KR20100134050A

KR20100134050A - 탈지두유 펩티드의 제조 방법

Info

Publication number: KR20100134050A
Application number: KR1020107023396A
Authority: KR
Inventors: 요시노리 하세가와
Original assignee: 후지 세이유 가부시키가이샤
Priority date: 2008-04-21
Filing date: 2009-04-16
Publication date: 2010-12-22
Also published as: US20110059212A1; JP5447372B2; EP2269471A1; US8304005B2; EP2269471A4; JPWO2009131052A1; CN102014656A; WO2009131052A1; CN102014656B

Abstract

탈지두유 펩티드의 여과성을 개선하는 방법, 및 여과성이 개선된 탈지두유 펩티드를 제공하는 것을 과제로 한다. 칼슘염을 조단백질(粗蛋白質)에 대하여, 칼슘으로서 0.6중량％ 이상 첨가함으로써, 탈지두유 펩티드의 여과성이 개선되고, 이것을 1회 이상 여과함으로써, 여과성이 개선된 탈지두유 펩티드를 제조할 수 있다. 또한, 본 탈지두유 펩티드는 칼슘염을 조단백질에 대하여, 칼슘으로서 0.4중량％ 이상 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

탈지두유 펩티드의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCTION OF DEFATTED SOYMILK PEPTIDE}

본 발명은 탈지두유 펩티드(defatted soymilk peptide)의 제조 방법에 관한 것이다. 더 상세하게는 생산성이 개선된 탈지두유 펩티드의 제조 방법에 관한 것이다.

펩티드는 단백질을 산 처리 또는 효소 처리 등에 의해 가수 분해된 것으로, 경구 섭취하였을 때의 소화 흡수성이 우수한 것으로 알려져 있으며, 저알레르기성의 질소원으로서 영양 보조식품이나 스포츠 음료에 사용되고 있다. 또한, 최근에는 근육 피로 경감 효과, 혈중 콜레스테롤 감소 효과, 혈중 억제 효과, 미생물의 발효 촉진 효과 등의 기능이 확인되며, 기능성 소재로서도 주목받고 있다.

펩티드를 유동식을 비롯한 영양 보조식품이나 스포츠 음료, 배지(培地) 시장 등에 전개할 때에 요구되는 품질 중의 하나로서 청징도(淸澄度: clarity)의 높이를 들을 수 있다. 청징도가 낮으면 식품으로서의 상품 가치가 저하되거나, 배지로부터의 유용 성분의 단리(單離)가 곤란하게 되기도 한다.

펩티드의 원료 단백질로서는 난백(卵白), 젖, 어육 등에 포함되는 동물 단백질, 대두, 소맥 등에 포함되는 식물 단백질 등, 여러 가지가 개발되어 있다. 이들 중, 예를 들면, 대두 단백질을 원료로 한 펩티드로서는 분리 대두 단백질(Soy Protein Isolate)을 원료로 한 SPI 펩티드, 탈지 대두에 유래하는 두유를 원료로 한 탈지두유 펩티드, 또는 전지(全脂) 대두에 유래하는 두유를 원료로 한 두유 펩티드 등이 개발되어 있다. 두유 펩티드류는 SPI 펩티드와 비교해서 질소 함유는 낮지만, 대두 올리고당이나 미네랄을 균형 있게 포함하고, 특히, 배지 시장, 영양 보조식품으로 널리 개발되어 있다.

여러 가지 대두 단백질을 가수 분해해서 펩티드를 제조할 경우, 일단 분해된 펩티드끼리의 중합물이라고 생각되는 불용물(不溶物)이 발생하는 것이 알려져 있다. 따라서, 청징성이 높은 펩티드를 제조할 경우, 이 불용물을 규조토 여과, 정밀 여과, 한외 여과 등의 여과에 의해 제거하는 것이 일반적이다. 그러나, 특히 탈지두유 펩티드는 SPI 펩티드와 비교해서 여과성이 매우 나쁘고, 제조 비용을 높이는 요인이 되고 있어, 개선이 절실하게 요구되고 있었다.

한편, 칼슘은 반응성이 높은 이가 양이온(divalent cation)으로 알려져 있으며, 그 반응성을 이용해서 응집제로서의 이용이 다수 제안되어 있다. 펩티드로의 칼슘 이용으로서는 예를 들면, 특허문헌 1에 분리 대두 단백질(SPI)을 원료로 한 SPI 펩티드에 칼슘을 첨가해서, 피트산을 제거하는 방법이 제안되고 있다. 그러나, 그 목적은 피트산에 유래하는 찌꺼기를 개선하는 것이며, 칼슘이 SPI 펩티드의 여과성에 미치는 영향에 대해서는 특별히 언급되어 있지 않다.

