KR102646006B1 - 메밀로부터 단백질, 전분 및 섬유질을 추출하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 메밀로부터, 보다 구체적으로는, 메밀 그로우트 또는 가루로부터 단백질, 전분 및 섬유질을 추출하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

메밀로부터 단백질, 전분 및 섬유질을 추출하기 위한 방법

본 발명은 메밀로부터, 보다 구체적으로는, 메밀 그로우트 또는 가루로부터 단백질, 전분 및 섬유질을 추출하기 위한 방법에 관한 것이다.

메밀(파고피룸 에스쿨렌툼(Fagopyrum esculentum))은 쌀, 옥수수, 및 밀과 같은 주요 곡류 작물과 유사한 높은 전분 함량(그로우트 및 가루 중 50% 내지 70%의 전분)을 포함하는 유사곡물이다. 전분 외에, 상당량의 단백질(11% 내지 15%)이 이러한 종자에서 확인되며, 단백질은 양질의 단백질이다. 실제로, 메밀은 높은 기능성과 영양가의 단백질의 가장 우수한 식물 공급원 중 하나이다. 메밀 섬유질과 관련하여, 총 정량은 곡물 낟알의 것과 비슷하다. 메밀의 또 다른 이점은 글루텐을 함유하지 않는다는 사실이다.

따라서, 일종의 건강 성분으로서, 식품 및 제약 산업은 요망되는 적용에 좌우하여 메밀 단백질 또는 메밀 전분, 또는 심지어 메밀 섬유질을 추출하기 위한 산업적 방법을 제공하기를 바라고 있다.

CN101121756A호에는 메밀 그로우트로부터 전분을 추출하고 정련하기 위한 방법이 개시되어 있다. 섬유질은 체를 통해 제거되고, 이후 전분이 하이드로사이클론을 이용하여 단백질로부터 분리되고, 정제된다. 섬유질 및 단백질은 공정에서 가치가 없다.

본 출원인이 알고 있는 바로는, 메밀 그로우트 또는 가루로부터 단백질, 전분 및 섬유질을 동시에 추출하기 위한 방법으로서, 단백질이 이를 변성시키지 않으려는 목적으로 첫 번째 단계 동안 추출되는 방법을 개시한 종래 기술은 존재하지 않는다.

따라서, 본 출원인이 제안한 그러한 산업적 방법의 장점은 간단하고, 효율적이며, 유기 용매 및 유기 반응물을 함유하지 않는 추가 이점을 제공한다는 것이다.

실제로, 공정의 모든 단계들은 물 및 식품-등급 산 및 염기, 보다 구체적으로는, 염산, 수산화나트륨 및 수산화칼슘 수용액의 존재에서만 수행된다.

화학적 변화는 없다. 따라서, 제안된 공정은 클린 라벨 공정으로 유리하게 분류될 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 방법으로부터 수득된 생성물은 또한 클린 라벨 성분이다.

본 발명에 따르면, 메밀 가루로부터 또는 메밀 그로우트로부터 단백질, 전분 및 섬유질을 추출하기 위한 공정으로서,

a) 50℃ 미만의 온도에서, 7 내지 9의 pH로 메밀 가루로부터 또는 메밀 그로우트로부터 수성 현탁액을 제조하는 단계;

b) 단백질, 가용성 탄수화물 및 염을 포함하는 경질 분획, 및 전분 및 섬유질을 포함하는 중질 분획을 수득하기 위해 수성 현탁액을 밀도에 의해 분별하는 단계;

c) 단백질을 단리시키기 위해 경질 분획을 처리하는 단계;

d) 섬유질로부터 전분을 분리하기 위해 중질 분획을 처리하는 단계를 포함하는 공정이 제공된다.

본원에서 사용되는 표현 "그로우트"는 메밀 낟알의 껍질을 벗긴 알맹이를 지칭한다. 그로우트는 낟알의 배아 및 섬유질-풍부 겨 부분, 뿐만 아니라 배유를 포함하는 낟알 전체이다. 정의상, 겨는 특히 섬유질이 풍부한 메밀 낟알의 단단한 외층이다. 그로우트로부터 추출된 단백질 분획은 대부분 가용성이다. 배유는 메밀 종자 내부의 조직이다.

본원에서 사용되는 표현 "가루"는 메밀 낟알을 분쇄함으로써 제조된 분말을 지칭한다. 대부분의 겨 분획은 체질에 의해 제거될 수 있다.

본 발명에 따른 공정의 단계 a)는 50℃ 미만의 온도에서, 7 내지 9의 pH로 메밀 가루로부터 또는 메밀 그로우트로부터 수성 현탁액을 제조하는 것으로 이루어진다.

바람직한 구현예에서, 물은 4:1의 중량 비율로 메밀 가루에 또는 메밀 그로우트에 첨가된다. 그러한 비율은 메밀 가루가 물에 균질하게 혼합되고 수성 현탁액을 형성시키는 것을 가능하게 한다. 이러한 비율은 또한 메밀 그로우트로부터 시작되는 수성 현탁액의 제조에 적합하다.

