KR20010023445A - 단백질 조성물 및 근육원으로부터 단백질 조성물을단리하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 방법은 입자 형태의 조직을 pH 약 3.5 미만을 갖는 산성 수용액과 혼합하여, 실질적으로 근원 섬유 및 근절 조직 구조가 없는 단백질이 풍부한 용액을 생산하는 것인 동물 근육 조직의 단백질 성분을 단리하기 위하여 제공된다. 상기 단백질이 풍부한 수용액은 단백질 침전을 수행하기 위해 처리된 후 단백질이 회수될 수 있다.

Description

단백질 조성물 및 근육원으로부터 단백질 조성물을 단리하는 방법{PROTEIN COMPOSITION AND PROCESS FOR ISOLATING A PROTEIN COMPOSITION FROM A MUSCLE SOURCE}

현재, 근육 단백질의 기능 특성 및 영양학적 특성 때문에 근육 단백질 식품으로서의 용도를 확대하는데 관심이 모아지고 있다. 상기 성분의 보다 나은 용도는 단백질의 기능성을 잃어서 가치가 적은 오래된 재료 또는 냉동 재료에 있어서 특히 중요할 수 있다. 현재의 가공 공정에서는 식품으로서 사용되는 근육 조직은 냉동되거나 오래된 것보다 신선해야만 한다고 여기고 있다. 물고기를 그냥 이송하거나 육지에서의 가공을 효과적으로 하는데 필요한 냉동 처리를 하는 것보다는 바다에서 잡은 물고기를 선상에서 신선하게 처리하는 것이 일반적인 상업적 관행이다. 오래되거나 또는 냉동된 물고기는 조직 단백질의 기능적인 질이 낮아진다. 식품 학자들에게 가장 중요한 단백질 기능성은 용해성, 수분 보유 용량, 겔화, 지방 결합 능력, 발포 안정성 및 유화 특성이다.

근육 조직, 특히 물고기로부터의 단백질 농축물은 가수분해에 의해 만들어져왔다. 이러한 접근은 일부 기능 특성, 특히 용해성을 향상시키고, 제조된 수프에서 단백질 농축물을 사용하는 것을 허용한다. 그러나, 이러한 접근은 또한 겔화 능력 등의 다른 기능 특성을 파괴한다.

단백질 안정화 식품에서 몇몇 성공해 온 방법은 "수리미(surimi)"를 생산하기 위한 방법이다. 기계로 뼈를 발라내어 다진 고기 등의 다른 가공을 하지 않은 재료로부터 수리미와 유사한 생성물을 제조하기 위한 몇몇 시도가 있어왔지만, 이 종래 방법은 주로 물고기에 사용되어 왔다. 수리미 생산에서, 신선한 근육을 분쇄하여 다양한 양의 물로 다양한 횟수로 세척하였다. 이것은 공장의 위치 및 특별한 종류로부터 목적하는 생성물에 의해 결정된다. 물은 1부의 물고기에 대하여 약 2부 내지 1부의 물고기에 대하여 약 5부까지의 정도의 비로 사용될 수 있고, 전형적으로는 1부의 물고기에 대하여 약 3부의 물이 사용된다. 세척 횟수는 다시 가공하지 않은 재료, 즉 목적으로 하는 생성물에 의존하여 일반적으로 2 내지 5회로 다양할 수 있다. 물고기 근육 단백질의 20 내지 30 퍼센트는 분쇄 근육이 물로 세척되는 경우 용해될 수 있다. 근형질 단백질로 알려져 있는 이들 용해성 단백질은 일반적으로 상기 방법의 세척수에서 회수되지 않는다. 이러한 손실은 근형질 단백질이 식품으로서 유용하기 때문에 바람직하지 않다. 고체 형태의 단백질을 함유하는 세척된 다져진 생성물은 이어서 단백질 겔을 만드는데 이용된다. 원래, 이것은 일본에서 "카마보코 (kamaboko)"를 생산하는데 사용되었다. 카마보코는 인기 있는 물고기 소시지로, 세척되어 다져진 물고기를 이것이 겔이 될 때까지 가열하여 만든다. 현재, 세척되어 다져진 물고기를 냉동하기 전에 단백질 변성을 방지하기 위해 동결 방지제를 첨가하는 것이 필요하다고 여겨진다. 전형적인 동결 방지제 혼합물은 자당 약 4%, 소르비톨 약 4% 및 트리폴리인산 나트륨 약 4%으로 이루어진다. 이들 성분은 냉동, 냉동 저장 및 해동 동안 단백질 변성을 지체시킨다.

Cuq 등은 Journal of Food Science, p. 1369-1374(1995)에서 물고기의 근원 섬유 단백질에 기초한 식용 포장 필름을 제공하는 것을 제안하였다. 필름을 제조하기 위한 방법에서, 물로 세척되어 다져진 물고기의 단백질은 최종 농도 2%의 단백질이 될 때까지 pH 3.0의 초산 수용액에서 용해된다. 상기 작업에서, pH 값 약 5.5 이상에서 얻어지는 기능 특성을 재수립하기 위해 산성화 된 단백질의 pH 값을 재조절하는 시도는 행하여지지 않았다. 또한, 초산의 사용은 재료에 강한 냄새를 배게 하여 식료품에서의 그 용도를 극히 제한할 수 있다.

또한 Shahidi와 Onodenalore은 Food Chemistry, 53 (1995) 51-54에서 뼈를 발라낸 전체 별빙어를 물로 세척한 다음 0.5% 염화 나트륨으로 세척 한 후, 중탄산나트륨으로 세척하는 것을 제안하였다. 중탄산나트륨을 사용하는 것을 포함하는 일련의 세척은 근육 단백질 50% 이상을 제거할 수 있다. 반드시 모든 근형질 단백질이 제거될 수 있다. 최종 잔여물은 추가로 세척되어 나머지 중탄산염을 제거하였다. 세척된 고기는 이어서 찬물에 현탁되고, 70℃에서 15분 동안 가열되었다. 이 가열 처리는 물고기 단백질을 "익히기에" 충분하고, 따라서 이 단백질을 변성하고, 이 단백질의 기능 특성을 감소시키거나 제거한다. 별빙어 단백질의 기능 특성을 향상시키기 위한 단백질을 저장하는 시도는 없었다.

Shahidi와 Venugopal은 Journal of Agricultural and Food Chemistry 42 (1994) 1440-1448에서 대서양 청어를 물로 세척한 후 중탄산나트륨 수용액으로 세척하는 방법을 기재하였다. 다시, 이 방법은 근형질 단백질을 포함하여, 근육 단백질의 50% 이상을 제거할 것이다. 상기 세척된 고기는 균질화 되었고, pH는 초산으로 3.5 내지 4.0으로 변화시켰다. 또한, 여기에는 휘발성 초산의 역겨운 냄새로 인한 문제가 있다.

Venugopal과 Shahidi는 Journal of Food Science, 59, 2(1994) 265-268, 276에는 또한 다진 대서양 고등어를 처리하기 위한 유사한 방법을 기재한다. 이 재료는 연속해서 물, 중탄산염 용액 및 다시 물로 연속해서 세척된다. 균질화 한 후, 초산을 사용하여 pH는 3.5로 한다. 상기 재료를 100℃에서 15분 동안 가열하면서, 단백질은 pH 4 이상에서 침전되었다. 상기 문헌에는 "물고기 근육의 조직 단백질의 분해는 이온력＞0.3의 추출용 용제를 필요로 한다"라고 기재되어 있다.

Shahidi와 Venugopal은 Meat Focus International, October 1993, p. 443-445에서 약 0.3 만큼 낮은 pH를 갖는 수용액 중에서 균질화 된 청어, 고등어 분산물 또는 별빙어 분산물을 형성하기 위한 방법을 기재한다. 상기 문헌은 초산은 청어 분산물의 점도를 감소시키고, 고등어의 점도를 높여 겔을 형성하고, 별빙어를 침전시킨다고 보고하고 있다. 모든 다른 침전물은 물과 중탄산나트륨으로 초기에 세척되어, 근형질 단백질을 포함하는 실질적인 단백질 부분을 제거할 수 있다.

