KR20090021368A - 고농축 식물 단백질 제제 및 이를 제조하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단백질 제제 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 당해 단백질 제제는 단백질 입자로 이루어진다. 단백질 입자는 하나 이상의 친수성 및 하나 이상의 소수성 잔기 각각을 갖는 수개의 식물 단백질 분자로 이루어 진다. 당해 단백질 분자는 단백질 입자가 주로 소수성 표면을 갖도록 서로 결합되어 있다. 본 발명에 따른 제제는 단백질이 풍부하고 유쾌한 맛을 갖고, 건조, 고체, 경질 또는 부서지기 쉬운 형태를 갖지 않으며 침액 생성을 증가시키지 않고 삼키기 쉬운 식료품의 제조를 가능하게 한다.

단백질 제제, 식료품, 단백질 입자, 식물 단백질, 용매, 현탁, 추출제

Description

고농축 식물 단백질 제제 및 이를 제조하기 위한 방법{HIGHLY CONCENTRATED PLANT PROTEIN PREPERATION AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}

본 발명은 식물 단백질이 풍부한 고도로 농축된 식료품 제제, 당해 제제의 제조 방법 및 식료품에서 당해 제제의 용도 기재에 관한 것이다.

식료품에서 식물 단백질(plant protein)의 용도는 날로 중요해지고 있다. 특정 범위의 식물 단백질은 이의 우수한 생태 효율성 및 이의 저렴한 제조 비용뿐만 아니라 건강 촉진 효과를 특징으로 한다. 예를 들어, 대두 단백질의 콜레스테롤 저하 효과 또는 루핀 단백질(lupin protein)의 혈당 조절 효과는 이미 여러 문헌에서 보고되고 있다. FDA(Food and Drug Adminstration) 식품 및 약물 행정기관)에 따르면, 대두 단백질은 하루에 25g 이상의 대두 단백질의 섭취가 심혈관 질환의 발병 위험을 상당히 감소시킨다는 건강상의 유익성을 갖고 있는 것으로 진술하고 있다. 루핀 단백질이 또한 콜레스테롤 수준을 감소시킨다는 새로운 연구가 있다. 콜레스테롤 수준을 효과적으로 저하시키기 위해서는 충분한 양의 생기능성 단백질, 즉 신체 기능에 영향을 주어 건강을 촉진하는 단백질이 음식물에 존재해야 만 한다. 하루 필요량을 음식에서 섭취할 수 있기 위해서는 당해 단백질은 식료품에 첨가되어야만 한다. 그러나, 이것은 식료품의 관능 품질(sensory quality)을 손상시킴 없이 수행하기는 어렵다.

시판되는 식물 단백질 제제는 양호한 유화 특성 및 발포 특성, 높은 수분 흡착 기능 및 높은 겔 농도(gel strength)를 갖고 있다. 단백질 용액의 고점도 때문에, 최대 5% 대두 단백질만이 관능적 관점에서 허용되는 음료수에 적용될 수 있다. 25g 단백질의 생활성 효과(bioactive effect)를 성취하기 위해서는 0.5리터 이상의 단백질 음료수가 섭취되어야 하는데, 이는 흔히 소비자들에게는 꺼려지게 된다.

식물 단백질을 현저하게 물과 결합하는 것은, 식물 단백질이 대량으로 적용되는 식료품을 매우 단단하고 건조하며 부서지기 쉽게 되는 것을 초래한다. 당해 단백질은 식료품에서 물과 결합하여, 입안에서 높은 침의 생성으로 인해 입안에서의 불쾌한 건조한 느낌을 유발하고 씹기가 어렵게 된다. 따라서, 입안에서의 부드러운 느낌을 갖고 단백질 함량이 높은, 관능적으로 유쾌한 식료품을 제조하는 것은 어려운 일이다.

또한, 단백질을 충분히 섭취하기가 어려운 집단 그룹이 있다. 삼키거나 씹는 것이 어려운 사람들은 흔히 일반적으로 영양물을 충분히 섭취하지 못하여 영양실조에 걸리기 쉽다. 알려진 바와 같이, 흔히 당해 사람들 그룹에서 발생하는 단백질의 공급 부족은, 씹기 쉽고 또는 삼키기 쉽고 양호한 맛을 갖는 단백질이 풍부한 제품의 보급이 충분치 못하기 때문이다. 고농도이면서 삼키기 쉬워, 상기 언급된 사람들 그룹을 위한 단백질이 풍부한 식료품을 위해 사용될 수 있는 단백질 제제는 지금까지 알려져 있지 않다.

게다가, 다수의 식물 단백질 제제는 불쾌한 뒷맛을 갖고 있는데, 그 이유는 이들이 부차적 식물 화합물, 예를 들어, 페놀성 화합물 또는 보다 쓴 물질을 함유하고 있기 때문이다. 관능성(sensory characteristics)이 양호한 제제를 제공해야 하는 경우, 이러한 상황에 대한 개선책이 또한 고려되어야만 한다.

