KR20110056004A - 유기태화 칼슘 함유량이 높은 유단백질의 제조방법 - Google Patents
유기태화 칼슘 함유량이 높은 유단백질의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 살균처리되지 않은 유청을 70 ~ 100 ℃에서 10분 이상 가열처리 하는 것을 특징으로 하는 유기태화 칼슘 강화 유단백질의 제조방법에 관한 것으로, 수용성 칼슘의 첨가만으로 유기태 칼슘 함량을 증대시킬 수 있고, 제조방법이 간단하여 손쉽고 저렴하게 생체흡수율이 뛰어난 유기태 칼슘 급원을 제조할 수 있는 방법을 제공하기 때문에 흡수율이 낮은 무기태 칼슘을 사용하는 식품이나 의약 또는 사료, 비료 등 광범위한 분야에서 무기태 칼슘이 유기태 칼슘 급원으로 대체될 수 있고, 이로 인해 무기태 칼슘의 과량 사용으로 인해 식품 등의 물성, 기호, 맛에 영향을 주는 한계를 극복할 수 있게 한다.
유청, 수용성 칼슘, 유기태화 칼슘, 유단백질, 생체흡수율
Description
본 발명은 유기태 칼슘 급원의 제조방법에 관한 것이다. 특히 유성분을 이용한 유기태 칼슘이 강화된 유단백질의 제조방법에 관한 것이다.
칼슘은 인체에 가장 많이 존재하는 무기질 원소로써 일반 성인의 경우 체중의 약 2％인 1200g정도를 체내에 보유하고 있다. 체내칼슘의 99％는 골격과 치아를 형성하고 있으며 나머지 1％ 정도만이 근육의 수축과 이완, 규칙적 심장박동, 혈액 응고, 효소의 활성화, 세포내의 자극과 흥분의 전달과 같은 생리활성 조정기능을 담당하고 있다.
체내 칼슘 농도는 항상 일정한 농도(약 10mg/100㎖)로 유지되어야 하며, 칼슘의 공급이 장기간 결핍되어 체내 칼슘 농도가 낮아지면 골다공증(osteoporosis), 구루병(rickets), 테타니(tetany)와 같은 골격과 관련된 질환 이외에도 순환기 계통질환, 대장 질환, 고혈압 등의 각종 성인병과 관련되는 문제점이 있다. 따라서, 이와 같은 문제점의 해결을 위하여 적당한 칼슘의 섭취와 적절한 소장 내 칼슘 흡수량의 증가가 중요하다.
칼슘은 생체이용율이 높지 않은 영양소로서 최대 60%를 넘지 않고, 보통 성인의 흡수율을 25 ~ 30% 정도로 평가되고 있고, 식품의 형태로 섭취하는 것이 가장 바람직하다고 보고되고 있다(Miller GD et al., 2001)
식품을 통해 충분한 칼슘 섭취가 여려울 경우 칼슘 보충제 및 칼슘 강화제를 이용할 수 있다. 현재 탄산칼슘, 구연산칼슘, 구연산사과산칼슘, 인산칼슘, 황산칼슘, 젖산칼슘, 글루콘산칼슘 등의 무기태 칼슘염이나, 우유칼슘, 산호칼슘, 패각칼슘, 골분유래 칼슘 등 천연칼슘 제품이 시판되고 있다.
그러나 천연칼슘은 생체이용율은 높지만 가격이 높거나 위생적인 문제로 인하여 식품, 의약, 사료, 비료 등의 칼슘 급원으로 일반적으로 활용되지 못하고 무기태 칼슘이 주로 사용되고 있지만 용해도가 낮거나 생체이용율이 낮다는 문제점이 있다.
종래 무기태 칼슘의 한계를 극복하기 위하여 한국특허공보 제91-100045호에는 킬레이트화 된 칼슘이온 제조방법과, 한국특허 제10-0513011호의 가용성 칼슘-핵산물질 복합체 제조기술, 특허출원 제10-2007-7002699호의 아미노산칼슘 제조기술이 제안되고 있으나, 제조방법이 복잡하거나 위생상 문제가 있어 무기태 칼슘을 대체할 정도로 경쟁력 있는 유기태화 칼슘을 제공하는데 한계가 있었다.
