KR20040104509A - 비소화성 올리고당 함량이 낮은 대두 단백질 농축물 및그의 제조방법 - Google Patents

비소화성 올리고당 함량이 낮은 대두 단백질 농축물 및그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

소망스런 풍미와 기능적 특성을 가지면서, 비소화성 올리고당 함량은 낮은 대두 단백질 농축물. 본 발명의 단백질 농축물은 비소화성 올리고당 함량을 낮추도록 개발된 대두에 존재하는 성분인 갈락티놀을 실제로 함유하지 않는다. 본 발명의 대두 단백질 농축물은 또한 이소플라본이 풍부하며 키모트립신 저해제("CI") 함량이 높다. 본 발명의 대두 단백질 농축물의 제조방법은 글리코시다제 효소와 같은 효소를 사용하며, 대두에 존재하는 이소플라본의 천연적인 함량 수준을 그대로 유지한다.

Description

비소화성 올리고당 함량이 낮은 대두 단백질 농축물 및 그의 제조방법{SOY PROTEIN CONCENTRATE WITH LOW NON-DIGESTIBLE OLIGOSACCHARIDES AND PROCESS FOR ITS PRODUCTION}
대두 단백질의 이로운 점은 문서로 잘 정리되어 있다. 콜레스테롤은 산업화된 전세계에 있어서 소비자들의 중요한 우려사항 중 하나이다. 식물성 식품이 콜레스테롤을 함유하지 않는다는 것은 잘 알려져 있다. 수십년간의 영양학적 연구 결과 식생활에 대두 단백질을 포함시킬 경우 콜레스테롤로 인한 위험에 직면한 사람들의 혈청 콜레스테롤치를 실제로 저하시킬 수 있다는 것이 밝혀졌다. 콜레스테롤이 높을수록, 대두 단백질은 콜레스테롤치를 더 효과적으로 저하시킨다.
대두는 모든 곡물 및 콩과 식물 중에서도 단백질 함량이 40 중량%로 가장 높다. 다른 콩은 단백질 함량이 20-30 중량%이고 일반 곡물의 단백질 함량은 8-15 중량%이다. 대두는 또한 20 중량%의 오일도 함유하며 나머지 건물(dry matter)은 대개 탄수화물(35 중량%)이다. 대두에서, 단백질과 지질체는 두가지 모두 자엽(子葉: cotyledon)이라고 칭해지는 대두의 이용가능한 몸체에 함유되어 있다. 복합 탄수화물(식이섬유) 역시 자엽의 세포벽에 함유되어 있다. 세포의 외층(종자 외피)은 대두의 총 중량의 약 8.0 중량%를 차지한다. 일반적인 생 대두는 약 18.0 중량%의 오일, 15.0 중량%의 가용성 탄수화물, 15.0 중량%의 불용성 탄수화물, 14.0 중량%의 수분 및 회분, 그리고 38.0 중량%의 단백질을 함유한다.
가공시, 색상과 크기를 기준으로 대두를 주의깊게 선별한다. 이어서 대두를 세척하고, 컨디셔닝(껍질을 쉽게 제거할 수 있도록)한 다음 파쇄하고 껍질을 제거한 다음 플레이크가 되도록 롤링처리한다. 이어서 오일을 제거하는 용매 배쓰에 플레이크를 침지시킨다. 용매를 제거하고 플레이크를 건조시켜, 모든 대두 단백질 제품의 원료가 되는, 탈지 대두 플레이크를 만드는 것이다. 시판중인 제품의 수가 많지만, 대두 단백질 제품은 크게 세가지 유형, 즉: 분말(flours), 농축물(concentrates) 및 분리물(isolates)로 분류된다.
대두 분말은 대두 단백질의 가장 단순한 형태로 단백질 함량은 약 50.0 중량%이다. 대두 분말은 탈지 대두 플레이크를 단순히 분쇄하여 스크리닝함으로써 만들어진다.
대두 분말은 일부 사람들이 거부감을 일으키는 "콩의 비릿한" 냄새를 부여하는 가용성 탄수화물인 올리고당 함량이 높다. 가공 단계가 단순하기 때문에 대두 분말은 대두의 천연적인 특성을 많이 보유한다. 그러나, 가공 단계가 부족하기 때문에 거꾸로 대두 분말은 품질면에서 매우 가변적이다.
대두 분말과 그릿(grits)은 여전히 널리 생산되고 있고, 그 강한 냄새 프로파일이 큰 문제가 되지 않는 구운 제품, 과자류 및 애완동물용 사료에서 가장 널리쓰이고 있다. 텍스쳐처리된(textured) 대두 분말은 육류 제품의 식감과 비슷하게 하거나 개선시키기 위한 초기의 시도였다. 텍스쳐 처리는 대두 분말의 조성을 변화시키지 않으면서 냄새 프로파일만을 약간 감소시킨다. 이들은 대부분 저렴한 육류 제품이나 애완동물용 사료에 응용되고 있다.
대두 농축물은 적어도 65.0 중량%의 단백질을 함유한다. 가공 식품, 육류, 가금류, 어류, 곡물 및 낙농 제품에서 대두 농축물과 텍스쳐 처리된 농축물을 이용하는 수많은 시도가 개발되어왔다. 대두 농축물은 탈지 대두 가루(soy meal)로부터 가용성 탄수화물 물질을 제거하여 만든다. 수성 알코올 추출(60-80% 에탄올)이나 산 리칭(acid leaching: 단백질의 등전점인 pH 4.5에서)은 탄수화물 제거를 위해 가장 널리 이용되는 수단이다.
대두 분리물은, 가용화(pH 7-10에서의 알칼리 추출)를 통해 탈지 플레이크로부터 단백질을 추출한 다음 등전침전법에 의해 분리하는 표준 화학 분리법을 통해 생산된다. 그 결과, 분리물은 무수분 기준으로 90.0 중량%의 단백질을 함유한다. 분리물은 가용성 단백질의 백분율이 높고 냄새 프로파일은 낮도록 만들 수 있다. 분리물은 식이섬유를 함유하지 않으며 때로는 그의 응용을 제한할 수도 있는 나트륨 함량이 높다. 분리 공정은 비교적 복잡하고 분리 단가도 높다. 그의 주요 응용분야는 유아식 및 유제품 대체물과 같은 낙농식품 대체물로 되어 있었다.
자연발생적인 대두로부터 만들어지는 대두 분말과 대두 농축물 중의 올리고당인 라피노스(raffinose)와 스타키오스(stachyose)는 결장에서의 세균 발효로 인해 장내 가스를 유발하여 잠재적으로 헛배를 부르게 하므로 대두 제품으로는 바람직하지 않다. 그러나, 비자연발생적인 대두, 즉 비소화성 올리고당 함량을 낮추도록 유전적으로 변형되거나 다른 방식으로 특별하게 개발된 대두는 비소화성 올리고당의 바람직하지 못한 특성들을 많이 갖는 갈락티놀을 함유한다. 따라서, 이들 "저올리고당" 대두의 잠재적인 소화능력은 대두 중의 갈락티놀의 존재로 인해 빛이 바랜다. 천연발생적인, 즉 비변형 대두는 갈락티놀을 함유하지 않는다.
한편, 최근 몇년간, 대두에 자연적으로 존재하고 만성 질환을 예방하는 이소플라본의 역할을 보다 잘 이해하기 위한 연구가 행해져왔다. 미국암연구협회(American Institute for Cancer Research)에 따르면, 이소플라본은 유방암, 전립선암 및 결장암과 같은 여러 유형의 암의 성장 및 발달에 필요한 효소들을 저해하는 듯 하다. 이소플라본은 또한 골다공증의 예방과 폐경기 증후군의 치료에도 탁월한 가능성을 나타내었다.
보우만-버크 저해제 농축물("BBIC":Bowman-Birk Inhibitor Concentrate)은 어떤 특정 조건 하에서 세포의 악성 형질전환에 대한 억제 활성을 나타내는 것으로 알려졌고 그것을 투여할 경우 여러 유형의 암에 영향을 미치는 것으로 나타났다.
