KR20140067955A - 우유제품 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 우유제품의 오가노렙틱 특성들(organoleptic properties) 및 외관에 악영향을 주지 않으면서 우유 단백질이 프로테아제에 의해서 가수분해되는 저 락토오스 우유제품에 관한 것이다. 본 발명은 저 락토오스 함량을 갖는 단백질 가수분해된 우유제품의 제조방법에 관한 것이다.

Description

우유제품 및 그의 제조방법{MILK PRODUCT AND PREPARATION METHOD}
본 발명은 락토오스 못견딤증(intolerance) 및/또는 우유 단백질(milk protein; 乳蛋白質) 유해 효과(adverse effects)을 겪는 사람들에게 적합한 우유제품에 관한 것이다. 보다 특히, 본 발명은 우유제품의 오가노렙틱 특성들(organoleptic properties)에 악영향을 주지 않으면서 우유 단백질이 프로테아제에 의해서 가수분해되는 저 락토오스 우유제품에 관한 것이다. 본 발명은 또한 저 락토오스 함량을 갖는 단백질 가수분해된 우유제품의 제조방법에 관한 것이다.
포유동물의 건강에 대한 우유(milk)의 유리하고 복잡한 영향은 널리 인정 및 인식되고 있다. 예를 들어 우유제품을 규칙적으로 다량 소비하는 것과 과체중 성인에게 있어서의 대사 증후군의 전개 사이에는 강력한 역의 상관관계가 관측되어 왔다. 또한, 우유는 유년기에 적절한 뼈 형성에 기여할 수 있는 칼슘의 우수한 공급원이다. 우유는 그것의 유용한 영양학적 조성만을 위해서 소비되는 것이 아니고 우유는 특히 어린이들 중에는 일상적인 식사에서 통상적으로 소비되는 음료로서 정착되었다. 그러나, 우유제품을 소비할 때 위장 문제를 겪는 사람들이 증가하고 있다. 문제들은 2가지 원인, 즉 락토오스 못견딤증 및 우유 단백질의 유해효과(면역-매개된 과민성=우유 알레르기, 및 비면역 매개된 못견딤증=우유 단백질 못견딤증으로 나눠짐)으로부터 유도될 수 있다. 못견딤증은 장 내의 락토오스 효소에 의한 락토오스와 같은 기질의 불충분한 스플리팅(spliting)에 의해서 유발되며 전형적으로는 노화와 함께 증가하는 반면, 우유 알레르기는 동물, 전형적으로는 암소의 우유의 단백질에 대한 역 면역반응에 의해서 유발되며, 보통 유아들에게서 나타나지만 일반적으로는 취학연령이 지나면 없어진다. 상기 증후들은 락토오스 못견딤증 보유자들을 위한 저 락토오스 또는 락토오스-부재 우유제품 및, 유아식(infant formulations)과 같은 유아용 단백질-개질된 제품을 제공함으로써 회피된다. 성인에 대한 락토오스 못견딤증은 우유제품을 피하는 주된 원인이다.
락토오스 못견딤증 및 우유 단백질 과민증의 증후들은 각자 다양할 수 있지만 서로 크게 유사하다. 기본적인 증후들은 고창(鼓脹; flatulence), 럼블링(rumbling), 블로팅(bloating), 복통(abdominal pain) 등을 포함한 위장 통증이다. 예를 들어 후겐(Hughes) 등은 결장에서 소화되지 않은 단백질들이 탈아미노화 및 발효에 의해서 가스 형성을 유발한다는 것을 밝혀냈다[문헌(Hughes, R., Magee, E.A.M., Bingham, S., Protein degradation in the large intestine, Curr. Issues Intest. Microbiol. 1 (2) (2000): 51 :58) 참조].
일본공개특허공보 제2002-000291호는 우유 단백질 원료가 락토오스 및 단백질 분해효소(proteolytic enzyme)로 처리되는 저 락토오스 함량을 갖는 우유 단백질 가수분해물을 제조하는 방법을 개시한다. 저 락토오스 함량을 갖는 유당 분해 제품은 나노여과(nanofiltration)에 의해서 회수된다. 락토오스 가수분해 및 단백질 분해는 동시에 또는 원하는 순서대로 차례 차례 수행될 수 있으며, 나노여과는 락토오스 가수분해 후 각각의 경우에 수행된다. 우유 단백질 가수분해물은 락토오스 못견딤증 및 음식 알레르기 보유자들에게 적합한 것으로 보고되어 있다.
미국특허출원공보 제2002/0192333 A1호는 프로테아제로 처리하여 동물에서 우유의 칼슘 생체이용률을 향상시킨 산 응고-저항성 우유(acid coagulation-resistant milk)를 개시한다. 상기 프로테아제-처리된 우유의 외관 및 맛은 변하지 않고 유지된다.
미국특허출원공보 제2005/0244542 A1호는 변하지 않은 오가노렙틱 특성들과 함께 증가된 칼슘의 생체이용률을 갖는 산 응고-저항성 우유를 개시한다. 먼저 우유를 약 40℃ 내지 90℃의 온도로 가열시킨 다음 프로테아제 효소로 처리한다.
락토오스 또는 락토오소-부재 우유제품은 이미 오랜동안 시장에서 구입할 수 있었다. 그러나, 0.01% 미만의 매우 낮은 락토오스 함량을 갖는 우유제품은 모든 락토오스 못견딤증 보유자들에게는 적합하지 않지만 일부 소비자들에게는 여전히 위장 문제를 야기하는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 우유제품에 의해서 야기된 전형적인 위장 증후들이 방지되는 우유제품에 대한 필요성은 여전히 존재한다.