본 발명은 유단백질에 칼슘을 킬레이트화하여 생체이용율이 높은 유기태 칼슘 급원을 제조할 수 있는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 살균처리되지 않은 유청을 70 ~ 100 ℃에서 10분 이상 가열처리하는 것을 특징으로 하는 유기태화 칼슘 강화 유단백질의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 상기 유청에 수용성 칼슘 분말을 혼합한 후 가열처리하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기태화 칼슘 강화 유단백질의 제조방법에서 상기 수용성 칼슘분말은 염화칼슘 분말인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기태화 칼슘 강화 유단백질의 제조방법은 상기 가열처리 후 물로 세척하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기태화 칼슘 강화 유단백질의 제조방법에서 상기 유청의 유청단백질은 열변성되지 않은 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기태화 칼슘 강화 유단백질의 제조방법에서 상기 유청은 치즈 유청인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기태화 칼슘 강화 유단백질의 제조방법에서 상기 유청은 건조된 유청분말인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기태화 칼슘 강화 유단백질의 제조방법은 상기 유청분말과 수용성 칼슘분말을 혼합한 후 물에 넣고 교반하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기태화 칼슘 강화 유단백질의 제조방법은 상기 유청분말과 수용성 칼슘 분말을 분말 혼합하고, 혼합된 분말을 10 ~ 50 (w/v)% 농도가 되도록 물에 투입하고 5 ~ 180 분 교반시킨 후, 70 ~ 100 ℃로 승온시킨 후 교반하면서 10 ~ 1200 분 유지하고, 상기 혼합 분말에 첨가한 물의 부피의 0.5 ~ 10 배의 물로 1 ~ 5회 세척하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 방법으로 제조되고, 킬레이팅 후 칼슘의 결합형태는 칼슘 포타슘 하이드레이트, 칼슘 하이드로겐 포스페이트 하이드레이트, 아나파이트, 포타슘 칼슘 하이드로겐 포스페이트, 브루샤이트 및 칼슘 설파이드 포스페이트 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 유기태화 칼슘 강화 유단백질을 제공한다.
본 발명의 유기태화 칼슘 강화 유단백질은 단백질 함량이 40 중량% 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 유단백질에 킬레이트화되어 생체흡수율이 뛰어난 유기태 칼슘 강화 유단백질의 제조방법을 제공한다. 본 발명은 제조방법이 간단하여 손쉽고 저렴하게 생체흡수율이 뛰어난 유기태 칼슘 급원을 제조할 수 있는 방법을 제공하기 때문에 흡수율이 낮은 무기태 칼슘을 사용하는 식품이나 의약 또는 사료, 비료 등 광범위한 분야에서 무기태 칼슘이 유기태 칼슘 급원으로 대체될 수 있고, 이로 인해 무기태 칼슘의 과량 사용으로 인해 식품 등의 물성, 기호, 맛에 영향을 주는 한계를 극복할 수 있게 한다. 또한 본 발명은 치즈 제조시 부산물로 발생하는 유청을 활용여 고부가가치의 제품을 양산함으로써 국내 유가공산업의 발전을 가져올 수 있다.
본 발명은 살균처리되지 않은 유청을 70 ~ 100 ℃에서 10분 이상 가열처리하는 것을 특징으로 하는 유기태화 칼슘 강화 유단백질의 제조방법을 제공한다. 상기 유청에 수용성 칼슘 분말을 혼합하면 유기태 칼슘 함량을 더욱 높일 수 있다.