특히, Bowman(Proc. Soc. Expd. Med., 63:547(1946))과 Birk 등(Bull. Res. Council Israel, Sec. A 11:48(1962))에 의해 대두중에서 발견되어, 이후 보우만-버크 저해제("BBI":Bowman-Birk Inhibitor)로 명명된 효소-저해제는, 배양 동물 또는 실험 동물에서 방사선 유도되거나 화학적으로 유도된 세포의 악성 형질전환을 예방하거나 크게 감소시킬 수 있는 것으로 밝혀졌다.
발명의 요약
본 발명은 만족스러운 풍미와 비소화성 올리고당 함량이 낮다는 기능적 특성을 갖는 대두 단백질 농축물을 제공한다. 본 발명의 대두 단백질 농축물에는, 비소화성 올리고당 함량을 낮추도록 개발된 대두에 존재하는 갈락티놀이 실질적으로 들어있지 않다. 이 대두 단백질 농축물은 또한 이소플라본이 풍부하며 키모트립신 저해제("CT": Chymotrypsin Inhibitor)의 함량도 높다. 본 발명의 대두 단백질 농축물의 제조방법은 글리코시다제 효소와 같은 효소를 사용하며 대두에 존재하는 이소플라본의 자연적인 함량을 유지한다.
한가지 구체예에서, 단백질 함량이 총 건조물 기준으로 적어도 약 65.0 중량%이고, 비소화성 올리고당(라피노스 및 스타키오스) 함량은 총 건조물 기준으로 약 4.0 중량%이며, 조섬유소 함량은 총 건조물 기준으로 약 2.0 중량% 미만이고 갈락티놀이 실질적으로 함유되지 않은 대두 단백질 농축물이 제공된다. 본 발명의 대두 단백질 농축물은 이소플라본을 총 건조물 기준으로 적어도 약 2.0 mg/g 함유할 수 있으며 CI 함량은 적어도 약 100 mg/g이다. 본 발명의 대두 단백질 농축물은 또한 질소 용해 지수("NSI": Nitrogen Solubility Index)가 적어도 약 70이다. 뿐만 아니라, 본 발명의 대두 단백질 농축물은 프럭토스, 글루코스, 갈락토스 및 수크로스 를 합친 함량이 총 건조물 기준으로 약 5.0%를 초과한다.
또한, 단백질 농축물의 제조방법도 제공되며, 이 방법은 실질적으로 탈지된 대두 원료를 제공하고; 이 원료를 유효 온도, 시간 및 pH에서 효소 처리하고; 효소처리 전 또는 효소 처리 후에 원료로부터 섬유소를 제거한 다음; 처리 후 효소를 불활성화시키고; 농축물의 총 건조물 기준으로 비소화성 올리고당 함량은 4.0 중량% 미만으로 감소시키고 농축물의 총 건조물 기준으로 단백질 함량은 적어도 65.0 중량%로 만들기 위해 초음파에 의해 탄수화물 함량을 감소시키는 단계를 포함한다. 이렇게 얻어진 농축물을 액체 또는 건조된 음료수, 식품 또는 영양학적 제품에 이용한다.
이러한 방식으로, 개선된 슈가 프로파일을 갖는 새로운 대두 단백질 농축물이 농부들에 의해 전통적인 방식으로 재배된 대두로부터 생산되어 대두 가공업체에 의해 이용된다. 변형된 슈가 프로파일은 바람직한 향과 기능적 특성을 결과시킨다. 얻어진 대두 단백질 농축물은 비소화성 올리고당 함량이 낮다.
생산 공정은 소망되는 바와 같이 저하된 올리고당 함량을 갖도록 조절될 수 있다. 특히, 대두 단백질 농축물의 수크로스와 비소화성 올리고당 함량은, 스타키오스와 라피노스를 가수분해하여 글루코스, 갈락토스, 프럭토스 및 수크로스를 발생시키는 효소를 이용함으로써 경제적으로 효율적인 방식으로 제어될 수 있는 것으로 밝혀졌다.
본 발명의 대두 단백질 농축물에는 실제로 갈락티놀이 없고 조섬유소 함량은 낮다. 갈락티놀 또는 수소첨가된 갈락토스는 결장에서의 발효에 의해 장내 가스를 생성시키는 것으로 믿어지고 있다.
본 발명의 대두 단백질 농축물은 또한 이소플라본도 풍부하다. 최근 수년간, 이소플라본은 만성 질환 예방에 있어서의 이들의 역할을 보다 잘 이해하기 위해 집중적으로 연구되어 왔다. 이소플라본은 골다공증 예방과 폐경기 증후군 치료에도 매우 유망한 것으로 나타났다. 이소플라본은 현행의 수추출기법에 의해 크게 영향을 많이 받지 않기 때문에, 본 발명의 방법에서 이소플라본은 대두에서 발견되는 자연적인 함량 그대로 유지된다.
그 한가지 측면에서, 본 발명은 총 건조물 기준으로 단백질 함량이 적어도 65.0 중량%; 총 건조물 기준으로 라피노스와 스타키오스를 합친 함량이 약 4.0 중량% 미만; 총 건조물 기준으로 조섬유소 함량이 약 2.0 중량% 미만; 그리고 갈락티놀이 실질적으로 없는 대두 단백질 농축물을 제공한다.
또 다른 측면에서 본 발명은 (a) 실질적으로 탈지된 대두 원료를 제공하고; (b) 상기 원료를 물과 혼합하여 슬러리를 형성시키고; (c) 상기 슬러리를 효소로 처리하고; (d) 상기 슬러리로부터 섬유소를 제거하여 액즙(liquor)을 얻고; (e) 효소를 불활성화시킨 다음; (f) 상기 액즙을 한외여과시켜 탄수화물과 미네랄을 제거하여 체류물(retentate)을 얻는 단계를 포함하여 이루어지는, 대두 단백질 농축물의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 방법은 효소 처리 단계인 (c) 단계에 앞서서, 슬러리로부터 섬유소를 제거하여 액즙을 제공하는 부가적인 단계를 추가로 포함하기도 한다. 다른 한편, 본 발명의 방법은 불활성화 단계인 (d) 단계 후에, 슬러리로부터 섬유소를 제거하여 액즙을 제공하는 단계를 추가로 포함할 수도 있다.
선택적으로, 제거 단계인 (e) 단계 후에, 본 발명의 방법은 체류물을 건조시켜 대두 단백질 농축물을 제공하는 부가적인 (f) 건조 단계를 추가로 포함할 수도 있다. 본 발명의 방법은 또한 건조 단계인 (f) 단계에 앞서, 그로부터 물을 제거함으로써 체류물을 농축시키는 부가적인 단계를 추가로 포함할 수도 있다.
본 발명은 개질된 슈가 프로파일을 갖는 대두 단백질 농축물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
총 건조물 기준으로 적어도 65.0 중량%의 단백질, 총 건조물 기준으로 약 4.0 중량% 미만의 비소화성 올리고당(라피노스 및 스타키오스), 총 건조물 기준으로 약 2.0 중량% 미만의 조섬유소를 함유하고 실질적으로 갈락티놀을 함유하지 않는, 대두 단백질 농축물이 제공된다. 또한, 본 발명의 대두 단백질 농축물은 프럭토스, 글루코스, 갈락토스 및 수크로스를 합친 함량이 총 건조물 기준으로 약 5.0 중량%를 초과한다.
본 발명의 방법에 사용되는 대두는 라피노스와 스타키오스로 전적으로 전환되는 대사성 중간체인 갈락티놀을 함유하지 않는, 전통적인 대두이다. 갈락티놀은, 수크로스는 고함량으로 함유하고 라피노스와 스타키오스는 전환 효소의 부재로 인해 저함량으로 함유하도록 유전적으로 변형된 대두 중에 축적된다. 변형된 대두 중의 갈락티놀의 함량은 일반적으로 종래의 전통적인 대두 중의 라피노스와 스타키오스의 몰당량에 대략 해당된다.
본 발명의 단백질 농축물을 만드는 방법은 실질적으로 탈지된 대두 원료를 제공하고; 상기 원료를 유효 온도 및 pH에서 유효 시간동안 효소로 처리한 다음; 상기 효소처리 전 또는 후에 상기 원료로부터 섬유소를 제거하고; 효소처리 후에 효소를 불활성화시킨 다음; 농축물 중 총 건조물 기준으로 비소화성 올리고당 함량 약 4.0 중량% 미만 및 농축물 중 총 건조물 기준으로 적어도 65.0 중량%의 단백질 함량이 달성되도록, 한외여과에 의해 탄수화물의 양을 감소시키는 단계를 포함하여 이루어진다. 이렇게 얻어진 상기 농축물은 음료수, 식품 또는 영양학적 제품과 같은 액체 또는 건조된 제품에 사용된다.
