KR102632286B1 - 유아 식이용으로 적합한 가수분해된 식물성 단백질 - Google Patents
유아 식이용으로 적합한 가수분해된 식물성 단백질 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 인간 식품에 사용하기에 적합한 특징을 갖는 식물성 단백질 가수분해물을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 유아 식이용 가수분해물, 및 그 용도에 관한 것이다.
Description
본 발명은 인간 영양 공급, 특히 유아의 식이(feeding of infants)에 적합한 특징을 갖는 식물성 단백질의 가수분해물에 관한 것이다. 이러한 특징은 높은 수율로 양질의 제품을 보장하기 위한 공정 단계를 수행함에 최적의 조건을 개발함으로써 성취되었다.
젖소 단백질에 대한 알레르기(cow's milk protein allergy; CMPA)가 있는 어린이에게는 적절한 영양이 공급되어야 한다. 이러한 특수 유아용 포뮬러 제품(formula product)을 제공하는 회사는 규정을 준수하는 고품질 성분을 찾고 있다. 이 성분들 중에서, 식물성 단백질의 가수분해물은 CMPA를 앓고 있는 유아를 위한 유아용 포뮬러(유아 포뮬러, 후속 포뮬러, 유아와 어린이를 위한 디저트 등)에 사용되며, 일반적으로 이러한 포뮬러에서 유일한 질소 공급원이다.
이러한 식물성 단백질 가수분해물은 유제품 알레르겐의 부재를 보장할 뿐만 아니라, 품질(아미노산 프로파일, 미네랄 함량 등) 및 식품 안전성(미생물 로드, 중금속, 질산염, 염소산염과 같은 화학적 오염물)의 측면에서 가장 엄격한 규정을 만족해야만 시행중인 규정에 따른 안전한 완제품을 얻게 된다.
이러한 목적으로, 출원인은 상기 규제 요건 하에서의 미네랄 및 오염물 함량을 갖는 유아 포뮬러에서 10 내지 30%의 농도로 사용하기 위한 식물성 단백질 가수분해물을 제조하였다. 이 가수분해물에는 다음과 같은 특징이 있다.
| 특징 | 단위 | 목표 한계 |
| 단백질/총 질소성 물질(N × 6.25) | 건조물의 g/100g (MS) | > 60 |
| 비-가수분해/불용성 단백질 | 단백질/총 질소 성분 % |
< 10 |
| 나트륨 | mg/100 g | < 1200 |
| 칼륨 | mg/100 g | < 1500 |
| 염화물 | mg/100 g | < 1500 |
| 무기 비소 | ㎍/kg | < 50 |
| 카드뮴 | ㎍/kg | < 50 |
| 납 | ㎍/kg | < 50 |
| 수은 | ㎍/kg | < 50 |
| 질산염(nitrates) | mg/kg | < 50 |
| 염소산염(Chlorates) | mg/kg | < 0.35 |
가수분해되지 않은 단백질 함량은 15%(w/w) 트리클로로아세트산에서 가용성 질소에 해당하는 비-단백질 질소(NPN; "non-protein nitrogen")(즉, 펩티드, 아미노산, 요소 등)를 측정하여 추정된다. 가수분해되지 않은 단백질의 분율은 하기 공식: (TN-NPN)/TN (TN = 총 질소)에 의해 계산되며 총 질소 물질의 %로 표시된다. 식물성 단백질의 가수분해물을 얻는 공정은 초기에 중금속에 의해 오염될 수 있는 원료에서 유래된 식물성 단백질(대두 단백질, 쌀 단백질, 완두콩 단백질 등)의 사용을 요구한다. 또한 이러한 공정에는 알칼리 용액(NaOH, KOH, Ca(OH)2 등) 및 산성 용액(HCl, H3PO4 등)을 사용한 pH 조정이 관여된다. 이러한 조정에서는 상당한 양의 미네랄(Na, K, Cl 등)을 도입하며 때로는 오염물질(예: 염소산염)을 유입시킬 수도 있다. 마지막으로, 이 공정 전체에서 사용되는 물이 염소산염, 질산염 또는 농약의 공급원이 될 수도 있다. 이러한 모든 단계는 오염물 유입의 위험을 나타내며 유아의 식이에 있어 가수분해된 식물성 단백질의 사용을 타협할 위험을 나타낸다.
나아가, 효소적 가수분해 공정이 모든 식물성 단백질을 가수분해하지는 않는데, 이러한 식물성 단백질은 종종 수성 상에서 불용성인 것이다. 식물성 단백질의 용해성 및 소화성을 향상시키기 위해 비-가수분해/불용성 단백질의 전부 또는 일부를 제거하는 것이 바람직하다. 따라서, 가수분해된 단백질 함량이 높을수록 완제품의 특징이 개선될 것이며, 이는 포뮬러에 대한 결정 기준이 될 것이다.
본 발명의 목적은 비-가수분해성/불용성 단백질 함량의 감소, 미네랄 함량의 감소, 중금속 및 기타 오염물 함량의 감소를 통해, 유아에게 먹이기 위해 사용할 수 있도록 식물성 단백질 가수분해물 조성물을 변형하는 방법을 개발하는 것이다. 표 1에 기술된 목표에서도 제시되어 있지만, 이러한 목표에 보다 근접하게 접근할 수 있도록 하는 변형이 있다면 개선된 것으로 본다.