놀랍게도, 본 발명자들은 저 락토오스 우유제품의 우유 단백질을 단백질 분해효소로 개질시킴으로써 저 락토오스 우유제품에 의해서 유발된 증후들을 감소시킬 수 있다는 것을 발견하였다. 보다 특히, 저 락토오스 우유 중에서 우유 단백질의 낮은 정도의 가수분해 조차도 놀랍게도 정상 락토오스 부재 우유와 비교하여 위 증후(stomach symptoms)의 심각성을 경감시키는 것으로 밝혀졌다.
본 발명의 한 양상은 카보하이드레이트에 대한 단백질의 중량비가 0.5 대 5의 범위인 저 락토오스 함량을 갖는 단백질 가수분해된 우유제품을 제공하는 것이다. 놀랍게도, 본 발명의 우유제품은 단백질 분해효소에 의해 유발된 단백질 가수분해된 우유제품의 맛에 있어서의 전형적인 결함이 없지만, 통상적인 우유제품의 그것과 유사한 맛 및 구강-촉감과 같은 외관 및 오가노렙틱 특성들을 갖는다.
본 발명의 또 다른 양상은 우유 원료를 락토오스 제거 및 프로테아제 처리시키는 것을 포함하는, 카보하이드레이트에 대한 단백질의 중량비가 0.5 대 5의 범위인 저 락토오스 함량을 갖는 단백질 가수분해된 우유제품의 제조방법을 제공하는 것이다.
도 1a는 소비자의 시용(試用) 전에 시용자에 의해서 보고된 내장 증후를 나타낸 것이다.
도 1b는 10d 시용 후(p=0.039) 내장 증후의 변화를 나타낸 것이다.
도 2a는 고창(p=0.014)에서의 증후 점수의 변화(1 내지 7)를 나타낸 것이다.
도 2b는 블로팅(p=0.076)에서의 증후 점수의 변화(1 내지 7)를 나타낸 것이다.
도 2c는 복통(p=0.47)에서의 증후 점수의 변화(1 내지 7)를 나타낸 것이다.
도 2d는 럼블링(p=0.039)에서의 증후 점수의 변화(1 내지 7)를 나타낸 것이다.
본원에서 사용되는 용어 "가수분해된" 및 "단백질 가수분해된"은 동일한 의미를 갖는 것으로 사용된다.
본원에서 사용되는 용어 "우유 원료"는 우유, 및 우유와 유장의 조합물 자체 또는 그들의 농축물 또는 가열 처리와 같은 원하는 방식으로 예비처리된 것을 뜻한다. 상기 우유 원료는 우유제품들의 제조에 일반적으로 사용되는 성분들, 예를 들어 지방, 단백질, 애쉬(ash)(미네랄), 또는 설탕 분획(sugar fractions) 등으로 보충될 수 있다. 따라서 상기 우유 원료는 예를 들어 전지우유(full-fat milk), 크림, 저지방유 또는 탈지된 우유, 한외여과된 우유, 정용여과된(diafiltered) 우유, 마이크로여과된(microfiltered) 우유, 유장 단백질 고갈된 우유, 우유 분말로부터의 재결합된 우유, 유기 우유 또는 이들의 조합물, 또는 이들 중 어느 것의 희석물일 수 있다. 우유는 영양에 적합한 암소, 양, 염소, 낙타, 말 또는 기타 동물 생산유이다. 우유 원료는 바람직하게는 저지방 또는 탈지유, 보다 바람직하게는 탈지유이다.
우유 원료는 열처리하여 유장 단백질의 변성 및 그에 따라 우유 단백질의 스플리팅을 향상시킬 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "우유제품"은 카세인(casein) 및 유장 단백질을 포함하는, 우유 원천(milk origin)의 제품을 뜻한다.
본원에서 사용되는 용어 "저 락토오스"는 단백질 가수분해된 우유제품 중의 1% 미만의 락토오스 함량을 의미한다. "락토오스 부재"는 우유제품의 락토오스 함량이 0.5g/서빙(serving)[예를 들어 액체 우유 0.5g/244g에 대해서, 락토오스 함량이 최대 0.21%임]이지만, 0.5% 이하인 것을 의미한다.
본 발명의 한 양상은 카보하이드레이트에 대한 단백질의 중량비가 약 0.5 내지 5의 범위인 저 락토오스 함량을 갖는 단백질 가수분해된 우유제품을 제공하는 것이다. 바람직하게는 상기 중량비는 0.5 내지 3의 범위이다. 한 양태에 있어서, 카보하이드레이트에 대한 단백질의 중량비는 약 1이다. 상기 0.5 내지 5의 중량비는 양호한 오가노렙틱 특성들을 지니는 저 락토오스 함량을 갖는 단백질 가수분해된 우유제품을 제공한다. 보다 특히, 본 발명의 우유제품은 물기가 없지만 완전한 맛, 및 통상의 우유제품의 구조를 갖는다.
한 양태에 있어서, 본 발명의 우유제품의 애쉬에 대한 단백질의 중량비는 3 내지 9, 바람직하게는 3.5 내지 7.5의 범위이다.
한 양태에 있어서, 본 발명의 우유제품의 단백질:카보하이드레이트:애쉬의 비는 약 1.12:1:0.26이다.
본 발명의 우유제품의 상기 단백질:카보하이드레이트:애쉬의 비는 우수한 오가노렙틱 특성들 및 정상 우유(normal milk)의 완전한 맛을 갖는 본 발명의 단백질 가수분해된 우유제품을 제공한다.