Chawla 등은 Journal of Food Science, Vol. 61, No. 2, p. 362-266, 1996에서 다진 날가지 숭어 근육을 물로 2회 세척하고, 여과에 의해 회수한 후에 상기 다진 날가지 숭어 근육을 처리하기 위한 방법을 기재하고 있다. 다진 물고기 생성물을 주석산, 젖산, 초산, 또는 구연산과 혼합하여 잘 놓아 둔 다음 20분 동안 끊는 수조에서 가열한 후 냉각하여 겔을 형성한다. 이 열 처리는 단백질을 변성시키기에 충분하다. 세척 단계는 다진 근육으로부터 용해성의 근형질 단백질을 제거하기에 바람직하지 않다. 또한 상기 문헌에는 세척되지 않은 다진 물고기는 수리미의 목적하는 겔 형성 특성을 제공하는데 실패했다고 기재되어 있다.

Onodenalore 등은 Journal of Aquatic Food Products Technology, Vol. 5(4), p. 43-59에서 다진 상어 근육이 산성화되는 단백질 조성물원인 것을 기재한다. 상기 다진 생성물은 염화 나트륨 수용액, 중탄산나트륨 수용액 및 이어서 물로 연속해서 세척하여 신진대사 물질을 제거한다. 이 세척은 근형질 단백질의 바람직하지 않은 제거를 초래한다. 다진 생성물은 여과에 의해 회수된다. 다진 생성물은 이어서 초산으로 pH 3.5로 산성화되고, 끓는 수조에서 가열되고, 냉각되고 원심원심 분리되어 상청을 회수한다. 상청 pH는 NaOH를 사용하여 pH 4 내지 10으로 조절되고, 끓는 수조에서 가열되고, 익혀서 원심 분리하여 두 번째 상청을 회수하였다. 다진 생성물로 이루어진 단백질 분산물을 가열하면 용액 중 남아있는 단백질 87 내지 94%로 얻어지는 반면, 산성화되지 않은 단백질 분산물을 가열하면 단백질 응고물로 얻어졌다. 그러나, 가열은 단백질 변성을 일으킨다.

따라서, 신선한 근육 조직원을 요구하기보다는 오히려 냉동 또는 오래된 동물 근육 조직원을 포함하는 동물 근육 조직원으로부터 높은 비율의 이용 가능한 근육 단백질을 회수하기 위한 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 냉동 또는 오래된 물고기 등의 식품원으로서 현재 충분히 이용되고 있지 않은 근육 단백질원의 사용을 허용하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 가공되어 공급되는 재료의 모든 단백질 함량을 실질적으로 회수하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 특히 인간의 소비를 위해 유용한, 안정하고 기능적인 단백질 생성물을 생산하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이러한 방법은 동물원(animal source)이 도살 된 후 바로 공정을 개시하는 것을 요구한다기 보다는 오히려 마음대로 그 공정의 조작을 허용하여, 공정이 목적하는 시간 스케줄 이상으로 연장될 수 있다.

본 출원은 1997년 2월 12일에 출원된 일련 번호 제 08/797,929호의 계속적인 일부 출원이고, 이것은 차례로 1996년 12월 21일에 출원된 부분 출원 일련 번호 제 60/034,351호의 계속적인 일부 출원이다.

본 발명은 미국 통상부(U.S. Department of Commerce; NOAA)로부터 받은 보조금 NA90AA-D-SG24 하에서 정부 지원에 의해 만들어졌다.

본 발명은 향상된 기능 특성을 갖는 동물 근육원으로부터 단백질을 회수하기 위한 방법 및 상기와 같이 얻어진 단백질 생성물에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 동물 근육원으로부터 향상된 기능 특성을 갖는 근육 단백질을 회수하기 위한 방법 및 상기와 같이 얻어진 단백질 생성물에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 일반적인 방법을 나타내는 개략도 이다.

도 2는 선행 기술의 종래 방법의 개략도 이다.

도 3은 선행 기술의 향상된 종래 방법의 개략도 이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 방법의 개략도 이다.

본 발명은 약 3.5 이하의 낮은 pH에서 가공하는 것을 허용하는 근육 조직의 근원 섬유 및 근형질 단백질의 특성을 새롭게 발견한 것에 기초한 것이다. 근육 조직(물고기 또는 고기)은 파열되어 충분한 물과 pH에서 분쇄 또는 균질화 되는 것에 의해 입자를 형성하고, 주요 부분, 바람직하게는 실질적으로 모든 이용 가능한 단백질이 용해된다. 용해는 약 3.5 이하의 낮은 pH에서 달성될 수 있지만, 실질적인 단백질 파괴를 초래할 만큼 그렇게 낮지 않은, 바람직하게는 약 2.5 내지 3.5에서 달성될 수 있다. 용해 단계 동안, 근원 섬유 및 근절 조직 구조는 아래에 기재되어 있는 바와 같이 얻어지는 최종 생성물은 근원 섬유 및 근절 조직 구조는 실질적으로 없도록, 실질적으로 완전하게 용해된 단백질로 변환된다. 이 방법은 주요 근원 섬유 단백질이 종래 방법에서는 결코 용해되지 않았다는 점에서 수리미를 만들기 위한 종래 방법과는 다르다. 수리미를 만드는 종래 방법에서, 근원 섬유 단백질은 단순히 물 또는 약간 알칼리성을 띄게 만든 물로 세척되어 생성물의 품질을 저하시키는 수용성 물질을 제거한다. 불행히도, 이 종래 방법은 또한 수용성 근형질 단백질도 제거한다.

본 발명의 임의의 구현예에서, 파열된 근육 조직은 수용액과 혼합되어 pH를 전형적으로 약 5.0 내지 약 5.5로 하고, 연속적인 낮은 pH 처리 단계에서 단백질을 용해하는 것을 보다 용이하게 처리할 수 있는 근육 입자의 현탁액을 제공하고, 충분히 낮은 점도, 즉 겔이 아닌 용액을 제공하여, 그 결과 쉽게 처리될 수 있다. pH 약 5.0 내지 약 5.5에서의 상기 임의의 예비적 단계를 수행하는 것에 의해, 균질한 현탁액이 얻어지고, 여기서 단백질은 과량의 농도의 물을 흡수하지 않는다. 따라서, 감소된 부피의 물은 연속적인 용해 단계에서 목적의 보다 낮은 pH를 달성하도록 처리되어야만 한다.

낮은 pH 처리 단계로부터의 용해된 단백질 물질은, 이어서 그 pH를 약 5.0 내지 약 5.5로 올리고, 염을 첨가하고, 첨가된 염을 화합하고, pH를 올리고, 폴리사카라이드 폴리머 등의 공침전제(coprecipitant) 등의 사용에 의해 단백질을 침전시키도록 처리하여, 원래의 동물 조직 가공 공급물 중의 원래의 근육 조직 단백질의 근원 섬유 단백질 및 근형질 단백질의 주요 부분을 함유하는 불용성 단백질 생성물을 회수한다. 상기 단백질 생성물은 원래의 동물 조직 가동 공급물에서 존재하는 막 단백질을 함유할 수 있다. 또한, 상기에서 설명된 바와 같이, 침전된 단백질은 실질적으로 근원 섬유 및 근절 조직 구조가 없다. 근원 섬유 및 근절 조직은 현미경 하에서 관찰될 수 있는 조직 스트랜드(strand) 또는 조직 스트랜드 구조의 일부로 이루어진다. 근원 섬유 및 근절은 주로 단백질로 형성된다.

본 발명의 대안적인 방법에서, 근육 조직은 세척되어 근형질 단백질의 수용액을 얻을 수 있다. 이 용액은 상기에서 설명된 바와 같이 낮은 pH에서 처리된 다음, 상기에서 설명된 바와 같이 근원 섬유 단백질의 존재 하에서 침전될 수 있다.

대안적인 방법에서, 이 침전 단계는 단백질 생성물을 회수하기 위해 수행할 필요는 없다. 이 단백질 생성물은 그것의 pH를 올리지 않고, 염, 폴리머 등으로 침전하는 것에 의해 직접적으로 처리될 수 있고, 예를 들면 산성 식품에서 사용되어지도록 분무 건조 될 수 있다. 대안으로, 낮은 pH의 단백질이 풍부한 용액은 산성 단백질 가수 분해 효소 조성물을 사용하여 또는 단백질을 분류하는 것에 의해, 단백질의 기능 특성을 향상시키도록 처리될 수 있다.

보다 높은 pH 조건에서 회수되는 침전된 단백질 조성물은 추가로 처리되어 식료품을 생산할 수 있다. 이러한 추가의 처리는 동결 방지제 조성물을 첨가하거나 또는 첨가하지 않고, 그의 pH를 올리거나 올리지 않는 동결 건조, 냉동, 또는 그의 pH를 올리는 것에 의해 겔화 하는 것 등을 포함할 수 있다.