단백질 변성 및 전분 호화를 막기 위해서는 수성 현탁액을 50℃ 미만의 온도에서 제조하는 것이 필수적이다.

바람직하게는, 수성 현탁액은 실온 내지 50℃를 포함하는 온도에서 제조된다.

따라서, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 수성 현탁액의 제조의 단계 a)는 실온 내지 50℃를 포함하는 온도에서 4:1 (w/w)의 비율로 메밀 가루에 또는 메밀 그로우트에 물을 첨가하는 단계를 포함한다.

추가로, 공정이 메밀 그로우트로부터 시작되는 경우, 수성 현탁액의 제조의 단계 a)는 50℃ 미만, 바람직하게는 실온 내지 50℃의 온도에서 메밀 그로우트 전체를, 예를 들어, 크루드 밀링(crude milling) 및/또는 콜로이드 밀링(colloid milling) 기계를 사용함으로써 습식 분쇄하는 단계를 포함한다. 습식 분쇄는 유리하게는 단백질 변성을 막고, 메밀 수성 현탁액 중의 메밀 입자가 100 μm의 평균 입도를 갖는 메밀 수성 현탁액을 수득하는 것을 가능하게 한다. 그러한 입도는 단백질, 전분 및 섬유질의 더 효율적인 추출을 가능하게 한다. 선택적으로, 메밀 그로우트는 먼저 냉수로 헹굼으로써 세정될 수 있다.

수성 현탁액은 이후 약염기성 pH로, 7 내지 9를 포함하는 pH, 바람직하게는 7.5 내지 8.5를 포함하는 pH로 조절된다. 이러한 약염기성 pH에서, 메밀 단백질은 더 높은 가용성을 갖고, 상기 단백질의 추출이 이에 따라 용이해진다. pH는 1N 농도와 같은 수산화나트륨 또는 수산화칼슘의 희석된 수용액에 의해 조절된다.

본 발명에 유용한 수성 현탁액은 단백질, 가용성 탄수화물 및 염에 해당하는 가용성 화합물, 및 섬유질 및 전분에 해당하는 불용성 화합물을 포함한다.

본 발명에 따른 공정의 단계 b)는 단백질, 가용성 탄수화물 및 염을 포함하는 경질 분획, 및 전분 및 섬유질을 포함하는 중질 분획을 7 내지 9, 바람직하게는 7.5 내지 8.5의 pH에서 밀도에 의해 분별하는 것으로 이루어진다. 이에 따라, 단백질은 공정의 첫 번째 단계에서 분리된다. 이는 단백질을 변성시키지 않고 이의 기능적 및 영양적 성질을 유지할 뿐만 아니라 더 우수한 단백질 순도의 이점을 제공한다.

본 발명에 따른 공정의 단계 c)는 단백질을 단리시키기 위해, 보다 구체적으로는, 50% 내지 80%의 단백질 함량을 갖는 분획을 수득하기 위해 경질 분획을 처리하는 것으로 이루어진다.

메밀 그로우트로부터 나오는 최종 단백질은 더 낮은 가용성을 갖는 메밀 가루에서 나오는 단백질과는 달리 대부분 가용성이다. 실제로, 메밀 가루로부터 추출된 최종 단백질은 불용성 단백질 부분 및 또 다른 가용성 단백질 부분을 포함한다. 따라서, 우수한 수율 및 높은 순도로 단백질, 전분 및 섬유질을 수득하기 위해서 메밀 그로우트와 메밀 가루의 경질 분획의 처리 단계가 정확하게 동일하지는 않다.

공정이 메밀 그로우트로부터 시작되는 경우, 처리 단계는

c1) 단백질을 침전시키기 위해 실온 내지 50℃를 포함하는 온도에서 경질 분획의 pH를 단백질의 등전 pH로 조절하는 단계;

c2) 대부분 가용성 탄수화물 및 염을 포함하는 상청액으로부터 단백질 침전물을 분리하기 위해 경질 분획을 밀도에 의해 분별하는 단계;

c3) 단백질을 중화시키고 재가용화시키기 위해 단백질 침전물을 실온 내지 50℃를 포함하는 온도에서 6.5 내지 7.5 범위의 pH로 처리하는 단계;

c4) 단백질을 건조시키는 단계를 포함한다.

단백질로부터 가용성 탄수화물 및 염을 분리하기 위해, 분쇄된 메밀 그로우트로부터 수득된 경질 분획은 4 내지 5, 바람직하게는 4 내지 4.5의 범위를 포함하는 pH에 해당하는 단백질의 등전 pH로 조절된다. 이러한 범위의 pH에서, 단백질은 침전물의 형태이며, 대부분의 가용성 탄수화물 및 염은 계속해서 가용성이다. pH는 5% (v/v) 염산 수용액에 의해 조절된다.

