KR20120052191A

KR20120052191A - 유제품 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR20120052191A
Application number: KR1020117027075A
Authority: KR
Inventors: 팔라타사 하베아; 존 에드워드 그랜트; 마이클 지우 와이 하이; 피터 길버트 와일스
Original assignee: 폰테라 코-오퍼레이티브 그룹 리미티드
Priority date: 2009-04-15
Filing date: 2010-04-15
Publication date: 2012-05-23
Also published as: EP2429305A1; CN102665430A; RU2011146143A; JP2015171373A; BRPI1016104A8; US10888100B2; JP5848237B2; CN105123989A; MX2011010813A; US20190116827A1; EP2429305A4; US20120114795A1; BRPI1016104B8; BRPI1016104B1; JP2012523835A; CN107836519A; WO2010120199A1; BRPI1016104A2; EP2429305B1; US20170164633A1

Abstract

본 발명은 변형된 유청 단백질 농축물(WPC) 또는 유청 단백질 분리물(WPI)의 제조 방법에 관한 것으로서,
상기 방법은 (a) 4.7 내지 8.5의 pH에서 15 % 내지 50 %(w/v)의 단백질 농도를 갖는 수성 WPC 또는 WPI 용액을 제공하는 단계; 및 (b) 상기 용액을 단백질 변성이 발생하는 시간 동안 50 ℃ 이상으로 가열 처리하는 단계(상기 가열 처리 단계는 난류 흐름(turbulent flow)의 조건 하에서 상기 용액을 가열하는 단계를 포함함)를 포함하며, 상기 가열 처리 마지막에 상기 가열 처리된 물질을 건조기로 신속하게 이송시킬 수 있고, 상기 가열-처리된 WPC 또는 WPI는 액체가 건조되기 쉬운 액적(droplets)으로 전환하는 경우 이외에 건조 단계 이전에 기계적 전단 처리는 실시하지 않으며, 상기 변형된 WPC는 고단백질 함량을 조직감의 바람직하지 않는 변화없이 목적하는 식품 및 드링크 제조에 유용한 것을 특징으로 한다.

Description

유제품 및 이의 제조 방법{DAIRY PRODUCT AND PROCESS}

본 발명은 변성된 유청 단백질을 포함하는 유청 단백질 농축물(whey protein concentrate, WPC)의 제조 방법에 관한 것이다.

열 변성된 유청 단백질의 집합체(aggregates)가 수 년 동안 제조되어 왔다. 락트알부민은 단백질이 응고되고 불용성이 될 때까지 유청을 가열함으로써 제조되는 시판 제품(commercial product)으로서 오랫동안 알려져 있다. 상기 불용성 물질이 여과되고, 세척되며, 건조된다. 락트알부민은 원료 식품부터 빵과 베이커리 제품의 강화된 단백질 함량에 이르는 많은 용도가 알려져 있다. 락트알부민의 회수로부터 수득된 단백질이 없는 유청 스트림이 또한 원료 식품으로서 사용될 수 있지만, 그러나 다른 방법으로는 처리하기에는 많은 비용이 든다.

변성된 유청 단백질을 더 경제적이고 더 산업적으로 유용하게 제조하려는 많은 시도가 있었다. 대부분의 노력이 락토스 함량을 선택적으로 제거함으로써 유청의 단백질 함량을 증가시키는 방향으로 나아갔다. 높은 단백질 함량은 한외여과, 정용여과 및 이온 교환과 같은 인정된 기술의 사용에 의해 달성되었다. 단백질이 양호한 영양가를 가지므로, 이러한 제품은 식품 성분으로서 유용하다.

많은 영양학적 적용에 있어서, 최종 제품의 조직감(texture) 또는 레올로지(rheology)에 대한 유청 단백질의 효과는 유익하다. 상기 적용은 종종 열-유도 겔(heat-induced gels)을 형성하기 위한 WPC의 역량에 의존한다. 다른 적용에서, 상기 겔화 특성(gelling properties)은 바람직하지 않다.

열-변성된(또는 변형된) 유청 단백질 제품은 시장에서 더 최신의 제품 카테고리가 되었다. 상기 카테고리를 제조하는 수 많은 방법은 최근 몇 년간 발명되었다.

유청 단백질은 적당한 조건(> 75 ℃,

pH 6-8, > 6 g TS/100 g)하에서 가열될 때 겔을 형성할 것이다(Havea, P., Singh, H., Creamer, L. K. & Campanella, O. H., Electrophoretic characterization of the protein products formed during heat treatment of whey protein concentrate solutions. Journal of Dairy Research, 65, 79-91, 1998).

US 4,734,287(Singer 등)에서는 불용성 집합체의 제조 및 이와 관련된 문제점에 관한 열 변성된 유청 단백질이 기재되어 있다. 열 및 기계적 작용의 조합을 사용하여 마이크로-입자체 유청 단백질을 제조하는 방법이 기재되어 있다. 상기 문헌 전부는 참고문헌으로 포함된다.

WO/2001/005247(Hudson 등)에서는 변성 입자를 포함하는 유청 단백질 겔을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 처음에 유청 단백질을 산 또는 효소를 사용하여 가수분해하기 위해 상기 유청 단백질을 처리한다. 열 처리 후에, 수득된 불투명한 입자체 겔은 큰 집합체가 빛을 산란시키므로 불투명한 유백색 외관을 갖는다. 혼합된 겔인 최종 부분(subset)은 미세-스트랜드형과 미립자의 물리적 및 관능적 특성을 가지며, 중간체 염 농도로 제조된다(E. Foegeding et al ., (1998)). 큰 집합체로 선형 스트랜드의 축합은 혼합 겔 형성에 있어서 인과적 메카니즘인 것으로 사료된다. 겔 물질이 건조되어 1 ㎛ 내지 100 ㎛ 범위의 입자를 수득한다. Hudson 등은 45분 또는 3시간동안 80 ℃에서 알루미늄 동결건조기 팬(13.5 cm x 13.5 cm)에서 상기 분산물을 가열한 이후에 이들의 가열 공정(홈 제조가 완료됨)에 대해서는 거의 기술하지 않았다.

Huss 및 Spiegel의 US6,767,575에서는 가열 이후 상대적으로 희석된 단백질 스트림(<3% w/v 단백질)을 사용하는 마이크로-미립자 유청 단백질의 제조 방법을 기술하였으며, 당분야의 통상의 지식을 가진 사람에게 알려져 있는 방법과 대조적으로 상기 방법이 본질적으로 무(無)전단 조건하에서 실시되는 정도까지 추가의 전단 작업이 실시되지 않았다. 기술되는 불가피한 펌핑(pumping) 및 교반 작업에 의해 발생되는 전단율(shear rates)은 통상 2000 s^-1 내지 1000 s^-1, 바람직하게는 500 s^-1을 초과하지 않는다. 원료 물질의 온장 보유(hot-holding)는 교반의 완전한 부재하에 또한 실시될 수 있다.

WO/2007/039296 A1(Thorsen 및 Koeningsfeldt)에서는 가열하면서 단백질 용액의 변성에 영향을 주는 기계적 장치가 기재되어 있다.

EP 0520581(Oudeman)에서는 변성된 유청 단백질을 사용하여 합성 우유 제품을 제조하는 방법이 개시되어 있으며, 고형물에 대해서 25-50 %의 단백질 함량 및 5.9 내지 6.7의 pH값을 갖는 유청 단백질 농축물에 칼슘 이온을 첨가하고, 연이어 상기 농축물이 가열 처리 및 균질화(homogenization) 처리되며, 이후 상기 제품은 선택적으로 증발되고 건조된다.

US 5,494,696(Holst 등)에서는 유청 단백질 변성 방법이 기술되어 있으며, 희석된 유청 보유물(diluted whey retentate)(10-20% 고형물, 고형물의 65-95%는 단백질임)을 균질기를 통해 재순환시키고 스팀 주입에 의해 직접 가열된다. 파이프를 통과하는 생성물의 유속은 파이프 벽에 침전물이 발생하는 것을 피하고 의가소성 액체(pseudoplastic liquid)의 충분히 낮은 점도를 유지하기 위해 충분히 높게 유지되어야 하는 것을 주의해야 한다. 일반적으로, 상기는 유속이 적어도 2 m/s일 때 유지된다. 열 처리 직후에, 액체 스트림이 건조된다. 수득된 분말은 약 30 ㎛ 내지 60 ㎛의 입자 크기를 갖는다. Holst 등은 바람직하게는 약 80%의 변성 수준 및 바람직하게는 40-50 ㎛ 범위의 평균 입자 직경을 갖는 신규하고 일부 변성된 유청 단백질 생성물은 양호한 관능적 특성(organoleptic properties)을 가지며, 모래같거나 또는 껄끄러운 뒷맛이 없지만, 반면에 유사한 입자 크기를 갖는 변성된 유청 단백질은 알려져 바와 같이 관능적 특성이 나쁘고 특히 입에서 모래 같은 느낌 때문에 차갑게 제조되는 마요네즈의 첨가제로서는 적당하지 않다.

US 2006/0204643(Merrill 등)에서는 유청 단백질 농축물에 대한 열 변성 방법이 기술되어 있으며, 천연의 유청 단백질을 함유하는 초기 슬러리가 적어도 몇몇 단백질을 변성시키기 위해서 가열된다. 상기 기술된 바와 같이, 슬러리가 약 10초 내지 약 60초의 기간동안 약 140 ℉ 내지 약 300 ℉의 온도로 가열될 수 있다. 상기 슬러리는 쿠커에서 가열 소자 주변에서 변성된 유청 단백질이 응고되는 것을 감소하고/하거나 방지하기 위해서 가열 기간의 전부 또는 일부 동안 혼합될 수 있다. 상기 작업을 실시하기 위한 하나의 전형적인 장치는 스팀 주입에 구비되거나 또는 가열 자켓을 갖거나 또는 상기 둘 다를 포함하는, 1축 또는 2축 혼합기 또는 2축 압출기가 있다. 가열 및 혼합을 실시하기 위해 2축 혼합기 또는 압출기를 사용할 때, 스크류(예컨대, 오거)는 철저하게 혼합하기 위해 일반적으로 겹쳐지게 배열된다. 가열 도중 또는 가열 이후에, 슬러리가 고전단 조건에 있어서 유청 단백질이 변성될 때 형성될 수 있는 응고물이 감소된다. 여기서 사용되는 고전단 조건은 일반적으로 10,000-500,000 s^-1의 전단이 적용되는 조건을 나타낸다. 몇가지 방법에서, 상기 슬러리는 일반적으로 약 0.01초 내지 0.5초 동안 약 90-300 ℉의 온도에서 고전단 혼합기 또는 콜로이드 밀(mill)에 의해서 전단된다.

또 다른 발명인 WO 2008/063115 A1(Tetra Laval Holdings & Finance SA]에서는 단백질 용액을 가압(40-80 bar)하에 관형 히터(tubular heater)를 사용하여 가열한 후 균질기에서 기계적으로 전단하여 단백질 집합체를 파괴하여 미세 입자(3-10 ㎛ 직경)를 형성하는 방법이 기술되어 있다.

또 다른 2개의 공보(EP0412590 및 EP0347237)[모두 Unilever로 양도됨]에서는 마이크로-미립자 유청 단백질 분산물을 제조하는 방법이 기술되어 있다. 상기 2개의 공보에서, 전단은 사용되지 않거나 또는 거의 사용되지 않았지만, 단백질 농축은 상대적으로 희석된 용액으로 제한된다(15% 미만, 바람직하게는 약 7% 단백질).

