KR20130079408A - 콩류로부터의 가용성 단백질 용액의 제조방법 및 그 제품 - Google Patents

콩류로부터의 가용성 단백질 용액의 제조방법 및 그 제품 Download PDF

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KR20130079408A
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버콘 뉴트라사이언스 (엠비) 코포레이션
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Abstract

본 발명은 완전히 용해가능하고, 산 pH에서 열 안정하고 바람직하게는 투명한 용액을 형성하며, 단백질의 침전 없이 소프트 드링크 및 스포츠 드링크를 포함하는 수용성 시스템의 단백질 증강에 유용한 신규의 콩류 단백질 제품을 제공한다. 이 발명의 범주 내에서의 변경도 가능하다.

Description

콩류로부터의 가용성 단백질 용액의 제조방법 및 그 제품{A Method of Producing Soluble Protein Solutions from Pulses and Product Thereof}
본 발명은 콩류로부터 단백질 용액의 제조 및 새로운 콩류 단백질 제품에 관한 것이다.
본 출원인에게 양도된 2009년 10월 21일자 출원된 미국 특허출원 제12/603,087(미국 특허공개번호 2010-0098818)호 및 2010년 10월 13일에 출원된 미국 특허출원 제 12/923,897(미국 특허공개번호 2011-0038993)호에 있어서, 낮은 pH 값들에서 투명하고 열 안정성이 있는 용액을 생산할 수 있는, 그리고 소프트 드링크는 물론 다른 수용성 시스템들에 있어서, 단백질의 침전 없이 단백질 증강용으로 사용될 수 있는, 적어도 약 60 wt% (N x 6.25)d.b., 바람직하게는 적어도 약 90 wt%의 단백질 함량을 갖는 콩 단백질 제품의 생산이 개시되어 있다.
이 콩 단백질 제품은 단백질원으로부터 콩 단백질의 용해를 일으키고 수용성 콩 단백질 용액을 형성하기 위하여 수용성 염화칼슘용액으로 콩 단백질원을 추출하고, 잔여 콩 단백질원으로부터 수용성 콩 단백질 용액을 분리하며, 콩 단백질 용액을 선택적으로 희석하고, 산성화된 깨끗한 콩 단백질 용액을 생산하기 위하여 수용성 콩 단백질 용액의 pH를 약 1.5 내지 약 4.4의 pH로, 바람직하게는 약 2 내지 약 4의 pH로 조정하며, 선택적 막 기술을 사용하여 이온 강도를 실질적으로 일정하게 유지하면서 수용성 깨끗한 단백질 용액을 선택적으로 농축하고, 농축된 콩 단백질 용액을 선택적으로 디아필터링(diafiltering)하며, 그리고 농축되고 선택적으로 디아필터링된 콩 단백질 용액을 선택적으로 건조함에 의해 생산된다.
본 발명은 콩류로부터 수용성 단백질 용액을 형성하기 위한 새로운 공정을 제공하는 것이다.
렌즈 콩, 병아리 콩, 건조 완두콩 및 건조 콩류를 포함하는 콩류로부터 산성 수용성 단백질 제품을 형성하기 위하여 사용될 수 있는 이 공정 및 그것의 변형들이 발견되었다.
따라서, 본 발명의 하나의 관점에 있어서, 건조중량기준(d.b.)으로 적어도 약 60 wt%, 바람직하게는 적어도 약 90 wt%(N x 6.25)의 콩류 단백질 함량을 갖는 콩류 단백질 제품을 생산하는 방법이 제공되는데, 이 방법은:
(a) 단백질원으로부터 콩류 단백질의 용해를 일으키고 수용성 콩류 단백질 용액을 형성하도록, 수용성 칼슘염 용액, 바람직하게는 수용성 염화칼슘 용액으로 콩류 단백질원을 추출하는 단계,
(b) 잔여 콩류 단백질원으로부터 수용성 콩류 단백질 용액을 분리하는 단계,
(c) 수용성 콩류 단백질 용액을 선택적으로 희석하는 단계,
(d) 산성화된 깨끗한 콩류 단백질 용액을 생산하기 위하여, 수용성 콩류 단백질 용액의 pH를 약 1.5 내지 약 4.4의 pH로, 바람직하게는 약 2 내지 약 4의 pH로 조정하는 단계,
(e) 만약 산성화된 콩류 단백질 용액이 아직 깨끗하지 않으면 산성화된 콩류 단백질 용액을 선택적으로 깨끗하게 하는 단계,
(f) 단계들 (b) 내지 (e)의 대신으로, 결합된 수용성 콩류 단백질 용액과 잔여 콩류 단백질원을, 선택적으로, 희석하고 그 다음 pH를 약 1.5 내지 약 4.4의 pH로, 바람직하게는 약 2 내지 약 4의 pH로 조정하며, 그 다음 산성화되고 바람직하게는 깨끗한 콩류 단백질 용액을 잔여 콩류 단백질원으로부터 분리하는 단계,
(g) 선택적 막 기술에 의해 이온 강도를 실질적으로 일정하게 유지하면서 수용성의 콩류 단백질 용액을 선택적으로 농축하는 단계,
(h) 농축된 콩류 단백질 용액을 선택적으로 디아필트레이션(diafilteration)하는 단계, 및
(i) 농축되고 선택적으로 디아필트레이션된 콩류 단백질 용액을 선택적으로 건조하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
콩류 단백질 제품은 적어도 약 90 wt%, 바람직하게는 적어도 약 100 wt% (N x 6.25)d.b.의 단백질 함량을 갖는 바람직하게는 분리물이다.
본 발명은 적어도 약 60 wt%, 바람직하게는 적어도 약 90 wt%, 더욱 바람직하게는 적어도 약 100 wt% (N x 6.25)d.b.의 단백질 함량을 갖는 새로운 콩류 단백질 제품을 더 제공하고, 이 제품은 물 수용성이고 약 4.4 이하의 산성 pH 값에서 열 안정성이 있는 용액을 형성하며 단백질의 침전 없이 소프트 드링크 및 스포츠 드링크를 포함하는 수용성 시스템의 단백질 증강용으로 사용가능하다.
본 발명의 다른 관점에 있어서, 약 4.4 이하의 pH에서 열 안정성이 있는 여기에 제공된 콩류 단백질 제품의 수용성 용액이 제공된다. 이 수용성 용액은 음료일 수 있는데, 이것은 콩류 단백질 제품이 완전히 용해되는 투명하고 깨끗한 음료일 수 있고, 또는 이 용액은 콩류 단백질 제품이 불투명함에 기여를 하던 하지 않던 불투명한 음료일 수 있다.
여기의 방법에 따라 제조된 콩류 단백질 제품은, 산성매체의 단백질 증강용뿐만 아니라, 가공식품 및 음료의 단백질 보강에 한정되지 않고, 오일 유제품, 굽는 제품에 있어서의 바디 형성제 및 가스 함정에 빠지는 제품들에 있어서의 형성제를 포함하는 단백질 제품들의 다양한 범위의 종래의 응용에 사용되어질 수 있다. 부가하여, 이 콩류 단백질 분리물은 육류 유사체로 유용한 단백질 섬유로 형성되어도 좋고, 계란 흰자 대체품 또는 계란 흰자가 바인더로 사용되는 식품제품들에 있어서의 증량제로서 사용되어도 좋다. 이 콩 단백질 제품은 또한 영양 보충제로 사용되어도 좋다. 이 콩 단백질 제품은 또한 영양제로 사용되어도 좋다. 이 콩 단백질 제품의 다른 용도들로서는 애완동물 식품, 동물 사료 및 산업 및 화장품 분야에 그리고 개인 위생용품 등에 이용될 수 있다.
콩류 단백질 제품을 제공하기 위한 공정의 초기단계는 콩류 단백질원으로부터 콩류 단백질을 용해하는 것을 포함한다. 발명이 적용되는 이 콩류는 렌즈 콩, 병아리 콩, 건조 완두콩 및 건조 콩류를 포함한다. 이 콩류 단백질원은 콩류 또는 어떤 콩류 제품 또는, 콩류 가루와 같은, 콩류의 가공으로부터 유래 된 반제품일 수 있다. 콩류 단백질원으로부터 회수된 콩류 단백질 제품은 콩류에서 자연적으로 발생하는 단백질일 수 있고 또는 단백질성 물질이 유전적 처리에 의해 변형된 그러나 소수성 및 극지 성질의 자연 단백질 특성을 소유하는 단백질이어도 좋다.
콩류 단백질원 물질로부터의 단백질 용해는, 비록 다른 칼슘염 용액이 사용되어 져도 좋지만, 가장 편리하게는 염화칼슘용액을 이용하여 수행된다. 부가하여, 마그네슘 염과 같은 다른 알칼리 토금속 화합물이 사용되어도 좋다. 뿐만 아니라, 콩류 단백질원으로부터 콩류 단백질의 추출은 염화나트륨과 같은 칼슘염 용액을 다른 염 용액과 조합해서 사용하여 수행되어도 좋다. 부가적으로, 콩류 단백질원으로부터 콩류 단백질의 추출은 추출단계에서 생산된 수용성 콩류 단백질 용액에 순차적으로 첨가되는 칼슘염과 함께 물 또는 염화나트륨과 같은 다른 염 용액을 사용하여 수행되어 져도 좋다. 칼슘염의 첨가에 의해 형성된 침전물은 뒤이은 처리의 전에 제거된다.
칼슘염 용액의 농도가 증가함으로써, 콩류 단백질원으로부터 단백질의 용해 정도는 초기에 최대값에 도달할 때까지 증가한다. 뒤이은 염 농도의 증가는 용해된 총 단백질을 증가시키지 않는다. 최대 단백질 용해를 일으키는 칼슘염 용액의 농도는 관련된 염에 의존하여 변화한다. 통상적으로는, 약 1.0 M 이하의 농도값, 더욱 바람직하게는 약 0.10 M 내지 약 0.15 M의 값을 사용하는 것이 바람직하다.
뱃치(batch) 공정에 있어서, 단백질의 염 용해는, 용해시간을 감소하기 위하여 바람직하게는 교반을 수반하여, 약 1℃ 내지 약 65℃, 바람직하게는 약 15℃ 내지 약 65℃, 더욱 바람직하게는 약 20℃ 내지 약 35℃의 온도에서, 통상적으로 약 1 내지 약 60분 동안 수행된다. 실질적으로 실행 가능한 한 많은 단백질을 콩류 단백질원으로부터 추출하기 위하여 용해하는 것이 바람직하고, 그렇게 함으로써 전체적으로 높은 수확률을 제공한다.
계속되는 공정에 있어서, 콩류 단백질원으로부터 단백질의 추출은 콩류 단백질원으로부터 단백질의 계속적인 추출을 효과적으로 수행하도록 일정한 어떤 방식으로 수행된다. 한 실시예에 있어서, 콩류 단백질원은 칼슘염 용액과 계속하여 혼합되고 이 혼합물은 소정의 길이를 갖는 파이프 또는 도관을 통해 그리고 여기에 개시될 파라미터들에 따라서 소망하는 추출을 효과적으로 수행하는데 충분한 체류시간을 위한 유동률로 전송된다. 이러한 계속적인 공정에서, 염 용해단계는 실질적으로 실행 가능한 한 많은 단백질을 콩류 단백질원으로부터 추출하기 위하여 용해를 효과 있게 하는데 약 10분까지의 시간 내에 빠르게 수행된다. 계속되는 공정에서의 용해는 약 1℃ 내지 약 65℃ 사이, 바람직하게는 약 15℃ 내지 약 65℃ 사이, 더욱 바람직하게는 약 20℃ 내지 약 35℃ 사이의 온도에서 수행된다.