단백질 변성을 막기 위해서는 50℃ 미만의 온도, 바람직하게는 실온 내지 50℃를 포함하는 온도에서 경질 분획을 처리하는 것이 필수적이다. 따라서, 가용성 탄수화물 및 염으로부터의 단백질의 분리가 특히 효율적이다.

밀도에 의한 분별은 가용성 탄수화물, 염 및 단백질 침전물의 분리를, 예컨대, 코니칼 플레이트 원심분리기(conical plate centrifuge)를 사용함으로써 가능하게 한다.

이에 따라 단리된 단백질 침전물은 단백질이 가용화되는 중성 수용액을 수득하기 위해 6.5 내지 7.5 범위의 pH에서 처리된다. 단백질 가용화의 효율을 향상시키기 위해, 단백질을 포함하는 중성 수용액은 유리하게는 단백질 변성을 막기 위해 50℃ 미만의 온도, 바람직하게는 실온 내지 50℃를 포함하는 온도에서 가열된다.

가용화된 단백질은 이후 건조된다. 건조 단계는 동결 건조기(freeze dryer), 진공 오븐 건조기(vacuum oven dryer), 드럼 건조기(drum dryer) 또는 분무 건조기(spray dryer)를 사용함으로써, 바람직하게는 분무 건조기를 사용함으로써 수행된다.

본 발명에서, 분무 건조는 챔버 내에서 단백질의 현탁액을 고온 가스의 스트림에 분무하는 것으로 이루어진 탈수 방법으로서 사용된다. 챔버는, 이러한 목적상, 가열된 가스를 위한 입구, 가스를 배출하기 위한 출구 및 건조된 단백질의 분말을 회수하기 위한 출구를 포함한다. 이는 단백질과 같은 다수의 감열성 물질을 건조시키는 바람직한 방법이다.

유리하게는, 분무 건조는 고온 건조 가스 매질, 일반적으로 공기로 아토마이저(atomizer)를 통해 원자화에 의해 유체 물질로부터 건조 분말을 생산하기 위한 신속하고, 연속적이고, 비용-효과적이고, 재현 가능하고, 확장 가능한 공정이다.

냉동 건조(lyophilisation)로도 알려진 동결 건조는 분무 건조에서 열화되는 제품에 대한 대안으로서 일반적으로 이용되는 비용이 더 많이 드는 방법이다.

선택적으로, 본 발명의 공정은 가용화된 단백질이 건조 단계 전에 저온살균되는 추가 단계를 포함한다. 예를 들어, 저온살균은, 예를 들어, 121℃에서 5 초 동안 가열한 후 30℃ 아래로 냉각시키는 것으로 설정된 UHT 오토클레이브에서 수행된다.

본 발명에서, 공정이 메밀 가루로부터 시작되는 경우, 경질 분획의 처리 단계는

c'1) 단백질을 침전시키기 위해 실온 내지 50℃를 포함하는 온도에서 경질 분획의 pH를 단백질의 등전 pH로 조절하는 단계;

c'2) 단백질 침전물, 및 가용성 탄수화물 및 염을 포함하는 상청액을 수득하기 위해 경질 분획을 밀도에 의해 분별하는 단계;

c'3) 단백질을 중화시키고 부분 재가용화시켜 불용성 단백질 분획 및 가용성 단백질 분획을 수득하기 위해 단백질 침전물을 실온 내지 50℃를 포함하는 온도에서 6.5 내지 7.5 범위의 pH로 처리하는 단계;

c'4) 가용성 단백질 분획으로부터 불용성 단백질 분획을 여과에 의해 분리하는 단계;

c'5) 불용성 단백질을 건조시키는 단계;

c'6) 가용성 단백질을 건조시키는 단계를 포함한다.

단백질로부터 가용성 탄수화물 및 염을 분리하기 위해, 메밀 가루로부터 수득된 경질 분획은 4 내지 5, 바람직하게는 4 내지 4.5의 범위를 포함하는 pH에 해당하는 단백질의 등전 pH로 조절된다. pH는 5% (v/v) 염산 수용액에 의해 조절된다. 이러한 범위의 pH에서, 가용성 단백질 및 불용성 단백질은 대부분 침전물의 형태이며, 대부분의 염은 계속해서 가용성이다. 단백질 변성을 막기 위해서는 50℃ 미만의 온도, 바람직하게는 실온 내지 50℃를 포함하는 온도에서 경질 분획을 처리하는 것이 필수적이다. 따라서, 가용성 탄수화물 및 염으로부터 단백질의 분리가 특히 효율적이다.

밀도에 의한 분별은 단백질 침전물로부터 가용성 탄수화물 및 염의 분리를, 예컨대, 코니칼 플레이트 원심분리기를 사용함으로써 가능하게 한다.