일반적으로, 본 발명은 다음 단계를 포함한다: 1) 통대두를 탈각(dehulling)시키고; 2) 탈각된 대두를 플레이크로 만든 다음; 3) 헥산과 같은 적절한 용매를 이용하여, 상기 플레이크화된 대두로부터 대두 오일을 추출하고; 4) 고온 토스팅이나 고온 가열에 의함이 없이 탈지 대두 플레이크로부터 용매를 제거하여 "백색" 플레이크를 생산하고; 5) 플레이크를 분쇄하여 대두 분말을 얻은 다음; 6) 대두 분말로부터 섬유소를 제거하고 대두 분말 중의 스타키오스와 라피토스를 효소에 의해 가수분해시킨 다음 상기 효소를 불활성화시키고; 7) 액즙(섬유소가 제거된 슬러리)을 한외여과시켜 탄수화물을 감소시키고; 및 8) 상기 액즙을 건조시킨다.
상기 제1단계부터 제5단계는 대두에 있어서 흔히 추출 공정으로 불리운다. 상기 제1단계 내지 제5단계의 일반적인 공정은 잘 알려져 있으며, 그 내용이 본 발명에 명백히 참고적으로 통합된, 예컨대 본 출원발명의 양수인에게 양도된 Konwinski의 미국특허 제5,097,017호에 설명되어 있다.
상기 설명된 첫번째 아이템은 탈각이다. 탈각은 대두껍질을 통대두로부터 제거하는 공정이다. 탈각시키기에 앞서 대두를 조심스럽게 세척하여 이물질을 제거하여 컬러 바디에 의해 대두 제품이 오염되지 않도록 한다. 또한 탈각에 앞서 대두를 약 6 내지 8조각으로 부순다.
껍질은 일반적으로 총 대두 중량의 약 8.0 중량%를 차지한다. 탈각된 대두는 약 10.0 중량%의 물, 40.0 중량%의 단백질, 20.0 중량%의 지방, 그리고 주로 탄수화물, 섬유소 및 미네랄인 나머지로 이루어진다.
상술한 두번째 단계는 플레이크화 공정이다. 습도와 온도를 대두편이 충분히 플라스틱해지도록 조정함으로써 플레이크화에 앞서서 대두를 조건화시킨다. 조건화된 대두편을 플레이크화 롤을 통해 통과시켜 두께 약 0.01 내지 0.012 인치(in.)인 플레이크를 만든다.
상술한 세번째 단계는 플레이크로부터 대두 오일을 제거하는 단계이다. 대두 플레이크를 헥산과 같은 용매와 접촉시킴으로써 대두 플레이크를 탈지시켜 대두 오일을 제거한다. 대두 오일은 마가린, 쇼트닝 및 기타 식품과 같이 다양하게 응용되며, 유화제로서 많은 유용한 용도를 갖는 레시틴의 훌륭한 공급원이다.
상기 네번째 단계에서는 탈지된 대두 플레이크로부터 용매를 제거하여 토스팅 없이 헥산을 제거함으로써 백색 플레이크를 얻는다.
상기 다섯번째 단계에서는, 백색 플레이크를 분쇄하여 대두 분말을 얻는다. 본 발명의 대두 농축물은 출발물질로서 사용될 수 있는 대두 분말은 쉽게 시중에서 구입가능하다. 시판되는 대두 분말은 일반적으로 단백질을 적어도 50.0 중량%(52.5 중량%)(N X 6.25); 탄수화물 약 30.0 내지 40.0 중량%(34.6 중량%); 수분약 5.0 내지 10.0 중량%(6.0 중량%); 회분 약 5.0 내지 10.0 중량%(6.0 중량%); 조섬유소 약 2.0 내지 3.0 중량%(2.5 중량%); 및 지방 약 1.0 중량% 미만(0.9 중량%)을 함유한다(에테르 추출에 의해 측정시).
본 발명의 대두 분말의 단백질 분산지수(PDI: protein dispersibility index)는 90이다. PDI는 American Oil Chemist's Society(AOCS)법 Ba 10-65에 의해 측정된다. 90 PDI를 갖는 대두 분말은 열처리를 거치지 않고 효소가 활성적인 대두분말일 것이다. 대두 분말은 80 메쉬일 수 있고 이는 대두 분말의 95 중량%가 넘버 80 메쉬 USA 표준체를 통해 통과함을 의미하는 것이다.
본 발명의 한가지 구체예에 따라, 대두 분말 또는 대두 플레이크일 수 있는 출발 원료를 상기 1-5 단계에 설명된 바와 같은 별도 공정에 따라 생산하여 다음 단계에서 사용할 수 있다. 단백질 분산지수가 90%를 초과하는 대두 분말 또는 대두 플레이크는 여러 회사에서 시판하고 있다.
다음 단계는 대두 분말을 효소로 처리해서 원료로부터 섬유소를 제거하는 것이다. 특히, 섬유소는 효소 처리전이나 후에 원료로부터 제거할 수 있다. 어떤 경우든, 출발 원료는 먼저 물로 슬러리화 시키는 것이 바람직하다. 물을 약 26℃ 내지 약 66℃의 온도까지 예열시킬 수 있으며, 슬러리는 약 5.0 중량% 내지 약 20.0 중량%의 고형물을 함유할 수 있다. 일반적으로 교반 또는 혼합에 의해 출발 물질을 슬러리화시킨다. 혼합을 수행하는 한가지 수단으로 프로펠러형 교반기를 이용하는 것을 들 수 있으며 다른 방법도 물론 적당하다.
이어서 후술하는 바와 같이 슬러리를 유효 온도 및 pH에서 유효시간 동안 효소로 처리하여 대두 단백질 농축물 중 총 건조물 기준으로 비소화성 올리고당 함량을 4.0 중량% 미만으로 달성한다.
적당한 효소 중 하나는 Novo Nordisk A/S사의 Alpha-Gal 1000과 같은 글리코시다제 효소로서 이것은 출발 원료 1파운드 당 약 450~2300 갈락토시다제 유닛의 양으로 존재하며 이것은 출발 원료 1 파운드 당 그의 액즙 형태로는 약 0.001~0.005 파운드의 효소에 해당하는 것이다. 1그램 당 갈락토시다제 유닛효소의활성을 Novo Nordisk's 분석법에 의해 측정한다.
Alpha-Gal 1000은 스타키오스와 라피노스만을 가수분해하여 갈락토스와 수크로스를 생산하는 단일 활성 효소로서 이 효소는 3.5 내지 6.5의 pH 범위에서 효과적이다. 또 다른 적절한 효소는 Amano Company에 의해 제조된 α-갈락토시다제이다. 이들 두 효소는 모두 주어진 적절한 반응시간 동안 주변 온도에서 스타키오ㅡ와 라피노스를 완전히 전환시킬 것이다.
또 다른 적절한 효소는 Valley Research, In., South Bend, IN에 의해 제조된 α-갈락토시다제 효소인 Validase AGS(고형 분말 형태) 또는 Validase AGSL(액상 형태)이다. 이 α-갈락토시다제 효소는 라피노스, 스타키오스 및 멜리비오스 중의 알파 1-6 결합을 가수분해할 수 있는 카보하이드라제 효소이다.
일반적으로, 적절한 효소는 원하는대로 인버타제 활성을 갖기도 하고 갖지 않을 수도 있다. 인버타제 활성을 결여하는 효소는 스타키오스와 라피노스 두가지를 모두 가수분해하여 수크로스를 생산한다. 인버타제 활성을 갖는 효소 역시 스타키오스와 라피노스를 모두 가수분해하여 수크로스를 생산하지만, 수크로스를 가수분해하여 글루코스를 생산하기도 한다.