저 락토오스 및 락토오스-부재 우유제품의 제법은 일반적으로 공지되어 있다. 우유로부터 락토오스를 제거하기 위한 몇몇 방법들이 제시되어 왔다. 락토오스의 스플리팅을 위한 통상적인 효소적 방법이 이 기술분야에서 일반적으로 알려져 있으며, 상기 방법은, 락토오스를 모노사카라이드, 즉 글루코오스 및 갈락토오스로 80% 넘게 스플리팅시키는 방식으로 락타아제를 균류(fungus) 또는 효모로부터 우유로 첨가하는 단계를 포함한다.
갈락토오스는 또한 예를 들어 멤브레인 기법(membrane technique)을 사용함으로써 우유 원료로부터 제거될 수 있다. 다음과 같은 4가지의 기초적인 멤브레인 여과공정들이 일반적으로 사용된다: 역삼투(RO), 나노여과(NF), 한외여과(UF), 및 마이크로여과(MF) 이들 중에서, UF가 주로 우유로부터 락토오스를 분리하는데 적합하다. 역삼투는 일반적으로 농축에 적용되며, 한외- 및 마이크로여과는 분별(fractionation)에 적용되며, 나노여과는 농축 및 분별 둘 다에 적용된다. 각종 멤브레인 기법을 사용한 락토오스 제거에 관한 다수의 문헌이 존재한다.
또한, 우유로부터의 락토오스 제거를 위한 크로마토그래피 분리공정은 예를 들어 하르주 엠.(Harju, M.)의 EP 0226035에 알려져 있다. 당해 기술분야 공지의 공정에서, 예를 들어 우유는 락토오스 분획이 분리되고 그 염들이 단백질 분획(fraction) 또는 단백질-지방 분획 중에 존재한다. 상기 공정은 양이온 조성(cation compostion)을 우유의 그것에 대응하게 함으로써 양이온 교환수지를 밸런싱(balancing)하는 것에 의해서 특징지워지며, 우유는 용리시에 물을 사용함으로써 대략 50 내지 80℃의 온도에서 상기 밸런싱된 양이온 교환수지로 칼럼에서 크로마토그래프된다. 상기 공정의 이점은 맛에 필수적인 모든 화합물들이 우유에 잔류한다는 것이다.
추가로, 우유 분획으로부터 락토오스가 석출될 수 있다. 락토오스 결정화 및 분리공정에 관한 다수의 문헌이 존재한다.
본 발명에 있어서, 락토오스는 당해 기술분야에서 알려진 방식으로, 가령 마이크로여과, 한외여과, 나노여과, 정용여과(diafiltration) 및 역삼투를 포함한 하나 이상의 각종 멤브레인 여과를 사용하는 멤브레인 기법에 의해서, 락토오스 가수분해, 크로마토그래피, 석출, 또는 이들의 임의의 조합에 의해서 하나 이상의 상에서 우유로부터 제거될 수 있다. 당해 기술분야에 공지된 락토오스 가수분해를 위한 락타아제 효소가 본 발명에 사용될 수 있다. 본 발명의 한 양태에 있어서, 락토오스는 멤브레인 기법에 의해서 제거된다.
한 양태에 있어서, 본 발명의 우유제품의 락토오스 함량은 1중량% 미만, 바람직하게는 0.1중량% 미만, 보다 바람직하게는 0.01중량% 미만이다.
본 발명에 있어서, 우유의 단백질 가수분해는 당해 기술분야에 알려진 임의의 방식으로 수행될 수 있다. 임의의 적합한 프로테아제 효소가 상기 가수분해에 사용될 수 있다. 단백질의 효소적 스플리팅은 일반적으로 당해 기술분야에 알려져 있으며, 그 공정은 단백질이 펩티드 및 아미노산으로 스플리팅되는 방식으로 프로테아제 효소 또는 그의 혼합물들을 일반적으로 알려진 효소 공급원, 즉 식물 및 미생물을 우유 속으로 첨가하는 단계를 포함한다.
저 락토오스 함량을 갖는 단백질 가수분해된 우유제품의 단백질 가수분해도는 약 3.5%(w/w)의 단백질 함량을 갖는 단백질 가수분해된 우유 1ℓ 당 티로신 약 60㎎ 내지 500㎎이다. 상기 티로신 범위는 낮은 단백질 분해도이다.
본 발명에 따르면, 저 락토오스 함량을 갖는 단백질 가수분해된 우유제품은 약 3.5%(w/w)의 단백질 함량을 갖는 우유제품 1ℓ 당 500㎎ 이하의 가용성 티로신 함량을 갖는다. 추가의 양태들에 있어서, ℓ 당 가용성 티로신의 양은 70㎎, 80㎎, 90㎎, 100㎎, 110㎎, 120㎎, 130㎎, 140㎎, 150㎎, 160㎎, 170㎎, 180㎎, 200㎎, 220㎎, 240㎎, 260㎎, 280㎎, 300㎎, 320㎎, 340㎎, 360㎎, 380㎎, 400㎎, 420㎎, 440㎎, 460㎎, 480㎎ 및 500㎎이다.
본 발명의 또 다른 양상은 우유 원료를 락토오스 제거 및 프로테아제 처리에 적용시키는 것을 포함하여 카보하이드레이트에 대한 단백질의 중량비가 약 0.5 내지 5의 범위인 저 락토오스 함량을 갖는 단백질 가수분해된 우유제품의 제조방법을 제공하는 것이다.
락토오스 제거 및 프로테아제 처리는 동시에 또는 순차적으로 수행될 수 있다. 즉, 프로테아제 처리 전에, 처리도중에 또는 처리 후에 락토오스 제거가 수행된다. 한 양태에 있어서, 락토오스 제거는 프로테아제 처리 전에 수행된다.
