KR20060057596A - 높은 유장 단백질 함량을 갖는 우유 단백질 성분의 제조방법 - Google Patents

높은 유장 단백질 함량을 갖는 우유 단백질 성분의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 우유 단백질 조성물이 유래되는데 사용되는 낙농 스트림으로부터 고비율의 유장 단백질을 상기 스트림으로부터 유래된 카제인과 결합시킨 우유 단백질 조성물에 관한 것이다. 상기 조성물은 유지 기간동안 낙농 스트림을 가열하는 방법에 의해서 제조된다. 트란스글루타미나제 효소를 첨가하고 다시 상기 스트림을 가열한다. 이후에 우유 응고 효소를 첨가하거나 또는 산성화(acidifying)에 의해서 단백질 조성물 중에 커드를 응고시킨다. 그 후 우유 단백질 조성물을 치즈 제조에 사용되는 분체로 건조시킬 수 있다.

Description

높은 유장 단백질 함량을 갖는 우유 단백질 성분의 제조 방법{PRODUCTION OF MILK PROTEIN INGREDIENT WITH HIGH WHEY PROTEIN CONTENT}
본 발명은 신규한 낙농 성분의 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 유장 단백질의 보유 수준과 레올로지 특성이 향상된 낙농 성분(dairy ingredient)의 제조 방법에 관한 것이다.
치즈 및 치즈 조성물은 통상 낙농 스트림(dairy stream)을 응고제(coagulant) 또는 응고 제제(clotting agent)[예컨대, 렌넷(rennet)]로 처리하여 응고물(coagulum) 및 시럼(serum)을 제조한다. 응고물은 "커드(curd)"라고 하며, 시럼은 "유장(whey)"이라 한다. 통상 응고물은 카제인, 지방을 포함하며, 미생물로 처리하여 향미를 발생시킬 수 있다. 추가로 처리하여 치즈 및 유사한 치즈 조성물을 수득한다.
통상, 유장은 응고제 또는 응고 제제에 의해서 거의 영향을 주지 않는 가용성 단백질을 포함하므로, 응고물은 초기 낙농 스트림의 모든 단백질을 포함하지 않는 경향이 있다. 종래 문헌에는 유장 단백질의 혼입에 의해서 치즈 수득율을 향상 시키는 다양한 방법이 기술되어 있다.
US 4376072에서는 가열 처리와 조합된 알카리 처리에 의해서 가용성 단백질을 카제인에 연결하는 방법을 개시하고 있다. 산을 첨가하여 pH를 약 4로 하여 처리된 단백질을 침전시키고, 건조시키거나 또는 알카리 중에 pH 약 7로 재용해(resolublising)시키고 건조시킴으로써 단백질 성분을 제조한다. 상기 카제인에 대한 가용성 단백질의 한계 응고(limited aggregation)는 본 방법에서 가능하다.
또한, 카제인 단백질과 유장 단백질 사이의 반응은 중요하며, 적당하게 제어된다면 질감 특성에 유용하다. 상기 특성은 용액 점도, 겔화, 질감 및 열안정성을 포함한다.
카제인, 효소, 특히 단백질 활성 효소에 있어서 렌넷의 작용과 유사하게, 카제인과 다른 단백질, 특히 유장 단백질사이의 반응을 조절하는데 사용될 수 있다.
특허 출원 US2003/0165594에서는 트란스글루타미나제(transglutaminase, TG) 효소를 사용하여 치즈 및 가공 치즈의 특성을 개질시키는 다양한 방법을 개시하고 있다. 치즈 입자 또는 치즈 커드를 효소 용액과 접촉시킴으로써 처리될 수 있다. 그 후 처리된 물질을 가공 치즈로 변환시킬 수 있다. 선택적으로, 한외여과 투석유물(retentate)이 트란스글루타미나제 효소로 처리될 수 있고, 상기 용액을 농축시켜서 가공 치즈로 변환시킨다. 상기 방법은 우유 중에 원래 존재하는 가용성 단백질 다량을 카제인에 결합시키는 것에 관련된 비효율성 또는 상기 투석유물의 비효율적인 농도 및 다양한 제한 사항이 있다.
US6270814에서는 트란스글루타미나제 효소를 사용하는 또 다른 방법을 개시 하고 있다. 상기 방법은 카제인, 유장 단백질 및 락토스를 함유하는 낙농 용액을 트란스글루타미나제로 처리한다. 지방, 산 및 염을 첨가하고, 혼합물을 균질화한 후, 가공 치즈 쿠커(cooker)내에서 용융된 치즈와 혼합한다. 조리 후에, 상기 용융물을 주입하고 가공 치즈로 포장한다. 상기 청구된 방법의 잇점은 생성물 중에 락토스의 결정화 성향을 감소시키며, 단백질의 물 결합 특성을 변경하며, 생성물의 용융 거동을 향상시키는 것을 포함한다. 상기 방법은 이용될 트란스글루타미나제의 수득율 개량 특성을 향상시키지 않으며, 이는 유장 또는 시럼은 상기 방법으로부터 손실되거나 또는 배출되지 않기 때문이다. 본 발명은 가공 치즈의 질감이 트란스글루타미나제로 성분 제조 단계의 처리에 의해서 개질될 수 있다고 개시되어 있지 않다.
US6572901에서는 치즈 생성물을 제조하기위해서 트란스글루타미나제를 사용하는 추가의 변형예를 개시하고 있다. 낙농액(dairy liquid)을 산과 트란스글루타미나제로 처리한다. 효소 반응 단계 동안에 락트산을 발생시키기위하여 락트산 스타터 배양액(lactic starter culture)을 사용하여 산을 제조할 수 있다. 반응된 낙농액의 pH는 약 4.5 내지 4.7인 것이 바람직하다. 수득된 커드가 제조되고, 목적하는 커드 및 유장이 분리된다. 렌넷은 상기 방법에서 사용되지 않는다. 다른 치즈 제조 성분은 최종 치즈를 제조하는데 요구된다면 첨가될 수 있다. 균질화(homogenisation) 단계를 사용할 수 있다. 바람직한 생성물은 크림 치즈 및 코티지(cottage) 치즈가 있다. 향상된 단백질 수득율 및 질감 잇점이 상기 발명에서 요구되었다. 건조 성분 제조 단계를 사용하지 않아서, 치즈 생성물의 제조로부터 상이한 시간 및 장소에서 효소로 개질된 단백질을 제조하는 방법을 실시할 수 있는 능력은 실현될 수 없다. 초기 낙농액은 통상의 저온살균(pasteurisation) 이상의 열처리를 하지 않았다.
US6224914에서는 유장 단백질을 함유하는 액체(카제인은 함유하지 않음)가 열처리되고(단백질을 전개시키기위해서) 트란스글루타미나제 효소로 처리되는 방법을 개시하고 있다. 그 후 반응된 액체를 카제인을 포함하는 낙농 스트림(dairy stream)과 혼합시키지만, 유장 단백질로 강화시키지 않는 것이 바람직하다. 카제인 함유 스트림은 스트림과 반응된 유장 단백질을 혼합하기 이전에 배양될 수 있다. 렌넷을 혼합 스트림에 첨가하고, 경화시키고, 종래의 치즈 제조 실시에 따라 처리되어 치즈로 변환될 수 있는 커드 및 유장을 수득하였다. 카제인이 존재하지 않고 트란스글루타미나제로 유장 단백질을 처리함에 의해서, 카제인과 유장 단백질 분자 사이를 가교시키거나 또는 분자 구조를 형성시킬 수 있는 능력을 제한시킨다.
US6,093,424 및 US6242036에서는 치즈를 제조하는데 트란스글루타미나제 효소를 사용하는 또 다른 변형예를 개시하고 있다. 카제인 및 유장 단백질을 함유하는 낙농액을 가열처리한 후 트란스글루타미나제로 처리한다. 처리한 후, 비(非)-렌넷 프로테아제 효소를 첨가하여 커드 및 유장을 형성 및 분리시킨다. 커드는 당분야에 공지된 치즈 제조 방법을 사용하여 처리하여 치즈로 변환시킨다. 상당히 증가된 치즈 수득율이 청구되었다. pH가 < 5.5로 산성화되지 않고 커드가 형성되었다.
JP-A 3160957에서는 우유, 조제 우유 또는 카제네이트(caseinate) 용액을 pH 5~9에서 효소(TG)로 처리하여 분무 건조하여 개질된 우유 단백질 성분을 제조하는 방법을 개시하고 있다. 건조 방법은 처리된 용액이 겔이 되는 특성 또는 높은 점도에 의해서 비효율적이 된다. 단백질 농축물을 제조하기위해 효소 처리된 용액의 산성화 및 시럼의 분리 단계를 기술하고 있지 않다.