본 발명의 목적은 식물 단백질 제제를 제공하는 것이며, 관능성, 기술적-기능성 또는 촉각성에 부정적인 영향을 주지 않고, 대량의 식물 단백질을 식료품에 적용할 수 있게 하는 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.

당해 문제점은 청구항 제1항 및 제22항의 단백질 제제 및 방법에 의해 해결된다. 당해 제제 및 방법의 추가 잇점은 종속항 및 하기 기재로부터 알 수 있다.

본 발명에 따른 제제는 단백질 입자로 이루어지고, 단백질 입자는 다수의 식물 단백질 분자로 이루어지며, 당해 분자는 각각 하나 이상의 친수성(hydrophilic) 및 하나 이상의 소수성(hydrophobic) 잔기(moiety)를 갖는다. 단백질 분자는 단백질 입자가 소수성 표면을 갖도록 하는 방식으로 서로 결합되어 있다.

유리하게는, 단백질 분자는 단백질 입자가 둥근 형태, 특히, 원형 또는 구형을 갖도록 하는 방식으로 서로 결합된다.

특히 유리하게는, 단백질 입자의 단백질 분자는 단백질 분자의 친수성 잔기가 구형 내부로 돌출하고 단백질 분자의 소수성 잔기가 외부로 돌출하는 구형 형태로 서로 결합된다. 이러한 형태에서, 당해 단백질은 수용성이 아니며, 어떠한 현저한 기술적 기능성을 갖고 있지 않다. 이러한 형태에서, 이들은 식료품 적용을 위한 유화제 또는 발포제로서 사용될 수 없다.

당해 입자는 이들의 구형 형태가 또한 10⁸ Pa(1000 bar)에서 균질화(homogenisation)에 의해 파괴되지 않을 정도로 안정되게 형성될 수 있다. 이러한 안정한 배열은 다양한 천연 식물 (raw plant) 재료로부터의 단백질을 사용하여 성취될 수 있다.

유리하게, 단백질 입자는 건조 매쓰(mass) 중량을 기준으로 75중량% 초과, 바람직하게는 85중량% 초과의 단백질 함량을 갖는다. 본 발명에 따른 제제의 입자는 20℃의 중성 범위(pH 6.5 내지 7.5)에 있는 물에 용해되지 않으며, 50㎛ 미만, 유리하게는 10㎛ 미만의 평균 입자 크기를 갖는다.

놀랍게도, 당해 기재된 제제는 건조 물질 함량 5 중량%, 건조 물질 함량 30중량% 초과, 특히 유리하게는 35중량% 초과의 제제의 수성 현탁액으로부터 압착 또는 원심분리와 같은 기계적 분리 단계에 의해서만 제조될 수 있다. 이와는 반대로, 선행 기술에 따른 수용성 단백질 제제는 당해 방법으로는 최대 20중량%의 단백질 함량으로 농축될 수 있다.

소수성 층이 외부로 향해 있는 구조를 통해 단백질은 물에 거의 결합하지 않으며, 이러한 이유 때문에 단백질 함량이 35중량%를 초과한다 하더라도 침(saliva)은 기계적으로 탈수된 단백질 물질을 섭취하고 삼키는데 거의 요구되지 않는다. 연질의 부드러운 느낌이 입안에서 생성되어 기계적으로 탈수된 습한 제제의 섭취는 유쾌한 느낌이다. 심지어 삼키기가 어려운 사람들도 당해 단백질 제제가 풍부한 식료품을 섭취할 수 있다.

건조 물질 함량에 관련하여, 제제 내의 오일 함량이 1중량%, 특히 유리하게는 5중량%를 초과하고, 그러나 20중량% 미만인 경우( Caviezel에 따른 측정 방법, AOAC® PEER_VERIFIED METHOD PVM 4:1997)에는, 입안에서 특히 연질의 감각(softsensation)이 나타나게 된다. 당해 유성 제제중에 오일은 박층(thin layer)을 갖는 입자 표면상으로 침적되어, 입자는 물과 보다 적게 결합될 수 있다. 추가로, 오일 박층은 단백질 입자들 사이의 분리 수단으로서 작용하여 상기 입자들의 이동성을 증가시킨다는 잇점을 갖고 있다. 입안에서의 느낌은 특히 연하고 유쾌하게 부드럽다. 입자의 오일 피복은 오일중 불포화 지방산이 30중량%를 초과하는 가치있는 식물 오일로 이루어지는 것이 바람직하다. 여기서 동일 식물 속 기원의 단백질 및 오일의 사용은 특히 제제의 물 결합을 감소시키기 위해 효율적이다.

기재된 오일 함량을 갖는 제제는 또한 친유성 성분(lipophilic components), 예를 들어, 베타-카로틴(beta-carotine), 향제(flavourings) 또는 조합된 2기능성(biofunctional) 식료품을 유도하는 2기능성 물질을 제제에 도입할 수 있게 해준다.

본 발명에 따른 제제는, 바람직하게 물 함량이 50중량% 내지 80중량%이고 식료품의 제조 동안에 물중의 입자 현탁을 불필요하게 하고 따라서 비용을 절감시키는 습한 물질 또는 현탁제로서 식료품에 적용된다.