이론적으로 분리 방법은 식물성 단백질의 가수분해물의 특징을 향상시키는 데 사용될 수 있다.
- 원심 분리로 용액의 고밀도 분획을 제거할 수 있다. 이 기술은 전통적으로 가수분해된 식물성 단백질 용액에서 불용성 분획을 제거하는데 사용된다. 원심 분리의 효율은 그 구현 조건과 밀접한 관련이 있으며, 어떠한 서지 문서에서도 수율을 최적화하고 수득된 생성물의 품질을 향상시키기 위해 가수분해의 다운 스트림 원심 분리의 최적 구현 조건에 대해 기술하고 있지 않다.
- 나노여과는 막 여과 공정으로 이를 통해 용액 농축이 가능하다. 사용된 막은 물에 대한 높은 투과성, 1가 이온에 대한 중간 투과성 및 2가 이온에 대한 매우 낮은 투과성을 갖는다. 중금속 및 기타 오염물에 대한 투과성 또는 가수분해된 식물성 단백질 용액에 대한 나노여과를 수행하기 위한 최적 조건은 전혀 보고된 바가 없다.
- 정용 여과(diafiltration)는 막 여과용 도구 상에서 수행되고, 일반적으로 물로 용액을 희석한 다음, 비-투과성 종(본원에서는, 식물성 단백질의 가수분해물)의 농도 수준을 유지하면서 투과성 종의 농도를 감소시키는 방식으로 재-농축하는 것으로 구성된다.
- 전기 투석은 음이온 투과성 막 및 양이온 투과성 막으로 작동하는 탈염 공정으로서, 미네랄의 이동을 가능하게 하는 전기장의 적용 공정이다.
- 균질화는 높은 동적 압력에 의한 기계적 처리가 유체에 적용되는 공정이다. 이러한 유형의 처리는 불용성 입자를 조각하고 그 용해도를 향상시킬 수 있다.
- 양이온 이온 교환 수지는 용액의 양이온 농도를 변경 가능케 하는 중합체이다. 이 수지는 우리가 아는 한, 가수분해된 식물성 단백질의 용액을 오염 제거하는 것으로 테스트된 적이 없는 카드뮴에 대한 강한 친화력을 가진다.
도 1은 본 발명의 방법에 따른 일 구현예의 흐름도이다.
출원인은 구현 조건의 최적화가 상기 가수분해물의 오염물 함량의 개선된 감소를 가능하게 하고 이 가수분해물이 유아의 식이에 사용될 수 있게 하는, 몇 가지 분리 단계를 결합한 식물성 단백질 가수분해물의 제조 방법을 개발하였다.
스페인 특허 출원 ES 2559902는 중금속 및 미코톡신으로부터 오염제거된 식물성 단백질의 가수분해물을 얻는 방법에 대해 기술하고 있다. 이 공정은 식물성 단백질의 효소적 가수분해 단계 이외에, 가수분해 후 수득된 혼합물의 고액 분리 단계(a solid-liquid separation step)를 포함하는데, 이러한 고액 분리 단계는 다양한 수단에 의해 수행될 수 있다. 본 문헌은 효소적 가수분해 전에 수행되는 원심 분리를 결합하는 방법의 실시 양태를 예시하는데, 상기 가수분해 후 여과 단계가 수행되나, 이 단계들에서 작동 매개 변수는 제안되지 않는다.
국제 출원 WO 1992/015696은 개선된 수율을 제공하는 식물성 단백질의 가수분해물을 얻는 방법을 기술한다. 이 방법은 원심 분리 단계, 한외여과 단계 및 이어서 나노여과 단계를 포함한다. 이들 상이한 분리 단계의 작동 조건(pH, 온도)은 특정되지 않았으며, 본 문헌의 목적은 유아의 식이에 적합한 식물성 단백질 가수분해물의 제조에 있지 않다.
그러나, 출원인은 가수분해물 제조 방법의 작동 파라미터의 정확한 정의가 이 공정의 재현성, 특히 오염물의 현저한 감소 및 미네랄 프로파일의 제어를 위해 필수적임을 발견하였다. 이들 두 측면은 유아용 포뮬러에서 가수분해물의 사용에 필수적이다.
본 발명은 하기 단계를 포함하는 식물성 단백질 가수분해물의 제조 방법에 관한 것이다:
a) 2 내지 50%(중량/중량)의 농도로 식물성 단백질의 수성 현탁액을 제조하는 단계;
수용액, 바람직하게는 물 중 식물성 단백질 현탁액은 식물성 단백질의 농축물 분말 또는 분리물의 수화에 의해 수행된다. 하기에서, "농축된" 또는 "농축물"이라는 용어는 동일한 의미를 가지며 상호교환적으로 사용된다. 이들은 60% 이상의 TNM/DM의 식물성 단백질 함량을 갖는 제제를 의도한다. "분리물"은 90% 이상의 TNM/DM 함량을 갖는 식물성 단백질 제제에 대한 것이다.
식물성 단백질의 농축물 또는 분리물은 특히 쌀, 완두콩 또는 대두로부터 유래될 수 있다.