WO 0170041A1 및 WO 0170042A1에서는 가공 치즈 제조에 사용하기위해 효소 TG를 사용하고 처리된 용액을 롤러 건조(roller drying)시킴으로써 효소 처리된 카제네이트 성분을 제조하는 방법이 개시되어 있다. Schmelter, van Dijk 및 Clark은 상기 효소로 처리된 단백질 용액의 고점도(또는 겔화 특성)로 인해서 분무 건조가 실용적이지 않으며, 이는 건조기 공급물 스트림 중에 사용될 수 있는 고형물 함량이 매우 낮기 때문이다(5~20 %의 고형물). Schmelter, van Dijk 및 Clark은 롤러 건조가 상기 어려움을 극복할 수 있다는 것을 개시하고 있다(효소로 처리된 공급원료의 고형물 농도의 범위는 5~30 %임).
WO 9319610에서는 우유 단백질 함유 용액을 TG 효소로 처리하는 방법을 개시하고 있다. 처리된 용액을 2.8 < pH < 5.2로 산성화시키는 경우[산의 직접적인 첨가에 의해서 또는 (락트산) 발효에 의해서] 처리된 용액 중에 단백질은 안정하며, 커드 + 시럼/유장을 침전시키거나 또는 형성시키지 않는다. 하나의 실시양태에서, 효소를 사용하여 요거트를 제조하고, 분무 건조시켜서 이후에 요거트로 재구성되는 건조된 분말 성분을 형성한다. 단백질 농축물을 제조하거나 또는 시럼을 분리 제거하기위한 산 침전 단계는 개시되어 있지 않다. 실제로, 상기 특허는 특히 상기 단계를 제거하였다. 분무 건조 방법은 비효율적일 수 있다.
WO 9322930에서는 우유 단백질(카제인) 함유 용액을 렌넷과 같은 응고 효소(clotting enzyme)로 처리하고 수 초 후에 TG 효소로 처리한다. 상기 반응 기간 이후에 미세입자(microparticulated) 단백질 생성물을 수득하였다. 우유의 예열 처리, 또는 단백질 농축물을 제조하기 위한 효소 처리된 용액의 산성화 및 시럼의 분리 단계를 개시하고 있지 않다. 분말 성분을 제조하기위한 건조 단계도 개시하고 있지 않다.
효소 TG에 의해 낙농액 중에 주된 유장 단백질(구형 유장 단백질)의 일부가 불량하게 반응한다고 개시되어 있다(Ikura et al., Use of transglutaminase. Reversible blocking of amino groups in substrate proteins for a high yield of specific products. Agric. Biol. Chem. 1984, 48, 2347-2354). 그러나 반응성은 상기 단백질의 부분 전개에 의해서 현저하게 향상될 수 있다(Ikura et al., 1984).
또한, WO 02/35942의 De Jong, Boumans 및 Wijngaards는 우유 중에 저해제의 발견을 보고하였으며, '효소 TG의 첨가 이전에 탈지유의 집중 예열 처리로 가교도가 더 커진다'고 보고하였다. 또한 De Jong, Boumans 및 Wijngaards는 약 80 ℃ 이상의 온도로 처리하여 우유 중에 저해제를 불활성화시키는 것을 발견하였다. De Jong, Boumans 및 Wijngaards는 용어 "집중(intensive)" 이상으로 요구되는 열처리가 어느 정도의 열처리를 의미하는지 개시하지 않았다.
중요한 기능적 특성으로 점도 또는 겔화를 갖는 생성물들의 제조에서 향상된 성능을 수득하고, 효율적으로 제조될 수 있는 신규한 성분들을 제조하는 것이 바람직하다.
그러므로, 본 발명의 목적은 특정 방법으로 상기 목적을 달성하거나 또는 적어도 공중에게 유용한 선택권을 제공하려는데 있다.
발명의 요약
한가지 측면에서, 본 발명은 단백질 조성물의 제조 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 하기 단계들 (a) 내지 (f)를 포함한다:
(a) 낙농 스트림(dairy stream)을 50 ℃ 내지 95 ℃의 온도로 약 10초 내지 30분의 유지 시간(holding time) 동안 가열하는 단계;
(b) 상기 낙농 스트림의 pH를 6.0 내지 약 8로 조절하는 단계;
(c) 상기 낙농 스트림에 트란스글루타미나제(transglutaminase) 효소를 첨가하고, 단백질 조성물을 형성하기에 충분한 시간동안 pH를 6~8로 유지시키고 온도를 20 ℃ 내지 65 ℃로 유지시킨 후, 상기 트란스글루타미나제 효소를 불활성화시키는 단계;
(d) 필요하다면 상기 스트림을 냉각시키는 단계;
(e) 상기 단계 (d)로부터 유래된 스트림에서의 반응 조건을 하기 단계 (ⅰ) 또는 (ⅱ)에 의해서 조절하여 단백질 조성물 중에 카제인을 응고시키는 단계:
(ⅰ) pH를 5.5 이하로 조절하고, 카파(kappa)-카제인을 파라-카파(para-kappa) 카제인으로 변환시킬 수 있는 효소를 상기 스트림에 첨가하여 단백질 농축물(concentrate)을 형성시키는 단계,
(ⅱ) 상기 스트림의 pH를 약 4.5 내지 4.8로 조절하여 단백질 농축물을 형성시키는 단계; 및
(f) 형성된 단백질 농축물을 회수하는 단계.
한가지 실시양태에서, 단계 (a) 이전에 낙농 스트림의 pH를 8 내지 12로 조절한다.
또 다른 실시양태에서, 단계 (e)의 (ⅰ)에서, 효소는 동물성, 식물성 또는 미생물원의 키모신(chymosin), 바람직하게는 렌넷(rennet)이다.
또 다른 실시양태에서, 단계 (e)에서, 단계 (d)로부터 유래된 스트림을 효소 첨가 이전 또는 pH 강하 이전에 약 30 ℃ 이하로 냉각한 후, 1초 내지 10분, 바람직하게는 5초 내지 200초, 더 바람직하게는 10초 내지 100초 동안 25 ℃ 내지 60 ℃, 바람직하게는 35 ℃ 내지 55 ℃, 가장 바람직하게는 40 ℃ 내지 50 ℃로 상승시킨다.
또 다른 실시양태에서, 낙농 스트림은 탈지유(skim milk)이다.
또 다른 실시양태에서, 단계 (e)는 단계 (d)로부터 유래된 스트림을 2부분으로 나누는 단계; 한부분은 pH를 5.5 이하로 조절하고 카파-카제인을 파라-카파 카제인으로 변환시킬 수 있는 효소를 첨가하여 단백질 농축물을 형성시키는 단계; 또 다른 한부분은 pH를 약 4.5 내지 4.8로 조절하여 단백질 농축물을 형성시키는 단계; 및 상기 2부분을 단백질 농축물을 포함하는 단일 스트림으로 배합시키는 단계를 포함한다.
또 다른 선택예에서, 단계 (a) 이전에, pH를 9.0 내지 11.0, 바람직하게는 약 9.5로 조절한다.
또 다른 선택예에서, 단계 (a)에서, 희석 염기, 바람직하게는 수산화나트륨 용액을 첨가하여 pH를 조절한다.
또 다른 선택예에서, 단계 (a)에서, 온도는 약 60 ℃ 내지 90 ℃, 바람직하게는 70 ℃ 내지 85 ℃이다.
또 다른 선택예에서, 단계 (a)에서, 유지 시간은 20초 내지 500초, 바람직하게는 50초 내지 400초이다.
또 다른 선택예에서, 단계 (b)에서, 희석된 식용산(food grade acid), 바람직하게는 황산 또는 염산을 첨가함으로써 pH를 조절한다.
또 다른 선택예에서, 단계 (c)에서, 온도를 약 40 ℃ 내지 60 ℃로 조절한다.
또 다른 선택예에서, 단계 (c)에서, 단계 (b)로부터 유래된 스트림 중에 존재하는 우유 단백질 1g 당 효소 약 0.1 유닛(unit) 내지 20 유닛의 속도로 트란스글루타미나제 효소를 첨가한다.
추가의 선택예에서, 우유 단백질 1g 당 효소 약 0.5 유닛 내지 10 유닛, 바람직하게는 약 0.5 유닛 내지 5 유닛의 속도로 트란스글루타미나제를 첨가한다.
또 다른 선택예에서, 단계 (c)를 약 30분 내지 24시간, 바람직하게는 1시간 내지 10시간 동안 실시한다.
또 다른 실시양태에서, 단계 (c)에서, 트란스글루타미나제 효소를 가열에 의해서 불활성화시킨다.