또한, 특허문헌 2에는 탈지두유 펩티드에 관련하여 칼슘 함량의 기재는 있지만, 이것은 두유에 내재하는 칼슘량을 측정한 것으로, 적극적으로 칼슘을 첨가하여, 탈지두유 펩티드의 여과성을 향상시키자고 하는 발상은 전혀 찾을 수 없다.

일본 특허 2750467호 공보 일본 특허 3470441호 공보

본 발명은 상기한 기술의 현상을 감안하여 이루어진 것이다. 즉, 탈지두유 펩티드의 여과성을 개선하는 방법과, 여과성이 개선된 탈지두유 펩티드를 제공하는 것을 과제로 한다.

발명자들은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 열심히 연구를 반복한 결과, 칼슘을 다량으로 첨가함으로써 탈지두유 펩티드의 여과성이 향상되는 것을 찾아내고, 이러한 발견에 근거하여 본 발명을 완성하게 되었다.

즉, 본 발명은,

(1) 칼슘염을 조단백질(粗蛋白質: crude protein content)에 대하여, 칼슘으로서 0.6중량％ 이상 첨가하여, 1회 이상 여과하는 것을 특징으로 하는 탈지두유 펩티드의 제조 방법.

(2) 칼슘염을 조단백질에 대하여, 칼슘으로서 0.4중량％ 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 탈지두유 펩티드이다.

본 발명에 있어서, 탈지두유 펩티드의 여과성을 개선하는 것이 가능해진다. 또한, 탈지두유 펩티드의 생산성이 향상되어, 제조 비용이 내려감으로써, 염가이고 청징한 탈지두유 펩티드를 시장에 제공할 수 있다.

도 1은 각 칼슘 첨가 탈지두유 펩티드의 여과 속도의 도면이다.

(탈지두유)

본 발명에서의 "탈지두유(defatted soymilk)"라는 것은 탈지 대두로부터 추출되어, 비지 등의 불용 획분을 분리한 추출액이나 그 건조물의 재용해액이며, 등전점 침전이나 한외 여과 등에 의한 저분자 획분의 제거가 되어 있지 않은 것이다. 이러한 탈지두유의 고형분 중의 조단백질 농도는 통상 40중량％∼75중량％이다. 조단백질 농도가 지나치게 낮으면, 탈지두유 펩티드의 질소원(nitrogen source)으로서의 가치가 저하한다.

(탈지두유 펩티드)

이 탈지두유 중에 포함되는 단백질 성분을 산(acid) 또는 단백질 분해 효소(프로테아제(protease))에 의해 가수 분해함으로써, 탈지두유 펩티드가 얻어진다. 두유 단백질을 분해할 때의 탈지두유 용액의 고형분 농도는 바람직하게는 1∼30중량％, 더 바람직하게는 5∼15중량％이다. 탈지두유의 농도가 낮아도 분해에 지장은 없지만, 생산성이 나쁘고, 탈지두유 펩티드의 제조 비용을 높이는 요인이 된다. 또한, 탈지두유의 농도가 지나치게 높으면, 분해율이 상승하기 어려운 경향이 있다.

가수 분해의 수법으로는 더욱 가벼운 조건으로 분해할 수 있는, 안전성이 높은 프로테아제에 의한 분해가 바람직하다. 프로테아제에 의해 분해를 실시할 경우, 사용하는 프로테아제는 시판된 것이어도 좋고, 동물 기원, 식물 기원, 혹은 미생물 기원인지의 여부는 상관없다. 구체적으로는 세린프로테아제(동물 유래의 트립신, 키모트립신, 미생물 유래의 서브틸리신, 카르복시펩티다아제 등), 티올펩티다아제(식물 유래의 파파인, 브로멜라인 등), 카르복시프로테아제(동물 유래의 펩신 등)를 사용할 수 있다. 더욱 구체적으로는 동물 유래의 판크레아틴(Amano Enzyme사 제품), PTN(Novozymes사 제품), 식물 유래의 파파인 W-40, 브로멜라인 F(이상, Amano Enzyme사 제품), 미생물 유래의 알칼라아제(Novozymes사 제품), 수미자임 LP(Shinnihon Chemicals사 제품), 사모아제(Daiwa Kasei사 제품), 프로테아제 N(Amano Enzyme사 제품) 등을 예시할 수 있다. 이들 프로테아제는 단독 또는 병용해서 사용할 수도 있다. 프로테아제를 병용할 경우, 동시에 첨가하는 것도 가능하며, 단계적으로 첨가하는 것도 가능하다.