추가의 신규 제제가 본 발명에 따른 제제로부터 제조될 수 있다. 특히 연질의 부드러운 제제는, 수성 단백질 제제가 20중량% 초과의 오일, 특히 바람직하게는 40중량% 초과의 오일과 혼합되고, 이어서 제제중에 함유된 물이 분리(예를 들어, 건조기, 원심분리기)되는 경우 얻어진다. 이로써, 습한 제제중에 함유된 물은 대부분 성공적으로 오일로 대체될 수 있다. 이어서 주로 오일 및 단백질로 이루어진 제제는 거의 물이 없는, 즉, 잔류 물 함량이 10% 미만, 바람직하게는 5% 미만인 식료품에 적용될 수 있다. 당해 식료품의 예는 초콜렛, 초콜렛 충전제, 다양한 무수 풍미 또는 감미 분산제, 예를 들어, 견과-누가 크림제 및 구운 제품 및 사탕과자 제품이다.

콩과식물 또는 지방종자(oilseed)는 천연 식물 재료로서 사용될 수 있다. 해바라기, 대두, 필드 빈(field bean), 땅콩 또는 루핀 종자(luin seeds)의 사용이 특히 유리하다. 특히, 루핀의 사용 및 여기에서는 특히 루피누스 안구스티폴리우스(Lupinus angustifolius)을 사용하여, 보다 효과적인 2기능성 식료품이 예를 들어, 콜레스테롤을 저하시키는 제제와 함께 제조될 수 있다. 해바라기 종자의 제제는 현재 수준의 지식에 따르면 단백질이 사람에서 어떠한 알레르기 반응을 유발하지 않으므로, 견과 또는 루핀 알레르기를 갖는 사람들도 섭취할 수 있다는 잇점을 갖는다.

당해 제제와 함께, 단백질이 풍부한 식료품은 우수한 맛을 나타낼 수 있어야 하고, 무수, 고체, 경질 또는 부서지기 쉬운 것이 아니어야 하며, 침의 생성 증가를 유발하지 말아야 하고, 삼키기 쉬워야 한다. 특히, 식물 단백질 제제는, 무엇보다도 노인들 및 삼키기는 것이 어렵고 씹는데 문제점을 갖는 사람들이 어려움 없이 단백질 풍부 식료품을 섭취할 수 있어 충분한 양의 단백질이 흡수될 수 있도록 제조되어야만 한다. 또한, 당해 제제를 사용하여, 단백질 유효량이 상당히 높아 목적하는 효과를 성취하기 위한 2기능성 식료품이 제조될 수 있다.

상기 단백질 제제는 단백질이 고도로 농축되고 풍부한 식료품용으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 씹기 위한 노력을 줄이고 혀 및 입천장상의 슬라이딩 마찰을 줄이기 위해, 식료품내 유동학적 특성(rheological characteristics)을 변화시키기 위해서도 사용될 수 있다. 당해 제제의 첨가를 통해, 식료품에는 입안에서의 보다 부드러운 느낌이 제공되어 유쾌 인자를 증가시킨다.

본 발명에 따른 제제를 요리에 첨가하여 제조될 수 있는 몇몇 식료품 적용은 하기에 기재되어 있다. 또한, 당해 제제가 사용될 수 있는 추가의 적용이 또한 고려될 수 있다.

- 분산제(spreads)(감미 또는 풍미)

- 전문 샐러드

- 분산성 소시지 상품(spreadable sausage goods)(간 소시지, 분산성 훈제 돼지 소시지, 분산성 다진 고기 소시지)

- 크림 치즈 및 연질 치즈

- 초콜렛 및 초콜렛 충전제

- 디저트, 크림, 케익

- 음료수

- 소스

- 규정식 식료품

- 아이스크림

수성(aqueous) 식료품에서, 당해 제제는 물 함량이 50 내지 80중량%인 물중 현탁제로서 사용될 수 있다. 지금까지, 오일이 없는(오일 함량 3% 미만) 제제 및 또한 오일 함량이 7 내지 13%인 제품 둘다가 사용되었다. 물론, 다른 오일 함량을 갖는 제제가 또한 제조될 수 있다.

식물 단백질로부터 당해 제제를 제조하기 위해 제안된 방법에서, 하나 이상의 친수성 및 하나 이상의 소수성 잔기 각각을 갖는 식물 단백질을 제1 이온 강도(first ionic strength) 및 제1 온도(first temperature)를 갖는 용매중에서, 능히 교반과 함께 용해시키거나 현탁시켜 용액 및 현탁액이 얻어진다. 제1 이온 농도 및 제1 온도의 동시 저하(짧은 시간에 일어남(0.1초 내지 5초))(더운 것에서 차가운 것으로 및 염 풍부(rich in salt)에서 염 저하(low in salt)로의 환경 변화)를 통해, 자발적 변화가 3차 구조(단백질의 폴딩(folding)/이버팅(everting)) 및 단백질 서로 간의 결합에서 발생한다. 여기에서, 개개의(폴딩된/이버팅된) 단백질로부터 형성되는 단백질 입자는 주로 소수성 표면을 갖는다. 당해 단백질 입자는 용액으로부터 침전한다.

