도 좋다.이 추출시스템의 pH는 염산 또는 인산과 같은 어떤 편리한 식품등급 산을 사용함에 의해 소망하는 산성 값으로 조정되어져도 좋다. 만약 이러한 대안이 채용된다면, 콩 단백질원 추출단계로부터 획득되는 수상은 잔여 콩 단백질원을 제거하기 위하여 원심 경사기, 뒤이어 디스크 원심분리 및/또는 여과를 채용함에 의하는 것과 같이, 어떤 편리한 방법으로 잔여 콩 단백질원으로부터 분리되어 진다. 분리된 잔여 콩 단백질원은, 상술한 바와 같이, 처분을 위해 건조되어져도 좋고 또는 잔여 단백질을 회수하기 위하여 더 가공되어져도 좋다.
높은 또는 낮은 pH 추출단계로부터 획득되는 수용성 콩 단백질 용액은 이하에서 개시될 추가적인 처리에 앞서 상술한 바와 같이 약 5 내지 약 7의 범위로 pH가 조정된다. 이러한 pH조정은 염산과 같은 어떤 편리한 산, 또는 수산화나트륨과 같은 알칼리와 같이 적절한 것을 사용하여 수행되어져도 좋다. 만약 필요하다면, 단백질 용액은 pH조정 후 및 추가적 처리 전에 원심분리 또는 여과와 같은 어떤 편리한 공정으로 정제되어져도 좋다.
만약 충분한 순도의 것이라면, 획득된 수용성 콩 단백질 용액은 콩 단백질 제품을 생산하기 위하여 직접 건조되어져도 좋다. 불순물 함량을 줄이기 위하여, 수용성 콩 단백질 용액은 건조 전에 처리되어져도 좋다.
수용성 콩 단백질 용액은 그것의 이온 강도를 실질적으로 일정하게 유지하면서 단백질 농도가 증가 되도록 농축되어져도 좋다. 이러한 농축은 일반적으로 약 50 g/L 내지 약 400 g/L, 바람직하게는 약 100 내지 약 250 g/L의 단백질 농도를 갖는 농축된 단백질 용액을 제공하도록 수행되어 진다.
농축단계는, 약 3000 내지 약 1,000,000 달톤, 바람직하게는 약 5,000 내지 100,000 달톤과 같은 적절한 분자 질량 차단과 함께, 그리고 서로 다른 막 재질 및 구조를 갖는, 동공-섬유 막 또는 나선-권선 막과 같은, 막들을 사용하여, 한외거르기 또는 디아필트레이션과 같은 어떤 편리한 선택적 막 기술을 채용함에 의해서와 같이, 뱃치 또는 계속적인 조작으로 한결같은 어떤 편리한 방법으로 수행되어 지고, 그리고 계속적인 조작을 위하여, 수용성 단백질 용액이 이들 막을 통과하기 때문에, 소망하는 농도를 허용하도록 치수되어 진다.
잘 알려진 바와 같이, 한외거르기 및 유사한 선택적 막 기술은 낮은 분자량 종류는 막의 통과를 허용하는 반면 높은 분자량 종류는 통과를 허용하지 않는다. 낮은 분자량종류는 식품등급 염의 이온성 종류는 물론 탄수화물, 색소와 같은 자원 물질로부터 추출된 저 분자량 물질 및 스스로 저 분자량 단백질인 트립신 억제인자와 같은 저 분자량 단백질 및 반-영양 인자를 포함한다. 막의 분자량 차단은 통상적으로, 다른 막 물질 및 구조와 관련하여 오염물질의 통과를 허용하는 한편, 용액 내에 단백질의 의미 있는 비율의 유지를 보장하도록 선택된다.
단백질 용액은, 완전한 농축의 전 또는 후, 바람직하게는 추출 용액과 동일한 몰 농도 및 pH의 수용성 염 용액을 사용하여 디아필트레이션(diafiltration) 단계에 놓이게 된다. 만약 농축물의 염 함량의 감소가 요구된다면, 채용된 디아필트레이션 용액은 추출용액과 동일한 pH를 가지면서 추출용액보다 더 낮은 염 농도를 갖는 수용성 염 용액이어도 좋다. 그러나, 디아필트레이션 용액의 염 농도는 농축물에 있는 염 레벨이 소망하는 단백질 용해성을 유지하는데 충분히 높게 유지되어지도록 선택되어져야만 한다. 디아필트레이션은 약 2 내지 약 40 용량의 디아필트레이션 용액, 바람직하게는 약 5 내지 약 25 용량의 디아필트레이션 용액을 사용하여 수행되어져도 좋다. 디아필트레이션 조작에 있어서, 불순물의 량이 막 침투를 통해 통과함에 의해 수용성 단백질 용액으로부터 제거된다. 디아필트레이션 조작은 불순물 량이 의미가 없을 때까지 또는 알아볼 수 있는 색상이 침투에 나타날 때까지 수행되어져도 좋다. 만약 농축물이 본 발명의 일 관점에 따라 추가적인 처리 없이 건조되기 위한 것이라면, 디아필트레이션은, 바람직하게는 건조기준으로 적어도 약 90 wt% (N x 6.25)의 단백질 함량을 갖는 분리물을 제공하도록, 농축물이 건조될 때 소망하는 단백질 농도를 갖도록 충분히 정제될 때까지 수행된다. 이러한 디아필트레이션은 농축단계까지 동일한 막을 사용하여 수행되어도 좋다. 그러나, 원한다면, 디아필트레이션 단계는 약 3,000 내지 약 1,000,000 달톤, 바람직하게는 약 5,000 내지 약 100,000 달톤의 범위내의 분자량 차단을 가지는 막과 같은, 그리고 재질 및 구조가 서로 다른 막을 갖는, 다른 분자량 차단의 분리된 막을 사용하여 수행되어져도 좋다.
농축단계 및 디아필트레이션 단계는 농축되고 디아필트레이션된 농축물을 건조함에 의해 뒤이어 회수된 콩 단백질 제품이 적어도 약 60 wt% 단백질 (N x 6.25)d.b.과 같이 약 90 wt% 단백질 (N x 6.25)d.b. 이하로 포함되는 것과 같은 방식으로 수행되어져도 좋다. 수용성 콩 단백질 용액을 부분적으로 농축하고 및/또는 부분적으로 디아필트레이션 함에 의해, 불순물을 부분적으로 제거하는 것이 가능하다. 이 단백질 용액은 낮은 순도의 콩 단백질 제품을 제공하기 위하여 건조된다. 이 콩 단백질 제품은 산성조건 하에서 깨끗한 단백질 용액으로 아직 생산하는 것이 가능하다.
산화방지제가 디아필트레이션 매체에 적어도 디아필트레이션 단계의 부분 동안 존재해도 좋다. 이 산화방지제는 황산 나트륨, 아스코르브 산과 같은 어떤 편리한 산화방지제이어도 좋다. 디아필트레이션 매체에 채용된 산화방지제의 량은 채용된 물질에 의존하고 약 0.01 내지 1 wt%, 바람직하게는 약 0.05 wt%로 다양화될 수 있다. 이 산화방지제는 농축된 콩 단백질 용액에 나타나는 석탄산의 산화를 방지한다.
농축단계 및 선택적 디아필트레이션 단계는 어떠한 편리한 온도, 일반적으로 약 2℃ 내지 약 60℃, 바람직하게는 약 20 내지 약 35℃의 온도 하에서, 소망하는 농축 및 디아필트레이션의 정도를 달성하기 위한 시간 동안 수행된다. 어떤 정도에 도달 까지 사용된 온도 및 다른 조건들은 막 공정을 효과적으로 수행하는데 사용된 막 장비, 용액의 소망하는 단백질 농도 및 침투에 대한 불순물 제거의 효과에 의존한다.
콩에는 두 주 트립신 억제인자가 있는데, 즉 약 21,000 달톤의 분자량을 갖는 열-불안정 분자인 Kunitz 억제인자, 및 약 8,000 달톤의 분자량을 갖는 더욱 열-안정적 분자인 Bomman-Birk 억제인자이다. 최종의 콩 단백질 분리물에 있어서 트립신 억제인자 활동성의 레벨은 다양한 공정 변광성의 교모한 처리에 의해 조절될 수 있다.
예를 들어, 농축 및/또는 디아필트레이션 단계는 다른 불순물을 따라 침투한 트립신 억제인자의 제거를 위하여 호의적인 방법으로 조작되어져도 좋다. 트립신 억제인자의 제거는 약 30,000 내지 약 1,000,000 Da와 같은 보다 큰 구멍 크기의 막을 사용함에 의해, 약 30 내지 약 60℃와 같은 상승된 온도에서 막을 조작함에 의해, 그리고 약 20 내지 40 용량과 같은 보다 큰 용량의 디아필트레이션 매체를 채용함에 의해 촉진된다.
또한, 트립신 억제인자 활동성의 감소는 억제인자들의 시스틴 결합을 방해하거나 바꾸는 감소제에 콩물질을 노출함에 의해 달성될 수 있다. 적합한 감소제로는 황산나트륨, 시스테인(cysteine) 및 N-아세틸시스테인(N-acetylcysteine)을 포함한다.