WO2006057968(Wolfschoon-Pombo [Wolfschoon-Pompo] 등)에서는 11-12 %의 단백질의 유청 단백질 농축물 스트림이 난류 조건(turbulent condition)을 사용하여관형 히터에서 가열 처리되어 입자 스트림(상기 입자의 90%(d90)은 95 ㎛ 미만이고, 상기 입자의 50%(d50)은 12 ㎛ 미만임)을 수득하는 크림 치즈 제조 방법이 기술되어 있다. 그후 추가로 전단을 가하여(균질화) d90 < 9 ㎛인 상당히 미세한 입자를 수득한다.

DD236449(Borgwardt 등)에서는 8-11 %의 단백질 함량, 16-22 %의 고형물 함량 및 4.2-5.2의 pH를 갖는 유청 단백질 농축물 용액이 난류 흐름의 조건 하에서 5-20분 동안 85-95 ℃에서 가열에 의해 처리되어 열에 안정하고 응고되지 않는 콜로이드 유청 단백질 현탁물을 수득할 수 있는 방법이 기술되어 있다. 상기 현탁물은 순간적 냉각에 의해 안정화된다. 단백질 입자의 현탁물이 건조될 수 있다. Borgwardt는 또한 레이놀즈 수(Reynolds number)가 2000을 초과해야 한다고 할지라고 벽면 전단 응력(wall shear stress)이 또한 12 kg/ms²을 초과해야 한다고 교시하였다. 상기 기술은 열 처리된 단백질 슬러리가 전단 박화(shear thinning)(의가소성 액체)되고 있는 것을 교시하였다. 유체 역학의 당업자에 있어서, 상기 유체의 특성의 더 상세한 정보 없이 Borgwardt 등의 전단 응력 조건을 해석하는(이후 실시하는) 방법이 명확하지 않다.

본 발명의 목적은 높은 단백질 농도에서 변성된 유청 단백질을 간단히 제조하는 방법을 제공하고/하거나; 균질기 또는 스크레이프 표면 열 교환기(scrape surface heat exchangers)에 대한 필요성이 없이 높은 농도에서 변성된 유청 단백질 생성물을 제조하는 방법을 제공하고/하거나; 대중에게 유용한 선택권을 제공하는데 있다.

하나의 측면에서, 본 발명은 변형된 건식 유청 단백질 농축물(WPC) 또는 유청 단백질 분리물(WPI)을 제조하는 방법을 제공하며: 상기 방법은

(a) 4.7-8.5의 pH에서 15-50 %(w/v)의 단백질 농도를 갖는 수성 WPC 또는 WPI 용액을 제공하는 단계;

(b) 상기 용액을 단백질 변성이 발생하는 시간 동안 50 ℃ 이상으로 가열 처리하는 단계(상기 가열 처리 단계는 바람직하게 500 이상의 레이놀즈 수로 난류 흐름의 조건하에서 상기 용액을 가열하는 단계를 포함함);

(c) 가열 처리 마지막에, 상기 가열 처리된 물질을 건조기로 즉시 이송시키는 단계; 및

(d) 상기 가열-처리된 WPC 또는 WPI를 건조시키는 단계를 포함하며,

상기 가열-처리된 WPC 또는 WPI는 액체가 건조되기 쉬운 액적(droplets)으로 전환되는 경우 이외에 건조 단계 이전에 기계적 전단 처리는 실시하지 않는다.

부가의 측면에서, 본 발명은 가열-처리된 유청 단백질 농축물(WPC) 또는 유청 단백질 분리물(WPI)을 제조하는 방법을 제공하며: 상기 방법은

(b) 상기 용액을 단백질 변성이 발생하는 시간 동안 50 ℃ 이상으로 가열 처리하는 단계(상기 가열 처리 단계는 바람직하게 500 이상의 레이놀즈 수로 난류 흐름 조건하에서 상기 용액을 가열하는 단계를 포함하며, 바람직하게 상기 측면에서 본 단계 이후에 단계 (c)가 실시됨);

(c) 가열 처리 마지막에 상기 가열 처리된 물질을 건조될 건조기 또는 다른 성분과 혼합될 혼합기로 즉시 이송시키는 단계를 포함하며,

상기 가열-처리된 WPC 또는 WPI는 단계 (c) 이전에 입자 크기를 감소시키는 처리는 실시하지 않는다.

부가의 측면에서, 본 발명은 변형된 건식 유청 단백질 농축물(WPC) 또는 유청 단백질 분리물(WPI)을 제조하는 방법을 제공하며: 상기 방법은

(c) 가열 처리 마지막에, 상기 가열 처리된 물질을 건조기로 신속하게 이송시키는 단계; 및

상기 가열-처리된 WPC 또는 WPI는 액체가 건조되기 쉬운 액적으로 전환되는 경우 이외에 건조 단계 이전에 기계적 전단 처리는 실시하지 않는다.

또 다른 측면에서, 본 발명은 액체 유청 단백질 농축물(WPC) 또는 유청 단백질 분리물(WPI)을 포함하는 혼합물을 제조하는 방법을 제공하며: 상기 방법은

(c) 가열 처리 마지막에, 상기 가열 처리된 물질을 적어도 하나의 다른 성분과 혼합되는 혼합기로 즉시 이송시키는 단계(상기 적어도 하나의 다른 성분은 우유, 탈지유, 지방, 탄수화물, 우유 보유물 또는 탈지유 보유물로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함함)를 포함하며,

상기 가열-처리된 WPC 또는 WPI는 다른 성분과 혼합되기 이전에 기계적 전단 처리는 실시하지 않는다.

가열 이전에 WPC 농축물의 pH는 바람직하게는 5.0 내지 8.5, 더 바람직하게는 5.5 내지 8.5, 가장 바람직하게는 6.0 내지 8.0, 가장 바람직하게는 6.5 내지 7.5로 조절된다.

가열 이전에 WPC 농축물의 단백질 농도는 바람직하게는 16-40 %, 더 바람직하게는 17-30 %이다.

가열 이전에 WPC 농축물은 이의 칼슘 농도에 대해서 조절될 수 있다. 상기 칼슘 조절은 종래의 방법, 예를 들면 이온 교환에 의한 감소(depletion)를 포함하거나 또는 칼슘염, 예를 들면 염화칼슘의 첨가에 의해 증가될 수 있다.

가열 매질은 바람직하게는 스팀 또는 가열된 물이다.

본 발명의 각 측면의 바람직한 실시양태에서, 상기 가열 처리는 WPC 또는 WPI 용액이 가열된 흐름 경로(flow path), 바람직하게는 5 mm 이상 150 mm 이하의 내부 직경을 갖는 튜브를 따라 통과할 때 실시된다.

바람직한 실시양태에서, 긴 관형 열 반응기(long tubular thermal reactor)가 사용된다. 일반적으로, 열 반응기는 1초 내지 1000초의 이의 공칭 보유 시간(nominal hold up time)에 기초한 길이를 갖는다.

반응기 마지막에 용액의 온도는 45 ℃ 내지 150 ℃, 바람직하게는 50 ℃ 내지 130 ℃, 더 바람직하게는 60 ℃ 내지 110 ℃일 수 있다.

상기 열 반응기가 3 바 내지 1000 바, 바람직하게는 5 바 내지 500 바, 더 바람직하게는 10 바 내지 350 바의 가압율로 펌프를 사용하여 공급될 수 있다. 보조 펌프는 고압 펌프를 공급하는데 유용할 수 있다.

몇가지 실시양태에서, 흐름 경로를 나오는 생성물이 식품을 제조하는데 성분으로서 사용된다.

다른 실시양태에서, 흐름 경로는 변성된 유청 단백질 복합체를 함유하는 용액을 건조된 생성물로 전환하기 위해 건조기를 공급한다.

부가의 측면에서, 본 발명은 유청 단백질로서 TS의 적어도 20% (w/w), 바람직하게는 적어도 40 %, 더 바람직하게는 50% 이상, 좀 더 바람직하게는 50-95% 단백질, 가장 바람직하게는 52-90 %를 갖는 변형된 건식 WPC 또는 WPI를 제조하는 방법을 제공하며: 상기 방법은

(a) 4.7-8.5, 바람직하게는 5.5-8.5, 더 바람직하게는 6.0-8.0, 가장 바람직하게는 6.5-7.5의 pH에서 15-50 %(w/v), 바람직하게는 16-40%, 좀 더 바람직하게는 17-30 %, 가장 바람직하게는 17-25 %의 유청 단백질을 갖는 수성 WPC 또는 WPI를 준비하는 단계;

(b) 3-1000 바, 바람직하게는 5-500 바, 가장 바람직하게는 10-350 바의 압력에서 단백질 농축물을 고압 히터로 공급하기 위해 고압 펌프를 사용하는 단계(상기 생성물은 적어도 500의 레이놀즈 수로 난류 흐름이 바람직하게 실시되도록 흐름);

(c) 상기 수득된 용액을 단백질의 변성이 일어나는 시간 동안 50 ℃ 이상, 바람직하게는 60 ℃ 이상, 더 바람직하게는 70 ℃ 이상, 가장 바람직하게는 80 ℃ 이상으로 가열 처리하는 단계;

(d) 상기 가열 처리 마지막에, 상기 가열-처리된 물질을 건조기로 신속하게 이송하는 단계; 및

(e) 상기 가열-처리된 WPC 또는 WPI를 건조시키는 단계를 포함하며,

상기 가열 처리 준비 (c)로부터 처리된 WPC 스트림은 건조 단계 이전에 입자 크기를 감소시키는 처리를 실시하지 않는다.

바람직하게, 가열 처리 영역은 건조기의 유입구에 직접 결합된다.

"WPC"는 적어도 20 %(w/w)까지 단백질 함량을 증가시키기 위해 락토스를 적어도 일부 제거시킨 유청의 분획물이다. WPC는 바람직하게는 적어도 40%, 더 바람직하게는 적어도 55% (w/w), 좀 더 바람직하게는 적어도 65%, 가장 바람직하게는 적어도 75%의 TS를 유청 단백질로서 갖는다. 바람직하게, 상기 유청 단백질의 비율은 WPC가 유래된 유청에 대해서 실질적으로 변경되지 않는다. 바람직하게, WPC가 증발된 유청 단백질 보유물이다. 본 발명의 명세서의 목적에 있어서, 용어 "WPC"는 상황에 따라서 WPI를 포함한다.

"WPI"는 유청 단백질로서 적어도 90%의 TS를 갖는 WPC이다.

본 발명의 또 다른 측면에서, 본 발명은 본 발명의 각 방법의 생성물을 제공한다.

본 명세서에서, 용어 "보유물(retentate)"은 유청, 또는 유청, 우유 또는 탈지유의 공급원의 한외 여과 이후에 보유된 분획물을 의미한다. 상기 분획물은 개시 물질에서 보다 전체 고형물에 대해 단백질 비율은 증가되고 락토스 비율은 더 낮다.

즉시 이송되는 물질(material being transferred directly)이라는 표현에서 용어 "즉시(directly)"는 상기 물질이 히터에서 다음 단계로 개재되는 처리 단계 없이 이송되는 것을 의미한다.

용어 "신속하게(promptly)"는 2분 이내, 바람직하게는 1분 이내, 더 바람직하게는 30초 이내, 가장 바람직하게는 10초 이내를 의미한다.

본 명세서에서 사용된 용어 "포함하는(comprising)"은 "적어도 일부로 구성되는(consisting at least in part of)"을 의미한다. 상기 용어 "포함하는"을 포함하는 명세서에서 각 표현법을 해석할 때, 상기 용어에 의해 시작된 것 이외의 특징이 또한 존재할 수 있다. 관련된 용어인 예컨대 "포함한다(comprise)" 및 "포함한다(comprises)"는 동일한 방식으로 해석되어야 한다.