식물성 단백질 현탁액의 pH는 하나 이상의 알칼리성 용액에 의해 6 내지 9의 값으로 조정되는데, 이 알칼리성 용액은 예를 들어, 용액 NaOH, KOH, Ca(OH)2 등 일 수 있고; 바람직하게는 NaOH와 KOH의 혼합물이다.
b) 선택적으로, 단계 a)에서 제조된 식물성 단백질 수성 현탁액의 균질화 단계;
균질화는 통상의 기술자에게 알려진 고전적인 방법이다. 상기 균질화 단계의 구현예는 실시예 7에 기재되어 있다.
c) 상기 단계(들)로부터 생성된 식물성 단백질 수성 현탁액의 효소적 가수분해 단계;
이 단계는 예를 들어 문헌(Hamada JS (2000). Characterization and Functional Properties of Rice Bran Proteins Modified by Commercial Exoproteases and Endoproteases. Journal of Food Science Vol. 65, No. 2, (305 - 310); 및 Qiang Zhao, Hua Xiong, Cordelia Selomulya, Xiao Dong Chen, Honglan Zhong, Shenqi Wang, Wenjing Sun, Qiang Zhou (2012) Enzymatic hydrolysis of rice dreg protein: Effects of enzyme type on the functional properties and antioxidant activities of recovered proteins. Food Chemistry 134 1360-1367)에 기술된 고전 기술들을 사용하여 수행될 수 있다.
단백질을 가수분해하기 위해 하나 이상의 프로테아제(예를 들어, EC 3.4.24.28; EC 3.4.11.1; EC 3.4.23.18; EC 3.4.21.62; EC 3.4.24.28, EC 3.4.21.4 등)가 사용된다. 효소를 첨가하기 전에, 용액의 pH 및 온도는 사용된 효소에 적합한 조건이 되도록 조정된다. 이들 pH 및 온도 조건뿐만 아니라, 첨가될 용량 및 가수분해 시간은 사용되는 효소의 특성에 따라 통상의 기술자에 의해 조정된다.
가수분해 동안, pH는 지속적으로 조정되거나(일정한 pH 방법) 그렇지 않을 수 있다(자유 pH).
가수분해의 마지막에서, 효소는 사용된 효소의 특성에 따라 통상의 기술자에 의해 선택된 조건 하에서 열처리에 의해 불활성화된다.
본원 방법에서 이 단계는 용액/현탁액이 너무 많은 비-가수분해된/불용성 단백질, 너무 많은 미네랄, 흔히 너무 많은 중금속(특히, 카드뮴 및 비소) 및 잠재적으로 너무 많은 오염물(염산염, 질산염 등)을 함유하기 때문에 유아의 식이에 사용하기에 적합하지 않은 특징을 갖는 가수분해된 식물성 단백질의 용액/현탁액을 수득할 수 있다(실시예 1 참조).
d) 6 내지 9 사이의 pH1, 바람직하게는 7 내지 8 사이의 pH1, 및 15 내지 85℃, 바람직하게는 50 내지 60℃, 및 더욱 바람직하게는 53 내지 57℃의 온도에서 수행되는 원심 분리 단계;
이 단계에서는 비-가수분해된/불용성 단백질 함량을 크게 감소시키고 중금속 함량을 감소시키는 것이 가능하다(실시예 2, 특히 표 4 참조). 이는 특정 범위의 농도, pH 및 온도에서 수행될 수 있지만, 본 발명에 기술된 조건은 최적 수준을 구성하여 제품 품질을 보장할 수 있다. 단독으로 및/또는 최적화되지 않은 조건하에서 사용되는 경우, 이러한 원심 분리 단계로는 유아의 수유에 적합한 제품을 얻을 수 없다.
e) 5 내지 7의 pH2, 바람직하게는 5.5 내지 6.5의 pH2로 미리 조정된, 단계 d)로부터 수득된 상청액의 나노여과 단계;
이 단계를 통해 미네랄의 일부와 일부 오염물을 제거할 수 있다. 막 여과 기술은 효소적 가수분해에 의해 생성된 식물성 단백질로부터 유래된 펩티드를 농축시키는 수단으로 선택되는 한편, 이를 통해 미네랄, 특히 1가 미네랄 및 오염물을 제거할 수도 있다.
나노여과에 사용되는 막은 바람직하게는 100 내지 800Da, 바람직하게는 100 내지 500Da, 더욱 바람직하게는 150 내지 250Da의 차단점(cut-off point)을 가지며, 실시예 3 및 4에 기재된 방식으로 수행될 수 있다.
특정 구체예에 따르면, 나노여과용 막은 폴리피페라진 아미드(PES)를 포함한다.
이 단계의 실시를 위한 pH의 선택이 미네랄 제거 및 오염물 제거 용량에 결정적인 것으로 밝혀졌다. 실제로, 나노여과 단계가 수행되는 pH로 인해 미네랄(pH ≤ 6) 또는 오염물(pH ≥ 7)을 우선적으로 제거할 수 있다. 따라서, 원하는 사양을 달성하기 위해 가수분해된 식물성 단백질 용액의 특징에 따라 본원의 방법을 조정할 수 있다.
단계 e)에 이어서, 본 발명에 따른 방법은 다음과 같이 f)(정용여과; diafiltration) 또는 g)(전기투석; electrodialysis)의 두 단계를 포함한다.
f) 단계 e)에서 사용된 나노여과 막으로 단계 e)로부터 유래된 생성물을 5 내지 7의 pH3, 바람직하게는 5.5 내지 6.5의 pH3에서 정용여과하는 단계;
이 단계를 통해 미네랄과 특정 오염물을 완벽하게 제거할 수 있다.