추출은 일반적으로 약 4.5 내지 약 11의 pH, 바람직하게는 약 5 내지 약 7의 pH에서 수행된다. 이 추출 시스템(콩류 단백질원 및 칼슘염 용액)의 pH는 통상적으로 염산 또는 인산과 같은 어떤 편리한 식품등급 산, 또는 통상 수산화나트륨과 같은 식품등급 알칼리의 사용에 의해 추출단계를 위해 약 4.5 내지 약 11의 범위 이내에서 어떤 소망하는 값으로 조정되어도 좋다.
용해 단계 동안 칼슘염 용액에 있어서의 콩류 단백질원의 농도는 광범위하게 변할 수 있다. 전형적인 농도값은 약 5 내지 약 15% w/v 이다.
추출단계로부터 획득된 단백질 용액은 일반적으로 약 5 내지 약 50 g/L, 바람직하게는 약 10 내지 약 50 g/L의 단백질 농도를 갖는다.
수용성 칼슘염 용액은 산화방지제를 포함해도 좋다. 이 산화방지제는 황산 나트륨 또는 아스코르브산과 같은 어떤 편리한 산화방지제이어도 좋다. 채용되는 산화방지제의 량은 용액의 약 0.01로부터 약 1 wt% 까지 다양할 수 있으며, 바람직하게는 약 0.05 wt% 일 수 있다. 이 산화방지제는 단백질 용액에 있어서 어떤 석탄산의 산화를 방지하는 역할을 한다.
추출단계로부터 획득된 수상은, 잔여 콩류 단백질원 물질을 제거하기 위하여, 원심 경사기, 뒤이어 디스크 원심분리 및/또는 여과를 채용함에 의하는 것과 같이, 어떤 편리한 방법으로 잔여 콩류 단백질원으로부터 분리되어도 좋다. 이 분리단계는 일반적으로 단백질 용해단계와 동일한 온도에서 수행되지만, 약 1℃ 내지 약 65℃ 사이, 바람직하게는 약 15℃ 내지 약 65℃ 사이, 더욱 바람직하게는 약 20℃ 내지 약 35℃ 사이의 온도의 범위 이내의 어떤 온도에서 수행되어 져도 좋다. 한편, 이하에서 언급될 선택적 희석 및 산성화 단계들이, 앞서 언급한 분리단계에 의한 잔여 콩류 단백질원 물질의 뒤이은 제거 전에, 수용성 콩류 단백질 용액 및 잔여 콩류 단백질원의 혼합물에 적용되어도 좋다. 분리된 잔여 콩류 단백질원은 처분을 위해 건조되어도 좋다. 그렇지 않으면, 분리된 잔여 콩 단백질원은, 이러한 잔여 단백질을 회수하기 위한 종래의 등전 침전 공정과 같은 어떤 다른 편리한 공정에 의해, 일부 잔여 단백질을 회수하기 위하여 처리되어도 좋다.
이 수용성 콩 단백질 용액은, 색상 및/또는 냄새 화합물을 제거하기 위하여, 분말화된 활성 탄소 또는 낟알로 된 활성 탄소와 같은 흡착제로 처리되어도 좋다. 이러한 흡착제처리는 일반적으로 분리된 수용성 단백질 용액의 주변온도에서 어떤 편리한 조건 하에서 수행되어도 좋다. 분말화된 활성 탄소를 위하여는 약 0.025% 내지 약 5% w/v, 바람직하게는 약 0.05% 내지 약 2% w/v의 량이 채용된다. 흡착한 재료는 여과와 같은 어떤 편리한 수단에 의해 콩류 단백질 용액으로부터 제거되어도 좋다.
획득된 수용성 콩류 단백질 용액은, 수용성 콩류 단백질 용액의 전도성을 일반적으로 약 90 mS 이하의 값으로, 바람직하게는 약 4 내지 약 18 mS의 값으로 감소하기 위하여, 일반적으로 약 0.5 내지 약 10 용량, 바람직하게는 약 0.5 내지 약 2 용량으로 물로 희석되어 져도 좋다. 이러한 희석은, 비록 약 3 mS까지의 전도성을 갖는 염화나트륨 또는 염화칼슘과 같은 희석 염 용액이 사용되어도 좋지만, 통상적으로 물을 사용하여 수행된다.
콩류 단백질 용액이 혼합되는 물은 일반적으로 콩류 단백질 용액과 동일한 온도를 갖지만, 이 물은 약 1° 내지 약 65℃, 바람직하게는 약 15° 내지 약 65℃, 더욱 바람직하게는 약 20° 내지 약 35℃의 온도를 가져도 좋다.
희석된 콩류 단백질 용액은 산성화된 수용성 콩류 단백질 용액, 바람직하게는 깨끗하고 산성화된 수용성 콩류 단백질 용액을 얻기 위하여, 염산 또는 인산과 같은 어떤 적절한 식품등급 산의 첨가에 의해 pH 값을 약 1.5 내지 약 4.4, 바람직하게는 약 2 내지 약 4의 pH 값으로 조정된다.
이 희석되고 산성화된 콩류 단백질 용액은 일반적으로 약 95 mS 이하의, 바람직하게는 약 4 내지 약 23 mS의 전도성을 갖는다.
앞서 언급한 바와 같이, 잔여 콩류 단백질원의 빠른 분리에 대한 대안으로서, 수용성 콩류 단백질 용액 및 잔여 콩류 단백질원 물질은 함께 선택적으로 희석되고 산성화되어도 좋고, 그 다음 산성화된 수용성 콩류 단백질 용액은 앞서 언급한 어떤 편리한 기술에 의해 깨끗하게 되고 잔여 콩류 단백질원 물질로부터 분리된다.
이 산성화된 수용성 콩류 단백질 용액은 추출단계 동안 콩류 단백질원 물질로부터의 추출의 결과로서의 용액에 존재하는 트립신 억제인자들과 같은 열-불안정 반-영양인자들을 불활성화시키도록 열처리에 놓일 수 있다. 이러한 열처리단계는 또한 미생물의 부하를 감소시키는 부가적 이득도 제공한다. 일반적으로, 단백질 용액은 약 70℃ 내지 약 160℃의 온도로, 바람직하게는 약 80℃ 내지 약 120℃의 온도로, 더욱 바람직하게는 약 85℃ 내지 약 95℃의 온도에서, 약 10초 내지 약 60분 동안, 바람직하게는 약 10초 내지 약 5분 동안, 더욱 바람직하게는 약 30초 내지 약 5분 동안 가열된다. 이 열처리 되고 산성화된 콩류 단백질 용액은 그 다음 약 2℃ 내지 약 65℃, 바람직하게는 약 20℃ 내지 약 35℃의 온도로 이하에서 기술될 추가처리를 위하여 냉각되어도 좋다.
만약 선택적으로 희석되고 산성화된 그리고 선택적으로 열 처리된 콩류 단백질 용액이 투명하지 않다면, 그것은 여과 또는 원심분리와 같은 어떤 편리한 공정에 의해 깨끗하게 되어도 좋다.
획득된 산성화된 수용성 콩류 단백질 용액은 콩류 단백질 제품을 생산하기 위하여 직접 건조되어도 좋다. 감소 된 불순물 함량을 갖고 감소된 염 함량을 갖는 콩 단백질 분리물과 같은 콩 단백질 제품을 제공하기 위하여, 이 산성화된 수용성 콩류 단백질 용액은 건조 전에 이하에서 개시되는 바와 같이 처리되어도 좋다.
이 산성화된 수용성 콩류 단백질 용액은 이온 강도를 실질적으로 일정하게 유지하면서 단백질 농도를 증가시키기 위하여 농축되어도 좋다. 이러한 농축은 일반적으로 약 50 g/L 내지 약 300 g/L, 바람직하게는 약 100 내지 약 200 g/L의 단백질 농도를 갖는 농축된 콩류 단백질 용액을 제공하도록 수행된다.
농축단계는, 약 3000 내지 약 1,000,000 달톤, 바람직하게는 약 5,000 내지 100,000 달톤과 같은 적절한 분자 질량 차단과 함께, 그리고 서로 다른 막 재질 및 구조를 갖는, 동공-섬유 막 또는 나선-권선 막과 같은, 막들을 사용하여, 한외거르기 또는 디아필트레이션과 같은 어떤 편리한 선택적 막 기술을 채용함에 의해서와 같이, 뱃치 또는 계속적인 조작으로 한결같은 어떤 편리한 방법으로 수행되어 지고, 그리고 계속적인 조작을 위하여, 수용성 단백질 용액이 막들을 통해 통과하는 것과 같이 소망하는 농도를 허용하도록 치수되어진다.
잘 알려진 바와 같이, 한외거르기 및 유사한 선택적 막 기술은 낮은 분자량 종류는 막의 통과를 허용하는 반면 높은 분자량 종류는 통과를 허용하지 않는다. 낮은 분자량 종류는 염의 이온 종류뿐만 아니라 탄수화물, 색소, 저 분자량 단백질들 및 트립신 억제인자와 같은 반-영양 인자들과 같은 원 물질로부터 추출된 낮은 분자량종류를 포함하고, 이것들은 스스로 저 분자량 단백질들이다. 막의 분자량 차단은 통상적으로, 다른 막 물질 및 구조와 관련하여 오염물질의 통과를 허용하는 한편, 용액 내에 단백질의 의미 있는 비율의 유지를 보장하도록 선택된다.
농축된 콩류 단백질 용액은 물 또는 희석 식염수 용액을 사용하여 디아필트레이션(diafiltration) 단계에 놓이게 된다. 디아필트레이션 용액은 천연 pH 또는 디아필트레이션되어 지는 단백질 용액과 동일한 pH 또는 그 사이에 있는 어떤 pH 값에 있어도 좋다. 이러한 디아필트레이션은 약 2 내지 약 40 용량의 디아필트레이션 용액, 바람직하게는 약 5 내지 약 25 용량의 디아필트레이션 용액을 사용하여 수행되어도 좋다. 디아필트레이션 조작에 있어서, 불순물의 량이 침투물과 함께 막 침투를 통해 통과함에 의해 수용성 단백질 용액으로부터 제거된다. 이것은 수용성 단백질 용액을 정제하고 또한 그것의 점성을 감소시킨다. 이 디아필트레이션 조작은 불순물 량이 의미가 없을 때까지 또는 알아볼 수 있는 색상이 침투에 나타나지 않을 때까지 또는 농축물이, 건조되었을 때, 적어도 약 90 wt%(N x 6.25)d.b.의 단백질 함량을 갖는 콩 단백질 분리물을 제공하도록 충분히 정제될 때까지 수행되어도 좋다. 이러한 디아필트레이션은 농축단계를 위한 것과 동일한 막을 사용하여 수행되어도 좋다. 그러나, 원한다면, 디아필트레이션 단계는 약 3,000 내지 약 1,000,000 달톤, 바람직하게는 약 5,000 내지 약 100,000 달톤의 범위내의 분자량 차단을 가지는 막과 같은, 그리고 재질 및 구조가 서로 다른 막을 갖는, 다른 분자량 차단을 갖는 별도의 막을 사용하여 수행되어도 좋다.
그 대신에, 디아필트레이션단계는 농축 전의 산성화된 수용성 단백질 용액에 또는 부분적으로 농축되고 산성화된 수용성 단백질 용액에 적용되어도 좋다. 또한 디아필트레이션은 농축과정 동안 다수 포인트들에서 적용되어 져도 좋다. 디아필트레이션이 농축 전에 또는 부분적으로 농축된 용액에 적용될 때, 획득되는 디아필트레이션된 용액은 그 다음 완전히 농축되어 질 수 있다. 단백질 용액이 농축되어 지는 것으로서 다수회의 디아필트레이션에 의해 달성되는 점성감소는 더 높은 최종적이고 완전히 농축된 단백질 농도가 달성되는 것을 허용한다. 이것은 건조되어 질 물질의 량을 감소시킨다.