본 발명의 한 양태에 있어서, 락토오스는 락타아제 효소 처리에 의해서 우유 원료로부터 제거된다.
본 발명의 방법의 또 다른 양태는, (a) 우유 원료를 하나 이상의 멤브레인 여과시켜서 저 락토오스 우유제품을 생성하는 단계; (b) 원하는 경우, 락타아제에 의해서 상기 저 락토오스 우유제품을 가수분해하여 락토오스-부재 우유제품을 생성하는 단계; (c) 상기 저 락토오스 우유제품 또는 상기 락토오스-부재 우유제품을 프로테아제 처리하여 저 락토오스 함량을 갖는 단백질 가수분해된 우유제품을 생성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 한 양태에 있어서, 당해 기술분야에서 잘 알려진 바와 같이 저 락토오스 우유제품 중의 잔기성 락토오스는 단계 (b)에서 모노사카라이드로 가수분해된다. 이것은 자체 공지된 방식으로 상업적으로 입수가능한 락타아제 효소로 수행될 수 있다. 한 양태에 있어서, 단계 (b) 및 (c) 각각의 락타아제 및 프로테아제 처리는 동시에 수행된다.
본 발명의 또 다른 양태에 있어서, 저 락토오스 우유제품은, (a) 우유 원료를 한외여과시켜서 한외여과 잔류물(retentate) 및 한외여과 투과물을 생성하는 단계; (b) 상기 한외여과 투과물을 나노여과시켜서 나노여과 투과물 및 나노여과 잔류물을 생성하는 단계; (c) 상기 NF 투과물을 상기 UF 잔류물에 복귀시켜서 저 락토오스 우유제품을 생성하는 단계에 의해서 생성된다.
추가의 양태에 있어서, 저 락토오스 우유제품은, (a) 우유 원료를 한외여과시켜서 한외여과 잔류물 및 한외여과 투과물을 생성하는 단계; (b) 상기 한외여과 투과물을 나노여과시켜서 나노여과 투과물 및 나노여과 잔류물을 생성하는 단계; (c) 상기 NF 투과물을 역삼투(RO)에 의해서 농축시켜서 RO 잔류물 및 RO 투과물을 생성하는 단계; (d) 상기 RO 잔류물을 상기 UF 투잔류물로 복귀시켜서 저 락토오스 우유제품을 생성하는 단계에 의해서 생성된다.
또 다른 추가의 양태에 있어서, 우유 원료는 마이크로여과되어 마이크로여과 잔류물로서 저 락토오스 우유제품을 생성한다. 마이크로여과에 있어서, 주로 β-락토글로불린 및 α-락탈부민를 포함한 유장 단백질은 마이크로여과 투과물로, 카세인은 마이크로여과 잔류물로 농축된다. 따라서 마이크로여과는 우유 원료 중의 β-락토글로불린 및 α-락탈부민의 비율을 원하는 정도로 변형시키고 우유제품 중의 총 유장 단백질 함량을 조정할 수 있다. 마이크로여과는 약 50℃에서와 같은 상승된 온도에서 또는 약 10℃에서와 같은 강하된 온도에서 수행될 수 있다. 마이크로여과의 정용여과에서, 수돗물 또는 우유의 상이한 멤브레인 공정들로부터의 분획, 예를 들어 NF 투과물, UF 투과물, RO 잔류물, 크로마토그래피적으로 분리된 분획 또는 이들의 조합물, 또는 이들의 임의의 희석물을 사용할 수 있다. 또한 정용여과 매질(예를 들어 정용수(diawater))이 분리공정들로부터 유래할 수 있다.
본 발명의 방법들은 락토오스를 제외한 우유 중에 존재하는 모든 천연 성분들이 유지되거나 우유제품에 복귀될 수 있게 한다. 따라서, 우유제품의 맛 및 구강-촉감과 같은 외관 및 오가노렙틱 특성들은 통상의 우유제품의 그것과 유사하게 유지된다.
본 발명의 우유제품은 우유 미네랄, 또한 물, 비타민 등의 우유 또는 우유의 유사 천연성분들로 보충될 수 있다. 각종 우유 성분들은 멤브레인 여과, 크로마토그래피 등과 같은 임의의 적당한 분리법에 의해서 제공될 수 있다. 이들 성분들은 본 발명의 우유제품에 도입되어 원하는 지방, 단백질 및 락토오스 함량을 갖는 우유제품을 제공할 수 있다. 보충적인 성분들이 본 발명의 최종 단백질 분해된 우유제품에 또는 본 발명의 제품을 제조하는 방법의 하나 이상의 단계에서 도입될 수 있다.
본 발명의 한 양태에 있어서, 우유 원료는 예를 들어 65℃ 내지 95℃의 온도범위에서 락토오스 제거 전에 15초 내지 10분동안 열처리하여 유장 단백질의 적어도 일부를 변성시키고 유장 단백질을 선택적으로 분리한다. 바람직하게는, 유장 단백질 분리는 멤브레인 기법, 보다 바람직하게는 마이크로여과에 의해서 수행된다.
본 발명의 한 양태에 있어서, 단백질 가수분해된 우유제품은 프로테아제 불활성화 처리에 적용시킨다. 불활성화 조건은 상기 방법에 사용된 효소에 의존한다. 예를 들어 85℃에서 1분동안 가열시키는 것이 대부분의 효소를 불활성시키기에 충분하다.