이에 따라 단리된 단백질 침전물은 이후 중성 수용액을 수득하기 위해 6.5 내지 7.5 범위의 pH에서 처리된다. 이러한 범위의 pH에서, 가용성 단백질은 가용화되고, 불용성 단백질은 침전물의 형태이다. 단백질 가용화를 향상시키기 위해, 단백질을 포함하는 중성 수용액은 단백질 변성을 막기 위해 50℃ 미만의 온도, 바람직하게는 실온 내지 50℃를 포함하는 온도에서 가열된다.

단백질은 이후 입도에 의한 분리로서 가용성 단백질(즉, 상청액)로부터 불용성 단백질(즉, 침전물)을 분리하기 위해 여과된다.

단백질은 이후 건조된다. 바람직하게는, 가용성 단백질 및 불용성 단백질의 건조는 동결 건조기, 진공 오븐 건조기, 드럼 건조기 또는 분무 건조기를 사용함으로써 수행된다. 더욱 바람직하게는, 불용성 단백질은 진공 오븐 건조기에 의해 건조되고, 가용성 단백질은 분무 건조된다.

선택적으로, 본 발명의 공정은 가용화된 단백질이 건조 단계 전에 저온살균되는 추가 단계를 포함한다. 예를 들어, 저온살균은, 예를 들어, 121℃에서 5 초 동안 가열한 후 30℃ 아래로 냉각하는 것으로 설정된 UHT 오토클레이브에서 수행된다.

본 발명에 따른 공정의 단계 d)는 섬유질로부터 전분을 분리하기 위해 중질 분획을 처리하는 것으로 이루어진다.

본 발명에 따른 처리 단계 d)는

d1) 중질 분획을 재현탁시키고 섬유질 분획과 전분 분획의 혼합물을 수득하기 위해 실온 내지 50℃를 포함하는 온도에서 중질 분획에 물을 첨가하는 단계;

d2) 실온 내지 50℃를 포함하는 온도에서 전분 분획으로부터 섬유질 분획을 여과에 의해 분리하는 단계;

d3) 섬유질을 건조시키는 단계;

d4) 실온 내지 50℃를 포함하는 온도로 pH 6 내지 pH 9에서 밀도 차이에 의해 전분 분획에서 잔여 단백질을 제거하는 단계;

d5) 전분을 건조시키는 단계를 포함한다.

중질 분획은 전분 및 섬유질의 수성 현탁액을 형성시키기 위해 물로 처리되는데, 이는 밀도 및/또는 입도에 의해, 바람직하게는 여과에 의해 이들의 분리를 용이하게 할 것이다. 두 개의 별개의 분획이 이에 따라 수득된다: 섬유질 분획 및 전분 분획.

바람직한 구현예에서, 분리는 체를 사용함으로써 수행된다. 따라서, 섬유질은 체 위에서 보유되고, 전분 입자는 체 구멍에 통과된다. 예를 들어, 체는 진동체, 회전체 또는 곡선형 체일 수 있다. 그러한 체는 전분과 섬유질 간의 분리를 보다 용이하게 만든다.

이에 따라 단리된 섬유질은 이후 건조되고, 전분 분획은 임의의 남은 단백질을 제거하기 위해 단계 d4)에 따라 재처리된다.

바람직한 구현예에서, 전분 분획의 처리 단계 d4)는 적어도 1회, 더욱 바람직하게는 3회 반복된다. 유리하게는, 이러한 단계 반복은 전분의 순도를 증가시키고, 단백질 분획의 수율을 증가시키는 것을 가능하게 한다. 전분 분획으로부터 남은 단백질을 제거하기 위한 분별 또는 전분 분획의 처리 단계는 원심분리기 또는 하이드로사이클론에 의해 수행될 수 있다.

이에 따라 수득된 전분 분획은 이후 건조된다.

본 발명에 따른 공정의 바람직한 구현예에서, 중질 분획의 처리 단계의 건조 단계 d3) 및 d5)는 유동층 건조기, 동결 건조기, 또는 열풍 건조기를 사용함으로써 수행된다.

선택적으로, 전분 분획의 pH는 건조 전에 pH 5.5 내지 pH 7로 조절될 수 있다.

본 발명에 따른 공정의 바람직한 구현예에서, 밀도에 의한 모든 분별 단계(단계 b), 단계 c2), 단계 c'2) 및 단계 d4))는 기계적 분리 단계, 예컨대, 디캔테이션(decantation) 또는 원심분리를 포함한다. 예를 들어, 기계적 분리 단계는 수평형 스크류 디캔터, 원심 디캔터 또는 하이드로사이클론을 사용함으로써 수행된다.

본 발명에 따른 공정의 바람직한 구현예에서, 여과에 의한 모든 분리 단계(단계 c'4) 및 단계 d2))는, 입자를 이들의 상이한 크기를 기초로 분리하기에 적합한, 100 μm 내지 125 μm를 포함하는 메쉬 크기를 갖는 체를 사용함으로써 수행된다.