농축단계 및 디아필트레이션 단계는 뒤이어 회수된 콩류 단백질 제품이 적어도 약 60 wt% 단백질 (N x 6.25)d.b.과 같이 약 90 wt% 단백질 (N x 6.25)d.b. 이하로 포함되는 것과 같은 방식으로 수행되어도 좋다. 수용성 콩류 단백질 용액을 부분적으로 농축하고 및/또는 부분적으로 디아필트레이션 함에 의해, 단지 불순물을 부분적으로 제거하는 것이 가능하다. 이 단백질 용액은 그 다음 낮은 레벨의 순도를 갖는 콩류 단백질 제품을 제공하기 위하여 건조된다. 이 콩류 단백질 제품은 용해성이 매우 높고 산성조건 하에서 단백질 용액을, 바람직하게는 깨끗한 단백질 용액을 생산하는 것이 가능하다.
산화방지제가 디아필트레이션 매체에 적어도 디아필트레이션 단계의 부분 동안 존재해도 좋다. 이 산화방지제는 황산 나트륨, 아스코르브 산과 같은 어떤 편리한 산화방지제이어도 좋다. 디아필트레이션 매체에 채용된 산화방지제의 량은 채용된 물질에 의존하고 약 0.01 내지 1 wt%, 바람직하게는 약 0.05 wt%로 다양화될 수 있다. 이 산화방지제는 농축된 콩류 단백질 용액에 나타나는 어떤 석탄산의 산화를 방지한다.
농축단계 및 선택적 디아필트레이션 단계는 어떠한 편리한 온도, 일반적으로 약 2℃ 내지 약 65℃, 바람직하게는 약 20 내지 약 35℃의 온도 하에서, 소망하는 정도의 농축을 달성하기 위한 시간 동안 수행된다. 어떤 정도에까지 사용된 온도 및 다른 조건들은 막 공정을 효과적으로 수행하는데 사용된 막 장비, 용액의 소망하는 단백질 농도 및 침투에 대한 불순물 제거의 효과에 의존한다.
앞서 시사한 바와 같이, 콩류는 반-영양 트립신 억제인자들을 포함한다. 최종의 콩 단백질 제품에 있어서 트립신 억제인자 활동성의 레벨은 다양한 공정 변광성의 교모한 처리에 의해 조절될 수 있다.
상술한 바와 같이, 산성화된 수용성 콩류 단백질 용액의 열처리는 열-불안정 트립신 억제인자들을 불활성화하기 위하여 사용될 수 있다. 부분적으로 농축된 또는 완전히 농축된 산성화된 콩류 단백질 용액은 또한 열-불안정 트립신 억제인자들을 불활성화하기 위하여 열처리되어도 좋다. 이 열처리가 부분적으로 농축된 산성화된 콩류 단백질 용액에 적용될 때, 획득되는 열 처리된 용액은 추가적으로 농축되어 져도 좋다.
부가하여, 농축 및/또는 디아필트레이션 단계는 다른 불순물과 함께 침투물에 있는 트립신 억제인자들의 제거를 위하여 호의적인 방법으로 조작되어도 좋다. 트립신 억제인자들의 제거는, 약 30,000 내지 약 1,000,000 달톤(Da)과 같은, 보다 큰 구멍 크기의 막을 사용함에 의해, 약 30 내지 약 65℃와 같은 상승된 온도에서 막을 조작함에 의해, 그리고 약 20 내지 40 용량과 같은 보다 큰 용량의 디아필트레이션 매체를 채용함에 의해 촉진된다.
약 1.5 내지 약 3의 더 낮은 pH에서 콩류 단백질 용액의 산성화 및 막 처리는 약 3 내지 약 4.4의 더 높은 pH에서 용액을 처리하는 것에 비해 트립신 억제인자 활동성을 감소시킬 수 있다. 단백질 용액이 pH 범위의 낮은 단부에서 농축되고 디아필트레이션될 때, 건조 전에 농축물의 pH를 올리는 것이 바람직하다. 농축되고 디아필트레이션된 단백질 용액의 pH는 수산화 나트륨과 같은 어떤 편리한 식품등급 알칼리의 첨가에 의해 소망하는 값, 예를 들어 pH 3으로 올려져도 좋다.
또한, 트립신 억제인자 활동성의 감소는 억제인자들의 시스틴 결합을 방해하거나 바꾸는 감소제에 콩물질을 노출함에 의해 달성될 수 있다. 적합한 감소제로는 황산나트륨, 시스테인(cysteine) 및 N-아세틸시스테인(N-acetylcysteine)을 포함한다.
이러한 감소제의 첨가는 전체공정의 다양한 단계에서 수행되어도 좋다. 감소제는 추출단계에서 콩류 단백질원 물질과 함께 첨가되어도 좋고, 잔여 콩류 단백질원 물질의 제거에 뒤따른 깨끗한 수용성 콩류 단백질 용액에 첨가되어도 좋으며, 건조 전 디아필트레이션된 농축물에 첨가되어도 좋고, 또는 건조된 콩류 단백질 제품과 함께 건조 혼합되어도 좋다. 이 감소제의 첨가는 상술한 바와 같이, 열처리단계 및 막 처리 단계들과 함께 조합되어도 좋다.
만약 농축된 단백질 용액 내에 활동적 트립신 억제인자를 유지하기를 원한다면, 이것은, 감소제를 사용하지 않고, 열처리단계의 강도를 감소 또는 제거함에 의해, 농축 및 디아필트레이션 단계들을, pH 3 내지 약 4.4와 같은, pH 범위의 더 높은 끝단에서 조작함에 의해, 더 작은 구멍크기의 농축 및 디아필트레이션 막을 사용함에 의해, 더 낮은 온도에서 막을 조작함에 의해, 그리고 더 작은 량의 디아필트레이션 매체를 채용함에 의해 달성될 수 있다.
농축되고 선택적으로 디아필트레이션된 수용성 단백질 용액은, 색상 및/또는 냄새 화합물을 제거하기 위하여, 분말화된 활성 탄소 또는 낟알로 된 활성화 탄소와 같은 흡착제로 처리되어도 좋다. 이러한 흡착제 처리는 어떠한 편리한 조건 하에서, 일반적으로 농축된 단백질 용액의 주변온도에서 수행되어도 좋다. 분말화 된 활성화 탄소를 위하여는, 약 0.025% 내지 약 5% w/v, 바람직하게는 약 0.05% 내지 약 2% w/v의 량이 채용된다. 흡착제는 여과와 같은 어떤 편리한 수단에 의해 콩류 단백질 용액으로부터 제거되어도 좋다.
농축되고 선택적으로 디아필트레이션된 수용성 콩 단백질 용액은 스프레이 건조 또는 냉동건조와 같은 어떤 편리한 기술에 의해 건조되어 져도 좋다. 건조 전에 콩 단백질 용액에 대하여 저온살균단계가 수행되어도 좋다. 이러한 저온살균은 어떤 소망의 저온살균 조건 하에서 수행될 수 있다. 일반적으로, 농축되고 선택적으로 디아필트레이션된 콩류 단백질 용액은 약 55℃ 내지 약 70℃, 바람직하게는 약 60℃ 내지 약 65℃의 온도에서 약 30초 내지 약 60분간, 바람직하게는 약 10분 내지 약 15분 동안 가열된다. 저온살균되고 농축된 콩류 단백질 용액은 그 다음 건조를 위하여 바람직하게는 약 25℃ 내지 약 40℃의 온도로 냉각되어도 좋다.
건조된 콩류 단백질 제품은 약 60 wt% 이상의 단백질 함량을 갖는다. 바람직하게는, 이 건조 콩류 단백질 제품은 약 90 wt% 단백질 이상, 바람직하게는 적어도 약 100 wt%(N x 6.25)d.b.의 단백질 함량을 갖는 분리물이다.
여기서 생산된 콩류 단백질 제품은, 단백질 증강을 제공하기 위하여, 탄산 및 비 탄산 음료들 속에 합쳐지기에 이상적인 제품을 만들 수 있는, 산 수용성 환경에 용해가능하다. 이러한 음료들은, 약 2.5 내지 약 5의 범위로, 광범위한 범위의 산성 pH값을 갖는다. 여기에 제공되는 이 콩류 단백질 제품은 이러한 음료들에 단백질 증강을 제공하기 위하여 어떤 편리한 량으로, 예를 들면, 서어빙serving) 당 적어도 약 5g의 콩류 단백질을 이러한 음료에 첨가되어 져도 좋다. 첨가된 콩류 단백질 제품은 음료에 용해되고 음료의 불투명함은 열처리에 의해 증가 되지 않는다. 이 콩류 단백질 제품은 물에 용해됨에 의해 음료로 환원되기 전의 건조된 음료와 혼합되어 져도 좋다. 어떤 경우들에 있어서는, 만약 음료에 존재하는 성분들이 음료에 용해되어 남는 발명의 조성물의 능력에 불리하게 영향을 준다면 발명의 조성물이 견딜 수 있도록 음료의 일반적인 배합의 변경이 필요할 수도 있다.
실시예 들
실시예 1
이 실시예는 렌즈 콩, 병아리 콩 및 건조 완두콩의 단백질 추출률 및 추출단계로부터 획득된 단백질 용액의 선명도에 대한 산성화의 효과를 평가한다.
건조 렌즈 콩, 병아리 콩, 황색 말린 완두콩 및 녹색 말린 완두콩이 전체적 형태로 구매되었고 Bamix 세단기를 사용하여 비교적 좋은 분말의 형태로 까지 분쇄되었다. 분쇄의 정도는 시간 또는 입자크기에 의해 조정되지 않았다. 분쇄 물질(10 g)이 0.15M CaCl2(100 ml)로 실온에서 자석교반기로 30분 동안 추출되었다. 이 추출물은 원심분리에 의해 10분 동안 10,200 g으로 이미 쓴 물질로부터 분리되었고 그 다음 0.45 ㎛ 구멍크기 흡입여과기로 여과에 의해 더 정제되었다. 분쇄출발물질 및 정제추출물은 Leco FP 528 Nitrogen Determinator를 사용하여 단백질 함량을 위하여 테스트 되어졌다. 전 강도에서 및 1 용량의 역삼투(RO) 정제된 물로 희석된 추출물의 선명도가 600 nm(A600)에서 빛 흡수력을 측정함에 의해 결정되었다. 전 강도 및 희석된 용액은 그 다음 HCl로 pH가 3으로 조정되었고 A600이 다시 측정되었다. 이 실시예 및 용액 선명도가 A600 측정에 의해 평가된 다른 실시예들에 있어서, 물은 분광 광도계를 백지화하기 위하여 사용되었다.
각 단백질원을 위하여 결정된 단백질 함량들 및 겉보기 추출률이 표 1에 나타나 있다.
단백질원들의 단백질 함량 및 겉보기 추출률
단백질원 단백질 함량(%) 겉보기 추출률(%)
렌즈 콩 24.20 47.5
병아리 콩 18.97 52.2
황색 말린 완두콩 23.07 59.4
녹색 말린 완두콩 22.38 64.3
표 1의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 모든 단백질원들의 겉보기 추출률은 꽤 좋았다.
산성화의 전 및 후에 있어서 전 강도 및 희석된 추출물 샘플들의 선명도는 표 2에 보여준다.
희석된 및 미 희석된 추출물 샘플들의 선명도에 대한 산성화의 효과-염화칼슘 추출
미 희석된 희석된
샘플 초기pH 초기A600 최종pH 최종A600 초기pH 초기A600 최종pH 최종A600
렌즈 콩 5.22 0.093 3.04 0.253 5.30 1.196 2.96 0.037
병아리 콩 5.15 0.189 3.07 0.228 5.25 2.714 2.79 0.099
황색 말린 완두콩 5.21 0.250 3.14 0.828 5.28 2.334 3.11 0.250
녹색 말린 완두콩 5.23 0.288 3.18 0.577 5.31 2.248 2.97 0.161
표 2의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 렌즈 콩, 병아리 콩 및 말린 완두콩들로부터의 전 강도 추출 용액들은 약간의 연무로 깨끗하였다. 희석 없는 산성화는 샘플들에 있어서 연무레벨을 증가시켰다. 동일용량의 물로 여과된 추출물의 희석은 주목할만한 침전을 야기시켰고 A600 값도 증가되었다. 희석된 용액의 산성화는 침전물을 많이 재-용해시켰고 렌즈 콩 및 병아리 콩을 위해서는 깨끗한 용액을 얻었고 황색 및 녹색 말린 완두콩을 위해서는 약간의 연무 용액을 얻었다.