효소처리에 적당한 유효시간은 약 1시간 내지 약 4시간, 바람직하게는 약 1시간 내지 약 3시간이다. 효소 처리를 위한 슬러리의 유효 온도는 약 20.0℃ 내지 약 63.0℃, 바람직하게는 약 55.0℃ 내지 약 63.0℃이다. 효소 처리를 위한 슬러리의 유효 pH는 약 6.0 내지 약 6.5, 바람직하게는 약 6.0 내지 약 6.3이다.효과적인 pH에 도달하기 위한 한가지 수단은 슬러리의 pH를 염산으로 조정하는 것이다.
유효 시간은 대두 단백질 농축물 중의 비소화성 올리고당의 소망되는 수준이 달성되도록 조절할 수 있다. 예컨대, 유효 효소 처리 기간이 약 1 내지 약 2시간으로 제어되면, 농축물은 총 건조물 기준으로 약 1.5 중량% 미만의 스타키오스와 총 건조물 기준으로 약 2-3 중량% 미만의 라피노스를 함유하게 될 것이다.
효소 처리 후, 효소 활성이 종결되도록 효소를 불활성화시켜 가수분해 반응을 중단시킨다. 효소 불활성화의 한가지 수단은 슬러리를 약 80.0℃ 이상의 온도에서 파스퇴르 처리(pasteurization) 처리하는 것이다. 파스퇴르 처리는 증기 쟈켓이 구비된 주전자에 넣어두거나 제트 조리(jet cooking)에 의해 수행할 수 있다. 효소 불활성화/파스퇴르 처리는 제품이 살모넬라 음성이 되도록 그리고 미생물 프로파일이 허용가능하게 테스트되도록 수행한다.
다음 공정은 섬유소 제거이다. 다시 한번, 섬유소 제거를 효소 처리전 또는 처리후에 수행할 수 있다. 섬유소를 제거하는 한가지 방법은 수산화나트륨을 이용하여 슬러리의 pH를 약 7 내지 약 7.5, 가장 바람직하게는 약 7.4로 조정하는 것이다. 이어서 슬러리를 분리 또는 청징화시켜 케익과 액즙을 형성시킨다. 분리/청징화(separation/clarification)는 몇가지 물리적 분리 수단에 의해 수행할 수 있다; 그러나, 원심분리가 일반적으로 가장 효과적이면서도 효율적인 방법이다. 스크롤형 원심분리기를 이용하여 분리를 수행하거나 또는 디스크형 또는 튜브형 원심분리기를 이용하여 분리할 수도 있다.
효소 처리를 거치고 섬유소가 제거된 원료(액즙)을 이번에는 1,000 내지 300,000 분자량 컷-오프(MWCO: molecular weight cut-off) 막, 바람직하게는1,000-60,000 MWCO 막을 이용해서 한외여과시켜 적어도 농축물 중 총 건조물 기준으로 적어도 65.0 중량% 단백질, 더욱 바람직하게는 총 건조물 기준으로 약 70.0 중량% 단백질의 단백질 함량을 갖도록 한다. 한외여과막은 침투물(permeates) 중 탄수화물과 미네랄을 스며들게 해서 체류물 중의 액즙의 단백질 성분을 농축시킨다. 또한, 생성물의 단백질 함량은 한외여과에 의해 생성물로부터 제거된 침투물의 양에 기초해서 조절될 수도 있다 - 즉, 침투물이 더 많이 제거될수록, 단백질 함량은 더 높아지고, 침투물이 적게 제거될 수록, 단백질 함량은 적어진다. MWCO를 변화시키는 적절한 막은 Koch Membrane Systems of Wilmington, MA; Osmonics of Minnetonka, MN; PTI Advanced Filtration of Oxanrd, CA; 및 Snyder Filtration of Vacaville, CA와 같은 몇가지 공급업체로부터 쉽게 구입할 수 있다.
한외여과 처리 단계에서, 이소플라본은 체류물 중에 잔류한다. 이소플라본은 분자량이 작은 성분으로 그 분자량은 1,500 미만이다. 이소플라본이 침투물 중의 탄수화물 및 미네랄과 함께 막을 통해 통과해버릴 것이라고 예상될 수 있겠지만, 놀랍게도 이소플라본은 체류물 중의 한외여과막에 의해 보유된 것으로 밝혀졌다. 현재로서는 이소플라본이 단백질과 복합체를 형성함으로 해서, 대다수의 이소플라본이 체류물 중에 보유되는 것이라고 믿어지고 있다.
일반적으로, 공급량의 약 25%는 한외여과시 침투물로서 제거되어 총 건조물 기준으로 적어도 약 65.0 중량%의 단백질 함량을 갖는 체류 생성물이 결과된다. 바람직하게는, 이 생성물은 총 건조물 기준으로 약 70 내지 85 중량%의 단백질을 함유하는 것이 좋다.
효소 처리되고 섬유소가 제거된 다음 한외여과 처리된 원료(체류물)은 다음 단계로서 대두 단백질 농축물을 형성하도록 건조된다. 건조는 예컨대 고압 노즐이 구비된 수직 분무건조기를 이용하여 수행할 수 있다.
효소 처리되고 섬유소가 제거된 다음, 한외여과 처리된 체류물은 임의로 건조 단계에 앞서 농축시킬 수 있다. 이 농축단계는 역삼투막 농축 또는 증발 유닛 공정에 의해 수행할 수 있다. 건조에 앞서 액즙을 농축시킬 경우 얻어지는 한가지 장점은 건조 경비를 낮출 수 있다는 것이다.
건조 단백질 농축물은 시판되는 레시틴 또는 모노-디글리세라이드와 같은 다른 식품등급의 계면활성제로 코팅시켜 수분산성을 개선시킴으로써 농축물의 덩어리짐을 감소시킬 수 있다. 이러한 코팅 부가는 일반적으로 약 0.5-1.0 중량%의 수준이다.
농축물은 많은 용도를 갖는다. 예컨대, 본 발명의 농축물은 밀크 대용품으로서 사용될 수 있고 드링크 믹스 및 음료수, 예컨대 쵸콜렛, 바닐라 및 파인애플 음료; 과일 요구르트와 같은 낙농 제품; 단백질 바와 같은 영양 및 건강식품; 완전한 근육 육류 주입물(whole muscle meat injection); 수리미 제품; 유화시킨 육류; 곡류 식품, 예컨대 아침식사용 씨리얼; 블루베리 머핀과 같은 베이커리 제품 및 기타 액상 또는 건조 음료수, 식품 또는 영양식품에서 이용가능하다.
하기 실시예에서, 질소 용해 지수("NSI")는 American Oil Chemists' Method Ba 11-65에 따라 측정하였다. NSI는 제품 중 수용성인 단백질 함량을 특징 짓는 것으로서, 예컨대, 어떤 단백질 제품의 NSI가 75라는 것은 그 단백질의 75 중량%가수용성임을 의미하는 것이다.
또한, 하기 실시예에서, 이소플라본은 Thiagarajan, D.G. Bennink, M.R., Bourquin, L.D., 및 Kavas, F.A.,Prevention of precancerous colonic lesions in rats by soy flakes, soy flour, genistein and calcium,Am. J. Clin. Nutr. 1998; 68(suppl.); 1394S-9S에 설명된 방법에 의해 특징화시켰다.
섬유소를 제거하고 한외여과시킨 원료(체류물)을 건조시켜 고단백 함량의 보우만-버크 저해제("BBI") 농축물을 형성시킬 수 있다. 생성물 중 BBI의 양은 BBI에 대한 간접 분석법인 키모트립신 저해제("CI")의 존재여부에 의해 특징화시킨다. CI 분석에 사용되는 방법은 대두 단백질에 대한 트립신 저해제 활성에 대한 American Oil Chemists' Society(AOCS) 공식 방법인 Ba-12-75에 기초한 것으로 다만 사용되는 효소와 기질만 바꾼 것이다. CI 분석에 사용되는 기질은 Sigma Chemicals사에서 62505로 시판하는 N-글루타릴-L-페닐알라닌-p-니트로아닐리드(GPNA)이다. 사용된 효소는 L-키모트립신, 타잎 II-소의 췌장 알파 키모트립신으로서 Sigma Chemicals사가 C4129로 시판하고 있다. AOCS법은 Kakade 등의 방법 (Cereal Chemistry,51. 376(1974))에 기초한 것이다.