이러한 감소제의 첨가는 전체공정의 다양한 단계에서 수행되어져도 좋다. 감소제는 추출단계에서 콩 단백질원 물질과 함께 첨가되어져도 좋고, 잔여 콩 단백질원 물질의 제거에 뒤따른 깨끗한 수용성 콩 단백질 용액에 첨가되어져도 좋으며, 디아필트레이션 전 또는 후의 농축된 단백질 용액에 첨가되어져도 좋고, 또는 건조된 콩 단백질 제품과 함께 건조 혼합되어져도 좋다. 이 감소제의 첨가는 상술한 바와 같이, 막처리단계와 함께 조합되어져도 좋다.
만약 농축된 단백질 용액 내에 활동적 트립신 억제인자를 유지하기를 원한다면, 이것은 더 작은 구멍 크기의 농축 및 디아필트레이션 막을 사용함에 의해, 더 낮은 온도에서 막을 조작함에 의해, 더 작은 용량의 디아필트레이션 매체를 채용함에 의해 그리고 감소제를 사용하지 않음에 의해 달성될 수 있다.
농축되고 선택적으로 디아필트레이션된 단백질 용액은, 만약 필요하다면, 미국 특허 제 5,844,086 및 6,005,076호에 개시된 바와 같이, 탈지 조작을 더 수행해도 좋다. 그렇지 않으면, 농축되고 선택적으로 디아필트레이션된 단백질 용액의 지방제거는 어떤 다른 편리한 공정에 의해 달성되어져도 좋다.
농축되고 디아필트레이션된 수용성 단백질 용액은, 색상 및/또는 냄새 화합물을 제거하기 위하여, 분말화된 활성 탄소 또는 낟 알로된 활성화 탄소와 같은 흡착제로 처리되어져도 좋다. 이러한 흡착제 처리는 어떠한 편리한 조건 하에서, 일반적으로 농축된 단백질 용액의 주변온도에서 수행되어져도 좋다. 분말화된 활성화 탄소를 위하여는, 약 0.025% 내지 약 5% w/v, 바람직하게는 약 0.05% 내지 약 2% w/v의 량이 사용된다. 흡착제는 여과와 같은 어떤 편리한 수단에 의해 콩 단백질 용액으로부터 제거되어져도 좋다.
선택적 지방제거 및 선택적 흡착처리 단계로부터 획득된 농축되고 선택적으로 디아필트레이션된 수용성 콩 단백질 용액은 미생물 부하를 줄이기 위하여 저온살균단계가 수행되어져도 좋다. 이러한 저온살균은 어떤 소망의 저온살균 조건 하에서 수행되어져도 좋다. 일반적으로, 농축되고 선택적으로 디아필트레이션된 단백질 용액은 약 55℃ 내지 약 70℃, 바람직하게는 약 60℃ 내지 약 65℃의 온도에서 약 30초 내지 약 60분간, 바람직하게는 약 10분 내지 약 15분간 가열된다. 저온살균되고 농축된 단백질 용액은 바람직하게는 약 25℃ 내지 약 40℃의 온도로 이하에서 기술되는 바와 같은 추가 공정을 위하여 냉각되어져도 좋다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 농축되고 디아필트레이션된 콩 단백질 용액은 콩 단백질 제품을 생산하기 위하여 건조된다. 그렇지 않으면, 농축되고 디아필트레이션된 콩 단백질 용액은 약 2.0 내지 약 4.0, 바람직하게는 약 2.9 내지 약 3.2의 pH로 pH가 조정되어져도 좋다. 이 pH조정은 염산 또는 인산의 첨가와 같은 어떤 편리한 방법으로 수행되어져도 좋다. 획득된 산성화된 콩 단백질 용액은 건조된다. 또 다른 대안으로서, pH가 조정된 콩 단백질 용액은 상술한 트립신 억제인자와 같은 열 불안정한 반-영양인자들을 억제하기 위하여 열처리가 수행되어져도 좋다. 이러한 가열단계는 또한 미생물 부하를 줄이는 부가적 이점도 제공한다. 일반적으로, 단백질 용액은 약 70℃ 내지 약 100℃, 바람직하게는 약 85℃ 내지 약 95℃의 온도로, 약 10초 내지 약 60분간, 바람직하게는 약 30초 내지 약 5분간 가열된다. 열처리되고 산성화된 콩 단백질 용액은 약 2℃ 내지 약 60℃, 바람직하게는 약 20℃ 내지 약 35℃의 온도로 냉각되어져도 좋다. 획득된 산성화되고 열처리된 콩 단백질 용액은 그 다음 건조된다.
농축되고 선택적으로 디아필트레이션된 단백질 용액은, 원한다면, 상기한 이온강도 조정조작에 대안으로서 희석하에 단백질 미셀 덩어리의 형성을 촉진하기 위하여 염의 첨가에 의해 이온 강도가 올라가도 좋다.
저온살균단계의 시행 여부에 관계없이 농축단계 및 선택적 디아필트레이션 단계에 채용된 온도에 의존하여, 농축된 단백질 용액은 뒤이은 희석단계 및 미셀 형성의 수행을 촉진하기 위하여 농축된 단백질 용액의 점도를 감소시키도록 적어도 약 20℃ 부터 약 60℃까지, 바람직하게는 약 25℃ 내지 약 40℃의 온도로 데워져도 좋다. 농축된 단백질 용액은 찬물에 의한 희석에서 미셀성형이 일어나지 않는 상기 온도를 넘어서 가열되지 않아야 한다.
농축단계, 선택적 디아필트레이션 단계, 선택적 이온강도조정단계, 선택적 지방제거단계, 선택적 흡착처리단계 및 선택적 저온살균단계로부터 획득된 농축된 단백질 용액은 그 다음 소망하는 희석의 정도를 달성하는데 요구되는 량을 갖는 찬물로 농축된 단백질 용액을 혼합함에 의해 미셀성형을 수행하기 위해 희석된다. 미셀루트에 의해 얻어지기 위한 소망의 콩 단백질의 비율 및 상청액의 비율에 의존하여, 농축된 단백질 용액의 희석의 정도가 다양화되어져도 좋다. 일반적으로, 낮은 희석레벨에서, 콩 단백질의 더 많은 비율이 수상에 남는다.
미셀루트에의해 단백질의 가장 많은 비율을 제공하기를 원할 때, 농축된 단백질 용액은 약 5 폴드 내지 약 25 폴드, 바람직하게는 약 10 폴드 내지 약 20 폴드에 의해 희석된다.
농축된 단백질 용액과 혼합된 찬물은, 미셀 덩어리의 형태로 된 단백질 분리물의 향상된 생산률이 사용된 희석인자들에서 이들 낮은 온도에서 달성되기 때문에, 약 15℃ 이하의 온도, 일반적으로는 약 1℃ 내지 약 15℃, 바람직하게는 약 10℃ 이하의 온도를 갖는다.
뱃치조작에 있어서, 농축된 단백질 용액의 뱃치는 상술한 바와 같이 소망하는 용량을 갖는 찬물의 정지체에 부가된다. 농축된 단백질 용액의 희석 및 이온강도의 결과적 감소는 미셀형태로 있는 별개의 단백질 방울들의 형태로 높게 연합된 단백질 분자들의 구름-같은 덩어리의 형성을 일으킨다. 이 뱃치공정에 있어서, 단백질 미셀들은 집합된, 합체된, 밀집한, 무정형의 끈적거리는 글루텐-같은 단백질 미셀 덩어리(PMM)를 형성하기 위하여 찬물의 바디(body)에 안착하는 것이 허용된다. 이 안착은 원심분리에 의한 것과 같은 도움이 주어져도 좋다. 이렇게 유발된 안착은 단백질 미셀 덩어리의 액체함량을 감소시키고, 그것에 의해 습도함량을 일반적으로 약 70 중량% 내지 약 95 중량%로 줄이고 총 미셀 덩어리의 약 50 중량% 내지 약 80 중량%의 값으로 줄인다. 이와 같은 미셀 덩어리의 습도함량의 감소는 또한 미셀 덩어리의 내포된 염 함량을 감소시키고, 여기서 염 함량은 건조된 단백질 제품의 염 함량이다.
대안으로서, 희석조작은 농축된 단백질 용액을 T-형 파이프의 일측 주입구로 계속해서 주입하고 T-형 파이프의 다측 주입구로는 희석용 물을 주입하면서, 파이프 내에서 혼합을 허용함에 의해 계속적으로 수행되어져도 좋다. 희석물은 농축된 단백질 용액의 소망하는 희석의 정도를 달성하는데 충분한 비율로 T-형 파이프 내로 주입된다.
파이프 내에서 농축된 단백질 용액과 희석 물의 혼합은 단백질 미셀의 성형을 시작하고 이 혼합물은 T-형 파이프의 출구로부터 안착용기 내로, 가득 찰 때까지 즉 상청액이 넘쳐날 때까지 계속적으로 주입된다. 이 혼합물은 바람직하게는 액체 바디 내에서의 난류를 최소화하는 식으로 안착용기 내의 액체바디로 주입된다.
계속되는 공정에 있어서, 단백질 미셀은 집합된, 합체된, 밀집한, 비결정성 끈적끈적한 글루텐-같은 단백질 미셀 덩어리(PMM)를 형성하도록 침전 용기 내에서 침전되고, 이 공정은 소망하는 량의 PMM이 침전 용기의 바닥에 축적될 때까지 계속되며, 그 다음 축적된 PMM이 침전용기로부터 제거된다. 퇴적에 의한 침전 대신에, PMM은 원심분리에 의해 계속적으로 분리되어져도 좋다.