나노여과와 마찬가지로, 정용여과 단계가 수행되는 pH를 통해 미네랄(pH ≤ 6) 또는 오염물(pH ≥ 7)을 우선적으로 제거할 수 있다. 따라서, 다시 말해, 원하는 사양을 달성하기 위해 식물성 단백질 용액의 특징에 따라 본 방법을 조정하는 것이 가능하다.
g) 단계 e)에서 수득된 잔류물의 전기투석 단계;
전기투석은 통상의 기술자에게 잘 알려진 고전적인 기술이다. 이러한 단계의 구현예는 실시예 5에 설명되어 있다.
h) 선택적으로, 생성된 용액의 추가적 농축 및/또는 저온살균 및/또는 건조 단계.
본 발명에 따른 방법으로 제조된 산물이 또한 본 발명의 목적이고, 이에 대한 구현예는 실시예 6에 기술되어 있으며, 최적 조건하에서 원심 분리 후 나노여과 및 정용여과에 의해 수득된 식물성 단백질의 가수분해물(액체 또는 분말 형태)로 구성된다. 이러한 산물은 유아의 식이에 적합한 특징(특히, 염소산염, 질산염 및 중금속 함량의 측면에서)을 갖는 장점이 있고, 특히 중금속 함량은 유아 제품의 규제 임계값보다 낮고, 그 오염물 함량(질산염, 염소산염 등)은 감소된다.
선택적으로, 본 방법은 양이온성 이온 교환 수지상에서 잔류물을 처리하는 단계를 추가로 포함한다. 이러한 단계의 구현예는 실시예 8에 예시되어 있다. 이 선택적 단계를 통해 가수분해물에서 카드뮴 함량을 감소시키는 것이 가능하다.
특정 구체예에 따르면, 양이온성 이온 교환 수지는 이미노디아세트산을 포함한다.
양이온성 이온 교환 수지상의 잔류물의 처리 단계는 단계 d) 직후 또는 단계 e) 직후에 실시될 수 있고, 단계 e)에 이어서 단계 f) 또는 단계 g)가 이어진다.
바람직하게는, 양이온성 이온 교환 수지상의 이러한 처리 단계는 본 발명에 따른 방법이 균질화 단계를 포함할 때 실행된다.
다른 목적에 따르면, 본 발명은 식물성 단백질, 특히 쌀, 완두콩 또는 대두, 바람직하게는 쌀의 가수분해물에 관한 것으로, 본 발명에 따른 방법에 의해 수득 가능하다.
본 발명의 특정 구체예에 따르면, 식물성 단백질의 가수분해물은 단백질(총 질소 물질)을 건조물의 총 중량을 기준으로 60% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 보다 바람직하게는 90% 이상의 함량으로 함유하는 단백질이고, 이는 가수분해된/가용성 단백질 분획을 단백질(총 질소 물질)의 중량을 기준으로 60% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상으로 함유한다.
전술한 것과 조합될 수 있는 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 식물성 단백질의 가수분해물은 하기 성분을 함유한다:
- 0.35 mg/kg DM(건조물) 이하, 바람직하게는 0.20 mg/kg DM 이하, 더욱 바람직하게는 0.10 mg/kg DM 이하의 염소산염 함량; 및/또는
- 50 mg/kg DM 이하, 바람직하게는 40 mg/kg DM 이하, 보다 바람직하게는 30 mg/kg DM 이하, 보다 더 바람직하게는 이하 20 ㎎/㎏ DM, 완전히 바람직하게는 10 ㎎/㎏ DM 이하의 질산염 함량; 및/또는
- 50㎍/kg DM 이하, 바람직하게는 40㎍/kg DM 이하, 보다 바람직하게는 30㎍/kg DM 이하의 카드뮴 함량.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 쌀 단백질의 가수분해물은 다음 조성을 특징으로 한다:
DM: 건조물
본 발명은 또한 식품의 제조를 위한 본 발명에 따른 식물성 단백질의 가수분해물의 용도, 특히 식물성 단백질이 우유 단백질을 대체하는, 유아용 포뮬러 또는 후속 포뮬러와 같은 유아 식이를 위한 제형에 관한 것이다. 참고로, 이러한 유형의 제형은 일반적으로 식물성 단백질 가수분해물을 10 내지 30중량%, 바람직하게는 15 내지 20중량%로 함유하며, 여기서 단백질 함량(총 질소성 물질)은 제형의 총 중량을 기준으로 60중량% 이상, 바람직하게는 80중량% 이상이다.
본 발명은 본 발명에 따른 식물성 단백질의 가수분해물을 포함하는 디저트와 같은 영유아를 위한 식품 제형에 관한 것이다.
실시예
실시예
1 : 가수분해된 쌀의 단백질
건조 추출물을 기준으로 80%의 단백질을 갖는 쌀 단백질 농축물 480kg을 2720kg의 물에 혼합하여 12% 쌀 단백질 용액을 수득하였다. pH를 7.5로 조정하기 위해 30% NaOH 20L를 첨가하였다. 효소적 가수분해를 용액에 1.28g의 효소/100g의 1.5 MG 알칼라제 TNM(Alcalase TNM)을 첨가함으로써 개시하였다. 55℃의 항온으로 수행되는 이 가수분해 단계 동안, pH를 7.5 ± 0.1로 유지하기 위한 방식으로 34% KOH 17L를 첨가하였다. 2시간의 가수분해 후, pH를 6.5로 감소시키기 위한 방식으로 33% HCl 11L를 첨가하였다. 효소는 85℃에서 10분 동안 용액을 열 처리하여 비활성화되었다. 이와 같이 얻어진 용액/현탁액의 특징은 하기 표에 상세하게 설명되어 있다.