키모트립신은 과량으로 존재하는 기질인 글루타릴-L-페닐알라닌-p-니트로아닐리드를 가수분해한다. 황색 염료인 p-니트로아닐리드의 방출은 분광광도계로 측정한다. 대두 단백질 생성물의 존재시에는, p-니트로아닐리드의 방출이 활성 키모트립신 저해제의 농도와 반대로 변화한다.
본 발명의 이러한 그리고 기타의 측면들은 다음에 제시된 하나 이상의 실시예르 참조로 할 경우 더욱 잘 이해될 수 있을 것이다.
실시예 1
60℃의 혼합 탱크에 261.7 kg(577 파운드 (lbs.))의 물을 넣었다. 대두 백색 플레이크를 22.7 kg(50 lbs.)를 첨가하였다. 염산으로 pH를 6.0으로 맞추었다. Validase AGS 효소 22.7 그램(g)을 첨가하였다. 60℃에서 슬러리를 2시간(hrs.) 혼합하였다. 효소 처리된 이 슬러리의 pH를 5% 수산화나트륨을 이용해서 7.0으로 조정하였다. 효소 처리되고 pH 조정된 슬러리를 분당 7.6L의 속도(분당 2 갤론, GPM: gallons per minutes)로 Sharples 스크롤형 원심분리기에 주입하였다. 121℃에서 액즙을 제트 조리시켰다. 제트-조리된 액즙을 10,000 MWCO 막을 갖는 한외여과막 시스템에 주입하였다. 최초 공급 용량의 25%가 침투물로서 제거되었다. 막 시스템으로부터의 체류물을 분무 노즐이 구비된 고압 펌프를 이용하여 분무건조시켰다. 슈가 분석은 Shukla,Fett Wissenschaft Technolgie,89(2), pp. 75-79(1987)의 방법에 의해 분무 건조된 분말에 대해 수행하였다.
대두 단백질 농축물은 총 건조물 기준으로 조단백질 67.1 중량%; 조섬유소 0.9 중량%; 조지방 0.1 % 및 회분 9.7 중량%를 함유하였다. 이 농축물은 총 건조물 기준으로 비소화성 올리고당(스타키오스, 라피노스 및 멜리비오스)을 3.1 중량%의 함량으로 함유하였다. 이 농축물은 총 건조물 기준으로 모노사카라이드 12.9 중량%와 수크로스 2.0 중량%를 함유하였다. 이 농축물은 총 건조물 기준으로 1그램 당 4190 마이크로그램의 이소플라본을 함유하였다.
실시예 2
60℃의 혼합 탱크에 176.9 kg(390 파운드 (lbs.))의 물을 넣었다. 대두 백색 플레이크를 22.7 kg(50 lbs.)를 첨가하였다. 염산으로 pH를 6.0으로 맞추었다. Validase AGS 효소 22.7 그램(g)을 첨가하였다. 60℃에서 슬러리를 2시간(hrs.) 혼합하였다. 효소 처리된 이 슬러리의 pH를 5% 수산화나트륨을 이용해서 7.0으로 조정하였다. 60.0℃로 예열시킨 물 84.8 kg(187 lbs.)을 첨가하였다. 효소 처리되고 pH 조정된 슬러리를 분당 2 갤론의 속도(GPM)로 Sharples 스크롤형 원심분리기에 주입하였다. 121℃에서 액즙을 제트 조리시켰다. 제트-조리된 액즙을 10,000 MWCO 막을 갖는 한외여과막 시스템에 주입하였다. 최초 공급 용량의 75%가 침투물로서 제거되었다. 막 시스템으로부터의 체류물을 분무 노즐이 구비된 고압 펌프를 이용하여 분무건조시켰다. 건조된 생성물을 분석하여 그 성분 함량을 조사하였다. 분석 결과를 표 1에 나타내었다. 모든 결과는 달리 언급하지 않는 한, 무수분 기준(moisture-free basis)으로 수행한 것이다.
실시예 2의 방법에 따라 유도된 생성물의 조성
조성 중량% 총 건조물 중mg/g
단백질 86.66조섬유소 0.31조지방 0.01회분 5.41프럭토스 23.54글루코스/갈락토스 26.46수크로스 6.69라피노스 4.56스타키오스 3.69이소플라본 3.41다이드진 0.44글리시틴 0.11제니스틴 0.596"-O-말로닐다이드진 0.736"-O-말로닐글리시틴 0.126"-O-아세틸 제니스틴 0.086"-O-말로닐 제니스틴 1.03다이드제인 0.16제니스테인 0.15
실시예 3
실시예 1에서 만들어진 대두 단백질 농축물의 한가지 응용예는 24g의 1회 섭취량(serving) 중 대두 단백질이 6.25g 함유된 두유이다. 이러한 음료수 포뮬라는 다음을 함유한다: 물 808.2 g(80.82 중량%); 수크로스 62 g(6.2 중량%); 대두 단백질 생성물 42.4 g (4.24 중량%); Cerestar USA, Inc. C*MD 01960 말토덱스트린 38.6 g(3.86 중량%); Cerestar USA, Inc. C*DRY GL 01925 콘 시럽 27 g(2.7 중량%); 아라비아검 12 g(1.2 중량%); Central Soya Company, INc. 대두유 5 g(0.5 중량%); Central Soya CENTROLEXF 레시틴 2.5 g(0.25 중량%); Na 시트레이트 1.8g(0.18 중량%); Na 포스페이트 디베이직 0.3 g(0.03 중량%) 및 소포제 0.02 중량%. 건조 성분들을 혼합하고; 예열 (60℃)한 물을 첨가한 다음; 소포제를 첨가하고; 고전단 혼합/균질화(2500 PSIG)시켜 초고온(141.0℃)에서 5초간 처리하였다.
최종 생성물은 중성 pH에서 안정하였고 시판하는 두유와 유사한 좋은 풍미를 가졌다. 이 제품의 가장 주목할만한 개선점은 식감이었다. 현재 입수가능한 대두 단백질 농축물로 만들어진 음료수와 비교할 때 본 발명의 대두 단백질 농축물을 이용한 음료수는 부드럽고 그릿감(grittiness)이 없었다.
실시예 4
약 247.7 kg(546 파운드(lbs.))의 물을 혼합 탱크에 넣고 65.6℃로 가열하였다. 이어서, 약 31.8 kg(70 파운드)의 대두 플레이크를 상기 혼합 탱크에 첨가하여 슬러리를 형성시켰다. 이 슬러리의 pH를 염산 용액을 이용하여 약 6.0으로 조정하였다. 슬러리를 10분간 혼합한 다음 원심분리 주입 탱크에 옮겼다. Validase AGSL 효소 300 ml를 원심분리 주입 탱크에 넣고 슬러리를 60.0℃에서 유지시키면서 2시간 동안 혼합하였다. 효소 처리된 슬러리의 pH를 약 10% 수산화나트륨 용액을 이용하여 7.2로 조정하였다. 62.8℃로 예열시킨 물 약 119.0 kg(262 lbs.)을 원심분리 주입 탱크에 첨가하고 효소 처리된 슬러리와 혼합하였다. 이 희석된 슬러리를 분당 약 7.6 L의 속도(분당 2 갤론)로 Sharples 스크롤형 원심분리기에 주입하였다. 상등액(현탁액)을 약 121℃의 온도에서 제트 조리하였다. 제트-조리된 현탁액을 급속 냉각하고 100 메쉬 스트레이너를 통해 막 주입 탱크내로 옮겼다. 이 현탁액을, 10,000 MWCO인 2개의 나선형 막을 포함하는 한외여과막 시스템에 공급하였다. 현탁액의 온도는 막 공정 내내 약 26.7℃로 유지시켰다. 막 주입 탱크에 첨가된 최초 주입 용량의 약 30%는 침투물로서 제거되었다. 막 시스템으로부터의 체류물을 93.3℃에서 파스퇴르 처리하고 수직 분무 건조기 중에서 분무 노즐이 구비된 고압 펌프를 이용하여 분무 건조시켰다. 건조된 생성물을 그의 성분 함량에 대해 분석하였다. 분석 결과를 표 2에 나타내었다. 모든 결과는 달리 언급하지 않는 한 무수분 기준이다.