실험의 내용에 따라서 변성 수준(%)을 평가하거나 또는 변성된 단백질(%)을 측정하는 다양한 방법이 사용될 수 있다. 불용성 유청 단백질 콜로이드 입자의 제조에 있어서, 가장 간단한 방법은 pH 4.6에서 불용성이되는(침전물로서 침강됨) 개시 단백질의 비율을 측정하는 것이다. 변성에 대한 더 상세한 정보는 HPLC 방법에 의해서 수득될 수 있으며-Huss 및 Spiegel의 US 6,767,575를 참조하며, 전문이 본원 명세서에 포함된다.

(a)에서 WPC 개시 물질은 약 4.0-6.4, 바람직하게는 4.0-6.2, 더 바람직하게는 4.0-6.2, 가장 바람직하게는 4.6-6.0의 pH에서 원료 유청의 한외 여과에 위해서 제조될 수 있다. 한외 여과를 사용하여, 물, 락토스 및 미네랄이 제거되어 보유물 스트림이 수득된다. 정용 여과는 한외 여과 중에 투석가능한 성분의 수준을 추가로 감소시키기 위해서 적용될 수 있다. 상기 한외 여과는 10-50 ℃에서 일반적으로 실시된다. 이온 교환은 단백질 스트림의 이온 함량을 조정하기 위해서 사용될 수 있다. 칼슘 이온의 수준은 몇가지 실시양태에서 이온 교환에 의해서 조정되고 1가 양이온으로 치환될 수 있다. 다른 실시양태에서, 칼슘의 수준은 가용성의 식품으로 승인된 칼슘 염, 예를 들면 염화칼슘의 첨가에 의해서 증가될 수 있다. WPC의 단백질 농도는 증발에 의해서 추가로 바람직하게 증가된다. 선택적으로, 개시 물질은 건식 WPC 또는 WPI로부터 제조된 재구성(reconstituted) 유청 단백질일 수 있다.

상기 WPC의 제조를 위한 유청은 바람직하게는 산성 유청 또는 치즈 유청이다. 산성 유청은 약 4.6의 pH를 갖는 반면에, 치즈 유청은 약 5.6-6.4의 pH를 갖는다. 가열시에 상기 농축물의 pH는 변형된 최종 유청 단백질 농축물 또는 분말의 목적하는 관능 특성에 따라 가변될 수 있다. 당분야의 통상의 지식을 가진 사람은 상이한 pH 하에서 유청 단백질의 가열 처리는 가열 시스템에서 단백질-단백질 상호작용을 변형시켜서 가변하는 관능 특성을 갖는 최종 생성물이 수득된다는 것을 알고 있다. (Hudson 등의 WO/2001/005247에서는 변성/겔화 특성과 관련된 유청 단백질 스트림의 특성을 조작하는 몇가지 방법이 기술되어 있다.)

본 명세서의 목적을 위해 유청 또는 WPC의 단백질 농축물은 Kjeldahl 질소 분석 방법 및 6.38의 Kjeldahl 계수의 적용을 사용하여 측정된다.

고압 관형 히터의 사용은 주로 이의 간단함 때문에 흐름 도관(flow conduit)으로서 바람직하다. 가열 시간은 사용된 온도에 따라 가변된다. 높은 온도, 예를 들면 100 ℃에서, 오직 수초만이 요구될 수 있다. 70 ℃에서, 더 긴 시간 동안의 가열이 요구될 수 있다. 또한, 가열 정도는 최종 분말의 관능 특성을 변형하는 방법이라는 것이 중요하다. 상이한 식품 적용에서, 다양한 단백질 변성 수준을 갖는 변형된 WPC의 넓은 범위가 요구될 수 있으며, 본 발명은 단백질 농도, pH, 이온 환경, 가열 시간 및/또는 가열 온도를 변형시킴으로써 상기를 제조하는 간단한 수단을 제공한다.

"고압 히터(high pressure heater)"는 생성물이 가열 챔버(shell)에서 둘러싸인 튜브를 통해 공급되는 쉘 및 튜브 히터를 나타낸다. 상기 생성물이 튜브를 통해서 공급될 때, 가열 매질, 바람직하게는 스팀 또는 물이 가열 챔버로 공급된다. 바람직하게, WPC가 고압 펌프를 사용하여 가열 튜브로 공급된다.

요구되는 가열의 심한 정도에 따라, 가열 매질(예컨대, 스팀)이 가압되어 더 높은 온도를 달성할 수 있다. 당분야의 통상의 지식을 가진 사람은 동일한 최종 결과를 달성하는데 사용될 수 있는 가열 시스템의 다른 형태가 있다는 것을 이해할 것이다. 기타 가열 방법으로는 옴(ohmic) 및 마이크로웨이브 등이 포함될 수 있다. 직접 스팀 주입이 바람직한 가열 방법이다.

분무 건조가 현재 바람직하다. 바람직하게, 가열 처리 영역은 액적 스트림을 제조하기 위한 목적으로 노즐 또는 노즐의 클러스터를 구비한 분무 건조기, 또는 회전 분무기(rotary atomiser), 또는 초음파 분무기(ultrasonic atomiser)에 직접 결합된다.

상기 가열 처리는 통상 유청 단백질의 일부가 불용성 집합체로 변성하는데 충분한 시간을 갖는다. 바람직하게, 가열 처리는 적어도 60 ℃, 더 바람직하게는 적어도 70 ℃이다. 70 ℃ 내지 150 ℃가 바람직한 범위이다. 가장 바람직하게는, 상기 용액이 75-90 ℃에서 가열된다. 그러나, 더 낮은 온도가 사용될 수 있다(예를 들면, 50-70 ℃, 바람직하게는 60-70 ℃). 가열 시간은 온도 뿐만 아니라 단백질 함량 및 이온과 락토스 함량에 따라서 가변된다. 일반적으로, 가열 시간은 70-80 ℃ 범위의 온도에 대해 30초 내지 15분, 80-90 ℃ 범위의 온도에 대해 10초 내지 10분, 및 90-100 ℃ 범위의 온도에 대해 1초 내지 5분이다. 더 높은 온도에서, 예를 들면 스팀 주입에 의한 더 높은 온도에서, 시간은 예를 들면 1-10 초로 감소될 수 있다. 바람직하게, 적어도 30% (w/w), 더 바람직하게 적어도 50%, 좀 더 바람직하게 적어도 70%, 가장 바람직하게 적어도 80%의 변성가능한 단백질이 변성된다. 본 명세서에서 변성 비율은 HPLC와 가열되지 않은 대조군과 비교한 변성되지 않은 유청 단백질에 대한 피크 면적의 감소의 산출에 의해 측정된 비율을 의미한다. 상기 방법은 미국 특허 제6,767,575호에 기술되었다.

본 발명의 특징은 높은 전체 고형물(예컨대, >20%)에서 유청 단백질 농축물이 난류 흐름하에 가열되는 것이다. 난류 흐름 때문에, 열 전달 효율이 매우 높아서 급속하게 가열된다. 효과적으로, 본 발명의 방법은 마이크로-미립자 유청 단백질 생성물의 매우 효과적인 제조 방법을 제공한다.

난류 흐름(turbulent flow)은 레이놀즈 수 500 초과, 더 바람직하게는 1000 초과, 좀 더 바람직하게는 1500 초과, 가장 바람직하게는 2000 초과를 제공하기 위해 가열 튜브에서 충분한 질량의 유량을 갖는 것을 의미한다. 상기 레이놀즈 수는 난류 흐름의 특징이며, 유체동역학 분야에 알려져 있다. 레이놀즈 수의 측정은 유체의 질량 속도 및 이의 점도에 의존하며, 건조되기 전에 일정한 온도에서 가열 처리된 유체의 공지된 유량에서 공지된 일정한 원형 단면적의 수평 파이프의 공지된 길이를 따라 압력 강하의 측정으로부터 Hagen-Poiseuille 식을 사용하여 측정된 공칭 점도(nominal viscosity)로서 정의된다. 2,000-50,000 범위, 바람직하게는 5,000-30,000의 레이놀즈 수는 본 발명에서 사용하기에 바람직하다.

"기계적 전단 처리를 실시하지 않음(not subjected to a mechanical shear process)"이라는 표현은 기계적 장치, 예컨대 균질기, 콜로이드 밀, 고압 펌프, 스크레이프 표면 열 교환기(scraped surface heat exchanger), 고전단 믹서 등이 사용되어 그안에서 용액이 혼합되거나 또는 입자가 부서지는 처리를 실시하지 않는 것을 의미한다.

본 발명의 생성물은 넓은 범위의 용도를 갖는다. 이들은 높은 단백질 함량이 요구되지만 이들이 첨가되는 생성물의 조직감에서 바람직하기 않은 변화를 일으키지 않는 용도로 사용될 수 있다. 본 발명의 WPC는 가공 치즈, 요구르트 및 유청 칩(whey crisps)에서 사용하기에 적당하다(WO/2006/019320). 본 발명의 WPC는 최종 생성물 품질의 바람직하지 않은 변경 없이 높은 유청 단백질 수준의 첨가가 요구될 수 있는 용도에서 유용하다. 본 WPC는 바람직하지 않은 조직감 또는 풍미를 발생하지 않고 스낵 및 편리한 식품류로 유청 단백질을 포함시킨다. 예를 들면, WPC는 탄수화물 공급원 및 지방을 또한 포함하는 스낵 바용 성분으로 단백질을 첨가하기 위해서 사용될 수 있다. 상기 스낵 바는 용융이 요구되는 경우 지방을 용융시키고, 지방 또는 오일을 탄수화물 및 WPC와 혼합한 후 상기 혼합물을 셋팅함으로써 제조될 수 있다.

본 발명의 방법의 이점은 유제품 단백질 스트림에 대한 표준 처리 방법 이외에 간단한 가열 단계만을 갖는다는 것이다. 당분야의 통상의 지식을 가진 사람은 높은 TS에서 유청 단백질을 가열 처리하는 역량은 경제적 이유로 매우 바람직하다는 것을 이해한다.

본 발명의 한가지 용도는 고단백질 요구르트를 제조하는 것이다. 상기 방법은 본 발명의 건식 WPC 또는 WPI를 카제인을 포함하는 우유와 혼합함으로써 적어도 7% (w/v), 바람직하게 8-20% (w/v), 더 바람직하게 10-16% (w/v) 단백질을 갖는 고단백질 요구르트를 제조하는 단계, 및 상기 고단백질 요구르트 우유를 3.8-5.5, 바람직하게 4.0-5.0, 가장 바람직하게 4.2-4.7의 pH로 산성화하는 단계를 포함한다. 또한, 요구르트 우유는 1.5-15% (w/v)의 단백질 함량을 갖지만, 30-90%, 바람직하게는 40-80%의 단백질이 본 발명의 유청 단백질인 고단백질 요구르트 드링크를 제조하는 방법을 포함한다.

요구르트 우유는 (요구되는 경우 물과) 배합되는 건식 또는 액상 우유, 우유 보유물, 우유 단백질 농축물(MPC), 크림, 또는 유지방을 포함하여 환원 우유 또는 표준 우유 조성물을 형성할 수 있다. 탈지유는 바람직한 성분이다. 우유 스트림은 지역 규정에 요구되는 바에 따라 저온살균될 수 있다.

고단백질 요구르트 우유는 일반적으로 산성화 이전에, 바람직하게 70-100 ℃, 더 바람직하게 80-90 ℃, 가장 바람직하게는 85-95 ℃에서 바람직하게는 5-20분동안 가열 처리된다.