유청은 카제인의 제조시 부산물로 생성되는 유청(acid whey), 치즈 제조시 부산물로 생성되는 유청(cheese whey) 어느 것이나 사용될 수 있다. 바람직하게는 치즈 유청을 사용하는 것이다. 유청 제조 공정 중에서 또는 제조 후 유청을 살균처리하는 경우, 유청 단백질이 변성되어 칼슘 성분과 킬레이팅 되는 비율이 급격히 감소하므로, 가열처리되지 않은 유청 또는 변성되지 않은 유청단백질을 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 더욱 바람직하게는 95% 이상, 가장 바람직하게는 99% 이상 포함하는 유청을 사용하는 것 바람직하다. 유청의 살균처리는 통상의 기술자들에게 널리 알려진 것으로 62 ~ 65 ℃에서 30분간 가열살균하는 저온장시간살균법, 72 ~ 75 ℃에서 15 ~ 16초간 살균하는 고온 단시간살균법, 80 ~ 95 ℃에서 순간 가열처리하는 고온순간살균법, 130 ~ 150 ℃에서 0.5 ~ 2 초간 멸균하는 초고 온살균법, 또는 이들과 동등한 살균효과를 가져오는 다양한 변형들이 포함될 수 있다. 본 발명에서 유기태화 칼슘 강화 유단백질 제조의 원료로 사용되는 유청은 위와 같은 살균처리가 되지 않은 것이다. 본 발명에 사용될 수 있는 일 실시예의 유청의 제조공정을 도 1에 나타내었다.
본 발명에는 액상에서 유청단백질과 칼슘 이온이 반응할 수 있는 충분한 시간을 부여하기 위해서 액상의 유청 또는 15 ~ 50 %의 당도로 농축한 농축액을 이용할 수 있으나, 유청을 수분함량 10% 이하로 건조시킨 유청분말과 수용성 칼슘분말을 먼저 분말 혼합한 후, 물에 용해하는 것이 유청과 칼슘 이온의 킬레이트화 반응 효율을 증대시키기 위해 바람직하다. 이때 혼합 분말의 용해에 사용되는 물은 다른 금속염의 영향을 최소화하기 위하여 탈이온수를 사용하는 것이 바람직하다.
유청과 혼합되는 칼슘분말은 수용성이면 어떤 것이든 제한없이 사용될 수 있다. 예를 들어 염화칼슘, 젖산칼슘, 판토텐산칼슘, 염화칼슘, 난각칼슘 등이 사용될 수 있고, 바람직하게는 염화칼슘을 사용한다.
유청과 혼합되는 칼슘분말의 비율은 목적하는 칼슘이온의 강화 함량에 따라 임의로 조절할 수 있다. 특별히 제한하지는 않지만 유청 고형분 100 중량부에 대하여 칼슘분말 1 ~ 50 중량부에서 원하는 비율로 강화할 수 있고, 유청 고형분 100 중량부에 대하여 칼슘 이온을 기준으로 0.3 ~ 30 중량부 강화할 수 있다. 또한 본 발명의 칼슘 강화 유단백질은 유단백질 고유의 칼슘 함량을 기준으로 20% 이상, 바람직하게는 50% 이상, 더욱 바람직하게는 100% 이상 함량이 증진된 것을 칼슘 강화라고 부르지만, 본 발명의 방법을 통해 유단백질 고유의 칼슘 함량에서 2 ~ 15배 정도 칼슘함량을 증진시킬 수 있다.
본 발명에서 살균처리하지 않은 유청을 가열처리하는 조건은 70 ~ 100 ℃, 바람직하게는 72 ~ 95℃, 더욱 바람직하게는 80 ~ 94℃에서 10 분 이상 유지시켜, 칼슘 이온이 유단백질에 킬레이트화되도록 하는 것이다. 가열 시간은 온도 조건에 따라서 조절할 수 있는 것으로 약 10분 이상, 바람직하게는 20분 이상, 더욱 바람직하게는 30 분 이상 유지하는 것이다. 칼슘의 킬레이트화 정도는 상기 가열시간을 늘리더라도 더 이상 증가하지 않으므로 제조환경이나 설비에 따라 임의로 조절할 수 있으나, 공정의 편의상 2400분 이내, 더 바람직하게는 1800분 이내, 더 더욱 바람직하게는 1200분 이내에서 조절가능하다. 이러한 본 발명의 가열처리 조건은 통상의 우유나 유청과 같은 동일 온도에서의 살균처리 시간에 비해 수십에서 수백배 되는 시간동안 처리하는 것이다.