| 특징 | 단위 | 목표 한계 | 수득 값 |
| 비-가수분해된/불용성 단백질 | % (중량/중량) | < 10 | 60 |
| 나트륨 | mg/100 g DM | < 1200 | 1607 |
| 칼륨 | mg/100 g DM | < 1500 | 964 |
| 염화물 | mg/100 g DM | < 1500 | 2220 |
| 무기 비소 | ㎍/kg DM | < 50 | < 50 |
| 카드뮴 | ㎍/kg DM | < 50 | 122 |
| 납 | ㎍/kg DM | < 50 | 76 |
| 수은 | ㎍/kg DM | < 50 | 31 |
실시예
2 : 원심 분리에 의한 처리
가수분해된 쌀 단백질의 용액/현탁액을 실시예 1에 기재된 바와 같이 제조하였다. 이 용액/현탁액을 pH 7 및 60℃에서 디캔터 원심분리기에서 분별하여 비-가수분해된/불용성 단백질의 일부를 제거하였다.
| 특징 | 단위 | 목표 한계 | 원심분리 전 | 원심분리 후 |
| 비-가수분해된/불용성 단백질 | % (중량/중량) | < 10 | 60 | 10 |
| 무기 비소 | ㎍/kg DM | < 50 | < 50 | < 50 |
| 카드뮴 | ㎍/kg DM | < 50 | 122 | 16 |
| 납 | ㎍/kg DM | < 50 | 76 | <30 |
| 수은 | ㎍/kg DM | < 50 | 31 | 16 |
원심 분리의 pH는 상청액에서 단백질 물질의 회수율에 큰 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다.
| 원심 분리 pH | 상청액의 총 질소성 물질 (g/kg) |
| 5.5 | 61.8 |
| 6.2 | 64.8 |
| 6.7 | 65.7 |
| 7.2 | 67.9 |
실시예
3 : 나노여과 및
정용여과에
의한 처리
원심 분리에 의해 처리된 가수분해 단백질 용액을 실시예 2에 기술된 바와 같이 제조하였다. 이 용액을, 일부 오염물을 제거하기 위해 나노여과 막의 상이한 pH에서 차단점 200Da으로 나노여과 처리 및 물로 잔류물을 정용여과 처리하였다.
| 특징 | 단위 | 원심분리 후 | pH 7.0에서 나노여과 및 정용 여과 후 | pH 6.0에서 나노여과 및 정용여과 후 |
| 질산염 | mg/kg DM | 362 | < 10 | < 10 |
| 염소산염 | mg/kg DM | 1.5 | 0.26 | 0.31 |
실시예
4 : 나노여과 및
정용여과에
의한 처리
원심 분리에 의해 처리된 가수분해 단백질 용액을 실시예 2에 기술된 바와 같이 제조하였다. 이 용액을 200Da의 차단점으로 나노여과 처리한 다음, 미네랄, 특히 1가 물질을 제거하기 위해 나노여과막 상의 상이한 pH에서 잔류물을 물로 정용여과하였다.
| 특징 | 단위 | 원심분리 후 | pH 7.0에서 나노여과 및 정용여과 후 | pH 6.0에서 나노여과 및 정용여과 후 |
| 나트륨 | mg/100 g DM | 3096 | 1548 | 1076 |
| 칼륨 | mg/100 g DM | 1879 | 1094 | 848 |
| 염화물 | mg/100 g DM | 4210 | 580 | 853 |
실시예
5 : 나노여과 및 전기투석에 의한 처리
원심분리에 의해 처리된 가수분해 단백질 용액을 다른 배치의 쌀 단백질을 사용하여 실시예 2에 기재된 바와 같이 제조하였다. 이 용액을 나노여과(200Da 차단점)로 처리한 다음, 잔류물을 전기투석 처리하였다. 전기투석은 pH 6.7, 13℃ 및 700 L/h의 속도로 100L 용액에서 MEGA 파일럿 도구 모델 P EDR-Y/50으로 수행하였다. 용액의 전도도가 10.8 mS/cm에서 2.8 mS/cm로 낮아졌다.
| 특징 | 단위 | 나노여과 후 | 나노여과 및 전기투석 후 |
| 나트륨 | mg/100 g DM | 1928 | 1173 |
| 칼륨 | mg/100 g DM | 1420 | 732 |
| 염화물 | mg/100 g DM | 2929 | 1194 |
실시예
6 : 원심 분리, 나노여과 및
정용여과에
의한 처리 후
수득된
가수
분해물의 분석
원심 분리에 의해 처리된 가수분해 단백질 용액을 실시예 2에 기술된 바와 같이 제조하였다. 이 용액을 pH 6.0에서 나노여과(200Da 차단점)로 처리한 다음, 나노여과 막에서 pH 6.0으로 물로 잔류물을 정용여과하여 미네랄을 제거하였다.