본 발명에 따른 공정의 바람직한 구현예에서, 메밀 단백질 변성 및 메밀 전분 호화를 막기 위해 단계 a), 단계 c), 단계 d)의 온도는 엄격히 50℃ 미만이다. 더욱 바람직하게는, 단계 a), 단계 c), 단계 d)의 온도는 실온 내지 50℃를 포함한다. 단백질을 효율적으로 가용화시키기 위해 50℃에 근접한 온도에서 작업하는 것이 유리하다. 50℃에 근접한 온도에서 작업하는 것의 추가 이점은 미생물 성장이 감소된다는 사실이다.

본 발명에 따른 공정에서, 초음파처리 단계는 이용되지 않는다. 주된 이유는 초음파처리가 전분 과립을 손상시키고 단백질을 변성시킬 수 있다는 사실 때문이다.

본 발명의 또 다른 목적은 본 발명에 따른 공정에 의해 수득된 메밀 단백질이다.

본 발명의 공정에 의해 수득된 메밀 단백질은 메밀 그로우트 또는 메밀 가루로부터 2% 내지 10%를 포함하는 수율, 및 50% 내지 80% 범위의 순도를 갖는다.

본 발명의 공정에 의해 수득된 메밀 단백질은 본 발명의 공정 동안 변성되지 않는다는 이점을 제공한다. 따라서, 가용성과 같은 이들의 기능성이 우수한 관능 속성 및 높은 영양가와 함께 유지된다. 공정은 물 및 식품-등급 산 및 염기만을 사용하고, 화학 용매를 사용하지 않는다. 그러므로, 수득된 단백질은 클린 라벨 성분으로서 자격이 있을 수 있고, 다수 적용들, 예컨대, 식품 및 음료 적용에서, 주로 건강한 글루텐-비함유 식물-기반 단백질의 공급원으로서 사용될 수 있다.

본 발명의 추가의 또 다른 목적은 본 발명의 공정에 의해 수득된 메밀 전분이다.

본 발명의 공정에 의해 수득된 메밀 전분은 메밀 그로우트 또는 메밀 가루로부터 45% 내지 60%를 포함하는 수율 및 90%를 넘는, 바람직하게는 95% 내지 100%의 순도를 갖는다.

본 발명의 공정에 의해 수득된 메밀 전분은 본 발명의 공정 동안 호화되지 않는다는 이점을 제공한다.

따라서, 비-호화된 메밀 전분은, 우수한 내전단성 및 내열성을 포함하여, 이의 본래의 물리화학적 성질을 유지한다. 이들은 가교된 변성 전분을 대체하는 클린 라벨 생 전분과 같이 다수의 적용들에서 사용될 수 있다.

본 발명의 한 가지 추가의 목적은 본 발명의 공정에 의해 수득된 메밀 섬유질이다.

본 발명의 공정에 의해 수득된 메밀 섬유질은 메밀 그로우트 또는 메밀 가루로부터 35% 미만의 수율을 갖는다. 섬유질은 식품에서, 예컨대, 베이커리 제품 및 파스타에서 섬유질 함량을 증가시키기 위한 잠재력을 갖는다. 잔여 전분 및 단백질의 존재로 인해, 섬유질은 또한 일부 식품 적용에, 예컨대, 결합제 및 증점제에 유용한 일부 기능을 갖는다.

본 발명의 다른 특징 및 이점은 하기 주어진 실시예를 읽을 때 명확하게 나타날 것이고, 이러한 실시예는 본 발명을 제한하는 것이 아니라 본 발명을 예시하는 것이다.

실시예

실시예 1

일반 메밀 그로우트(400 g)를 45℃에서 1:4 (w/w.)의 비율로 물과 혼합하였다. 그 후에, 이를 블렌더에서 5 분 동안 밀링하여 수성 현탁액을 생성시켰다. 단백질의 가용화를 향상시키기 위해 수성 현탁액의 pH를 1N 수산화나트륨 수용액에 의해 45℃에서 8로 조절하였다. 수성 현탁액 중의 단백질이 기계적 교반에 의해 1 시간 동안 가용화되게 하였다.

수성 현탁액을 이후 실온에서 10 분 동안 1700 g으로 실험실 원심분리기에 도입하였다. 원심분리에 의해서 두 가지 분획이 생성되었다: 단백질, 가용성 탄수화물 및 염이 풍부한 제1 분획(즉, 상청액) 및 전분 및 섬유질을 포함하는 제2 분획(즉, 침전물).

단백질을 침전시키기 위해 제1 분획의 pH를 45℃에서 5% (v/v) 염산을 첨가함으로써 pH 4.5(등전점)로 조절하였다. 가용성 탄수화물 및 염(즉, 상청액)으로부터 단백질 분획(즉, 침전물)의 분리를 실온에서 5 분 동안 760 g으로 실험실 원심분리기에 의해 수행하였다. 단백질 분획을 재가용화시키기 위해, 이에 따라 수득된 단백질 분획(즉, 침전물)을 실온에서 1N 수산화나트륨 수용액에 의해 pH 7로 중화시켰다. 농축된 단백질 분획을 이후 분무 건조에 의해 2 시간 동안 건조시켰다. 단백질 분획은 메밀 그로우트로부터 6.6%의 수율로 수득되고, 75%의 순도를 가졌다.