불활성화 처리는 상기 제품의 제조방법의 임의의 적당한 스테이지에서 수행될 수 있다. 예를 들어 불활성화 처리는 우유 중의 병원균의 파괴에 일반적으로 사용되는 통상적인 열처리 조건과 함께 수행될 수 있다. 본 발명에서 사용되는 열처리의 예는 파스퇴리제이션(pasteurization), 고온 파스퇴리제이션, 또는 충분히 긴 시간동안 파스퇴리제이션 온도보다 낮은 온도에서 가열하는 것이다. 특히, UHT 처리(예를 들어 138℃에서, 2 내지 4초동안 우유를 처리), ESL 처리(예를 들어 130℃에서, 1 내지 2초동안 우유를 처리), 파스퇴리제이션(예를 들어 72℃에서, 15초동안 우유를 처리), 또는 고온 파스퇴리제이션(예를 들어 95℃에서 5분)가 언급될 수 있다. 열처리는 직접 (우유에 증기를, 증기에 우유를) 또는 간접(관형 열교환기, 판형 열교환기, 스크래핑된-표면 열교환기)일 수 있다. 제품의 고온 열처리는 오가노렙틱 특성들에 관한 여하한 악영향을 방지하도록 프로테아제 효소를 불활성화시키는데 충분하여야 한다.
도 1 및 2의 시험결과는 놀랍게도 본 발명의 우유에서는 우유 단백질의 낮은 정도의 가수분해조차도 정상 락토오스 부재 우유와 비교하여 민감한 사람들에게 있는 위 증후의 심각성을 저하시키는 것을 보여준다. 본 발명의 우유제품의 맛 및 구강-촉감 및 외관과 같은 오가노렙틱 특성들은 뜻밖에도 정상 우유제품의 그것에 상응하는 우수함을 유지하게 된다. 예를 들어 본 발명의 제품은 단백질 분해로 형성된 펩티드에 의해 야기된 단백질 가수분해된 우유제품에 전형적인 씁쓸한 맛을 갖지 않는다.
본 발명의 저 락토오스 함량을 갖는 단백질 가수분해된 우유제품은 모든 종류의 사워 우유 제품(sour milk product) 및/또는 산성화된 신선 제품, 전형적으로는 요구르트, 발효 우유, 빌리(viili) 및 발효 크림, 사워 크림(sour cream), 생크림(creme fraiche), 쿼크(quark), 버터 우유, 케퍼(kefir), 다이어리 쇼트 드링크(dairy shot drink), 기타 사워 우유 제품의 제조, 및 기타 모든 종류의 분말의 제조에서 원료로서 사용될 수 있다.
본 발명의 방법은 상이한 지방, 단백질, 및 락토오스 함량을 갖는 우유 성분들이 오로지 살균처리포장(aseptic packaging) 전에만 공지의 방식으로 결합되는 현대적인 성분 제조용으로 적당하다.
본 발명의 방법은 회분식 및 연속식 생산 둘 다에 적용될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 방법은 회분식 공정으로 수행된다.
하기 실시예들은 그로써 본 발명을 제한함이 없이 본 발명의 추가적인 설명을 위헤서 제시된다. 본 발명의 우유제품의 가용성 티로신은 마쓰바라(Matsubara) 등의 방법[문헌(Matsubara, H., Hagihara, B., Nakai, M., Komaki, T., Yonetani, T., Okunuki, K., Crystalline bacterial proteinase II. General properties of crystalline proteinase of Bacillus subtilis N', J. Biochem. 45 (4) (1958) 251 -258) 참조]에 따라 분석되었다. 분석은 100℃에서 4분동안 끓이고 원심분리시킨 샘플에 대해 수행되었다. 가용성 티로신은 원심분리[300rcf(상대적 원심력), 15분] 후 상청액에 대해 측정되었다.
실시예 1
1.5%의 지방 함량을 갖는 파스퇴르화된(pasteurized)(72℃, 15초) 우유 30L를, 20.000Da의 컷오프값(cut off value)을 갖는 GR61PP 멤브레인을 사용하여 1.5의 농축비에서 실험실 규모의 랩스탁(Labstak) 한외여과기로 50℃에서 한외여과하였다. 수득된 UF 잔류물(20L) 및 수득된 UF 투과물(10L)을 둘 다 회수하였다.
주로 락토오스를 포함하는 UF 투과물(10L)을 밀리포르 나노맥스-50(Millipore Nanomax-50) 나노여과 멤브레인을 통해서 농축계수 4로 실온에서 추가로 나노여과하였고, 그에 의한 락토오스는 NF 잔류물(2.5L) 중에 유지되었으며 1가 이온들은 멤브레인을 통과하여(NaCl 보유율<65%) NF 투과물(7.5L)로 수거되었다. 나노여과 잔류물은 저 미네랄 락토오스 분획으로서의 추가 사용에 적합하다.
상기 나노여과 투과물(7.5L)을 역삼투 멤브레인 나노맥스-95(Nanomax-95)(제조원: Millipore)을 사용하여 실온에서 농축시켰으며, 그에 의한 나노여과 투과물 중에 함유된 미네랄들을 역삼투(RO) 잔류물로 농축시켰다(NaCl 보유율>94%). RO 보유물은 미네랄 또는 보충/완성 미네랄 조성의 복원의 견지에서 락토오스-부재 우유의 제조에 사용될 수 있다.