뱃치공정에 비교되는 것으로서 콩 단백질 미셀 덩어리 회수를 위한 계속되는 공정의 이용에 의해, 초기 단백질 추출 단계는 동일 레벨의 단백질 추출을 위한 시간을 의미 있게 감소할 수 있고, 추출단계에서 의미 있게 더 높은 온도를 채용할 수가 있다. 부가하여, 계속되는 공정에서, 더 많은 생산 량을 얻으면서 뱃치공정에서 보다 오염의 기회가 적고 공정이 더 간편한 장비에 의해 수행될 수가 있다.
안착된 미셀 덩어리는, 안착된 덩어리로부터 잔여 수상의 기울여따르기 또는 원심분리에 의해서와 같은 방법으로 잔여 수상 또는 상청액으로부터 분리된다. 이 PMM은 젖은 형태로 사용되어도 좋고, 또는 스프레이 건조 또는 동결건조와 같은 편리한 기술에 의해 건조형태로 건조되어져도 좋다. 건조 PMM은 적어도 약 90 wt%, 바람직하게는 적어도 약 100 wt% 단백질 (N x 6.25 로 계산된)d.b.의 높은 단백질 함량을 갖고, 실질적으로 변질 되지 않는다. 대안으로, 젖은 PMM은 약 2.0 내지 약 4.0의 pH, 바람직하게는 약 2.9 내지 약 3.2의 pH로 pH가 조정되어져도 좋다. 이 pH조정은 염산 또는 인산의 첨가에 의한 것과 같이 어떤 편리한 방법으로 수행되어져도 좋다. 그리고 획득한 산성화된 콩 단백질 용액은 건조된다. 다른 대안으로서, pH가 조정된 콩 단백질 용액은 상술한 트립신 억제인자와 같은 열 불안정 반-영양인자를 억제하기 위하여 열처리되어져도 좋다. 이러한 가열단계는 또한 미생물의 부하를 감소시키는 부가적 이점도 제공한다. 일반적으로, 단백질 용액은 약 70℃ 내지 약 100℃, 바람직하게는 약 85℃ 내지 약 95℃의 온도로 약 10초 내지 약 60분 동안, 바람직하게는 약 30초 내지 약 5분 동안 가열된다. 이 열처리되고 산성화된 콩 단백질 용액은 약 2℃ 내지 약 60℃의 온도로, 바람직하게는 약 20℃ 내지 약 35℃의 온도로 냉각되어져도 좋다. 획득된 산성화되고 열처리된 콩 단백질 용액은 그 다음 건조된다.
본 발명의 일 관점에 있어서, 칼슘 염 또는 다른 2가 염, 바람직하게는 염화칼슘이, 약 2 mS 내지 약 30 mS, 바람직하게는 8 mS 내지 약 15 mS의 도전성을 제공하기 위하여, 이하에 기술될 방식으로 우선 농축되어져도 좋고 또는 일부 농축되어져도 좋은 상청액에 첨가된다. 상청액에 첨가된 염화칼슘은 농축된 수용성 용액과 같이 어떤 소망의 형태이어도 좋다.
염화칼슘의 첨가는 칼슘 피틴산의 형태로 상청액으로부터 피틴산을 침전하는 효과를 갖는다. 침전된 피틴산은 깨끗한 용액을 남기기 위해 원심분리 및/또는 여과에 의한 것과 같이 상청액으로부터 회수된다.
깨끗한 용액의 pH는 약 1.5 내지 약 4.4, 바람직하게는 약 2.0 내지 약 4.0의 값으로 조정되어져도 좋다. 이 pH조정은 염산 또는 인산의 첨가에 의한 것과 같이 어떤 편리한 방식으로 수행된다. 만약 원한다면, 산성화단계는 침전된 피틴산 물질이 제거되면 이하에 기술되는 다양한 선택들로부터(이하에 기술될 열처리 외에) 생략되어져도 좋다.
pH가 조정되고 깨끗한 산성화된 수용성 콩 단백질 용액은 상술한 트립신 억제인자와 같은 열 불안정 반-영양인자를 억제하기 위하여 열처리되어도 좋다. 이러한 가열단계는 또한 미생물의 부하를 감소시키는 부가적 이점도 제공한다. 일반적으로, 단백질 용액은 약 70℃ 내지 약 100℃, 바람직하게는 약 85℃ 내지 약 95℃의 온도로 약 10초 내지 약 60분 동안, 바람직하게는 약 30초 내지 약 5분 동안 가열된다. 이 열처리되고 산성화된 콩 단백질 용액은 이하에 기술되는 바와 같은 추가적 공정을 위해 약 2℃ 내지 약 60℃의 온도로, 바람직하게는 약 20℃ 내지 약 35℃의 온도로 냉각되어져도 좋다.
선택적으로 pH가 조정되고 선택적으로 열처리된 깨끗한 용액은, 만약 아직 농축되지 않았다면, 단백질 함량을 증가시키기 위하여 농축된다. 이러한 농축은 용액 내에 콩 단백질의 의미 있는 비율을 유지하면서, 단백질원 물질로부터 추출된 염, 탄수화물, 색소, 트립신 억제인자 및 기타 저 분자량 물질을 포함하는 저 분자량 종류의 막 통과를 허용하는 적절한 분자량 차단막을 사용하는, 한외거르기 또는 디아필트레이션과 같은 어떠한 편리한 선택적 막 기술을 사용하여 수행된다. 한외거르기 막들은 약 3,000 내지 1,000,000 달톤, 바람직하게는 약 5,000 내지 100,000 달톤의 분자질량 차단을 갖고, 그리고 막 재질 및 배열이 다른 막이 사용되어져도 좋다. 이와 같은 방법으로 단백질 용액의 농축은 또한 단백질 회수를 위하여 건조되는데 요구된 액체의 량을 감소시킨다. 일반적으로 단백질 용액은 건조 전에 약 50 g/L 내지 약 400 g/L, 바람직하게는 약 100 내지 약 250 g/L의 단백질 함량으로 농축된다. 이러한 농축조작은 상술한 바와 같이 뱃치 모드 또는 계속적인 조작으로 수행되어도 좋다.
만약 상청액이 칼슘염의 첨가 전에 부분적으로 농축되고 침전물의 제거 후에 완전히 농축된다면, 상청액은 우선 약 50 g/L 이하의 단백질 농도로 농축되고, 그리고 침전물의 제거 후 약 50 내지 400 g/L, 바람직하게는 약 100 내지 약 250 g/L의 단백질 농도로 농축된다.
단백질 용액은, 부분적 또는 완전한 농축의 전 또는 후에, 바람직하게는 물 또는 희석 염분이 함유된 용액을 사용하여 디아필트레이션 단계에 놓이게 된다. 이 디아필트레이션 용액은 천연 pH, 디아필트레이션 되어지는 단백질 용액의 것과 동일한 pH 또는 그 사이의 어떤 pH에 있어도 좋다. 이러한 디아필트레이션은 약 2 내지 약 40 용량의 디아필트레이션 용액, 바람직하게는 약 5 내지 약 25 용량의 디아필트레이션 용액을 사용하여 수행되어져도 좋다. 디아필트레이션 조작에 있어서, 추가적인 불순물의 량이 침투 막을 통과함에 의해 수용성 용액으로부터 제거된다. 디아필트레이션 조작은 불순물의 량이 의미가 없을 때까지 또는 가시 색상이 침투에 나타날 때까지 또는 단백질 용액이 충분히 정제될 때까지 수행된다. 이러한 디아필트레이션은 농축단계를 위한 것과 동일한 막을 사용하여 수행되어져도 좋다. 그러나, 원한다면, 이 디아필트레이션은, 약 3,000 내지 1,000,000 달톤, 바람직하게는 약 5,000 내지 100,000 달톤의 범위내의 분자 질량 차단을 갖고, 그리고 막 재질 및 배열이 다른 막과 같은 별도의 막을 사용하여 수행되어져도 좋다.
농축단계 및 디아필트레이션 단계는, 농축되고 디아필트레이션된 침전물을 건조함에 의해 회수된 콩 단백질 제품이 적어도 약 60 wt% 단백질(N x 6.25)d.b.과 같이 약 90 wt% 단백질(N x 6.25)d.b. 이하로 포함되는 방식으로 수행된다. 수용성 콩 단백질 용액을 부분적으로 농축하고 및/또는 부분적으로 디아필트레이션 함에 의해, 불순물을 부분적으로 제거하는 것이 가능하다. 이 단백질 용액은 순도가 낮은 콩 단백질 제품을 제공하기 위하여 건조되어져도 좋다. 이 콩 단백질 제품은 아직 산성조건 하에서 깨끗한 단백질 용액을 생산할 수가 있다.
적어도 디아필트레이션 단계의 부분 동안 디아필트레이션 매체에 산화방지제가 존재해도 좋다. 이 산화방지제는 황산나트륨 또는 아스코르브산과 같은 어떤 편리한 산화방지제이어도 좋다. 디아필트레이션 매체에 채용되는 산화방지제의 량은 채용되는 물질에 의존하고 약 0.01 내지 약 1 wt%로 다양하며, 바람직하게는 약 0.05 wt%이다. 이 산화방지제는 농축된 콩 단백질 분리물 용액에 존재하는 어떤 석탄산의 산화를 방지하는 기능을 수행한다.