프로테아제에 의한 가수 분해의 반응 pH 또는 반응 온도는 프로테아제의 작용 pH와 작용 온도 내에서 적절하게 설정하면 좋다. 다만, 가수 분해의 온도가 지나치게 낮으면, 목표의 단백질 분해율까지의 도달에 장시간이 걸리게 된다. 또한, 가수 분해의 온도가 지나치게 높으면, 프로테아제의 실활(失活: deactivation) 또는 탈지두유 펩티드의 착색, 풍미의 발생 등이 염려된다.

프로테아제에 의한 가수 분해의 시간은 사용하는 프로테아제의 활성이나 양에도 따르지만, 5분에서 24시간 정도가 바람직하고, 30분에서 9시간 정도로 하는 것이 더 바람직하다. 가수 분해 시간이 지나치게 길면, 부패를 초래할 위험성이 높아진다.

프로테아제에 의한 가수 분해의 정도(분해율)는 조단백질 중의 15중량％ 트리클로르초산(TCA: trichloroacetic acid) 가용 획분의 비율로 나타내고, 일반적으로 "15％ TCA 가용율"이라고 부른다. 프로테아제에 의한 가수 분해는 탈지두유 펩티드 반응액의 15％ TCA 가용율로서, 25％∼100％까지 실행하는 것이 바람직하고, 50％∼90％가 될 때까지 실행하는 것이 더 바람직하다. 이때의 조단백질은 이미 알려져 있는 방법에 의해 측정이 가능하지만, 켈달법(Kjeldahl method)에 의해 측정한 질소 함량에 단백 계수로서 6.25를 곱하는 것이 대두 단백질에서는 일반적이다.

(칼슘염)

본 발명에서 사용하는 칼슘염은 바람직하게는 이용성(易溶性: readily-soluble) 칼슘염이고, 예를 들면, 염화칼슘, 수산화칼슘 등의 무기 칼슘이나, 글루콘산칼슘, 유산칼슘 등의 유기산 칼슘을 들을 수 있고, 화학 합성품이든 천연 유래품이든 상관없다. 또한, 이들 칼슘은 단독 또는 병용해서 사용하는 것이 가능하다. 이들 칼슘염의 첨가량은 구하는 품질과 비용에 따라 결정되지만, 탈지두유 중에 포함되는 단백질에 대해 칼슘으로서 0.6중량％ 이상, 바람직하게는 1.2중량％ 이상, 더 바람직하게는 2.0중량％ 이상이다. 또한, 첨가량의 상한은 탈지두유 중에 포함되는 단백질에 대해 칼슘으로서 10중량％ 이하로 충분하다. 첨가하는 칼슘염의 양이 지나치게 적으면 여과성 향상의 효과가 충분히 발휘되지 않고, 지나치게 많으면 풍미 등이 악화 된다.

칼슘을 첨가하는 시기로서는 프로테아제 분해 전이든, 프로테아제 분해 후든 모두 가능하지만, 프로테아제 분해 후가 더 바람직하다. 프로테아제 분해 전에 첨가하였을 경우, 칼슘의 첨가량이 많으면 기질인 대두 단백질이 응집해버리고, 목표로 하는 단백질 분해율로의 도달이 어려워질 경우가 있다. 또한, 프로테아제 분해 후에 칼슘을 첨가할 경우, 프로테아제 반응에 의해 얻어진 탈지두유 펩티드를 농축, 고농도화한 다음에 칼슘을 첨가하는 것도 가능하다.

(여과 방법)

본 발명에서는 청징성이 높은 탈지두유 펩티드를 얻기 위하여, 칼슘을 첨가한 다음에 불용물을 여과해서 제거하는 것을 특징으로 한다. 여과의 종류로서는 특별히 제한은 없지만, 통상, 필터프레스(filter press), 규조토 여과(diatomite filtration), 정밀 여과(microfiltration), 한외 여과(ultrafiltration) 등이 사용된다. 또한, 여과에 앞서, 원심분리 등에 의해 불용물을 성기게 제거(roughly-removing)해 놓는 것도 가능하다. 불용물을 성기게 제거함으로써, 여과성을 더욱 향상시키는 것이 가능하다.