또 다른 실시양태에서, 효소를 첨가하기 이전에, pH를 약 5.0 내지 5.5로 조절한다.
또 다른 실시양태에서, 효소는 렌넷이며, 렌넷이 첨가될 때 스트림의 온도는 약 5 ℃ 내지 60 ℃이다.
또 다른 실시양태에서, 렌넷을 약 1분 내지 12시간동안 반응시킨다.
또 다른 실시양태에서, 카제인을 응고시킨 이후에, 스트림을 약 20 ℃ 이하로 냉각시킨다.
또 다른 실시양태에서, 단계 (e)에서, 희석된 식용산, 바람직하게는 황산 또는 염산을 첨가함으로써 pH를 조절한다.
또 다른 실시양태에서, 단계 (f)로부터 유래된 단백질 조성물을 건조시키는 단계를 추가로 포함한다.
선택적 실시양태에서, 단계 (f)로부터 유래된 단백질 조성물을 가용화(solublising)하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시양태에서, 가용화된 단백질에 크림(cream), 유지방(milk fat) 또는 식용유(edible oil)를 첨가한다.
또한, 본 발명은 상기에 정의된 방법에 의해서 제조된 우유 단백질 농축물에 관한 것이다.
또 다른 실시양태에서, 본 발명은 우유 단백질 농축물을 제조하는데 사용되는 낙농 스트림 중에 유장 단백질의 50% 이상을 낙농 스트림으로부터 유래된 카제인에 결합시키는 우유 단백질 농축물에 관한 것이다.
또 다른 실시양태에서, 본 발명은 pH 9.5에서 8 %(W/W)의 프로테네이트(proteinate) 수용액의 점도는 1900 cPoise 이상, 바람직하게는 2000~2500 cPoise 인 단백질 농축물에 관한 것이다.
또 다른 실시양태에서, 16~20 %의 단백질 농도(습식 기준) 및 5.6~5.7의 pH를 갖는 수용액 중에 형성된 우유 단백질 농축물의 시트레이트 겔은 500 Pa 이상의 미소 변형 탄성 모듈러스(small strain elastic modulus)(G')를 갖는다.
바람직하게, 미소 변형 탄성 모듈러스(G')는 500 Pa 내지 6000 Pa이다.
또 다른 실시양태에서, 19~20 %의 단백질 농도(습식 기준) 및 5.7~5.9의 pH를 갖는 수용액 중에 형성된 우유 단백질 농축물의 포스페이트 겔은 450 Pa 이상의 미소 변형 탄성 모듈러스(G')를 갖는다.
바람직하게, 미소 변형 탄성 모듈러스(G')는 450 Pa 내지 4000 Pa이다.
추가의 실시양태에서, 본 발명은 식용 제품, 바람직하게는 치즈 및 가공 치즈 제품을 제조하기 위해 다른 성분들로 추가로 처리하는데 성분으로서 사용되는, 상기에 정의된 방법의 생성물의 용도에 관한 것이다.
상기에서 본 발명의 몇가지 바람직한 실시양태를 개시하고 있으며, 수개의 가능한 변형예를 개시하고 있고, 당분야의 통상의 지식을 가진 사람은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 다른 변형예가 제조될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
본 발명은 또한 본 출원의 명세서에서 언급되거나 개시된 부분, 요소 및 특성, 및 2개 이상의 부분, 요소 또는 특성의 모든 조합들을 개별적으로 또는 집합적으로 포함한다는 것을 넓게 언급할 수 있고, 특정 정수는 본 발명과 관련된 당업에 공지된 균등물을 언급하며, 상기 공지된 균등물은 마치 개별적으로 설명하는 것처럼 여기서 통합된다.
본 발명은 전술한 것 및 하기에 주어진 실시예로 구성된다.
도 1은 본 발명의 한가지 실시양태에 따른 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 명세서에서, "낙농 스트림(dairy stream)"은 우유 단백질을 포함하는 낙농액(dairy based liquid)을 나타낸다. 그 예로는 전유(whole milk), 탈지유(skim milk), 우유 단백질 농축물이 있다. 재구성된 분말을 포함할 수 있다.
본 발명은 효소 작용으로부터 유래된 단백질-단백질 반응에 의해서 형성되는 성분들의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 성분들에 의해서 형성된 폴리머는 착체(complex)이다. 특히 카제인 분자[및 카제인 미셀(micelles)]와 다른 단백질, 특히 이에 한정되는 것은 아니지만, 가용성 단백질 및 특히 유장 단백질, 이로부터 유래된 생성물을 수반하는 반응이 특히 흥미롭다. 이와 같이 형성된 성분들은 식품 시스템에 사용되는 경우 신규하고 유용한 점도 및 겔화 거동을 나타내는 것을 알 수 있다. 상기 폴리머 유닛은 카제인과 가용성 단백질 사이 및 상기 분자들 사이에 결합을 형성할 수 있는 효소의 존재하에 카제인과 가용성 단백질을 반응시킴으로써 제조된다.
도면의 상세한 설명
탈지유(무지방 우유)를 재구성된 탈지유 분말을 포함하는 종래의 공급원으로부터 사용할 수 있다. 탈지유 분말을 사용한다면, 저발열 분말(low heat powder)이 바람직하다.
선택적으로 공정의 적당한 단계에서, 우유는 막 여과를 사용하여 농축될 수 있다. 바람직한 실시양태는 우유 단백질을 농축시키기위해서 한외여과를 사용한다.
선택적 저온 살균이후에, 탈지유 스트림을 희석 염기로 처리하여 pH를 9 내지 11, 바람직하게는 약 9.5로 조절한다. 바람직한 염기는 수산화나트륨이다. 상기 알카리성 우유를 50 ℃ 내지 95 ℃, 바람직하게는 60 ℃ 내지 90 ℃, 가장 바람직하게는 70 ℃ 내지 85 ℃로 가열한다. 가열된 우유를 상기 온도에서 10초 내지 30분, 바람직하게는 20초 내지 500초, 가장 바람직하게는 50초 내지 400초 동안 유지한다.
선택적으로 트란스글루타미나제 효소로 처리하기 이전에, 칼슘을 첨가하거나 또는 칼슘을 제거함으로써 우유를 처리할 수 있다. 따라서, 트란스글루타미나제 효소를 칼슘의 존재하에 활성이거나 또는 비활성인 것이 선택될 수 있다. 칼슘 비활성 효소가 바람직하다.
알카리 열 처리 이후에, 우유 스트림을 산으로 중화시켜서 pH의 범위를 6.0 내지 8.0, 더 바람직하게는 6.5 내지 8.0으로 조절한다. 중화된 우유의 온도는 20 ℃ 내지 80 ℃, 더 바람직하게는 30 ℃ 내지 70 ℃, 가장 바람직하게는 50 ℃ 내지 60 ℃로 조절한다.
중화된 우유에 트란스글루타미나제를 우유 단백질 1g당 0.1 유닛(unit, U) 내지 20 유닛, 더 바람직하게는 우유 단백질 1g당 0.5 U 내지 10 U, 가장 바람직하게는 우유 단백질 1g당 1 U 내지 10 U 첨가한다. 효소 처리된 우유를 30분 내지 24시간, 더 바람직하게는 1시간 내지 10시간 동안 반응시킨다. 도 1에 개시된 실시양태에서, 유지 시간은 3시간이다. 선택적으로, 효소 반응 시간 동안 상기 용액에 교반을 적용시킬 수 있다.
반응을 완료한 후에, 우유를 선택적으로 가열 처리하여 효소를 불활성화시킨다.
트란스글루타미나제 반응 단계를 완료한 이후에, 스트림을 2부분으로 나눌 수 있다.
선택적으로, 한부분에서 우유 스트림을 카파-카제인을 파라-카파 카제인으로 전환시킬 수 있는 효소와 반응시킨다. 바람직한 실시양태에서, pH를 5 내지 6으로 조절하고, 파라-카파 카제인을 형성할 수 있는 효소를 첨가한다. 바람직한 효소는 렌넷이며, 바람직한 온도는 1분 내지 12시간동안 5 ℃ 내지 30 ℃이다.
트란스글루타미나제 반응 이후에 상기 스트림의 다른 부분을 < 20 ℃로 냉각시키고, 카제인의 등전점으로 산성화시킨다. 적당한 식용 산을 사용할 수 있지만, 무기산(예컨대, 황산 또는 염산)이 바람직하며, 바람직한 pH는 4.5 내지 4.8, 더 바람직하게는 4.5 내지 4.7이다.