위에서 생성된 UF 잔류물 692g 및 RO 잔류물 105g, 및 물 203g을 혼합하였다. HA 락타아제(제조원: Chr. Hansen A/S, Denmark) 4g 및 알칼라제 2.4L FG 프로테아제(Alcalase 2.4L FG protease)(제조원: Novozymes Inc., Denmark) 4.7㎎을 플레버르지메 1000 L(Flavourzyme 1000 L)(제조원: Novozymes Inc., Denmark) 0.81㎎과 함께 상기 혼합물에 첨가하였다. 상기 혼합물을 6℃에서 24시간동안 가수분해시켰으며, 그 시간 동안 락토오스 함량은 0.01% 아래로 강하하고 상기 혼합물의 가용성 티로신 함량은 150㎎/우유 L로 증가된다.
표 1은 위에서 언급한 대로 생성된 상기 UF 잔류물 및 RO 잔류물의 조성을 나타낸다. 단백질 분해된 우유제품의 조성 및 오가노렙틱 특성들은, 단백질 분해된 우유제품이 완전하게 락토오스-부재(락토오스<0.01%)이고 그의 가용성 티로신 함량이 증가되는 것(150㎎/L)을 제외하고 통상의 반(半)-탈지된 우유의 그것 및 유사하고 반-탈지된 우유의 맛과 유사하다. 본 발명의 우유제품에서 단백질:카보하이드레이트:애쉬의 비는 3.35:3.0:0.79, 즉 1.12:1:0.26이다.
단백질분해된 락토오스-부재 우유(비지방 총 고형분, NFTS, 약 7.3중량%)의 제조
성 분 UF 잔류물
(k=1.5)		 RO 잔류물
 본 발명의 단백질 분해된 락토오스-부재 우유 반-탈지된 우유
단백질 총량(%) 4.79 0.34 3.35 3.3
락토오스(%) 4.37 0.15 <0.01 4.64
글루코오스+갈락토오스(%) n.m. n.m. 3.0 n.m.
지방(%) 2.22 0 1.5 1.5
애쉬(%) 0.91 1.52 0.79 0.79
건조 물질(%) 12.49 1.90 8.84 10.39
n.m.=측정되지 않음
수득된 단백질 분해된 우유제품을 가열-처리하고(125℃, 4초), 보관 수명을 보장하도록 무균처리하고, 효소를 불활성화시켰다. 단백질 분해된 우유제품을 6℃로 냉각시켰다. 오가노렙틱 특성들이 우수하였다.
실시예 2
탈지된 우유를 3.7의 농축비로 한외여과시키고 UF 투과물을 4의 농축비로 추가로 나노여과시키는 것을 제외하고 실시예 1에 기술된 대로 가공하였다. 수득된 UF 잔류물 266g 및 NF 투과물 369g, 및 탈지된 우유 364g을 혼합하였다. 락타아제 및 프로테아제 효소 처리를 실시예 1에서 기술한 것과 유사한 방식으로 수행하였다. 약 8.4중량%의 비-지방 총 고형분의 함량을 갖는 단백질 분해된 우유제품의 조성 및 오가노렙틱 특성들은 실시예 1에서 수득된 제품의 것과 유사하였다. 가용성 티로신 함량이 증가된다(148㎎/L)
탈지된 우유(36.4%), UF 잔류물(26.6%) 및 NF 투과물(36.9%)로부터 단백질분해된 락토오스-부재 우유(NFTS>8.25중량%)의 제조
성 분 UF 잔류물
(k=3.7)		 NF 잔류물
 탈지된 우유 본 발명의 단백질 분해된 락토오스-부재 우유
단백질 총량(%) 12.5 0 3.5 4.6
락토오스(%) 5.1 0.14 4.6 <0.01
글루코오스+갈락토오스(%) n.m. n.m. n.m. 3.1
지방(%) 0.2 0 0.05 0.07
애쉬(%) 1.6 0.24 0.77 0.78
건조 물질(%) 18.5 0.3 9.6 8.5
n.m.=측정되지 않음
실시예 3
6℃에서의 프로테아제 처리가 락토오스 처리 후에 수행되는 것을 제외하고 실시예 1에 기술된 바와 같이 탈지된 우유를 가공하였다. 단백질 분해된 우유제품의 조성 및 오가노렙틱 특성들은 실시예 1에서 수득한 제품의 그것과 유사하였다.
실시예 4
6℃에서의 프로테아제 처리가 락타아제 처리 전에 수행되는 것을 제외하고 실시예 1에서 기술된 바와 같이 탈지된 우유를 가공하였다. 단백질 분해된 우유제품의 조성 및 오가노렙틱 특성들은 실시예 1에서 수득한 제품의 그것과 유사하였다.
실시예 5
1.5%의 지방 함량을 갖는 표준화된 우유(10kg)의 온도를 6℃로 조정하였다. HA 락타아제(제조원: Chr. Hansen A/S, Denmark) 0.8g 및 알칼라제 2.4L FG 프로테아제(제조원: Novozymes Inc., Denmark) 47㎎을 플레버르지메 1000 L(제조원: Novozymes Inc., Denmark) 8.1㎎과 함께 표준화된 우유에 첨가하였다. 수득된 혼합물을 6℃에서 24시간동안 가수분해시켰다. 이어서 단백질 분해된 우유제품을 실시예 1에서 기술된 바대로 열처리하였다. 단백질 분해된 우유제품은 통상의 반-탈지된 저 락토오스 우유와 유사하고 저 락토오스 우유와 같은 맛이 났지만, 통상의 밀코와 비교하여 다소 달았다. 가용성 티로신 함량은 증가되었다(147㎎/L).