실시예 2
이 실시예는 추출 용액으로서 실시예 1의 염화칼슘 용액을 대체하는 물 및 염화 나트륨으로 산성화된, 희석 또는 미 희석된 녹색 말린 완두콩 추출물의 선명도에 대한 평가를 포함한다.
건조 녹색 말린 완두콩이 전체적 형태로 구매되었고 KitchenAid 혼합 분쇄기를 사용하여 좋은 분말의 형태로 까지 분쇄되었다. 분쇄의 정도는 시간 또는 입자크기에 의해 조정되지 않았다. 분쇄 물질(10 g)이 0.15M NaCl(100 ml) 또는 RO물로 실온에서 자석교반기로 30분 동안 추출되었다. 이 추출물은 원심분리에 의해 10분 동안 10,200g으로 이미 쓴 물질로부터 분리되었고 그 다음 0.45 ㎛ 구멍크기 흡입여과기로 여과에 의해 더 정제되었다. 전 강도에서 및 1 용량의 역삼투(RO) 물로 희석된 추출물의 선명도가 600 nm에서 빛 흡수력을 측정함에 의해 결정되었다. 전 강도 및 희석된 용액은 그 다음 HCl로 pH가 3으로 조정되었고 A600이 다시 측정되었다.
산성화의 전 및 후에 있어서 전 강도 및 희석된 추출물 샘플들의 선명도는 표 3에 보여준다.
희석된 및 미 희석된 추출물 샘플들의 선명도에 대한 산성화의 효과-물 및 염화나트륨 추출
미 희석된 희석된
추출용액 초기pH 초기A600 최종pH 최종A600 초기pH 초기A600 최종pH 최종A600
물 6.56 0.113 3.14 >3.0 6.62 0.050 3.00 2.647
0.15M NaCl 6.19 0.021 2.96 >3.0 6.28 0.870 2.87 2.851
표 3의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 물 또는 염화나트륨 용액으로 준비된 추출물은 희석단계의 채용 여부에 상관없이 산성화될 때 매우 흐렸다.
실시예 3
이 실시예는 여러 형태의 건조 콩류의 단백질 추출률 및 추출단계로부터 획득된 단백질 용액의 선명도에 대한 산성화의 효과를 평가한다.
강낭콩, 흰 팥, 적색 팥, 로마노(romano) 콩, 그레이트 노던(great northern) 콩 및 리마(lima) 콩이 전체적으로 건조 형태로 구매되었고 Bamix 세단기를 사용하여 비교적 좋은 분말의 형태로 까지 분쇄되었다. 분쇄의 정도는 시간 또는 입자크기에 의해 조정되지 않았다. 검정콩 가루가 또한 구매되었다. 분쇄 물질 또는 가루(10 g)가 0.15M CaCl2(100 ml)로 실온에서 자석교반기로 30분 동안 추출되었다. 이 추출물은 원심분리에 의해 10분 동안 10,200 g으로 이미 쓴 물질로부터 분리되었고 그 다음 0.45 ㎛ 구멍크기 흡입여과기로 여과에 의해 더 정제되었다. 분쇄출발물질 및 정제추출물은 Leco FP 528 Nitrogen Determinator를 사용하여 단백질 함량을 위하여 테스트 되어졌다. 전 강도에서 및 1 용량의 역삼투(RO) 물로 희석된 추출물의 선명도가 600 nm에서 빛 흡수력을 측정함에 의해 결정되었다. 전 강도 및 희석된 용액은 그 다음 HCl로 pH가 3으로 조정되었고 A600이 다시 측정되었다.
각 형태의 건조 콩을 위하여 결정된 단백질 함량 및 겉보기 추출률은 표 4에 나타나 있다.
다양한 건조 콩들의 단백질 함량 및 겉보기 추출률
콩의 종류 단백질 함량(%) 겉보기 추출률(%)
검정 콩 24.00 77.9
강낭콩 21.45 66.2
흰 팥 24.41 63.5
적색 팥 20.18 76.8
로마노 콩 18.07 86.9
그레이트 노던 콩 21.77 85.9
리마 콩 21.43 71.9
표 4의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 모든 종류의 콩들에서의 단백질은 순조롭게 추출되었다.
산성화 전 및 후의 전 강도 및 희석된 추출물 샘플들의 선명도가 표 5에 나타나 있다.
희석된 및 미 희석된 추출물 샘플들의 선명도에 대한 산성화의 효과-염화칼슘 추출
미 희석된 희석된
샘플 초기pH 초기A600 최종pH 최종A600 초기pH 초기A600 최종pH 최종A600
검정 콩 4.69 0.100 2.99 0.154 4.76 0.025 3.15 0.031
강낭콩 5.08 0.014 3.02 0.072 5.34 0.003 3.00 0.017
흰 팥 5.08 0.026 3.03 0.092 5.23 0.022 3.03 0.019
적색 팥 5.06 0.028 3.07 0.093 5.33 0.014 2.97 0.021
로마노 콩 4.96 n.d. 3.07 0.023 5.21 0.005 2.86 0.008
그레이트 노던 콩 4.93 0.026 3.10 0.045 5.16 0.008 3.11 0.013
리마 콩 5.13 n.d. 3.07 0.089 5.37 0.020 3.04 0.013
n.d. = 결정되지 않음
표 5의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 모든 콩들로부터의 전 강도 추출 용액들은 꽤 선명했다. 희석 없는 산성화는 샘플들에 있어서 연무레벨이 약간 증가했지만 그들도 꽤 깨끗한 상태로 남았다. 동일 용량의 물로 여과된 추출물의 희석은 어떠한 침전의 형성이 일어나지 않았다. 이것은 실시예 1에서 테스트 된 콩류를 위한 희석에서 보여준 침전과 대비되는 것이다. 이 희석된 콩 단백질 용액은 산성화될 때 깨끗하게 유지되었다.
실시예 4
이 실시예는 추출 용액으로서 실시예 3의 염화칼슘 용액을 대체하는 물 및 염화 나트륨으로 산성화된, 희석 또는 미 희석된 흰 팥 추출물의 선명도에 대한 평가를 포함한다.
건조 흰 팥이 전체적 형태로 구매되었고 Bamix 세단기를 사용하여 좋은 분말의 형태로까지 분쇄되었다. 분쇄의 정도는 시간 또는 입자크기에 의해 조정되지 않았다. 분쇄 물질(10 g)이 0.15M NaCl(100 ml) 또는 RO물(100 ml)로 실온에서 자석교반기로 30분 동안 추출되었다. 이 추출물은 원심분리에 의해 10분 동안 10,200 g으로 이미 쓴 물질로부터 분리되었고 그 다음 0.45 ㎛ 구멍크기 흡입여과기로 여과에 의해 더 정제되었다. 여과물의 단백질 함량은 Leco FP 528 Nitrogen Determinator를 사용하여 결정되었다. 전 강도에서 및 1 용량의 역삼투(RO) 물로 희석된 추출물의 선명도가 600 nm에서 빛 흡수력을 측정함에 의해 결정되었다. 전 강도 및 희석된 용액은 그 다음 HCl로 pH가 3으로 조정되었고 A600이 다시 측정되었다.
물 및 염화나트륨으로 추출된 추출물은 각각 45.9% 및 61.5%의 겉보기 추출률을 제공했다. 산성화의 전 및 후에 있어서 전 강도 및 희석된 추출물 샘플들의 선명도는 표 6에 보여준다.
희석된 및 미 희석된 추출물 샘플들의 선명도에 대한 산성화의 효과-물 및 염화나트륨 추출
미 희석된 희석된
추출용액 초기pH 초기A600 최종pH 최종A600 초기pH 초기A600 최종pH 최종A600
물 6.48 0.079 2.95 >3.0 6.51 0.051 3.03 2.771
0.15M NaCl 6.13 0.116 3.01 >3.0 6.22 0.212 3.02 >3.0
표 6의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 물 또는 염화나트륨 용액으로 준비된 추출물은 희석단계의 채용 여부에 상관없이 산성화될 때 매우 흐렸다.
실시예 5
이 실시예는 탁상규모에서 녹색 완두콩 단백질 분리물의 제조를 설명한다.
180 g의 건조 녹색 완두콩이 KitchenAid 혼합 분쇄기를 사용하여 곱게 분쇄되었다. 150 g의 곱게 분쇄된 녹색 완두콩 가루는 주변온도에서 1,000 ml의 0.15 M CaCl2 용액과 결합 되었고 수용성 단백질 용액을 제공하기 위하여 30분 동안 교반 되었다. 잔여 고형물은 제거되었고 획득된 단백질 용액은 1.83 중량%의 단백질 함량을 갖는 여과된 단백질 용액을 생산하기 위하여 원심분리 및 여과에 의해 정제되었다. 655 ml의 여과된 단백질 용액이 655 ml의 RO 물에 부가되었고 이 샘플의 pH는 HCl 용액으로 3.03으로 낮아졌다.
희석되고 산성화된 단백질 추출 용액은 10,000 달톤의 분자 중량차단을 갖는 PES 막 상에서 농축에 의해 용량이 1250 ml로부터 99 ml로 감소 되었다. 96 ml의 농축된 단백질 용액의 약수는 480 ml의 RO 물로 동일한 막 상에서 디아필터레이션 되었다. 획득된 산성화되고 디아필터레이션 되었으며 농축된 단백질 용액은 7.97 중량%의 단백질 함량을 가졌고 추가 처리된 초기 여과된 단백질 용액의 65.5 wt%의 생산률을 나타냈다. 산성화되었고 디아필터레이션 되었으며 농축된 이 단백질 용액은 95.69 % (N x 6.25)d.b.의 단백질 함량을 갖는 것으로 발견된 제품을 생산하기 위하여 건조되었다. 이 제품은 GP701-01 단백질 분리물로 명명되었다.
8.30 g의 GP701-01이 생산되었다. 15 ml RO 물에 0.48 g의 단백질을 제공하는데 충분한 단백질 분말을 용해함에 의해 GP701-01의 용액이 준비되었고 pH 측정기로 pH가 측정되었으며 전송 모드로 작동된 HunterLab Color Quest XE 설비를 사용하여 색상 및 선명도가 평가되었다. 결과는 표 7에 나타나 있다.
GP701-01의 용액에 대한 pH 및 HunterLab 점수
샘플 pH L* a* b* 연무
GP701-01 3.17 89.46 1.10 14.98 63.3
표 7의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, GP701-01의 용액은 반투명하고 밝은 색상을 가졌다.
GP701-01의 용액은 95℃로 가열되었고, 30초 동안 이 온도로 유지되었으며 그 다음 즉시 아이스 배스(ice bath)에서 실온으로 냉각되었다. HunterLab 설비로 선명도가 재-측정되었고 그 결과는 표 8에 나타나 있다.
열처리 후의 GP701-01의 용액에 대한 HunterLab 점수
샘플 L* a* b* 연무
GP701-01 95.56 -0.06 9.65 47.0
표 8의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 열처리는 밝기를 향상시키고 그것이 황색이 덜하고 녹색이 더 짙어지지만 용액의 연무레벨을 감소시키는 것이 발견되었다. 비록 용액의 연무레벨이 감소 되었지만, 단백질 용액은 아직 투명하기보다 오히려 반투명했다.
실시예 6
이 실시예는, 추출물의 희석 및 산성화 후에 여과단계가 제거된, 탁상규모에서 녹색 완두콩 단백질 분리물의 제조를 설명한다.