각 개별의 스트림 부분에서 또는 스트림들을 재배합시킨 이후에, 스트림을 25 ℃ 내지 60 ℃, 바람직하게는 35 ℃ 내지 55 ℃, 가장 바람직하게는 40 ℃ 내지 50 ℃로 가열한다. 상기 온도에서 1초 내지 10분, 바람직하게는 5초 내지 200초, 가장 바람직하게는 10초 내지 100초의 조리 시간(cooking time)동안 상기 온도에서 유지한다.
침전된 단백질을 적당한 수단을 사용하여 시럼으로부터 분리할 수 있으며, 스크린(screen) 및/또는 디캔터(decanter)가 바람직하다. 선택적으로 회수된 단백질을 물로 세척할 수 있다.
또 다른 선택적 방법에서, 2개의 스트림들을 재배합할 필요는 없지만, 개별적으로 처리한다. 각 부분에서 단백질 침전물을 대체예로서 분리되지 않은 공정 스트림 중에 또 다른 스트림으로 사용될 수 있다.
하나의 대체예에서, 적당한 방법을 사용하여 단백질 농축물을 건조할 수 있다.
또 다른 대체예에서, 염기를 첨가함으로써 단백질 농축물을 가용화시킬 수 있다.
바람직한 염기는 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘 및 암모니아의 수산화물이다. 상기 염기들의 배합물을 관찰하였다. 바람직한 상기 용액의 pH는 6.0 내지 8.0이다. 선택적으로, 소량의 산을 첨가하여, pH를 요구되는 바람직한 범위로 조절한다.
선택적으로, 크림, 유지방 또는 식용유를 단백질 용액에 첨가할 수 있다. 선택적으로 처리된 우유를 균질화시킬 수 있다.
건조시키기 이전에, 단백질 용액을 열처리하여, pH는 열처리 이전에 점도를 최소화하기위해서 6.0 내지 8.0으로 조절할 수 있다.
한가지 측면에서, 단백질 용액을 건조하지 않고 성분으로 사용할 수 있다. 또 다른 측면에서, 단백질 용액을 건조시키고, 건조 성분으로 사용한다.
단백질 용액을 적당한 장치를 사용하여 건조시킬 수 있지만, 분무 건조가 바람직하다.
건조 성분의 사용
본 발명에 따라 제조된 건조 성분을 질감을 개질시킨 식품 및 겔의 제조에 사용될 수 있다. 가공 치즈 스프레드 및 가공 치즈는 본 발명의 성분들을 혼입시킴으로써 유익한 식품의 예이다.
또한 건조 성분은 식품, 이에 제한되는 것은 아니지만, 요거트, 커스타드, 밀크 셰이크, 소스, 스프레드, 딥(dip), 치즈 제품, 아이스크림, 가공 치즈, 디저트, 토프(tofu), 토프 제품, 음료의 제조에 사용될 수 있다.
사용 지도
또 다른 측면에서, 건조 절차를 제거할 수 있으며, 습식 프로테네이트(세척되거나 또는 세척되지 않음)를 질감이 개질된 식품 및 겔의 제조에 성분으로 직접 사용될 수 있다. 가공 치즈 스프레드 및 가공 치즈는 본 발명의 습식 프로테네이트 성분의 혼입에 의해서 유익한 식품의 예이다.
본 발명은 상기에서 존재하며, 하기에 예를 제공하는 구성을 고찰한다.
하기의 제한되지 않은 예는 본 발명에 따라 제조된 성분들의 특성을 종래의 방법에 의해서 제조된 성분들의 특성과 비교하였으며, 또한 본 발명에 따라 제조된 성분들의 적용을 개시한다.
실시예 1: 카제인 및 가용성 단백질의 반응에 있어서 효소 처리의 작용
3개의 800 ㎖ 탈지유 시료를 개별적으로 처리한다:
Figure 112006008543819-PCT00001
시료 1 첫번째는 알카리 열처리하지만 트란스글루타미나제를 사용하지 않는다.
Figure 112006008543819-PCT00002
시료 2 두번째는 알카리 열처리 하지 않고 트란스글루타미나제 효소로 처리한다(TG Activa, Ajinomoto Co. Inc., Tokyo).
Figure 112006008543819-PCT00003
시료 3 세번째는 알카리 열처리와 중성 pH 부근에서 효소 반응 처리를 한다.
시료 1 (트란스글루타미나제를 사용하지 않고 처리된 탈지유)
탈지유를 5%의 NaOH로 처리하여 pH를 9.5로 한다. 상기 용액을 3분동안 약 75 ℃ 수조에서 가열하였다. 처리된 용액을 약 30 ℃로 냉각시키고, 5%의 H2SO4를 사용하여 pH 6.5로 산성화시키고, 1 ㎖의 렌넷을 첨가한다. 그 후 추가로 산을 첨가함으로써 pH를 5.4로 감소시키고, 온도를 45 ℃로 증가시킨다. 단백질을 응고시키고, 모슬린천에서 짜내서 수집한다. 시럼을 분석하기 위해서 수집한다.
시료 2 (트란스글루타미나제로 처리된 탈지유)
탈지유를 소량의 5% NaOH를 사용하여 pH를 7.5로 조절한 후, 단백질 1g당 트란스글루타미나제 6 U로 처리하고(Activa TG approx 1100 U/g, Ajinomoto Co. Inc.), 반응이 진행되는 75분동안 55 ℃ 수조에서 유지한다. 상기 시료를 약 30 ℃로 냉각시키고, 5%의 H2SO4를 사용하여 pH 5.4로 산성화시킨 후, 렌넷(1 ㎖)을 첨가하고 온도를 45 ℃로 증가시킨다. 놀랍게도, 단백질이 응고되고, 모슬린천에서 짜내서 수집한다. 시럼을 분석하기 위해서 수집한다.
시료 3 (가열/pH 처리 및 트란스글루타미나제)
실시예 1과 같이 탈지유를 5% NaOH로 처리하여 pH를 9.5로 조절한 후, 3분동안 75 ℃에서 열처리한다. 그 후 실시예 2와 같이, 산을 첨가하여 pH를 7.5로 감소시킨 후 트란스글루타미나제로 처리한다. 트란스글루타미나제로 75분동안 반응시킨 후, 시료를 약 30 ℃로 냉각시키고, 5% H2SO4를 사용하여 pH 5.4로 산성화시킨 후, 렌넷(1 ㎖)을 첨가하고 온도를 45 ℃로 증가시킨다. 놀랍게도, 단백질이 응고되고, 모슬린천에서 짜내서 수집한다. 시럼을 분석하기 위해서 수집한다.
시럼 시료를 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)를 사용하여 단백질을 분석한다(Elgar et al., Simultaneous separation and quantitation of the major bovine whey proteins including proteose peptone and caseinomacropeptide by reversed-phase high-performance liquid chromatography on polystyrene-divinylbenzene. J. of Chromatography A. 878, 183-196, 2000). HPLC에 의한 단백질 분석 결과가 표 1에 개시되어 있다.
시럼으로부터 유장 단백질의 제거 정도를 나타내는 시럼의 단백질 분석 결과
처리 카제인에 결합된 유장 단백질의 비율(%)
시료 1 46
시료 2 25
시료 3 69
pH 조작, 열처리 및 효소 처리를 조합하여 카제인 단백질 및 가용성 (유장) 단백질의 혼합물에 적용시켜서, 단백질이 처리들의 한가지 조합 또는 다른 조합으로 반응하도록 하는 당분야의 통상의 지식을 가진 사람에게 안내를 줄 수 있는 기초적인 이론은 개시되어 있지 않다. 표 1에서의 결과는 pH 및 가열의 조합에 의해서 반응하는 단백질은 트란스글루타미나제의 단독 처리에 의해서 반응하는 것과는 크게 차이가 있다는 것을 보여준다. 놀랍게도 조합된 처리로 카제인에 유장 단백질의 예기치 못한 추가적인 결합 또는 반응을 수득한다.
실시예 2: 프로테네이트의 제조 및 이로부터의 용액 점도
1000 ㎖의 새로운 탈지유 시료 세트를 일련의 처리를 실시한다.
Figure 112006008543819-PCT00004
렌넷(RENCO "Australian double strength" [280 international clotting units/㎖])을 탈지유 시료에 1:18,000 v/v의 속도로 약 9 ℃의 온도에서 첨가하고 냉장고에서 한밤동안 유지한다. 그리고 시료를 수조에서 약 45 ℃로 가열하여 응고시키고 단백질을 조리한다(시료를 "렌넷 카제인"이라 함).
Figure 112006008543819-PCT00005
탈지유를 0.5M 황산을 사용하여 pH 5.4로 산성화하여 수조에서 약 30 ℃로 가열한 후 상기에서와 같이 렌넷화한다. 응고물(clot)을 형성하는 경우 시료를 수조에서 약 45 ℃까지 가열하고 단백질을 조리한다(시료를 "렌넷 산 카제인"이라 함).