실시예 6
탈지된 우유를 부피로 3배의 농축인자로 0.1㎛ 멤브레인(제조원: Synder FR, Synder Filtration, USA)을 사용하여 50℃의 여과온도에서 마이크로여과하였다. 유장 단백질의 주요 부분을 마이크로여과 추출물로 제거하였다. 상기 마이크로여과에서 생성된 MF 잔류물을, 우유 UF 투과물(제조원: DSS GR61 PP, Alfa Laval AS, Denmark)을 사용하여 한외여과 투과물을 상기 MF 투과물에 동일한 속도로 공급함으로써 제거하였고, 그 때 MF 투과물은 정용여과로부터 제거되었다. 상기 UF 투과물의 양은 공급시 탈지된 우유의 양과 동일하였다. 정용여과에 사용된 UF 투과물의 양으로, 최종 MF 잔류물의 유장 단백질 함량을 조절할 수 있다. 정용여과 단계 후에, 한외여과 투과물을 MF 잔류물로서 수득된 우유 농축물에 첨가하여 원래의 우유의 그것과 상응하도록 우유 농축물의 단백질 함량을 조정하였다. 즉, 우유를 원래의 우유의 원래의 단백질 함량에 상응하도록 희석하였다. 마이크로여과 시스템으로 β-락토글로불린의 78%를 제거하였다.
우유제품, 즉 UF 투과물로 표준화된 MF 잔류물(표 3)은 실시예 1에서와 같이 락타아제 및 프로테아제 처리되고 열처리되었다.
마이크로여과를 이용한 저 함량의 유장 단백질(UF-투과물로 표준화된 MF 잔류물)을 갖는 우유의 제조
성 분 탈지된 우유(MF 공급물) 우유(UF 투과물로 표준화된 MF 잔류물) 우유(UF 투과물)
단백질 총량(%) 3.4 3.5 0.24
락토오스(%) 4.7 4.3 4.8
지방(%) 0.1 0.1 0.02
애쉬(%) 0.75 0.77 0.49
건조 물질(%) 9.1 9.0 5.8
β-락토글로불린(g/L) 3.2 0.7 n.m.
α-락토글로불린(g/L) 1.2 0.37 n.m.
n.m.=측정되지 않음
본 발명의 단백질 분해된 우유제품의 조성 및 오가노렙틱 특성들은 통상의 탈지된 우유와 근접하였다. 상기 단백질 분해된 우유제품은 탈지된 우유와 같은 맛을 내지만 완전히 락토오스-부재(락토오스<0.01%)이며, 증가된 함량의 가용성 티로신(>150mg/L) 및 저 함량의 유장 단백질(β-락토글로불린에 대한 α-락토글로불린의 비<1)을 갖는다.
실시예 7
탈지된 우유를 부피로 3.3배의 농축인자로 10℃의 여과온도에서 마이크로여과하고, 생성된 MF 잔류물을, 우유의 가수분해된 3% UF 투과물을 사용하여 정용여과하는 것을 제외하고, 실시예 6에 기술된 대로 탈지된 우유를 가공하였다. 정용여과 단계 후에, 우유의 가수분해된 한외여과 투과물 및 우유 미네랄을 MF 잔류물로서 수득한 우유 농축물에 첨가하여 원래 우유의 것에 상응하도록 우유 농축물의 단백질 함량을 조정한다. 우유제품, 즉 가수분해된 UF 투과물 및 우유 미네랄로 표준화된 MF 잔류물(표 4)을 실시예 1에서와 같이 효소처리하고 열처리하였다.
마이크로여과를 이용한 저 함량의 유장 단백질(UF-투과물로 표준화된 MF 잔류물)을 갖는 우유의 제조

성 분		 탈지된 우유
(MF 공급물)		 밀 크(가수분해된 UF 투과물 및 우유 미네랄로 표준화된 MF 잔류물) 가수분해된 우유(UF 투과물)
단백질 총량(%) 3.4 3.5 0.24
락토오스(%) 4.7 0.1 0.01
글루코오스+갈락토오스(%) n.m. 3.5 4.7
지방(%) 0.1 0.1 0.02
애쉬(%) 0.75 0.8 0.49
건조 물질(%) 9.1 8.5 5.8
β-락토글로불린(g/L) 3.2 0.4 n.m.
α-락토글로불린(g/L) 1.2 0.15 n.m.
n.m.=측정되지 않음
본 발명의 우유제품의 단백질 분해된 우유제품의 조성 및 오가노렙틱 특성들은 통상의 탈지된 우유에 근접하였다. 상기 단백질 분해된 우유제품은 약간 단 탈지된 우유와 같은 맛을 내며 가용성 티로신의 증가된 함량(>150㎎/L) 및 유장 단백질의 낮은 함량(β-락토글로불린에 대한 α-락토글로불린의 비<1)을 갖는다.
실시예 8
실시예 1에서 생성된 본 발명의 단백질 분해된 우유제품을 소비자 시용에 사용하여, 본 발명의 단백질 분해된 우유제품을 작토오스-부재 반-탈지된 우유(대조용)과 비교하였다. 참여자의 총수(N)는 90명이었고, 그 중 48명의 대상자(소비자)는 단백질 분해된 우유 군(락토오스<0.01% 및 가용성 티로신 함량>150㎎/L)에 그리고 42명의 대상자(소비자)는 대조 우유 군(락토오스<0.01%)에 참여하였다. 모든 대상자들은 10 d 시용(블라인딩된 시험(blinded test))동안 상기 우유제품을 2dL 이상 사용하였다. 증후는 매일 증후로 보고되었다. 증후, 고창, 블로팅, 복통, 및 럼블링 각각을 규모 '0'(증후 없음) 내지 '7'(심각한 증후)로 측정하였다.