본 발명에서 수용성 칼슘분말로 염화칼슘이 사용되는 경우 칼슘 이온이 유단백질과 킬레이트화되는 양이 증가함에 따라 염소 이온의 함량이 증가한다. 이러한 증가된 염소 이온은 물로 세척하는 공정으로 간단히 제거될 수 있다. 염화칼슘을 용해하기 위해 사용된 물의 부피의 0.5 ~ 10 배의 물, 바람직하게는 1 ~ 2 배의 물을 사용하여 1 ~ 5회 반복 세척을 통해 염소 이온의 농도를 무해한 수준으로 낮출 수 있다. 상기 세척은 적절한 양의 물을 첨가한 후 원심분리하여 상등액을 제거하는 방식, 예를 들어 500 ~ 50,000 rpm에서 1 ~ 60 분 원심분리할 수 있고, 이러한 원심분리과정은 온도 조건 설정없이 실온에서 수행될 수 있으나, 25 ℃ 이하, 바람직하게는 15 ℃ 이하로 온도를 일정하게 설정하여 수행된다.
본 발명의 칼슘 이온이 킬레이트화된 유단백질은 열풍건조, 분무건조, 동결건조 등 적절한 방법을 통해 건조시켜 분말 형태로 이용하는 것이 사용에 편리하다.
이하 실시예, 비교예 및 실험예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 예시적인 것일 뿐 이에 의해 본 발명의 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
실험예1
: 무기태 칼슘의
유단백질
결합 안정성
유제품에 첨가가능한 칼슘소재가 멸균유 내에서 열처리 전후에 나타내는 물리화학 및 물성 변화를 확인하였다. 사용된 칼슘소재는 탄산칼슘, 구연산칼슘, 젖산칼슘, 제2인산칼슘, 판토텐산칼슘, 염화칼슘이었고, 정제수 또는 멸균유 25g에 칼슘 0.2g(순수 칼슘의 양)을 혼합한 후, pH, EC, 당도, 삼투압을 측정하였고, 이들 각각을 80℃에서 30분 열처리한 후 응고 및 침전 발생여부를 확인하여, 그 결과를 표 1과 도 2에 나타내었다.
표 1에서 응고 및 침전 정도는 +++가 매우 심함, ++가 심함, + 변화 발생, -가 변화 없음을 나타낸다.
탄산칼슘, 구연산칼슘 및 제2인산칼슘은 불용성 칼슘으로 멸균유 첨가전과 열처리 후에 물성의 변화가 없었고, 다만 1일 경과후 칼슘의 침전이 발생하였다. 젖산칼슘, 판토텐산칼슘 및 염화칼슘은 멸균유에 첨가한 후 및 열처리시 응고 및 침전현상이 발생하였고, 1일 경과시에 칼슘의 침전은 없었다.
따라서 수용성 칼슘의 경우에만 유단백질 등과 결합되어 물리화학 및 물성 변화를 발생시키며, 이러한 변화는 가열처리에 의해 더욱 증폭됨을 확인하였다.
실시예
1
매일유업에서 도 1의 제조방법으로 제조한 농축 유청을 살균 또는 가열처리 없이 분무건조한 유청분말(Whey Protein Seperation, 이하 'WPS'라 함)을 유기태화 칼슘 강화 유단백질 제조에 이용하였다.
WPS 50g과 염화칼슘(CaCl22H2O) 1g을 분말 혼합하고, 200 g의 탈이온수(pH 6.7)에 120 rpm으로 1시간 교반 후(교반 후 pH 4.8), 80 ℃까지 승온시켜 30분간 교반하면서 열처리하였다. 열처리한 시료를 15 ℃에서 10,000 rpm으로 15 분 원심분리하여 상등액을 제거하고 침전물에 증류수 200 ml를 첨가하고 진탕시킨 후 다시 같은 조건으로 원심분리하는 세척공정을 4회 반복한 후 동결건조하여 유기태화 칼슘 강화 유단백질을 제조하였다.
실시예
2
WPS 50g에 염화칼슘(CaCl22H2O) 30g을 분말 혼합하는 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 시료를 제조하였다.