상기된 방법과 비교하여, 선행 기술 분야에 따른 단백질 입자는 열적 또는 화학적 침전 방법(예를 들어, 산에 의해)에 의해 얻어진다. 여기서, 단백질의 입자 겔 형성 또는 응집체 형성은 디설파이드 브릿지(disuphide bridges)를 통해 발생하고 불수용성 입자(water-insoluble particles)가 형성된다. 그러나 특정하게, 이들 입자내 단백질 배열은 무작위이고 크기가 매우 상이한 입자가 존재한다. 특히, 소수성 표면을 갖는 어떠한 구형 입자도 제조되지 않는다.

당해 제제의 제조를 위해 사용되는 용매는 바람직하게 수성이지만 또한 알콜성 성분을 가질 수 있다.

바람직한 방법에서, 용매의 제1 이온 강도 및 제1 온도는, 용매 및 단백질로 이루어진 용액 또는 현탁액이 제2 온도 및 제2 이온 강도를 갖는 제2 용매와 혼합될때 감소한다. 바람직하게, 단백질 용액/현탁액은 노즐을 통해 제2 용매내로 분무된다. 또한, 용액 또는 현탁액을 혼합 섹션에서 제2 용매와 혼합함에 의해 연속 침전이 발생할 수 있다.

특히 바람직한 방법의 양태에서, 제1 온도는 25℃ 내지 40℃이고 10℃ 미만으로 저하된다. 당해 저하는 예를 들어, 용액 또는 현탁액을 노즐을 통해, 4℃ 미만의 온도를 갖는 제2 용매로 분무시킴에 의해 유발된다.

추가의 바람직한 양태에서, 용매의 제1 이온 강도는 염 함량이 1 내지 4중량%, 바람직하게, 2중량%인 염화나트륨 용액의 이온 강도에 상응한다. 이러한 이온 강도는 바람직하게 2 내지 50 인자(factor), 특히 유리하게는 3 내지 10 인자까지 감소한다.

단백질 용액 또는 단백질 현탁액은 바람직하게 1:3 내지 1:12의 혼합비로 제2 용매와 혼합한다.

짧은 시간에 일어나는, 용액 또는 현탁액내 이온 강도 및 온도의 동시 및 자발적 저하는 본 발명의 필수적 특징을 구성한다. 당해 기재된 방법 뿐만 아니라, 추가의 기술적 방법이 또한 당해 제제의 제조를 위해 고려될 수 있다. 이온 농도의 신속한 저하(0.1초 내지 10 초내에 발생하는)는 능히 또한 다른 방법, 예를 들어, 전기화학적 방법, 삼투압/한외여과(osmosis/ultrafiltration), 투석(dialysis) 또는 화학물질의 첨가에 의해 성취될 수 있다.

온도의 신속한 저하는 또한 예를 들어, 얼음 또는 얼음 및 물의 첨가 또는 액체 질소의 도입에 의해 성취될 수 있다.

바람직하게, 본 발명에 따른 단백질 제제의 제조를 위한 단백질은 원료의 프로세싱 정도에 따른 다양한 방법에 의해 얻어진다. 지방종자 또는 견과로부터의 종자 또는 종자의 일부와 같은 식물 원료로부터 및 프리-프로세싱(pre-processing)으로부터 진행하여, 하기의 단계가 필요하거나 수행될 수 있다:

- 식물 원료를, 예를 들어, 플레이크(flakes) 또는 가루(flour)로 분쇄시키는 단계.

- 예컨대 당(sugar) 또는 쓴 물질인, 목적하지 않은 수용성 물질의 하나 이상의 단계에서, 물중의 분쇄되거나 비-분쇄된 원료를 불량한 단백질 용해도의 환경에서 현탁시킴에 의해 예비 추출하는 단계. 이것은 예를 들어, 6 미만의 pH 값 및/또는 10℃ 미만의 저온에 의해 설정될 수 있다. 이어서 목적하지 않은 수용성 성분은 기계적 분리 방법에 의해 분리된다. 따라서 정제된 원료는 추가로 프로세싱될 수 있다.

분쇄되거나 비-분쇄되고, 정제되거나 비정제된 원료를 바람직하게는 수성 추출제(extraction agent)에 현탁시키는 단계 및 단백질을 추출하는 단계. 여기서, 단백질은 용해한다. 순수한 수성 추출제 뿐만 아니라 알콜 성분을, 예를 들어, 10 내지 80%로 갖는 추출제가 또한 사용될 수 있다. 유리한 환경적 조건은 10℃ 초과의 온도, 바람직하게는 20℃ 초과의 온도 및 1:5 내지 1:20의 고체/액체 비(s:l)를 갖는다.

섬유질과 같은 불용성 성분을 제거함에 의해 단백질 함유 추출물을 획득하는 단계. 원심분리, 기울여 버리기(decanting), 분리 또는 여과와 같은 기계적 방법이 이를 위해 적합하다.