산성화는 스트렙토코커스 서모필루스(Streptococcus thermophilus)와 락토바실루스 델브루에키 아종 불가리쿠스(Lactobacillus delbrueckii subsp . bulgaricus)의 혼합 배양액을 사용한 발효에 의해서 실시되는 것이 가장 바람직하다. 스트렙토코커스 서모필루스(Streptococcus thermophilus)와 임의의 락토바실루스 종(Lactobacillus species)의 배양액이 락토바실루스 델브루에키 아종 불가리쿠스(Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus)의 배양액일 때 또한 바람직하다. 산성화는 화학적 산성화에 의한 경우, 글루코노-델타-락톤(glucono-delta-lactone)의 첨가가 바람직하다.

"요구르트(yoghurt, yogurt)"는 낙농 공급원(dairy resource) 및 살아 있는 미생물 또는 화학적 약산성액 또는 상기 둘다로부터 제조된 산성 또는 발효된 식품 또는 음료 제품을 나타낸다. 본 발명의 목적을 위하여, 요구르트는 또한 비(非)낙농 유래 지질(non-dairy derived lipids), 풍미제 및 식품으로 승인된 안정화제, 산 및 조직감화제(texturizer)를 포함할 수 있는 요구르트-유사 제품(yoghurt-like products)을 나타낸다. 가열 처리된 요구르트 및 요구르트-유사 제품은 또한 용어 요구르트에 의해 포함된다. 용어 "요구르트(yoghurt)"는 요구르트(경화되거나 또는 교반됨), 요구르트 드링크 및 쁘티 쉬세(Petit Suisse)를 포함한다.

본 발명의 생성물은 20 kD 이상의 분자량을 갖는 입자의 최소 함량을 갖는 유청 단백질 가수분해물을 제조하기 위한 양호한 기질(substrates)이다. 그러므로, 본 발명의 방법에 의해서 가열-처리된 WPC 또는 WPI를 제조하는 단계 및 이를 프로테아제와 접촉시키는 단계를 포함하는 유청 단백질 가수 분해물을 제조하는 방법을 본 발명은 제공한다. 상기 가수 분해물은 유아용 조제(infant formulas)를 포함하는 영양 조성물에서의 용도를 갖는다.

본 발명의 방법에 의해서 제조된 WPC 및 WPI는 영양 음료를 포함하는 영양 제품, 및 식사 대용 제품을 포함하는 전문 영양 제품을 제조하는데 또한 유용하다.

전문 영양 제품[때때로, 의료 식품(medical foods) 또는 경장영양식(enteral food)으로 알려짐]은 환자 또는 노인을 위해서 제조되고 액체 형태로 투여될 수 있다. 상기 식품을 제조하는데 극복해야할 과제 중 하나는 충분한 칼로리 밀도(calorific density), 예컨대 kcal/mL 또는 kcal/g을 달성하는 것이다. 상기 기술에서, 상기 식품에 대한 칼로리 밀도는 0.5 kcal/mL 미만에서 적어도 3 kcal/mL로 가변될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시양태는 본 발명의 방법에 의해서 제조된 가열-처리된 WPC 또는 WPI 또는 본 발명의 방법에 의해서 제조된 가수 분해물을 혼합물에 하나의 성분으로서 첨가하여 물과 가용성 탄수화물, 바람직하게는 오일 또는 지방을 함유하는 영양 제품을 제조하는 방법을 포함한다. 바람직하게, 상기 혼합물은 나트륨 및 칼륨 염 및 지질과 비타민의 공급원을 추가로 포함한다. 바람직하게, 상기 혼합물은 70 ℃ 이상, 바람직하게는 100 ℃ 이상, 더 바람직하게는 적어도 상업적 살균 조건 하에서 가열된다. 바람직하게, 상기 혼합물은 마그네슘 염을 또한 포함한다. 상업적 살균 조건은 비(非)냉장 조건에서(10 ℃ 이상, 상기 생성물이 유통 및 보관 중에 유지될 것임) 상기 생성물에서 성장 가능한 미생물이 없는 제품을 제조하기 위해서 가열 또는 고압을 적용하여 달성되는 조건이다.

본 발명의 성분은 가공 치즈 및 가공 치즈 식품 및 가공 치즈-유사 식품의 제조에서 놀라운 이점이 있는 것이 발견되었다.

가공 치즈는 본 발명의 방법에 의한 유청 단백질 성분을 제조하는 단계, 상기 성분을 치즈와 물을 포함하는 다른 성분과 혼합하는 단계, 용융된 가공 치즈를 형성하기 위해 쿠킹하는 단계 및 냉각시키는 단계를 포함하는 방법에 의해서 제조될 수 있다.

본 발명은 상기에 기술되었으며, 하기에 실시예를 제공하는 구성을 고찰하였다.

도 1은 유청 단백질 히터-반응기 시스템의 도식도를 나타낸다.
도 2는 27%의 유청 단백질 공급 원료에 있어서 겉보기 점도와, 보유시간 및 처리 온도의 조합 형태 사이의 상관관계를 나타낸다.
도 3은 바 경도(본 발명의 방법으로부터 건식 성분의 샘플을 사용하여 제조된 시범 영양 바 샘플)와 성분 샘플의 입자 크기 D[4,3](㎛) 사이의 상관관계를 나타낸다.
도 4는 시범 영양 바 경도(침투력에 의해 측정) 및 D[4,3](㎛)로 나타내는 바와 같이 건조 전에 슬러리 스트림의 입자 크기 분포 사이의 상관관계를 나타낸다.
도 5는 가열 온도와 보유 튜브 시간(s)에 대해 침투력으로 표시되는 바 조직감과 비공식적 센서리(informal sensory)에서 인지된 거칠기(grittiness)(버블 크기와 비례함)를 나타낸다.
도 6은 요구르트를 제조하는 방법에 대한 도식도이다.
도 7은 고단백질 드링크 요구르트 제조 방법의 도식도이다.
도 8은 가열 이전에 변형된 WPC, 가열 이후에 변형된 WPC, 가열 이전의 대조군 WPC 및 가열 이후의 대조군 WPC에 대한 점도(cP ＠ 100 s^-1)를 나타낸다(왼쪽에서 오른쪽으로 나타냄).
도 9는 가열 이전(I) 또는 가열 이후(II) 영양 식품 제형의 사진을 나타낸다. A는 표준 WPC를 포함하는 제형이고, B는 변형된 WPC를 포함하는 제형이며, H는 가열된 것이다.
도 10은 예를 들면 관형 반응기에서 제조된 입자 크기를 나타낸다.
도 11은 상이한 보유 시간에서 출구 온도(exit temperature)에 대한 변성 비율의 그래프를 나타낸다.

실시예

하기 실험은 본 발명의 실시를 추가로 설명한다.

실시예 1

프레쉬 치즈 유청(fresh cheese whey)은 약 20%의 전체 고형물의 보유물(83%는 단백질임)을 제조하기 위해 표준 상업적 한외여과/정용여과 기술을 사용하여 제조된다. 그 후 상기 농축물 스트림은 희석된 NaOH를 사용하여 pH 6.9로 조절된 후에, 45 ℃의 출구 온도로 농축물을 생성하기 위해 강하막 증발기(falling film evaporator)를 사용하여 약 33%의 고형물로 추가로 농축한다.

따뜻한 농축물(27% w/w 단백질)은 250-300 바의 송달 압력에 의해서 고압 펌프를 사용하여 일련의 2개의 고압 스팀으로 가열된 쉘과 튜브 열 교환기에 6.3 m³/h의 유량으로 공급된다. 상기 농축물은 ~70 ℃에서 제1 고압 히터(길이 60 m)를 나가고 80 ℃에서 제2 고압 히터를 나간다. 상기 열 교환기는 120 m의 결합된 길이를 가지며, 내부 파이프 직경은 18.85 mm이다. 제1 히터로 공급된 스팀 압력은 0.6 바(g)이고, 제2 히터 압력은 0.96 바(g)이다. 고압 배관(high pressure tubing)은 평가된 Schedule 80의 316 합금 스테인레스 스틸 파이프이다.

제2 히터를 나온 이후에, 가열 처리된 농축물은 24 mm 직경의 파이프의 0초(튜브 섹션 없음), 45초(54.8 m) 또는 90초(107.3 m)의 실험 보유 기간을 통과한다. 가변성 기간 보유 섹션 이후에, 상기 가열 처리된 농축물이 분무 건조기의 상부에서 노즐 뱅크(nozzle bank)로 이송되고, 상기 파이프 섹션은 길이 약 56 m이고, 내부 직경은 약 24 mm이며, 약 23초의 추가의 잔류 시간을 제공한다. 그러므로, 고압 펌프는 단백질 농축물 스트림을 히터와 보유 튜브(존재하는 경우)를 통해 건조기로 송달되며 히터-반응기 시스템 이후 및 분무 건조 이전에 기계 전단 유도 장치에 대한 추가의 필요성이 존재하지 않는다.

분무 건조기에서, 상기 가열-처리된 농축물이 8개 노즐의 뱅크로 송달되고 200 바 이상의 압력에서 액적 스프레이로 분무된다. 210 ℃의 유입 공기 온도 및 약 83 ℃의 챔버 출구 온도가 사용된다. 상기 분말이 추가로 건조된 후에, 약 0.57 g/mL의 벌크 밀도를 갖는 약 3.5%의 수분을 갖는 분말을 제조하기 위해 상기 물질의 체질 및 포장 이전에 진동 유동층(vibrating fluidised bed)에서 냉각된다.

도 1은 유청 단백질 히터-반응기 시스템의 도식도를 나타낸다. 시스템 압력이 모니터되는 지점이 나타나 있다(DP1, DP2 및 DP3).

습식 및 건식 스트림(생성물) 입자 크기 및 입자 크기 분포(PSD)가 표준 기술을 사용하여 측정되며, 영국 맬버른의 Malvern Instruments Ltd제의 레이저 회절 입자 크기 분석기인 Mastersizer 2000을 사용하여 실시된다.

영양 바의 샘플[1-2 kg의 배치(batches)]이 제조되고 시범 레시피(model recipe)를 사용하여 경도(hardness)를 평가한다. 상기 레시피는 본 발명의 37.3%의 가열 처리된 WPC(또는 변성되지 않은 WPC392(Fonterra 제)를 사용하는 대조군), 34.4%의 글루코스 시럼 Penford A2150, 17.2%의 글리세린(오스트렐리아 Bronson & Jacobs제, 뉴질랜드 Bronson & Jacobs에 의해 공급), 2.9%의 말토덱스트린(Maltodextrin), MALTRIN M180, DE 23-27(미국 GPC Grain Processing Co.제, 뉴질랜드 Salkat에 의해 공급), 5.1%의 수소화된 팜 커넬유(palm kernel oil hydrogenated)(말레시아 Premium Vegetable Oils제, 뉴질랜드 웰링턴 Kauri에 의해 공급), 0.5%의 레시틴(Cargill International제, 뉴질랜드 Bronson & Jacobs에 의해 공급), 2.6%의 물(w/w)을 포함한다. 상기 지방은 소스팬으로 칭량하여 넣고 <40 ℃ 온도의 핫플레이트에서 용융시킨다. 상기 글루코스 시럽, 글리세린, 물 및 레시틴을 포트에 칭량하여 넣고 핫플레이트에서 55 ℃로 가열한다.

단백질 분말 및 콘시럽 고형물을 칭량하고 함께 건조-혼련한다.