농축단계 및 디아필트레이션 단계는 일반적으로 약 2℃ 내지 약 60℃의 온도로, 바람직하게는 약 20℃ 내지 약 35℃의 어떤 편리한 온도에서 농축 및 디아필트레이션의 소망하는 정도를 달성하는 시간주기 동안 수행된다. 어떤 정도에 사용된 온도 및 다른 조건들은 막 처리를 수행하는데 사용된 막 장비, 용액의 소망하는 단백질 농도 및 침투에 따른 불순물의 제거효과에 의존한다.
상술한 바와 같이, 최종 콩 단백질 제품에서의 트립신 억제인자 활동의 레벨은 다양한 처리변수를 적용함으로써 조절될 수 있다.
전술한 바와 같이, 산성화된 수용성 콩 단백질 용액의 열처리는 열-불안정 트립신 억제인자의 활동을 저지하는데 사용되어져도 좋다. 부분적으로 농축되고 또는 완전히 농축되고 산성화된 콩 단백질 용액은 또한 열 불안정 트립신 억제인자의 활동을 저지하기 위하여 열 처리되어져도 좋다.
부가하여, 농축 및/또는 디아필트레이션 단계는 다른 불순물들과 함께 침투로 트립신 억제인자의 제거를 위해 호의적 방식으로 조작되어져도 좋다. 트립신 억제인자의 제거는 약 30,000 내지 약 1,000,000 달톤과 같은 구멍사이즈가 큰 막을 사용함에 의해, 약 30℃ 내지 약 60℃와 같은 상승된 온도에서 막을 조작함에 의해, 그리고 약 20 내지 약 40 용량의 디아필트레이션 매체의 보다 큰 용량을 채용함에 의해 촉진된다.
약 1.5 내지 약 3과 같은 낮은 pH에서 희석된 단백질 용액을 산성화하고 막 처리하는 것은 약 3 내지 약 4.4와 같은 더 높은 pH로 용액을 처리하는데 비하여 트립신 억제인자 활동을 감소시킬 수 있다. 단백질 용액이 pH 범위의 가장 낮은 끝단에서 농축되고 디아필트레이션 될 때, 건조 전 농축물의 pH를 올리는 것이 바람직하다. 농축되고 디아필트레이션된 단백질 용액의 pH는 수산화 나트륨과 같은 어떤 편리한 식품등급 알칼리의 첨가에 의해, 예를 들면, pH 3과 같이 소망하는 값으로 올려져도 좋다.
더욱이, 트립신 억제인자 활동의 감소는 억제인자들의 시스틴 결합을 방해하거나 바꾸는 감소제에 콩물질을 노출함에 의해 달성될 수 있다. 적합한 감소제로는 황산나트륨, 시스테인(cysteine) 및 N-아세틸시스테인(N-acetylcysteine)을 포함한다.
이러한 감소제의 첨가는 전체 공정의 다양한 단계에서 수행되어져도 좋다. 이 감소제는 추출단계에서 콩 단백질원 물질과 함께 첨가되어져도 좋고, 잔여 콩 단백질원 물질의 제거에 뒤이은 깨끗한 수용성 콩 단백질 용액에 첨가되어져도 좋고, 희석 전 디아필트레이션된 침전물에 첨가되어져도 좋고, 상청액에 첨가되어져도 좋고, 건조 전 농축되고 디아필트레이션된 칼슘 조절된 상청액에 첨가되어져도 좋고, 그리고 건조된 콩 단백질 제품에 건조 혼합되어져도 좋다. 감소제의 첨가는 상술한 바와 같이 열처리단계 및 막 처리단계와 함께 결합되어도 좋다.
만약 농축된 단백질 용액에 활동적 트립신 억제인자를 유지하기를 원한다면, 이것은 열처리단계의 강도를 줄이거나 제거함에 의해, 감소제를 사용하지 않음에 의해, 농축단계 및 디아필트레이션 단계를 약 3 내지 약 4.4와 같은 높은 pH 범위에서 작동함에 의해, 농축 및 디아필트레이션 막을 작은 구멍 크기의 막을 사용함에 의해, 낮은 온도에서 막을 작용함에 의해 그리고 적은량의 디아필트레이션 매체를 사용함에 의해 달성될 수가 있다.
농축되고 디아필트레이션된 수용성 단백질 용액은 색상 및/또는 냄새 화합물을 제거하기 위하여, 분말화된 활성탄소 또는 낟알로 된 활성탄소와 같은 흡착제로 처리되어져도 좋다. 이러한 흡착제처리는 일반적으로 농축된 단백질 용액의 주변온도에서 어떤 편리한 조건 하에서 수행되어져도 좋다. 분말화된 활성탄소를 위하여는 약 0.025% 내지 약 5% w/v, 바람직하게는 약 0.05% 내지 약 2% w/v의 량이 채용된다. 흡착제는 여과와 같은 어떤 편리한 수단에 의해 콩 단백질 용액으로부터 제거되어져도 좋다.
농축되고 선택적으로 디아필트레이션되었으며 선택적으로 흡착제 처리된 단백질 용액의 pH는, 만약 pH조정 단계가 이미 시행되지 않았다면, 약 2.0 내지 약 4.0으로 조정되어져도 좋다. pH가 조정되고 농축되고 선택적으로 디아필트레이션되었으며 선택적으로 흡착제 처리된 단백질 용액은 또한 상술한 바와 같이 트립신 억제인자 활동의 레벨을 감소시키기 위하여 열처리되어도 좋다.
농축되고 선택적으로 디아필트레이션되었으며 선택적으로 흡착제 처리된 단백질 용액은 건조형태로 하기 위해 스프레이 건조 또는 동결 건조와 같은 어떤 편리한 기술에 의해 건조된다. 건조된 콩 단백질 제품은 적어도 약 60 wt%(N x 6.25)d.b., 바람직하게는 약 90 wt%(N x 6.25)d.b.의 이상, 더욱 바람직하게는 적어도 약 100 wt%의 단백질 함량을 갖는다. 이 콩 단백질 제품은 피드산 함량이 낮으며, 일반적으로 약 1.5중량% 이하이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, PMM형성으로부터의 상청액은 염화칼슘의 첨가는 생략하지만 상술한 단계들을 이용함에 의해 콩 단백질 제품을 형성하기 위해 직접 가공되어져도 좋다. 이렇게 형성된 콩 단백질 제품은 적어도 약 60 wt%(N x 6.25)d.b., 바람직하게는 약 90 wt%(N x 6.25)d.b.의 이상, 더욱 바람직하게는 적어도 약 100 wt%의 단백질 함량을 갖는다.
여기서 제조된 콩 단백질 제품은 단백질 보강을 제공하기 위하여 탄산 및 비탄산화된 을료들과 협동하는데 이상적인 제품을 만들 수 있도록 산 수용성 환경에 용해 가능하다. 이러한 음료는 약 2.5 내지 약 5의 범위의 넓은 범위의 산 pH 값을 갖는다. 여기에 제공된 콩 단백질 제품은 이러한 음료에 단백질 증강을 위하여, 예를 들면 서빙당(per serving) 적어도 약 5 g의 콩 단백질을 제공하도록, 어떤 편리한 량으로 이러한 음료에 부가되어져도 좋다. 부가된 콩 단백질 제품은 음료에 용해되고 열 가공 후에조차 음료의 선명도를 저해하지 않는다. 이 콩 단백질 제품은 물에 용해됨에 의해 음료로 복원되기 전 건조된 음료에 혼합되어져도 좋다. 어떤 경우에도, 만약 음료에 존재하는 성분들이 음료에 용해되어 남아있는 성분의 능력에 역으로 영향을 끼친다면 본 발명의 성분을 용인하는 한 음료의 정상적 형성의 변경이 필요할 수도 있다.
실시예들
실시예 1:
이 실시예는 단백질 미셀 덩어리(S300), 상청액 유래된 단백질 분리물(S200) 및 칼슘변조 상청액 유래된 단백질 분리물(S200Ca)의 생산에 대하여 기술하고 있다.
'a' kg의 지방이 제거되고 최소한으로 열 처리된 콩 가루가 주변온도에서 'b' L의 'c'M NaCl 용액에 첨가되었고 수용성 단백질 용액을 제공하기 위하여 60분 동안 휘저어졌다. 잔여 콩 가루는 제거되어졌고 획득된 단백질 용액은 'e' 중량%의 단백질 함량을 갖는 'd'L의 여과된 단백질 용액을 생산하기 위하여 원심분리 및 여과에 의해 정화되었다.
이 단백질 추출 용액은 'i'중량%의 단백질 함량을 갖는 농축된 단백질 용액을 생산하기 위하여 'h' 달톤의 분자 중량 차단을 갖는 'g'막 상에서 농축에 의해 'f' kg으로 감소되어졌다.