실시예
3
WPS 50g에 염화칼슘을 혼합하지 않는 것만 제외하고는 실시예1과 동일하게 시료를 제조하였다.
비교예
1
WPS 50g과 염화칼슘(CaCl22H2O) 1g을 분말 혼합하고, 200 g의 탈이온수(pH 6.7)에 120 rpm으로 1시간 30분 교반 후(교반 후 pH 4.87), 15 ℃에서 10,000 rpm으로 15 분 원심분리하여 상등액을 제거하고 증류수 200 ml를 첨가한 후 진탕 후 다시 같은 조건으로 원심분리하는 세척공정을 4회 반복한 후 동결건조하였다. 즉, 실시예 1과 동일하되 가열처리 공정만 제외시키고 시료를 제조하였다.
비교예
2
WPS 50g에 염화칼슘(CaCl22H2O) 30g을 분말 혼합하는 것을 제외하고는 비교예1과 동일하게 시료를 제조하였다.
비교예
3
WPS 50g에 염화칼슘(CaCl22H2O)을 혼합하지 않는 것만 제외하고는 비교예1과 동일하게 시료를 제조하였다.
비교예
4
덴마크 ARLA사에서 판매하는 분리유청단백(Whey Protein Isolate, 이하 'WPI'라 한다) 50g에 염화칼슘(CaCl22H2O) 20g을 분말 혼합하는 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 시료를 제조하였다. 덴마크 ARLA사의 WPI는 유청을 분리한 후 살균, 한외여과 및 분획을 거쳐 분무건조한 것으로, FPLC를 이용해 실시예의 WPS와 분자량을 비교한 결과 WPS는 분자량 13,000 ~ 20,000 사이의 단백질 분포를 나타냄에 비해, WPI는 단백질의 열변성으로 인하여 분자량이 20,000~40,000 사이에 분포되어 있었다(데이터 미도시).
비교예
5
덴마크 ARLA사에서 판매하는 분리유청단백(Whey Protein Isolate, 이하 'WPI'라 한다) 50g에 염화칼슘(CaCl22H2O) 20g을 분말 혼합하는 것을 제외하고는 비교예1과 동일하게 시료를 제조하였다.
실험예
2:
열안정성
실시예 및 비교예의 시료 각 10g을 증류수 200 ml에 용해시킨 후 대조구로 사용된 시유와 함께 78℃, 30분간 가열처리한 후 가열전후의 성상변화를 확인하여 표 2에 나타내었다.
| 시험군 | 응고 | 침전 | 겔화 | 부착 | 부유 |
| 대조구(시유) | - | - | - | - | - |
| 실시예1 | - | ++ | - | - | - |
| 실시예2 | - | ++ | - | - | - |
| 비교예1 | - | ++ | - | - | - |
| 비교예2 | - | ++ | - | - | - |
| 비교예4 | ++ | +++ | +++ | - | ++ |
| 비교예5 | - | - | - | - | - |
표 2에서 +++가 매우 심함, ++가 심함, + 변화 발생, -가 변화 없음을 나타낸다.
실험예
3: 칼슘 및 인 함량 분석
대조군으로 WPS, 열처리하지 않은 시유 및 열처리한 시유를 사용하여 실시예 및 비교예의 시료와 함께 칼슘 및 인 함량을 ICP법으로 측정하여 표 3에 나타내었다.