그후, 상기 액체 및 용융된 지방이 분말로 첨가되고, 1분동안 BEAR 믹서(Varimixer, 17584 BMS, Baker Perkins NZ)를 사용하여 50 rpm에서 혼합된다. 상기 믹서가 정지되고 그릇의 측면을 긁어 내린다. 상기 혼합물은 잘 배합될 때까지 추가로 30초동안 혼합된다.

그후 형성된 도우(dough)가 바 프레임(bar frame)(치수 600 mm x 330 mm x 16 mm)에 넣고, 플라스틱 필름으로 덮고, 형태로 압연시켜서 프레임에 맞춘다. 그후에 주변 온도에서 밤새 셋팅되도록 둔다.

그후 셋팅된 도우는 보관 시험을 위해서 대략 100 mm x 30 mm x 16 mm 바로 잘라 전체 66개의 바를 제공한다. 상기 바를 호일백에 넣고, 가열 밀봉하고, 라벨링하여 평가하기 전에 20 ℃에서 1주일 동안 보관한다.

도 2는 27%의 유청 단백질 공급 원료에 있어서 겉보기 점도와, 보유시간 및 처리 온도의 조합 형태 사이의 상관관계를 나타낸다. 가열에 의한 유청 단백질의 변성은 연속적으로 공정 체인(chain of processes)을 거쳐서 진행되어 수십 마이크로미터의 크기에 도달한다면 입에서 깔깔한 조직감을 갖는 불용성 집합체를 최종적으로 수득한다는 것이 당분야에 알려져 있다. 도 2는 열 변성이 매우 높은 단백질 농도(%)에서 실시되는 경우, 약 1분 이하의 보유 시간으로 65-80 ℃ 범위의 온도에서 신규한 생성물 세트, 및 약 120초 미만의 보유 시간으로 80 ℃ 초과의 온도에서 신규한 추가의 생성물 세트를 나타내도록 상기 공정이 놀랍게 제어될 수 있다는 것을 나타낸다. 이론에 한정되지 않고, 생성물의 더 높은 온도 세트(제2)는 가열 처리 조건이 추가로 진행될 때 증가하는 크기의 콜로이드 입자 또는 불용성 집합체의 형성과 관련이 있다. (약 23초의 추가의 보유 시간은 도 2에서 실험 보유 시간 이후에 나타나서 유체를 건조기로 이송하는 것을 잊지 않도록 해야 함)

도 3은 바 경도(본 발명의 방법으로부터 건식 성분의 샘플을 사용하여 제조되는 1주일 이후의 시범 영양 바 샘플)와 성분 샘플의 부피 중량 평균 입자 크기 D[4,3](㎛) 사이의 상관관계를 나타낸다. 개별적으로 가변가능한 도면에 플로팅된 포인트는 원의 크기에 의해서 제공되는 바와 같은 바 샘플의 센서리 조직감(sensory texture)[입자성 스코어(graininess score)]을 나타낸다. (입자성 스코어는 스케일 1-9를 사용하여 비공식적인 센서리에 의해서 측정되며, 여기서 1-매끄러움, 3-분말감, 6-모래 조직감 및 8-낟알 조직감임.)

조직감 분석은 영국 고다밍의 Stable Micro Systems제의 TA.HDplus 텍스쳐 분석기를 사용하여 실시된다.

조직감 측정은 압축(compression)에 의해서 실시된다. 힘(forces)은 셋팅 거리(mm)에 대해서 측정된다. 5 mm의 스테인레스 스틸 실린더형 프로브를 12 mm의 압축 길이에 대해서 1 mm/s의 일정 속도로 바로 밀고, 그후 10 mm/s에서 회수한다.

가능하다면 3개의 압축이 각 바의 샘플의 표면 위에 만들어진다. 2개의 바가 각 낙농 단백질 분말에 대해서 평가된다. 상기 샘플은 20 ℃ 보관으로부터 꺼내 조직감 측정을 실온에서 실시한다.

놀랍게도 균질화를 사용하여 제조된 생성물의 분야를 고려하여, 도 3은 가열처리 이후 또는 도중에 및 건조 이전에 균질화 없이 영양 바 적용에서 입에서 깔깔하지 않은 >100 ㎛의 거칠고 가열 응집된 유청 단백질 입자를 제조하는 것이 가능한 공정 조건 세트가 있다는 것을 나타낸다. 상기 유익한 성분을 제조하기 위해 요구되는 공정 조건은 더 자세하게 조사되었다.

도 4는 시범 영양 바 경도(침투력에 의해 측정) 및 D[4,3](㎛)로 나타내는 바와 같이 건조 전에 슬러리 스트림의 입자 크기 분포 사이의 상관관계를 나타낸다. 도 4에서 플로팅된 제2 변수는 원의 크기에 의해서 나타내는 바와 같은 바 샘플의 입자성 스코어이다. 일반적으로, 도 4는 더 연질인 바는 더 광범위한 가열 처리의 결과인 것으로 일반적으로 기대되는 더 큰 콜로이드 입자로부터 기인한다는 것을 보여준다. 그러나, 도 4는 유사한 크기의 종래 유청 단백질 집합체로부터 기대되는 바와 같이 입에서 깔깔함을 나타내지 않는 거친 입자로부터 성분이(건조 이후에) 제조되는 신규한 조건 세트가 존재하는 것을 나타낸다.

바 조직감은 가열 온도 및 보유 튜브 시간(초) 및 비공식적 센서리에서 감지된 입자성(버블 크기에 비례함)에 대해서 침투력으로서 표시된다. 대조군은 열처리되지 않은(천연) 유청 단백질 분말을 사용하여 제조된 바 샘플이며, 상기 분말은 오클랜드의 Fonterra Co-operative Group Limited제의 WPC392(대조군 392)이다.

[표 1a]

[표 1b]

[표 1c]

[표 1d]

주의사항:

표 1d로부터 다양한 데이터 세트가 결합될 때(표 1a, 1b 및 1c) 놀랍게도 본 히터 디자인을 사용하여 80-85 ℃의 최종 히터 온도와 <45초의 보유 시간을 영양바 적용을 위한 독특한 특성을 갖는 변성된 유청 단백질 성분을 제조하기 위한 최적의 조건 세트라는 것을 확인한 것을 보여준다.

실시예 2

본 발명의 단백질 성분이 고형물을 기준으로 대략 80%의 단백질을 함유하는 유청 단백질 공급물 스트림을 사용하여 개시된 이전의 방법을 사용하여 제조되며, 고형물 농도 32%, 처리 유량 6.4 m³/h, 고압 예열기 출구 온도 58 ℃, 최종 고압 히터 출구 온도 80 ℃, 히터에서 건조기로 나올 때까지의 잔류시간은 23 초, 예컨대 보유 튜브 플랜트 배열은 0초이다.

시험은 단백질 강화의 선택적 공급원으로서 본 발명의 가열 변성된 유청 단백질 성분 또는 시판되는 천연 치즈 유청 WPC392(Fonterra Co-operative Group Limited, Auckland, New Zealand)을 사용하여 고단백질 요구르트의 조직감 및 센서리 특성을 규정하기 위한 시험을 실시하였다. 상기 요구르트는 표준 4.5%의 단백질 요구르트와 비교될 것이다(탈지유로부터의 3.5%의 단백질, SMP 탑-업(top-up)으로부터의 1.0%의 단백질).

초기 요구르트 시험은 기준선 조직감 특성을 측정하기 위해서 높은 첨가 수준(10-15 %의 단백질 요구르트)에서 본 발명의 성분과 WPC392를사용하여 실시되었다. 요구르트 우유는 표준 가열 처리(95 ℃/8분)를 사용하여 가열될 때, WPC392를 함유하는 우유가 응유되어 약한 겔을 형성하고, 추가로 처리되지 않는다. 놀랍게도, 본 발명의 단백질 성분은 겔이 되지 않았고, 고단백질 요구르트를 제조하기 위해서 사용될 수 있다.

WPC392가 사용되는 다른 시험에서, 가열 처리 단계 이후에 겔로 부가된 유청 단백질에 대한 가능성을 감소시키기 위해서 WPC392가 첨가되었다.

실험 계획/변수

표 2는 고단백질 요구르트에 대한 제형 및 탑-업 성분을 상세히 기술하였다. 이는 표준 4.5%의 단백질 요구르트(0% 지방) 센서리 대조군 요구르트와 비교되었다.

[표 2]

제형

사용된 제형은 표 3a에 나타내고 레시피는 표 3b에 나타냈다.

[표 3a]

[표 3b]

제조 방법

성분들(배양액 제외)이 따뜻한 물에 분산되고, 적당한 수화를 위한 기간동안 방치한다. 상기 용액을 약 55 ℃로 가열한 후, 150/50 바로 균질화한다. 그후 샘플이 10분동안 90 ℃에서 수조에서 회분식 가열 처리된다. 상기 샘플을 배양 온도로 낮추고 배양액을 첨가하고 분산시킨다.

발효 시간은 고단백질 요구르트에 대해서 상당히 더 길다. 배양은 38 ℃에서 15-16시간 동안 실시된다. 교반된 요구르트의 샘플은 1.7 바의 압력 강하 및 17 ℃의 온도에서 배압변(back pressure valve, BPV) 또는 오리피스(orifice)를 통해 펌핑에 의해서 전단된다(매끄럽게됨).

요구르트 처리 도식도 도 6 참조.

결과

모든 시험 데이터의 요약이 하기 표 4에 제공되었다.

[표 4]

점도

2개의 15% 단백질 요구르트(본 발명의 단백질 성분의 11.5%의 단백질을 갖는 3.5% SMP 및 본 발명의 단백질 성분의 10.5%를 갖는 4.5% SMP)의 점도는 대략 590 mPa.s이다. 놀랍게도, 상기 점도는 4.5%의 단백질 요구르트(표 4)와 유사하다. 12% 단백질 요구르트(3.5% 단백질 SMP 기본을 가짐)의 점도는 본 발명이 아닌 대조군보다 더 낮았다.

시네레시스

교반형 요구르트의 시네레시스는 표 4에 나타냈다.

12 % 단백질 요구르트(3.5 % 단백질 SMP 기본) 및 WPC392 함유 2개 요구르트의 시네레시스 값은 매우 높았다(>90%). 본 발명의 15 % 단백질 요구르트 및 12 % 단백질 요구르트(4.5 % 단백질 SMP 기본)은 표준 4.5 % 단백질 요구르트보다 낮거나 유사했다.

비공식적 센서리

배양 식품 팀 5 명이 비공식적으로 샘플을 평가하였다. 본 발명의 고단백질 요구르트의 향은 WPC392를 함유하는 샘플 보다 "단백질" 향이 덜한 것으로 인지되었다.

실시예 3 저점도의 고단백질 드링크 요구르트

본 발명의 단백질 성분은 고형물 기준 대략 80 % 단백질 및 고형물 함량 32 %를 함유하는 유청 단백질 공급 스트림, 처리 유량 6.4 m³/h, 고압 예열기 출구 온도 58 ℃, 최종 고압 히터 출구 온도 80 ℃ 및 상기 히터로부터 건조기로 방출될때 까지의 잔류 시간 23 초, 즉 0초의 보유 튜브 플랜트 배열을 사용하여 실시예 1의 방법을 사용하여 제조하였다.

음료로서 소비될 최종 제품에 충분하게 낮은 점도를 갖는 고단백질 드링크 요구르트를 제조하기 위한 시험을 실행하였다.

실험 계획/변수

제형

레시피는 표 1에 나타냈다.