| 특징 | 단위 | 목표 한계 | 가수분해된 식물성 단백질의 용액/현탁액 | 원심 분리, 나노여과, 및 정용여과 처리 후 | |||
| 단백질/총 질소성 물질 (N × 6.25) | g/100 g DM | > 60, 바람직하게 는> 80 | 81.0 | 83.7 | |||
| 비-가수분해성 단백질 | % (중량/중량) | < 10 | 60 | 3.6 | |||
| 나트륨 | mg/100 g DM | < 1200 | 1666 | 970 | |||
| 칼륨 | mg/100 g DM | < 1500 | 1072 | 582 | |||
| 염화물 | mg/100 g DM | < 1500 | 2937 | 370 | |||
| 무기 비소 | ㎍/kg DM | < 50 | < 50 | < 50 | |||
| 카드뮴 | ㎍/kg DM | < 50 | 85 | 23 | |||
| 납 | ㎍/kg DM | < 50 | 102 | < 30 | |||
| 수은 | ㎍/kg DM | < 50 | 29 | < 10 | |||
| 질산염 | mg/kg DM | < 50 | N.D. | < 10 | |||
| 염소산염 | mg/kg DM | < 0.35 | N.D. | 0.31 | |||
이 표에서, 본 발명에 따른 쌀 단백질의 가수분해물은 규정에 의해 승인된 최대 수준의 오염물과 관련하여 유리한 조성을 가진다. 따라서, 이러한 가수분해물은 유아 영양에 사용하기에 완벽하게 적합하다.
실시예
7 : 가수분해
전 용액의
균질화
처리
쌀 단백질 농축물 용액을 단일 헤드 상에서 200bar 및 50℃로 GEA Niro Soavi Panda 1000 균질화기로 균질화하는 단계를 포함함으로써 분석을 수행하였다. 원심 분리를 위해, 이 용액을 실시예 1에 기술된 바와 같이 pH 6.0에서 가수분해시켰다. 비-균질화된 대조군도 동일한 조건하에서 가수분해하였다.
| 대조군 - 초기 용액의 균질화없이 얻은 가수분해 용액 | 초기 용액을 균질화한 후 얻은 가수분해 용액 | |
| 상청액의 단백질/총 질소 물질 (N Х 6.25) (g/kg) | 62.4 | 64.8 |
실시예
8 : 가수분해된 용액의
양이온성
수지에 의한 처리
실시예 7에 기재된 바와 같이 가수분해 전 쌀 단백질 농축물의 기계적 처리 방법의 사용은 중금속, 특히 카드뮴의 오염 제거에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 비정상적으로 높은 카드뮴 함량을 갖는 가수분해 용액의 카드뮴의 오염을 감소시키기 위해 양이온성 수지로 처리하는 것이 가능함을 발견하였다.
이 단계는 본 발명에 의해 수득된 낮은 불용성 단백질 함량에 의해 가능하다. 가수분해되지 않은 단백질 함량은 낮지만 카드뮴 함량이 비정상적으로 높은 가수분해된 쌀 단백질 용액을 25mL(BV는 베드 부피)의 Amberlite IRC 748 수지를 나트륨 형태로 함유하는 칼럼에서 처리하였다. 처리된 총 30 BV에 대해 용액을 20℃에서 5 BV/시간의 속도로 통과시켰다.
| 비정상적으로 높은 카드뮴 함량을 갖는 가수분해된 용액 | 비정상적으로 높은 카드뮴 함량을 갖는 가수분해된 용액의 양이온성 수지 처리 | |
| 카드뮴 함량 (㎍/kg DM) |
90 | 22 |
실시예
9 : 가수분해된 쌀 단백질에 기초한 유아용
포뮬러
건조되거나 건조되지 않은, 실시예 6에서와 같이 제조된 가수분해 쌀의 단백질을 유아 포뮬러 또는 후속 포뮬러와 같은 유아를 먹이기 위한 식이에 사용할 수 있다.
실시예 6에 따라 수득된 가수분해된 쌀 단백질을 14.4중량%로 포함하는 유아용 포뮬러 조성물의 예를 표 11에 기재하였다.
본 발명에 기술된 가수분해물로 제조된 유아용 포뮬러는 본 가수분해물과 관련된 미네랄 및 오염물의 함량 측면에서 이점을 가진다. 또한, 구현된 방법을 통해 얻어진 미네랄 프로파일은 유아 포뮬러의 제조 과정을 용이하게 할 것이다.
| 단위 | 분말 100g 중 | |
| 에너지 | kcal kJ |
504 2111 |
| 단백질 리피드 중쇄 트리글리세리드 (MCT) 리놀레산 알파리놀렌산 아라키돈산(ARA) 도코사헥사엔산(Docosahexaenoic acid; DHA) 글루시드 말토덱스트린 전분 |
g g g mg mg mg mg g g g |
11.5 25.0 7.8 4220 405 138 125 57.7 45.7 12 |
| 미네랄 나트륨 칼륨 염화물 칼슘 인 철 마그네슘 아연 구리 요오드 망간 셀레늄 크롬 몰리브덴 플루오르(Fluor) |
mg mg mg mg mg mg mg mg ㎍ ㎍ ㎍ ㎍ ㎍ ㎍ ㎍ |
245 470 365 520 300 5.5 55 5.0 340 120 100 20.0 25 35 < 100 |
| 비타민 비타민 A 비타민 D 비타민 E 비타민 K 비타민 B1 비타민 B2 비타민 B6 비타민 B12 비타민 C 엽산 판토텐산 니아신 바이오틴 |
㎍ ㎍ mg ㎍ ㎍ ㎍ ㎍ ㎍ mg ㎍ mg mg ㎍ |
550 12.5 12.0 45 550 800 450 1.2 65 90 3.1 4.8 11 |
| 다른 영양소 콜린 타우린 이노시톨 L-캐니틴 핵산 |
mg mg mg mg mg |
150 30 35 11 19.6 |
실시예
10 : 가수분해된 쌀 단백질로 제조된 영유아를 위한 디저트
실시예 6에서와 같이 제조된 가수분해 쌀의 단백질을 유아를 위한 분말 디저트 제형(18.6%로 재구성)에 사용할 수 있다. 이 식품 제형에는 말토덱스트린, 전분, 식물성 기름 및 많은 영양 성분들이 포함되어 있다. 본 발명에 기술된 가수분해물로 제조된 유아를 위한 디저트에는 이 가수분해물과 관련된 미네랄 및 오염물의 함량 측면에서 이점을 가질 것이다.