Figure 112006008543819-PCT00006
알카리(0.5M NaOH)를 탈지유 시료에 첨가하여 pH 9.5로 조절한 후, 3분동안 75 ℃로 가열한다. 0.5M 황산을 첨가하여 pH 4.6으로 조절하고 단백질을 침전시킨다(시료를 "전체 우유 프로테네이트"라 함).
Figure 112006008543819-PCT00007
알카리(0.5M NaOH)를 첨가하여 pH 9.5로 조절하고 3분동안 75 ℃에서 가열한다. 시료를 30 ℃로 냉각하고, 0.5M 황산을 첨가하여 pH 5.4로 조절하고 렌넷을 첨가하여 단백질을 응고시킨다. 응고물이 형성되는 경우 시료를 45 ℃에서 조리하여 단백질을 침전시킨다(시료를 "렌넷화 전체 우유 프로테네이트"라 함).
Figure 112006008543819-PCT00008
알카리(0.5M NaOH)를 첨가하여 pH 7.5로 조절하고 3분동안 75 ℃로 가열한다. 시료를 50 ℃로 냉각시키고 트란스글루타미나제(Ajinomoto, Activa TG)를 6U/g 단백질의 속도로 첨가하여 상기 혼합물을 75분동안 유지한다. 그리고 시료를 45 ℃로 냉각시키고 0.5M 황산을 사용하여 pH 4.6으로 산성화시키고 단백질을 침전시킨다(시료를 "TG 우유 프로테네이트"라 함).
Figure 112006008543819-PCT00009
알카리(0.5M NaOH)를 첨가하여 pH 7.5로 조절한 후 3분동안 75 ℃로 가열한다. 시료를 50 ℃로 냉각시키고 트란스글루타미나제(Ajinomoto, Activa TG)를 6U/g 단백질의 속도로 첨가하여 상기 혼합물을 75분동안 유지한다. 그리고 시료를 30 ℃로 냉각시키고 0.5M 황산을 사용하여 pH 5.4로 산성화시키고 렌넷을 첨가하여 단백질을 응고시킨다. 응고물이 형성되는 경우, 시료를 45 ℃에서 조리하여 단백질을 침전시킨다(시료를 "TG/렌넷 프로테네이트"라 함).
Figure 112006008543819-PCT00010
알카리(0.5M NaOH)를 첨가하여 pH 9.5로 조절한 후 3분동안 75 ℃로 가열한다. 시료를 0.5M 황산을 사용하여 pH 7.5로 조절한다. 상기 시료를 50 ℃로 냉각시키고 트란스글루타미나제(Ajinomoto, Activa TG)를 6U/g 단백질의 속도로 첨가하여 상기 혼합물을 75분동안 유지한다. 그리고 시료를 30 ℃로 냉각시키고 0.5M 황산을 사용하여 pH 5.4로 산성화시키고 렌넷을 첨가하여 단백질을 응고시킨다. 응고물이 형성되는 경우, 시료를 45 ℃에서 조리하여 단백질을 침전시킨다(시료를 "TG/렌넷 전체 우유 프로테네이트"라 함).
Figure 112006008543819-PCT00011
알카리(0.5M NaOH)를 첨가하여 pH 9.5로 조절한 후 3분동안 75 ℃로 가열한다. 시료를 0.5M 황산을 사용하여 pH 7.5로 조절한다. 상기 시료를 50 ℃로 냉각시키고 트란스글루타미나제(Ajinomoto, Activa TG)를 6U/g 단백질의 속도로 첨가하여 상기 혼합물을 75분동안 유지한다. 그리고 시료를 45 ℃로 냉각시키고 0.5M 황산을 사용하여 pH 4.6으로 산성화시키고 단백질을 침전시킨다(시료를 "TG/전체 우유 프로테네이트"라 함).
각 시료에서 침전된 단백질을 모슬린천에서 수집하여, 잔여물 시럼을 짜서 제거한다. 수득된 단백질을 0.5M NaOH에서 재용해시켜서 pH 9.5의 프로테네이트 용액을 제공한다.
물을 첨가하여 시료 농도를 8.0 %의 고형물 함량으로 표준화시키거나, 또는 상기 물질을 완전히 용해시키지 않거나 또는 부분적으로 겔화시킨다면, 시료를 4%의 고형물 함량으로 희석시킨다. 각 시료들의 점도를 50 ℃에서 No. 2 실린더를 구비한 Brookfield LV 점도계를 사용하여 측정한다.
다양한 처리들이 제공된 시료의 점도 결과(상기에 기술된 순서임)
시료 렌넷 카제인 렌넷 산 카제인 전체 우유 프로테네이트 렌넷화 전체 우유 프로테네이트 TG 우유 프로테네이트 TG/렌넷 프로테네이트 TG/렌넷 전체 우유 프로테네이트 TG/전체 우유 프로테네이트
점도 (cPoise) 336 318 12.5 (8%에서 400~500의 범위에서) 13.0 (8%에서 400~500의 범위에서) 457 468 2550 약 2000
전체 고형물% 8.0 8.0 4.0 4.0 8.0 8.0 8.0 8.0
표 2에서의 결과는 처리 조건과 조합된 트란스글루타미나제 처리가 단백질 용액의 점도에 있어서 매우 놀라운 효과를 갖는 것을 보여준다.
실시예 3: 건조된 성분의 제조 및 이로부터 형성된 겔의 특성
새로운 세트의 새로운 탈지유 시료(10 ℓ)를 실시예 2에 제공된 처리로 실시한다:
a. 렌넷 카제인,
b. 렌넷 산 카제인,
c. 전체 우유 프로테네이트,
d. 렌넷화 전체 우유 프로테네이트,
e. TG/렌넷 전체 우유 프로테네이트,
f. TG/전체 우유 프로테네이트,
g. TG 프로테네이트.
새로운 탈지유를 3분동안 75 ℃로 가열한다(pH 조절 없음). 시료를 50 ℃로 냉각시키고 트란스글루타미나제(Ajinomoto, Activa TG)를 6U/g 단백질의 속도로 첨가하고, 상기 혼합물을 75분동안 유지시킨다. 그리고 상기 시료를 45 ℃로 냉각시키고, 0.5M 황산으로 pH 4.6으로 산성화시켜서 단백질을 침전시킨다(시료를 "TG 프로테네이트"라 함).
그리고 시럼(유장)으로부터 회수된 불용성 단백질을 표준 건조 조건을 사용하는 laboratory UniGlatt 건조기(Glatt Process Technology GmbH, Binzen, Germany)에서 분체로 제조하여 약 3%의 최종 수분 함량에 도달되도록 건조시킨다. 추가의 작업을 위하여, 각 분체 시료의 일부를 분쇄하여 600 ㎛ 메쉬(mesh) 체를 통과시킨다.
h. 추가적 시료 '가용화된 TG/전체 우유 프로테네이트'를 하기 실시예 5에 요약된 방법에 따라 반-산업 규모(semi-commercial scale)로 제조하였다.
겔의 제조
각 성분 분체들의 시료들을 시트레이트 겔 또는 포스페이트 겔의 표준화 세트로 전환시킨다.
시트레이트 겔
약 16%의 단백질 및 pH 5.7을 갖는, 약 50g 중량의 겔 시료를 제조하는 것이 목적이다.
목적하는 pH를 수득하기위한 3나트륨 시트레이트 디히드레이트(TSC) 및 시트르산(CA)의 비율을 시행착오에 의해서 확정한다. 사용된 성분 중량은 표 3에 개시되어 있다.
시트레이트 겔에 대한 겔 제제에 사용되는 정량
프로테네이트 성분 물(g) TSC(g) CA(g) 성분(g)
a. 렌넷 카제인 40.2 0.68 0.41 9.8
b. 렌넷-산 카제인 40.6 0.38 0.09 9.4
c. 전체 우유 프로테네이트 40.1 1.9 0 9.9
d. 렌넷화 전체 우유 프로테네이트 40.4 0.23 0 9.6
e. TG/렌넷 전체 우유 프로테네이트 40.3 0.25 0 9.6
f. TG/전체 우유 프로테네이트 40.5 2.45 0 9.5
g. TG 프로테네이트 38.5 2.3 0 9.7
h. 가용화된 TG/전체 우유 프로테네이트 41.0 0.81 0.25 9.1
하기에 따른 방법을 실온에서 실시한다.
1. 물을 칭량하여 100 ㎖의 플라스틱 포틀(plastic pottle)에 넣는다.
2. TSC 및 CA를 칭량하여, 물에 첨가하고, 용해시키기위해서 압설자(spatula)로 교반한다.
3. 그 후 프로테네이트 성분을 칭량하여, 용해된 염에 첨가하고 분산시키기위해서 교반한다.