180 g의 건조 녹색 완두콩이 KitchenAid 혼합 분쇄기를 사용하여 곱게 분쇄되었다. 150 g의 곱게 분쇄된 녹색 완두콩 가루는 주변온도에서 1,000 ml의 0.15 M CaCl2 용액과 결합 되었고 수용성 단백질 용액을 제공하기 위하여 30분 동안 교반 되었다. 잔여 고형물은 2.49 중량%의 단백질 함량을 갖는 농축물을 생산하기 위하여 원심분리에 의해 제거되었다. 800 ml의 농축물이 800 ml의 물에 부가되었고 이 샘플의 pH는 희석된 HCl로 3.00으로 낮아졌다. 이 희석되고 산성화된 농축물은 1.26 중량%의 단백질 함량을 갖는 깨끗한 단백질 용액을 제공하기 위하여 여과에 의해 더 정제되었다. 희석 및 산성화 후의 용액을 여과함에 의해, 이 시제에서 막처리 전의 용액의 A600은 0.012였고, 실시예 5에 있어서 희석되고 산성화된 여과물의 0.093과 비교된다.
여과된 단백질 용액은 10,000 달톤의 분자 중량차단을 갖는 PES 막 상에서 농축에 의해 용량이 1292 ml로부터 157 ml로 감소 되었다. 120 ml의 농축된 단백질 용액의 약수는 600 ml의 RO 물로 동일한 막 상에서 디아필터레이션 되었다. 획득된 산성화되고 디아필터레이션 되었으며 농축된 단백질 용액은 7.70 중량%의 단백질 함량을 가졌고 추가 처리된 초기 여과된 단백질 용액의 42.5 wt%의 생산률을 나타냈다. 산성화되었고 디아필터레이션 되었으며 농축된 이 단백질 용액은 94.23 % (N x 6.25)d.b.의 단백질 함량을 갖는 것으로 발견된 제품을 생산하기 위하여 건조되었다. 이 제품은 GP701-02 단백질 분리물로 명명되었다.
8.55 g의 GP701-02가 생산되었다. 15 ml RO 물에 0.48 g의 단백질을 제공하는데 충분한 단백질 분말을 용해함에 의해 GP701-02의 용액이 준비되었고 pH 측정기로 pH가 측정되었으며 전송 모드로 작동된 HunterLab Color Quest XE 설비를 사용하여 색상 및 선명도가 평가되었다. 결과는 표 9에 나타나 있다.
GP701-02의 용액에 대한 pH 및 HunterLab 점수
샘플 pH L* a* b* 연무
GP701-02 3.23 90.78 0.77 14.00 47.2
표 9의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, GP701-02 용액은 반투명하였고 밝은 색상을 가졌다. 연무레벨은 실시예 5에 있어서 GP701-01의 용액을 위해 결정된 것보다 더 낮았다.
GP701-02의 용액은 95℃로 가열되었고, 30초 동안 이 온도로 유지되었으며 그 다음 즉시 아이스 배스(ice bath)에서 실온으로 냉각되었다. HunterLab 설비로 선명도가 재-측정되었고 그 결과는 표 10에 나타나 있다.
열처리 후의 GP701-02의 용액에 대한 HunterLab 점수
샘플 L* a* b* 연무
GP701-02 96.24 -0.48 9.74 2.2
표 10의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, GP701-02 용액의 열처리는 매우 깨끗한 용액으로 획득되었다.
실시예 7
이 실시예는 탁상규모에서 흰 팥 단백질 분리물의 제조를 설명한다.
약 150 g의 흰 팥이 KitchenAid 혼합 분쇄기를 사용하여 곱게 분쇄되었다. 120 g의 곱게 분쇄된 흰 팥 가루는 주변온도에서 1,000 ml의 0.15 M CaCl2 용액과 결합 되었고 수용성 단백질 용액을 제공하기 위하여 30분 동안 교반 되었다. 잔여 고형물은 제거되었고 획득된 단백질 용액은 2.02 중량%의 단백질 함량을 갖는 여과된 단백질 용액을 생산하기 위하여 원심분리 및 여과에 의해 정제되었다. 600 ml의 여과된 단백질 용액이 600 ml의 RO 물에 부가되었고 이 샘플의 pH는 희석된 HCl로 3.01로 낮아졌다. pH 조정 후 일부 가닥의 미립자들이 샘플 내에 관찰되었고 이 샘플을 25 ㎛ 구멍크기 여과 종이에 통과시켜 제거되었다.
희석되고 산성화된 단백질 추출 용액의 샘플은 10,000 달톤의 분자 중량차단을 갖는 PES 막 상에서 농축에 의해 용량이 1110 ml로부터 82 ml로 감소되었다. 79 ml의 농축물의 약수는 395 ml의 RO 물로 동일한 막 상에서 디아필터레이션되었다. 획득된 산성화되고 디아필터레이션 되었으며 농축된 단백질 용액은 10.37 중량%의 단백질 함량을 가졌고 추가 처리된 초기 여과된 단백질 용액의 67.6 wt%의 생산률을 나타냈다. 산성화되었고 디아필터레이션 되었으며 농축된 이 단백질 용액은 93.75 % (N x 6.25)d.b.의 단백질 함량을 갖는 것으로 발견된 제품을 생산하기 위하여 건조되었다. 이 제품은 SWB701 단백질 분리물로 명명되었다.
8.26 g의 SWB701이 생산되었다. 15 ml RO 물에 0.48 g의 단백질을 제공하는데 충분한 단백질 분말을 용해함에 의해 SWB701의 용액이 준비되었고 pH 측정기로 pH가 측정되었으며 전송 모드로 작동된 HunterLab Color Quest XE 설비를 사용하여 색상 및 선명도가 평가되었다. 결과는 표 11에 나타나 있다.
SWB701의 용액에 대한 pH 및 HunterLab 점수
샘플 pH L* a* b* 연무
SWB701 3.09 97.42 0.22 5.29 73.2
표 11의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, SWB701의 용액은 반투명하고 밝은 색상을 가졌다.
SWB701의 용액은 95℃로 가열되었고, 30초 동안 이 온도로 유지되었으며 그 다음 즉시 아이스 배스(ice bath)에서 실온으로 냉각되었다. HunterLab 설비로 선명도가 재-측정되었고 그 결과는 표 12에 나타나 있다.
열처리 후의 SWB701의 용액에 대한 HunterLab 점수
샘플 L* a* b* 연무
SWB701 98.57 -0.17 4.05 50.0
표 12의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 열처리는 밝기를 향상시키고 그것이 황색이 덜하고 녹색이 더 짙어지지만 용액의 연무레벨을 감소시키는 것이 발견되었다. 비록 용액의 연무레벨이 감소 되었지만, 단백질 용액은 아직 투명하기보다 오히려 반투명했다.
실시예 8
이 실시예는 실시예6의 방법에 의해 생산된 GP701-02 및 실시예 7의 방법에 의해 생산된 SWB701의 물에서의 용해도의 평가를 포함한다. 용해도는 Morr 등의 공정의 변조된 형태, J. Food Sci. 50: 1715-1718에 기초하여 평가되었다.
0.5 g의 단백질을 공급하기에 충분한 단백질 분말이 비커(beaker) 속에서 계량되었고 그 다음 대략 45 ml의 역삼투(RO) 정제된 물이 첨가되었다. 비커 속의 내용물은 자성막대를 사용하여 60분 동안 천천히 교반되었다. pH는 단백질의 분산 후 즉시 결정되었고 희석된 NaOH 또는 HCl로 적절한 레벨(2, 3, 4, 5, 6 또는 7)로 조정되어 졌다. 샘플은 또한 천연 pH에서 준비되었다. pH가 조정된 샘플들을 위하여, pH가 60 분 교반 동안 주기적으로 측정되어 졌고 정정되었다. 교반의 60 분 후, 샘플들은 1% w/v 단백질 분산률을 달성하면서 RO 물로 50 ml의 총 용량으로 만들어졌다. 이 분산물의 단백질 함량은 Leco FP528 Nitrogen Determinator를 사용하여 측정되었다. 이 분산물의 약수(20 ml)는 10분 동안 7800 g으로 원심분리되어졌고, 이것은 용해되지 않은 물질을 퇴적시켰다. 상청액의 단백질 함량은 Leco 분석에 의해 측정되어 졌다.
단백질의 용해도는 다음과 같은 등식을 사용하여 계산되어 졌다:
용해도(%) = (상청액의 단백질%/초기 분산물의 단백질%) x 100.
실시예 6 및 7에서 생산된 단백질 분리물의 천연 pH값이 표 13에 나타나 있다.
1% w/v 단백질로 물에서 준비된 샘플들의 천연 pH
샘플 천연 pH
GP701-02 3.23
SWB701 3.09
얻어진 용해도 결과는 다음의 표 14에 나타나 있다.
다른 pH 값들에서의 제품들의 용해도
용해도(%)
샘플 pH 2 pH 3 pH 4 pH 5 pH 6 pH 7 천연 pH
GP701-02 100 100 100 31.1 35.7 37.8 100
SWB701 95.2 95.3 100 88.8 55.4 77.5 94.0
표 14의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 701 제품들 둘 다 pH 2 내지 4의 범위에 걸쳐 매우 잘 용해되었다.
실시예 9
이 실시예는 실시예6의 방법에 의해 생산된 GP701-02 및 실시예 7의 방법에 의해 생산된 SWB701의 물에서의 선명도에 대한 평가를 포함한다.
실시예 8에서 개시된 바와 같이 준비된 1% w/v 단백질 용액의 선명도가, 퍼센트 연무 독출을 제공하기 위하여 전송모드에서 작동된 HunterLab ColorQuest XE 설비 상에서 샘플들을 분석함에 의해 평가되었다. 더 낮은 점수는 더 높은 선명도를 나타낸다.
선명도 결과는 다음의 표 15에 나타나 있다.
HunterLab 분석에 의해 평가된 것으로서 다른 pH 값들에서의 용액들의 선명도
HunterLab 연무 독출(%)
샘플 pH 2 pH 3 pH 4 pH 5 pH 6 pH 7 천연 pH
GP701-02 11.9 16.3 17.4 91.8 92.1 92.0 14.0
SWB701 0.0 38.0 64.6 91.7 92.4 82.9 43.9
표 15의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, GP701-02의 용액은 2 내지 4의 pH 범위에 있어서 실질적으로 깨끗했거나 또는 약간의 연무가 있었다. GP701-02의 용액은 용해도가 감소된 더 높은 pH 값들에서 흐렸다. SWB701의 용액은 pH 2에서 감지할만한 연무가 없었지만, pH가 증가함으로써 주목할만하게 더 연무가 많았다. 알아야할 것은 비록 용액들이 깨끗하진 않았지만 3 내지 4의 pH 범위에서 단백질 용해도는 아직 매우 높았다는 것이다.
실시예 10
이 실시예는 탁상규모에서 검정 콩 단백질 제품의 제조를 설명한다.
50 g의 검정 콩 가루가 주변온도에서 500 ml의 0.15 M CaCl2 용액과 결합 되었고 수용성 단백질 용액을 제공하기 위하여 30분 동안 교반되었다. 잔여 고형물은 제거되었고 획득된 단백질 용액은 1.18 중량%의 단백질 함량을 갖는 여과된 단백질 용액을 생산하기 위하여 원심분리 및 여과에 의해 정제되었다. 450 ml의 여과된 단백질 용액이 450 ml의 RO 물에 부가되었고 이 샘플의 pH는 희석된 HCl로 3.09로 낮아졌다.