섬유질이 풍부한 분획 및 전분이 풍부한 분획을 수득하기 위해, 전분 및 섬유질 혼합물을 포함하는 제2 분획(즉, 침전물)을 실온에서 물로 처리하고, 120 메쉬(125 μm)의 체에 통과시켰다. 그 후에, 섬유질 분획을 물로 세척하여 잔여 전분을 제거하였다.

섬유질 분획을 유동층 건조기를 사용하여 건조시켰다. 섬유질 분획은 22%의 수율로 수득되고, 16% 셀룰로스 순도를 가졌다.

전분 분획의 잔여 단백질을 제거하기 위해, 전분 분획을 먼저 실온에서 1N 수산화나트륨 수용액에 의해 pH 8로 처리하고, 이후 실온에서 1 시간 동안 기계적 교반하였다. 이를 실온에서 10 분 동안 1700 g로 원심분리기에 도입하였다. 적은 단백질 분획이 상청액으로서 수득되고, 전분 분획이 침전물로서 수득되었다. 모든 잔여 단백질을 제거하기 위해 이 작업을 3회 반복하였다. 그 후에, 전분 분획을 pH 7로 재조절하고, 유동층 건조기를 사용하여 건조시켰다. 전분 분획은 분쇄된 메밀 그로우트로부터 50%의 수율로 수득되고, 95%의 순도를 가졌다.

실시예 2

일반 메밀 가루(400 g)를 1:4 (w/w)의 비율로 물에 현탁시키고, 기계적 교반에 의해 균질하게 혼합하여 수성 현탁액을 형성시켰다. 단백질의 가용화를 향상시키기 위해 수성 현탁액의 pH를 1N 수산화나트륨 수용액에 의해 45℃에서 8로 조절하였다. 수성 현탁액 중의 단백질이 기계적 교반에 의해 1 시간 동안 가용화되게 하였다.

수성 현탁액을 이후 실온에서 10 분 동안 1700 g으로 실험실 원심분리기에 도입하였다. 원심분리에 의해서 두 가지 분획이 생성되었다: 단백질, 가용성 탄수화물 및 염이 풍부한 제1 분획(즉, 상청액) 및 전분 및 섬유질 혼합물을 포함하는 제2 분획(즉, 침전물).

단백질을 침전시키기 위해 제1 분획의 pH를 45℃에서 5% (v/v) 염산 수용액을 첨가함으로써 pH 4.5(등전점)로 조절하였다. 가용성 탄수화물 및 염(즉, 상청액)으로부터 단백질 분획(즉, 침전물)의 분리를 실온에서 5 분 동안 760 g으로 실험실 원심분리기에 의해 수행하였다. 불용성 단백질의 분획 및 가용성 단백질의 분획을 수득하기 위해, 이에 따라 수득된 단백질 분획(즉, 침전물)을 실온에서 1N 수산화나트륨 수용액에 의해 pH 7로 중화시킨 후, 120 메쉬(125 μm)의 체에 통과시켰다. 가용성 단백질 분획을 분무 건조에 의해 2 시간 동안 건조시키고, 불용성 단백질 분획을 진공 오븐 건조에 의해 8 시간 동안 건조시켰다.

가용성 단백질 분획은 메밀 가루로부터 3%의 수율로 수득되고, 74%의 순도를 가졌다. 불용성 단백질 분획은 메밀 가루로부터 3%의 수율로 수득되었다.

섬유질이 풍부한 분획 및 전분이 풍부한 분획을 수득하기 위해, 전분 및 섬유질 혼합물을 포함하는 제2 분획(즉, 침전물)을 실온에서 물로 처리하고, 120 메쉬(125 μm)의 체에 통과시켰다. 그 후에, 잔여 전분을 제거하기 위해 섬유질 분획을 물로 세척하였다.

섬유질 분획을 유동층 건조기를 사용하여 건조시켰다. 섬유질 분획은 32%의 수율로 수득되고, 10% 셀룰로스 순도를 가졌다.

전분 분획의 잔여 단백질을 제거하기 위해, 전분 분획을 먼저 실온에서 1N 수산화나트륨 수용액에 의해 pH 8로 처리하고, 이후 실온에서 1 시간 기계적 교반하였다. 이를 실온에서 10 분 동안 1700 g로 실험실 원심분리기에 도입하였다. 적은 단백질 분획이 상청액으로서 수득되고, 전분 분획이 침전물로서 수득되었다. 모든 잔여 단백질을 제거하기 위해 이 작업을 3회 반복하였다. 그 후에, 전분 분획을 pH 7로 재조절하고, 유동층 건조기를 사용하여 건조시켰다. 전분 분획은 메밀 가루로부터 50%의 수율로 수득되고, 95%의 순도를 가졌다.