4. 혼합물을 수 분 동안 압설자를 사용하여 교반한 후, 다음 30~40 분에 걸쳐서 주기적으로 교반한다.
5. 수득된 겔/혼합물을 함유하는 플라스틱 포틀을 밀폐하고(상부를 돌려서 막음), 냉장고에 넣어서 레올로지 측정이 만들어질 때까지 겔 구조를 완전하게 제조하여 안정화시킨다(다음 24~48 시간 동안).
6. 냉장고에서 겔을 제거하고, 질감을 분석하기 이전에 실온(약 20 ℃)에 도달시킨다.
포스페이트 겔
약 17%의 단백질 및 pH 5.7을 갖는, 약 50 g 중량의 겔 시료를 제조하는 것이 목적이다.
헥사메타포스페이트 나트륨(SHMP)의 설정량을 첨가하고, 요구되는 목적하는 pH를 수득하기위해서 첨가된 5M 염산(HCl) 및 5M 수산화나트륨(NaOH)의 다양한 양을 첨가한다(요구된 비율은 시행착오에 의해서 확정된다). 사용된 성분 중량은 표 4에 개시하였다.
포스페이트 겔에 대한 겔 제제에 사용되는 정량
프로테네이트 성분 물(g) SHMP(g) HCl(㎖) NaOH(㎖) 성분(g)
a. 렌넷 카제인 38.0 1.125 0.75 0 9.8
b. 렌넷-산 카제인 38.9 1.125 0.13 0 9.4
c. 전체 우유 프로테네이트 38.6 1.125 0 0.7 9.9
d. 렌넷화 전체 우유 프로테네이트 39.0 1.125 0.01 0 9.6
e. TG/렌넷 전체 우유 프로테네이트 38.6 1.125 0 0.05 9.6
f. TG/전체 우유 프로테네이트 38.4 1.125 0 0.75 9.5
g. TG 프로테네이트 39.7 1.125 0 0.63 9.7
h. 가용화된 TG/전체 우유 프로테네이트 40.1 1.125 0.25 0.25 9.1
하기에 따른 방법을 실온에서 실시한다.
1. 물을 칭량하여 100 ㎖의 플라스틱 포틀에 넣는다.
2. SHMP를 칭량하여, 물에 첨가하고, 용해시키기위해서 압설자로 교반한다.
3. HCl 또는 NaOH를 물에 첨가하고 혼합한다.
4. 그 후 프로테네이트 성분을 칭량하여, 용해된 염에 첨가하고 분산시키기위해서 교반한다.
5. 혼합물을 수 분 동안 압설자를 사용하여 교반한 후, 다음 20~30 분에 걸쳐서 주기적으로 교반한다.
6. 수득된 겔/혼합물을 함유하는 플라스틱 포틀을 밀폐한다(상부를 돌려서 막음).
7. 겔을 제조한 이후 1시간 내지 2시간 사이에 레올로지 측정을 실시한다.
수득된 생성물 시료의 미소 변형 진동 탄성 모듈러스(small strain oscillatory elastic modulus)(G')를 측정함으로써 질감을 평가하였다. 미소 변형 진동 탄성 모듈러스는 Lee S.K. & Klostermeyer H., Lebensm.-Wiss. U-Technol., 34, 288-292(2001)에 기재된 방법을 사용하여 20 ℃에서 질감 분석기 TA AR2000 레오미터(TA Instruments - Waters LLC, New Castle, USA)를 사용하여 0.1 Hz 및 변형율 0.005에서 수득하였다. [탄성 모듈러스는 Ferry(Ferry, J.D., (Ed.), Viscoelastic Properties of Polymers, 3rd edn. New York. John Wiley & Sons. 1980)에서 상세하게 설명됨].
결과가 표 5에 개시되어 있다.
프로테네이트 성분들로부터 제조된 겔의 특성
렌넷 카제인 렌넷 산 카제인 전체 우유 프로테네이트 렌넷화 전체 우유 프로테네이트 TG/렌넷 전체 우유 프로테네이트 TG/전체 우유 프로테네이트 TG 프로테네이트 가용화된 TG/전체 우유 프로테네이트
시트레이트 겔
pH 5.6 5.6 5.6 5.8 5.7 5.6 5.6 5.7
단백질(%) 15.9 15.9 18.4 17.2 15.7 17.9 19.8 18.2
G'(Pa) 3.5 3.0 34 38 1849 1723 5510 519
포스페이트 겔
pH 5.7 5.7 5.8 5.8 5.7 5.7 5.9 5.8
단백질(%) 19.2 19.0 19.8 19.1 19.2 19.6 19.2 19.9
G'(Pa) 182 8.7 244 45 3610 3320 3725 460
표 5에서의 결과는 신규한 TG 처리된 성분들은 가용화될 수 있고, 식품 시스템에서 가능성 있는 용도를 갖는 겔로 전환될 수 있다는 것을 보여준다. 종래대로 처리된 대조군과 비교하여[예컨대, 비(非)-TG 처리된 시료], TG 처리된 성분들은 치즈, 가공 치즈 및 가공 치즈 스프레드가 중요한 예인 수 많은 식품 제품에 있어서 중요한 pH 영역에서 미소 변형 겔 강도에 있어서 매우 가능성 있고 유용한 효과가 수득되는 것을 볼 수 있다.
실시예 4: 가공 치즈 스프레드 모델의 제조 및 특성
치즈 스프레드 레시피 모델을 사용하여, 상기 일련의 성분들(a 내지 g)을 사용하여 지방 또는 오일이 존재하는 경우 만족스러운 에멀젼 및 겔이 형성될 수 있는지 질감(G'로 측정됨)이 수득될 수 있는지를 측정한다.
기본 레시피
스프레드 시료를 제조하기위해서 사용된 레시피가 표 6에 개시되어 있다.
스프레드 시료를 제조하는데 사용된 성분들의 정량
성분 질량(g) 백분율(%)
물 14.88 49.6
대두유 9.41 31.4
성분(예컨대, 렌넷 카제인) 3.01 10.0
락토스.H2O 0.84 2.8
유장 단백질 농축물 0.72 2.4
3나트륨 시트레이트.2H2O 0.67 2.2
염 0.30 1.0
시트르산 0.17 0.6
전체 30.00 100
표적 조성물
스프레드는 표 7에 개시된 명목상 조성을 갖는다.
스프레드 시료의 명목상 조성
성분 백분율(%)
물 51
지방 32
단백질 10
락토스 3
염 1
기타 3
(pH) 5.70
TCA, CA 및 염을 플라스틱 비이커에서 수중에 용해시킨다. 선택된 프로테네이트 성분(예컨대, 렌넷 카제인)을 첨가하고, 혼합한다. 분산시킨 후에, 용기는 2시간동안 실온에서 정치시키고 수화 혼합물을 때때로 교반시킨다. 대두유, 유장 단백질 농축물(ALACEN 392TM, Fonterra Co-operative Group Limited, Auckland, New Zealand) 및 락토스 분말을 수화 물질로 첨가하고, 상기 혼합물을 30초 동안 손으로 거칠게 혼합한다. 그리고 상기 혼합물을 RVA 캐니스터(canister)(Rapid ViscoTM Analyser [RVA-4], Newport Scientific, Warriewood, Australia)에 조심스럽게 옮겨서 하기의 교반 프로필을 사용하여 조리한다:
200 rpm에서 30 초
300 rpm에서 2분 30초
600 rpm에서 3분
1000 rpm에서 1분
2000 rpm에서 7분
처음 5분동안, 온도는 25 ℃에서 유지한다. 다음 3분동안, 온도를 85 ℃로 올리고, 조리 종반까지 유지시킨다(전체 시간 13.5분).
뜨거운 스프레드 시료를 플라스틱 포틀로 옮기고, 뚜껑을 막은 후 15분동안 물을 순환시켜서 냉각시킨다. 그리고 용기를 냉장고(5 ℃)로 옮긴다. 질감(G')을 질감 분석기 TA AR2000(TA Instruments-Waters LLC, New Castle, USA)을 사용하여 숙성 7일째에 3번 측정한다. 미소 변형 진동 탄성 모듈러스(G') 측정의 조건은 20 ℃에서 0.1 Hz이고, 변형율은 0.005이다.
스프레드의 질감
G'로 측정된 스프레드의 질감은 표 8에 개시하였다.