통상, 규조토 여과 등은 여과하는 대상을 여과막을 향해 수직방향으로 액을 통과시킨다. 그에 대하여, 정밀 여과, 한외 여과 등은 여과하는 대상을 여과막에 대해 수평방향으로 액을 통과시키는, 이른바, 크로스-플로(cross-flow) 방식이 자주 사용된다. 이 경우, 여과막을 설치한 순환 라인 내에서 여과 대상을 순환시켜, 순차적으로 여과액(filtrate)을 시스템 밖으로 빼낸다. 따라서, 순환액 중의 불순물 농도는 시간의 경과에 따라 농축되어가는 경향에 있지만, 이 농축의 비율은 "농축 배율(concentration rate)"이라 부르며, "여과 대상물량／(여과 대상물량－여과량)"으로 산출된다. 이들은 여과의 방식에 따라 적당히 선택할 수 있다. 여과한 후, 필요에 따라 전기 투석, 이온 교환 수지 등에 의해 잔존하는 칼슘을 제거하는 것도 가능하다.

(효소 실활)

효소 처리품은 일반적으로, 그 효소의 실활(inactivation) 처리가 필요하며, 본 발명에서도 프로테아제의 실활 처리가 필요하다. 프로테아제의 실활은 가열에 의해 실행하는 것이 일반적이고, 본 발명에서도 같은 방법을 선택할 수 있다. 가열의 시기로서는 단백질 분해율이 목표에 도달한 후라면 언제든지 가능하지만, 프로테아제 분해에 의해 발생하는 불용물이 존재하는 상태로 가열하면 최종 제품에서 찌꺼기가 발생하기 쉬워지기 때문에, 이 불용물을 제거한 다음에 가열하는 것이 바람직하다. 가열의 조건으로서는 85℃∼145℃ 정도로 5초∼30초 가열하는 것이 일반적이다. 또한, 이 조건에서는 펩티드 용액의 살균도 동시에 실행할 수 있는 경우도 있다.

프로테아제 실활, 살균 처리를 한 탈지두유 펩티드는 그대로 혹은 농축해서 상품으로 하는 것이 가능하며, 건조, 분말화해서 상품으로 하는 것도 가능하다.

(탈지두유 펩티드의 물성)

상기와 같이 해서 얻어진 탈지두유 펩티드의 15％ TCA 가용율은 40∼100％이며, 바람직하게는 70％∼99％이다. 또한, 탈지두유 펩티드 중에는 특별히 전기 투석 등의 탈염 처리를 하지 않는 경우, 조단백질에 대해 0.4중량％ 이상의 칼슘이 잔존하지만, 바람직하게는 0.6중량％ 이상, 더 바람직하게는 1.0중량％ 이상이 잔존한다. 칼슘 잔존량의 상한은 바람직하게는 조단백질에 대해 8중량％ 이하이다. 칼슘 잔존량이 지나치게 많으면 풍미 등을 악화시킨다.

[실시예]

이하에 본 발명의 실시예를 나타내고 상세하게 설명한다. 또한, 실시예에서 ％ 및 부는 모두 중량 기준을 의미한다.

(비교예 1)

탈지 대두에 10배량의 물을 가하여, 교반 추출(攪拌抽出)한 후에 비지를 분리해서 제1 추출 두유를 얻었다. 분리한 비지에 다시 10배량의 물을 가하여, 교반한 후에 비지를 분리해서 제2 추출 두유를 얻었다. 제1 추출 두유와 제2 추출 두유를 혼합한 다음 동결 건조해서 탈지두유 분말을 얻었다. 이 탈지두유 분말의 조단백질 농도는 62.0중량％이었다. 이 탈지두유 분말을 물에 녹여서 9중량％ 용액으로 하고, pH를 7.0으로 조정하였다. 이 용액에 프로테아제(프로테아제 N: Amano Enzyme사 제품)를 탈지두유 중의 조단백질량에 대해 2중량％ 부가하고, 55℃로 5시간 가수 분해해서 탈지두유 펩티드 반응액을 얻었다. 이 탈지두유 펩티드 반응액을 5,000rpm으로 5분간 원심분리해서 얻은 상청(上淸: supernatant)을 85℃로 30분 가열해서 효소 실활하고, 탈지두유 펩티드 용액을 얻었다.

(비교예 2)

비교예 1와 동일하게 해서 얻은 탈지두유 펩티드 반응액에 대하여, 염화칼슘을 탈지두유 펩티드 반응액 중의 조단백질량에 대해 칼슘으로서 0.4중량％ 첨가하였다. 이 용액을 5,000rpm으로 5분간 원심분리해서 얻은 상청을 85℃로 30분 가열해서 효소 실활하고, 탈지두유 펩티드 용액을 얻었다.