획득된 단백질 추출물은 단백질 제제의 제조를 위해 직접 사용될 수 있다. 그러나, 또한, 추출물로부터 단백질을 분리함에 이어서 분리된 단백질과 함께 단백질 제제의 제조를 위한 새로운 용액 또는 현탁액을 제조할 수 있다. 예를 들어, 추출물의 건조는 여기서 가능하다. 추출물의 농축 또는 희석이 또한 가능하다.

단백질 입자의 크기는 추출물 중 또는 용액/현탁액 중에서의 단백질 농도, 제1와 제2 온도의 차이 및 용액/현탁액의 이온 강도의 차이에 의존한다. 특히, 바람직한 방법에서, 이것은 침전 매질(precipitation medium)(제2 용매, 예를 들어, 냉각 저염수)에 대한 용액/현탁액 혼합물 비에 의해 설정될 수 있다. 추출물의 단백질 함량은 당의 세척, 섬유질의 분리 및 가능하게는 오일의 추출에 의해 영향받는다.

단백질 입자의 침전에 따라, 단백질 입자는 기계적 분리 방법에 의해 이들 주변의 용매로부터 분리된다. 유리하게, 단백질 입자를 재세척하고 세척수를 분리한다.

특히 유쾌하고 및/ 또는 천연 맛을 갖는 단백질 제제가 얻어지고, 이때 단백질 입자의 제조를 위해 제공된 단백질은 가능한한 페놀성 화합물 성분을 적게 함유해야 되고 이는 이들이 부분적으로 불쾌한 맛을 내거나 우세한 맛 특성을 나타내기 때문이다. 이것은 원료의 상응하는 선택 또는 페놀 고갈을 위한 추가의 방법의 적용에 의해 수행될 수 있다.

본 발명자는 놀랍게도 단백질 추출물중 추출된 페놀성 화합물의 비율이 물 대신 염 함유 추출제가 사용되는 경우 감소함을 인지하였다. 추가로, 염 함량을 통해 추출된 페놀의 산화가 억제된다. 비산화된 페놀은 이들 자체가 단백질상으로 부착하지 않고, 예를 들어, 기계적 분리 방법에 의해 추출물로부터 제거될 수 있다. 추출된 페놀의 추가의 산화 억제는 또한 당해 추출제에서 pH 값을 8 미만으로 설정함에 의해 성취될 수 있다.

이어서 준비 단계가, 페놀을 함유하는 원료, 즉, 분쇄되거나 비분쇄된 원료의 용액 또는 현탁액의 프리-프로세싱 및/또는 목적하지 않은 수용성 물질의 예비 추출 정도에 의존하여 수행된다. 이어서 당해 단백질은 추출제 중에서 추출되고 추출제 중에 설정된 이온 강도는 통상 염 함량이 0.5중량% 초과, 특히 2중량% 초과인 용액에 상응한다. 염 함량(이온 강도로 특징화 되는)을 통한 페놀성 화합물의 동시 추출, 즉, (목적하지 않은) 페놀성 화합물의 용해는 염 부재 또는 저염 용액에 비해 감소한다. 0.5중량% 초과, 특히 2중량% 초과의 통상의 염 함량을 사용하여, 동시 추출된 페놀 화합물의 성분을 20% 초과까지 감소시킬 수 있다. 대안으로, 기타 염이 사용될 수 있고 이때 염 용액의 이온 강도는 상기 언급된 통상의 염 용액에 필적한다. 상기된 바와 같은 염 함량을 갖는 추출제의 사용을 통해 비롯되는 추가의 잇점은 염 부재 추출제와 비교하여 동시 추출된 페놀성 화합물의 산화 감소(이미 설정될 수 있음)이다. 추가로, 필요한 경우 페놀과 단백질의 상호작용은 추출제 중의 온도가 30℃ 미만으로 유지되거나 바람직하게는 여전히 20℃ 미만으로 유지되는 경우에는 추가로 억제될 수 있지만 단백질 추출은 온도가 감소함으로써 불량해진다.

원심분리, 분리, 기울여 버리기 또는 여과와 같은 기계적 방법에 의해, 섬유질과 같은 불용성 성분이 추출물로부터 제거된다. 추출물은 추가로 특정 비율의 비산화된, 동시 추출된 페놀성 화합물을 함유한다. 이들은 기계적 분리 방법, 특히, 한외여과에 의해 대형 단백질로부터 분리되어 저-페놀 단백질 추출물이 획득될 수 있다.

획득된 저 페놀 단백질 추출물은 단백질 제제를 제조하기 위해 직접 사용될 수 있다. 그러나, 또한 추출물로부터 단백질을 분리함에 이어서 단백질 제제의 제조를 위해 분리된 단백질을 사용하여 새로운 용액 또는 현탁액을 제조할 수 있다. 예를 들어, 여기서 추출물의 건조가 가능하다. 추출물의 농축 또는 희석이 또한 가능하다.