본 발명에 따라서, 동물 근육은 파열되어 분쇄하고 균질화 등에 의해 입자를 형성한다. 임의의 예비 단계로서, 동물 근육 조직원 단백질을 분쇄하고 약 3.5 이하의 pH에서 수용액 부피 대 조직 중량의 비로 수용액과 혼합되어, 단백질의 회수를 어렵게 하는 바람직하지 않은 높은 점도를 갖지 않는 조성물을 형성한다. 이 낮은 pH 조건의 결과로서, 단백질 용액은 실질적으로 근원 섬유 단백질 및 근절 단백질이 없다. 동물 근육원은 신선한 것이거나, 오래된 것 또는 냉동된 것일 수 있다. 전형적으로, 수용액 부피 대 조직 중량의 비는 약 7 : 1 이상, 바람직하게는 약 9 : 1 이상이다. 동물 근육원이 낮은 비에서 낮은 겔화 경향을 나타내는 경우에는, 수용액 부피 대 조직 중량의 보다 낮은 비가 근육 조직원의 종류에 의존하여 사용될 수 있다. 상기와 같은 수용액 부피 대 조직 중량의 비 조건을 사용하는 것에 의해, 조직의 단백질 성분은 수용액에서 용해되고, 이 단계에서의 조성물의 겔화는 회피된다. 단백질이 용액 중에 있는 동안, pH는 실질적인 단백질 부분을 파괴할 만큼, 즉 pH 약 1.0 이하만큼 낮지 않다. 단백질 변성 및 단백질의 가수분해는 또한 용액 중에서 온도와 시간의 함수이고, 용액의 증가된 온도와 증가된 시간에 따라 단백질 변성 및 단백질 가수분해를 촉진한다. 따라서, 용액의 온도와 단백질이 용액에 있는 시간을 줄이는 것이 바람직하고, 특히 보다 낮은 pH의 단백질 용액, 예를 들면 약 2.0 이하의 용액을 만드는 경우에 바람직하다. 이 수용액 조성물은 또한 염, 예를 들면 염화 나트륨 등의 용액에서 단백질은 분해하거나 가수분해하지 않은 조성물을 함유할 수 있다. 상기 용액의 이온 세기는 약 200mM 이하로 유지되어, 원하지 않는 경우 단백질의 침전을 회피할 수 있다.

임의의 예비 단계에서, 파열된 동물 근육 조직은 산성 용액과 혼합되어 pH 약 5.0 내지 약 5.5이 된다. 그 후, 단백질을 용해하기 위하여 상기한 바와 같이 산으로 혼합물의 pH를 감소시킨다. 이 예비 혼합 단계는 상기 낮은 pH 처리 단계에서 감소된 점도를 갖는 단백질 용액을 제공하고, 그 후 단백질 회수를 위한 방법을 용이하게 한다는 것을 알 수 있었다.

이 점에서, 특별히 바람직한 단백질 분류물 또는 유도된 생성물 분류물을 회수하기 위해, 필요에 따라 크기별 배제 크로마토그래피, 또는 단백질 분류물은 낮은 점도의 용액에서 용해될 수 있기 때문에 분자 크기 이외에 단백질의 특성에 기초한 다른 기술에 의해, 용해된 조성물을 임의로 분류할 수 있다. 대안으로, 용액 중의 단백질은 예를 들면 건조 분무에 의해 탈수되어, 샐러드 드레싱, 마요네즈, 젤라틴, 또는 과일 쥬스, 소다 등에 대한 영양 보조제 등의 산성 식품에서 사용하기 위한 기능 단백질을 생산할 수 있다. 이러한 점에서 상기 방법은 편리한 시기에 산성 단백질 분해 효소로 단백질을 분해하는 처리 할 수 있고, 필요에 따라 목적하는 바와 같이 단백질 기능 특성을 향상시키기 위해 단백질을 개선할 수 있다. 일부 제한된 단백질 분해는 낮은 pH에서 일어날 수 있다. 이러한 단백질 분해는 시간, 온도 및 특정한 pH 값에 의존한다.

회수된 단백질이 풍부한 용액/아교질 현탁액은 이어서 반드시 모든 단백질을 침전하는 약 5.0 내지 약 5.5의 pH로 조절될 수 있다. 이 pH는 동물 단백질원에 의존하여 변화할 것이고, 일반적으로는 약 5.0 내지 약 5.5, 보다 일반적으로는 약 5.3 내지 약 5.5이다. 이 pH는 원심분리에 의해, 또는 폴리머 침전제, 예를 들면 폴리사카라이드 또는 이들의 화합물을 사용하여 다시 회수될 수 있다. 근원 섬유 및 세포골격 단백질 모두가 회수될 수 있을 뿐만 아니라, 약 3.5 이하의 감소된 pH에서 미리 용해되었으나 별도로 회수되지 않았던 용해성 근형질 단백질 분류물이 pH 약 5.0 내지 약 5.5로 올리는 것에 의해 침전되었다. 상기 회수된 근형질 단백질은, 샘플이 pH가 약 5.5까지 직접적으로 감소되고 원심 분리되는 경우에는 관찰되지 않는다. 이것은 낮은 pH 조건에서 달성되고, 이어서 단백질 침전이 상기 단백질 손실을 방지하는데 효과적인 pH 조건으로 되돌리는 것이 필요하다. 낮은 pH 조건이 미리 얻어지지 않은 경우, 단백질 손실은 우선 근형질 단백질의 손실에 기인하여, 원래의 가공 식품 단백질의 약 20 내지 30%가 일반적이다. 침전된 단백질은 낮은 분자량 대사 산물, 당, 인산염 및/또는 뉴클레오티드 등의 용해성 불순물을 함유하는 수용액 조성물로부터 분리된다. 대안으로 단백질 침전물은 폴리사카라이드, 하전된 폴리머, 알긴산염 또는 카라게닌 등의 침전 폴리머 단독으로 또는 원심분리와 결합하여 도달된다. 또한, 상기에서 설명한 바와 같이, 침전물은 염의 첨가에 의해 또는 pH 조절 및 염의 첨가 등의 결합에 의해 달성될 수 있다. 본 발명자들은 증명되지 않은 단백질 회수를 지지하기 위해 특별한 이론에 의해 한정하지 않고, 이 향상된 회수는 근형질 단백질이 특정 pH에서 녹지 않는 경우에 근형질 단백질에서의 분자 변화, 또는 근형질 단백질이 근원섬유 및 세포골격 단백질에서의 분자 변화에 기인하여 상기 근원 섬유 및 세포골격 단백질에 보다 쉽게 결합할 수 있는 것에 기인할 수 있다. 대안으로, 근원 섬유 및 세포골격 단백질의 절개(opening up)는 근형질 단백질에 대한 보다 많은 결합 위치를 제공할 수 있다.

아무튼, 본 발명자들은 상기한 낮은 pH 조건에서 단백질 용액을 처리하는 것은 단백질의 기능성을 향상시킨다는 것을 발견하였다. 상기에서 관찰되는 개선점은 본 발명의 방법에서의 출발 물질로서 오래되거나 또는 냉동된 근육 조직의 사용을 허용한다. 또한, 신선한 근육 조직은 본 발명의 방법에서 출발 물질로서 사용될 수 있다.

최적의 침전을 위한 pH가 도달되는 비는 수집된 단백질의 회합 본성에 따라 효과를 갖는다. 염기의 직접적인 첨가에 의한 pH의 빠른 변화는 뭉쳐진 덩어리의 단백질을 생산할 수 있는 반면, pH에서의 느린 변화, 예를 들면 투석에 의해 도달되는 pH변화는 단백질을 일반적으로 원섬유에서 결합되어 있는 단백질과 특히 결합하도록 한다.

최종 생성물을 바람직하지 않게 오염시키지 않는 모든 산이 pH를 낮추기 위해 사용될 수 있고, 이들 산은 구연산, 말산, 주석산 등을 포함하는 유기산 또는 염산 또는 황산 등 또는 이들의 혼합물이다. 바람직한 pKa 값을 갖는 구연산이 상기 방법에서 바람직한 산이다. 충분한 구연산은 pH 3 및 pH 5.5에서 충분한 완충 용량을 제공하고, 이어서 염산은 pH를 목적하는 지점까지 낮춘다. 바람직하지 않은 냄새를 내는 초산 또는 낙산 등의 상당한 휘발성을 갖는 산은 바람직하지 않다. 더욱이 여러 종류의 염기가 pH를 높이기 위해 사용될 수 있다. 폴리인산염은 산화 방지제로서 작용을 하고 근육 단백질의 기능 특성을 향상시키기 때문에, 폴리인산염을 첨가하는 것이 바람직하다.