| 시험군 | 칼슘(mg/kg) | 인(mg/kg) |
| 대조군1(WPS) | 5,038±5.6 | 3,717±69 |
| 대조군2(열처리하지 않은 시유) | 1,136.8±25.8 | 918.8±10.6 |
| 대조군3(열처리한 시유) | 1,167.3±11.1 | 894.7±23.1 |
| 실시예1 | 57,240±3,298 | 11,410±496 |
| 실시예2 | 104,600±4,804 | 58,790±652 |
| 실시예3 | 36,608±163.4 | 7,800±388 |
| 비교예1 | 37,410±2,606 | 44,490±803 |
| 비교예2 | 31,090±2,089 | 36,450±111 |
| 비교예3 | 5,403±2,189 | 3,487±731 |
| 비교예4 | 4,883.8±107.1 | 211.2±2.36 |
| 비교예5 | 5,253.7±42.1 | 262.5±3.60 |
실시예 및 비교예의 세척공정에서 유단백질과 반응하지 않은 칼슘은 제거되므로, 상기 분석된 칼슘 및 인의 함량은 유단백질에 킬레이트화된 칼슘의 함량으로, 수용성 칼슘 첨가량이 동일한 실시예 1 및 비교예 1, 그리고 실시예2와 비교예 2을 비교했을 때, 유단백질과 수용성 칼슘을 반응시킨 후 열처리시킨 실시예 1 및 2에서만 킬레이트 칼슘의 함량이 수용성 칼슘의 첨가량에 비례하여 현저히 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이와는 달리 실시예와 동일한 함량의 수용성 칼슘이 첨가되었으면서도 열처리 단계를 거치지 않은 비교예 1 및 2에서는 킬레이트화된 칼슘 함량의 증가를 관찰할 수 없었다.
또한 수용성 칼슘을 첨가하지 않더라도 가열처리하지 않은 비교예 3은 칼슘 함량이 증대되지 않았으나, 가열처리를 한 실시예 3은 유청 고유의 칼슘이 유단백질에 킬레이트화되어 칼슘 함량이 현저히 증가함을 확인할 수 있었다.
살균처리되지 않은 유청분말을 사용한 실시예와 달리 가열살균처리과정을 거친 분리유청단백을 사용한 경우는 수용성 칼슘과 반응이 거의 없었고(비교예4), 수용성 칼슘과 반응시킨 후 열처리를 하더라도 킬레이트화된 칼슘 함량은 거의 증가하지 않았다(비교예5).
실험예
4:
SEM
분석
실시예에 사용된 수용성 칼슘과 반응시키기 전의 유청분말(칼슘 분석치 9,936 mg/kg), 비교예 2 및 실시예 2의 시료의 20,000 배 확대 SEM 사진을 찍어 형태를 비교하였다.
SEM사진은 도 3에 나타내었고, 도 3의 (a)는 유청분말로 뭉쳐진 형태였고, (b)는 비교예 2로서 분리된 형태였으며, (c)는 실시예 2로서 구형 형태임을 확인할 수 있었다.
실험예
5:
기능기
분석
실시예에 사용된 수용성 칼슘과 반응시키기 전의 유청분말(WPS)을 대조군으로 하여, 비교예와 실시예의 시료에 어떠한 기능기들이 도출되었는지를 FT-IR분석을 통해 확인하였다. 시료는 KBr-Pellet Disc법으로 준비하였고 Bruker Optics IFS66/S를 이용하여 분석하였다.
비교예 1 및 2의 스펙트럼은 도 4에 나타내었고, 실시예 1 및 2의 스펙트럼은 도 5에 나타내었다. 비교예 1 및 비교예 2의 시료에서도 -NH2, -COOH와 같은 기능기가 일부 도출되었으나, 실시예 1 및 실시예 2에서 -NH2, -COOH, -SH, -P 기능기의 노출량이 현저히 증대되었고, 실시예 2는 대조군에 비해 약 1,200 배의 기능기가 노출되었다. 이들은 모두 칼슘 치환이 가능한 기능기들로서 킬레이트화된 칼슘 함량의 증가를 가져왔다. 또한 실시예의 세척공정을 통해 나트륨, 칼륨 등의 미네랄은 대부분 제거된다.
또한 수용성 칼슘과 반응시키지 않은 덴마크 ARLA사에서 판매하는 분리유청단백을 대조군으로 사용하여 비교예 4 및 비교예 5의 시료에 어떠한 기능기들이 도출되었는지를 동일하게 FT-IR분석을 통해 확인하여 도 6에 나타내었다.