스프레드 시료의 특성 요약
렌넷 카제인 렌넷 산 카제인 전체 우유 프로테네이트 렌넷화 전체 우유 프로테네이트 TG/렌넷 전체 우유 프로테네이트 TG/전체 우유 프로테네이트 가용화된 TG/전체 우유 프로테네이트
pH 모든 값은 5.68±0.05
수분(%) 모든 값은 50.8±0.5
단백질% NA 9.9 10.2 NA 10.2 10.1 9.7
G'(Pa) 411 80 709 213 3340 3230 1450
[상기 표 8에서 G' 값은 각 성분으로부터 제조된 2개 이상의 개별의 배치(batch)의 평균이며, 각 배치의 3번의 질감 측정 복제의 평균이다]
표 8에서의 결과는 TG 성분들은 만족스러운 스프레드 모델을 형성할 수 있으며, TG 처리는 스프레드 질감을 매우 향상시키는 것을 보여준다.
실시예 5: 가공 치즈 슬라이스의 제조
가용화된 TG 처리된 전체 우유 프로테네이트의 시험 시료는 반-산업상 규모로 제조하였다.
탈지유가 수득되고, 희석된 수산화나트륨을 사용하여 pH 9.6으로 조정하였다. 그리고 상기 우유를 78 ℃로 가열하고, 상기 온도에서 약 200초동안 유지한다.
그리고 상기 우유를 20 ℃ 이하로 냉각시키고, 희석된 황산을 사용하여 pH 7.0으로 산성화시킨다. 그리고 상기 우유를 50 ℃로 가열하고, TG 효소(Ajinomoto concentrate)를 1:2500(효소:단백질)의 비율로 첨가하였다. 그리고 상기 우유를 약 2.5시간동안 50 ℃에서 유지시킨 후 약 20 ℃로 냉각시키고, 희석된 황산을 사용하여 pH 4.6으로 산성화시킨다.
그리고 상기 우유를 약 55 ℃로 가열하고, 수득된 침전된 단백질을 유장 시럼으로부터 분리한다. 침전된 단백질(커드)을 락토스와 미네랄이 없게 세척한 후, 물로 약 15~20 %의 전체 고형물 함량이 되도록 희석시킨다. 그리고 단백질 현탁액은 희석된 수산화나트륨을 사용하여 pH 6.8로 가용화시킨다. 그리고 상기 가용화된 우유 단백질을 가용성 분말 성분으로 분무 건조시켜서 단백질 함량은 대략 90%이고, 수분 함량은 약 4%이다.
그리고 상기 시료를 사용하여 하기에 기술된 바와 같은 가공 치즈를 제조한다.
가공 치즈 제조
가공 치즈 슬라이스 배치를 하기 표 9에 개시된 조성을 사용하여 제조하였다.
가공 치즈의 조성
성분 정량(㎏)
본 발명에 따른 실시예 5로부터 프로테네이트 성분 2.01
체다(숙성) 2.40
버터(가염) 2.448
유장 단백질 농축물(80% 단백질) 0.090
스위트 유장 분말 1.568
3나트륨 시트레이트.2H2O 0.446
락트산(88%) 0.090
염 0.22
부가된 물 4.405, 0.60, 0.30
축합물(허용) 1.67
착색제 0.012
소르브산 0.032
(1) 버터를 40 lb 이축 Blentech 가공 치즈 쿠커에 첨가한다. 지방은 반유동성을 나타낼 때까지 작업한다.
(2) 본 발명에 따라 제조된 프로테네이트 성분이 첨가되고, 염을 첨가하고, 매끄러운 페이스트가 달성될 때까지 혼합되며, 전형적으로 약 1~2 분내에 혼합된다.
(3) 분쇄된 체다 치즈, 유화염, 유장 분말, 유장 농축물 분말 및 착색제가 첨가되고, 단계 1에서 공정 초기부터 전형적으로 약 5분동안 균일해질 때까지 상기 물질을 혼합한다.
(4) 그리고 물 및 산을 첨가하고, 물질을 추가로 균일하게 혼합한다.
(5) 그리고 상기 물질을 직접 증기 및/또는 간접 가열에 의해서 가열하고, 약 85 ℃의 온도로 3분 내지 7분에 걸쳐서 교반한다.
(6) 그리고 용융된 물질을 차가운 테이블에 붓고, 경화시킨 후 정사각형의 슬라이스로 자른다.
본 발명에 따른 성분을 사용하여 제조된 슬라이스는 양질의 가공 치즈의 특성을 갖는다.
실시예 6: IWS 가공 치즈에서 트란스글루타미나제-처리된 프로테네이트의 용도, 질감의 효과 및 대조군과의 비교
배경
본 실험의 목적은 트란스글루타미나제-처리된 단백질 성분들을 함유하는 가공 치즈 스프레드 시스템에서 관찰되는 과도한 단단함을 가공 치즈 슬라이스 시스템(예컨대, 개개로 포장된 슬라이스[IWS])에 적용시키는 것이다. 제1 제제(대조군)는 목적하는 질감과 향미의 조합을 제공하도록 선택된 치즈 혼합물을 사용한 종래의 IWS 레시피를 기본으로 한다. 대조군에서 성분들의 특정한 조합을 선택하여 연질의 점착성있는 슬라이스를 제조한다. 제2 제제(제제 2)는 대조군과 동일한 표적 조성(단백질%, 지방%, 염%, 수분% 및 pH)을 갖지만, 일부의 미숙성 치즈, 예를들면 주어진 질감을 제공할 수 있는 치즈 성분을 적당한 양의 트란스글루타미나제-처리된 렌넷화 TMP로 대체하고, 따라서 비(非)-치즈 성분들로 다시 밸런싱하였다.
레시피
사용된 제제는 표 10에 개시되어 있다. 전체 표적 조성물은 표 11에 개시되어 있다.
대조군 및 제제 2에서 사용된 성분
대조군 제제 2
성분 질량(g) (%) 질량(g) (%)
체다 900* 5.30 17.7 2.30 7.7
체다 600* 14.20 47.3 14.20 47.3
체다*(>12달 동안 숙성) 1.20 4.0 1.20 4.0
버터(가염) - - 1.38 4.6
TG TMP 렌넷화[실시예 3의 프로테네이트(e.)] - - 1.10 3.7
물 7.50 25.0 8.14 27.1
3나트륨 시트레이트.2H2O 0.87 2.9 0.87 2.9
락토스 0.40 1.3 0.40 1.3
알라센(Alacen) 392TM 0.30 1.0 0.14 0.5
염 0.19 0.6 0.23 0.8
시트르산 0.04 0.1 0.04 0.1
전체 30.00 100 30.00 100
*Fonterra Co-operative Limited, Auckland, New Zealand에서 공급됨
표적 조성물
표적 조성물은 조리 절차의 초기에 제조된 제제에 기초한다. 최종 IWS 조성물은 약간 적은 수분을 포함하며, 함께 다른 성분들의 증가가 일어난다.
IWS 슬라이스용 조성
성분 산출값(%) 생성물에 있어서 분석에 의한 측정값(%)
물 47.5
지방 25.7
단백질 18.4(실제 단백질에 기초함) 19.2±0.1(미정제 단백질로서)
염 1.8
락토스 1.4
pH 5.60±0.05
절차
IWS 시료가 하기와 같이 제조된다.
대조군
치즈를 미세하게 부수고, 플라스틱 비이커에 남아있는 성분들과 함께 둔다(모든 실온에서). 혼합물을 30초동안 손으로 거칠게 혼합한다.
그리고 혼합물을 RVA(Rapid Visco Analyser[RVA-4], Newport Scientific, Warriewood, Australia)에서 하기 혼합 프로필을 사용하여 조리하기 위해서 RVA 캐니스터에 조심스럽게 옮긴다:
1. 0 rpm에서 30초
2. 20 rpm에서 30초
3. 100 rpm에서 1분
4. 200 rpm에서 1분
5. 600 rpm에서 7분
4분 동안 온도를 25 ℃에서 조리 온도 85 ℃까지 올린 후, 조리 기간 종반까지 꾸준히 유지한다(전체 시간 10분)
조리 기간 종반을 향해서, 상기 용융물의 지시 점도는 RVA로부터 해독된 토오크(torque)에 의해서 제공된다. 상기 범위는 1400 내지 1500(임의 유닛)이다. 용융된 물질을 매끄럽고 균질하다.
가열된 생성물을 폴리프로필렌 필름에 붓고, 필름의 제2 층을 상부에 놓는다. 그리고 생성물을 평편하게 압연시켜서 두께 2 ㎜의 IWS 슬라이스를 형성한다.
상기 절차를 반복한다.
그리고 IWS 슬라이스를 플라스틱 백에 넣고, 냉장고에서 미리 냉각된 알루미늄 플레이트(5 ℃)로 옮긴다. 질감을 5일동안 안정화시킨 이후에 상기 슬라이스의 단단함(질감 G')을 측정한다.