실시예 4의 방법에 따라 유도된 생성물의 조성
조성 중량% 총 건조물 중mg/g
단백질 70.51조섬유소 0.32조지방 0.01회분 8.60프럭토스 51.70글루코스/갈락토스 41.00수크로스 25.69라피노스 14.34스타키오스 19.70이소플라본 5.49다이드진 0.93글리시틴 0.18제니스틴 1.036"-O-말로닐다이드진 1.216"-O-말로닐글리시틴 0.186"-O-아세틸 제니스틴 0.156"-O-말로닐 제니스틴 1.43다이드제인 0.19제니스테인 0.19질소 용해 지수 (NSI) 78.7키모트립신 저해제 (CI) 128.2
실시예 5
혼합 탱크에 약 247.7 kg(546 파운드 (lbs.))의 물을 넣고 65.6℃로 가열하였다. 이어서, 대두 플레이크를 약 31.8 kg(70 lbs.)를 혼합 탱크에 첨가하여 슬러리를 만들었다. 슬러리의 pH를 염산 용액으로 약 6.0으로 조정했다. 이 슬러리를 10분간 혼합한 다음 원심분리 주입 탱크로 옮겼다. Validase AGSL 효소 400 ml를 원심 분리 주입 탱크에 첨가하고 슬러리를 60℃로 유지시키면서 2시간 혼합하였다. 효소 처리된 이 슬러리의 pH를 약 10% 수산화나트륨을 이용해서 7.2로 조정하였다.62.8℃로 예열시킨 물 약 119.0 kg(262 lbs.)를 원심분리 주입 탱크에 첨가하고 효소 처리된 슬러리와 함께 혼합하였다. 희석된 슬러리를 분당 7.6L의 속도(분당 2 갤론, GPM: gallons per minutes)로 Sharples 스크롤형 원심분리기에 주입하였다. 상등액(현탁액)을 약 121℃에서 액즙을 제트 조리시켰다. 제트-조리된 액즙을 100-메쉬 스트레이터를 통해 막 주입 탱크로 옮겼다. 현탁액을 각각 10,000 MWCO 막을 갖는 2개의 나선형 막을 함유하는 한외여과막 시스템에 주입하였다. 막 가공시 현탁액의 온도를 약 26.7℃로 유지하였다. 막 주입 탱크에 첨가된 최초 공급 용량의 약 35%가 침투물로서 제거되었다. 막 시스템으로부터의 체류물을 약 93.3℃에서 파스퇴르 처리하고 수직 분무 드라이어 중에서 분무 노즐이 구비된 고압 펌프를 이용하여 분무건조시켰다. 건조된 생성물을 그의 성분 함량에 대해 분석하였다. 결과를 표 3에 나타내었다. 모든 결과는 달리 언급하지 않는 한, 무수분을 기준으로 한 것이다.
실시예 5의 방법에 따라 유도된 생성물의 조성
조성 중량% 총 건조물 중mg/g
단백질 73.25조섬유소 0.87조지방 0.11회분 8.16프럭토스 54.78글루코스/갈락토스 46.27수크로스 12.77라피노스 6.77스타키오스 5.78이소플라본 5.64다이드진 0.95글리시틴 0.24제니스틴 1.046"-O-말로닐다이드진 1.136"-O-말로닐글리시틴 0.216"-O-아세틸 제니스틴 0.176"-O-말로닐 제니스틴 1.34다이드제인 0.27제니스테인 0.29질소 용해 지수 (NSI) 65.6키모트립신 저해제 (CI) 121.3
실시예 6
약 247.7 kg(546 파운드(lbs.))의 물을 혼합 탱크에 넣고 65.6℃로 가열하였다. 이어서, 약 31.8 kg(70 파운드)의 대두 플레이크를 상기 혼합 탱크에 첨가하여 슬러리를 형성시켰다. 이 슬러리의 pH를 염산 용액을 이용하여 약 6.0으로 조정하였다. 슬러리를 10분간 혼합한 다음 원심분리 주입 탱크에 옮겼다. Validase AGSL 효소 800 ml를 원심분리 주입 탱크에 넣고 슬러리를 60.0℃에서 유지시키면서 1시간 동안 혼합하였다. 효소 처리된 슬러리의 pH를 약 10% 수산화나트륨 용액을이용하여 7.2로 조정하였다. 62.8℃로 예열시킨 물 약 119.0 kg(262 lbs.)을 원심분리 주입 탱크에 첨가하고 효소 처리된 슬러리와 혼합하였다. 이 희석된 슬러리를 분당 약 7.6 L의 속도(분당 2 갤론)로 Sharples 스크롤형 원심분리기에 주입하였다. 상등액(현탁액)을 약 121℃의 온도에서 제트 조리하였다. 제트-조리된 현탁액을 급속 냉각하고 100 메쉬 스트레이너를 통해 막 주입 탱크내로 옮겼다. 이 현탁액을, 10,000 MWCO인 2개의 나선형 막을 포함하는 한외여과막 시스템에 공급하였다. 현탁액의 온도는 막 공정 내내 약 49.0℃로 유지시켰다. 막 주입 탱크에 첨가된 최초 주입 용량의 약 35%는 침투물로서 제거되었다. 막 시스템으로부터의 체류물을 93.3℃에서 파스퇴르 처리하고 수직 분무 건조기 중에서 분무 노즐이 구비된 고압 펌프를 이용하여 분무 건조시켰다. 건조된 생성물을 그의 성분 함량에 대해 분석하였다. 분석 결과를 표 4에 나타내었다. 모든 결과는 달리 언급하지 않는 한 무수분 기준이다.
실시예 6의 방법에 따라 유도된 생성물의 조성
조성 중량% 총 건조물 중mg/g
단백질 70.83조섬유소 0.53조지방 0.03회분 8.42프럭토스 58.32글루코스/갈락토스 54.13수크로스 5.64라피노스 7.56스타키오스 6.28이소플라본 4.90다이드진 0.70글리시틴 0.15제니스틴 0.786"-O-말로닐다이드진 1.126"-O-말로닐글리시틴 0.166"-O-아세틸 제니스틴 0.116"-O-말로닐 제니스틴 1.33다이드제인 0.26제니스테인 0.29질소 용해 지수 (NSI) 84.5키모트립신 저해제 (CI) 131.6
실시예 7
혼합 탱크에 약 247.7 kg(546 파운드 (lbs.))의 물을 넣고 65.6℃로 가열하였다. 이어서, 대두 플레이크를 약 31.8 kg(70 lbs.)를 혼합 탱크에 첨가하여 슬러리를 만들었다. 슬러리의 pH를 염산 용액으로 약 6.0으로 조정했다. 이 슬러리를 10분간 혼합한 다음 원심분리 주입 탱크로 옮겼다. Validase AGSL 효소 400 ml를 원심 분리 주입 탱크에 첨가하고 슬러리를 60℃로 유지시키면서 2시간 혼합하였다. 효소 처리된 이 슬러리의 pH를 약 10% 수산화나트륨을 이용해서 7.2로 조정하였다.62.8℃로 예열시킨 물 약 119.0 kg(262 lbs.)를 원심분리 주입 탱크에 첨가하고 효소 처리된 슬러리와 함께 혼합하였다. 희석된 슬러리를 분당 7.6L의 속도(분당 2 갤론, GPM: gallons per minutes)로 Sharples 스크롤형 원심분리기에 주입하였다. 상등액(현탁액)을 약 121℃에서 액즙을 제트 조리시켰다. 제트-조리된 액즙을 100-메쉬 스트레이터를 통해 막 주입 탱크로 옮겼다. 현탁액을 각각 10,000 MWCO 막을 갖는 2개의 나선형 막을 함유하는 한외여과막 시스템에 주입하였다. 막 가공시 현탁액의 온도를 약 49.0℃로 유지하였다. 막 주입 탱크에 첨가된 최초 공급 용량의 약 35%가 침투물로서 제거되었다. 막 시스템으로부터의 체류물을 약 82.2℃에서 파스퇴르 처리하고 수직 분무 드라이어 중에서 분무 노즐이 구비된 고압 펌프를 이용하여 분무건조시켰다. 건조된 생성물을 그의 성분 함량에 대해 분석하였다. 결과를 표 5에 나타내었다. 모든 결과는 달리 언급하지 않는 한, 무수분을 기준으로 한 것이다.