침전된 단백질은 임의로 여러 가지 방법으로 처리될 수 있다. 예를 들면, 그의 pH는 중성까지 올리고, 동결 방지제를 첨가하고, 냉동하여 전형적인 "수리미"를 만들 수 있다. 상기 방법으로 제조된 수리미는 뛰어난 기능적인 특질을 갖는다. "진정한 스트레인(true strain)"(단백질 품질의 측정)은 대구에 대하여 2.8 만큼 높게, 동물 단백질원으로서 담색 근육(light muscle)에 대하여 2.6만큼 높다. 이 생성물은 지질을 감소시킨다. 침전된 단백질은 겔, 유화제 및 점도 현상제 등의 생성물의 생성에서 사용하기 위한 음으로 하전된 화합물(이에 제한되지 않음) 등의 단백질의 응집을 방지하기 위하여 수리미 방법에서 현재 사용되고 있는 전분 등의 약품을 첨가한 후, 탈수될 수 있다. 또한 침전된 단백질은 이미 함유되어 있는 것보다 작은 부피를 사용하여 pH 약 2.5 내지 약 3.5로 재산성화 시켜, 탈수 전에 단백질을 농축할 수 있다. 이것은 탈수 단계를 위한 에너지를 절약하게 해준다. 또한 회수된 단백질 조성물은 분류되어 구성 단백질을 회수할 수 있다. 결과 생성물은 상기되어 있는 바와 같은 생성물에서의 구성 성분으로서 유용하다.

상대적으로 지방, 오일 및/또는 지질이 높은 동물 근육 조직을 사용하는 경우, 지방, 오일 및/또는 지질은 단백질이 풍부한 생성물을 주로 산화에 의해 쉽게 분해하게 할 수 있는 침전된 단백질과 함께 잔류할 수 있다. 따라서, 단백질이 풍부한 생성물은 이소아스코브산, 아스코브산, 에리토브산(erythorbic acid), 갈산 프로필, 토코페롤 등의 산화 방지제를 상기 생성물에 첨가하여 진공 중에서 저장하거나, 냉동하여 저장하는 것에 의해 처리될 수 있다.

본 발명은 선행 기술에 대하여 다음과 같은 점에서 향상되었다.

1. 오래되거나 또는 냉동된 근육 조직이 목적하는 기간을 조절할 수 있는 가공 스케줄을 허용하는 식품 조성물로서 사용될 수 있다. 본 발명의 방법에서 출발 물질로서 매우 신선한 생성물을 요구할 필요가 없다. 신선하지 않고 냉동되기까지 한 물고기를 사용하는 본 발명의 방법의 능력은 고기잡이 배에서 물고기를 잡는 데에서 매우 중요하고, 현재 이이용 가능한법에서 요구되는 신선한 물고기 필릿원을 사용하기 위한 요구가 줄어들어, 바닷가에 위치한 공장을 이용하는 것을 허용하여 본 발명의 방법을 효과적으로 한다.

2. 본 발명의 방법은 증가된 수율의 단백질을 위해 제공된다. 약 90% 이상의 단백질은 전형적으로 본 발명의 방법을 사용하여 담색 근육 조직으로부터 얻어지는 반면, 선행 기술의 유사한 방법은 약 60% 미만의 단백질 회수율을 제공한다. 일부 경우에서, 본 발명의 방법에 의해 얻어지는 단백질 수율은 약 95% 만큼 높다.

3. 생성물로서의 향상된 단백질 수율은 폐수에서의 회수/제거하는 단백질이 줄어드는 것을 의미하고, 그 결과 부산물 오염이 감소된다.

4. 본 발명의 생성물의 색상은 선행 기술의 생성물의 색상 보다 많이 향상된다. 현재 이용 가능한 방법을 사용하여 원양 물고기로부터 만들어진 수리미의 색상은 전형적으로 높은 황록색 "b" 값(Hunter "b" value)을 갖는 회색 빛이 도는 색상이다. 현재 이용 가능한 방법으로 기름기 없는 흰살 물고기로 만들어진 수리미의 최상 등급만큼 좋거나 그 보다 더 좋은 흰색 색상이 출발 동물 단백질원으로서 고등어의 담색 근육으로부터 본 발명의 방법을 사용하여 얻는다. 가공되기 위한 공급 물질로서, 얼음 위에서 2 내지 3일 저장된 물고기의 고등어 담색 근육은 전형적으로 백색 지표 78.3 이상을 갖는 78.4, -0.89 및 2.0의 "L", "a", "b"값을 갖는 본 발명의 생성물을 제공한다.

5. 선행 기술의 방법에서, 대부분의 근육 단백질은 전 과정을 통해 불용성이다. 본 발명의 방법은 근육 단백질의 거의 98%를 용해한다. 이것은 공정 시간을 줄이고, 공정의 조절을 쉽게 하며, 공정이 계속적인 처리에 적합하게 한다.

6. 본 발명의 방법에 대한 분명한 용도는 불안정성과 바람직하지 않은 관능적 품질 때문에 인간이 먹는 식품으로서 현재 이용되지 않는 재료를 사용하는 것이다. 안정성은 산화 방지제 등의 안정성 강화 물질을 사용하는 경우, 본 발명의 방법을 사용하여 향상될 수 있다. 출발 재료로서 본 발명에서 사용하는 예는 청어, 고등어, 미국 동해안산 청어, 별빙어, 멸치, 정어리 등의 작은 원양 물고기종이고, 이들은 산업용 물고기로서 현재 충분히 사용되고 있지 않거나 또는 이미 사용되고 있지만, 인간 소비에 사용되지 않는다. 전 세계에서 현재 잡히는 물고기 거의 절반이 인간이 먹는 식품으로서 사용되지 않는다. 인간 소비를 위한 적합하게 안정한 단백질 농축물을 생산하는 방법은 상기 재료의 중요한 부가가치를 갖는 용도와 전세계의 영양물 섭취에 중요한 공헌을 한다. 예를 들면 미국의 대서양 근해에서 이용 가능한 고등어, 미국 동해안산 청어 및 청어의 평가된 매년 사용할 수 있는 생산량은 50억 파운드만큼 높다. 본 발명의 방법은 또한 필릿이 제거된 후 양식된 물고기로부터 회수되어 신선하게 가공하기 위해 사용할 수 있다. 이 재료는 현재 인간 식품을 위해 사용되고 있지 않다. 본 발명의 방법을 위한 동물 단백질원의 대표적인 적합한 출발 물질원은 원양 물고기, 갑각류, 예를 들면 크릴, 연체 동물, 예를 들면 오징어 등을 포함하는 물고기 필릿, 머리를 제거하고 창자를 제거한 물고기 또는 닭고기, 쇠고기, 새끼 양고기, 양고기 등을 포함한다. 예를 들면, 대량의 기계적으로 뼈를 발라낸 닭고기는 닭고기 부위를 소매를 위해 제거한 후 새뼈로부터 생산한다. 본 발명의 방법은 이러한 닭고기 부위를 인간 기업을 위해 유용한 단백질이 풍부한 생산물을 생산한다. 본 발명의 방법에 적용할 수 있는 충분히 사용하지 않는 다른 근육원은, 이것은 많은 양으로 이용 가능하지만 이것의 작은 크기 때문에 인간이 먹는 식품으로 전환하기 어려웠던, 남극 크릴을 포함한다. 이 방법은 또한 가장 불안정하거나 또는 낮은 가치의 근육 조직을 사용할 수 있다.

본 발명의 방법은 또한 임의의 단계를 포함하는 복수개의 단계로 이루어진다. 제 1단계에서, 동물 단백질원을 분쇄하여 연속적인 가공을 촉진시키는 높은 표면 면적을 갖는 입자 조성물을 생산한다. 임의의 제 2 단계에서, 분쇄된 단백질원은 물로 세척되고, 전형적으로는 분쇄된 근육원 중량에 기초한 1 내지 9 부피의 물로 세척될 수 있다. 임의의 세척 단계를 사용하는 경우, 액체 용해성 분류물은 다음과 같이 추가로 가공되는 불용성 분류물과 함께 원심 분리되는 것에 의해 불용성 분류물로부터 분리될 수 있다. 액체 분류물은 용해된 단백질 및 지질을 함유한다. 이 세척 단계가 바람직하지 않은 지질을 제거하는 동안, 또한 단백질, 특히 근형질 단백질을 바람직하지 않게 제거한다. 회수된 단백질이 풍부한 물 분류물은 이어서 세척된 액체 용해성 분류물 중 단백질이 회수될 수 있도록 세척 단계로부터 불용성 분류물을 추가로 가공하기 위한 하류의 공정으로 도입될 수 있다. 분쇄된 동물 단백질원은 또한 pH 약 5.3 내지 약 5.5를 얻기 위해 구연산 등의 산을 함유할 수 있는 물을 사용하여 분말화하여, 연속적인 단계에서 이들의 용해를 촉진하는 작은 입자를 만들고, 여기서 조성물의 pH는 감소된다. pH 약 5.3 내지 약 5.5에서 이 단계를 수용하는 경우, 바람직하지 않은 조성물의 팽윤은 회피되거나 최소화된다.