실험예
6: 세척 공정에 따른 염소 이온 제거 확인
실시예2에서 WPS 50g과 염화칼슘(CaCl22H2O) 30g을 분말 혼합하고, 200 g의 탈이온수(pH 6.7)에 120 rpm으로 1시간 교반 후(교반 후 pH 4.8), 80 ℃까지 승온시켜 30분간 교반하면서 열처리하였다. 열처리한 시료를 15 ℃에서 10,000 rpm으로 15 분 원심분리한 상등액을 염소 이온 농도 측정 시료로 이용하였다(원액).
상기 원심분리에서 얻은 침전물에 증류수 200 ml를 첨가하고 진탕시킨 후 15 ℃에서 10,000 rpm으로 15 분 원심분리한 상등액을 얻고(1차 세척액), 침전물을 다시 증류수에 첨가하여 진탕시킨 후 원심분리하는 세척공정을 반복하면서 얻은 2차 세척액, 3차 세척액, 4차 세척액, 5차 세척액을 염소 이온 농도 측정 시료로 이용하였다.
상기 시료들은 IC 전용수로 1,000배 희석한 후 다시 250배 희석하여 염소 이온 농도 측정의 시료로 사용하였고, Dionex ICS-3000(미국) 분석기를 이용하여 측정하여 그 결과를 표 4 및 도 7에 나타내었다.
| 시험군 | 염소이온(ppm) |
| 대조군(IC 전용수) | 0.01 |
| 원액 | 57,500 |
| 1차세척액 | 22,500 |
| 2차세척액 | 15,000 |
| 3차세척액 | 5,000 |
| 4차세척액 | 0.01 |
| 5차세척액 | 0.01 |
칼슘이 유단백질에 킬레이트화되면서 원액에 남은 염소 이온은 원액과 동량의 부피의 물을 사용할 때에는 3회 이상, 바람직하게는 4~5회 세척을 통해 제거될 수 있음을 확인하였다. 다만, 원액보다 과량의 물을 사용한다면 이보다 낮은 횟수의 세척만으로도 충분히 염소 이온을 제거할 수 있다. 또한 상기 세척과정을 통해 유단백질과 반응하지 않은 수용성 칼슘이 제거된다.
실험예
7: 칼슘 결합 형태 X-선
회절분석
대조군으로 WPS 분말과 함께 실시예 2의 유기태화 칼슘 함유 유단백질 분말(Ca-WPS)의 칼슘결합 형태를 X-선회절분석기(BURKER사, 모델 D8-FOCUS, 미국)을 이용하여 분석하여 도 8에 나타내었다.
도 8에 따르면 실시예 2의 분말의 칼슘 결합 형태는 칼슘 포타슘 포스페이트 하이드레이트(Calcium Potassium Phosphate Hydrate[Ca2K2(P6O18)6(H2O)]), 칼슘 하이드로겐 포스페이트 하이드레이트(Calcium Hydrogen Phosphate Hydrate[Ca8H2(PO4)6H2O]), 아나파이트(Anapaite[Ca2Fe+2(PO4)2H2O]), 포타슘 칼슘 하이드로겐 포스페이트(Potassium Calcium Hydrogen Phosphate[CaK3H(PO4)2]), 브루샤이트(Brushite[CaPO3(OH)H2O]), 칼슘 설파이드 포스페이트(Calcium Sulfide Phosphate[Ca10(PO4)6S])인 것을 확인할 수 있었다.
실험예
8: 일반성분 분석
대조군으로 WPS와 함께 실시예 2의 유기태화 칼슘 함유 유단백질 분말의 단백질, 조지방, 탄수화물, 수분 함량을 각각 킬달법, 거버법, HPLC법, 상압수분건조법으로 측정하여 표 5에 나타내었다.
| 구분 | 대조군 | 실시예2 |
| 단백질(중량%) | 14 | 44 |
| 조지방(중량%) | 7 | 22 |
| 탄수화물(중량%) | 49.74 | 0.0 |
| 수분(중량%) | 2.91 | 2.30 |
WPS에 수용성 칼슘을 첨가하고 열처리한 후 세척하는 공정에서 수용성의 WPS의 절반 정도를 차지하는 유당이 제거되면서 단백질이 40 중량% 이상으로 농축되었음을 확인할 수 있었다. 이후 유기태화 칼슘 함유 유단백질 분말은 조지방 성분을 제거하는 경우 단백질 함량을 더욱 높이는 것이 가능하다. 본 발명의 유기태화 칼슘 강화 유단백질의 단백질은 40 ~ 80 중량%이고, 회분 20 ~ 40 중량% 함유하고, 나머지로 조지방, 탄수화물 및 수분을 미량씩 함유하는 제품으로 제조가 가능하다.