실시예 7의 방법에 따라 유도된 생성물의 조성
조성 중량% 총 건조물 중mg/g
단백질 69.93조섬유소 0.43조지방 0.03회분 8.43프럭토스 61.07글루코스/갈락토스 65.76수크로스 0라피노스 2.56스타키오스 2.99이소플라본 5.00다이드진 0.69글리시틴 0.15제니스틴 0.756"-O-말로닐다이드진 1.206"-O-말로닐글리시틴 0.166"-O-아세틸 제니스틴 0.116"-O-말로닐 제니스틴 1.42다이드제인 0.25제니스테인 0.27질소 용해 지수 (NSI) 74.4키모트립신 저해제 (CI) 133.8
실시예 8
약 247.7 kg(546 파운드(lbs.))의 물을 혼합 탱크에 넣고 65.6℃로 가열하였다. 이어서, 약 31.8 kg(70 파운드)의 대두 플레이크를 상기 혼합 탱크에 첨가하여 슬러리를 형성시켰다. 이 슬러리의 pH를 염산 용액을 이용하여 약 6.0으로 조정하였다. 슬러리를 10분간 혼합한 다음 원심분리 주입 탱크에 옮겼다. Validase AGSL 효소 400 ml를 원심분리 주입 탱크에 넣고 슬러리를 60.0℃에서 유지시키면서 1시간 동안 혼합하였다. 효소 처리된 슬러리의 pH를 약 10% 수산화나트륨 용액을 이용하여 7.2로 조정하였다. 62.8℃로 예열시킨 물 약 119.0 kg(262 lbs.)을 원심분리 주입 탱크에 첨가하고 효소 처리된 슬러리와 혼합하였다. 이 희석된 슬러리를 분당 약 7.6 L의 속도(분당 2 갤론)로 Sharples 스크롤형 원심분리기에 주입하였다. 상등액(현탁액)을 약 121℃의 온도에서 제트 조리하였다. 제트-조리된 현탁액을 급속 냉각하고 100 메쉬 스트레이너를 통해 막 주입 탱크내로 옮겼다. 이 현탁액을, 10,000 MWCO인 2개의 나선형 막을 포함하는 한외여과막 시스템에 공급하였다. 현탁액의 온도는 막 공정 내내 약 49.0℃로 유지시켰다. 막 주입 탱크에 첨가된 최초 주입 용량의 약 35%는 침투물로서 제거되었다. 막 시스템으로부터의 체류물을 약 82.2℃에서 파스퇴르 처리하고 수직 분무 건조기 중에서 분무 노즐이 구비된 고압 펌프를 이용하여 분무 건조시켰다. 건조된 생성물을 그의 성분 함량에 대해 분석하였다. 분석 결과를 표 6에 나타내었다. 모든 결과는 달리 언급하지 않는 한 무수분 기준이다.
실시예 8의 방법에 따라 유도된 생성물의 조성
조성 중량% 총 건조물 중mg/g
단백질 71.19조섬유소 1.06조지방 0.12회분 8.24프럭토스 47.26글루코스/갈락토스 50.88수크로스 36.51라피노스 16.75스타키오스 17.03이소플라본 5.30다이드진 0.77글리시틴 0.15제니스틴 0.856"-O-말로닐다이드진 1.276"-O-말로닐글리시틴 0.186"-O-아세틸 제니스틴 0.146"-O-말로닐 제니스틴 1.53다이드제인 0.20제니스테인 0.21질소 용해 지수 (NSI) 78.6키모트립신 저해제 (CI) 135.9
실시예 9
혼합 탱크에 약 247.7 kg(546 파운드 (lbs.))의 물을 넣고 65.6℃로 가열하였다. 이어서, 대두 플레이크를 약 31.8 kg(70 파운드)를 혼합 탱크에 첨가하여 슬러리를 만들었다. 슬러리의 pH를 염산 용액으로 약 6.0으로 조정했다. 이 슬러리를 10분간 혼합한 다음 원심분리 주입 탱크로 옮겼다. Validase AGSL 효소 400 ml를 원심 분리 주입 탱크에 첨가하고 슬러리를 60℃로 유지시키면서 2시간 혼합하였다. 효소 처리된 이 슬러리의 pH를 약 10% 수산화나트륨을 이용해서 7.2로 조정하였다.62.8℃로 예열시킨 물 약 119.0 kg(262 lbs.)를 원심분리 주입 탱크에 첨가하고 효소 처리된 슬러리와 함께 혼합하였다. 희석된 슬러리를 분당 7.6L의 속도(분당 2 갤론, GPM: gallons per minutes)로 Sharples 스크롤형 원심분리기에 주입하였다. 상등액(현탁액)을 약 121℃에서 액즙을 제트 조리시켰다. 제트-조리된 액즙을 100-메쉬 스트레이터를 통해 막 주입 탱크로 옮겼다. 현탁액을 1,000 MWCO 의 나선형 막을 1개 함유하는 한외여과막 시스템에 주입하였다. 막 가공시 현탁액의 온도를 약 49.0℃로 유지하였다. 막 주입 탱크에 첨가된 최초 공급 용량의 약 35%가 침투물로서 제거되었다. 막 시스템으로부터의 체류물을 약 82.2℃에서 파스퇴르 처리하고 수직 분무 드라이어 중에서 분무 노즐이 구비된 고압 펌프를 이용하여 분무건조시켰다. 건조된 생성물을 그의 성분 함량에 대해 분석하였다. 결과를 표 7에 나타내었다. 모든 결과는 달리 언급하지 않는 한, 무수분을 기준으로 한 것이다.
실시예 9의 방법에 따라 유도된 생성물의 조성
조성 중량% 총 건조물 중mg/g
단백질 72.38조섬유소 2.80조지방 0.10회분 8.44프럭토스 57.91글루코스/갈락토스 68.78수크로스 9.58라피노스 9.90스타키오스 9.15이소플라본 5.00다이드진 0.76글리시틴 0.16제니스틴 0.826"-O-말로닐다이드진 1.196"-O-말로닐글리시틴 0.176"-O-아세틸 제니스틴 0.156"-O-말로닐 제니스틴 1.44다이드제인 0.20제니스테인 0.20질소 용해 지수 (NSI) 72.7키모트립신 저해제 (CI) 119.3
실시예 10
약 247.7 kg(546 파운드(lbs.))의 물을 혼합 탱크에 넣고 65.6℃로 가열하였다. 이어서, 약 31.8 kg(70 파운드)의 대두 플레이크를 상기 혼합 탱크에 첨가하여 슬러리를 형성시켰다. 이 슬러리의 pH를 염산 용액을 이용하여 약 6.0으로 조정하였다. 슬러리를 10분간 혼합한 다음 원심분리 주입 탱크에 옮겼다. Validase AGSL 효소 400 ml를 원심분리 주입 탱크에 넣고 슬러리를 60.0℃에서 유지시키면서 2시간 동안 혼합하였다. 효소 처리된 슬러리의 pH를 약 10% 수산화나트륨 용액을 이용하여 7.2로 조정하였다. 62.8℃로 예열시킨 물 약 119.0 kg(262 lbs.)을 원심분리 주입 탱크에 첨가하고 효소 처리된 슬러리와 혼합하였다. 이 희석된 슬러리를 분당 약 7.6 L의 속도(분당 2 갤론)로 Sharples 스크롤형 원심분리기에 주입하였다. 상등액(현탁액)을 약 121℃의 온도에서 제트 조리하였다. 제트-조리된 현탁액을 급속 냉각하고 100 메쉬 스트레이너를 통해 막 주입 탱크내로 옮겼다. 이 현탁액을, 60,000 MWCO의 나선형 막을 1개 포함하는 한외여과막 시스템에 공급하였다. 현탁액의 온도는 막 공정 내내 약 49.0℃로 유지시켰다. 막 주입 탱크에 첨가된 최초 주입 용량의 약 35%는 침투물로서 제거되었다. 막 시스템으로부터의 체류물을 약 82.2℃에서 파스퇴르 처리하고 수직 분무 건조기 중에서 분무 노즐이 구비된 고압 펌프를 이용하여 분무 건조시켰다. 건조된 생성물을 그의 성분 함량에 대해 분석하였다. 분석 결과를 표 8에 나타내었다. 모든 결과는 달리 언급하지 않는 한 무수분 기준이다.