추출제중에 pH 값을 8.5 미만으로 설정함에 의해, 용해되었음에도 불구하고 페놀성 화합물의 산화가 추가로 억제될 수 있다. 비산화된 페놀성 화합물은 이들 자체가 단백질상으로 부착하지 않고 기계적 분리 방법에 의해 단백질 추출물로부터 분리될 수 있다. 이에 의해 획득된 단백질 추출물은 보다 더 낮은 페놀 함량을 갖는다.

특히 유리한 방법의 양태에서, 해바라기 종자 또는 해바라기 종자 기원의 분획물로부터 단백질을 추출하는 경우에, 증가된 염 농도가 설정된다. 이를 위해, 3 내지 20중량%의 염화나트륨이 사용되는 물에 첨가된다. 또한, pH 값은 예를 들어, 산의 첨가에 의해 7.0 미만으로 바람직하게는 6.3 미만으로 저하시킨다. 이에 의해, 제2 식물 물질(특히, 페놀 카복실산(phenol carboxylic acids))의 산화는 억제될 수 있고 이들 식물 물질의 용해된 단백질상으로의 부착은 차단될 수 있다. 이들 물질이 산화되지 않는 경우, 이들은 추출물중에 유리된 상태로 용해되어 존재하고 기계적으로, 예를 들어, 한외여과에 의해 대형 단백질 분자로부터 분리될 수 있다.

특히 유리한 당해 방법의 적용에서, 0.5mol/l 초과, 바람직하게는 1.5mol/l 초과의 고도로 농축된 염화나트륨 용액이 탈지된 지방종자 가루로부터의 단백질 추출용 추출 용매로서 사용된다. 놀랍게도, 당해 염 용액을 사용한 해바라기 가루로부터의 단백질 추출에서, 목적하지 않은 수반되는 물질의 동시 추출이 상당히 감소될 수 있음이 밝혀졌다. 예를 들어, 관능적 측면에서 불리한 동시 추출된 부수적인 식물 물질의 함량(특히, 페놀 카복실산 유도체)은 3 내지 20중량%, 특히 유리하게는 10 내지 14중량%의 염화나트륨 농도를 사용하여 90%까지 감소된다.

대안으로, 각각의 방법 단계와 함께 기타 염이 통상의 염 대신 첨가될 수 있고 이온 강도는 각각의 상기 언급된 통상의 염 용액에 필적한다.

물론, 해바라기 종자 대신, 예를 들어, 평지(rape) 또는 루핀과 같은 페놀 함유 기타 원료가 또한 사용될 수 있다.

요약컨대, 단백질 추출에서 페놀을 고갈시키는 상기 방법은 단백질 추출에서 페놀 함량을 저하시키는 여러 단계를 보여준다:

- 추출제의 염 함량을 증가시킴에 의해 페놀성 화합물의 동시 추출을 감소시키는 단계;

- 이미 증가된 염 함량에 의해, 당해 단계에도 불구하고 동시 추출된 페놀성 화합물의 산화를 감소시켜 페놀 화합물의 단백질로의 비가역적 부착을 회피하는 단계;

- 상응하게 pH 값을 8.5 미만, 바람직하게는 7.0 미만, 특히 바람직하게는 6.3 미만으로 설정함에 의해, 당해 단계에도 불구하고 동시 추출된 페놀성 화합물의 산화를 추가로 감소시켜 페놀성 화합물의 단백질로의 비가역적 부착을 회피하는 단계;

- 물리적 방법, 예를 들어, 기계적 분리 또는 흡착에 의해 추출제중에 용해된 비산화된 페놀성 화합물을 분리하는 단계.

당해 방식으로 제조된 저-페놀 단백질 추출물로부터 제조되는 단백질 제제는 매우 저농도의 쓴맛의 페놀성 화합물을 가져 특히 천연의 맛을 갖는다. 따라서 또한 페놀이 풍부하고 다양한 식료품으로 고농도로 적용됨에도 불구하고 원료로부터 획득될 수 있다.

본 발명에 따른 제품의 제조를 위한 단순한 실시예를 하기에 기재한다:

1) 40℃의 온도에서 염함량이 2중량%의 NaCl인 H₂O중에서 단백질을 함유하는 분쇄된 식물 원료(예를 들어, 루핀 플레이크 또는 루핀 가루)를 교반하는 단계( 식물 원료와 추출제의 비율 1:10).

2) pH 값을 6.8로 설정하고, 40℃에서 20분동안 100RPM에서 교반시키는 단계.

3) 20000 g에서 5분동안 원심분리하는 단계.

4) 침전물을 제거하는 단계(침적, 침강).

5) 호스 펌프를 사용하여 노즐을 통해 염 부재 물(3℃)에 분무함에 의해 추출물(40℃)을 전달하는 단계.

6) 3℃에서 10시간 동안 침전시키는 단계.

7) 청명한 상등액(clear supernate)을 인출하는 단계.

8) 침전된 침강물을 20000 g 에서 5분 동안 원심분리하는 단계.

9) 상등액을 버리는 단계.

10) 본 발명에 따른 제품을 침전시키는 단계.