[표 5]

제조 공정

(배양물 이외의) 성분은 따뜻한 물에 분산시키고, 적당하게 수화되는 기간 동안 방치하였다. 우유는 약 55 ℃로 가열하고, 150/50 바로 2-단계 균질화하였다. 균질화된 우유는 플레이트 열 교환기(PHE)에서 순환시킴으로써 95 ℃에서 8 분 동안 가열한 후에 추가의 PHE에서 배양 온도로 냉각시키고, 최종적으로는 작은 통으로 방출시켰다. 배양물을 첨가하고, 분산시키고, 우유를 약 4.6의 pH에 도달할 때까지 42 ℃에서 배양하였다.

배양 시간은 약 5.5 시간이였다. 고단백질 함량에도 불구하고, 발효 시간은 놀랍게도 더 낮은 단백질(예를 들면 4.6 %) 요구르트를 표상했다. 상기 고단백질 드링크 요구르트는 PHE를 통해 펌핑하여 대략 20 ℃로 냉각한 다음에 이를 3 바의 압력 강하를 갖는 오리피스 또는 배압변(BPV)를 통과시켜 전단(매끄럽게)하였다.

고단백질 드링크 요구르트 제조 공정의 도표는 도 2를 참조할 수 있다.

결과

시험 결과의 요약은 표 6에 나타냈다.

[표 6]

점도

고단백질 드링크 요구르트의 점도는 요구르트 음료로서 놀랍게도 적당한 제품을 제조하는 4.5 %(저지방) 탈지유 요구르트 대조군의 반 이하였다.

실시예 4 효소 처리 가수 분해물의 제조

일반적인 레시피를 사용하여 5개의 단백질 샘플을 선별하였다: 비변성 80 % 유청 단백질 농축물(WPC)[대조군 1] 및 3개의 본 발명의 변성 유청 단백질 화합물 T13, T14 및 T21, 및 완전하게 변성된 락트알부민 분말[대조군 2] - 좀 더 상세한 것은 하기 참조.

사용한 다른 단백질 성분은 하기와 같다:

락트알부민 8254(대조군 2)(오클랜드의 폰테라 코-오퍼레이티브 그룹 리미티드로부터 이용가능함)

락트알부민 8254는 100 % 변성되었다.

카제인나트륨 180(오클랜드의 폰테라 코-오퍼레이티브 그룹 리미티드로부터 이용가능함)

치즈 WPC80(WPC392)(오클랜드의 폰테라 코-오퍼레이티브 그룹 리미티드로부터 이용가능함). WPC392는 필수적으로 천연 유청 단백질, 즉 0 % 변성이다.

본 발명의 변성 WPC 분말(> 95 % 변성)의 범위는 동일한 레시피(1 % 알칼라아제 및 1 % 터모아제)를 사용하여 알칼라아제와 터모아제(함께)와 반응시켰으며, 비교를 위해 사용한 공지되어 있는 당업계 대조군 유청 단백질 성분은 WPC392 및 락트알부민 8254였다.

가수분해 레시피의 상세한 설명은 표 7에 나타냈다.

[표 7]

RO 물 940 g을 워터배스에서 65 ℃로 가열하였다.

단백질 성분 60 g을 연속적으로 교반하면서 5 분에 걸쳐 상기 물에 첨가하였다. pH를 필요하다면 NaOH 및 KOH를 사용하여 pH 7.5로 조정하였다. T=0분에서, 알칼라아제 및 터모아제 효소를 상기 용액에 첨가하였다(pH 7.5, 65 ℃ 온도 조절 장치).

반응 혼합물의 pH를 표 3에 나타낸 알칼리를 첨가하여 분해 과정 중에 7.5로 유지하였다.

가수 분해는 5 시간의 총 반응 시간 동안 실행하였다.

반응 용액을 20 분 동안 85 ℃로 가열하여 효소를 불활성화시켰다.

분자 중량 프로파일(MWP)을 2009년 1월 시드니의 ANZSMS22(Australia and New Zealand Society for Mass Spectrometry 22nd annual conference)에서 기재한 방법으로 크기-배제 크로마토그래피를 사용하여 분석하였다.

하기는 본 발명의 건식 변성 WPC 성분(및 대조군 WPC392)를 사용하여 제조한 시험 가수 분해물 배치이다. 본 발명의 성분은 >20 kDa 구역에서 < 1 %의 물질인 목적하는 MWP를 유리하게 제공한다. T13, T14 및 T21 분말의 가수 분해를 위한 동일한 레시피(효소 결합)를 사용하였다.

본 발명의 성분은 하기에 규정한 열 처리 절차에 따라 제조하였다.

T13 = 85 ℃, 0초 보충 튜브 보유 시간

T14 = 90 ℃, 0초 보충 튜브 보유 시간

T21 = 85 ℃, 45초 보충 튜브 보유 시간

레시피의 상세한 설명을 표 8에 나타냈다.

[표 8]

단백질 분해 효소를 포함하는 다양한 효소를 인간 영양 제품의 제조에 사용하였다. 여러 나라들은 다른 규제를 갖는다. 유럽 연합은 특별하게 승인된 효소의 리스트에 대한 규제를 전재하였다. http://www.amfep.org/documents/Amfep%2009%2001%20-%20Amfep%20Statement%20on%20Food%20Enzymes%20Regulation%20-%20FlAP%20-JAN09.pdf

가수 분해 용 기질로서 사용되는 경우 본 발명의 성분의 이점 및 다목적 결과를 설명하기 위한 목적으로 효소 선택은 단백질 분해 효능의 선별로 실행하였다.

사용된 효소는 하기에 의해 공급되었다:

알칼라아제 2.4L - Novozymes Australia Pty. Ltd (www.novozymes.com),

Enzidase TSP Concentrate (TSP) - Zymus International Ltd (www.zymus.net),

췌장 효소 - American Laboratories Inc (www. americanlaboratories.com),

터모아제 PClOF - Daiwa Kasei K.K (Shiga, Japan).

효소 TSP 및 췌장 효소는 개별적으로 표 7에 사용된 효소 쌍의 치환에 사용하여 표 9에 주어진 상세한 설명에 따라 추가의 일련의 가수 분해물을 제조하였다.

[표 9]

표 10은 표 7에 상세하게 나타낸 알칼라아제 및 터모아제 결합물을 사용하여 제조한 가수 분해물로부터 수득된 MWP를 요약하였다.

[표 10]

펩티드 1 % 이하가 감소된 항원성 청구항을 만드는 유아용 조제분유를 위해 설계된 가수 분해물 중 > 20 kDa의 분자 중량을 갖도록 하는 것이 일반적으로 바람직하다. 본 발명의 성분은 놀랍게도 여분의 처리 단계가 필요하지 않아 이후의 한외 여과에 의한 고가 및 수율 손실을 피할 수 있으면서 상기 제한을 충족시킬 수 있다. 표 11 및 12는 공지되어 있는 당업 공정을 사용하여 가수 분해물을 제조함으로써 통상적으로 존재하는 수율 및 가공 문제점들을 요약하였으며, 이것을 본 발명에 따른 이점과 비교하였다.

[표 11]

[표 12]

상이한 레시피(효소들)를 사용한 상기 발명의 분말 중의 하나(T13)의 가수 분해

본 발명의 T13 성분(96 % 변성) 및 두개의 상이한 레시피(췌장 효소 및 TSP)를 사용하는 추가의 일련의 가수 분해 반응을 표 13 및 14에 나타낸 결과로 실행하였다.

[표 13]

췌장 효소로 처리하는 경우 본 발명의 성분은 초과의 >20 kDa 물질을 제거하기 위해 한외 여과의 필요성을 피하는 보다 바람직한 MWP를 제공한다.

[표 14]

TSP로 처리하는 경우 본 발명의 성분은 초과의 > 20 kDa 물질을 제거하기 위한 한외 여과의 필요성을 피하는 보다 바람직한 MWP를 제공한다.

두개의 추가의 가수 분해 반응을 본 발명의 단백질 성분을 사용하여 실행하였지만, 단백질 성분을 표 15에 나타낸 여러 레시피(효소)를 사용하여 건조 전에 액상 불활성 스트림(~ 90 % 변성)으로서 본 발명의 열 변성 절차 직후에 수득하는 정도로 변형된다. 표 15는 또한 본 발명의 액상 스트림 성분을 가수 분해한 결과를 요약한 것이다.

[표 15]

본 발명의 비-건식 성분 버젼(액상 스트림)은 또한 원하지 않는 함량의 > 20 kDa을 제거하기 위한 이후의 처리 필요성 및 건조에 대한 비용이 필요 없는 바람직한 MWP를 제공한다.

실시예 5 액상 영양/음료/경장/의료 식품 샘플

하기의 두개 샘플은 본 발명의 유청 단백질 성분을 사용하여 다양한 영양 및 의료 식품에 유용한 특이적 특성을 갖는 시범 음료를 제조하였다. 하나의 상기 음료는 1 kcal/g의 칼로리 값을 갖는다. 또 다른 음료는 1.5 kcal/g의 칼로리 값을 갖는다.

각 칼로리 값에 있어서, 3개의 제형을 시험하였다:

a) 본 발명의 단백질 열 변성 유청 단백질 분말의 95 % 및 카제인나트륨으로부터의 5 %;

b) 상기 (a)의 복제; 및

c) 본 발명의 100 % 열 변성 유청 단백질 분말 및 카제인나트륨이 없는 대조군.

55 ℃ 탈이온수 28 kg을 Cowles Dissolver에서 칭량하였다.

단백질을 첨가하고 60 분 동안 혼합하였다.

말토덱스트린 및 슈크로스를 첨가하고 5 분 동안 혼합하였다.

미네랄을 소량의 물에 50 ℃에서 미리 용해시키고 5 분 동안 혼합하였다.

미네랄 용액을 Cowles Dissolver의 성분에 첨가하고, 5 분 동안 혼합하였다.

상기 용액을 추가로 데운다.

오일 및 레시틴을 데워 분산에 도움을 주고, 별개의 컨테이너에서 혼합하였다.

오일-레시틴 혼합물을 Cowles Dissolver 용액에 첨가하고, 완전하게 분산키셨다.

분산되고 여전히 따뜻한 용액을 2-단계 균질화시켰다.

균질화 용액을 25 ℃로 냉각하고, pH를 KOH로 목표 pH6.8로 조정하였다.

물을 상기 용액에 필요한 만큼 가득 채우기 위해 첨가하고 최종 중량 40 kg을 제공하였다.

상기 용액을 UHT 플랜트로 옮기고, 250 mL 유리 병에 무균적으로 패킹되고 캡핑된 직접 스팀 주입 가열을 사용하여 140 ℃에서 4 초 동안 UHT 처리하였다.

다양한 시험을 UHT 열처리 이전 및 이후에 실행하였다.

1 kcal /g 시범 영양 식품 형태 제형

제형 (a)는 본 발명의 성분의 복제 배치를 사용하기 위해 제조한 것에서 제형 (b)와 상이하다. 제형 (c)는 두번째 배치로부터의 성분을 사용하였다. 상기 제형을 표 16에 상세하게 설명하였다.

[표 16]

1.5 kcal /g 시범 영양 식품 타입 제형

1.5 kcal/g 평가를 위해 사용한 제형을 표 17에 나타냈다.

[표 17]

표 16 및 17의 제형에 따라 제조된 샘플의 평가 결과를 표 18에 나타냈다.