실시예 10의 방법에 따라 유도된 생성물의 조성
조성 중량% 총 건조물 중mg/g
단백질 71.76조섬유소 1.08조지방 0.06회분 8.34프럭토스 53.20글루코스/갈락토스 63.00수크로스 14.43라피노스 11.74스타키오스 11.95이소플라본 5.08다이드진 0.83글리시틴 0.15제니스틴 0.906"-O-말로닐다이드진 1.156"-O-말로닐글리시틴 0.166"-O-아세틸 제니스틴 0.146"-O-말로닐 제니스틴 1.38다이드제인 0.18제니스테인 0.19질소 용해 지수 (NSI) 72.7키모트립신 저해제 (CI) 120.7
실시예 11
혼합 탱크에 약 247.7 kg(546 파운드 (lbs.))의 물을 넣고 65.6℃로 가열하였다. 이어서, 대두 플레이크를 약 31.8 kg(70 파운드)를 혼합 탱크에 첨가하여 슬러리를 만들었다. 슬러리의 pH를 염산 용액으로 약 6.0으로 조정했다. 이 슬러리를 10분간 혼합한 다음 원심분리 주입 탱크로 옮겼다. Validase AGSL 효소 400 ml를 원심 분리 주입 탱크에 첨가하고 슬러리를 60℃로 유지시키면서 2시간 혼합하였다. 효소 처리된 이 슬러리의 pH를 약 10% 수산화나트륨을 이용해서 7.2로 조정하였다.62.8℃로 예열시킨 물 약 119.0 kg(262 lbs.)를 원심분리 주입 탱크에 첨가하고 효소 처리된 슬러리와 함께 혼합하였다. 희석된 슬러리를 분당 7.6L의 속도(분당 2 갤론, GPM: gallons per minutes)로 Sharples 스크롤형 원심분리기에 주입하였다. 상등액(현탁액)을 약 121℃에서 액즙을 제트 조리시켰다. 제트-조리된 액즙을 100-메쉬 스트레이터를 통해 막 주입 탱크로 옮겼다. 현탁액을 각각 30,000 MWCO인 나선형 막을 2개 함유하는 한외여과막 시스템에 주입하였다. 막 가공시 현탁액의 온도를 약 49.0℃로 유지하였다. 막 주입 탱크에 첨가된 최초 공급 용량의 약 35%가 침투물로서 제거되었다. 막 시스템으로부터의 체류물을 약 82.2℃에서 파스퇴르 처리하고 수직 분무 드라이어 중에서 분무 노즐이 구비된 고압 펌프를 이용하여 분무건조시켰다. 건조된 생성물을 그의 성분 함량에 대해 분석하였다. 결과를 표 9에 나타내었다. 모든 결과는 달리 언급하지 않는 한, 무수분을 기준으로 한 것이다.
실시예 11의 방법에 따라 유도된 생성물의 조성
조성 중량% 총 건조물 중mg/g
단백질 72.13조섬유소 0.54조지방 0.09회분 7.96프럭토스 51.99글루코스/갈락토스 46.81수크로스 7.55라피노스 11.76스타키오스 14.02이소플라본 4.99다이드진 0.79글리시틴 0.16제니스틴 0.876"-O-말로닐다이드진 1.106"-O-말로닐글리시틴 0.146"-O-아세틸 제니스틴 0.156"-O-말로닐 제니스틴 1.32다이드제인 0.22제니스테인 0.24질소 용해 지수 (NSI) 69.2키모트립신 저해제 (CI) 117.5
이제까지 본 발명이 바람직한 유형을 갖는 것인 것처럼 설명하였으나, 본 발명은 본 발명의 개시범위와 정신의 범위 내에서 추가로 변형될 수 있다. 본 출원발명은 따라서 그 일반 원리를 이용하는 여하한 변형물, 용도 또는 응용물을 모두 포괄하도록 의도된다. 뿐만 아니라, 본 출원은 본 발명의 개시내용에 기초해서 본 발명이 속한 분야 및 첨부된 특허청구범위에 속하는 모든 공지되거나 관용적인 실무범위 내에서 실현될 여하한 이탈 범위도 포괄하는 것으로 의도된다.

Claims (16)

  1. 총 건조물 기준으로 적어도 65.0 중량%의 단백질 함량;
    총 건조물 기준으로 합쳐서 약 4.0 중량% 미만인 라피노스와 스타키오스 함량;
    총 건조물 기준으로 약 2.0 중량% 미만의 조섬유소 함량;
    을 가지면서 실질적으로 갈락티놀을 함유하지 않는 대두 단백질 농축물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단백질 함량이 총 건조물 기준으로 약 70.0 중량% 내지 약 75.0 중량%이고, 상기 조섬유소 함량은 총 건조물 기준으로 약 1.0 중량% 미만인 대두 단백질 농축물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 총 건조물 기준으로 이소플라본 함량이 적어도 2.0 mg/g인 대두 단백질 농축물.
  4. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 질소 용해 지수("NSI")가 약 70을 초과하는 대두 단백질 농축물.
  5. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 프럭토스, 글루코스, 갈락토스 및 수크로스를 모두 합친 함량이 총 건조물 기준으로 약 5.0 중량%을 초과하는 대두 단백질 농축물.
  6. (a) 실질적으로 탈지된 대두 원료를 제공하고;
    (b) 상기 원료를 물과 혼합하여 슬러리를 형성시키고;
    (c) 상기 슬러리를 효소로 처리하고;
    (d) 상기 효소를 불활성화시킨 다음;
    (e) 슬러리를 한외여과시킴으로써 탄수화물과 미네랄을 제거하여 체류물을 얻는 단계를 포함하여 이루어지는, 대두 단백질 농축물의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 (c)의 처리 단계 전 또는 단계 후에, 또는 상기 (d)의 불활성화 단계 후에, 슬러리로부터 섬유소를 제거하여 액즙을 제공하는 단계를 부가적으로 포함하는 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 (e)의 제거 단계 후에, 체류물을 건조시켜 대두 단백질 농축물을 제공하는 단계 (f)를 부가적으로 포함하는 방법.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (f)의 건조 단계에 앞서, 체류물로부터 물을 제거함으로써 체류물을 농축시키는 단계를 부가적으로 포함하는 방법.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 불활성화 단계 (d)가 적어도 약 80.0℃의 온도에서 파스퇴르 처리하는 것을 포함하고; 상기 혼합 단계 (b)는 약 5.0 중량% 내지 약 20.0 중량% 고형물의 수준으로 물 중에서 탈지된 대두 원료를 슬러리화 시키는 것을 포함하는 것인 방법.
  11. 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (c)의 처리 단계가, 상기 (d)의 불활성화 단계를 수행하기 전에, 약 20.0℃ 내지 약 63.0℃의 온도, 약 6.0 내지 약 6.5의 pH에서 약 1 내지 약 4시간 동안 효소에 의해 슬러리를 처리하는 것을 포함하는 방법.
  12. 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (c)의 처리 단계가 슬러리를 글리코시다제 효소로 처리하는 것을 포함하는 방법.
  13. 제6항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (e)의 제거 단계가, 슬러리를 분자량 컷오프("MWCO")가 약 1,000 내지 약 60,000인 막을 이용하는 한외여과 처리시키는 것을 포함하는 방법.
  14. 제8항에 있어서, 대두 단백질 농축물이:
    총 건조물 기준으로 적어도 65.0 중량%의 단백질 함량;
    총 건조물 기준으로 합쳐서 약 4.0 중량% 미만인 라피노스와 스타키오스 함량;
    총 건조물 기준으로 약 2.0 중량% 미만의 조섬유소 함량;
    을 가지면서 실질적으로 갈락티놀을 함유하지 않는 것인 방법.
  15. 제14항에 있어서, 대두 단백질 농축물이 총 건조물 기준으로 적어도 약 2.0 mg/g의 이소플라본 함량을 갖는 것인 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 대두 단백질 농축물의 질소 용해 지수("NSI")가 약 70을 초과하는 것인 방법.
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