실시예 6에 따라 수득된 가수분해 쌀 단백질 10.1 중량%를 포함하는 유아용 디저트 타입의 조성물의 예를 표 12에 기재하였다.
| 단위 | 분말 100g 중 | |
| 에너지 | kcal kJ |
446 1880 |
| 단백질 리피드 중쇄 트리글리세리드 (MCT) 리놀레산 알파리놀렌산 글루시드 말토덱스트린 전분 |
g g g mg mg g g g |
8.1 12.7 3.9 1676 146 74.9 27.0 33.9 |
| 미네랄 나트륨 칼륨 염화물 칼슘 인 철 마그네슘 아연 구리 요오드 망간 셀레늄 크롬 몰리브덴 플루오르(Fluor) |
mg mg mg mg mg mg mg mg ㎍ ㎍ ㎍ ㎍ ㎍ ㎍ ㎍ |
150 358 289 538 324 4.33 28.9 2.31 190 57.7 86.6 5.77 11.5 17.3 < 892 |
| 비타민 비타민 A 비타민 D 비타민 E 비타민 K 비타민 B1 비타민 B2 비타민 B6 비타민 B12 비타민 C 엽산 판토텐산 니아신 바이오틴 |
㎍ ㎍ mg ㎍ ㎍ ㎍ ㎍ ㎍ mg ㎍ mg mg ㎍ |
260 4.33 5.77 24.2 300 358 242 0.58 40.4 34.6 1.85 2.89 6.92 |
| 다른 영양소 콜린 타우린 이노시톨 L-캐니틴 핵산 |
mg mg mg mg mg |
14.4 28.9 19.0 5.77 11.7 |
실시예
11 : 쌀 단백질의 세척 단계를 포함하고 가수분해 동안 pH 유지가 없는 방법과의 비교
쌀 단백질 농축물 분말 171g을 2829g의 물과 혼합하고 30분 동안 재수화되도록 두어 쌀 단백질 용액을 제조하였다. 이 용액을 각각 1500g의 2개의 대등한 분획으로 나누었다. 각 분획마다 다른 공정을 적용하였다.
첫 번째 분획은 본 발명의 방법에 따라 처리하였다: 55℃로 가열된 용액의 pH를 30% NaOH 용액 3.2g을 첨가하여 7.68로 조정하였다. 34% KOH(총 8.1g)를 첨가함으로써 pH를 7.50으로 유지하면서 1.37g의 알칼라제(Alcalase) 1.5 MG를 첨가함으로써 55℃에서 4시간 동안 가수분해를 수행하였다. 가수분해 후, 85℃에서 30분 동안 열처리하여 효소를 불활성화시켰다. 마지막으로, 원심 분리 단계(5분, 2300g)를 수행하여 펩티드가 풍부한 상청액(1309g)과 가수분해되지 않은 단백질이 풍부한 펠릿(191g)을 분리하였다. 이를 통해 본 방법의 수율(상등액에서 회수된 질소 물질/사용된 질소 물질)을 추정할 수 있다.
두 번째 분획의 경우, 2.7g의 33% HCl을 첨가하여 용액 20℃의 pH를 3.59로 조정하였다. 65℃로 가열된 용액에서 원심 분리(= 세척 1)에 의한 제 1 분리 단계 를 수행하였다(5분, 2300g). 수득된 상청액 1216.8g은 손실로 간주된다. 수득된 펠릿 283.2g을 물 1216.8g과 혼합하여 다시 1500g의 용액을 얻었다. 66℃로 가열된 이 새로운 용액의 pH는 6.0g의 34% KOH를 첨가함으로써 7.32로 조정되었다. 원심 분리(= 세척 2)에 의한 제 2 분리 단계를 수행하였다(5분, 2300g). 수득된 상청액 1194g은 손실로 간주된다. 수득된 306g의 펠릿을 1194g의 물과 혼합하여 다시 1500g의 용액을 얻었다. 60℃로 가열된 이 새로운 용액의 pH는 2.3g의 30% NaOH 용액을 첨가함으로써 7.60으로 조정되었다. pH 유지없이(pH final = 6.08) 1.37g의 알칼라제(Alcalase) 1.5 MG를 첨가하여 55℃에서 4시간의 가수분해를 수행하였다. 가수분해 후, 85℃에서 30분 동안 열처리하여 효소를 불활성화시켰다. 이어서, 원심 분리 단계(5분, 2300g)를 수행하여 펩티드가 풍부한 상청액(1203g)과 펠릿(297g)을 분리하였다.