도 1b에서 나타낸 바와 같이, 복부 부작용(총 증후 점수)의 변화가 대조군(p=0.039)에서 보다 단백질 분해된 우유 군에서 높았다. 각각의 증후의 강도 변화는 도 2a 내지 도 2d에 나타낸다. 본 발명의 단백질 분해된 우유제품은 고창(p=0.014)(도 2a) 및 럼블링(p=0.039)(도 2d)을 현저히 감소시켰다. 또한, 낮은 블로팅(p=0.076)(도 2b) 및 복통(p=0.47)(도 2c)이 관측되었다.

Claims (21)

  1. 카보하이드레이트에 대한 단백질의 중량비가 약 0.5 내지 5, 바람직하게는 약 0.5 내지 3의 범위인 저 락토오스 함량을 갖는 단백질 가수분해된 우유제품.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 카보하이드레이트에 대한 단백질의 중량비가 약 1인 단백질 가수분해된 우유제품.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    단백질 가수분해도가 단백질 가수분해된 우유제품 1L 당 60㎎ 이상의 티로신인 단백질 가수분해된 우유제품.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    애쉬(ash)에 대한 단백질의 중량비가 3 내지 9, 바람직하게는 3.5 내지 7.5의 범위인 단백질 가수분해된 우유제품.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    단백질:카보하이드레이트:애쉬의 비가 약 1.12:1:0.26인 단백질 가수분해된 우유제품.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 우유제품의 락토오스 함량이 1중량% 미만, 바람직하게는 0.1중량% 미만, 보다 바람직하게는 0.01중량% 미만인 단백질 가수분해된 우유제품.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 우유제품이 정상 우유(normal milk)의 외관 및 오가노렙틱 특성들(organoleptic properties)을 갖는 것인 단백질 가수분해된 우유제품.
  8. 우유 원료를 락토오스 제거 및 프로테아제 처리시키는 것을 포함하는, 카보하이드레이트에 대한 단백질의 중량비가 약 0.5 내지 5의 범위인 저 락토오스 함량을 갖는 단백질 가수분해된 우유제품의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 락토오스 제거가 프로테아제 처리 전, 도중 또는 후에, 바람직하게는 프로테아제 처리 전에 수행되는 것인 단백질 가수분해된 우유제품의 제조방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 락토오스 제거가 멤브레인 기법, 락토오스 가수분해, 크로마토그래피, 석출 또는 이들의 조합, 바람직하게는 멤브레인 기법에 의해서 수행되는 단백질 가수분해된 우유제품의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 우유 원료가 락타아제 효소 처리되는 것인 단백질 가수분해된 우유제품의 제조방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    (a) 상기 우유 원료를 하나 이상의 멤브레인 여과시켜서 저 락토오스 우유제품을 생성하며;
    (b) 원하는 경우, 상기 저 락토오스 우유제품을 락타아제에 의해서 가수분해시켜서 락토오스-부재 우유제품을 생성하고;
    (c) 상기 저 락토오스 우유제품 또는 상기 락토오스-부재 우유제품을 프로테아제 처리에 적용시켜서 저 락토오스 함량을 갖는 단백질 가수분해된 우유제품을 생성하는 것인
    단백질 가수분해된 우유제품의 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    (a) 상기 우유 원료를 한외여과(UF)시켜서 한외여과 잔류물 및 한외여과 투과물을 생성하고;
    (b) 상기 한외여과 투과물을 나노여과(NF)시켜서 나노여과 투과물 및 나노여과 잔류물을 생성하며;
    (c) 상기 NF 투과물을 상기 UF 잔류물로 복귀시켜서 저 락토오스 우유제품을 생성하는 것인
    단백질 가수분해된 우유제품의 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    우유 미네랄들(milk minerals)을 바람직하게는 상기 단백질 가수분해된 우유제품 또는 상기 UF 잔류물에 첨가하는 것인 단백질 가수분해된 우유제품의 제조방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    (a) 상기 우유 원료를 한외여과(UF)시켜서 한외여과 잔류물 및 한외여과 투과물을 생성하고;
    (b) 상기 한외여과 투과물을 나노여과(NF)시켜서 나노여과 투과물 및 나노여과 잔류물을 생성하며;
    (c) 상기 NF 투과물을 역삼투(reverse osmosis; RO)로 농축시켜서 RO 잔류물 및 RO 투과물을 생성하고;
    (c) 상기 RO 잔류물을 상기 UF 잔류물로 복귀시켜서 저 락토오스 우유제품을 생성하는 것인
    단백질 가수분해된 우유제품의 제조방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    물 및 우유 미네랄들을 바람직하게는 상기 단백질 가수분해된 우유제품 또는 상기 UF 잔류물에 첨가하는 것인 단백질 가수분해된 우유제품의 제조방법.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 우유 원료를 마이크로여과시켜서 마이크로여과 잔류물로서 저 락토오스 우유제품을 생성하는 것인 단백질 가수분해된 우유제품의 제조방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    우유 미네랄들을 상기 MF 잔류물에 첨가하는 것인 단백질 가수분해된 우유제품의 제조방법.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 단계 (b) 및 (c)가 동시에 수행되는 것인 단백질 가수분해된 우유제품의 제조방법.
  20. 제 8 항 내지 제 19 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 우유 원료가 락토오스 제거 및/또는 프로테아제 처리 전에 열처리되는 것인 단백질 가수분해된 우유제품의 제조방법.
  21. 제 8 항 내지 제 20 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 단백질 가수분해된 우유 제품을 프로테아제 불활성화 처리에 적용시키는 것인 단백질 가수분해된 우유제품의 제조방법.
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