실시예 3

메밀 그로우트(100 g)를 45℃에서 1:4 (w/w.)의 비율로 물과 혼합하였다. 그 후에, 이를 100 μm의 평균 입도에 도달할 때까지 크루드 밀러 이후 콜로이드 밀러에서 밀링하였다. 단백질의 가용화를 향상시키기 위해 수성 현탁액의 pH를 1N 수산화나트륨 수용액에 의해 45℃에서 8로 조절하였다. 수성 현탁액 중의 단백질이 기계적 교반에 의해 적어도 1 시간 동안 가용화되게 하였다. 수성 현탁액을 이후 실온에서 3500 g으로 수평형 디캔터에 도입하였다. 원심분리에 의해서 두 가지 분획이 생성되었다: 단백질, 가용성 탄수화물, 염이 풍부한 제1 분획(즉, 상청액) 및 전분 및 섬유질을 포함하는 제2 분획(즉, 침전물).

단백질을 침전시키기 위해 45℃에서 제1 분획에 5% (v/v) 염산을 첨가함으로써 제1 분획의 pH를 pH 4.5(등전점)로 조절하였다. 가용성 탄수화물 및 염(즉, 상청액)으로부터 단백질 분획(즉, 침전물)의 분리를 실온에서 9500 g으로 코니칼 플레이트 원심분리기에 의해 수행하였다. 단백질 분획을 재가용화시키기 위해 이에 따라 수득된 단백질 분획(즉, 침전물)을 실온에서 1N 수산화나트륨 수용액에 의해 pH 7로 중화시켰다. 농축된 단백질 분획을 이후 170℃의 입구 온도 및 105℃의 출구 온도로 분무 건조에 의해 2 시간 동안 건조시켰다.

단백질 분획은 메밀 그로우트로부터 2%의 수율로 수득되고, 65%의 순도를 가졌다.

섬유질이 풍부한 분획 및 전분이 풍부한 분획을 수득하기 위해, 전분 및 섬유질 혼합물을 포함하는 제2 분획(즉, 침전물)을 실온에서 물로 처리하고, 150 메쉬의 체에 통과시켰다.

섬유질 분획을 열풍 건조기를 사용하여 건조시켰다. 섬유질 분획은 12%의 수율로 수득되고, 10% 총 섬유질 순도를 가졌다.

전분 분획의 잔여 단백질을 제거하기 위해, 전분 분획을 하이드로사이클론으로 정제하였다. 적은 단백질 분획이 경질상으로서 수득되고, 전분 분획이 중질 상으로서 수득되었다. 그 후에, 전분 분획을 판 여과기 및 유동층 건조기를 사용하여 건조시켰다.

전분 분획은 분쇄된 메밀 그로우트로부터 50%의 수율로 수득되고, 92%의 순도를 가졌다.

Claims (35)