농축된 단백질 용액의 전도도는 'j' mS 였다. 농축된 염화나트륨 용액이 전도도를 'k' mS로 올리기 위해 침전물에 첨가되었다. 'l'℃의 농축된 단백질 용액은 'n'℃의 온도를 갖는 찬 역삼투(RO) 물속에서 'm'로 희석되어졌다. 즉시 흰 구름이 형성되어졌다. 상청액은 제거되어졌고 침전된, 점성의, 끈적끈적한 덩어리(PMM)가 원심분리에 의해 'o' wt%의 여과된 단백질 용액의 생산율로 회수되어졌다. 이 건조된 PMM 유래 단백질은 'p'%(N x 6.25)d.b.의 단백질 함량을 갖는 것이 발견되었다. 이 제품은 'q'S300으로 명명되었다.
변수들 'a' 내지 'q'는 다음의 표 1에서 정의된다:
S300의 생산을 위한 변수들
q S005-J27-08A S005-K19-08A
a 10 10
b 200 200
c 0.15 0.50
d 185 165
e 0.70 1.34
f 5.28 12.06
g PES PES
h 100,000 100,000
i 21.28 17.51
j 9.45 24.9
k 21.4 24.9
l 27.8 30
m 1:10 1:5
n 1.6 4
o 18.5 20.8
p 91.31 99.66
이들 두 시제품으로부터의 상청액은 다른 방법으로 가공되어졌다. S005-J27-08A 시제품으로부터의 상청액은 칼슘변조 없이 가공되어졌다. 이 시제품에 있어서, 65 L의 상청액은 10,000 달톤의 분자 중량 차단을 갖는 PES 막 상에서 5 L의 용량으로 농축되어졌고 그 다음 동일한 막 상에서 25 L의 역삼투 정제된 물로 디아필트레이션되어졌다. 디아필트레이션된 침전물은 12.60 wt%의 단백질 농도를 가졌다. 상청액으로부터 회수된 부가적 단백질과 함께, 여과된 단백질 용액의 전체 회수율은 69.2% 였다. 이 디아필트레이션된 침전물은 98.76%(N x 6.25)d.b.의 단백질 함량을 갖는 제품을 형성하기 위하여 건조되어졌다. 이 제품은 S005-J27-08A S200으로 명명되었다.
S005-K19-08A 시제품으로부터의 상청액은 칼슘변조를 통해 가공되었다. 65 L의 상청액에 0.336 kg의 CaCl2가 첨가되었고, 이것은 용액의 전도도를 6.31 mS로부터 12.65 mS로 올렸다. 형성된 침전물은 원심분리에 의해 제거되었고 수집물의 pH가 희석된 HCl로 3으로 조정되었다. 이 산성화된 수집물은 10,000 달톤의 분자 중량 차단을 갖는 PES 막 상에서 66L의 용량으로부터 5L의 용량으로 농축되어졌고 그 다음 동일한 막 상에서 희석된 HCl로 pH 3으로 조정된 25 L의 역삼투 정제된 물로 디아필트레이션 되어졌다. 상청액으로부터 회수된 부가적 단백질과 함께, 여과된 단백질 용액의 전체 회수율은 37.1% 였다. 이 디아필트레이션된 침전물은 98.01%(N x 6.25)d.b.의 단백질 함량을 갖는 제품을 형성하기 위하여 건조되어졌다. 이 제품은 S005-K19-08A S200Ca로 명명되었다.
건조 분말화된 제품들의 색상은 반사율 모드에서 작동된 HunterLab ColorQuest XE 설비를 사용하여 분석되어졌다. 이 색상 값은 다음의 표 2에 기재되어 있다.
건조제품을 위한 HunterLab 점수
샘플 L* a* b*
S005-J27-08A-S300 87.06 -0.28 10.04
S005-K19-08A-S300 85.98 0.72 10.91
S005-J27-08A-S200 84.51 0.56 10.51
S005-K19-08A-S200Ca 86.87 0.58 9.53
표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 모든 제품들의 건조 색상은 꽤 밝다.
실시예 2:
이 실시예는 실시예 1의 방법에 의해 생산된 콩 단백질 분리물들(S300, S200, S200Ca)의 물 속에서 열 안정성에 대한 평가를 포함한다.
각 제품의 2% w/v 단백질 용액이 물에서 만들어졌고 pH는 3으로 조정되었다. 이 용액들의 선명도는 전송모드에서 HunterLab ColorQuest XE 설비로 연무측정에 의해 분석되어졌다. 용액은 다음 95℃로 가열되어졌고 이 온도를 30초 동안 유지하였으며 그 다음 즉시 아이스 배스(ice bath)에서 실온으로 냉각되어졌다. 열 처리된 용액들의 선명도는 다시 측정되었다.
열 처리 전 및 후의 단백질 용액들의 선명도는 다음의 표 3에 기재되어 있다.
다양한 샘플들의 선명도에 대한 열 처리 효과
샘플 열 처리 전 안무(%) 열 처리 후 안무(%)
S005-J27-08A-S300 24.9 21.1
S005-K19-08A-S300 30.5 29.6
S005-J27-08A-S200 11.0 3.2
S005-K19-08A-S200Ca 7.3 7.9
표 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, S200 및S200Ca 샘플들은 pH 3의 물에서 꽤 선명한 용액을 보여주었다. S300 샘플의 용액은 선명하지는 않았다. 모든 샘플들은 가열 하에서 기본적으로 일정하게 유지되는 연무레벨로 열 안정적이었으며 또는 실질적으로 개선되었다.
실시예 3:
이 실시예는 실시예 1의 방법에 의해 생산된 콩 단백질 분리물들(S300, S200, S200Ca)의 물 속에서 용해도에 대한 평가를 포함한다. 용해도는 단백질 용해도(단백질 방법이라고 함, Morr 등의 공정의 수정판, J. Food Sci. 50:1715-1718) 및 총 제품 용해도(알갱이 방법이라고 함)에 기초하여 측정되었다.
0.5 g의 단백질을 공급하기에 충분한 단백질 분말이 비커(beaker) 속에서 계량되었고 그 다음 작은 량의 역삼투(RO) 정제된 물이 첨가되었으며 이 혼합물은 느린 반죽이 형성될 때까지 교반 되어졌다. 용량이 대략 45 ml가 되도록 부가적 물이 첨가되었다. 비커의 내용물은 자성막대를 사용하여 60분 동안 천천히 교반되어졌다. pH는 단백질의 분산 후 즉시 결정되어졌고 희석된 NaOH 또는 HCl로 적절한 레벨(2, 3, 4, 5, 6 또는 7)로 조정되어졌다. 샘플은 또한 천연 pH에서 준비되어졌다. pH가 조정된 샘플들을 위하여, pH가 측정되어졌고 60 분 교반 동안 2회 정정되어졌다. 교반의 60 분 후, 샘플들은 1% w/v 단백질 분산률을 달성하면서 RO 물로 50 ml의 총 용량으로 만들어 졌다. 이 분산물의 단백질 함량은 LECO FP528 Nitrogen Determinator를 사용하여 측정되었다. 이 분산물의 약수(20 ml)는 밤새 100℃ 오븐에서 건조된 사전-중량측정된 원심분리기 튜브로 전송되었고 건조기에서 냉각되어졌으며 튜브는 뚜껑이 덮여졌다. 샘플들은 10분 동안 7800 g에서 원심분리되어졌고, 이것은 용해되지 않은 물질을 퇴적시켰고 깨끗한 상청액을 생산했다. 이 상청액의 단백질 함량은 LECO 분석에 의해 측정되어졌고 그 다음 이 상청액 및 튜브 뚜껑은 버리고 알갱이 물질은 100℃로 설정된 오븐에서 밤새도록 건조되었다. 다음날 아침 튜브는 건조기로 이송되고 냉각되었다. 건조 알갱이 물질의 무게가 기록되었다. 초기 단백질 분말의 건조중량은 ((100 - 분말의 습도함량(%))/100)의 인자를 사용된 분말의 중량에 곱함에 의해 계산되어졌다. 그 때 제품의 용해도는 두 가지 다른 방법으로 계산되어졌다.
1) 용해도(단백질 방법)(%) = (상청액의 단백질%/초기 분산의 단백질%) x 100
2) 용해도(알갱이 방법)(%) = (1 - (용해되지 않은 알갱이 물질의 건조중량/((분산물의 20 ml의 중량/분산물의 50ml의 중량) x 단백질 분말의 초기 건조중량))) x 100
실시예 1에서 생산된 단백질 분리물의 물(1%단백질)에서의 천연 pH값들이 표 4에 보여주고 있다.
1% 단백질에서 물내에 준비된 단백질 용액의 천연 pH
뱃치 제품 천연 pH
S005-J27-08A S300 6.67
S005-K19-08A S300 6.76
S005-J27-08A S200 6.70
S005-K19-08A S200Ca 3.29
얻어진 용해도 결과는 다음의 표 5 및 표 6에 기재되어 있다.