| 값 | 단위 | 타겟 | 본 발명에 따른 방법 | 세척을 포함하고 가수분해 과정에서 pH 유지가 없는 공정 |
| 1차 세척 손실 | 실시된 단백질/질소 물질의 % |
Min | - | 0.6% |
| 2차 세척 손실 | Min | - | 2.8% | |
| 고체/액체 분리 손실 | Min | 43.8% | 64.7% | |
| 단백질/최종 상청액에서 회수된 질소 물질 | Max | 56.2% | 31.9% | |
| 단백질/총 질소성 물질 (N Х 6.25) | mg/100 g DM | > 60, 바람직하게는> 80 |
83.5 | 84.0 |
| 비-가수분해된/불용성 단백질 | % (중량/중량) | < 10 | 5.6% | 4.9% |
| Na 함량 (mg/100 of 'ES) | mg/100 g DM | < 1200 | 1870 | 1960 |
| K 함량 (mg/100 g of ES) | mg/100 g DM | < 1500 | 3270 | 1350 |
본 발명에 기술된 방법은 가수분해 후 상등액에서 질소 물질의 회수율을 유도하는데, 이는 세척을 실행하고 pH 조정이 없는 공정보다 실질적으로 더 우수하다. 수득된 상청액의 특징은 본질적으로 본 발명에 따른 방법에 의해 수득된 상청액에서 Na 및 K가 증가함으로써 상이하다는 것이다. 전술한 바와 같이, 특히 실시예 5에서 나노여과 단계의 최적화된 제어에 의해 본 발명의 방법은 쉽게 보정된다.
Claims (13)
- a) 2 내지 50%(중량/중량)의 농도로 식물성 단백질의 수성 현탁액을 제조하는 단계;
b) 선택적으로, 단계 a)에서 제조된 식물성 단백질 수성 현탁액의 균질화 단계;
c) 상기 단계(들)로부터 생성된 식물성 단백질 수성 현탁액의 효소적 가수분해 단계;
d) 6 내지 9 사이의 pH1 및 15 내지 85℃의 온도에서 수행되는 원심 분리 단계;
e) 5 내지 7의 pH2로 미리 조정된, 단계 d)로부터 수득된 상청액의 나노여과 단계;
하기 f) 및 g) 단계 중 하나의 단계:
f) 나노여과 막으로 단계 e)로부터 유래된 생성물을 5 내지 7의 pH3에서 정용여과하는 단계;
g) 단계 e)에서 수득된 잔류물의 전기투석 단계; 및
h) 선택적으로, 생성된 용액의 추가적 농축, 저온살균, 및 건조 중 하나 이상의 단계
를 포함하는, 식물성 단백질 가수분해물의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
양이온성 이온 교환 수지상에서 잔류물을 처리하는 단계를 추가로 포함하고,
상기 처리 단계는 단계 d) 직후 또는 단계 e) 직후에 실시되고, 상기 단계 e)에 이어 단계 f) 또는 단계 g)가 진행되는, 제조 방법. - 제2항에 있어서,
단계 b)인 균질화 단계를 포함하는, 제조 방법. - 제1항에 있어서,
단계 e)의 나노여과 단계가 100 내지 500Da의 차단점(cut-off point)을 갖는, 제조 방법. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 제조 방법에 의해 수득가능한 식물성 단백질 가수분해물.
- 제5항에 있어서,
건조 물질의 총중량을 기준으로, 60중량% 이상의 단백질(총 질소성 물질) 함량을 함유하는, 식물성 단백질 가수분해물. - 제5항에 있어서,
가수분해된 가용성 단백질 분획을 단백질(총 질소 물질)의 중량을 기준으로 60% 이상으로 함유하는, 식물성 단백질 가수분해물. - 제5항에 있어서,
식물성 단백질이 쌀, 완두콩 또는 대두로부터 유래되는, 식물성 단백질 가수분해물. - 제5항에 있어서,
- 0.35 mg/kg 건조물 이하의 염소산염 함량;
- 50 mg/kg 건조물 이하의 질산염 함량; 및
- 50㎍/kg 건조물 이하의 카드뮴 함량
중 하나 이상을 함유하는, 식물성 단백질 가수분해물. - 제5항에 있어서,
단백질/총 질소성 물질(N ×6.25)을 80g/100g 가수분해물의 건조물 초과로;
비-가수분해된 단백질을 10% 단백질/총 질소성 물질 미만으로;
나트륨을 1200mg/100g 가수분해물의 건조물 미만으로;
칼륨을 1500mg/100g 가수분해물의 건조물 미만으로;
염화물을 1500mg/100g 가수분해물의 건조물 미만으로;
무기 비소를 50㎍/kg 가수분해물의 건조물 미만으로;
카드뮴을 50㎍/kg 가수분해물의 건조물 미만으로;
납을 50㎍/kg 가수분해물의 건조물 미만으로;
수은을 50㎍/kg 가수분해물의 건조물 미만으로;
질산염(nitrates)을 50mg/kg 가수분해물의 건조물 미만으로; 및
염소산염(chlorates)을 0.35mg/kg 가수분해물의 건조물 미만으로
포함하는, 식물성 단백질 가수분해물. - 제5항에 따른 식물성 단백질 가수분해물을 포함하는, 식품 제형의 제조용 조성물.
- 제5항에 따른 식물성 단백질 가수분해물을 포함하는, 식품 제형.
- 제12항에 있어서,
상기 식품 제형이 유아 포뮬러 또는 후속 포뮬러이고, 상기 가수분해물을 10 내지 30중량%로 함유하는, 식품 제형.
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