(실시예 1∼4)

비교예 2와 동일한 조작을 하고, 탈지두유 펩티드를 얻었다. 다만, 표 1에 나타낸 바와 같이, 염화칼슘을 탈지두유 펩티드 반응액 중의 조단백질량에 대해 칼슘으로서 0.9중량％∼3중량％ 첨가하였다.

(실험예 1)

정밀 여과 모듈(USP-143, Asahi Kasei사 제품)을 설치한 순환 라인에, 비교예 1∼2, 및 실시예 1∼4에서 얻은 탈지두유 펩티드 용액 20L를 순환시켜, 여과압 0.04MPa로 여과하였을 때의 농축 배율과 여과 속도의 상관을 확인하였다. 또한, 얻어진 여과액을 동결 건조한 후, 조단백질량, 15％ TCA 가용율을 켈달법으로, 조단백질에 대한 칼슘의 잔존량을 형광 X선 분석으로 측정하였다.

실험예 1의 농축 배율과 여과 속도의 결과를 도 1에 표시하였다. 또한, 4배 농축시의 여과 속도, 조단백질량, 15％ TCA 가용율, 칼슘 잔존량을 표 1에 정리하였다.

각 칼슘 첨가 탈지두유 펩티드의 여과 속도

비교예1 비교예2 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4

염화Ca 첨가량(중량％)＊ 0.0 0.4 0.9 1.5 2.4 3.0

4배 농축시 여과 속도(L/m＾2/hr) 42 42 69 86 388 416
Ca 잔존량(중량％)＊ 0.13 0.21 0.42 0.73 1.44 1.68
조단백질 함량(중량％) 60.3 60.6 60.9 60.0 59.2 58.5
15％TCA가용율(중량％) 98.4 97.6 97.2 98.6 97.4 98.1

＊조단백질 당의 Ca로서의 중량％

도 1, 표 1에 나타낸 바와 같이, 첨가하는 칼슘량이 0.9중량％ 이상이 되면 탈지두유 펩티드의 여과 속도가 유리하게 향상되고, 2.4중량％ 이상이 되면 더 향상되는 것이 확인되었다. 또한, 칼슘을 0.9중량％ 첨가한 경우의 여과 탈지두유 펩티드 중의 칼슘 잔존량은 조단백질에 대해 0.42중량％, 2.4중량％ 첨가한 경우의 여과 탈지두유 펩티드 중의 칼슘 잔존량은 1.44중량％이었다.

(실시예 5∼7)

비교예 2와 동일한 조작을 실행하고, 탈지두유 펩티드를 얻었다. 다만, 염화칼슘을 대신하여, 수산화칼슘(실시예 5), 유산칼슘(실시예 6), 글루콘산칼슘(실시예 7)을 탈지두유 펩티드 반응액 중의 조단백질량에 대해 각각 칼슘으로서 2.4중량％ 첨가하였다.

(실험예 2)

실시예 5∼7에서 얻은 탈지두유 펩티드 용액에 대하여, 실험예 1과 동일하게 해서 여과 속도를 측정하여, 얻어진 각 여과액의 분석을 실행하였다. 이들의 결과와, 실험예 1에서의 비교예 1, 실시예 3의 결과를 표 2에서 비교하였다.

각종 칼슘염 첨가 탈지두유 펩티드의 여과 속도

비교예 1 실시예 3 실시예 5 실시예 6 실시예 7

Ca염 종류 ― 염화Ca 수산화Ca 유산Ca 글루콘산Ca
Ca 첨가량(중량％)＊ 0.0 2.4 2.4 2.4 2.4

4배 농축시 여과 속도(L/m＾2/hr) 42 388 125 335 368
Ca 잔존량(중량％)＊ 0.13 1.44 0.89 1.49 1.43
조단백질 함량(중량％) 60.3 59.2 62.9 59.2 55.1
15％TCA가용율(중량％) 98.4 97.4 98.2 97.7 96.7

＊조단백질 당의 Ca로서의 중량％

표 2에 결과에서, 수산화칼슘, 유산칼슘, 글루콘산칼슘을 사용한 경우도 염화칼슘과 동일하게, 탈지두유 펩티드의 여과 속도가 향상되는 것이 확인되었다.

Claims

칼슘염을 조단백질(粗蛋白質: crude protein content)에 대하여, 칼슘으로서 0.6중량％ 이상 첨가하고, 1회 이상 여과하는 것을 특징으로 하는 탈지두유 펩티드의 제조 방법.
칼슘염을 조단백질에 대하여, 칼슘으로서 0.4중량％ 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 탈지두유 펩티드.