희석되고 산성화된 단백질 추출 용액은 10,000 달톤의 분자 중량차단을 갖는 PES 막 상에서 농축에 의해 용량이 900 ml로부터 50 ml로 감소되었다. 40 ml의 농축물의 약수는 200 ml의 RO 물로 동일한 막 상에서 디아필터레이션되었다. 획득된 산성화되고 디아필터레이션 되었으며 농축된 단백질 용액은 6.23 중량%의 단백질 함량을 가졌고 추가 처리된 초기 여과된 단백질 용액의 대략 46.9 wt%의 생산률을 나타냈다. 산성화되었고 디아필터레이션 되었으며 농축된 이 단백질 용액은 86.33 % (N x 6.25)d.b.의 단백질 함량을 갖는 것으로 발견된 제품을 생산하기 위하여 건조되었다. 이 제품은 BB701로 명명되었다.
2.19 g의 BB701이 생산되었다. 15 ml RO 물에 0.48 g의 단백질을 제공하는데 충분한 단백질 분말을 용해함에 의해 BB701의 용액이 준비되었고 pH 측정기로 pH가 측정되었으며 전송 모드로 작동된 HunterLab Color Quest XE 설비를 사용하여 색상 및 선명도가 평가되었다. 결과는 표 16에 나타나 있다.
BB701의 용액에 대한 pH 및 HunterLab 점수
샘플 pH L* a* b* 연무
BB701 3.14 95.20 0.88 8.22 54.6
표 16의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, BB701의 용액은 반투명하고 밝은 색상을 가졌다.
BB701의 용액은 95℃로 가열되었고, 30초 동안 이 온도로 유지되었으며 그 다음 즉시 아이스 배스(ice bath)에서 실온으로 냉각되었다. HunterLab 설비로 선명도가 재-측정되었고 그 결과는 표 17에 나타나 있다.
열처리 후의 BB701의 용액에 대한 HunterLab 점수
샘플 L* a* b* 연무
BB701 95.89 0.54 7.81 25.2
표 17의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 열처리는 밝기를 향상시키고 그것이 황색과 적색을 옅어지게 하고 용액의 연무레벨을 감소시키는 것이 발견되었다. 비록 용액의 연무레벨이 감소 되었지만, 단백질 용액은 아직 투명하기보다 오히려 연무가 있었다.
실시예 11
이 실시예는 파일럿(pilot)규모에서 황색 완두콩 단백질 분리물의 제조를 설명한다.
20 kg의 황색 완두콩 가루가 주변온도에서 200 L의 0.15 M CaCl2 용액과 결합 되었고 수용성 단백질 용액을 제공하기 위하여 30분 동안 교반되었다. 잔여 고형물은 1.53 중량%의 단백질 함량을 갖는 농축물을 생산하기 위하여 원심분리에 의해 제거되었다. 180.4 L의 농축물이 231.1 L의 RO 물에 부가되었고 이 샘플의 pH는 희석된 HCl로 약 3으로 낮아졌다. 이 희석되고 산성화된 농축물은 0.57 중량%의 단백질 함량과 2.93의 pH를 갖는 깨끗한 단백질 용액을 제공하기 위하여 여과에 의해 더 정제되었다.
이 여과된 단백질 용액은 10,000 달톤의 분자 중량차단을 갖고 약 30℃의 온도에서 조작된 PES 막 상에서 농축에 의해 용량이 431 L로부터 28 L로 감소 되었다. 이 시점에서 6.35 중량%의 단백질 함량을 갖는 산성화된 단백질 용액은 약 30℃에서 수행된 디아필터레이션 조작과 함께 250 L의 RO 물로 디아필터레이션 되었다. 획득된 디아필터레이션된 용액은 7.62 중량%의 단백질 함량을 갖는 21 kg의 산성화되고 디아필터레이션 되었으며 농축된 단백질 용액을 제공하도록 더 농축되어 졌고, 이것은 추가 처리된 초기 농축물의 대략 58.0 wt%의 생산률을 나타냈다. 산성화되었고 디아필터레이션 되었으며 농축된 이 단백질 용액은 103.27 wt% (N x 6.25)d.b.의 단백질 함량을 갖는 것으로 발견된 제품을 생산하기 위하여 건조되었다. 이 제품은 YP01-D11-11A YP701 단백질 분리물로 명명되었다.
실시예 12
이 실시예는 실시예 11의 방법에 의해 생산된 황색 완두콩 단백질 분리물 및 Propulse(Nutripea, Portage 1a Prairie, MB)라 불리는 상업적 황색 완두콩 단백질 제품의 트립신 억제인자 활동성은 물론 단백질 및 피아트산 함량의 평가를 포함한다.
단백질 함량은 LecoTruSpec N Nitrogen Determinator를 사용하는 연소방법에 의해 결정되었다. 피아트산 함량은 Latta & Eskin 방법(J. Agric. Food Chem., 28: 1313-1315)을 사용하여 결정되었다. 트립신 억제인자 활동성(TIA)은 상업적 단백질 샘플을 위하여는 AOCS 방법 Ba 12-75를 사용하여 그리고 YP701 제품을 위하여는 이 방법의 변경된 버전을 사용하여 결정되었고, 이것은 환원될 때 더 낮은 pH를 갖는다.
획득된 결과는 표 18에 나타나 있다.
단백질 제품들의 단백질 함량, 피아트산 함량 및 트립신 억제인자 활동성
뱃치 제품 %단백질
(N x 6.25)d.b.		 %피아트산
d.b.		 TIA(TIU/mg 단백질(N x 6.25))
YP01-D11-11A YP701 103.27 0.27 4.6
Propulse 82.33 2.72 3.3
표 18의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, YP701은 상업적 제품과 비교하여 단백질 함량은 매우 높았으며 피아트산 함량은 매우 낮았다. 트립신 억제인자 활동성은 두 제품들에 있어서 모두 매우 낮았다.
실시예 13
이 실시예는 실시예 11의 방법에 의해 생산된 황색 완두콩 단백질 분리물 및 Propulse(Nutripea, Portage 1a Prairie, MB)라 불리는 상업적 황색 완두콩 단백질 제품의 용액에 있어서의 색상 및 건조 색상에 대한 평가를 포함한다.
건조 분말의 색상은 HunterLab Color Quest XE 설비를 반사모드로 사용하여 평가되었다. 이 색상 값들은 표 19에 나타나 있다.
건조 단백질 제품의 HunterLab 점수
샘플 L* a* b*
YP01-D11-11A YP701 86.27 2.21 9.73
Propulse 82.39 3.29 20.94
표 19의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, YP01-D11-11A YP701 분말은 상업적 황색 완두콩 단백질 제품과 비교하여 적색 및 황색이 더 옅어졌고 색상은 더 밝았다.
황색 완두콩 단백질 제품들의 용액이 15 ml RO 물에 0.48 g의 단백질을 제공하는데 충분한 단백질 분말을 용해함에 의해 준비되었다. 용액의 pH가 pH 측정기로 측정되었으며 전송 모드로 작동된 HunterLab Color Quest XE 설비를 사용하여 색상 및 선명도가 평가되었다. 염산 용액이 pH를 3으로 낮추기 위하여 Propulse 샘플에 첨가되었고 측정이 반복되었다. 결과는 표 20에 나타나 있다.
황색 완두콩 단백질 제품 용액의 pH 및 HunterLab 점수
샘플 pH L* a* b* 연무
YP01-D11-11A YP701 3.45 93.97 0.54 12.70 5.0
Propulse 6.15 35.33 12.61 48.79 96.6
Propulse(pH 조정된) 3.00 37.83 11.55 47.87 96.9
표 20의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, Propulse 용액이 pH에 상관없이 매우 흐렸던 반면 YP01-D11-11A YP701 용액은 투명했다. 이 YP01-D11-11A YP701 용액은 그것의 pH에 상관없이 Propulse 용액보다 적색 및 황색이 더 옅어졌고 또한 더 많이 밝았다.
실시예 14
이 실시예는 실시예 11의 방법에 의해 생산된 황색 완두콩 단백질 분리물 및 Propulse(Nutripea, Portage 1a Prairie, MB)라 불리는 상업적 황색 완두콩 단백질 제품의 물에 있어서의 열 안정성에 대한 평가를 포함한다.
YP01-D11-11A YP701의 2% w/v 단백질 용액 및 Propulse가 RO 물에 준비되었다. 용액들의 천연 pH가 pH 측정기로 측정되었다. 이 샘플들은 각각 두 부분으로 분리되었고 하나의 부분의 pH는 HCl 용액으로 3.00으로 낮추어 졌다. 시제 및 pH 조정된 용액의 선명도가 전송 모드로 작동된 HunterLab Color Quest XE 설비를 사용하여 연무 측정에 의해 평가되었다. 이 용액들은 95℃로 가열되었고, 30초 동안 이 온도로 유지되었으며 그 다음 즉시 아이스 배스(ice bath)에서 실온으로 냉각되었다. 이 열 처리된 용액들의 선명도는 다시 측정되었다.
열처리 전 및 후의 단백질 용액들의 선명도는 표 21에 나타나 있다.
황색 완두콩 단백질 제품의 2% w/v 단백질 용액의 선명도에 대한 열 처리의 효과
샘플 pH 열처리 전의 연무(%) 열처리 후의 연무(%)
YP01-D11-11A YP701 3.70 3.6 1.4
YP01-D11-11A YP701(pH 조정된) 3.00 2.8 1.3
Propulse 6.24 96.1 96.4
Propulse(pH 조정된) 3.00 96.6 96.6
표 21의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, YP01-D11-11A YP701의 용액은 가열 전 및 후 둘 다 pH 레벨에서 투명했다. Propulse의 용액은 가열 전 및 후 둘 다 pH 레벨에서 매우 흐렸다.
실시예 15
이 실시예는 실시예 11의 방법에 의해 생산된 황색 완두콩 단백질 분리물 및 Propulse(Nutripea, Portage 1a Prairie, MB)라 불리는 상업적 황색 완두콩 단백질 제품의 물에 있어서의 용해도에 대한 평가를 포함한다. 용해도는 단백질 용해도 (단백질 방법으로 명명됨, Morr 등의 공정의 변조된 형태, J. Food Sci. 50: 1715-1718) 및 총 제품 용해도(펠렛 방법으로 명명됨)에 기초하여 평가되었다.
0.5 g의 단백질을 공급하기에 충분한 단백질 분말이 비커(beaker) 속에서 계량되었고 그 다음 작은 량의 역삼투(RO) 정제된 물이 첨가되었으며 이 혼합물은 느린 반죽이 형성될 때까지 교반 되어졌다. 용량이 대략 45 ml가 되도록 부가적 물이 첨가되었다. 비커의 내용물은 자성막대를 사용하여 60분 동안 천천히 교반되어졌다. pH는 단백질의 분산 후 즉시 결정되었고 희석된 NaOH 또는 HCl로 적절한 레벨(2, 3, 4, 5, 6 또는 7)로 조정되었다. 샘플은 또한 천연 pH에서 준비되었다. pH가 조정된 샘플들을 위하여, pH가 60 분 교반 동안 주기적으로 측정되었고 정정되었다. 교반의 60 분 후, 샘플들은 1% w/v 단백질 분산률을 달성하면서 RO 물로 50 ml의 총 용량으로 만들어졌다. 이 분산물의 단백질 함량은 LecoTruSpec N Nitrogen Determinator를 사용하여 측정되었다. 이 분산물의 약수(20 ml)는 밤새 100℃ 오븐에서 건조된 사전-중량측정된 원심분리기 튜브로 전송되었고 건조기에서 냉각되었으며 튜브는 뚜껑이 덮여졌다. 샘플들은 10분 동안 7,800g에서 원심분리되어졌고, 이것은 용해되지 않은 물질을 퇴적시켰고 깨끗한 상청액을 생산했다. 이 상청액의 단백질 함량은 Leco 분석에 의해 측정되었고 그 다음 이 상청액 및 튜브 뚜껑은 버리고 알갱이 물질은 100℃로 설정된 오븐에서 밤새도록 건조되었다. 다음날 아침 튜브는 건조기로 이송되고 냉각되었다. 건조 알갱이 물질의 무게가 기록되었다. 초기 단백질 분말의 건조중량은 ((100 - 분말의 습도함량(%))/100)의 인자에 의해 사용된 분말의 중량을 곱함에 의해 계산되어졌다. 그때 제품의 용해도는 두 가지 다른 방법으로 계산되었다:
1) 용해도(단백질 방법)(%) = (상청액의 단백질%/초기 분산의 단백질%) x 100
2) 용해도(펠렛 방법)(%) = (1 - (용해되지 않은 알갱이 물질의 건조중량/((분산물의 20 ml의 중량/분산물의 50ml의 중량) x 단백질 분말의 초기 건조중량))) x 100
실시예 11에서 생산된 단백질 분리물 및 상업적 황색 완두콩 단백질 제품의 물(1%단백질)에서의 천연 pH값이 표 22에 보여주고 있다.