분말화 된 단백질이 풍부한 조성물은 이어서 산 조성물과 혼합되어 pH를 약 3.5로 줄이지만, 실질적으로 단백질을 파괴할 정도로 낮지 않게, 약 2.0 또는 약 0.1 만큼 낮다. 적합한 산은 단백질을 실질적으로 파괴하지 않고, 최종 생성물이 독성을 갖지 않게 하는 것이다. 대표적인 적합한 산은 염산, 황산 등이다. 이 공정 단계는 거의 중성 pH에 근접하게 높은 pH의 조건에서 수행되었던 선행 기술과 대비하여 낮은 pH에서 수행되었다. 결과 조성물은 매우 낮은 점도 용액을 이루고, 여기서 실질적으로 단백질 근육원으로부터의 모든 단백질이 용해되고, 실질적으로 근원 섬유 및 근절 조직 구조가 없다.

낮은 pH 용액은 이어서 분류될 수 있고, 필요에 따라 수성 분류물 또는 분류물들로부터 여과 또는 가만히 붓기 등에 의해 고체를 분리하고, 뼈등이 존재하는 경우, 이를 제거한다. 단백질이 풍부한 수성 조성물은 다음과 같은 추가의 공정에 의해 제거된다.

낮은 점도 용액 중 단백질은 이어서 단백질을 침전시키기 위해 처리된다. 용액 중 단백질은 이어서 용액의 pH를 약 5.0 이상, 바람직하게는 약 5.5로 올리는 것에 의해 침전된다. 대안으로, 염 또는 침전화 폴리머가 침전을 수행하기 위해 사용될 수 있다. 상기 초기에 분쇄된 조직의 세척 단계가 생략되는 경우, 분쇄된 조직으로부터의 근형질 단백질을 포함하는 수용성 단백질은 이 단계에서 회수된다. 전형적으로, 근형질 단백질은 원래의 조직 중 총 단백질의 약 20 내지 30%로 이루어진다. 선행 기술의 방법은 상기 단백질을 회수하지 않는다. 초기 세척 단계는 가공되는 조직으로부터 상기 단백질을 제거하면서, 본 발명의 방법에서 회수될 수 있다. 이 초기 세척단계가 본 발명의 방법에 포함되고, 근형질 단백질이 분리해서 회수되는 경우에도, 본 발명의 방법은 현재 이용 가능한 방법으로 인간이 소비하기 위한 음식을 생산하기 위해 경제적으로 가공될 수 없는 높은 지방, 높은 오일원을 포함하는 동물 단백질원을 가공할 수 있기 때문에 실질적으로 이익을 제공한다.

본 발명의 생성물은 본 발명의 침전된 고체 및 액체 용액은 실질적으로 근원 섬유 및 근절 조직이 없다는 점에서 선행 기술의 생성물과 다르다. 반대로, 선행 기술의 생성물은 근원 섬유 또는 근절을 함유하는 수리미를 생산하기 위해 가공된다. 또한, 주로 근원 섬유 단백질로 이루어지는 본 발명의 생성물은 또한 상당한 양의 근형질 단백질을 함유할 수 있다. 단백질 생성물 중 근형질 단백질은 생성물 중 단백질의 총 중량에 기초하여, 전형적으로 약 8중량% 이상, 바람직하게는 15중량% 이상, 가장 바람직하게는 약 18중량% 이상의 근형질 단백질에서 약 30중량%까지의 근형질 단백질로 이루어진다.

이 침전된 생성물은 식품원으로서 직접적으로 사용될 수 있다. 대안으로, 침전된 생성물은 생성물 중 물 부분의 제거, 동결 건조, 냉동, 또는 고온 건조 등에 의해 추가로 처리될 수 있다. 이 결과 생성물은 용액, 겔 또는 건조 입자 생성물의 형태일 수 있다. 이 생성물은 인간 소비를 위한 식품 등급으로서 유용하고, 광범위한 용도를 갖는다. 이 생성물은 예를 들면 인조 게살의 다수 부를 형성하기 위해 사용될 수 있고, 또는 결합제 등의 식품 첨가제로서 사용될 수 있다. 또한, 이 생성물은 특히 식료품에서 유화제로서, 농밀화제로서, 또는 발포제로서 또는 겔화제로서, 물 결합제 등으로서 사용될 수 있다.

도 1은 몇몇 임의의 공정 단계를 포함하는 본 발명의 일반적인 방법을 나타낸다. 제 1 단계에서, 동물 근육 단백질원(10)을 임의로 종래의 냉각 압축(cold press) 또는 원심분리기 등으로 도입하고, 여기서 분쇄된 물고기 등의 공급물을 압축하여, 고체 조직(15)으로부터 지방 및 오일(13)을 함유하는 수용액을 분리한다. 고체 동물 조직(15)을 이어서 단계(20)에서 분쇄하여 그의 표면적을 증가시킨다. 대안으로, 단계(12) 및 (20)은 반대로 행해질 수 있다. 분쇄된 조직(28)을 분말화하고 단계(34)에서 산성 수용액을 이용하여 그 pH를 약 5.0 내지 약 5.5로 줄인다. 이 수성 조성물(36)을 이어서 단계(38)에서 산과 혼합하여, 그 pH를 약 3.0 내지 약 3.5로 줄인다. 유출물(stream)을 함유하는 수성의 풍부한 단백질이 풍부한 수성 용액을 단계(38)에서 가공하기 위해 이곳으로 첨가될 수 있다. 결과의 낮은 pH의 단백질이 풍부한 분류물(40)은 단계(58)로 향하고, 여기서 그 pH가 약 5.0 내지 약 6.5까지 올라가고, 용액 중 실질적으로 모든 단백질이 침전된다. 임의로, 유출물(56)을 단계(58)에서 침전하기보다는 오히려 염 침전, 침전화 폴리머 또는 이들의 결합하는 것에 의해 처리할 수 있다. 이 침전된 단백질(60)은 동결 방지제의 존재 하에서 동결건조, 냉동, 또는 겔화 되는 것에 의해 단계(62)에서 추가로 가공될 수 있다.

다음 실시예는 본 발명을 설명하지만 이를 제한하는 것은 아니다.

실시예 1

이 실시예는 본 발명의 방법과 선행 기술에서 현재 사용되고 있는 방법의 비교를 제공한다.

다음은 단백질을 전 공정을 통해, 그리고 각 단계에서 단백질의 기능성(즉, 겔화, 유화 등)을 보유하는 것을 허용하는 방식으로 근육원으로부터 단백질을 추출하고 농축하기 위해 전개되는 방법의 설명이다. 본 발명의 신규한 산 용해/침전(ASP)의 바람직한 방법을 최근 향상된 종래 방법뿐만 아니라, 수리미 제조를 위한 표준 종래 방법과 비교한다. 향상된 종래 방법은 종래 방법을 사용하여 얻어지는 것보다 하얀 색상을 갖는 보다 나은 겔을 생산하고 보다 많은 지질을 제거하도록 고안되었다. 세 공정에 대한 공정도를 도 2, 3, 및 4에 도시했다. 모든 세 방법에서, 머리 제거, 창자 제거, 임의의 필릿, 헹구기 및 다지기의 초기 단계를 표준 물고기 가공 장치를 사용하여 수행하였다. 이러한 초기 단계 후에, 본 발명의 ASP 방법은 실질적으로 다른 두 방법으로부터 변하는 것이다. 종래 방법 및 향상된 종래 방법의 목표는, 바람직하지 않은 용해성 성분을 세척하거나 또는 제거하는 동안, 단백질의 불용성, 단백질 결과물에서의 바람직하지 않은 상당한 크기의 손실을 조장하는 조건하에서의 단백질을 유지하기 위한 것이다. ASP 방법을 사용하여, 조건들을 모든 근육 단백질의 용해를 조장하기 위해 조절된다. 이 조건들은 약 3.5 미만의 pH, 그러나 단백질 변성을 일으킬 정도로 낮지 않고, 약 200mM 미만이거나 동일한 이온 세기이다.