제제 2
3나트륨 시트레이트 및 염을 플라스틱 용기에서 수중에 용해시킨다. TG TMP가 첨가되고 혼합된다. 분산시킨 후에, 용기를 실온에서 2시간동안 방치하고, 수화 혼합물을 때때로 교반한다. 잘게 부순 치즈, 버터, 알라센(Alacen) 392TM, 락토스 및 시트르산을 플라스틱 비이커에 넣고, 수화된 TG TMP 혼합물을 첨가한다. 상기 혼합물을 30초동안 손으로 거칠게 혼합한 후 RVA 캐니스터로 조심스럽게 옮기고, 대조군에서 사용된 RVA에 있어서 전단력 및 온도 프로필을 사용하여 조리한다.
조리 기간 종반을 향해서, 상기 용융물의 지시 점도는 RVA로부터 해독된 토오크에 의해서 제공된다. 상기 범위는 2800 내지 3100(임의 유닛)이다. 용융된 물질은 매끄럽고, 균질하며, 대조군보다 더 현저하게 점성을 띤다.
가열된 생성물을 대조군과 같이 슬라이스로 성형하고, 숙성 5일째에 이의 단단함을 측정하였다. 절차를 반복하였다.
질감 결과
대조군 실시 1 G' 17,900 Pa(3번 측정의 평균)
실시 2 G' 19,600 Pa(4번 측정의 평균)
제제 2 실시 1 G' 31,700 Pa(5번 측정의 평균)
실시 2 G' 29,500 Pa(4번 측정의 평균)
대조군의 질감은 선택된 제제로부터 기대되는 바와 같은 연질의 IWS 슬라이스의 특성이 있다. 대조적으로, 본 발명의 TG 처리된 프로테네이트를 혼입시킨 시료(제제의 약 4% 수준)는 G'에 있어서 50%에서 80%로 증가된 매우 만족스러운 슬라이스가 수득되었다.

Claims (32)

  1. 단백질 조성물의 제조 방법으로서,
    상기 방법은 하기 단계들 (a) 내지 (f)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법:
    (a) 낙농 스트림(dairy stream)을 50 ℃ 내지 95 ℃의 온도로 약 10초 내지 30분의 유지 시간(holding time) 동안 가열하는 단계;
    (b) 상기 낙농 스트림의 pH를 6.0 내지 약 8로 조절하는 단계;
    (c) 상기 낙농 스트림에 트란스글루타미나제(transglutaminase) 효소를 첨가하고, 단백질 조성물을 형성하기에 충분한 시간동안 pH를 6~8로 유지시키고 온도를 20 ℃ 내지 65 ℃로 유지시킨 후, 상기 트란스글루타미나제 효소를 불활성화시키는 단계;
    (d) 필요하다면 상기 스트림을 냉각시키는 단계;
    (e) 상기 단계 (d)로부터 유래된 스트림에서의 반응 조건을 하기 단계 (ⅰ) 또는 (ⅱ)에 의해서 조절하여 단백질 조성물 중에 카제인을 응고시키는 단계:
    (ⅰ) pH를 5.5 이하로 조절하고, 카파(kappa)-카제인을 파라-카파(para-kappa) 카제인으로 변환시킬 수 있는 효소를 상기 스트림에 첨가하여 단백질 농축물(concentrate)을 형성시키는 단계,
    (ⅱ) 상기 스트림의 pH를 약 4.5 내지 4.8로 조절하여 단백질 농축물을 형성시키는 단계; 및
    (f) 형성된 단백질 농축물을 회수하는 단계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    단계 (a) 이전에, 낙농 스트림의 pH를 8 내지 12로 조절하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    단계 (e)의 (ⅰ)에서, 효소는 동물성, 식물성 또는 미생물원의 키모신(chymosin), 바람직하게는 렌넷(rennet)인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 (e)에서, 단계 (d)로부터 유래된 스트림을 효소 첨가 이전 또는 pH 강하 이전에 약 30 ℃ 이하로 냉각한 후, 1초 내지 10분, 바람직하게는 5초 내지 200초, 더 바람직하게는 10초 내지 100초 동안 25 ℃ 내지 60 ℃, 바람직하게는 35 ℃ 내지 55 ℃, 가장 바람직하게는 40 ℃ 내지 50 ℃로 상승시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    낙농 스트림은 탈지유(skim milk)인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 (e)는 단계 (d)로부터 유래된 스트림을 2부분으로 나누는 단계;
    한부분은 pH를 5.5 이하로 조절하고 카파-카제인을 파라-카파 카제인으로 변환시킬 수 있는 효소를 첨가하여 단백질 농축물을 형성시키는 단계;
    또 다른 한부분은 pH를 약 4.5 내지 4.8로 조절하여 단백질 농축물을 형성시키는 단계; 및
    상기 2부분을 단백질 농축물을 포함하는 단일 스트림으로 배합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 (a) 이전에, pH를 9.0 내지 11.0, 바람직하게는 약 9.5로 조절하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    희석 염기, 바람직하게는 수산화나트륨 용액을 첨가하여 pH를 조절하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 (a)에서, 온도는 약 60 ℃ 내지 90 ℃, 바람직하게는 70 ℃ 내지 85 ℃인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 (a)에서, 유지 시간은 20초 내지 500초, 바람직하게는 50초 내지 400초인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 (b)에서, 희석된 식용산(food grade acid), 바람직하게는 황산 또는 염산을 첨가함으로써 pH를 조절하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 (c)에서, 온도를 약 40 ℃ 내지 60 ℃로 조절하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 (c)에서, 단계 (b)로부터 유래된 스트림 중에 존재하는 우유 단백질 1g 당 효소 약 0.1 유닛(unit) 내지 20 유닛의 속도로 트란스글루타미나제 효소를 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    우유 단백질 1g 당 효소 약 0.5 유닛 내지 10 유닛, 바람직하게는 약 0.5 유 닛 내지 5 유닛의 속도로 트란스글루타미나제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 (c)를 약 30분 내지 24시간, 바람직하게는 1시간 내지 10시간 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 (c)에서, 트란스글루타미나제 효소를 가열에 의해서 불활성화시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 (e)의 (ⅰ)에서 효소를 첨가하기 이전에, pH를 약 5.0 내지 5.5로 조절하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    효소는 렌넷이며, 렌넷이 첨가될 때 스트림의 온도는 약 5 ℃ 내지 60 ℃인 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    렌넷을 약 1분 내지 12시간 동안 반응시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 (e) 이후에, 스트림을 약 20 ℃ 이하로 냉각시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 (e)에서, 희석된 식용산, 바람직하게는 황산 또는 염산을 첨가함으로써 pH를 조절하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 (f)로부터 유래된 단백질 조성물을 건조시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 (f)로부터 유래된 단백질 조성물을 가용화(solublising)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    가용화된 단백질에 크림(cream), 유지방(milk fat) 또는 식용유(edible oil) 를 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해서 제조된 생성물.
  26. 우유 단백질 농축물을 제조하는데 사용되는 낙농 스트림 중에 유장 단백질의 50% 이상을 낙농 스트림으로부터 유래된 카제인에 결합시키는 것을 특징으로 하는 우유 단백질 농축물.
  27. 제 26 항에 있어서,
    pH 9.5에서 8 %(W/W)의 프로테네이트(proteinate) 수용액의 점도는 1000 cPoise 이상, 바람직하게는 2000~2500 cPoise인 것을 특징으로 하는 우유 단백질 농축물.
  28. 제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,
    16~20 %의 단백질 농도(습식 기준) 및 5.6~5.7의 pH를 갖는 수용액 중에 형성된 시트레이트 겔은 500 Pa 이상의 미소 변형 탄성 모듈러스(small strain elastic modulus)(G')를 갖는 것을 특징으로 하는 우유 단백질 농축물.
  29. 제 28 항에 있어서,
    미소 변형 탄성 모듈러스(G')는 500 Pa 내지 6000 Pa인 것을 특징으로 하는 우유 단백질 농축물.
  30. 제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,
    19~20 %의 단백질 농도(습식 기준) 및 5.7~5.9의 pH를 갖는 수용액 중에 형성된 포스페이트 겔은 450 Pa 이상의 미소 변형 탄성 모듈러스(G')를 갖는 것을 특징으로 하는 우유 단백질 농축물.
  31. 제 30 항에 있어서,
    미소 변형 탄성 모듈러스(G')는 450 Pa 내지 4000 Pa인 것을 특징으로 하는 우유 단백질 농축물.
  32. 식용 제품, 바람직하게는 치즈 및 가공 치즈 제품을 제조하기 위해 다른 성분들로 추가로 처리하는데 성분으로서 사용되는, 제 25 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 따른 생성물의 용도.
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