단백질 방법에 기초된 다른 pH값에서 제품들의 용해도
용해도(단백질 방법)(%)
뱃치 제품 pH2 pH3 pH4 pH5 pH6 pH7 천연pH
S005-J27-08A S300 100 94.2 43.4 19.1 91.9 99.1 95.0
S005-K19-08A S300 100 100 85.3 8.1 23.7 100 94.7
S005-J27-08A S200 91.5 100 98.8 0.0 76.7 94.4 89.5
S005-K19-08A S200Ca 94.7 100 100 20 38 66.3 100
알갱이 방법에 기초된 다른 pH값에서 제품들의 용해도
용해도(알갱이 방법)(%)
뱃치 제품 pH2 pH3 pH4 pH5 pH6 pH7 천연pH
S005-J27-08A S300 97.1 97.0 55.4 29.3 91.7 94.5 86.9
S005-K19-08A S300 96.5 96.1 76.3 5.7 29.1 93.1 86.8
S005-J27-08A S200 96.9 97.8 96.3 15.1 86.1 97.9 98.1
S005-K19-08A S200Ca 98.2 95.8 97.2 31.4 55.0 71.1 98.3
표 5 및 표 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, S300 제품은 pH값 2, 3, 및 7에서 매우 용해성이 좋았다. S200은 pH 2 내지 4 및 7에서 용해성이 매우 좋았다. S200Ca는 pH 2 내지 4의 범위에서 용해성이 아주 좋았다.
실시예 4:
이 실시예는 실시예 1의 방법에 의해 생산된 콩 단백질 분리물들(S300, S200, S200Ca)의 물 속에서의 선명도에 대한 평가를 포함한다.
실시예 3에서 개시된 바와 같이 준비된 1% w/v 단백질 용액의 선명도가, 더 낮은 흡착 점수가 더 높은 선명도를 나타내는 것으로서, 600 nm에서의 흡착성을 측정함에 의해 평가되었다. 전송모드에서 HunterLab ColorQuest XE 설비에 대한 샘플들의 분석이 또한 연무독출%를 제공했고, 선명도의 다른 측정도 제공되었다.
선명도 결과는 다음의 표 7 및 표 8에 기재되어 있다.
A600에 의해 평가된 것으로서 다른 pH값에서의 단백질 용액들의 선명도
A600
뱃치 제품 pH2 pH3 pH4 pH5 pH6 pH7 천연pH
S005-J27-08A S300 0.025 0.064 >3.0 >3.0 1.568 0.819 2.482
S005-K19-08A S300 0.059 0.117 1.995 >3.0 >3.0 0.319 0.468
S005-J27-08A S200 0.053 0.066 0.127 >3.0 1.064 0.070 0.080
S005-K19-08A S200Ca 0.031 0.040 0.066 >3.0 >3.0 1.922 0.047
HunterLab 분석에 의해 평가된 것으로서 다른 pH값에서의 단백질 용액들의 선명도
HunterLab 연무독출(%)
뱃치 제품 pH2 pH3 pH4 pH5 pH6 pH7 천연pH
S005-J27-08A S300 8.1 16.3 98.9 99.9 97.6 89.5 98.8
S005-K19-08A S300 5.8 16.9 92.4 93.4 93.4 40.2 54.1
S005-J27-08A S200 5.6 6.4 14.4 97.4 86.5 8.1 9.2
S005-K19-08A S200Ca 1.2 3.3 7.1 93.6 92.9 92.4 2.9
표 7 및 표 8로부터 알 수 있는 바와 같이, S300의 용액은 pH값 2에서 깨끗하였고 pH 3에서는 약간 연무가 있었다. 이 제품의 용액들은 더 높은 pH값에서는 아주 연무가 많았다. S200 및 S200Ca는 pH 2 내지 4에서 선명했고 S200 용액은 또한 천연 pH 및 pH 7에서 선명했다.
실시예 5:
이 실시예는 실시예 1의 방법으로 제조된 콩 단백질 분리물(S300, S200, S200Ca)의 소프트 드링크(스프라이트) 및 스포츠 드링크(오렌지 게토레이) 내의 용해도에 대한 평가를 포함한다. 이 용해도는 pH 정정 없는 음료에 첨가된 단백질로 결정되어졌고 또한 다시 원래 음료의 레벨로 조정된 단백질 보강 음료의 pH로 결정되어졌다.
pH 정정 없이 용해도가 평가되어졌을 때, 1 g의 단백질을 공급하기 위하여 충분한 량의 단백질 분말이 비커 속으로 계량되어졌고 적은 량의 음료가 첨가되고 반죽이 형성될 때까지 교반되어졌다. 용량이 50 ml가 되도록 부가적 음료가 첨가되었고, 그 다음 이 용액은 자성막대를 사용하여 60분 동안 2% w/v 단백질 분산률을 달성하면서 천천히 교반되어졌다. 샘플들의 단백질 함량은 LECO FP528 Nitrogen Determinator를 사용하여 분석되어졌고 음료를 포함하는 단백질의 약수는 10분 동안 7800 g 에서 원심분리되어졌으며 상청액의 단백질 함량이 측정되어졌다.
용해도(%) = (상청액의 단백질%/초기 분산의 단백질%) x 100
용해도가 pH 정정과 함께 평가되어졌을 때, 소프트 드링크(스프라이트)(3.39) 및 스포츠 드링크(오렌지 게토레이)(3.19)의 pH가 단백질 없이 측정되었다. 1 g의 단백질을 공급하기 위하여 충분한 량의 단백질 분말이 비커 속으로 계량되어졌고 적은 량의 음료가 첨가되고 반죽이 형성될 때까지 교반되어졌다. 용량이 45 ml가 되도록 부가적 음료가 첨가되었고, 그 다음 이 용액은 자성막대를 사용하여 60분 동안 천천히 교반되어졌다. 음료를 포함하는 단백질의 pH가 측정되었고 그 다음 HCl 또는 NaOH로 원래 단백질이 없는 pH로 조정되어졌다. 각 용액의 총 용량은 2% w/v 단백질 분산률을 달성하면서 부가적 음료와 함께 50 ml가 되게 하였다. 샘플들의 단백질 함량은 LECO FP528 Nitrogen Determinator를 사용하여 분석되어졌고 음료를 포함하는 단백질의 약수는 10분 동안 7800 g 에서 원심분리되어졌으며 상청액의 단백질 함량이 측정되어졌다.
용해도(%) = (상청액의 단백질%/초기 분산의 단백질%) x 100
얻어진 결과는 다음의 표 9에 기재되어 있다.
스프라이트 및 오렌지 게토레이내에 제품들의 용해도
pH 정정 없음 pH 정정
뱃치 제품 스프라이트 내의 용해도(%) 오렌지 게토레이 내의 용해도(%) 스프라이트 내의 용해도(%) 오렌지 게토레이 내의 용해도(%)
S005-J27-08A S300 25.6 42.2 87.9 90.3
S005-K19-08A S300 4.8 71.0 95.3 85.2
S005-J27-08A S200 17.3 69.9 66.5 74.4
S005-K19-08A S200Ca 95.7 100 94.1 100
표 9로부터 알 수 있는 바와 같이, S200Ca는 스프라이트 및 오렌지 게토레이 내에 최고의 용해도를 갖는 제품이었다. 이것은 산성화된 제품이고 그래서 음료 pH에 아주 작은 영향을 끼쳤다. 남아 있는 제품들은 산성화되지 않았고 그래서 그들의 용해도는 음료의 pH 정정에 의해 개선되어졌다. pH의 정정 후, S300 제품의 용해도는 꽤 좋아졌지만 S200의 용해도는 놀랍게도 낮았고, 실시예 3에서 물속에서 얻어진 용해도 결과로 주어졌다.
실시예 6:
이 실시예는 실시예 1의 방법으로 제조된 콩 단백질 분리물(S300, S200, S200Ca)의 소프트 드링크 및 스포츠 드링크 내의 용해도에 대한 평가를 포함한다.
실시예 5에서 소프트 드링크(스프라이트) 및 스포츠 드링크(오렌지 게토레이) 내에 준비된 2% w/v 단백질 분산의 선명도가 실시예 4에 개시된 방법들을 사용하여 평가되어졌다. 600 nm에서 흡착측정을 위해, 측광기가 측정이 수행되기 전에 적절한 음료와 함께 백지화되었다.
획득된 결과는 표 10 및 11에 기재되어 있다:
스프라이트 및 오렌지 게토레이내에 제품들의 선명도(A600)
pH 정정 없음 pH 정정
뱃치 제품 스프라이트 내의 A600 오렌지 게토레이 내의 A600 스프라이트 내의 A600 오렌지 게토레이 내의 A600
S005-J27-08A S300 >3.0 >3.0 1.730 1.740
S005-K19-08A S300 >3.0 >3.0 1.339 1.028
S005-J27-08A S200 >3.0 2.816 1.560 1.560
S005-K19-08A S200Ca 0.084 0.019 0.093 0.071
스프라이트 및 오렌지 게토레이내에 제품들의 HunterLab 연무독출
pH 정정 없음 pH 정정
뱃치 제품 스프라이트 내의 연무(%) 오렌지 게토레이 내의 연무(%) 스프라이트 내의 연무(%) 오렌지 게토레이 내의 연무(%)
단백질 없음 0.0 44.0 0.0 44.0
S005-J27-08A S300 97.7 98.1 89.3 89.9
S005-K19-08A S300 93.6 93.5 94.9 86.3
S005-J27-08A S200 97.4 98.2 88.6 90.4
S005-K19-08A S200Ca 12.3 46.7 19.5 53.3
표 10 및 표 11로부터 알 수 있는 바와 같이, S200Ca 제품은 스프라이트 및 오렌지 게토레이 내에서 선명도에 대한 최소한의 영향을 미쳤다. 그러나, 스프라이트 내에서 S200Ca는, 특히 pH 정정으로 테스트되었을 때, 약간의 연무가 있었다. S300 및S200을 포함하는 스프라이트 및 오렌지 게토레이 샘플들은 pH 정정의 채용 여부에 상관없이 매우 연무가 많았다.