종래 방법

종래 방법의 기본 단계들을 도 2에 도시했다. 세척 단계에서의 횟수 또는 부피의 양은 변할 수 있다. 분쇄되거나 다진 물고기를 충분히 많은 양의 냉장수(∼6℃)를 사용하여 충분히 오랫동안 세척하여 바람직하지 않은 성분을 제거한다. 과도하게 세척한 살은 단백질의 팽윤을 일으킬 수 있고, 이것은 탈수를 방해하고 겔 형성에 해로운 것이 관찰되었다. 많은 부분의 수용성 성분은 연속적인 세척 중 첫 번째 세척에서 상대적으로 덜 제거된다. 세척에 소모되는 시간 또는 체류 시간, 또한 세척 효율을 결정한다. 9 내지 12분이 1회 세척 당 적절하게 효과적인 체류 시간인 것으로 나타났다. 각 세척 후의 탈수는 회전 스크린(rotary screen)을 사용하여 수행하였다. 이 장치는 입자의 탈수를 허용하는 거의 1㎜ 정도의 천공을 갖는 연속의 회전하는 스크린이다. 염을 최종 세척에 첨가하여 탈수를 용이하게 할 수 있다. 최종적인 부분 탈수 후에, 세척되어 다진 고기를 정제기(refiner)를 통과시킨다. 정제기에서, 세척되어 다진 고기를 동심 오거(concentric auger)로부터 고압 하에서 0.5㎜ 천공을 갖는 스크린에 대하여 밀어낸다. 정제는 "클린업(clean-up)" 단계라 하고, 여기서는 단지 미세하게 다진 근육만이 천공을 통과하게 한다. 그러나, 분리는 완전하지 않고, 일부 생성물은 이 단계에서 소실된다. 다른 위치로 전환되는 것은 정제기 유거수(run-off)이고, 이것은 작은 뼈와 피부 단편 및 0.5㎜보다 큰 입자를 형성하는 경향이 있는 암색 근육(dark muscle)으로 이루어지며, 이 정제기는 불필요한 먹을 수 없는 단편을 제거하는데 효과적이지만, 100% 효과적인 것은 아니고, 일부 입자는 다진 고기로 통과한다. 이 단계의 생성물의 수분은 거의 90% 이다. 높은 수분은 정제 가공이 보다 효과적인 기능을 하도록 허용한다. 다진 고기의 수분을 목적하는 80%로 감소시키기 위하여 나사 프레스에 위치시킨다. 나사 프레스는 보다 고압 하에 있다는 것을 제외하고는 정제기와 같은 나사 프레스가 0.5㎜의 천공을 갖는 스크린에 대하여 다진 고기를 밀어낸다. 동결 방지제를 탈수한 다진 고기에 첨가하여 냉동 변성으로부터 단백질을 보호하고 이들의 기능성을 보존한다. 동결 방지제의 일반적인 혼합은 자당 4%, 소르비톨 4% 및 트리폴리인산 나트륨 0.2%이다. 최종 단계에서, 생성물을 신속하게 동결하는 플레이트 동결기에서 냉동하여 느린 냉동 동안 일어날 수 있는 단백질 변성에 대해 보호한다.

향상된 종래 방법

향상된 종래 방법(도 3)의 세 가지의 중요한 점은 종래 방법으로부터의 공정을 분화시키는 것이다. 첫째, 향상된 종래 방법은 입자의 크기를 1 내지 2 미크론으로 감소시키는 "미분화" 단계를 사용하는 것에 의해 생성물의 색상을 향상시킨다(색상을 밝게 한다). 이것은 큰 표면적에 기인하여 조직 밖으로 바람직하지 않은 성분의 매우 효과적인 거르기를 허용한다. 둘째, 이 방법은 또한 지질의 산화를 감소시키는데 효과적인 것으로 나타난 진공(10㎜Hg) 하에서 조직을 다지거나 또는 미분화한다. 진공 환경에 의해 유발되는 낮은 증기압은 또한 떨어져 있거나 또는 불쾌한 냄새의 원인인 저분자량 화합물의 보다 많은 제거를 촉진한다. 세째, 생성물의 향상에 대한 가장 극적인 효과를 갖게 하는 향상된 종래 방법의 단계는 첫번째 세척에 중탄산나트륨(0.1%)와 피로인산나트륨(0.05 내지 0.1%)의 첨가하는 것이다. 이 화합물은 첫번째 세척에서의 pH를 거의 7.2 내지 7.5로 증가시키고, 궁극적으로 겔의 탄성에서의 증가를 일으키고, 지질 함량을 거의 1%까지 줄인다. 그러나, 이 방법은 또한 거르기 단계 동안 단백질 손실 양을 증가시킨다. 미분화 단계에 기인하여, 생성물은 원심분리에 의해 회수되어야만 하고, 근육 입자가 세척되자마자 회수될 수 있다. 나머지 동결 방지제 및 냉동 단계는 종래 방법과 유사하다.

산 용해 침전(ASP) 방법

상기된 바와 같이, 바람직한 ASP 방법은 근본적으로 조직 파열 단계 다음에 계속되는 종래 방법 또는 향상된 종래 방법에서 벗어난다. 전체 조직은 그의 희석 배지에서 균질화된다. 이 균질화 단계는 근육 조직(분쇄되거나 또는 전체의 것)을 pH 3.0의 1mM 구연산 용액에, 바람직하게는 1부 조직 대 9부 이상의 용액의 비로 놓는다. 조직 용액의 보다 낮은 비는 겔화를 회피하기 위해 동물 조직원에 의존하여 사용될 수 있다. 사용될 수 있는 균질화 장치는 속도 76(1 내지 2분)의 폴리트론 운동학 균질화기(Polytron Kinematic homogenizer)이다. 이 방법은 Urshel Commitrol Mode1 1700을 사용하가나 유사한 장치를 사용하여 수행될 수 있다. 균질화 후, 결과 용액의 pH는 거의 5.3 내지 5.5 이다. 다수의 근육 단백질의 등점전에 가까운 이 pH에서, 단백질에 의해 용액을 빨아 올리는 것인 최소이다. 이것은 단백질의 수화를 방지하고, 낮은 점도를 유지한다. 균질물의 pH는 이어서 다음에 한정되는 것은 아니지만 염산(HCl)을 사용하여 약 pH 3,5 이하로 낮춘다. 1M HCl이 전형적으로 사용되지만, 다른 광산 또는 유기산이 균등하게 잘 수행할 수 있다.

조직 : 낮은 pH(≤pH 3.5)가 1:9의 비로 사용되는 경우, 이어서 결과 단백질 농도는 물고기에 대해서는 거의 16㎎/㎖, 닭고기에 대해서는 거의 22㎎/㎖일 것이다. 이들 용액의 점도는 단백질 농도에 의존하여 거의 5 내지 30mPas로 변할 수 있다. 상기 낮은 pH(및 이온 세기) 용해 기술을 사용하여 평가되는 실질적으로 모든 근육 조직에서, 단백질의 용해도는 90 내지 100%를 갖는다.

대부분의 단백질이 용액 중에 존재하는 경우 본 발명의 단계에서, (가능한 병원균 또는 효소의 파괴하기 위한)가열, 첨가제의 첨가(산화 방지제, 폴리머 성분, 또는 단백질 가교제) 및/또는 크기별 배제 크로마토그래피 또는 한외여과에 의한 단백질 분류가 수행될 수 있다. 또한, 액체 배지가 고체보다는 다루기가 보다 쉬우므로, 펌프를 사용하여 단백질을 운반하는 것이 이 단계에서 행해질 수 있다.

다음 단계에서, 단백질이 거의 녹지 않고 침전되는 점까지 pH를 올리는 것은 여러가지 유형의 알칼리 화합물을 사용하여 수행될 수 있다. pH는 단순한 조절을 위해 1M NaOH를 사용하고, 미세한 조절을 위해 100mM NaOH를 사용하여 증가되었다. 용액을 일단 조절한 후, 단백질은 용액 중에 흰색 "실"로서 가시화 될 수 있다. 이 실은 pH 3.8에서 나타나기 시작하고 이 농도는 pH가 증가함에 따라 계속해서 증가된다. 목적하는 pH 보다 더 큰 pH에서, 동물 조직원에 의존하여, 용액은 진해지기 시작하고, 광택을 갖는 외관을 나타낸다. 상기 보다 높은 pH에서 원심분리된 샘플은 상청에 머므르는 많은 양(40% 만큼 많음)의 그들의 단백질을 갖고, 따라서 회수되지 않는다. 단백질 수집은 원심분리에 의해 수행되지만, 그러나 이 단백질은 또한 여과에 의해 얻어질 수 있다. 침전 단백질의 수분 함량은 원심력에 의해 다소 조절될 수 있다. 34,000 x 중력의 원심력은 78%의 수분을 갖는 대서양 대구 단백질을 생산하였고, 2575 x 중력(표 상부의 원심분리기)의 원심력은 84%의 수분을 갖는 샘플을 생산하였다. 염 또는 하전된 폴리머는 또한 침전을 수행하기 위해 사용될 수 있다.