[표 18]

실시예 6 단백질 성분으로서 유용한 난류 흐름 조건하에 가열된 액상 유청 단백질 스트림을 제조하기 위한 직접 스팀 주입의 사용

단백질 농축물 용액을 염소처리 수 70 리터에 25 kg 치즈 WPC 392 분말을 재구성하여 수득하였다. 상기 WPC 분말은 단백질 81 %, 지방 5.7 %, 회분 3.4 %, 락토스 4 % 및 4 % 수분을 갖는다. 재구성 후 유청 단백질 용액을 연속적으로 2 시간 동안 50 ℃에서 혼합하여 단백질을 완전하게 수화하였다.

상기 유청 단백질 용액(pH 6.8)을 스팀 주입 밸브를 경유하여 ~170 ℃ 및 ~7 바 게이지에서 스팀을 직접 주입하여 가열하는 152.5 kg/h(~ 137.4 L/h , 제품 밀도 1.11 kg/L)에서 시험 공장 제품 라인을 통해 펌핑하였다. 상기 제품 라인은 5 m 길이이며, 10 mm i.d. 스테인레스 스틸 튜브이다. 스팀 압력은 5-7 바 게이지로 조정하여 제품 온도를 약 90 ℃로 유지하였다. DSI 유닛을 통한 제품 흐름은 계산된 레이놀즈 수 599를 갖는다. 가열된 액체를 DSI 시점 이후에 ~ 5 m의 제품 밸브를 경유하여 수집하였다. 제품을 위한 스팀 주입 시점에서 수집 시점까지의 이동에는 ~3초가 소요된다. 가열된 스팀은 DSI 방출구에서 89.1 ℃였다.

상기 가열된 스트림을 컨테이너에 수집하고, 상온으로 냉각시 반고형 페이스트가 되었다. 상기 가열된 스트림을 단백질 및 물 공급원으로서 사용하여 하기 표 19에 나타낸 시범 영양 식품 제형을 제조하였다. 원래의 WPC 분말 샘플을 대조군으로서 영양 식품 제형의 또 다른 샘플의 제조에 사용하였다.

[표 19]

영양 제형의 제조는 오버해드 교반기를 사용하여 30 분 동안 55 ℃에서 물로 단백질 성분을 재구성하는 것과 관련이 있다. 슈크로스, 말트린 및 미네랄을 혼합하면서 첨가하고, 다음에 추가 10 분 동안 연속적으로 혼합하였다. 상기 혼합물을 70 ℃로 가열한 다음에 오일(~70 ℃에서 혼합하여 이를 이미 용해시킨 레시틴과 함께)을 첨가하고 추가 10 분 동안 연속적으로 혼합하였다. 다음에 상기 혼합물을 벤치-탑 균질기(NIRO-SOAVI, Panda No 2638, Niro Group, Parma-Italy)를 사용하여 2-단계 균질화(200/50 바)하였다. 다음에 균질화 제형을 10 ml 레토르트 유리 병에 넣은 후 오일 배스에서 10 분 동안 121 ℃에서 가열하였다. 상기 가열된 샘플을 냉각 수에서 ~20 ℃로 즉각 냉각하였다. 가열 이전 및 이후에 균질화 제형의 점도를 20 ℃에서 0.1 내지 500 s-1의 콘 및 플레이트 기하학적 구조 전단 스위프로 Paar Physica 유량계(model UDS200, Anton Paar GmbH, Graz, Austria)를 사용하여 측정하였다.

도 8은 가열(121 ℃, 10 분) 이전 및 이후의 시범 영양 식품 제형의 점도에 미치는 변형된 WPC의 영향을 나타낸다. 가열 이전의 두개의 제형의 점도는 유사했다. 가열 후 변형된 WPC를 함유하는 제형의 점도는 약 84 cP로 증가하였다. 본 발명의 제품은 매끄럽고 자유롭게 흐르는 마실 수 있는 제품으로 남아있었다. 그러나 가열 후 표준 WPC를 함유하는 대조군 제형은 겔을 형성하여 점도 측정이 불가능했다.

도 9는 가열 이전 및 이후의 제형의 사진을 나타낸다. 변형된 WPC를 함유하는 제형은 표준 WPC를 함유하는 것이 겔을 형성하는 동안 매끄럽고 자유롭게 흐르는 액상으로 남아있는 것이 확실하다.

영양 제형은 다양한 영양 및/또는 라이프스타일 요구사항을 충족시키기 위한 소비자의 다양한 범위를 위한 식사 대용으로서 사용된다. 이러한 식품은 작은 드링크 팩으로 완전한 영양 요구사항을 제공하는 것이 목적이다. 따라서 이들은 흔히 상기 표 19에 나타낸 시범 제형에서와 같은 고지방, 탄수화물 및 단백질을 함유한다. 이러한 가공은 항상 강한 열 처리(예를 들면 121 ℃에서 10 분)와 관련이 있으며, 이는 미생물학적으로 안전해야 할 필요성이 있기 때문이다. 이러한 열 처리에서 겔화 또는 고형 덩어리의 형성 없이 강한 열 처리 조건을 견딜 수 있는 탄탄한 성분을 갖는 것이 중요하다. 본 실시예는 본 발명의 독창적인 열 변형 WPC를 사용하면 이의 최종 제품의 열 처리 후에 매끄러운 액체(저 밀도)로 남아있는 영양 제형으로 유청 단백질을 높은 수준(> 9 %)으로 첨가할 수 있도록 한다는 것을 증명하였다.

실시예 7

본 연구는 Rapid Visco 분석기(RVA 4)를 사용하여 실행하였다. WPC392(80 % 단백질)에서 유래한 치즈 유청 또는 본 발명의 열 변성 유청 단백질 성분 중 하나의 ~4 %를 함유하는 시범 개별 포장 슬라이스(IWS) 가공 치즈 제형을 비교를 위해 사용하였다. 수득된 제품의 단단함과 용융 특성을 이들의 조성 및 미세구조에 따라 측정하였다.

목적

ㆍ하기에 의해 표준 유청 단백질 농축물(WPC) 392 및 본 발명의 열 변성 유청 단백질 성분의 효능 비교:

1. 두개의 유청 단백질 농축물을 사용하여 RVA에서 IWS 가공 치즈의 제조

2. 수득된 가공 치즈 샘플의 특성 비교.

방법 및 재료

두개의 가공 치즈 슬라이스 제형을 Rapid Visco 분석기(RVA)를 사용하여 제조하였다. 간단한 시범 IWS 가공 치즈 제형은 ~4 % WPC392 또는 본 발명의 열 변성 유청 단백질 성분을 함유하는 것으로 사용하였다. 진행 1은 표준 WPC392를 함유하고, 진행 2는 본 발명의 열 변성 유청 단백질 성분을 함유한다. 실제 제형을 표 20에 나타내었다.

[표 20]

본 작업에 사용되는 방법은 공개 PCT 특허 출원 WO 2007/108708 Al(Wiles, Lee, Anema 및 Havea)에 직접 나타난 것을 사용하였다.

혼련

렌넷 카제인, WPC, 트리소듐 시트레이트, 염 및 물을 함께 혼합하고, 알루미늄 RVA 금속 용기에서 40 분 동안 수화하였다. 잘게 간 치즈, 가염 버터, 락토스, 시트르산 및 소르브산칼륨을 첨가하고 혼합하였다.

쿠킹

치즈 혼련물을 10 분 동안 RVA에서 쿠킹하였다. 온도를 최초 4 분 동안 25 ℃ 내지 87 ℃로 올리고, 87 ℃에서 남은 6 분 동안 보유하였다. 교반 속도는 최초 4 분에 걸쳐 0에서 800 rpm으로 올리고, 남은 6 분 동안 800 rpm에서 유지하였다. 쿠킹이 완료될 시에 뜨거운 가공 치즈 샘플을 폴리프로필렌 시트에 붓고, 또 다른 폴리프로필렌 시트로 커버한 후 슬라이스로 롤링하였다. 상기 슬라이스를 집-록 플라스틱 백(zip-lock plastic bag)에 밀봉하고, 신속하게 냉장고의 알루미늄 트레이 상에서 냉각하였다. 6개의 슬라이스를 각 진행을 위해 제조하였다. 점도를 각 슬라이스 형성 직전에 RVA에 기록하였다.

조성

수분은 종래의 오븐 방법(105 ℃에서 16 시간)을 사용하여 분석하였다. pH는 Radiometer PHM82 Standard pH meter 및 N48 EE 프로브를 사용하여 측정하였다.

조직감 측정

상기 슬라이스를 시험 전 3일 동안 5 ℃에 유지시켰다. 조직감 시험을 위해 4개의 슬라이스를 함께 적층하고, 반으로 절단하고, 두개의 반을 적층하였다. 따라서 시험 적층은 8개 슬라이스 두께이다.

단단함은 13 ℃에서 TA-HD 조직감 분석기(aka Cylinder Test) 상에서 Penetrometry(1/4 "실린더[6.4 mm])를 사용하여 측정하였다. 상기 실린더를 1 mm s-1의 속도로 슬라이스 적층물에 10 mm 삽입하고, 피크 력을 기록하였다. 4회 측정을 실시했다.

스트레스 및 스트레인을 베인 테스트(Vane Test, Brookfield 5XHBTDV-II 점도계)를 사용하여 13 ℃에서 측정하였다. 6 mm 4-날개 베인을 10 mm 깊이로 삽입하고, 수득 시점에 도달할 때까지 0.5 rpm으로 회전하였다. 4회 측정을 기록하였다.

용융 특성은 슈라이버 용융 테스트(Schreiber Melt Test, 232 ℃ 5 분 동안, Zehren and Nusbaum 1992)(Process Cheese, Cheese Reporter Publishing Company)를 사용하여 측정하였다.

결과

조성

수분 및 pH 데이터를 표 21에 나타냈다. 샘플의 수분 및 pH는 매우 일정했다. 상기는 조직감 및 용융 특성의 차이가 조성 변화보다는 성분 효능의 차이때문인 것을 의미한다.

수분 증발은 RVA에서 치즈 제조 중에 발생한다. 수분은 배치 사이가 일정하다고 가정하므로 가공 중에 증발되도록 조정되지 않았다.

표 21의 일정한 수분 데이터로 이러한 접근을 확인할 수 있다.

[표 21]

최종 점도

평균 최종 점도는 표 21에 나타냈다.

최종 점도는 본 발명의 열 변성 유청 단백질 성분을 함유하는 것 보다 WPC392를 함유하는 가공 치즈가 더 크게 상이한 것이 명백하다.

실린더 테스트에 의해 측정된 단단함

단단함 결과를 표 21에 기록하였다. 표준 WPC392로부터 제조된 IWS의 단단함은 본 발명의 열 변성 유청 단백질 성분으로부터 제조한 IWS 보다 더 낮게 나타났다. 샘플의 수분 및 pH가 거의 동일하므로(참고로서 단백질 및 지방 함량), 단단함의 차이는 WPC 성분때문이다.

베인 테스트에 의해 측정된 스트레스 및 스트레인 결과

베인 스트레스 결과를 표 21에 나타냈다. 스트레스 데이터의 패턴은 본 발명의 성분보다 낮은 WPC392로부터 제조된 가공 치즈의 스트레스를 갖는 단단함 데이터와 매치된다.

상기 베인 스트레인 결과를 표 21에 나타냈다. 표준 WPC392로부터 제조된 IWS로부터의 스트레인 데이터는 본 발명의 성분으로부터 제조된 것 보다 낮다.

용융

용융 결과를 표 21에 나타냈다. 표준 WPC392로부터 제조된 IWS는 본 발명의 성분으로부터 제조된 것 보다 현저하게 낮게 용융된다.

요약

ㆍ본 발명의 성분으로부터 제조된 IWS는 WPC392로 제조된 치즈 보다 더 용융된다.