1. 메밀 그로우트로부터 단백질, 전분 및 섬유질을 추출하기 위한 방법으로서,
   a) 50℃ 미만의 온도에서, 메밀 그로우트로부터 pH가 7.5 내지 8.5인 수성 현탁액을 제조하는 단계;
   b) 단백질, 가용성 탄수화물 및 염을 포함하는 경질 분획, 및 전분 및 섬유질을 포함하는 중질 분획을 수득하기 위해 수성 현탁액을 밀도에 의해 분별하는 단계;
   c) 단백질을 단리시키기 위해 경질 분획을 처리하는 단계;
   d) 섬유질로부터 전분을 분리하기 위해 중질 분획을 처리하는 단계를 포함하고,
   상기 수성 현탁액을 제조하는 단계 a)는
   실온 내지 50℃를 포함하는 온도에서 4:1 (w/w)의 비율로 메밀 그로우트에 물을 첨가하는 단계; 및
   메밀 수성 현탁액 중의 메밀 입자가 100 μm의 평균 입도를 갖는 메밀 수성 현탁액을 수득하기 위해 습식 분쇄하는 단계를 포함하는, 방법.
2. 제1항에 있어서, 유기 용매를 함유하지 않는, 방법.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 방법이 메밀 그로우트로부터 시작되는 경우, 경질 분획의 처리 단계 c)는
   c1) 단백질을 침전시키기 위해 실온 내지 50℃를 포함하는 온도에서 경질 분획의 pH를 단백질의 등전 pH로 조절하는 단계;
   c2) 가용성 탄수화물 및 염을 포함하는 상청액으로부터 단백질 침전물을 분리하기 위해 경질 분획을 밀도에 의해 분별하는 단계;
   c3) 단백질을 중화시키고 재가용화시키기 위해 단백질 침전물을 실온 내지 50℃를 포함하는 온도에서 6.5 내지 7.5 범위의 pH로 처리하는 단계;
   c4) 단백질을 건조시키는 단계를 포함하는, 방법.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 중질 분획의 처리 단계 d)는
    d1) 중질 분획을 재현탁시키고 섬유질 분획과 전분 분획을 수득하기 위해 실온 내지 50℃를 포함하는 온도에서 중질 분획에 물을 첨가하는 단계;
    d2) 실온 내지 50℃를 포함하는 온도에서 전분 분획으로부터 섬유질 분획을 분리하는 단계;
    d3) 섬유질을 건조시키는 단계;
    d4) 실온 내지 50℃를 포함하는 온도로 pH 6 내지 pH 9에서 밀도 차이에 의해 전분 분획에서 잔여 단백질을 제거하는 단계;
    d5) 전분 분획을 건조시키는 단계를 포함하는, 방법.
13. 삭제
14. 삭제
15. 제6항에 있어서, 중질 분획의 처리 단계 d)는
    d1) 중질 분획을 재현탁시키고 섬유질 분획과 전분 분획을 수득하기 위해 실온 내지 50℃를 포함하는 온도에서 중질 분획에 물을 첨가하는 단계;
    d2) 실온 내지 50℃를 포함하는 온도에서 전분 분획으로부터 섬유질 분획을 분리하는 단계;
    d3) 섬유질을 건조시키는 단계;
    d4) 실온 내지 50℃를 포함하는 온도로 pH 6 내지 pH 9에서 밀도 차이에 의해 전분 분획에서 잔여 단백질을 제거하는 단계;
    d5) 전분 분획을 건조시키는 단계를 포함하는, 방법.
16. 삭제
17. 제12항에 있어서, 전분 분획의 처리 단계 d4)는 적어도 1회 반복되는, 방법.
18. 제12항에 있어서, 중질 분획의 처리 단계의 건조 단계 d3) 및 d5)는 유동층 건조기(fluidized bed dryer), 동결 건조기(freeze dryer) 또는 열풍 건조기(hot air dryer)를 사용함으로써 수행되는, 방법.
19. 제17항에 있어서, 중질 분획의 처리 단계의 건조 단계 d3) 및 d5)는 유동층 건조기, 동결 건조기 또는 열풍 건조기를 사용함으로써 수행되는, 방법.
20. 제6항에 있어서, 경질 분획의 처리 단계의 건조 단계 c4)는 진공 오븐 건조기, 동결 건조기, 또는 분무 건조기를 사용함으로써 수행되는, 방법.
21. 삭제
22. 삭제
23. 제12항에 있어서, 여과에 의한 분리 단계(단계 d2))는 100 μm 내지 125 μm를 포함하는 크기를 갖는 체를 사용함으로써 수행되는, 방법.
24. 제17항에 있어서, 여과에 의한 분리 단계(단계 d2))는 100 μm 내지 125 μm를 포함하는 크기를 갖는 체를 사용함으로써 수행되는, 방법.
25. 제18항에 있어서, 여과에 의한 분리 단계(단계 d2))는 100 μm 내지 125 μm를 포함하는 크기를 갖는 체를 사용함으로써 수행되는, 방법.
26. 제1항 또는 제2항에 있어서, 밀도에 의한 분별 단계(단계 b))는 기계적 분별 단계를 포함하고, 기계적 분별 단계는 수평형 스크류 디캔터, 원심 디캔터 또는 하이드로사이클론을 사용함으로써 수행되는, 방법.
27. 삭제
28. 삭제
29. 제6항에 있어서, 밀도에 의한 분별 단계(단계 b) 및 단계 c2))는 기계적 분별 단계를 포함하고, 기계적 분별 단계는 수평형 스크류 디캔터, 원심 디캔터 또는 하이드로사이클론을 사용함으로써 수행되는, 방법.
30. 삭제
31. 제12항에 있어서, 밀도에 의한 분별 단계(단계 b) 및 단계 d4))는 기계적 분별 단계를 포함하고, 기계적 분별 단계는 수평형 스크류 디캔터, 원심 디캔터 또는 하이드로사이클론을 사용함으로써 수행되는, 방법.
32. 제17항에 있어서, 밀도에 의한 분별 단계(단계 b) 및 단계 d4))는 기계적 분별 단계를 포함하고, 기계적 분별 단계는 수평형 스크류 디캔터, 원심 디캔터 또는 하이드로사이클론을 사용함으로써 수행되는, 방법.
33. 제18항에 있어서, 밀도에 의한 분별 단계(단계 b) 및 단계 d4))는 기계적 분별 단계를 포함하고, 기계적 분별 단계는 수평형 스크류 디캔터, 원심 디캔터 또는 하이드로사이클론을 사용함으로써 수행되는, 방법.
34. 제20항에 있어서, 밀도에 의한 분별 단계(단계 b) 및 단계 c2))는 기계적 분별 단계를 포함하고, 기계적 분별 단계는 수평형 스크류 디캔터, 원심 디캔터 또는 하이드로사이클론을 사용함으로써 수행되는, 방법.
35. 삭제