도 1은 본 발명에 이용될 수 있는 유청 제조공정의 일 실시예이다.
도 2는 멸균유에 칼슘소재를 첨가하고 열처리한 후의 성상을 나타낸 사진으로, (1)은 탄산칼슘, (2)는 구연산칼슘, (3)은 젖산칼슘, (4)는 제2인산칼슘, (5)는 판토텐산칼슘, (6)은 염화칼슘을 첨가한 시료이다.
도 3의 (a)는 수용성 칼슘과 반응시키기 전의 유청분말, (b)는 비교예 2, (c)는 실시예 2의 시료의 20,000배 확대한 SEM사진이다.
도 4는 비교예 1 및 2의 FT-IR 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 5는 실시예 1 및 2의 FT-IR 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 6은 비교예 3 및 4의 FT-IR 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 7은 세척 횟수에 따른 염소이온 피크를 나타낸 그래프이다.
도 8은 WPS 분말과 함께 실시예 1의 유기태화 칼슘 함유 유단백질 분말(Ca-WPS)의 칼슘결합 형태를 확인하기 위한 X-선회절분석 결과를 나타낸 것이다.
Claims (11)
- 살균처리되지 않은 유청을 70 ~ 100 ℃에서 10분 이상 가열처리하는 것을 특징으로 하는 유기태화 칼슘 강화 유단백질의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 유청에 수용성 칼슘 분말을 혼합한 후 가열처리하는 것을 특징으로 하는 유기태화 칼슘 강화 유단백질의 제조방법.
- 제 2 항에 있어서, 상기 수용성 칼슘분말은 염화칼슘 분말인 것을 특징으로 하는 유기태화 칼슘 강화 유단백질의 제조방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 가열처리 후 물로 세척하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기태화 칼슘 강화 유단백질의 제조방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 유청의 유청단백질은 열변성되지 않은 것을 특징으로 하는 유기태화 칼슘 강화 유단백질의 제조방법.
- 제 5 항에 있어서, 상기 유청은 치즈 유청인 것을 특징으로 하는 유기태화 칼슘 강화 유단백질의 제조방법.
- 제 5 항에 있어서, 상기 유청은 건조된 유청분말인 것을 특징으로 하는 유기태화 칼슘 강화 유단백질의 제조방법.
- 제 7 항에 있어서, 상기 유청분말과 수용성 칼슘분말을 혼합한 후 물에 넣고 교반하는 것을 특징으로 하는 유기태화 칼슘 강화 유단백질의 제조방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 유청분말과 수용성 칼슘 분말을 분말 혼합하고, 혼합된 분말을 10 ~ 50 (w/v)% 농도가 되도록 물에 투입하고 5 ~ 180 분 교반시킨 후, 70 ~ 100 ℃로 승온시킨 후 교반하면서 10 ~ 1200 분 유지하고, 상기 혼합 분말에 첨가한 물의 부피의 0.5 ~ 10 배의 물로 1 ~ 5회 세척하는 것을 특징으로 하는 유기태화 칼슘 강화 유단백질의 제조방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항의 방법으로 제조되고, 킬레이팅 후 칼슘의 결합형태는 칼슘 포타슘 하이드레이트, 칼슘 하이드로겐 포스페이트 하이드레이트, 아나파이트, 포타슘 칼슘 하이드로겐 포스페이트, 브루샤이트 및 칼슘 설파이드 포스페이트 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 유기태화 칼슘 강화 유단백질.
- 제 10 항에 있어서, 단백질 함량이 40 중량% 이상인 것을 특징으로 하는 유기태화 칼슘 강화 유단백질.
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