실시예 7:
이 실시예는 염화나트륨 추출로부터 농축된 침전물(S500)로부터 유래된 콩 단백질 분리물의 생산을 설명한다.
12.5 kg의 지방이 제거된 최소한으로 열 처리된 콩 가루를 주변온도에서 125 L의 0.15 M NaCl 용액에 첨가하였고 수용성 단백질 용액을 제공하기 위하여 30분 동안 교반하였다. 잔여 콩 가루는 제거되었고 획득된 단백질 용액은 1.14 중량%의 단백질 함량을 갖는 97 L의 여과된 단백질 용액을 생산하기 위하여 원심분리 및 여과에 의해 정제되어졌다.
이 단백질 추출 용액은, 14.83 중량%의 단백질 함량을 갖는 농축된 단백질 용액을 생산하면서, 5,000 달톤의 분자량 차단을 갖는 PVDF 막 상에서 농축에 의해 용량이 7 L로 감소되어졌다.
그 다음 이 농축된 단백질 용액은 14 L의 0.075 M NaCl 용액을 사용하여 디아필트레이션되어졌다. 이 디아필트레이션된 침전물은 최종무게가 6.14 kg 이었고 78.4 wt%의 여과된 단백질 용액의 생산율로 14.16 중량%의 단백질 함량을 가졌다. 이 디아필트레이션된 침전물은 95.45 %(N x 6.25)d.b.의 단백질 함량을 갖는 제품을 형성하기 위하여 건조되었다. 이 제품은 S005-L17-08A S500으로 명명되었다.
S500의 3.2% w/v 단백질 용액이 물에 준비되었고 희석된 HCl로 pH가 3으로 낮추어 졌다. 그 다음 색상 및 선명도가 전송모드에서 작동한 HunterLab ColorQuest XE 설비를 사용하여 평가되어졌다.
색상 및 선명도 값은 다음 표 12에 기재되어 있다.
pH 3에서 S005-L17-08A S500의 3.2% 단백질 용액을 위한 HunterLab 점수
샘플 L* a* b* 연무(%)
S500 94.86 -1.15 15.45 22.0
표 12로부터 알 수 있는 바와 같이, pH 3에서 S500 용액의 색상은 꽤 밝았지만 또한 용액은 연무가 있었다.
또한 건조 분말의 색상이 반사모드에서 HunterLab ColorQuest XE 설비를 사용하여 평가되어졌다. 이 색상 값은 다음의 표 13에 기재되어 있다:
건조 S005-L17-08A S500을 위한 HunterLab 점수
샘플 L* a* b*
S500 84.71 0.14 14.88
표 13으로부터 알 수 있는 바와 같이, 제품의 건조 색상은 꽤 밝았다.
실시예 8:
이 실시예는 실시예 7의 방법에 의해 생산된 콩 단백질 분리물(S500)의 물 내에서 열 안정성에 대한 평가를 포함한다.
제품의 2% w/v 단백질 용액이 물에 준비되었고 pH가 3으로 조정되어졌다. 용액의 선명도가 전송모드에서 HunterLab ColorQuest XE 설비를 사용하여 연무측정에 의해 평가되어졌다. 그 다음 이 용액은 95℃로 가열되어졌고, 이 온도에 30초 동안 유지된 후 즉시 아이스 배스에서 실온으로 냉각되어졌다. 열 처리된 용액의 선명도는 다시 측정되어졌다.
열 처리 전 및 후의 단백질 용액의 선명도는 다음의 표 14에 기재되어 있다:
S005-L17-08A S500 용액의 선명도에 대한 열 처리의 효과
샘플 가열 전 연무(%) 가열 후 연무(%)
S500 7.9 9.8
표 14로부터 알 수 있는 바와 같이, S500 샘플은 pH 3의 물에서 꽤 선명한 용액을 보였다. 이 샘플은 열 안정성이 있었고 가열에 의해 아주 약간 변화된 연무레벨이 있었다.
실시예 9:
이 실시예는 실시예 7의 방법에 의해 생산된 콩 단백질 분리물(S500)의 물 속에서 용해도에 대한 평가를 포함한다. 용해도는 단백질 용해도(단백질 방법이라고 함, Morr 등의 공정의 수정판, J. Food Sci. 50:1715-1718) 및 총 제품 용해도(알갱이 방법이라고 함)에 기초하여 측정되었다.
0.5 g의 단백질을 공급하기에 충분한 단백질 분말이 비커(beaker) 속에서 계량되었고 그 다음 작은 량의 역삼투(RO) 정제된 물이 첨가되었으며 이 혼합물은 느린 반죽이 형성될 때까지 교반 되어졌다. 용량이 대략 45 ml가 되도록 부가적 물이 첨가되었다. 비커의 내용물은 자성막대를 사용하여 60분 동안 천천히 교반되어졌다. pH는 단백질의 분산 후 즉시 결정되어졌고 희석된 NaOH 또는 HCl로 적절한 레벨(2, 3, 4, 5, 6 또는 7)로 조정되어졌다. 샘플은 또한 천연 pH에서 준비되어졌다. pH가 조정된 샘플들을 위하여, pH가 측정되어졌고 60 분 교반 동안 2회 정정되어졌다. 교반의 60 분 후, 샘플들은 1% w/v 단백질 분산률을 달성하면서 RO 물로 50 ml의 총 용량으로 만들어 졌다. 이 분산물의 단백질 함량은 LECO FP528 Nitrogen Determinator를 사용하여 측정되었다. 이 분산물의 약수(20 ml)는 밤새 100℃ 오븐에서 건조된 사전-중량측정된 원심분리기 튜브로 전송되었고 건조기에서 냉각되어졌으며 튜브는 뚜껑이 덮여졌다. 샘플들은 10분 동안 7800 g에서 원심분리되어졌고, 이것은 용해되지 않은 물질을 퇴적시켰고 깨끗한 상청액을 생산했다. 이 상청액의 단백질 함량은 LECO 분석에 의해 측정되어졌고 그 다음 이 상청액 및 튜브 뚜껑은 버리고 알갱이 물질은 100℃로 설정된 오븐에서 밤새도록 건조되었다. 다음날 아침 튜브는 건조기로 이송되고 냉각되었다. 건조 알갱이 물질의 무게가 기록되었다. 초기 단백질 분말의 건조중량은 ((100 - 분말의 습도함량(%))/100)의 인자를 사용된 분말의 중량에 곱함에 의해 계산되어졌다. 그 때 제품의 용해도는 두 가지 다른 방법으로 계산되어졌다.
1) 용해도(단백질 방법)(%) = (상청액의 단백질%/초기 분산의 단백질%) x 100
2) 용해도(알갱이 방법)(%) = (1 - (용해되지 않은 알갱이 물질의 건조중량/((분산물의 20 ml의 중량/분산물의 50ml의 중량) x 단백질 분말의 초기 건조중량))) x 100
실시예 7에서 생산된 단백질 분리물의 물(1% 단백질) 속에서의 천연 pH값은 표 15에 보여주고 있다:
1% 단백질에서 물내에 준비된 S500 용액의 천연 pH
뱃치 제품 천연 pH
S005-L17-08A S500 6.61
획득된 용해도 결과는 다음 표 16에 기재되어 있다:
단백질 방법에 기초된 다른 pH 값에서 S500의 용해도
용해도(단백질 방법)(%)
뱃치 제품 pH2 pH3 pH4 pH5 pH6 pH7 천연 pH
S005-L17-08A S500 92.6 100 60.4 26.9 88.3 100 92.6
알갱이 방법에 기초된 다른 pH 값에서 S500의 용해도
용해도(알갱이 방법)(%)
뱃치 제품 pH2 pH3 pH4 pH5 pH6 pH7 천연 pH
S005-L17-08A S500 97.8 97.5 68.3 30.3 84.9 97.4 97.6
표 16 및 17로부터 알 수 있는 바와 같이, S500 제품은 pH 2, 3 및 7과 천연 pH에서 매우 용해도가 좋았다.
실시예 10:
이 실시예는 실시예 7의 방법에 의해 생산된 콩 단백질 분리물(S500)의 물 속에서의 선명도에 대한 평가를 포함한다.
실시예 9에서 개시된 바와 같이 준비된 1% w/v 단백질 용액의 선명도가, 더 낮은 흡착 점수가 더 높은 선명도를 나타내는 것으로서, 600 nm에서의 흡착성을 측정함에 의해 평가되었다. 전송모드에서 HunterLab ColorQuest XE 설비에 대한 샘플들의 분석이 또한 연무독출%를 제공했고, 선명도의 다른 측정도 제공되었다.
선명도 결과는 다음의 표 18 및 19에 기재되어 있다:
A600에 의해 평가된 것으로서 다른 pH 값에서 S500 용액의 선명도
A600
뱃치 제품 pH2 pH3 pH4 pH5 pH6 pH7 천연 pH
S005-L17-08A S500 0.020 0.044 >3.0 >3.0 1.499 0.048 0.061
HunterLab에 의해 평가된 것으로서 다른 pH 값에서 S500 용액의 선명도
HunterLab 연무 독출(%)
뱃치 제품 pH2 pH3 pH4 pH5 pH6 pH7 천연 pH
S005-L17-08A S500 0.6 6.5 95.3 95.9 90.8 7.0 5.5
표 18 및 19로부터 알 수 있는 바와 같이, S500 용액은 pH 2, 3 및 7 그리고 천연 pH에서 우수한 선명도를 가졌다.