Claims (36)

1. 단백질 입자들(protein particles)로 이루어진 단백질 제제(protein preparation)로서,

   하나의 단백질 입자가 하나 이상의 친수성(hydrophilic) 및 하나 이상의 소수성(hydrophobic) 잔기(moiety) 각각을 갖는 수개의 식물 단백질 분자들(plant protein molecules)로 이루어지고, 상기 단백질 분자들은, 상기 단백질 입자가 주로 소수성 표면(hydrophobic surface)을 갖도록 서로 결합되어 있는 것을

   특징으로 하는 단백질 제제.
2. 제1항에 있어서,

   상기 단백질 입자들의 단백질 분자들은, 상기 단백질 입자들이 둥글고, 특히 구형의 형상(spherical shape)을 갖도록 서로 결합되어 있는 것을

   특징으로 하는 단백질 제제.
3. 제2항에 있어서,

   상기 단백질 입자들의 단백질 분자들은 각각 구형 형태로 서로 결합되어 있고, 상기 단백질 분자들의 친수성 잔기가 구형 내부로 향해 있고 소수성 분자 잔기 가 외부 측면으로 돌출되어 있는 것을

   특징으로 하는 단백질 제제.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 단백질 입자들의 단백질 함량이 건조 매스(dry mass)의 75중량%(75% by weight) 초과, 바람직하게는 85중량% 초과하는 것을

   특징으로 하는 단백질 제제.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 단백질 입자들은 평균 입자 크기가 50㎛ 미만, 바람직하게는 10㎛ 미만이 되는 것을 특징으로 하는 단백질 제제.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 단백질 입자들은 하나 또는 다양한 식물 원료의 단백질을 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 단백질 제제.
7. 제6항에 있어서,

   상기 식물 원료는 콩과식물(leguminosae) 또는 지방종자(oilseed)인 것을 특징으로 하는 단백질 제제.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서,

   상기 식물 원료는 해바라기, 대두(soya), 필드빈(field bean), 완두콩 또는 루핀 종자(lupin seed)인 것을 특징으로 하는 단백질 제제.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 단백질 제제는 오일을 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 단백질 제제.
10. 제9항에 있어서,

    상기 제제 중의 오일 함량은, 건조 물질 함량에 관하여, 1중량%를 초과하고 바람직하게는 5 내지 20중량%인 것을 특징으로 하는 단백질 제제.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서,

    상기 오일은 적어도 부분적으로 단백질 입자들의 소수성 표면상에 박층(thin layer)으로서 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 단백질 제제.
12. 제11항에 있어서,

    상기 오일은 적어도 부분적으로 단백질 입자들 사이의 분리 수단으로서 기능하는 것을 특징으로 하는 단백질 제제.
13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 오일은 불포화 지방산(unsaturated fatty acids)을 30중량% 초과로 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 단백질 제제.
14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 단백질 분자들 및 오일은 동일한 식물로부터 생기는 것을 특징으로 하는 단백질 제제.
15. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

    친유성 물질(lipophilic substances)이 상기 단백질 제제에 혼입되는 것을 특징으로 하는 단백질 제제.
16. 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 단백질 입자들은 20중량% 초과의 오일, 특히, 40중량% 초과의 오일과 혼합되고, 10% 미만, 바람직하게는 5% 미만의 잔류물(residual water)을 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 단백질 제제.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 단백질 제제는 루피누스 안구스티폴리우스(Lupinus angustifolius)로부터 제조되는 것을 특징으로 하는 단백질 제제.
18. 식료품중에 단백질 농도를 1% 내지 30%로 설정하여, 식료품에 단백질을 풍부하게 하기 위한, 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 단백질 제제의 용도.
19. 물을 함유하지 않거나 10% 미만, 바람직하게는 5% 미만 비율로 물을 함유하 는 식료품에 적용하기 위한, 제16항에 따른 단백질 제제의 용도.
20. 물 함량이 50 내지 80중량%이고 식료품에 직접 적용되는 습한 물질 또는 현탁제를 제조하기 위한, 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 단백질 제제의 용도.
21. 제20항에 있어서,

    상기 식료품의 점도를 감소시키고 및/또는 식료품의 구성을 개선시키기 위해, 식료품에 사용하기 위한 용도.
22. 식물 단백질로부터 단백질 제제를 제조하는 방법으로서,

    하나 이상의 친수성 및 하나 이상의 소수성 잔기 각각을 갖는 식물 단백질을 제1 이온 강도(first ionic strength) 및 제1 온도(first temperature)를 갖는 용매중에 용해시키거나 현탁시켜 용액 및 현탁액을 획득하고,

    식물 단백질을, 용매의 제1 온도 및 제1 이온 강도의 동시 저하(짧은 시간에 일어남)에 의해 침전시켜, 주로 소수성 표면을 갖는 단백질 입자를 형성시키는,