수집된 단백질은 자당 4%, 소르비톨 4% 및 트리폴리인산 나트륨 0.5% 등의 동결 방지제와 5.5 내지 거의 7.0의 목적하는 pH를 얻기 위한 탄산 나트륨 및/또는 수산화 나트륨 등의 충분한 염기의 첨가에 의해 표준 수리미 생성물로 제조될 수 있다. 동결 방지제를 사용하는 이 단백질은 산업에서 표준인 플레이트 냉동기에서 동결된다.

약 3.0의 pH를 갖는 단백질 분말은 과일 또는 스포츠 음료에서 발견되는 증가된 단백질 음료수의 생산에서 유용하다. 수분의 함량을 낮추기 위해, pH 5.5에서 단백질을 침전한 다음, 많아야 원래 부피의 약 1/10을 사용하여 pH 3.0으로 다시 산성화하는 것이 가능하다. 이 단계는 대서양 대구 단백질을 사용하여 행하여졌고, 여기서 용액 중 단백질은 건조 하기 전에 1 내지 6.1%로 증가되었다. 이 분말은 또한 마요네즈 또는 샐러드 드레싱 등의 생성물에서 유화제로서 사용될 수 있다.

다른 생성물은 진공 하에서 동결 방지제를 첨가한 대서양 대구로부터 침전된 단백질을 건조하는 것에 의해 생산되었다. 이 분말은 수화되어 스트레인 1.1, 응력 26.6kPa 및 백색 지수 61.2를 갖는 겔을 생산할 수 있다. 시각적으로 겔은 질긴 조직의 작은 입자를 함유하고, 이것은 단백질이 강하게 서로 상호작용 하는 영역을 가질 수 있게 한다. 음으로 하전된 전분 또는 당 등의 저분자량제 또는 고분자량제의 병합은 단백질-단백질 상호 작용을 방해하는 것에 의해 생성물을 향상시킬 수 있다. 이들 화합물은 침전되기 전에 낮은 pH에서 용액에 첨가될 수 있다.

상기 방법들 간의 주요한 차이점

1. 수율 종래 방법을 사용하여, 55 내지 65%의 단백질 회수가 출발 물질로서 물고기를 다진 것을 사용하는 경우 일반적으로 발견된다. 근원 섬유 또는 근형질 단백질 모두 세척 단계 동안 제거되는데, 이들 단백질의 대다수가 근형질이다. 이들 단백질의 많은 부분이 첫번째 단계에서 떨어진다. 향상된 종래 방법은 첫번째에서 증가된 pH에 기인하여 추가의 단백질이 손실된다. 31% 만큼 낮은 수율이 보고되어왔다. 본 발명의 ASP에서, 보다 단백질의 높은 회수가 얻어진다. ASP 방법을 사용하는 전형적인 단백질 회수를 다음 표 1에 나타냈다.

ASP 방법을 사용하는 여러가지 종류에 대한 단백질 회수

근육 유형	단백질 회수(%)
닭 가슴	84, 92*, 94
닭 넓적다리(암색)	76
대서양 청어(담색)	88
대서양 고등어(담색)	91
대서양 대구	92
별빙어(머리를 자르고 창자를 제거한 것)	63

^*"부드러운 겔" 단백질을 첨가한 후의 회수

2. 겔 값 이것은 일반적으로 스트레인 값 1.9는 AA급 겔로서 고려되는 겔에 의해 얻어지는데 필요한 최소한의 값이라고 여겨진다. 이 스트레인 값은 우수한 겔의 목적하는 특성인 것으로 생각되는 점착력 또는 탄성의 측정이다. 다음 표 2는 ASP 방법을 사용하여 제조되는 샘플에 대한 응력값에 따른 스트레인을 보고한다. 비교를 위하여, 스트레인 값 1.12는 미국, 매사추세스의 파스카고우라에 있는 NOAA-미시시피주립 대학의 해산물 소규모 공장의 반-상업화 규모에서 종래 방법을 사용하여 제조된 대서양 고등어 수리미를 사용하는 것에 의해 얻어졌다.

ASP 방법을 사용하여 제조되는 샘플에 대한 유동학 값

물고기(품질)	스트레인	응력(kPa)
대서양 대구(매우 우수)	2.78±0.91	21.98±2.02
별빙어(매우 빈약)	2.31±0.22	45.04±11.15
대서양 담색 고등어(적절)	2.61±0.09	31.11±3.82

평균±표준편차

3. 색상 ASP 방법을 사용하여 생산된 대서양 대구의 수리미는 "L" 값 82.3, "a"값 -0.11 및 "b"값 2.88을 갖는 종래 방법에서 대서양 대구를 사용하는 수리미보다 더욱 하얀 겔을 나타냈다. 상기 샘플에서 얻어진 백색 지수는 82.1 이었다. 약 75 이상의 값이 우수한 것으로 고려되었다.

4. 액체 형태의 장점 ASP 방법은 동물 근육 조직을, 고체로부터 용액 중 실질적으로 모든 단백질을 갖는 낮은 점도의 유체로 분해한다. 진행되는 관점으로부터, 상기 방법은 많은 장점을 제공한다. 액체는 고체보다 다루기가 보다 용이하다. 수리미 산업에서의 주요한 문제점은 뼈, 피부 및 오점이 최종 생성물을 오염시킨다는 것이다. 그러나, ASP 방법에서의 액체 형태의 단백질은 원심분리되거나 또는 여과되어 어떠한 오염물도 최종 생성물로 들어가게 하지 않는다. 액체 단백질 용액의 사용은 또한 장치로부터의 금속 단편 등의 오염물 제거를 단순하게 한다. 이것은 식품 생산에서 주요한 관심사이다. 액상은 또한 병원균의 제거를 위한 저온 살균 또는 신속한 냉각 등의 조작에서 용이하게 온도를 제어할 수 있다. 액체를 이동시키는 장치는 또한 고체를 이동시키는데 필요한 장치보다 가격이 저렴하다. 액체 형태에서 단백질을 포함하는 것은 또한 특정 단백질 또는 단백질군을 증가시키거나 또는 제거하기 위해 단백질을 분류하는 것을 용이하게 한다. ASP 방법은 또한 시간을 절약하게 하는데, 상기 방법은 종래 방법에서와 같은 3회 이상의 세척하는데 필요한 시간을 없애고, 정제 단계를 없앨 수 있기 때문이다. 단백질 용해 단계는 시간이 거의 걸리지 않고, 한번 통과하는 시스템에서 완성될 수 있다.

요약

본 발명의 방법의 일차적인 속성은 실질적으로 모든 근육 단백질을 낮은 점도의 유체로 완전하게 용해하는 것을 허용한다는 것이다. ASP 방법은 세척되어 다진 물고기를 높은 수율로 얻고, 오래되거나 또는 냉동된 샘플로부터 근육 단백질의 기능 특성을 재생시키기 위해 사용될 수 있다. ASP 방법은 얻어진 단백질이 다양한 식품 등급 생성물 및 식품 강화제로서 사용되게하는데, 왜냐하면 생성물이 단백질 기능성을 보유하기 때문이다.