1% 단백질로 물에서 준비된 YP01-D11-11A YP701 및 Propulse 용액들의 천연 pH
뱃치 제품 천연 pH
YP01-D11-11A YP701 3.56
Propulse 6.15
얻어진 용해도 결과는 표 23 및 표 24에 나타나 있다.
단백질 방법에 기초된 다른 pH 값들에서의 제품들의 용해도
용해도(단백질 방법)(%)
뱃치 제품 pH2 pH3 pH4 pH5 pH6 pH7 천연 pH
YP01-D11-11A YP701 98.2 99.1 99.5 50.9 20.4 39.3 100
Propulse 14.9 3.6 2.6 5.3 10.3 7.0 8.0
펠렛방법에 기초된 다른 pH 값들에서의 제품들의 용해도
용해도(펠렛 방법)(%)
뱃치 제품 pH2 pH3 pH4 pH5 pH6 pH7 천연 pH
YP01-D11-11A YP701 99.6 99.3 99.1 74.7 34.7 39.1 99.0
Propulse 15.5 14.7 11.6 12.1 16.4 7.0 16.5
표 23 및 표 24의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, YP01-D11-11A YP701은 2 내지 4의 pH 범위에서 높은 용해성을 가졌고 더 높은 pH 값들에서는 덜 용해되었다. Propulse는 테스트 된 모든 pH 값들에서 매우 낮은 용해도를 가졌다.
실시예 16
이 실시예는 실시예 11의 방법에 의해 생산된 황색 완두콩 단백질 분리물 및 Propulse(Nutripea, Portage 1a Prairie, MB)라 불리는 상업적 황색 완두콩 단백질 제품의 물에 있어서의 선명도에 대한 평가를 포함한다.
실시예 15에서 개시된 바와 같이 준비된 1% w/v 단백질 용액의 선명도가 600 nm 에서의 빛 흡수를 측정함에 의해 평가되었고, 더 낮은 흡수 점수가 더 높은 선명도를 말한다. 또한 전송모드에서 HunterLab ColorQuest XE 설비 상에서의 샘플들의 분석이, 선명도에 대한 다른 대책으로서, 퍼센트 연무 독출을 제공했다.
선명도 결과는 다음의 표 25 및 표 26에 나타나 있다.
A600에 의해 평가된 것으로서 다른 pH 값들에서의 단백질 용액들의 선명도
A600
뱃치 제품 pH2 pH3 pH4 pH5 pH6 pH7 천연 pH
YP01-D11-11A YP701 0.012 0.015 0.024 1.962 2.829 2.557 0.021
Propulse 2.576 2.579 2.693 2.685 2.588 2.560 2.590
HunterLab 연무분석에 의해 평가된 것으로서 다른 pH 값들에서 단백질 용액의 선명도
HunterLab 연무 독출(%)
뱃치 제품 pH2 pH3 pH4 pH5 pH6 pH7 천연 pH
YP01-D11-11A YP701 0.0 0.1 1.1 95.9 96.7 96.4 0.7
Propulse 96.2 96.3 96.7 96.7 96.2 96.4 96.4
표 25 및 표 26의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, YP01-D11-11A YP701 용액은 2 내지 4의 pH 범위에서 투명하였고 더 높은 pH 값들에서는 매우 흐렸다. Propulse의 용액은 pH에 상관없이 매우 흐렸다.
실시예 17
이 실시예는 실시예 11의 방법에 의해 생산된 황색 완두콩 단백질 분리물 및 Propulse(Nutripea, Portage 1a Prairie, MB)라 불리는 상업적 황색 완두콩 단백질 제품의 소프트 드링크(스프라이트) 및 스포츠 드링크(오랜지 게토레이) 내의 용해도에 대한 평가를 포함한다. 이 용해도는 pH 정정 없는 음료에 첨가된 단백질로 결정되었고 또한 다시 원래 음료의 레벨로 조정된 단백질 보강 음료의 pH로 결정되었다.
pH 정정 없이 용해도가 평가되었을 때, 1 g의 단백질을 공급하기 위하여 충분한 량의 단백질 분말이 비커속으로 계량되었고 적은 량의 음료가 첨가되고 느리게 반죽이 형성될 때까지 교반되었다. 용량이 50 ml가 되도록 부가적 음료가 첨가되었고, 그 다음 이 용액은 자성막대를 사용하여 60분 동안 2% w/v 단백질 분산을 달성하면서 천천히 교반되었다. 샘플들의 단백질 함량은 Leco TruSpec N Nitrogen Determinator를 사용하여 분석되었고 음료를 포함하는 단백질의 약수는 10분 동안 7,800g으로 원심분리되어졌으며 상청액의 단백질 함량이 측정되었다.
용해도(%) = (상청액의 단백질%/초기 분산의 단백질%) x 100
용해도가 pH 정정과 함께 평가되었을 때, 소프트 드링크(스프라이트)의 pH(3.42) 및 스포츠 드링크(오랜지 게토레이)의 pH(3.11)가 단백질 없이 측정되었다. 1 g의 단백질을 공급하기 위하여 충분한 량의 단백질 분말이 비커속으로 계량되었고 적은 량의 음료가 첨가되고 느리게 반죽이 형성될 때까지 교반되었다. 용량이 약 45 ml가 되도록 부가적 음료가 첨가되었고, 그 다음 이 용액은 자성막대를 사용하여 60분 동안 천천히 교반되었다. 음료를 포함하는 단백질의 pH가 단백질을 분산한 후 즉시 측정되었고 그 다음 필요한 것으로서 HCl 또는 NaOH로 원래 단백질이 없는 pH로 조정되었다. 이 pH는 60분 교반 동안 주기적으로 측정 및 정정되었다. 60분 교반 후, 각 용액의 총 용량은 2% w/v 단백질 분산을 달성하면서 부가적 음료와 함께 50 ml가 되게 하였다. 이 샘플들의 단백질 함량은 Leco TruSpec N Nitrogen Determinator를 사용하여 분석되었고 음료를 포함하는 단백질의 약수는 10분 동안 7800 g으로 원심분리되어졌으며 상청액의 단백질 함량이 측정되었다.
용해도(%) = (상청액의 단백질%/초기 분산의 단백질%) x 100
얻어진 결과는 다음의 표 27에 기재되어 있다:
스프라이트 및 오랜지 게토레이내에 황색 완두콩 단백질 제품의 용해도
pH 정정 없음 pH 정정
뱃치 제품 스프라이트 내의 용해도(%) 오랜지 게토레이 내의 용해도(%) 스프라이트 내의 용해도(%) 오랜지 게토레이 내의 용해도(%)
YP01-D11-11A YP701 98.1 100 96.6 100
Propulse 3.2 4.6 5.6 7.4
표 27의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, YP01-D11-11A YP701은 스프라이트 및 오렌지 게토레이 내에 극히 잘 용해되었다. YP701이 산성화된 제품이기 때문에, 그것의 첨가는 음료의 pH에 대한 의미 있는 변화는 없었다. Propulse는 테스트 된 음료들에 있어서 매우 용해도가 낮았다. Propulse의 첨가는 음료의 pH를 증가시켰고 단백질의 용해도는 음료의 pH를 그것의 원래 단백질 없는 값으로 낮춤에 의해서도 개선되지 않았다.
실시예 18
이 실시예는 실시예 11의 방법에 의해 생산된 황색 완두콩 단백질 분리물 및 Propulse(Nutripea, Portage 1a Prairie, MB)라 불리는 상업적 황색 완두콩 단백질 제품의 소프트 드링크 및 스포츠 드링크 내의 선명도에 대한 평가를 포함한다.
실시예 17에서 소프트 드링크(스프라이트) 및 스포츠 드링크(오랜지 게토레이) 내에 준비된 2% w/v 단백질 분산물의 선명도가 실시예 16에 개시된 A600 및 HunterLab 연무 방법을 사용하여 평가되었다.
획득된 결과는 표 28 및 29에 기재되어 있다:
스프라이트 및 오랜지 게토레이내에 황색 완두콩 단백질 제품의 A600 독출
pH 정정 없음 pH 정정
뱃치 제품 스프라이트 내의 A600 오랜지 게토레이 내의 A600 스프라이트 내의 A600 오랜지 게토레이 내의 A600
단백질 없음 0.007 0.450 0.007 0.450
YP01-D11-11A YP701 0.048 0.338 0.043 0.345
Propulse 2.800 2.834 2.827 2.793
스프라이트 및 오랜지 게토레이내에 황색 완두콩 단백질 제품의 HunterLab 연무독출
pH 정정 없음 pH 정정
뱃치 제품 스프라이트 내의 연무%) 오랜지 게토레이 내의 연무(%) 스프라이트 내의 연무(%) 오랜지 게토레이 내의 연무(%)
단백질 없음 0.0 78.6 0.0 78.6
YP01-D11-11A YP701 5.7 56.7 4.9 57.7
Propulse 97.1 97.5 96.3 96.3
표 28 및 29의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 소프트 드링크 및 스포츠 드링크에 YP01-D11-11A YP701의 첨가는 아주 적거나 거의 없는 연무의 부가가 있었던 반면, Propulse의 첨가는 pH가 정정되었을 때조차 드링크를 매우 흐리게 만들었다.

Claims (65)

  1. 건조중량기준으로 적어도 약 60 wt%, 바람직하게는 적어도 약 90 wt% (N x 6.25)의 단백질 함량을 갖는 콩류 단백질 제품을 제조하는 방법에 있어서:
    (a) 단백질원으로부터 콩류 단백질의 용해를 일으키고 수용성 콩류 단백질 용액을 형성하도록, 수용성 칼슘염 용액으로 콩류 단백질원을 추출하는 단계,
    (b) 잔여 콩류 단백질원으로부터 수용성 콩류 단백질 용액을 적어도 부분적으로 분리하는 단계,
    (c) 수용성 콩류 단백질 용액을 선택적으로 희석하는 단계,
    (d) 산성화된 콩류 단백질 용액을 생산하기 위하여, 수용성 콩류 단백질 용액의 pH를 약 1.5 내지 약 4.4의 pH로 조정하는 단계,
    (e) 만약 산성화된 콩류 단백질 용액이 아직 깨끗하지 않으면 산성화된 콩류 단백질 용액을 선택적으로 정제하는 단계,
    (f) 단계들 (b) 내지 (e)의 대신으로, 결합 된 수용성 콩류 단백질 용액과 잔여 콩류 단백질원을, 선택적으로, 희석하고 그 다음 pH를 약 1.5 내지 약 4.4의 pH로 조정하며, 그 다음 산성화된 수용성 콩류 단백질 용액을 잔여 콩류 단백질원으로부터 분리하는 단계,
    (g) 선택적 막 기술에 의해 이온 강도를 실질적으로 일정하게 유지하면서 수용성 콩류 단백질 용액을 선택적으로 농축하는 단계,
    (h) 농축된 콩류 단백질 용액을 선택적으로 디아필트레이션(diafilteration)하는 단계, 및
    (i) 농축되고 선택적으로 디아필트레이션된 콩류 단백질 용액을 선택적으로 건조하는 단계를 포함하는 콩류 단백질 제품의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 수용성 칼슘염 용액은 수용성 염화칼슘 용액인 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 수용성 염화칼슘 용액은 약 1.0 M 이하의 농도를 갖는 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 농도는 약 0.10 내지 약 0.15 M인 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 추출단계(a)는 약 1℃ 내지 약 65℃, 바람직하게는 약 15℃ 내지 약 65℃, 더욱 바람직하게는 20℃ 내지 약 35℃의 온도에서 수행되는 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 수용성 칼슘염 용액과 함께의 상기 추출은 약 4.5 내지 약 11의 pH에서 수행되는 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 pH는 약 5 내지 약 7인 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 수용성 콩류 단백질 용액은 약 5 내지 약 50 g/L의 단백질 농도를 갖는 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 단백질 농도는 약 10 내지 약 50 g/L인 방법.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 수용성 칼슘염 용액은 산화방지제를 포함하는 방법.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 분리단계(b)에 뒤이어 그리고 상기 선택적 희석단계(c) 전에 또는 상기 선택적 희석단계 전의 단계(f)에서, 상기 수용성 콩류 단백질 용액은 수용성 콩류 단백질 용액으로부터의 색상 및/또는 냄새화합물을 제거하기 위하여 흡착제로 처리되는 방법.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 수용성 콩류 단백질 용액은 단계 (c) 또는 (f)에서 약 90 mS 이하의 전도성으로 희석되는 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 수용성 콩류 단백질 용액은 약 4 내지 약 18 mS의 상기 콩류 단백질 용액의 전도성을 제공하기 위하여 단계 (c) 또는 (f)에서 약 0.5 내지 약 10 용량의 수용성 희석제로 희석되는 방법.