    식물 단백질로부터 단백질 제제를 제조하는 방법.
23. 제22항에 있어서,

    상기 용매가 수성인 것을 특징으로 하는 방법.
24. 제22항 또는 제23항에 있어서,

    상기 용액 또는 현탁액의 제1 이온 강도 및 제1 온도가, 제2 온도 및 제2 이온 강도를 갖는 제2 용매와 혼합됨에 의해 저하되는 것을 특징으로 하는 방법.
25. 제24항에 있어서,

    상기 용액 또는 현탁액이 노즐을 통해 제2 용매로 분무되거나 또는 혼합 섹션(mixing section)에서 제2 용매와 혼합되는 것을 특징으로 하는 방법.
26. 제22항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제1 온도가 25℃ 내지 40℃이고, 10℃ 미만으로 저하되는 것을 특징으로 하는 방법.
27. 제24항 또는 제25항에 있어서,

    상기 제2 온도가 4℃ 미만인 것을 특징으로 하는 방법.
28. 제22항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제1 이온 강도가, 염 함량(salt content)이 1 내지 4중량%, 바람직하게는 2중량%인 염화나트륨 용액의 강도에 상응하는 것을 특징으로 하는 방법.
29. 제22항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제1 이온 강도가 2 내지 50 인자(factor), 바람직하게는 3 내지 10 인자로 감소되는 것을 특징으로 하는 방법.
30. 제22항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 용액 또는 현탁액과 제2 용매의 혼합비가 1:3 내지 1:12로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
31. 제22항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,

    - 선택적으로, 원료가 불량한 단백질 용해도 환경(environment of poor protein solubility)에서 물중에 현탁되어(suspended in water) 있고, 물중에 용해된 목적하지 않은 물질의 기계적 분리에 의해 정제된 원료를 획득하는, 원료를 정제하는 단계,

    - 단백질이 용해되어 있는 추출제(extraction agent)중에 원료 또는 정제된 원료를 현탁시킴에 의해 원료 또는 정제된 원료로부터 단백질을 추출하는 단계,

    - 추출제 및 여기에 용해된 단백질로 이루어진 단백질 추출물 형태로 불용성 성분의 기계적 분리에 의해, 식물 단백질을 획득하는 단계,

    - 선택적으로, 단백질 추출물을 추가로 처리하는 단계, 특히, 추출물중에 단백질을 희석시키거나 농축시키는 단계 또는 추출물을 건조시키는 단계 또는 추출물로부터 단백질을 분리시키는 단계에,

    의해 이전에 원료로 호칭된 비분쇄되거나 분쇄된 식물 원료로부터 식물 단백질을 획득하는 것을 특징으로 하는 방법.
32. - pH 값이 8.5 미만인 추출제중에서 이온 강도가 추출제중에서 0.5중량% 초과, 바람직하게는 2중량% 초과의 통상의 염 함량에 상응하도록 설정되어 페놀성 화합물의 동시 추출이 염 부재 추출제와 비교하여 감소되고 동시 추출된 페놀의 산화가 억제되는, 추출제중에 용해시키거나 현탁시킴에 의해 단백질을 추출하는 단계,

    - 불용성 성분의 기계적 분리에 의해, 또한 동시 추출되는 비-산화된 페놀성 화합물을 함유하는, 단백질 함유 추출물을 획득하는 단계,

    - 단백질 함유 추출물로부터 특히 한외여과에 의해 동시 추출된 비산화된 페놀성 화합물을 물리적으로 분리하는 단계에,

    의해 이전에 단백질 및 페놀 함유 원료로 호칭된 단백질 및 페놀을 함유하는 비분쇄되거나 분쇄된 식물 원료로부터 페놀이 고갈된 페놀 및 단백질 함유 식물 원료로부터 식물 단백질을 획득하는 방법.
33. 제32항에 있어서,

    추출 단계 전에, 단백질 및 페놀 함유 원료의 세정(cleaning)이 수행되고, 이때 단백질 및 페놀 함유 원료가 불량한 단백질 용해도 환경에서 물중에 현탁되어 있고 단백질 및 페놀 함유 정제된 원료가 물중에 용해된 목적하지 않은 물질의 기계적 분리에 의해 획득되는 것을 특징으로 하는 방법.
34. 제32항 또는 제33항에 있어서,

    상기 단백질이, 페놀 함유 원료, 특히 해바라기 종자 또는 해바라기 종자의 분획물(fractions)로부터 추출되고, 추출제중에 증가된 염 농도가 통상의 염의 3 내지 20중량%, 바람직하게는 10 내지 14중량%로 설정되거나 0.5mol/l, 바람직하게 는 1.5mol/l의 농도를 갖는 염화나트륨 용액이 추출제로서 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
35. 제32항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서,

    용해된 페놀성 화합물의 산화가, 추출제의 pH 값을 7.0 미만, 바람직하게는 6.3 미만으로 설정함에 의해 억제되는(suppresed) 것을 특징으로 하는 방법.
36. 제32항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,

    단백질 함유 추출물이 추가로 처리되고. 특히 추출물중에 단백질을 희석시키거나 농축시키거나 추출물을 건조시키거나 단백질을 추출물로부터 분리시키는 것을 특징으로 하는 방법.