Claims (46)

1. 겔로 형성될 수 있는 단백질이 풍부한 조성물은,

   입자 형태의 동물 근육 조직으로부터 단백질이 풍부한 조성물을 포함하고, pH 3.5 미만을 갖는 단백질이 풍부한 액체 용액과 상기 단백질이 풍부한 조성물의 단백질을 실질적으로 분해하지 않는 pH 약 3.5 미만을 갖는 수성 액체 조성물을 형성하는 단계, 및

   상기 용액으로부터 겔로 형성가능한 상기 단백질의 풍부한 조성물을 회수하는 단계로 이루어지는, 동물 근육 조직으로부터 단백질이 풍부한 조성물을 회수하는 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 입자 형태의 동물 근육 조직은 pH 약 5.0 내지 약 6.5를 갖는 수용액에서 현탁되는 것인 방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 단백질이 풍부한 조성물은 상기 액체 수용액으로부터 상기 조성물을 침전하는 것에 의해 회수되는 것인 방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 단백질이 풍부한 조성물의 침전은 상기 용액의 pH를 약 5.0 내지 약 5.5까지 올리는 것에 의해 수행되는 것인 방법.
5. 제 3항에 있어서, 상기 침전 단계로부터 회수된 상기 단백질이 풍부한 조성물을 건조하는 단계를 포함하는 것인 방법.
6. 제 4항에 있어서, 상기 침전 단계로부터 회수된 상기 단백질이 풍부한 조성물을 건조하는 단계를 포함하는 것인 방법.
7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 단백질이 풍부한 액체 수용액에서 상기 단백질이 풍부한 조성물을 분류하는 단계를 포함하는 것인 방법.
8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 단백질이 풍부한 액체 수용액의 pH는 약 2.5 내지 약 3.5인 것인 방법.
9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 동물 근육 조직은 물고기 근육 조직인 것인 방법.
10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 동물 근육 조직은 닭 근육 조직인 것인 방법.
11. 제 4항에 있어서, 상기 pH는 폴리인산염을 포함하는 조성물을 사용하여 올려지는 것인 방법.
12. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, pH 3.5 미만을 갖는 상기 수성 액체 조성물은 구연산을 사용하여 형성되는 것인 방법.
13. 제 3항에 있어서, 상기 단백질이 풍부한 조성물의 pH는 중성으로 올리는 것인 방법.
14. 제 1항, 제 2항 또는 제 4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 겔로 형성될 수 있는 상기 회수된 단백질이 풍부한 조성물은 총단백질 중량에 기초하여 적어도 약 8중량%에서 약 30중량%까지의 근형질 단백질을 함유하는 것인 방법.
15. 제 1항, 제 2항 또는 제 4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 겔로 형성될 수 있는 상기 회수된 단백질이 풍부한 조성물은 총단백질 중량에 기초하여 적어도 약 18중량%에서 약 30중량%까지의 근형질 단백질을 함유하는 것인 방법.
16. 제 3항에 있어서, 상기 회수된 단백질이 풍부한 조성물은 총단백질 중량에 기초하여 적어도 약 8중량%에서 약 30중량%까지의 근형질 단백질을 함유하는 것인 방법.
17. 제 3항에 있어서, 상기 회수된 단백질이 풍부한 조성물은 총단백질 중량에 기초하여 적어도 약 18중량%에서 약 30중량%까지의 근형질 단백질을 함유하는 것인 방법.
18. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 동물 근육 조직으로부터 형성된 상기 단백질이 풍부한 액체 수용액과 상기 수성 액체 조성물은 수용액의 부피 대 조직의 중량비가 약 7 : 1 이상인 것인 방법.
19. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 동물 근육 조직으로부터 형성된 상기 단백질이 풍부한 액체 수용액과 상기 수성 액체 조성물은 수용액의 부피 대 조직의 중량비가 약 9 : 1 이상인 것인 방법.
20. 제 4항에 있어서, 상기 동물 근육 조직으로부터 형성된 상기 단백질이 풍부한 액체 수용액과 상기 수성 액체 조성물은 수용액의 부피 대 조직의 중량비가 약 7 : 1 이상인 것인 방법.
21. 제 4항에 있어서, 상기 동물 근육 조직으로부터 형성된 상기 단백질이 풍부한 액체 수용액과 상기 수성 액체 조성물은 수용액의 부피 대 조직의 중량비가 약 9 : 1 이상인 것인 방법.
22. 제 5항에 있어서, 상기 동물 근육 조직으로부터 형성된 상기 단백질이 풍부한 액체 수용액과 상기 수성 액체 조성물은 수용액의 부피 대 조직의 중량비가 약 7 : 1 이상인 것인 방법.
23. 제 5항에 있어서, 상기 동물 근육 조직으로부터 형성된 상기 단백질이 풍부한 액체 수용액과 상기 수성 액체 조성물은 수용액의 부피 대 조직의 중량비가 약 9 : 1 이상인 것인 방법.
24. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 단백질이 풍부한 액체 수용액은 약 200mM 이하의 이온 세기를 갖는 것인 방법.
25. 제 4항에 있어서, 상기 단백질이 풍부한 액체 수용액은 약 200mM 이하의 이온 세기를 갖는 것인 방법.
26. 제 5항에 있어서, 상기 단백질이 풍부한 액체 수용액은 약 200mM 이하의 이온 세기를 갖는 것인 방법.
27. 실질적으로 근원 섬유 및 근절이 없는 근원 섬유 단백질로 이루어진 동물 근육 조직으로부터 단리되고, 겔로 형성되는 것이 가능한 단백질이 풍부한 고체 조성물.
28. 제 27항에 있어서, 겔로 형성될 수 있는, 단백질의 총 중량에 기초하여 적어도 약 8중량%에서 약 30중량%까지의 근형질 단백질을 함유하는 것인 조성물.
29. 제 27항에 있어서, 겔로 형성될 수 있는, 단백질의 총 중량에 기초하여 적어도 약 10중량%에서 약 30중량%까지의 근형질 단백질을 함유하는 것인 조성물.
30. 제 27항에 있어서, 겔로 형성될 수 있는, 단백질의 총 중량에 기초하여 적어도 약 15중량%에서 약 30중량%까지의 근형질 단백질을 함유하는 것인 조성물.
31. 제 27항에 있어서, 겔로 형성될 수 있는, 단백질의 총 중량에 기초하여 적어도 약 18중량%에서 약 30중량%까지의 근형질 단백질을 함유하는 것인 조성물.
32. 실질적으로 단백질을 분해하지 않는 pH 약 3.5 미만을 갖는 수용액에서 실질적으로 근원 섬유 및 근절이 없는 근원 섬유 단백질로 이루어진 동물 근육 조직으로부터 단리되고, 겔로 형성되는 것이 가능한 단백질이 풍부한 고체 조성물.
33. 제 32항에 있어서, pH 약 2.5 내지 약 3.5를 갖는 것인 조성물.
34. 제 32항 또는 제 33항에 있어서, 겔로 형성될 수 있는, 단백질의 총 중량에 기초하여 적어도 약 8중량%에서 약 30중량%까지의 근형질 단백질을 함유하는 것인 조성물.
35. 제 32항 또는 제 33항에 있어서, 겔로 형성될 수 있는, 단백질의 총 중량에 기초하여 적어도 약 8중량%에서 약 30중량%까지의 근형질 단백질을 함유하는 것인 조성물.
36. 제 32항 또는 제 33항에 있어서, 겔로 형성될 수 있는, 단백질의 총 중량에 기초하여 적어도 약 15중량%의 근형질 단백질을 함유하는 것인 조성물.
37. 제 32항 또는 제 33항에 있어서, 겔로 형성될 수 있는 단백질의 총 중량에 기초하여 적어도 약 18중량%의 근형질 단백질을 함유하는 것인 조성물.
38. 실질적으로 근원 섬유 및 근절이 없는 근원 섬유 단백질로 이루어지는 동물 근육 조직으로부터 단리된 단백질이 풍부한 겔 조성물.
39. 제 38항에 있어서, 단백질의 총 중량에 기초하여 적어도 약 8중량%에서 약 30중량%까지의 근형질 단백질을 함유하는 것인 조성물.
40. 제 38항에 있어서, 단백질의 총 중량에 기초하여 적어도 약 10중량%에서 약 30중량%까지의 근형질 단백질을 함유하는 것인 조성물.
41. 제 38항에 있어서, 단백질의 총 중량에 기초하여 적어도 약 15중량%에서 약 30중량%까지의 근형질 단백질을 함유하는 것인 조성물.
42. 제 38항에 있어서, 단백질의 총 중량에 기초하여 적어도 약 18중량%에서 약 30중량%까지의 근형질 단백질을 함유하는 것인 조성물.
43. 제 27항, 제 32항 또는 제 38항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 동물 근육 조직은 물고기 근육 조직인 것인 조성물.
44. 제 27항, 제 32항 또는 제 38항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 동물 근육 조직은 닭 근육 조직인 것인 조성물.
45. 제 28항, 제 33항 또는 제 39항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 동물 근육 조직은 물고기 근육 조직인 것인 조성물.
46. 제 28항, 제 33항 또는 제 39항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 동물 근육 조직은 닭 근육 조직인 것인 조성물.