ㆍ본 발명의 성분으로부터 제조된 IWS는 WPC392로부터 제조된 치즈보다 더 단단하다.

ㆍ본 발명의 성분으로부터 제조된 IWS는 WPC392로 제조된 치즈 보다 더 낮은 제조 중 점도를 갖는다.

ㆍ슬라이스 조성물은 미세구조인 것과 같이 비교적 균일하다(수분 및 pH). 상기로 임의의 조직 차이는 조성 변화때문이 아님을 제안한다.

실시예 8

건조 이전에 고압 관형 반응기로부터 나오는 액상 스트림의 특성

도 10은 매우 미세한 입자 분산액이 본 발명의 관형 반응기로부터 제조될 수 있다는 것을 보여준다.

도 11은 변성 정도가 온도 및 보유 시간을 결합한 것을 조정함으로써 관형 반응기로부터 나오는 액상 스트림에서 미세하게 제어될 수 있다는 것을 보여준다.

Claims

변형된 건식 유청 단백질 농축물(WPC) 또는 유청 단백질 분리물(WPI)의 제조 방법에 있어서,
(a) 4.7 내지 8.5의 pH에서 15 % 내지 50 %(w/v)의 단백질 농도를 갖는 수성 WPC 또는 WPI 용액을 준비하는 단계;
(b) 상기 용액을 단백질 변성이 발생하는 시간 동안 50 ℃ 이상으로 가열 처리하는 단계(상기 가열 처리 단계는 난류 흐름(turbulent flow)의 조건 하에서 상기 용액을 가열하는 단계를 포함함);
(c) 상기 가열 처리 마지막에 상기 가열 처리된 물질을 건조기로 즉시 이송시키는 단계; 및
(d) 상기 가열-처리된 WPC 또는 WPI를 건조시키는 단계를 포함하며,
상기 가열-처리된 WPC 또는 WPI는 액체가 건조되기 쉬운 액적(droplets)으로 전환되는 경우 이외에 건조 단계 이전에 기계적 전단 처리는 실시하지 않는, 제조 방법.
가열-처리된 유청 단백질 농축물(WPC) 또는 유청 단백질 분리물(WPI)의 제조 방법에 있어서,
(a) 4.7 내지 8.5의 pH에서 15 % 내지 50 %(w/v)의 단백질 농도를 갖는 수성 WPC 또는 WPI 용액을 준비하는 단계; 및
(b) 상기 용액을 단백질 변성이 발생하는 시간 동안 50 ℃ 이상으로 가열 처리하는 단계(상기 가열 처리 단계는 500 이상의 레이놀즈 수(레이놀즈 number)를 갖는 것이 바람직한 난류 흐름의 조건 하에서 상기 용액을 가열하는 단계를 포함함)를 포함하는, 제조 방법.
제 2 항에 있어서,
(c) 상기 가열 처리 마지막에 상기 가열 처리된 물질을 건조될 건조기 또는 다른 성분과 혼합될 혼합기로 즉시 이송시키는 단계; 및
(d) 상기 가열-처리된 WPC 또는 WPI는 단계 (c) 이전에 입자 크기를 감소시키는 처리는 실시하지 않는, 제조 방법.
변형된 건식 유청 단백질 농축물(WPC) 또는 유청 단백질 분리물(WPI)의 제조 방법에 있어서,
(a) 4.7 내지 8.5의 pH에서 15 % 내지 50 %(w/v)의 단백질 농도를 갖는 수성 WPC 또는 WPI 용액을 준비하는 단계;
(b) 상기 용액을 단백질 변성이 발생하는 시간 동안 50 ℃ 이상으로 가열 처리하는 단계(상기 가열 처리 단계는 난류 흐름의 조건 하에서 상기 용액을 가열하는 단계를 포함함);
(c) 상기 가열 처리 마지막에 상기 가열 처리된 물질을 건조기에 신속하게 이송시키는 단계; 및
(d) 상기 가열-처리된 WPC 또는 WPI를 건조시키는 단계를 포함하며,
상기 가열-처리된 WPC 또는 WPI는 액체가 건조되기 쉬운 액적으로 전환되는 경우 이외에 건조 단계 이전에 기계적 전단 처리는 실시하지 않는, 제조 방법.
액상 유청 단백질 농축물(WPC) 또는 유청 단백질 분리물(WPI)을 포함하는 혼합물의 제조 방법에 있어서,
(a) 4.7 내지 8.5의 pH에서 15 % 내지 50 %(w/v)의 단백질 농도를 갖는 수성 WPC 또는 WPI 용액을 준비하는 단계;
(b) 상기 용액을 단백질 변성이 발생하는 시간 동안 50 ℃ 이상으로 가열 처리하는 단계(상기 가열 처리 단계는 난류 흐름의 조건 하에서 상기 용액을 가열하는 단계를 포함함); 및
(c) 상기 가열 처리 마지막에, 상기 가열 처리된 물질을 하나 이상의 다른 성분과 혼합하는 혼합기로 즉시 이송시키는 단계(상기 하나 이상의 다른 성분은 우유, 탈지유, 지방, 탄수화물, 우유 보유물 또는 탈지유 보유물로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함함)를 포함하는, 제조 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
가열 이전에 WPC 농축물의 pH는 5.0 내지 8.5, 더 바람직하게는 5.5 내지 8.5, 가장 바람직하게는 6.0 내지 8.0, 가장 바람직하게는 6.5 내지 7.5로 조정하는, 제조 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
가열 이전에 WPC 농축물의 단백질 농도는 16 % 내지 40 %인, 제조 방법.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열 처리는 WPC 또는 WPI 용액이 5 mm 이상 150 mm 이하의 내부 직경을 갖는 가열된 흐름 경로(flow path)를 따라 통과할 때 실시하는, 제조 방법.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용액은 긴 관형 반응기(long tubular reactor)를 통과하며, 60 ℃ 내지 110 ℃의 온도에서 배출되는, 제조 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 관형 반응기는 5 바 내지 500 바의 가압률로 펌프를 사용하여 공급하는, 제조 방법.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열은 직접 스팀을 주입함으로써 실행하는, 제조 방법.
유청 단백질로서 50 % 내지 95 %의 총 고형물, 가장 바람직하게는 52 % 내지 90 %의 총 고형물을 갖는 변형된 건식 WPC 또는 WPI의 제조 방법에 있어서,
(a) 15 % 내지 50 %(w/v)의 유청 단백질을 갖는 수성 WPC 또는 WPI을 준비하는 단계;
(b) 고압 펌프를 사용하여 3 바 내지 1000 바, 바람직하게는 5 바 내지 500 바, 가장 바람직하게는 10 바 내지 350 바의 압력에서 단백질 농축물을 고압 히터로 공급하는 단계(상기 생성물은 500 이상의 레이놀즈 수로, 난류 흐름이 바람직하게 실시되도록 흐름);
(c) 상기 수득된 용액을 단백질의 변성이 일어나는 시간 동안 70 ℃ 이상으로 가열 처리하는 단계;
(d) 상기 가열 처리 마지막에, 상기 가열-처리된 물질을 건조기로 신속하게 이송하는 단계; 및
(e) 상기 가열-처리된 WPC 또는 WPI를 건조시키는 단계를 포함하며,
상기 가열 처리 단계(c)로부터 처리된 WPC 스트림은 건조 단계 이전에 입자 크기를 감소시키는 처리는 실시하지 않는, 제조 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 가열 처리 영역은 상기 건조기의 유입구에 직접 결합되는, 제조 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 건조는 분무 건조에 의해 실행되는, 제조 방법.
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 난류 흐름은 1000 초과의 레이놀즈 수를 갖는, 제조 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 레이놀즈 수는 1500을 초과하는, 제조 방법.
제 16 항에 있어서,
상기 레이놀즈 수는 2,000 내지 50,000 범위내에 있는, 제조 방법.
가공 치즈, 요구르트 및 유청 칩(whey crisps)으로 이루어진 군으로부터 선택된 제품의 제조 성분으로서 사용되는, 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된 WPC 또는 WPI의 용도.
식품류의 성분에 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항의 WPC 또는 WPI를 포함함으로써 식품류의 단백질 함량을 증가시키는 방법.
제 19 항에 있어서,
상기 식품류는 용융이 요구되는 경우 지방을 용융시키는 단계, 지방 또는 오일을 탄수화물 및 WPC와 혼합하는 단계 및 상기 혼합물을 셋팅하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조되는 스낵 바(snack bar)인, 방법.
요구르트의 성분으로서 제 1 항 또는 제 4 항에 따른 방법으로 제조되는 건식 WPC 또는 WPI를 포함하는 단계를 포함하는 요구르트의 제조 방법.
제 21 항에 있어서,
상기 건식 WPC 또는 WPI를 카제인을 포함하는 우유와 혼합함으로써 7% (w/v) 이상의 단백질을 갖는 요구르트 우유의 제조 단계 및 상기 요구르트 우유의 pH를 3.8 내지 5.5로 산성화시키는 단계를 포함하는, 제조 방법.
제 22 항에 있어서,
상기 요구르트 우유의 단백질 농도는 8 % 내지 20 %(w/v)인, 제조 방법.
제 23 항에 있어서,
상기 요구르트 우유의 단백질 농도는 10 % 내지 16 %(w/v)인, 제조 방법.
제 21 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 pH는 4.0 내지 5.0인, 제조 방법.
제 21 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
요구르트 우유의 산성화는 스트렙토코커스 서모필루스(Streptococcus thermophilus)와 락토바실루스(Lactobacillus)의 혼합 배양액을 사용하여 실행하는, 제조 방법.
제 21 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
산성화는 화학적 산성화에 의해 실행되는, 제조 방법.
1.5 % 내지 15 % (w/v) 단백질을 포함하는 요구르트 드링크의 제조 방법에 있어서,
제 1 항 또는 제 4 항에 따른 방법으로 제조된 건식 WPC 또는 WPI를 카제인을 포함하는 우유와 혼합하는 단계 및 pH를 3.8 내지 5.5로 산성화시키는 단계를 포함하는, 제조 방법.
제 21 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 카제인을 포함하는 우유는 우유, 우유 보유물 또는 우유 단백질 보유물을 포함하는, 제조 방법.
제 21 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 카제인을 포함하는 우유는 탈지유를 포함하는, 제조 방법.
유청 단백질 가수 분해물의 제조 방법에 있어서,
제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 열-처리된 WPC 또는 WPI를 준비하는 단계 및 상기 열-처리된 WPC 또는 WPI를 프로테아제와 접촉시키는 단계를 포함하는, 제조 방법.
영양 제품의 제조 방법에 있어서,
제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된 가열-처리된 WPC 또는 WPI 또는 제 31 항에 따른 방법에 의해 제조된 가수 분해물을 성분으로서 물과 가용성 탄수화물도 포함하는 혼합물에 첨가하는 단계를 포함하는, 제조 방법.
제 32 항에 있어서,
상기 혼합물은 나트륨 및 칼륨 염, 및 지질과 비타민의 공급원을 추가로 포함하는, 제조 방법.
제 33 항에 있어서,
상기 영양 제품은 70 ℃ 이상, 바람직하게는 100 ℃ 이상, 더 바람직하게는 적어도 상업적 살균 조건 하의 온도에서 가열되는, 제조 방법.
가공 치즈의 제조 방법에 있어서,
제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 유청 단백질 성분을 준비하는 단계, 상기 성분을 치즈와 물을 포함하는 다른 성분과 혼합하는 단계, 용융된 가공 치즈를 형성하기 위해 쿠킹하는 단계 및 냉각시키는 단계를 포함하는, 제조 방법.