실시예 11:
이 실시예는 실시예 7의 방법으로 제조된 콩 단백질 분리물(S500)의 소프트 드링크(스프라이트) 및 스포츠 드링크(오렌지 게토레이) 내의 용해도에 대한 평가를 포함한다. 이 용해도는 pH 정정 없는 음료에 첨가된 단백질로 결정되어졌고 또한 다시 원래 음료의 레벨로 조정된 단백질 보강 음료의 pH로 결정되어졌다.
pH 정정 없이 용해도가 평가되어졌을 때, 1 g의 단백질을 공급하기 위하여 충분한 량의 단백질 분말이 비커 속으로 계량되어졌고 적은 량의 음료가 첨가되고 반죽이 형성될 때까지 교반되어졌다. 용량이 50 ml가 되도록 부가적 음료가 첨가되었고, 그 다음 이 용액은 자성막대를 사용하여 60분 동안 2% w/v 단백질 분산률을 달성하면서 천천히 교반되어졌다. 샘플들의 단백질 함량은 LECO FP528 Nitrogen Determinator를 사용하여 분석되어졌고 음료를 포함하는 단백질의 약수는 10분 동안 7800 g 에서 원심분리되어졌으며 상청액의 단백질 함량이 측정되어졌다.
용해도(%) = (상청액의 단백질%/초기 분산의 단백질%) x 100
용해도가 pH 정정과 함께 평가되어졌을 때, 소프트 드링크(스프라이트)(3.39) 및 스포츠 드링크(오렌지 게토레이)(3.19)의 pH가 단백질 없이 측정되었다. 1 g의 단백질을 공급하기 위하여 충분한 량의 단백질 분말이 비커 속으로 계량되어졌고 적은 량의 음료가 첨가되고 반죽이 형성될 때까지 교반되어졌다. 용량이 45 ml가 되도록 부가적 음료가 첨가되었고, 그 다음 이 용액은 자성막대를 사용하여 60분 동안 천천히 교반되어졌다. 음료를 포함하는 단백질의 pH가 측정되었고 그 다음 HCl 또는 NaOH로 원래 단백질이 없는 pH로 조정되어졌다. 각 용액의 총 용량은 2% w/v 단백질 분산률을 달성하면서 부가적 음료와 함께 50 ml가 되게 하였다. 샘플들의 단백질 함량은 LECO FP528 Nitrogen Determinator를 사용하여 분석되어졌고 음료를 포함하는 단백질의 약수는 10분 동안 7800 g 에서 원심분리되어졌으며 상청액의 단백질 함량이 측정되어졌다.
용해도(%) = (상청액의 단백질%/초기 분산의 단백질%) x 100
얻어진 결과는 다음의 표 20에 기재되어 있다:
스프라이트 및 오렌지 게토레이내에 S500의 용해도
pH 정정 없음 pH 정정
뱃치 제품 스프라이트 내의 용해도(%) 오렌지 게토레이 내의 용해도(%) 스프라이트 내의 용해도(%) 오렌지 게토레이 내의 용해도(%)
S005-L17-08A S500 22.5 50.0 82.0 79.9
표 20으로부터 알 수 있는 바와 같이, S500은 pH조정 없이 음료 내에 잘 용해되지 않았다. 이것은 부분적으로 S500이 산성화된 제품이 아니라는 사실에 기인될 수 있다. pH의 정정은, 비록 단백질이 아직 완전히 용해되진 않았지만, 양 음료들에서 S500의 용해도가 개선되었다.
실시예 12:
이 실시예는 실시예 7의 방법으로 제조된 콩 단백질 분리물(S500)의 소프트 드링크 및 스포츠 드링크 내의 선명도에 대한 평가를 포함한다.
실시예 11에서 소프트 드링크(스프라이트) 및 스포츠 드링크(오렌지 게토레이) 내에 준비된 2% w/v 단백질 분산의 선명도가 실시예 10에 개시된 방법들을 사용하여 평가되어졌다. 600 nm에서 흡착측정을 위해, 측광기가 측정이 수행되기 전에 적절한 음료와 함께 백지화되었다.
획득된 결과는 표 21 및 22에 기재되어 있다:
스프라이트 및 오렌지 게토레이내에 S500의 선명도(A600)
pH 정정 없음 pH 정정
뱃치 제품 스프라이트 내의 A600 오렌지 게토레이 내의 A600 스프라이트 내의 A600 오렌지 게토레이 내의 A600
S005-L17-08A S500 >3.0 >3.0 1.056 1.710
스프라이트 및 오렌지 게토레이내에 S500을 위한 HunterLab 연무독출
pH 정정 없음 pH 정정
뱃치 제품 스프라이트 내의 연무(%) 오렌지 게토레이 내의 연무(%) 스프라이트 내의 연무(%) 오렌지 게토레이 내의 연무(%)
단백질 없음 0.0 44.0 0.0 44.0
S005-L17-08A S500 97.5 98.1 83.6 98.2
표 21 및 22로부터 알 수 있는 바와 같이, S500이 첨가된 스프라이트 및 오렌지 게토레이는 연무가 매우 높았고, 아마도 pH의 정정에 의해 단지 약간 개선이 되어졌다.

Claims (207)

  1. 건조중량 기준으로 적어도 60 wt%(N x 6.25)의 단백질 함량을 갖는 콩 단백질 제품을 제조하는 방법에 있어서,
    (a) (i) 2 mS 내지 30 mS의 전도성을 제공하기 위하여 콩 단백질 미셀 덩어리의 침전물로부터의 상청액에 칼슘염 또는 다른 2가 염을 첨가하는 단계, 또는
    (ii) 콩 단백질 미셀 덩어리의 침전물로부터의 상청액을 50 g/L 보다 작은 단백질 농도로 부분적으로 농축하고 2 mS 내지 30 mS의 전도성을 제공하기 위하여 부분적으로 농축된 상청액에 칼슘염 또는 다른 2가 염을 첨가하는 단계, 또는
    (iii) 콩 단백질 미셀 덩어리의 침전물로부터의 상청액을 50 g/L 내지 400 g/L의 농도로 농축하고, 2 mS 내지 30 mS의 전도성을 제공하기 위하여 농축된 상청액에 칼슘염 또는 다른 2가 염을 첨가하는 단계,
    (b) 깨끗한 용액을 남겨두기 위하여 단계 (a)로부터 획득된 용액으로부터 침전물을 제거하는 단계,
    (c) 깨끗한 용액의 pH를 1.5 내지 4.4로 선택적으로 조정하는 단계,
    (d)(i) 단계 (a)(i)의 경우에 있어서, 농축하는 단계 또는 (ii) 단계 (a)(ii)의 경우에 있어서, 깨끗한 농축된 콩 단백질 용액을 제공하기 위하여, 50 내지 400 g/L의 단백질 함량으로 선택적으로 pH-조정된 깨끗한 용액을 더 농축하는 단계,
    (e) 깨끗한 농축된 단백질 용액을 선택적으로 디아필터링(diafiltering) 하는 단계, 및
    (f) 농축된 용액을 건조하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 농축단계 (d)(i), (a)(iii) 또는 (a)(ii) 또는 추가 농축단계 (d)(ii)는 한외거르기에 의해 수행되고, 상기 선택적 디아필터링단계는 3,000 내지 1,000,000 달톤의 분자량 차단을 갖는 막을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 디아필터링단계는 그것의 완전한 농축 전 또는 후 콩 단백질 용액에 대하여 물, 산성화된 물, 희석 염 용액 또는 산성화된 희석 염 용액을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 농축되고 선택적으로 디아필터링된 콩 단백질 용액은, 만약 아직 산성화되지 않았다면, 건조 전에 2.0 내지 4.0의 pH로 산성화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 깨끗한 산성화된 콩 단백질 용액은 열-불안정 반-영양인자들을 불활성화하기 위하여 열 처리단계에 놓이고, 그리고 이 열 처리단계는 또한 깨끗한 산성화된 단백질 용액을 저온 살균하며, 그리고 열 처리되고 깨끗한 산성화된 콩 단백질 용액은 추가처리를 위하여 2℃ 내지 60℃의 온도로 냉각되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 3항에 있어서, 농축 또는 선택적 디아필터링단계들은 트립신 억제인자들의 제거를 위하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 감소제가 트립신 억제인자 활동성의 감소를 달성하도록 트립신 억제인자들의 시스틴 결합을 방해하거나 바꾸기 위하여 (a) 상청액에, 또는 (b) 농축 또는 선택적 디아필터링단계에, 또는 (c) 건조 전 농축되고 선택적으로 디아필터링된 콩 단백질 용액에, 또는 (d) 건조된 콩 단백질 제품에 첨가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 혼합물의 수용성 용액들을 생산하기 위하여 물-용해성 분말화된 물질과 혼합되는 제 1항의 방법에 의해 생산된 콩 단백질 제품.
  9. 제 8항의 콩 단백질 제품을 그 안에 용해시킨 산성용액.
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