  14. 제 12항에 있어서, 상기 수용성 희석제는 약 1℃ 내지 약 65℃의 온도를 갖는 방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 온도는 약 15℃ 내지 약 65℃인 방법.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 온도는 약 20℃ 내지 약 35℃인 방법.
  17. 제 1항에 있어서, 상기 산성화된 콩류 단백질 용액은 약 95 mS 이하의 전도성을 갖는 방법.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 전도성은 약 4 내지 약 23 mS인 방법.
  19. 제 1항에 있어서, 상기 수용성 콩류 단백질 용액의 pH는 단계 (d) 또는 (f)에서 약 2 내지 약 4의 pH로 조정되는 방법.
  20. 제 1항에 있어서, 산성화된 콩류 단백질 용액은 단계(e)에 놓이는 방법.
  21. 제 1항에 있어서, 단계 (d) 또는 단계 (f)에 뒤이어 상기 산성화된 수용성 단백질 용액은 열-불안정 반-영양인자들을 불활성화하기 위하여 열처리단계에 놓이는 방법.
  22. 제 21항에 있어서, 반-영양인자들은 열-불안정 트립신 억제인자들인 방법.
  23. 제 21항에 있어서, 열처리단계는 또한 산성화된 수용성 단백질 용액을 저온살균하는 방법.
  24. 제 21항에 있어서, 상기 열처리는 약 70℃ 내지 약 160℃의 온도에서 약 10초 내지 약 60분 동안 수행되는 방법.
  25. 제 24항에 있어서, 상기 열처리는 약 80℃ 내지 약 120℃의 온도에서 약 10초 내지 약 5분 동안 수행되는 방법.
  26. 제 25항에 있어서, 상기 열처리는 약 85℃ 내지 약 95℃의 온도에서 약 30초 내지 약 5분 동안 수행되는 방법.
  27. 제 21항에 있어서, 열 처리되고 산성화된 콩류 단백질 용액은 추가처리를 위하여 약 2℃ 내지 약 65℃의 온도로 냉각되는 방법.
  28. 제 27항에 있어서, 열 처리되고 산성화된 콩류 단백질 용액은 추가처리를 위하여 약 20℃ 내지 약 35℃의 온도로 냉각되는 방법.
  29. 제 21항에 있어서, 열 처리된 콩류 단백질 용액은 연마단계에 놓이는 방법.
  30. 제 1항에 있어서, 상기 산성화된 수용성 콩류 단백질 용액은 적어도 약 60 wt% (N x 6.25)d.b.의 단백질 함량을 갖는 콩류 단백질 제품을 제공하기 위하여 건조되는 방법.
  31. 제 1항에 있어서, 상기 산성화된 수용성 콩류 단백질 용액은 약 50 내지 약 300 g/L의 단백질 농도를 갖는 농축되고 산성화된 콩류 단백질 용액을 생산하기 위하여 단계 (g)에 놓이고 그리고 농축되고 산성화된 콩류 단백질 용액은 선택적으로 단계 (h)에 놓이는 방법.
  32. 제 31항에 있어서, 상기 농축되고 산성화된 콩류 단백질 용액은 약 100 내지 약 200 g/L의 단백질 농도를 갖는 방법.
  33. 제 31항에 있어서, 상기 농축단계(g)는 약 3,000 내지 약 1,000,000 달톤의 분자질량차단을 갖는 막을 사용하는 한외거르기에 의해 수행되는 방법.
  34. 제 33항에 있어서, 상기 막은 약 5,000 내지 약 100,000 달톤의 분자질량차단을 갖는 방법.
  35. 제 31항에 있어서, 단계 (h)는 산성화된 콩류 단백질 용액에 대하여 그것의 부분적 또는 완전한 농축의 전 또는 후에 물, 산성화된 물, 희석 염 용액, 산성화된 희석 염 용액을 사용하여 수행되는 방법.
  36. 제 35항에 있어서, 상기 디아필트레이션 단계(h)는 약 2 내지 약 40 용량의 디아필트레이션 용액을 사용하여 수행되는 방법.
  37. 제 36항에 있어서, 상기 디아필트레이션 단계(h)는 약 5 내지 약 25 용량의 디아필트레이션 용액을 사용하여 수행되는 방법.
  38. 제 35항에 있어서, 상기 디아필트레이션 단계(h)는 의미 있는 불순물의 추가량이 또는 가시색상이 침투에 나타나지 않을 때까지 수행되는 방법.
  39. 제 35항에 있어서, 상기 디아필트레이션 단계(h)는 건조되었을 때 적어도 약 90 wt% (N x 6.25)d.b.의 단백질 함량을 갖는 콩류 단백질 분리물을 제공하도록 농축물이 충분히 정제될 때까지 수행되는 방법.
  40. 제 35항에 있어서, 상기 디아필트레이션 단계(h)는 약 3,000 내지 약 1,000,000 달톤의 분자질량차단을 갖는 막을 사용하여 수행되는 방법.
  41. 제 40항에 있어서, 상기 막은 약 5,000 내지 약 100,000 달톤의 분자질량차단을 갖는 방법.
  42. 제 35항에 있어서, 디아필트레이션 단계(h)의 적어도 일부분 동안 디아필트레이션 매체에 산화방지제가 존재하는 방법.
  43. 제 31항에 있어서, 상기 농축단계(g) 및 선택적 디아필트레이션 단계(h)는 약 2℃ 내지 약 65℃의 온도에서 수행되는 방법.
  44. 제 43항에 있어서, 상기 온도는 약 20℃ 내지 약 35℃인 방법.
  45. 제 31항에 있어서, 부분적으로 농축되고 또는 농축되고 선택적으로 디아필트레이션되었으며 산성화된 콩류 단백질 용액은 열-불안정 트립신 억제인자들을 포함하는 열-불안정 반-영양인자들을 불활성화하도록 열 처리단계에 놓이는 방법.
  46. 제 45항에 있어서, 상기 열 처리는 약 70℃ 내지 약 160℃의 온도에서 약 10초 내지 약 60분 동안, 바람직하게는 약 80℃ 내지 약 120℃의 온도에서 약 10초 내지 약 5분 동안, 더욱 바람직하게는 약 85℃ 내지 약 95℃의 온도에서 약 30초 내지 약 5분 동안 수행되는 방법.
  47. 제 46항에 있어서, 열 처리된 콩류 단백질 용액은 추가처리를 위하여 약 2℃ 내지 약 65℃, 바람직하게는 약 20℃ 내지 약 35℃의 온도로 냉각되는 방법.
  48. 제 1항에 있어서, 상기 산성화된 수용성 콩류 단백질 용액은 건조되었을 때 적어도 약 60 wt% (N x 6.25)d.b.의 단백질 농도를 갖는 콩류 단백질 제품을 제공하는 농축되고 및/또는 디아필트레이션 되었으며 산성화된 콩류 단백질 용액을 생산하도록 단계 (g) 및 (h)에 놓이는 방법.
  49. 제 31항에 있어서, 상기 농축되고 선택적으로 디아필트레이션 되었으며 산성화된 콩류 단백질 용액은 색상 및/또는 냄새 화합물을 제거하도록 흡착제로 처리되는 방법.
  50. 제 31항에 있어서, 상기 농축되고 선택적으로 디아필트레이션 되었으며 산성화된 콩류 단백질 용액은 건조전에 저온살균되는 방법.
  51. 제 50항에 있어서, 상기 저온살균단계는 약 55℃ 내지 약 70℃의 온도에서 약 30초 내지 약 60분간 수행되는 방법.
  52. 제 51항에 있어서, 상기 저온살균단계는 약 60℃ 내지 약 65℃의 온도에서 약 10 내지 약 15분간 수행되는 방법.
  53. 제 39항에 있어서, 상기 농축되고 디아필트레이션 되었으며 산성화된 콩류 단백질 용액은 적어도 약 90 wt% (N x 6.25)d.b.의 단백질 함량을 갖는 콩류 단백질 분리물을 제공하도록 단계 (i)에 놓이는 방법.
  54. 제 53항에 있어서, 상기 콩류 단백질 분리물은 적어도 약 100 wt% (N x 6.25)d.b.의 단백질 함량을 갖는 방법.
  55. 제 31항에 있어서, 농축 및/또는 선택적 디아필트레이션 단계는 트립신 억제인자들의 제거에 우호적인 방식으로 조작되는 방법.
  56. 제 1항에 있어서, 트립신 억제인자 활동성의 감소를 달성하도록 트립신 억제인자들의 시스틴 결합을 방해하거나 바꾸기 위하여 추출단계(a) 동안 감소제가 존재하는 방법.
  57. 제 31항에 있어서, 트립신 억제인자 활동성의 감소를 달성하도록 트립신 억제인자들의 시스틴 결합을 방해하거나 바꾸기 위하여 농축 및/또는 선택적 디아필트레이션 단계 (g) 및 (h) 동안 감소제가 존재하는 방법.
  58. 제 48항에 있어서, 트립신 억제인자 활동성의 감소를 달성하도록 트립신 억제인자들의 시스틴 결합을 방해하거나 바꾸기 위하여 감소제가 건조단계(i) 전에 농축되고 선택적 디아필트레이션된 콩류 단백질 용액에 및/또는 건조된 콩류 단백질 제품에 첨가되는 방법.
  59. 물에 용해될 수 있고 약 4.4 이하의 산성 pH 값들에서 열 안정성 있는 용액을 생산하는 적어도 약 60 wt% (N x 6.25)d.b.의 단백질 함량을 갖는 콩류 단백질 제품.
  60. 제 59항에 있어서, 적어도 약 90 wt% (N x 6.25)d.b.의 단백질 함량을 갖는 콩류 단백질 제품.
  61. 제 59항에 있어서, 적어도 약 100 wt% (N x 6.25)d.b.의 단백질 함량을 갖는 콩류 단백질 제품.
  62. 제 59항에 있어서, 혼합물의 수용성 용액의 생산을 위한 물-용해성 분말화 된 물질과 혼합되는 콩류 단백질 제품.
  63. 분말화된 음료인 제 62항의 혼합물.
  64. 약 4.4 이하의 pH에서 열 안정성이 있는 제 59항의 콩류 단백질 제품의 수용성 용액.
  65. 음료인 제 64항의 수용성 용액.
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